2.2.1分子的空间结构（1）知识点+专题突破+专项训练模式导学案-2024-2025学年高二化学上学期同步课件+导学案 （人教版2019选择性必修2）

分子的空间结构（1）导学学案 课程内容：红外光谱法、质谱法；3、4、5原子分子空间构型、多样的分子空间结构。 1.学习目标 ⑴了解分子结构测定的常用方法，如红外光谱、质谱等；认识一些典型分子的空间结构，如甲烷、乙烯、苯等分子的空间构型。 ⑵通过对分子结构测定方法的学习，培养学生分析和处理数据的能力；通过对分子空间结构的探究，培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。 ⑶体会科学技术在分子结构研究中的重要作用，感受化学学科的魅力，激发学生学习化学的兴趣。 2.重 点 ⑴分子结构测定方法：理解红外光谱、质谱等测定分子结构的基本原理和方法，以及如何根据这些方法得到的信息推断分子结构。 ⑵常见分子的空间结构：掌握甲烷、乙烯、苯等典型分子的空间构型特点，能用杂化轨道理论等初步解释其成键情况和空间构型的关系。 3.难 点 ⑴光谱数据的分析与应用：学生需要学会解读红外光谱图等复杂的数据信息，从中提取出与分子结构相关的特征峰，进而推断分子中存在的化学键和官能团，这对学生的综合分析能力要求较高。 ⑵分子空间结构的理解与想象：对于一些复杂分子的空间结构，如苯分子的平面正六边形结构，学生需要具备较强的空间想象能力才能理解其原子的相对位置和键角等。 4.核心素养 ⑴宏观辨识与微观探析：通过对分子空间结构的学习，能从宏观现象（如物质的性质）推测微观结构，又能从微观结构解释宏观现象。 ⑵证据推理与模型认知：利用光谱等测定数据作为证据，推理分子的结构，建立分子空间结构的模型，并运用模型解释化学现象和预测物质的性质。 ⑶科学探究与创新意识：通过对分子结构测定方法的探究，培养学生设计实验、分析数据、得出结论的科学探究能力，鼓励学生提出新的问题和想法，培养创新意识。 ⑷科学态度与社会责任：了解分子结构测定在科学研究和生产生活中的重要应用，认识到化学学科对社会发展的重要贡献，培养学生严谨的科学态度和对社会的责任感。 第一部分：课业知识精讲 一、分子结构的测定 早年前测定方法： 科学家通过 方法测定分子结构，如确定有机物分子中不同元素原子的连接顺序等。例如李比希法：通过 的方法，分析确定有机物中碳、氢、氧等元素的质量分数，再结合 来推测分子式。 现代仪器分析方法： 1.质谱法 ⑴原理：使气态分子在高真空环境下受到高能 流轰击，分子失去一个电子形成带 电荷的分子离子（M⁺），分子离子继续发生化学键 形成各种碎片离子。这些离子在电场和磁场作用下按 （m/z）大小分离并被检测记录，得到质谱图。 ⑵应用：从质谱图中分子离子峰的质荷比可确定化合物的 。例如，某未知物的质谱图中分子离子峰的 m/z 值为 78，则该未知物的相对分子质量约为 。通过分析碎片离子峰的质荷比和相对丰度，可推测分子的结构信息，如分子中可能含有的 、 等。 2.红外光谱法 ⑴原理：当红外光照射分子时，分子中的化学键会发生振动、转动，电子能级跃迁，不同的化学键会 特定频率的红外光。检测红外光被吸收的情况并记录下来，得到 图。 ⑵应用：根据红外光谱图中吸收峰的位置可判断分子中存在的 或 类型。例如，在 1700 cm⁻¹左右有强吸收峰，可能含有羰基（C=O）；在 3300 - 3500 cm⁻¹有宽而强的吸收峰，可能存在羟基（-OH）等。可用于区分同分异构体，如乙醇和二甲醚，乙醇在红外光谱中有 基的特征吸收峰，而二甲醚没有。 3.X 射线衍射法 ⑴原理：将 X 射线照射到晶体上，X 射线与晶体中的原子相互作用产生衍射现象。由于晶体中原子呈周期性排列，衍射光线会在特定方向上产生加强或减弱，形成衍射斑点或衍射峰。通过对这些衍射数据进行复杂的数学计算和分析，可确定晶体中原子的坐标位置，从而得到分子的空间结构。 ⑵应用：能精确测定分子在晶体中的 结构，确定原子间的 、 等参数。常用于测定复杂生物大分子（如 、 ）以及新型材料的分子结构。 二、多样的分子空间结构 1.三原子分子 ⑴直线形：如 CO2分子，碳原子的价电子对构型为 形，两个 C=O 键在同一条直线上，键角为 。 ⑵V 形：以 H2O 为例，分子呈 形，键角约为 。 2.四原子分子 ⑴平面三角形：例如HCHO或 BF3分子，硼原子的价电子对构型为 形，三个 B - F 键在同一平面内，键角为 。 ⑵三角锥形：像 NH3分子，分子呈 形，键角约为 。 3.五原子分子 ⑴正四面体形：以 CH₄分子为代表，碳原子的价电子对构型为 形，四个 C - H 键均匀分布在正四面体的四个顶点，键角为 。 第二部分：重点专题突破 专题一：对分子构型的考查 ①下列分子的空间构型为直线形的是（ ） A. H2O B. CO2 C. NH3 D. CH4 ②BF3分子的空间构型是 ；分子中含有 4 个原子且呈平面三角形结构的分子是 （填化学式） ③下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是（ ） A. C2H2 B. CS2 C. NH3 D. C6H6 专题二：对分子构型的解释 ①比较H2O和NH3分子键角大小并说明原因。 ②比较 CO2和 SO2分子空间结构的差异并解释原因。 专题三：分子结构测定方法的考查 ①能够确定有机物相对分子质量的方法是（ ） A. 红外光谱 B. 质谱 C. 核磁共振氢谱 D. 紫外光谱 ②利用红外光谱仪可以测定分子中______________________________等信息。 ③简述红外光谱测定分子结构的原理和质谱法测定分子结构的原理。 专题四：有机物分子式或结构简式的求算与推导 ①某有机物的相对分子质量为 46，其核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为 3:2:1，请推断该有机物的结构简式。 ②某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图显示有 C - H 键、O - H 键和 C - O 键的振动吸收，该化合物的相对分子质量通过质谱法测得为 46，其分子式为___________。 ③某有机物经质谱分析知其相对分子质量为 74，其红外光谱显示有 C - H 键、C - O 键和 O - H 键的振动吸收，核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为 3:2:2:1，则该有机物的结构简式为__________。 第三部分：课后专项训练 一、选择题 1. 下列方法不能用于测定分子结构的是（ ） A. 红外光谱法 B. 质谱法 C. 核磁共振氢谱法 D. X 射线衍射法 2. 下列分子的空间结构是正四面体的是（ ） A. CH2Cl2 B. CCl₄ C. CH2=CH2 D. HCHO 3. 某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有 C - H 键、O - H 键、C - O 键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是 60，则该有机物的结构简式可能是（ ） A. CH3CH2OCH3 B. CH3CH(OH)CH3 C. CH3COOH D. CH3CH2CHO 4. 下列分子中，所有原子不可能共平面的是（ ） A. C2H2 B. C6H6 C. CH2=CH - CH3 D. CH2=CH2 5. 利用核磁共振氢谱可确定有机物分子中氢原子的种类和数目。在核磁共振氢谱中，有几个吸收峰就说明有几种不同化学环境的氢原子。某有机物的核磁共振氢谱图中有三个吸收峰，且峰面积之比为 3:2:1，则该有机物可能是（ ） A. CH3CH2OH B. CH3OCH3 C. CH3CH2CH3 D. CH3CHO 6. 能够确定有机物分子中化学键或官能团的是（ ） A. 质谱 B. 红外光谱 C. 紫外光谱 D. 核磁共振氢谱 7. 下列分子中键角最大的是（ ） A. CH₄ B. NH3 C. H2O D. CO2 8. 某气态有机物 X 含 C、H、O 三种元素，已知下列条件，现欲确定 X 的分子式，所需的最少条件是（ ） ①X 中碳的质量分数 ②X 中氢的质量分数 ③X 在标准状况下的体积 ④X 对氢气的相对密度 ⑤X 的质量 A. ①② B. ①②④ C. ①②⑤ D. ③④⑤ 9. 下列关于分子空间结构的说法正确的是（ ） A. 所有的 AB3型分子都是平面三角形结构 B. 凡是 AB₄型分子都是正四面体结构 C. H2O 分子是 V 形结构，而 H2S 分子是直线形结构 D. NH3分子是三角锥形结构 10. 下列物质的分子中，既有 σ 键又有 π 键的是（ ） A. N2 B. HCl C. CH₄ D. C2H6 11. 对于 SO2分子的空间结构，下列说法正确的是（ ） A. V 形，键角小于 120° B. V 形，键角等于 120° C. 直线形，键角为 180° D. 平面三角形，键角为 120° 12. 下列分子的空间结构与水分子相似的是（ ） A. CO2 B. H2S C. PCl3 D. SiCl₄ 13. 下列关于 X 射线衍射法测定分子结构的说法错误的是（ ） A. 可测定晶体的结构 B. 能确定分子中原子的相对位置 C. 对于非晶体物质也能准确测定其结构 D. 是研究分子结构的重要手段之一 14. 若某有机物分子中只含有 C、H、O 三种元素，其相对分子质量为 46，红外光谱显示有 C - H 键、C - O 键和 O - H 键的振动吸收，核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为 3:2:1，则该有机物的结构简式为（ ） A. CH3OCH2CH3 B. CH3CH2OH C. CH3CH(OH)CH3 D. HOCH2CH2OH 15.下列分子或离子的中心原子，带有孤电子对的是（ ） A. H2O B. BeCl2 C. CH₄ D. PCl₅ 16. 某有机化合物 A 的分子式为 C6H12O2，已知 A 能与 NaHCO3溶液反应产生气体，则 A 的结构可能有（ ） A. 5 种 B. 6 种 C. 7 种 D. 8 种 17. 下列分子中，所有原子都满足最外层 8 电子稳定结构的是（ ） A. PCl₅ B. BF3 C. CO2 D. H2O 18. 某有机物的核磁共振氢谱图中有2个峰，则该有机物可能是（ ） A. C3H8 B. C2H₄ C. C2H2 D. C6H6 19. 下列分子的空间结构模型正确的是（ ） A. CO2：直线形 B. H2O：平面三角形 C. NH3：平面正方形 D. CH₄：三角锥形 20. 用红外光谱法鉴别乙醇和二甲醚，是根据它们的（ ） A. 相对分子质量不同 B. 分子极性不同 C. 官能团不同 D. 沸点不同 21. 下列关于分子空间结构的描述错误的是（ ） A. 苯分子中所有原子共平面 B. 甲烷分子是正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心 C. 乙烯分子是平面结构，键角约为 90° D. 氨气分子是三角锥形结构，氮原子位于锥顶，三个氢原子位于锥底 22. 下列分子中，中心原子的孤电子对数最多的是（ ） A. H2O B. NH3 C. CH₄ D. BF3 23. 下列关于分子结构测定方法的说法错误的是（ ） A. 红外光谱可以测定分子中化学键的类型 B. 质谱法可以测定分子的相对分子质量 C. 核磁共振氢谱可以测定分子中氢原子的种类和数目比 D. X 射线衍射技术不能用于测定有机小分子的结构 24. 下列分子的空间结构是正四面体的是（ ） A. CH2Cl2 B. CCl₄ C. CH2=CH2 D. H2O 25. 某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有 C - H 键、O - H 键、C - O 键和C = O 键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是 60，则该有机物的结构简式可能是（ ） A. CH3CH2OCH3 B. CH3CH(OH)CH3 C. CH3COOH D. CH3CH2CHO 分子的空间结构（一） 班级： 姓名： 总分： . 选择题答题卡 选择题分数： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 二、填空题 1. 科学家最早测定分子结构的方法是__________________法，通过测定分子中各原子的________________________及其__________________等数据来确定分子结构。 2. 现代化学中常用____________光谱来测定分子结构，它可以获得分子中化学键或官能团的信息，例如通过红外光谱可判断有机物分子中是否含有_________、__________等官能团。 3. 对于简单的双原子分子如 HCl，其空间结构是____________形，两原子间通过______键结合。 4. 二氧化碳（CO2）分子中碳原子与氧原子之间以____________键结合，其空间结构是____________形，碳原子位于中心，氧原子位于两端，键角为____________。 5. 对于 NO3⁻离子，其中心原子的价层电子对数为________________，孤电子对数为________________，空间结构为________________。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 分子的空间结构（1）导学学案 课程内容：红外光谱法、质谱法；3、4、5原子分子空间构型、多样的分子空间结构。 1.学习目标 ⑴了解分子结构测定的常用方法，如红外光谱、质谱等；认识一些典型分子的空间结构，如甲烷、乙烯、苯等分子的空间构型。 ⑵通过对分子结构测定方法的学习，培养学生分析和处理数据的能力；通过对分子空间结构的探究，培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。 ⑶体会科学技术在分子结构研究中的重要作用，感受化学学科的魅力，激发学生学习化学的兴趣。 2.重 点 ⑴分子结构测定方法：理解红外光谱、质谱等测定分子结构的基本原理和方法，以及如何根据这些方法得到的信息推断分子结构。 ⑵常见分子的空间结构：掌握甲烷、乙烯、苯等典型分子的空间构型特点，能用杂化轨道理论等初步解释其成键情况和空间构型的关系。 3.难 点 ⑴光谱数据的分析与应用：学生需要学会解读红外光谱图等复杂的数据信息，从中提取出与分子结构相关的特征峰，进而推断分子中存在的化学键和官能团，这对学生的综合分析能力要求较高。 ⑵分子空间结构的理解与想象：对于一些复杂分子的空间结构，如苯分子的平面正六边形结构，学生需要具备较强的空间想象能力才能理解其原子的相对位置和键角等。 4.核心素养 ⑴宏观辨识与微观探析：通过对分子空间结构的学习，能从宏观现象（如物质的性质）推测微观结构，又能从微观结构解释宏观现象。 ⑵证据推理与模型认知：利用光谱等测定数据作为证据，推理分子的结构，建立分子空间结构的模型，并运用模型解释化学现象和预测物质的性质。 ⑶科学探究与创新意识：通过对分子结构测定方法的探究，培养学生设计实验、分析数据、得出结论的科学探究能力，鼓励学生提出新的问题和想法，培养创新意识。 ⑷科学态度与社会责任：了解分子结构测定在科学研究和生产生活中的重要应用，认识到化学学科对社会发展的重要贡献，培养学生严谨的科学态度和对社会的责任感。 第一部分：课业知识精讲 一、分子结构的测定 早年前测定方法： 科学家通过化学方法测定分子结构，如确定有机物分子中不同元素原子的连接顺序等。例如李比希法：通过燃烧的方法，分析确定有机物中碳、氢、氧等元素的质量分数，再结合相对分子质量来推测分子式。 现代仪器分析方法： 1.质谱法 ⑴原理：使气态分子在高真空环境下受到高能电子流轰击，分子失去一个电子形成带正电荷的分子离子（M⁺），分子离子继续发生化学键断裂形成各种碎片离子。这些离子在电场和磁场作用下按质荷比（m/z）大小分离并被检测记录，得到质谱图。 ⑵应用：从质谱图中分子离子峰的质荷比可确定化合物的相对分子质量。例如，某未知物的质谱图中分子离子峰的 m/z 值为 78，则该未知物的相对分子质量约为 78。通过分析碎片离子峰的质荷比和相对丰度，可推测分子的结构信息，如分子中可能含有的官能团、化学键等。 2.红外光谱法 ⑴原理：当红外光照射分子时，分子中的化学键会发生振动、转动，电子能级跃迁，不同的化学键会吸收特定频率的红外光。检测红外光被吸收的情况并记录下来，得到红外光谱图。 ⑵应用：根据红外光谱图中吸收峰的位置可判断分子中存在的化学键或官能团类型。例如，在 1700 cm⁻¹左右有强吸收峰，可能含有羰基（C=O）；在 3300 - 3500 cm⁻¹有宽而强的吸收峰，可能存在羟基（-OH）等。可用于区分同分异构体，如乙醇和二甲醚，乙醇在红外光谱中有羟基的特征吸收峰，而二甲醚没有。 3.X 射线衍射法 ⑴原理：将 X 射线照射到晶体上，X 射线与晶体中的原子相互作用产生衍射现象。由于晶体中原子呈周期性排列，衍射光线会在特定方向上产生加强或减弱，形成衍射斑点或衍射峰。通过对这些衍射数据进行复杂的数学计算和分析，可确定晶体中原子的坐标位置，从而得到分子的空间结构。 ⑵应用：能精确测定分子在晶体中的三维空间结构，确定原子间的键长、键角等参数。常用于测定复杂生物大分子（如蛋白质、核酸）以及新型材料的分子结构。 二、多样的分子空间结构 1.三原子分子 ⑴直线形：如 CO2分子，碳原子的价电子对构型为直线形，两个 C=O 键在同一条直线上，键角为 180°。 ⑵V 形：以 H2O 为例，分子呈 V 形，键角约为 104.5°。 2.四原子分子 ⑴平面三角形：例如 HCHO或BF3分子，硼原子的价电子对构型为平面三角形，三个 B - F 键在同一平面内，键角为 120°。 ⑵三角锥形：像 NH3分子，分子呈三角锥形，键角约为 107.3°。 3.五原子分子 ⑴正四面体形：以 CH₄分子为代表，碳原子的价电子对构型为正四面体形，四个 C - H 键均匀分布在正四面体的四个顶点，键角为 109°28′。 第二部分：重点专题突破 专题一：对分子构型的考查 ①下列分子的空间构型为直线形的是（ ） A. H2O B. CO2 C. NH3 D. CH4 答案：B 解析：H2O是V形，NH3 是三角锥形，CH4是正四面体形，CO2 中碳原子采取sp杂化，分子空间构型为直线形，所以答案是B。 ②BF3分子的空间构型是____；分子中含有 4 个原子且呈平面三角形结构的分子是______（填化学式） 答案：平面三角形；BF3 解析：BF3中硼原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，分子的空间构型是平面三角形。常见的四原子平面三角形分子是 BF3，三个氟原子位于硼原子周围呈平面三角形结构。 ③下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是（ ） A. C2H2 B. CS2 C. NH3 D. C6H6 答案：C 解析：C2H2是直线形分子，所有原子共平面；CS2与 CO2结构相似，是直线形分子，所有原子共平面；C6H6（苯）是平面正六边形结构，所有原子共平面；而 NH3是三角锥形结构，氮原子在锥顶，三个氢原子在锥底，所有原子不可能共平面。所以答案是 C。 专题二：对分子构型的解释 ①比较H2O和NH3分子键角大小并说明原因。 答案：H2O分子的键角小于NH3分子的键角。原因是H2O中氧原子有两对孤电子对，NH3中氮原子有一对孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，H2O中孤电子对数目比NH3中多，对成键电子对的排斥作用更强，所以键角更小。 解析：本题主要考查分子空间构型及键角大小的影响因素。需要根据中心原子的杂化方式及孤电子对的情况来分析键角大小。 ②比较 CO2和 SO2分子空间结构的差异并解释原因。 答案：CO2分子呈直线形，、碳原子的两个轨道分别与两个氧原子形成 σ 键，分子的空间结构为直线形。SO2分子呈 V 形，硫原子的三个轨道中有两个与氧原子形成 σ 键，还有一个被孤电子对占据，孤电子对的排斥作用使 SO2分子呈 V 形。所以二者空间结构不同主要是由于硫原子有孤电子对而碳原子没有。 专题三：分子结构测定方法的考查 ①能够确定有机物相对分子质量的方法是（ ） A. 红外光谱 B. 质谱 C. 核磁共振氢谱 D. 紫外光谱 答案：B 解析：质谱法可使分子在高真空系统中被电子束轰击形成带正电荷的离子，通过对离子质荷比的分析确定分子的相对分子质量。红外光谱用于确定化学键或官能团；核磁共振氢谱用于确定氢原子的种类和数目；紫外光谱主要用于研究分子的共轭双键和大π键体系等。所以答案是 B。 ②利用红外光谱仪可以测定分子中______________________________等信息。 答案：化学键类型和官能团种类 解析：红外光谱的原理是不同原子的化学键在红外光照射下会有特定的振动吸收，从而在光谱图上产生相应的吸收峰，所以可以测定分子中化学键类型的信息。 ③简述红外光谱测定分子结构的原理和质谱法测定分子结构的原理。 答案：红外光谱测定分子结构的原理是：当一束红外线透过分子时，分子会吸收某些特定频率的红外线，引起分子中化学键的振动能级发生跃迁。不同的化学键或官能团吸收红外线的频率不同，通过检测分子对不同波长红外光的吸收情况，就可以确定分子中存在的化学键或官能团，从而推断分子的结构。质谱法是将分子在质谱仪中离子化，形成带电离子，然后根据这些离子的质荷比（m/z）不同进行分离和检测。分子离子峰的质荷比对应分子的相对分子质量，并且在离子化过程中分子可能会裂解成不同的结构片段，这些片段离子也会被检测到，从而可以得到分子结构的片段信息，有助于推测分子的结构。 专题四：有机物分子式或结构简式的求算与推导 ①某有机物的相对分子质量为 46，其核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为 3:2:1，请推断该有机物的结构简式。 答案：CH3CH2OH（乙醇） 解析：相对分子质量为 46 的有机物可能是乙醇（C2H6O）或二甲醚（CH3OCH3）。乙醇分子中有三种不同化学环境的氢原子，其数目比为 3:2:1，符合核磁共振氢谱的信息；而二甲醚分子中只有一种化学环境的氢原子，不符合题意。所以该有机物是乙醇，结构简式为 CH3CH2OH。 ②某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图显示有 C - H 键、O - H 键和 C - O 键的振动吸收，该化合物的相对分子质量通过质谱法测得为 46，其分子式为______。 答案：C2H6O 解析：设分子式为 CₓHᵧOₙ，相对分子质量为 46，则 12x + y + 16n = 46。若 n = 1，当 x = 1 时，y = 18（不符合）；当 x = 2 时，y = 6，符合。若 n = 2，x 最大为 1，y 为负数（不符合），所以分子式为 C2H6O。 ③某有机物经质谱分析知其相对分子质量为 74，其红外光谱显示有 C - H 键、C - O 键和 O - H 键的振动吸收，核磁共振氢谱有四组峰，峰面积比为 3:2:2:1，则该有机物的结构简式为__________。 答案：CH3CH2OCH2OH 解析：相对分子质量为 74，设分子式为 CₓHᵧOₙ，12x + y + 16n = 74，结合红外光谱有 C - H 键、C - O 键和 O - H 键，核磁共振氢谱四组峰且峰面积比为 3:2:2:1，推测可能为 CH3CH2OCH2OH。 第三部分：课后专项训练 一、选择题 1. 下列方法不能用于测定分子结构的是（ ） A. 红外光谱法 B. 质谱法 C. 核磁共振氢谱法 D. X 射线衍射法 答案：B 解析：质谱法可用于测定有机物的相对分子质量，不能测定分子结构；红外光谱法可确定有机物分子中含有的化学键或官能团；核磁共振氢谱法可确定有机物分子中氢原子的种类和数目；X 射线衍射法可测定晶体的结构，对于分子晶体可确定分子结构。 2. 下列分子的空间结构是正四面体的是（ ） A. CH2Cl2 B. CCl₄ C. CH2=CH2 D. HCHO 答案：B 解析：CCl₄中心碳原子的价层电子对数为 4，且无孤电子对，空间结构为正四面体；CH2Cl2是四面体结构，但不是正四面体；CH2 = CH2是平面结构；HCHO 是平面三角形结构。 3. 某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有 C - H 键、O - H 键、C - O 键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是 60，则该有机物的结构简式可能是（ ） A. CH3CH2OCH3 B. CH3CH(OH)CH3 C. CH3COOH D. CH3CH2CHO 答案：B 解析：A 选项没有 O - H 键；C 选项相对分子质量为 60，但红外光谱图中应有 C = O 键的振动吸收；D 选项没有 O - H 键，且相对分子质量不是 60。B 选项相对分子质量为 60，且含有 C - H 键、O - H 键、C - O 键。 4. 下列分子中，所有原子不可能共平面的是（ ） A. C2H2 B. C6H6 C. CH2=CH - CH3 D. CH2=CH2 答案：C 解析：C2H2是直线形分子，所有原子共平面；C6H6是平面正六边形结构，所有原子共平面；CH2 = CH2是平面结构，所有原子共平面；CH2 = CH - CH3中甲基是四面体结构，所有原子不可能共平面。 5. 利用核磁共振氢谱可确定有机物分子中氢原子的种类和数目。在核磁共振氢谱中，有几个吸收峰就说明有几种不同化学环境的氢原子。某有机物的核磁共振氢谱图中有三个吸收峰，且峰面积之比为 3:2:1，则该有机物可能是（ ） A. CH3CH2OH B. CH3OCH3 C. CH3CH2CH3 D. CH3CHO 答案：A 解析：A 选项 CH3CH2OH 中有三种不同化学环境的氢原子，个数比为 3:2:1；B 选项 CH3OCH3只有一种氢原子；C 选项 CH3CH2CH3有两种不同化学环境的氢原子，个数比为 6:2；D 选项 CH3CHO 有两种不同化学环境的氢原子，个数比为 3:1。 6. 能够确定有机物分子中化学键或官能团的是（ ） A. 质谱 B. 红外光谱 C. 紫外光谱 D. 核磁共振氢谱 答案：B 解析：红外光谱可确定有机物分子中含有的化学键或官能团；质谱用于测定相对分子质量；紫外光谱主要用于研究分子中不饱和键的结构；核磁共振氢谱确定氢原子的种类和数目。 7. 下列分子中键角最大的是（ ） A. CH₄ B. NH3 C. H2O D. CO2 答案：D 解析：CH₄的键角为 109°28′；NH3的键角约为 107°；H2O 的键角约为 105°；CO2是直线形分子，键角为 180°。 8. 某气态有机物 X 含 C、H、O 三种元素，已知下列条件，现欲确定 X 的分子式，所需的最少条件是（ ） ①X 中碳的质量分数 ②X 中氢的质量分数 ③X 在标准状况下的体积 ④X 对氢气的相对密度 ⑤X 的质量 A. ①② B. ①②④ C. ①②⑤ D. ③④⑤ 答案：B 解析：已知碳、氢的质量分数可确定氧的质量分数，从而确定有机物的最简式；再根据相对密度可确定有机物的相对分子质量，进而确定分子式。 9. 下列关于分子空间结构的说法正确的是（ ） A. 所有的 AB3型分子都是平面三角形结构 B. 凡是 AB₄型分子都是正四面体结构 C. H2O 分子是 V 形结构，而 H2S 分子是直线形结构 D. NH3分子是三角锥形结构 答案：D 解析：AB3型分子，如 NH3是三角锥形结构；AB₄型分子，如 CH2Cl2是四面体结构，但不是正四面体；H2S 分子也是 V 形结构。 10. 下列物质的分子中，既有 σ 键又有 π 键的是（ ） A. N2 B. HCl C. CH₄ D. C2H6 答案：A 解析：N2分子中含有氮氮三键，一个 σ 键和两个 π 键；HCl 中只有 σ 键；CH₄中只有 σ 键；C2H6中只有 σ 键。 11. 对于 SO2分子的空间结构，下列说法正确的是（ ） A. V 形，键角小于 120° B. V 形，键角等于 120° C. 直线形，键角为 180° D. 平面三角形，键角为 120° 答案：A 解析：SO2中硫原子价层电子对数为 3，孤电子对数为 1，空间结构为 V 形，由于孤电子对与成键电子对排斥力大于成键电子对之间排斥力，所以键角小于 120°，A 正确。 12. 下列分子的空间结构与水分子相似的是（ ） A. CO2 B. H2S C. PCl3 D. SiCl₄ 答案：B 解析：H2S 与 H2O 结构相似，都是 V 形结构；CO2是直线形结构；PCl3是三角锥形结构；SiCl₄是正四面体结构。 13. 下列关于 X 射线衍射法测定分子结构的说法错误的是（ ） A. 可测定晶体的结构 B. 能确定分子中原子的相对位置 C. 对于非晶体物质也能准确测定其结构 D. 是研究分子结构的重要手段之一 答案：C 解析：X 射线衍射法主要用于测定晶体的结构，对于非晶体物质不能准确测定其结构。 14. 若某有机物分子中只含有 C、H、O 三种元素，其相对分子质量为 46，红外光谱显示有 C - H 键、C - O 键和 O - H 键的振动吸收，核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为 3:2:1，则该有机物的结构简式为（ ） A. CH3OCH2CH3 B. CH3CH2OH C. CH3CH(OH)CH3 D. HOCH2CH2OH 答案：B 解析：A 选项相对分子质量不是 46；C 选项核磁共振氢谱有四组峰；D 选项相对分子质量不是 46。B 选项符合条件。 15.下列分子或离子的中心原子，带有孤电子对的是（ ） A. H2O B. BeCl2 C. CH₄ D. PCl₅ 答案：A 解析：H2O 中氧原子价层电子对数为 4，孤电子对数为 2；BeCl2中铍原子价层电子对数为 2，无孤电子对；CH₄中碳原子价层电子对数为 4，无孤电子对；PCl₅中磷原子价层电子对数为 5，无孤电子对，A 正确。 16. 某有机化合物 A 的分子式为 C6H12O2，已知 A 能与 NaHCO3溶液反应产生气体，则 A 的结构可能有（ ） A. 5 种 B. 6 种 C. 7 种 D. 8 种 答案：D 解析：A 能与 NaHCO3溶液反应产生气体，说明 A 中含有羧基。C6H12O2可写成 C5H11COOH，C5H11- 有 8 种结构，所以 A 的结构可能有 8 种。 17. 下列分子中，所有原子都满足最外层 8 电子稳定结构的是（ ） A. PCl₅ B. BF3 C. CO2 D. H2O 答案：C 解析：PCl₅中 P 原子最外层有 10 个电子；BF3中 B 原子最外层有 6 个电子；CO2中 C 和 O 原子都满足最外层 8 电子稳定结构；H2O 中 H 原子最外层只有 2 个电子。 18. 某有机物的核磁共振氢谱图中有2个峰，则该有机物可能是（ ） A. C3H8 B. C2H₄ C. C2H2 D. C6H6 答案：A 解析：C3H8有两种不同化学环境的氢原子；C2H₄有1种不同化学环境的氢原子；C2H2有一种氢原子，只有一个峰；C6H6（苯）分子中 6 个氢原子化学环境相同，核磁共振氢谱图中只有一个峰。 19. 下列分子的空间结构模型正确的是（ ） A. CO2：直线形 B. H2O：平面三角形 C. NH3：平面正方形 D. CH₄：三角锥形 答案：A 解析：H2O 是 V 形结构；NH3是三角锥形结构；CH₄是正四面体结构。 20. 用红外光谱法鉴别乙醇和二甲醚，是根据它们的（ ） A. 相对分子质量不同 B. 分子极性不同 C. 官能团不同 D. 沸点不同 答案：C 解析：乙醇含有羟基官能团，二甲醚含有醚键官能团，红外光谱可根据官能团的不同鉴别二者。 21. 下列关于分子空间结构的描述错误的是（ ） A. 苯分子中所有原子共平面 B. 甲烷分子是正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心 C. 乙烯分子是平面结构，键角约为 90° D. 氨气分子是三角锥形结构，氮原子位于锥顶，三个氢原子位于锥底 答案：C 解析：苯分子是平面正六边形结构，所有原子共平面；甲烷分子是正四面体结构，碳原子在正四面体中心；乙烯分子是平面结构，键角约 120°；氨气分子是三角锥形结构，氮原子在锥顶，氢原子在锥底。 22. 下列分子中，中心原子的孤电子对数最多的是（ ） A. H2O B. NH3 C. CH₄ D. BF3 答案：A 解析：H2O 中 O 原子的孤电子对数为 2；NH3中 N 原子的孤电子对数为 1；CH₄中 C 原子没有孤电子对；BF3中 B 原子没有孤电子对。 23. 下列关于分子结构测定方法的说法错误的是（ ） A. 红外光谱可以测定分子中化学键的类型 B. 质谱法可以测定分子的相对分子质量 C. 核磁共振氢谱可以测定分子中氢原子的种类和数目比 D. X 射线衍射技术不能用于测定有机小分子的结构 答案：D 解析：X 射线衍射技术可用于测定晶体结构，包括有机小分子晶体结构，故 D 错误；红外光谱通过吸收峰确定化学键类型，A 正确；质谱图中质荷比最大值为相对分子质量，B 正确；核磁共振氢谱根据峰的组数确定氢原子种类，峰面积比确定氢原子数目比，C 正确。 24. 下列分子的空间结构是正四面体的是（ ） A. CH2Cl2 B. CCl₄ C. CH2=CH2 D. H2O 答案：B 解析：CCl₄中心碳原子价层电子对数为 4，且无孤电子对，空间结构为正四面体；CH2Cl2是四面体但不是正四面体；CH2=CH2是平面结构；H2O 是 V 形结构，B 正确。 25. 某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有 C - H 键、O - H 键、C - O 键和C = O 键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是 60，则该有机物的结构简式可能是（ ） A. CH3CH2OCH3 B. CH3CH(OH)CH3 C. CH3COOH D. CH3CH2CHO 答案：C 解析：A 选项没有 O - H 键，不符合；B 选项无C = O 键，不符合；C 选项乙酸有 C - H 键、O - H 键、C - O 键，相对分子质量为 60，符合；D 选项没有 O - H 键，不符合，C 正确。 二、填空题 1. 科学家最早测定分子结构的方法是__________________法，通过测定分子中各原子的________________________及其__________________等数据来确定分子结构。 答案：化学分析；相对原子质量；连接方式 解析：早期化学分析方法通过对物质的化学反应分析，确定各原子的相对原子质量及连接方式，从而推断分子结构。 2. 现代化学中常用____________光谱来测定分子结构，它可以获得分子中化学键或官能团的信息，例如通过红外光谱可判断有机物分子中是否含有_________、__________等官能团。 答案：红外；羟基（-OH）；羰基（C=O） 解析：红外光谱是测定分子结构的重要手段，不同的官能团在红外光谱中有特定的吸收峰，羟基在约 3200 - 3600cm⁻¹有吸收峰，羰基在约 1600 - 1800cm⁻¹有吸收峰，从而可判断官能团的存在。 3. 对于简单的双原子分子如 HCl，其空间结构是____________形，两原子间通过______键结合。 答案：直线；共价 解析：双原子分子 HCl 只有两个原子，呈直线形，原子间以共价键相连，共用一对电子。 4. 二氧化碳（CO2）分子中碳原子与氧原子之间以____________键结合，其空间结构是____________形，碳原子位于中心，氧原子位于两端，键角为____________。 答案：共价；直线；180° 解析：CO2 中 C 与 O 形成共价键，中心碳原子采用 sp 杂化，分子呈直线形，键角为 180°。 5. 对于 NO3⁻离子，其中心原子的价层电子对数为________________，孤电子对数为________________，空间结构为________________。 答案：3；0；平面三角形 解析：NO3⁻中氮原子价层电子对数为 3，孤电子对数为 0，空间结构为平面三角形。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$