第2板块 专题微课(3) 分子的结构分析(课件PPT)-【新高考方案】2025年高考化学二轮复习专题增分方略(山东、海南专版)

分子的结构分析 专题微课(三) 在高考试题中通常借助一些陌生物质作为载体呈现,主要考查中心原子的价层电子对数计算,通过价层电子对数和孤电子对数判断分子的空间结构,通过价层电子对数(即杂化轨道数)判断原子的杂化类型,配合物的结构分析等。命题形式灵活多变,试题整体难度中等,注重对知识的宽度和融合考查。 一、 二、 杂化类型的判断 分子或离子构型的判断 三、 共价键及配合物结构分析 目 录 四、 专题质量评价 杂化类型的判断 一、 高考领航 √ 1.(2024·安徽卷)某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.该物质中Ni为+2价 B.基态原子的第一电离能:Cl>P C.该物质中C和P均采取sp2杂化 D.基态Ni原子价电子排布式为3d84s2 解析:P原子的3个电子与苯环形成共用电子对,P原子剩余一个孤电子对与Ni形成配位键,Cl-也有孤电子对,也能与Ni形成配位键,由该物质的组成知,Ni为+2价,A项正确;同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势,则第一电离能:Cl>P,B项正确;该物质中碳原子位于苯环上,杂化类型为sp2杂化,P形成4个σ键,无孤电子对,杂化类型为sp3杂化,C项错误;基态Ni原子核外有28个电子,电子排布式为[Ar]3d84s2,则价电子排布式为3d84s2,D项正确。 2.(2024·湖南卷)通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构,P和Q呈平面六元并环结构,原子的连接方式如图所示,下列说法错误的是 (　　) A.P为非极性分子,Q为极性分子 B.第一电离能:B<C<N C.1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等 D.P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化 √ 解析:由所给分子结构图,P和Q分子都满足对称,正负电荷中心重合,都是非极性分子,A错误;同周期元素,从左到右第一电离能呈增大趋势,氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构,第一电离能大于相邻元素,则第一电离能由小到大的顺序为B<C<N,B正确;由所给分子结构可知,P的分子式为C24H12,Q分子式为B12N12H12,P、Q分子都含156个电子,故1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等,C正确;由所给分子结构可知,P和Q分子中C、B和N均与其他三个原子成键,P和Q分子呈平面结构,故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化,D正确。 3.(2024·全国甲卷·节选)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ,其中电负性最大的元素是　　,硅原子的杂化轨道类型为　　。  解析:该物质中含有H、C、Si元素,其中C的电负性最大;Si形成4个σ键,杂化轨道类型为sp3。 C sp3 1.(2024·江苏卷T7)下列有关反应描述正确的是 (　　) A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—O键 B.氟氯烃破坏臭氧层,氟氯烃产生的氯自由基改变 O3分解的历程 C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键和π键 D.石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2 [类题加推•据情选用] √ 解析:CH3CH2OH转化为CH3CHO的过程中,断裂C—H、O—H, 形成C==O,无C—O断裂,A错误;氟氯烃破坏臭氧层时,氯自由基对O3分解起催化作用,改变了O3分解的历程,B正确;丁烷中不存在π键,C错误;石墨中碳原子为sp2杂化,金刚石中碳原子为sp3杂化,故D错误。 2.(2024·浙江1月选考T17·节选)(1)H2N—NH2+H+ H2N—N,其中—NH2的N原子杂化方式为　　;比较键角∠HNH:H2N—NH2中的—NH2 　H2N—N中的—N(填“>”“<”或“=”),请说明理由 　 。  解析:—NH2和—N中N原子都采用sp3杂化,—NH2中含有孤电子对,—N中不含孤电子对,—NH2中键角较小。 sp3 < —NH2中N有孤电子对,对成键电子对排斥力大,键角小 (2)将HNO3与SO3按物质的量之比1∶2发生化合反应生成A,测得A由2种微粒构成,其中之一是N。比较氧化性强弱:N　 HNO3(填 “>”“<”或“=”);写出A中阴离子的结构式　 。  解析:阳离子更易得电子,N氧化性大于HNO3;根据原子守恒, A中阴离子为[ ]-。 > [ ]- 重点破障 1.常见的杂化轨道类型分析 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的 原子轨道 1个s轨道+ 1个p轨道 1个s轨道+ 2个p轨道 1个s轨道+3个p轨道 杂化轨道数 2个sp 杂化轨道 3个sp2 杂化轨道 4个sp3杂化轨道 轨道夹角 180° 120° 109°28' 空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 续表 2.中心原子杂化类型的判断 (1)根据中心原子的价层电子对数判断 中心原子上的 价层电子对数 2 3 4 5 6 杂化类型 sp sp2 sp3 sp3d sp3d2 (2)根据中心原子成键方式判断 (一般用于有机物分子中C、N的杂化类型判断) 杂化类型 sp3 sp2 sp C的 成键方式 4个单键 1个双键和 2个单键 2个双键或1个三键和1个单键 N的 成键方式 3个单键 1个双键和 1个单键 1个三键 (3)根据键角判断 若键角为109°28'或接近109°28',则为sp3杂化;若键角为120°或接近120°,则为sp2杂化;若键角为180°,则为sp杂化。 (4)根据等电子原理判断 如CO2是直线形分子,SCN-、与CO2互为等电子体,所以其空间结构也为直线形,中心原子均为sp杂化。 强训提能 1.(2024·南通市质检)氰基丙烯酸乙酯是一种黏合剂的主要成分,其结构式如图1所示。K2S2O8(过硫酸钾)是一种强氧化剂,其中S2的结构式如图2所示。下列说法正确的是(　　) 图1　　 　　　　　　　图2 A.1 mol氰基丙烯酸乙酯分子中含3 mol π键 B.氰基丙烯酸乙酯分子中sp3、sp2杂化的碳原子数之比为2∶3 C.K2S2O8中S元素的化合价为+7价 D.S2结构中“S—O—O—S”的4个原子处于同一条直线 √ 解析:双键中有1个π键,三键中有2个π键,故1 mol氰基丙烯酸乙酯分子中含4 mol π键,A错误;三键碳原子为sp杂化,双键碳原子为sp2杂化,饱和碳原子为sp3杂化,故氰基丙烯酸乙酯分子中sp3、sp2杂化的碳原子数分别为2个、3个,个数比为2∶3,B正确;K2S2O8中有一个过氧键,其中两个O为-1价,其余O为-2价,根据化合物中元素的化合价代数和为0可知,S为+6价,C错误;S2结构中“S—O—O—S”的O为sp3杂化,有两个孤电子对,故4个原子不处于同一条直线,D错误。 2.(2024·华中师大一附中模拟)氮掺杂石墨固体(部分结构如图所示)有石墨的特性(如导电性)。研究发现过硫酸氢盐(HS)可作为消除水体中某些有机物的催化剂,机理如图,已知S(ad)代表吸附在固体表面的活性氧化自由基,下列说法错误的是(　　) A.过硫酸氢盐中S的化合价为+6价 B.氮掺杂石墨中的N为sp2杂化 C.可能存在反应HS===S·+·OH D.HS和S的结构中S的杂化方式不同 √ 解析:由题意可知,HS的结构式为 ,离子中硫元素的化合价为+6价,故A正确;由题意可知,氮掺杂石墨有石墨的特性,说明氮掺杂石墨中存在碳氮双键,氮原子的杂化方式为sp2杂化,故B正确;由题意可知,HS消除水体中某些有机物时发生的反应为HS=== S·+·OH,故C正确;由题意可知,HS和S的结构式分别为 和 ,两种离子中硫原子的价层电子对数相同,杂化方式相同,故D错误。 3.铑(Rh)和铱(Ir)形成的材料在生产生活中应用广泛,如铑(Rh)膦络合物常用作催化剂,二氧化铱(IrO2)可用作电生理学研究中的微电极。回答下列问题: (1)铱(Ir)的原子序数为77,其价层电子排布式为　　 　,铑(Rh)的原子序数为45,其位于元素周期表的　　区。  解析:铱(Ir)的原子序数为77,根据稀有气体原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118,可推出铱(Ir)的价层电子排布式为5d76s2,铑(Rh)的原子序数为45,正好等于77-32,位于铱(Ir)的正上方,在元素周期表的d区。 5d76s2 d (2)固体铑(Rh)膦络合催化剂(Ph为苯基)的结构 如图所示,中心原子Rh的VSEPR模型是　　 　, 该分子中P原子的杂化方式为　　,1 mol该物质中含有的σ键的数目为　　　　_______(设NA为阿伏加德罗常数的值)。  解析:根据固体铑(Rh)膦络合催化剂(Ph为苯基)的结构图,可以判断出中心原子Rh有五个杂化轨道,因此VSEPR模型是三角双锥,P原子的杂化方式为sp3,PPh3中σ键的数目为36,因此1 mol该物质中含有的σ键的数目为114NA。 三角双锥 sp3 114NA 分子或离子构型的判断 二、 高考领航 √ 1.(2024·湖北卷)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是 (　　) A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律 C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子 D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成 解析:中心原子含有孤电子对的分子,其空间结构与VSEPR模型不同,A错误。 2.(2024·甘肃卷)温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2,也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是 (　　) A.相同条件下N2比O2稳定 B.N2O与N的空间构型相同 C.N2O中N—O键比N—N键更易断裂 D.N2O中σ键和π键的数目不相等 √ 解析:N2分子中存在N≡N,键能大,相同条件下N2比O2稳定,A正确;N2O与N均为CO2的等电子体,故其均为直线形分子,两者空间构型相同,B正确;N2O的中心原子是N,其在催化剂作用下可分解为O2和N2,说明N2O中N—O键比N—N键更易断裂,C正确;N2O中σ键和π键的数目均为2,因此,σ键和π键的数目相等,D不正确。 3.(2023·北京卷·节选)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2)可看作是S中的一个O原子被S原子取代的产物。 (1)基态S原子的价层电子排布式是　　　　。  解析:S是第三周期ⅥA族元素,基态S原子的价层电子排布式为3s23p4。 3s23p4 (2)比较S原子和O原子的第一电离能大小,从原子结构的角度说明理由:______________________________________________________ 　　　　　　 　　。  解析:S和O为同主族元素,O原子核外有2个电子层,S原子核外有3个电子层,O原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大,不易失去1个电子,即O的第一电离能大于S的第一电离能。 I1(O)>I1(S),氧原子半径小,原子核对最外层电子的吸引力大, 不易失去一个电子 (3)S2的空间结构是　　　 　。  解析:S的中心原子S的价层电子对数为4,无孤电子对,空间结构为四面体形,S2可看作是S中1个O原子被S原子取代,则S2的空间结构为四面体形。 四面体形 重点破障 1.利用价层电子对互斥模型判断分子空间结构 价层电 子对数 成键 对数 孤电子 对数 VSEPR 模型名称 分子空间 结构名称 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 3 0 平面 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V形 SO2 4 4 0 四面体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 续表 2.中心原子杂化轨道类型和分子空间结构关系 分子组成(A为中心原子) 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂 化方式 分子或离子的 空间结构名称 实例 AB2 0 sp 直线形 BeCl2 1 sp2 V形 SO2 2 sp3 V形 H2O AB3 0 Sp2 平面三角形 BF3 1 sp3 三角锥形 NH3 AB4 0 sp3 正四面体形 CH4 续表 强训提能 √ 1.分析微粒结构,下列说法正确的是 (　　) A.CH4和P4的空间结构都是正四面体形,键角也相同 B.OF2与H2O的价层电子对情况和空间结构相同,但OF2的极性较小 C.Al2Cl6( )中Al为sp3杂化,与AlCl3中Al的杂化方式相同 D.PCl3和BCl3中心原子的杂化方式不同,但所有原子都满足8电子结构 解析:CH4和P4的空间结构都是正四面体形,但甲烷分子键角为109°28',白磷分子键角为60°,故A错误;OF2与H2O的价层电子对数都是4,空间结构都是V形,O和F的电负性差值小,所以OF2的极性较小,故B正确;由图可知Al2Cl6中Al为sp3杂化,AlCl3中Al为sp2杂化,两者Al的杂化方式不相同,故C错误;PCl3中心原子P的杂化方式为sp3杂化,BCl3中心原子B的杂化方式为sp2杂化,PCl3所有原子满足8电子结构,但BCl3中的B不满足8电子结构,故D错误。 √ 2.物质结构决定其性质。下列有关物质结构和性质的比较中正确的是 (　　) A.键角:BF3中∠FBF>SO3中∠OSO B.SiF4和SF4的VSEPR模型名称都是正四面体形 C.沸点:邻羟基苯甲胺>对羟基苯甲胺 D.杂化轨道中s所占百分率:C2H2>C2H4>C2H6 解析:BF3分子和SO3分子都是平面三角形,键角相等,A项错误;SF4分子中S原子价层有5个电子对,VSEPR模型不是正四面体形,B项错误;对羟基苯甲胺主要形成分子间氢键,使其沸点升高,而邻羟基苯甲胺主要形成分子内氢键、沸点低于对羟基苯甲胺,C项错误;乙炔、乙烯、乙烷中C原子杂化类型依次为sp、sp2、sp3,s轨道在杂化轨道所占百分率依次为50%、33.3%、25%,D项正确。 3.三氯乙腈(Cl3CCN)和过量NaN3反应可得到一种高能物质M,其结构如图,则Cl3CCN分子中σ键与π键的数目比为　　　,的空间构型为　　　　,M中N原子杂化方式为　　　 　。  5∶2 直线形 sp、sp2 共价键及配合物结构分析 三、 1.(2024·山东卷)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.图中 代表F原子 B.该化合物中存在过氧键 C.该化合物中I原子存在孤对电子 D.该化合物中所有碘氧键键长相等 高考领航 √ 解析:由图中信息可知,白色的小球可形成2个共价键,灰色的小球只形成1个共价键,黑色的大球形成了4个共价键,根据O、F、I的电负性大小(F最大、I最小)及其价电子数可以判断,白色的小球代表O原子、灰色的小球代表F原子,黑色的大球代表I原子。图中 (白色的小球)代表O原子,灰色的小球代表F原子,A不正确。根据该化合物结构片段可知,每个I原子与3个O原子形成共价键,根据均摊法可以判断必须有2个O原子分别与2个I原子成键,才能确定该化合物的化学式为IO2F,因此, 该化合物中不存在过氧键,B不正确。I原子的价电子数为7,该化合物中F元素的化合价为-1,O元素的化合价为-2,则I元素的化合价为+5,据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键,I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目,因此,该化合物中I原子存在孤对电子,C正确;该化合物中既存在I—O单键,又存在I==O双键,单键和双键的键长不相等,因此,该化合物中所有碘氧键键长不相等,D不正确。 2.(2024·上海卷)已知AlBr3可二聚为如图所示的二聚体: (1)该二聚体中存在的化学键类型为　　。  A.极性键 B.非极性键 C.离子键 D.金属键 A 解析:根据该二聚体的结构可知,Br和Al以极性共价键相连,故A符合题意。根据配离子的结构为四面体形可知,中心原子Al采取sp3杂化,其中配体为CH3CN和Br-,1个共价单键含有1个σ键,1个碳碳三键含有1个σ键和2个π键,故1 mol该配合物中含有14 mol σ键。 (2)将该二聚体溶于CH3CN中生成[Al(CH3CN)2Br2]Br(结构如图所示),已知配离子的结构为四面体形,则其中心原子的杂化方式为　　,其中配体是 　 ; 1 mol该配合物中有　　 mol σ键。  Br- sp3 　CH3CN、Br- 14 解析:根据该二聚体的结构可知,Br和Al以极性共价键相连,故A符合题意。根据配离子的结构为四面体形可知,中心原子Al采取sp3杂化,其中配体为CH3CN和Br-,1个共价单键含有1个σ键,1个碳碳三键含有1个σ键和2个π键,故1 mol该配合物中含有14 mol σ键。 [类题加推•据情选用] (2023·海南卷T19·节选)我国科学家发现一种钒配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂,反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。 ( 代表单键、双键或三键) 回答问题: (1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种,它们是　　　 　　　　。  解析:根据题干配合物Ⅰ的结构图,中心原子钒的配位原子有C、O、P、Cl。 C、O、P、Cl (2)配合物Ⅰ中,R'代表芳基,V—O—R'空间结构呈角形,原因是 ____________________________________________________________ 　 。  解析:根据VSEPR模型,中心原子氧原子的价层电子对数为4,其中孤电子对数为2,空间结构呈角形。 根据VSEPR模型,氧原子的价层电子对数为4,其中孤电子对数为2, 成键电子对之间呈角形 (3)配合物Ⅱ中,第一电离能最大的配位原子是　　。  解析:配合物Ⅱ中,第一电离能最大的配位原子是N。 N (4)配合物Ⅱ和Ⅲ中,钒的化合价分别为+4和+3,配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中,两个氮原子间键长最长的是　　　　　。  解析:结合题干所给配合物Ⅱ和Ⅲ的结构,钒的化合价分别为+4和+3,配合物Ⅱ中氮原子间是氮氮单键,配合物Ⅲ中为氮氮双键, N2中为氮氮三键,故配合物Ⅱ中两个氮原子间键长最长。 配合物Ⅱ 1.共价键类型的判断 (1)σ键与π键的判断 重点破障 依据键强度判断 σ键的强度较大,较稳定;π键活泼,比较容易断裂 由物质结 构式判断 共价单键都是σ键,共价双键中含有1个σ键、1个π键,共价三键中含有1个σ键、2个π键 由成键轨道 类型判断 s轨道形成的共价键全部是σ键;杂化轨道形成的共价键全部为σ键 (2)极性键与非极性键的判断 看形成共价键的两原子,不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。 2.配位键及配合物的分析 配合物的组成 [中心离子(配体)n][外界] 典型配合物 Cu(NH3)4SO4 Fe(SCN)3 [Ag(NH3)2]OH 中心离子 Cu2+ Fe3+ Ag+ 中心离子结构特点 一般是金属离子,特别是过渡金属离子,必须有空轨道 配体 NH3 SCN- NH3 配体结构特点 分子或离子必须含有孤电子对(如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-等) 配位数(n) 4 3 2 外界 S 无 OH- 颜色 深蓝色 红色 无色 配离子所含化学键 配体通过配位键与中心离子结合 配合物所含化学键 配位键、离子键;配体或外界中可能还含有共价键 配合物的常见性质 较多属于离子化合物,多数能溶解、电离,多数有颜色 续表 1. [双选]氟是化学性质最为活泼的元素,氟可与除He、Ne和Ar外的所有元素形成化合物。几种氟化物的熔、沸点如下表所示,下列说法不正确的是 氟化物 LiF NF3 PF3 熔点/℃ 845 a -207 c 沸点/℃ 1 681 b -129 d 强训提能 A.键角:NF3<PF3 B.1 mol 中共含有15 mol σ键 C.a<845、b<1 681、c>-207、d>-129 D.B中含有配位键 √ √ 解析:NF3与PF3中心原子均为sp3杂化,中心原子电负性:N>P,对成键电子对吸引力更强,成键电子越靠近中心原子斥力越大,故键角:NF3>PF3,A错误。单键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,1 mol 中共含有19 mol σ键,B错误。 与LiF均为离子晶体,前者阴阳离子很大,离子键较弱,熔、沸点低于LiF;NF3、PF3均为分子晶体,PF3相对分子质量大于NF3,则熔、沸点PF3高于NF3,C正确。B原子最外层有3个电子,只能与3个F原子通过共用电子对的方式形成共价键,故B中有一个B—F键为配位键,D正确。 2.(2024·湖南师大附中期中)如图所示的配合物离子,其中铁的一个配体为茂环阴离子(C5),该配体以π电子参与配位,其结构如图。下列说法不正确的是(　　) A.该结构中共有3个配位体,其中镍的配位数为4 B.已知其中的镍为Ni2+,则铁的化合价为+2 C.中心铁原子周围的价电子数共有18个 D.S的杂化方式为sp2 √ 解析:根据该配合物离子结构知,该结构中共有3个配位体,其中镍的配位数为4,A正确;根据化合价代数和等于配合物离子电荷数,镍为Ni2+,则铁的化合价为+2价,B正确;在该离子中Fe2+周围有2个S原子和一个CO的C原子与Fe2+以配位键结合,3个配位键中含有6个价电子,Fe2+上有6个价电子,还有茂环阴离子中参与大π键的6个价电子,故配合物离子中铁周围的价电子总数共有6+6+6=18个,C正确;S原子形成3个共价键,S原子上还有一个孤电子对,故S原子杂化类型为sp3杂化,D错误。 3.(2024·天津市河北区二模)甲醇(CH3OH)是一种用途广泛的基础有机原料和优质燃料。 (1)甲醇可以在铜做催化剂的条件下直接氧化成甲醛(HCHO)。 ①基态Cu原子的价层电子的轨道表示式为 　　　　　　　　。  解析:Cu为29号元素,基态Cu原子的价层电子的轨道表示式为 。 ②甲醛中碳原子的杂化方式为　　杂化,其组成元素的电负性由小到大的顺序为　 　　 　。  解析:甲醛中碳原子和氧原子形成C==O,还有2个C—H,C原子的杂化方式为sp2,甲醛中含有C、H、O三种元素,同一周期,从左到右元素的电负性递增,同一主族,自上而下元素的电负性递减,则电负性由小到大的顺序为H、C、O。 sp2 H、C、O (2)在一定条件下,甲醇可转化为乙酸甲酯(CH3COOCH3),一个乙酸甲酯分子中σ键和π键个数之比为　　 　。  解析:乙酸甲酯的结构式为 ,分子中σ键和π键个数之比为10∶1。 10∶1 (3)由AgNO3制备的[Ag(NH3)2]OH可用于检验醛基。[Ag(NH3)2]OH中配位原子为　 ,NH3的空间结构为　　　　　。  解析: [Ag(NH3)2]OH中配体为NH3,配位原子为N,NH3的空间结构为三角锥形。 N 三角锥形 专题质量评价 (选择题每小题3分,本检测满分60分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 1.下列有关物质结构与性质的说法正确的是 (　　) A.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同 B.含有手性碳原子的分子叫做手性分子 C.NaClO和NaCl均为离子化合物,他们所含的化学键类型相同 D.BeCl2的空间结构为V形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 解析:CH3OH和(CH3)2NNH2中C形成4个共价键为sp3杂化,O形成2个共价键且存在2个孤电子对为sp3杂化,N形成3个共价键其存在1个孤电子对为sp3杂化,杂化方式均相同,A正确; 有手性碳原子的分子不一定是手性分子,某些化合物分子中存在手性碳原子,但由于分子内存在对称因素,使得分子没有旋光性,B错误;NaClO含有离子键和氯氧共价键,NaCl只含有离子键,所含的化学键类型不相同,C错误;BeCl2的Be形成2个共价键且无孤电子对,空间结构为直线形,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 2.(2024·清华大学附属中学月考)常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色液体,其分子结构呈三角锥形,以下关于NCl3的说法正确的是 (　　) A.分子中N—Cl是非极性键 B.分子中不存在孤电子对 C.NCl3分子是极性分子 D.因N—Cl的键能大,所以NCl3易分解 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:N和Cl是两种不同的原子,分子中N—Cl是极性键,故A错误;NCl3分子中N原子的孤电子对数为=1,故B错误;NCl3分子中N原子的价层电子对数为3+=4,且含有1个孤电子对,NCl3为三角锥形,结构不对称,正负电荷中心不重合,NCl3分子是极性分子,故C正确;N—Cl的键能大,不易断裂,所以NCl3难分解,故D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 3.(2024·北京大兴精华学校三模)植物对氮元素的吸收过程如图,下列说法不正确的是 (　　) A.[Cu(NH3)4]+和N中N的杂化方式相同 B.N的键角大于N的键角 C.当有9.2 g N生成时,过程②转移1.2 mol电子 D.P原子间难形成三键而N原子间可以,是因为P的原子半径大于N,难形成p⁃p π键 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:[Cu(NH3)4]+中氮原子的杂化方式为sp3杂化,N中氮原子也是sp3杂化,故A项正确;N中氮原子的价层电子对数为2+=3,N原子轨道的杂化类型为sp2,N中氮原子的价层电子对数为3+=3,N原子轨道的杂化类型为sp2,N中N原子有1个孤电子对,而N中N没有,由于孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对与成键电子对之间的排斥力,故N的键角小于N的键角,故B项错误;过程②中N的化合价由-3价变为+3价,转化电子数为6,当有9.2 g(0.2 mol)生成时,过程②转移的电子为1.2 mol,故C项正确;根据元素周期表可知,P的原子半径比N大,P原子间不易形成三键,而N原子之间易形成,故D项正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 4. [双选](2024·临沂市二模)噻吩、呋喃、吡咯、咪唑是五元杂环化合物,分子内所有原子共平面,结构简式如图所示。下列说法错误的是 (　　) 噻吩 呋喃 吡咯 咪唑 A.分子中C、O、N、S的杂化方式均相同 B.水中的溶解度:吡咯<噻吩 C.分子中均存在的大π键 D.咪唑中N原子均可与金属离子形成配位键 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:由题干信息可知,分子内所有原子共平面,故分子中C、O、N、S的杂化方式均相同,均为sp2杂化,A正确;由题干分子结构简式可知,吡咯能与水分子形成分子间氢键,而噻吩与水分子间不能形成氢键,导致水中的溶解度:吡咯>噻吩,B错误;由题干信息可知,分子内所有原子共平面,类似于苯环的平面结构可知,分子中均存在的大π键,C正确;由题干信息可知,根据咪唑的结构简式可知,咪唑分子中与H相连的N原子上的两个电子参与形成大π键,该N原子不可与金属离子形成配位键,咪唑中另一个N原子上有孤电子对可与金属离子形成配位键,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 5.(2024·湖南师范大学附属中学期末)离子液体是一类具有很高应用价值的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+离子结构如图所示(已知:分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,如苯分子中的大π键可表示为)。下列有关EMIM+的说法正确的是(　　) A.该离子中碳原子杂化类型均为sp3 B.该离子中存在类似苯中的大π键() C.该离子可与Cl-结合形成有18个σ键的离子化合物 D.该离子中有1个手性碳原子 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:该离子中环上的碳原子杂化类型为 sp2,故A错误;该离子中环上的碳原子和氮原子均为sp2杂化,形成平面结构,每个碳原子和氮原子均有一个未参与杂化的p轨道,碳原子未参与杂化的p轨道上有一个电子,氮原子未参与杂化的p轨道上有两个电子,它们形成大π键,由于该离子带一个单位正电荷,所以失去了一个电子,则形成大π键的有6个电子,表示为,故B正确;从结构图可以看出,该离子中有19个σ键,则可与 Cl-结合形成有19个σ键的离子化合物,故C错误;手性碳原子是连接4个不同原子或原子团的碳原子,该离子中没有手性碳原子,故D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 6.(2024·合肥市第六中学三模)离子液体1⁃丁基⁃3⁃甲基咪唑四氟硼酸盐[Bmim][BF4]对许多物质都具有良好的溶解性,其结构如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.[Bmim][BF4]室温下能导电 B.F—B—F键角:BF3>B C.B的空间结构为平面正四边形 D.[Bmim][BF4]中N的杂化方式只有一种 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:离子液体指在室温或接近室温时呈液态的盐类物质,由阴、阳离子组成,故室温下能导电,A项正确;BF3中B是sp2杂化,而B中B是sp3杂化,故F—B—F键角:BF3>B,B项正确;根据VSEPR模型可知,B中B的价层电子对数=4+(3+1-4×1)/2=4,空间结构为正四面体形,C项错误;[Bmim][BF4]中N的杂化方式只有一种,D项正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 7.(2024·山东省齐鲁名校联盟模拟)北京理工大学吴彪教授团队基于邻苯二脲基元与磷酸根离子(P)的相互作用,构筑了一系列超分子组装体,如图所示。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 下列说法正确的是 (　　) A.邻苯二脲基元中元素的第一电离能:N>O>C>H B.阴离子配合物中,邻苯二脲基元与P之间的作用是配位键 C.P中磷原子是sp3杂化,P的空间结构是正四面体形 D.阴离子配合物中含有的化学键是共价键和氢键 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:第一电离能从左往右依次增大,第ⅡA、ⅤA族元素原子处于充满、半充满结构,比相邻元素第一电离能大,故第一电离能:N>O>C,H原子半径小,对核外电子的吸引能力强,所以H第一电离能大于C,故第一电离能顺序为N>O>H>C,故A项错误;N元素的电负性较大,N—H中共用电子对偏向N原子,使得H原子带正电性,因此P中氧原子与邻苯二脲基元之间形成O…H—N氢键,故B项错误;P中P原子的价层电子对数为4+=4,因此P原子为sp3杂化,空间结构为正四面体形,故C项正确;氢键不是化学键,D项错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 8. [双选] Fe3+的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成使溶液呈浅紫色的[Fe(H2O)6]3+、红色的[Fe(SCN)6]3-、无色的[FeF6]3-等配离子。某同学按如下步骤进行实验: Fe(NO3)3·9H2O(s) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 已知:大π键可用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,如苯分子中的大π键可表示为。下列说法正确的是(　　) A.Na的第一电离能[I1(Na)]小于Mg的第一电离能[I1(Mg)] B.CO2与SCN-均为直线形结构,CO2中存在大π键,可表示为 C.基态Fe3+和基态Fe2+的核外电子排布中,未成对电子数之比N(Fe3+)∶N(Fe2+)=4∶5 D.[Fe(H2O)6]3+中H—O—H的键角小于H2O分子中H—O—H的键角 √ √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:Na的第一电离能小于Mg的第一电离能,A正确;CO2与SCN-的中心原子均为碳,价层电子对数均为2,无孤电子对,均为直线形结构,其中CO2存在大π键,可表示为,B正确;基态Fe3+价层电子排布为3d5,未成对电子数为5,基态Fe2+价层电子排布为3d6,未成对电子数为4,二者之比5∶4,C错误;孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以[Fe(H2O)6]3+中H—O—H的键角大于H2O分子中 H—O—H的键角,D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 9.(12分)(2024·包头市一模)我国自主研发的用氟硼铍酸钾(KBe2BO3F2)晶体制造深紫外固体激光器技术领先世界。回答下列问题: (1)基态K原子核外有　　种不同运动状态的电子,能量最低的空轨道的符号是　　。  解析:核外电子的运动状态各不相同,故K核外有19种不同运动状态的电子;K的核外价层电子排布为[Ar]4s1,能量最低的空轨道的符号是3d。 19 3d 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (2)在1 000 ℃时,氯化铍以BeCl2形式存在,该分子的空间结构为　　　　;在500~600 ℃气相中,氯化铍则以二聚体Be2Cl4的形式存在,画出Be2Cl4的结构:　　　　　　　(标出配位键)。  解析:BeCl2中Be原子的价层电子对数为=2,该分子的空间结构为直线形;Be2Cl4的结构为 。 直线形 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (3)在第二周期中第一电离能介于B和O两种元素之间的元素有　　　　　　_______(填元素符号)。  解析:同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势,但价层电子排布为全满或半满结构时第一电离能大于相邻元素,第一电离能:Be>B,N>O,故在第二周期中第一电离能介于B和O两种元素之间的元素有Be、C。 Be、C 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (4)H3BO3分子中的O—B—O的键角大于B中的H—B—H的键角,判断依据是________________________________________________ (从中心原子杂化方式的角度来解释)。  解析:B中B原子形成4个单键,为sp3杂化,H3BO3的结构为 故B原子为sp2杂化,故H3BO3分子中的O—B—O的键角大于B中的H—B—H的键角。 , H3BO3分子中B原子为sp2杂化,B中B原子为sp3杂化 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 10.(8分)Si、S、Se在自然界中形成多种多样的物质结构。回答下列问题: (1)Se与O同族,电负性较大的是　　;基态Se原子的价层电子运动状态有　 种。  解析:同一主族元素从上到下电负性逐渐减小,故电负性较大的是O;基态Se原子的价层电子排布式为4s24p4,有6个电子,故运动状态有6种。 O 6 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (2)已知液态的二氧化硫可以发生类似水的自电离:2SO2(l) SO2++S。SO2+中各原子满足8电子结构,则其σ键和π键数目之比为　　　,S的空间结构为　　　　　。  解析:SO2+与CO、N2是等电子体,结构相似,S与O间形成三键,故σ键和π键数目之比为1∶2;S中S原子的价层电子对数为3+=4,有1个孤电子对,为sp3杂化,空间结构为三角锥形。 1∶2 三角锥形 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (3)有一种观点认为:由于硅的价层有可以利用的空d轨道,而碳没有,因此两者化合物结构和性质存在较大差异。化合物N(CH3)3和N(SiH3)3的结构如图所示,N(SiH3)3为平面形,二者中N的杂化方式分别为　　　　,二者中更易与H+形成配位键的是　　　　。  sp3、sp2 N(CH3)3 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:由化合物N(CH3)3和N(SiH3)3的结构图可知,N(CH3)3为三角锥形,其N原子为sp3杂化,N(SiH3)3为平面形,其N原子为sp2杂化;H+能提供空轨道,N(CH3)3中N原子可提供孤电子对形成配位键。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 11.(16分)(2024·厦门第一中学模拟)回答下列问题。 (1)“棕色环”现象是检验溶液中N的一种方法。向含有N溶液的试管中加入FeSO4,随后沿管壁加入浓硫酸,在溶液界面上出现“棕色环”,研究发现棕色物质化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4。 ①N中N元素采取　　杂化,其立体构型为　　 　　　(填名称);  解析:N中N原子周围的价层电子对数为3+(5+1-3×2)=3,故N元素采取sp2杂化,根据价层电子对互斥模型或杂化轨道理论可知,其立体构型为平面三角形; sp2 平面三角形 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 ②[Fe(NO)(H2O)5]SO4中一种配体实际上是NO+,则其中Fe元素的化合价为　　;写出NO+的一种等电子体的化学式为　　　　　;  解析: [Fe(NO)(H2O)5]SO4中一种配体实际上是NO+,H2O不带电,硫酸根带2个单位负电荷,则其中Fe元素的化合价为+1;等电子体是指原子总数相同价电子总数相等的微粒,故NO+的一种等电子体的化学式为CO或N2; +1 CO或N2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 ③[Fe(NO)(H2O)5]SO4中微粒间不存在的作用力有　 ;  a.极性键　b.非极性键　c.σ键　d.π键　e.配位键　f.离子键 解析: [Fe(NO)(H2O)5]SO4中含有的作用力类型有:[Fe(NO)(H2O)5]2+与硫酸根离子之间的离子键,[Fe(NO)(H2O)5]2+内部Fe+与NO+、H2O之间的配位键,NO+、S中N和O之间、S和O之间的σ键和π键,H2O中的H—O之间的极性键,没有非极性键; b 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 ④SCN-与Fe3+等金属离子形成的配合物中配位原子一般是S而不是N,其原因是　　 　　　　。  解析:由于元素的电负性S<N,N对电子的束缚力强,SCN-与Fe3+等金属离子形成的配合物中配位原子一般是S而不是N。 元素的电负性S<N 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (2)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价层电子的轨道表示式为　　　　　　;SiCl4可发生水解反应,机理如下。含s、p、d轨道的杂化类型有A.dsp2、B.sp3d、C.sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为　 (填字母)。  B 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 解析:Si的原子序数为14,其价层电子排布式为3s23p2,价层电子的轨道表示式为 ;中间体SiCl4(H2O)中Si和4个Cl-、1个H2O结合,价层电子对数是5,所以Si采取的杂化类型可能是sp3d,故选B。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (3)碳可以形成多种有机化合物,如图是噻吩的结构,其分子中所有原子都在一个平面上。 ①噻吩结构中C原子的杂化方式为　　　　　;  解析:噻吩分子中所有原子都在一个平面上,所以C原子采取sp2杂化; sp2杂化 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 ②分子中的大π键可以用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)。噻吩中的大π键表示为　　。  解析:噻吩是平面结构,所以C原子和S原子均采取sp2杂化,C的价电子数为4,sp2杂化后,未杂化的p轨道上有1个电子,S的价电子数为6,sp2杂化后,未杂化的p轨道上有2个电子,所以共有6个电子形成π键,表示为。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 (4)最简单的硼烷是B2H6,其分子结构如下左图,B原子的杂化方式为　　　　。  解析:由图可知硼烷B2H6中B的价层电子对数为4,所以B原子的杂化方式为sp3。 本课结束 $$