内容正文:
题型01 分子的空间构型及杂化类型的判断
内容概览
考向1 分子的空间构型的判断——VSEPR模型
考向2 分子的中心原子杂化类型的判断——杂化轨道理论
考向1 分子的空间构型的判断——VSEPR模型
1.(23-24高二下·云南大理·期末)某元素基态原子价电子排布式为,下列说法不正确的是
A.该原子位于周期表p区
B.该元素的最高正价为+4价
C.该基态原子中存在两个未成对电子
D.该元素最简单氢化物的空间构型是V形
2.(23-24高二下·云南玉溪·期末)下列化学用语使用错误的是
A.的VSEPR模型: B.次氯酸的电子式:
C.的结构示意图: D.2-丁烯的键线式:
3.(22-23高二上·云南丽江·期末)下列分子中,杂化类型相同,空间结构也相同的是
A.H2O、SO2 B.H2O、NH3 C.NH3、CH4 D.HCN、CO2
4.(21-22高一上·云南昆明·期末)分子具有一定的空间结构。下列分子的空间结构呈V形的是
A.HCl B. C. D.
5.(17-18高二上·云南玉溪·期中)能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是( )
A.任意两个B—F键的键角为120° B.B—F键是非极性键
C.3个B—F键的键能相等 D.3个B—F键的键长相等
考向2 分子的中心原子杂化类型的判断——杂化轨道理论
6.(23-24高二下·云南大理·期末)下列化学用语表述正确的是
A.分子的VSEPR模型:
B.的结构示意图:
C.的电子排布式:
D.HCl的形成过程:
7.(23-24高二下·云南玉溪·期末)下列化学用语表示不正确的是
A.CO2分子的空间填充模型:
B.顺-1,2-二溴乙烯结构式为
C.NH3的VSEPR模型为四面体
D.BF3和SO3中B、S杂化轨道类型相同
8.(23-24高二下·云南保山·期末)下列图示或说法正确的是
A.碳的基态原子轨道表示式:
B.中,硫原子采用杂化,离子呈正四面体结构
C.在中,给出孤对电子,提供空轨道
D.冰最多含氢键
9.(22-23高二下·云南楚雄·期末)苹果中含有邻苯二酚( )等酚类化合物,苹果削过皮后在空气中放置过程中表面易变为黄褐色。下列说法错误的是
A. 具有还原性,易被氧气氧化
B.1mol邻苯二酚最多可与4mol溴发生取代反应
C.邻苯二酚分子中的所有碳原子杂化方式相同
D.邻苯二酚自身可以发生加聚反应,生成聚合物
一、单选题
1.(23-24高二下·云南曲靖·期末)植物激素脱落酸的结构简式如图所示。下列说法正确的是
A.属于芳香族化合物
B.该物质与反应,最多得到3种有机产物
C.与足量加成的产物分子中有4个手性碳原子
D.分子中含有6个杂化的碳原子
2.(23-24高二下·云南大理·期末)铁的一种配合物,可用于检验,两者反应生成带有特征蓝色的沉淀,下列说法正确的是
A.Fe位于元素周期表的ds区
B.中提供孤电子对的是Fe
C.基态的价层电子排布图为
D.1mol配合物中所含的键数目为12
3.(22-23高二下·云南保山·期末)下列分子的空间构型是直线形的是
A.CH4 B.C2H2 C.BF3 D.H2O
4.(22-23高二下·云南曲靖·期末)常温下为黄色粘稠的油状液体,在工业上,可以将三氯化氮萃取到四氯化碳中储存,可用作引爆剂和化学试剂。下列说法正确的是
A.分子中键长大于分子中键长
B.中的N原子和分子中N原子的杂化方式相同
C.为非极性分子
D.分子中键角大于分子的键角
5.(22-23高二下·云南楚雄·期末)氨气及铵盐等都是重要的化工原料。从“结构化学”的角度分析,下列说法正确的是
A.中N、H间通过头碰头形成键
B.分子中含极性共价键,为极性分子,可推出也为极性分子
C.为离子化合物,离子键具有方向性和饱和性
D.配位化合物的配体为、Cl
6.(22-23高二下·云南楚雄·期末)下列分子或离子中心原子的杂化方式和空间结构均判断错误的是
A.、直线形 B.、V形
C.、三角锥形 D.、平面形
7.(22-23高二下·云南大理·期末)短周期主族元素X、Y、Z、Q、W原子序数依次增大,X的一种核素常用于测定文物的年代,Z的一种单质常用来消毒杀菌,Q最外层有2个电子,W和Y同族。下列说法不正确的是
A.第一电离能:X>Y>Z B.简单氢化物的沸点:Y>W
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>X D.X、Y、Z的最简单氢化物的杂化方式均为杂化
8.(22-23高二下·云南保山·期末)奥司他韦对亚型流感病毒引起的流行性感冒有治疗和预防作用,其分子结构如图所示,下列说法正确的是
A.奥司他韦的分子式为C16H26N2O4
B.奥司他韦分子中碳原子均采取sp2杂化
C.奥司他韦分子中含有2个手性碳原子
D.奥司他韦既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应
9.(22-23高二下·云南保山·期末)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如下表:
元素
相关信息
X
X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y
Y的基态原子最外层电子排布式为:nsnnpn+2
Z
Z存在质量数为23,中子数为12的核素
W
W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
下列叙述不正确的是
A.W基态原子价电子排布式为3d64s2
B.Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是Cl
C.X的电负性比Y的大
D.XY2分子的空间结构是直线形
二、填空题
10.(22-23高二上·云南丽江·期末)B、N、F、Ti、Fe、As、Se等元素及其化合物的研究对工农业生产意义重大,回答下列问题:
(1)写出Ti基态原子的电子排布式 。
(2)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为 。
(3)VIA族元素中O、S、Se的电负性由大到小的顺序为 。
(4)BF3的空间构型为 ;其中B原子采用 杂化,根据对角线规则,B的一些化学性质与元素 的相似。
(5)元素As与N同族。As的氢化物的沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
三、解答题
11.(23-24高二下·云南大理·期末)金属铍广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域,是重要的战略物资。以下是从某旧铍铜元件(含BeO、CuS、少量FeS和)中回收铍和铜两种金属的工艺流程:
已知:铍、铝元素的化学性质相似,氧化物具有两性。
(1)的价电子排布图为 ,滤渣2的成分 (填化学式),滤液3能与形成具有对称空间结构的,的空间构型是 。
(2)滤液1的主要溶质的化学式为 。
(3)滤液2中含NaCl、和少量HCl,为提纯,下列实验步骤合理的顺序为 (填标号)。
a.过滤 b.洗涤 c.加入适量的HCl d.加入过量的氨水
(4)滤渣3中有淡黄色固体,写出反应②中FeS发生反应的离子方程式 。
(5)沉铍时,将pH从8.0提高到9.5,则铍的损失降低至原来的 %。
12.(23-24高二下·云南楚雄·期末)氯化亚铜(CuCl)为白色立方结晶或白色粉末,难溶于水,溶于浓盐酸生成氯亚铜酸,溶于氨水生成氯化二氨合亚铜,不溶于乙醇,可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂等。可通过如下反应制备氯化亚铜:。回答下列问题:
(1)基态Cu原子的价层电子轨道表示式为 ,上述反应涉及的元素中位于元素周期表p区的有 种。
(2)O、Na、Cl的电负性由大到小的顺序为 。
(3)分子中S的杂化方式为 ,其空间结构为 形。
(4)的热稳定性不如CuCl,其原因为 (从原子结构角度分析)。
(5)CuCl的晶胞结构示意图如图,设为阿伏加德罗常数的值,1号原子的坐标为(0,0,0),3号原子的坐标为(1,0,0),晶胞边长为a pm。
①距离最近且等距离的有 个。
②2号原子的坐标为 。
③CuCl晶体的密度为 。
13.(21-22高二下·云南保山·期末)保山矿产资源丰富,其中铍矿的储量居云南省第二,是保山重要的矿产资源。某研究性学习小组利用本地铍矿石(含和少量)分离回收金属,设计流程如图:
已知:铍与铝化学性质相似,熔融时能微弱电离。回答下列问题:
(1)操作1的名称是 ,和溶液反应的化学方程式是 。
(2)的核外电子排布式是 ,写出与稀反应的离子方程式: 。的空间结构名称是 。
(3)从溶液中获得晶体的操作是 。电解熔融制时,除了需高温、通电外,还需加入一定量的,原因是 。
(4)已知常温下,,溶液2中,要实现的分离,应调节溶液的值不大于 。
14.(22-23高二下·云南曲靖·期末)DF-31洲际弹道导弹是我国大国地位和国防实力的象征,其制作材料包含了等多种元素。回答下列问题:
(1)基态铁原子的电子排布式为 ,具有较强的还原性,原因是 。
(2)的第二电离能和的第二电离能分别为、,的原因是 ;过氧化铬中的化合价为,则分子中键、π键的数目之比为 。
(3)下图中表示的碳原子能量最高的是_______(填字母)。
A. B.
C. D.
(4)超临界流体是物质介于气态和液态之间的新状态,目前应用最广泛的是超临界。超临界流体是一种具有和水相似能阻燃、溶解能力强的溶剂,被誉为“绿色环保溶剂”。中C原子的杂化方式为 ,分子中的化学键为 (填“极性键”或“非极性键”),分子属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
15.(20-21高二下·云南文山·期末)钛(Ti)及其化合物的应用研究是目前前沿科学之一,请回答下列问题:
(1)基态钛原子的电子排布式为 。
(2)作光催化剂可将甲醛、苯等有害气体转化为和。上述含碳原子的分子中,碳原子的杂化方式为的是 (填名称)。
(3)作为过渡元素的Fe、Cu容易形成配位化合物,中C、N两种元素的电负性大小关系为 。硫酸铜稀溶液中微粒间不存在的作用力有 (填序号)。
A.配位键 B.金属键 C.离子键 D.共价键 E.氢键 F.范德华力
(4)已知Ba、Mo的氯化物沸点信息如下表所示。二者沸点差异的原因是 。
氯化物
沸点
1560℃
268℃
(5)分子中H-N-H的键角为107°,在中,H-N-H键角近似109.5°,键角变大的原因是 。
(6)贵金属磷化物(化学式量为237)可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图示。已知晶胞参数为anm,晶体中与P距离最近的Rh的数目为 ,晶体的密度为 。(列出计算式即可)。
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题型01 分子的空间构型及杂化类型的判断
内容概览
考向1 分子的空间构型的判断——VSEPR模型
考向2 分子的中心原子杂化类型的判断——杂化轨道理论
考向1 分子的空间构型的判断——VSEPR模型
1.(23-24高二下·云南大理·期末)某元素基态原子价电子排布式为,下列说法不正确的是
A.该原子位于周期表p区
B.该元素的最高正价为+4价
C.该基态原子中存在两个未成对电子
D.该元素最简单氢化物的空间构型是V形
【答案】B
【详解】A.该元素的价电子排布式为3s23p4,最后一个电子填充在p能级,因此该元素位于周期表p区,故A说法正确;
B.根据价电子排布式为3s23p4,最大能层是3,推出该元素位于第三周期,最外层有6个电子,即属于ⅥA族,该元素为S,最高正价为+6价,故B说法错误;
C.基态硫原子的价电子轨道式为 ,存在两个未成对电子,故C说法正确;
D.该元素最简单氢化物为H2S,中心原子S有2个σ键,2个孤电子对,空间构型为V形,故D说法正确;
答案为B。
2.(23-24高二下·云南玉溪·期末)下列化学用语使用错误的是
A.的VSEPR模型: B.次氯酸的电子式:
C.的结构示意图: D.2-丁烯的键线式:
【答案】D
【详解】A.H2O分子中中心O原子价层电子对数为2+=4,O原子采用sp3杂化,O原子上含有2对孤电子对,VSEPR模型: ,A正确;
B.次氯酸为共价化合物,中心原子为氧,电子式: ,B正确;
C.是氯原子得到1个电子形成得到,结构示意图: ,C正确;
D.2-丁烯的键线式: ,D错误;
故选D。
3.(22-23高二上·云南丽江·期末)下列分子中,杂化类型相同,空间结构也相同的是
A.H2O、SO2 B.H2O、NH3 C.NH3、CH4 D.HCN、CO2
【答案】D
【详解】A.H2O分子中氧原子的价层电子对数==4,有2对孤电子,VESPR模型为正四面体,氧原子杂化方式为sp3,空间构型为V形;SO2分子中氧原子的价层电子对数==3,有1对孤电子,VESPR模型为平面三角形,硫原子杂化方式为sp2,空间构型为V形,二者杂化类型不相同,空间结构相同,A错误;
B.NH3分子中氮原子的价层电子对数==4,有1对孤电子,VESPR模型为正四面体,氮原子杂化方式为sp3,空间构型为三角锥形;二者杂化类型相同,空间结构不相同,B错误;
C.CH4分子中碳原子的价层电子对数==4,无孤电子对,VESPR模型为正四面体,碳原子杂化方式为sp3,空间构型为正四面体形;二者杂化类型相同,空间结构不相同,C错误;
D.HCN分子中碳原子的价层电子对数==2,无孤电子对,VESPR模型为直线形,碳原子杂化方式为sp,空间构型为直线形;CO2分子中碳原子的价层电子对数==2,无孤电子对,VESPR模型为直线形,碳原子杂化方式为sp,空间构型为直线形;二者杂化类型相同,空间结构相同,D正确;
故选D。
4.(21-22高一上·云南昆明·期末)分子具有一定的空间结构。下列分子的空间结构呈V形的是
A.HCl B. C. D.
【答案】C
【详解】A.HCl分子中只含有1个H-Cl键,为直线形结构,A错误;
B.CO2分子中含有2个碳氧双键,C原子的价层电子对数为2,杂化方式为sp杂化,不存在孤电子对,其空间构型为直线形,B错误;
C.H2O分子中的O原子的价层电子对数为4,杂化方式为sp3,孤电子对数为2,其空间结构呈V形,C正确;
D.H2分子中只含有1个H-H键,为直线形结构,D错误;
故答案选C。
5.(17-18高二上·云南玉溪·期中)能说明BF3分子的4个原子在同一平面的理由是( )
A.任意两个B—F键的键角为120° B.B—F键是非极性键
C.3个B—F键的键能相等 D.3个B—F键的键长相等
【答案】A
【详解】BF3分子中价层电子对个数=3+1/2×(3-3×1)=3,形成了三条杂化轨道,即B的杂化类型为sp2,形成3个共用电子对,无孤对电子,所以该分子是平面三角形结构。
A.BF3中B原子SP2杂化,分子构型为平面三角形,则其分子结构必然是三个F原子分别处在以硼为中心的平面三角形的三个顶点上,所以当3个B-F的键角均为120°,能说明BF3分子中的4个原子处于同一平面,故A正确;
B.B-F键属于极性键,故B错误;
C.3个B-F键相同,键能相同,不能说明BF3分子中的4个原子处于同一平面,故C错误;
D.3个B-F键相同,键长相同,不能说明BF3分子中的4个原子处于同一平面,故D错误,
故选A。
考向2 分子的中心原子杂化类型的判断——杂化轨道理论
6.(23-24高二下·云南大理·期末)下列化学用语表述正确的是
A.分子的VSEPR模型:
B.的结构示意图:
C.的电子排布式:
D.HCl的形成过程:
【答案】C
【详解】A.分子的VSEPR模型为四面体,A项错误;
B.的结构示意图:,B项错误;
C.溴离子核外有36个电子,根据构造原理电子排布式为[Ar]3d104s24p6,C项正确;
D.HCl的形成过程为:,D项错误;
答案选C。
7.(23-24高二下·云南玉溪·期末)下列化学用语表示不正确的是
A.CO2分子的空间填充模型:
B.顺-1,2-二溴乙烯结构式为
C.NH3的VSEPR模型为四面体
D.BF3和SO3中B、S杂化轨道类型相同
【答案】A
【详解】
A.二氧化碳的空间构型为直线形,空间填充模型为,故A错误;
B.烯烃的顺式是指烯烃中碳碳双键同侧的两个基团相同,则顺-1,2二溴乙烯的结构式为,故B正确;
C.氨分子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1,VSEPR结构为四面体形,故C正确
D.三氟化硼分子中硼原子和三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数都为3,原子杂化轨道类型均为sp2杂化,故D正确;
故选A。
8.(23-24高二下·云南保山·期末)下列图示或说法正确的是
A.碳的基态原子轨道表示式:
B.中,硫原子采用杂化,离子呈正四面体结构
C.在中,给出孤对电子,提供空轨道
D.冰最多含氢键
【答案】B
【详解】
A.基态碳原子的核外电子排布式为,根据洪特规则,2p轨道上的2个电子应该分别在2个轨道上,且自旋方向相同,轨道表示式:,A错误;
B.的中心原子为S,键电子对数为4,孤电子对数为0,故硫原子是杂化,为正四面体结构,B正确;
C.提供空轨道,给出孤对电子,C错误;
D.冰最多含氢键,D错误;
故选B。
9.(22-23高二下·云南楚雄·期末)苹果中含有邻苯二酚( )等酚类化合物,苹果削过皮后在空气中放置过程中表面易变为黄褐色。下列说法错误的是
A. 具有还原性,易被氧气氧化
B.1mol邻苯二酚最多可与4mol溴发生取代反应
C.邻苯二酚分子中的所有碳原子杂化方式相同
D.邻苯二酚自身可以发生加聚反应,生成聚合物
【答案】D
【详解】
A.苯酚易被空气中氧气氧化, 含有酚羟基,具有还原性,易被氧气氧化,故A正确;
B.苯酚与溴水发生取代反应,取代酚羟基的邻位和对位,因此1mol邻苯二酚最多可与4mol溴发生取代反应,故B正确;
C.邻苯二酚分子中的所有碳原子价层电子对数为3,都为sp2杂化,故C正确;
D.邻苯二酚没有碳碳双键或碳碳三键,因此自身不能发生加聚反应,故D错误。
综上所述,答案为D。
一、单选题
1.(23-24高二下·云南曲靖·期末)植物激素脱落酸的结构简式如图所示。下列说法正确的是
A.属于芳香族化合物
B.该物质与反应,最多得到3种有机产物
C.与足量加成的产物分子中有4个手性碳原子
D.分子中含有6个杂化的碳原子
【答案】C
【详解】A.该物质不含苯环,不属于芳香族化合物,故A错误;
B.该有机物含3个碳碳双键,1mol脱落酸与1molBr2发生加成反应时,每个碳碳双键加成后的产物都不同,有3种,但链上的两个碳碳双键存在共轭结构,还可发生1,4加成,因此共4种产物,故B错误;
C.与足量加成的产物分子中有4个手性碳原子,故C正确;
D.杂化的碳原子形成双键为平面结构,分子中共含有8个,故D错误;
故选C。
2.(23-24高二下·云南大理·期末)铁的一种配合物,可用于检验,两者反应生成带有特征蓝色的沉淀,下列说法正确的是
A.Fe位于元素周期表的ds区
B.中提供孤电子对的是Fe
C.基态的价层电子排布图为
D.1mol配合物中所含的键数目为12
【答案】D
【详解】A.Fe元素为26号元素,核外电子排布式为,位于第四周期第Ⅷ族,属于d区,A项错误;
B.中提供孤电子对的是,B项错误;
C.铁原子失去4s能级两个电子形成,价电子为,排布图为,C项错误;
D.1mol配合物K3[Fe(CN)6]中碳氮之间有6molσ键,铁与氰离子之间含有6molσ键,故总共所含的σ键数目为12NA,D项正确;
答案选D。
3.(22-23高二下·云南保山·期末)下列分子的空间构型是直线形的是
A.CH4 B.C2H2 C.BF3 D.H2O
【答案】B
【详解】A.甲烷分子中碳为sp3杂化,是正四面体形,A不符合题意;
B.乙炔分子中碳为sp杂化,是直线形,B符合题意;
C.BF3中B为sp2杂化,是平面三角形,C不符合题意;
D.H2O分子中中心O原子价层电子对数为2+=4,O原子采用sp3杂化,O原子上含有2对孤电子对,所以H2O分子是V形分子,D不符合题意;
故选B。
4.(22-23高二下·云南曲靖·期末)常温下为黄色粘稠的油状液体,在工业上,可以将三氯化氮萃取到四氯化碳中储存,可用作引爆剂和化学试剂。下列说法正确的是
A.分子中键长大于分子中键长
B.中的N原子和分子中N原子的杂化方式相同
C.为非极性分子
D.分子中键角大于分子的键角
【答案】B
【详解】A.N的原子半径小于的原子半径,故键长:,A错误;
B.中的原子和中的原子都是杂化方式,空间结构均为三角锥形,B正确;
C.空间结构为三角锥形,是极性分子,C错误;
D.由于原子半径:,氨分子中N-H键的键长较短,共用电子对之间的距离较近,所以它们之间的斥力较大,键角就比三氯化氮的大
,D错误;
故选B。
5.(22-23高二下·云南楚雄·期末)氨气及铵盐等都是重要的化工原料。从“结构化学”的角度分析,下列说法正确的是
A.中N、H间通过头碰头形成键
B.分子中含极性共价键,为极性分子,可推出也为极性分子
C.为离子化合物,离子键具有方向性和饱和性
D.配位化合物的配体为、Cl
【答案】A
【详解】A.NH3 中N为sp3杂化形成四条杂化轨道,N、H间通过头碰头形成sp3-sσ键,A项正确;
B.分子中含极性共价键,分子构型为三角锥形,正负电荷中心不重合,为极性分子, 中心原子为C,属于直线形结构,正负电荷中心重合,为非极性分子,B项错误;
C.共价键具有方向性和饱和性,离子键不具有方向性和饱和性,C项错误;
D.配位化合物的配体为内界中的2个,D项错误;
故选A。
6.(22-23高二下·云南楚雄·期末)下列分子或离子中心原子的杂化方式和空间结构均判断错误的是
A.、直线形 B.、V形
C.、三角锥形 D.、平面形
【答案】C
【详解】A.HCN的中心原子为碳原子,碳原子的杂化方式为sp杂化,分子呈直线形,A项正确;
B.的中心原子为氧原子,氧原子的杂化方式为杂化,分子呈V形,B项正确;
C.的中心原子为硅原子,硅原子的杂化方式为杂化,离子呈平面三角形,C项错误;
D.的中心原子为碳原子,碳原子的杂化方式为杂化,分子呈平面形,D项正确;
故选:C。
7.(22-23高二下·云南大理·期末)短周期主族元素X、Y、Z、Q、W原子序数依次增大,X的一种核素常用于测定文物的年代,Z的一种单质常用来消毒杀菌,Q最外层有2个电子,W和Y同族。下列说法不正确的是
A.第一电离能:X>Y>Z B.简单氢化物的沸点:Y>W
C.最高价氧化物对应水化物的酸性:Y>X D.X、Y、Z的最简单氢化物的杂化方式均为杂化
【答案】A
【分析】短周期主族元素X、Y、Z、Q、W原子序数依次增大,X的一种核素常用于测定文物的年代,则X为C;Z的一种单质常用来消毒杀菌,该物质为O3,则Z为O,Y为N;Q最外层有2个电子,则Q为Mg;W和Y同族,则W为P;综上所述,X、Y、Z、Q、W分别为C、N、O、Mg、P,据此分析解答。
【详解】A.同周期元素,第一电离能随着原子序数递增而呈增大趋势,但N元素2p能级轨道半充满,比较稳定,第一电离能大于相邻元素,则第一电离能:N>O>C,A错误;
B.NH3存在分子间氢键,PH3不能形成分子间氢键,因此简单氢化物的沸点:NH3>PH3,B正确;
C.元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性:N>C,则其最高价氧化物对应水化物的酸性:HNO3>H2CO3,C正确;
D.X、Y、Z的最简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O,其杂化方式均为 sp3杂化,D正确;
故选A。
8.(22-23高二下·云南保山·期末)奥司他韦对亚型流感病毒引起的流行性感冒有治疗和预防作用,其分子结构如图所示,下列说法正确的是
A.奥司他韦的分子式为C16H26N2O4
B.奥司他韦分子中碳原子均采取sp2杂化
C.奥司他韦分子中含有2个手性碳原子
D.奥司他韦既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应
【答案】D
【详解】A.根据奥司他韦的结构简式,该有机物分子式为C16H28N2O4,A错误;
B.由结构简式可知,奥司他韦分子中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化,B错误;
C.奥司他韦分子中六元环不对称,环上含有3个手性碳原子,C错误;
D.奥司他韦含有氨基所以能与盐酸反应又含有酯基所以能与氢氧化钠溶液反应,D正确;
故选D。
9.(22-23高二下·云南保山·期末)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素,其相关信息如下表:
元素
相关信息
X
X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍
Y
Y的基态原子最外层电子排布式为:nsnnpn+2
Z
Z存在质量数为23,中子数为12的核素
W
W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
下列叙述不正确的是
A.W基态原子价电子排布式为3d64s2
B.Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是Cl
C.X的电负性比Y的大
D.XY2分子的空间结构是直线形
【答案】C
【分析】X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中常见的元素,X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍,则其L层电子数为4,故X为碳;Y的基态原子最外层电子排布式为nsnnpn+2,由于s能级只能容纳2个电子,则最外层电子排布式为2s22p4,则Y为O元素;Z存在质量数为23,中子数为12的核素,质子数为23−12=11,故Z为Na;W有多种化合价,其白色氢氧化物在空气中会迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,则W为Fe,据此分析解答。
【详解】A.Fe位于周期表第4周期第Ⅷ族元素,其基态原子价电子排布式为3d64s2,A正确;
B.Z是钠,所在的周期是第三周期,则所在周期中第一电离能最大的主族元素是C1元素,B正确;
C.根据同一周期电负性自左向右逐渐增大,非金属性逐渐增强知X(C)的电负性比Y(O)的小,C不正确;
D.XY2分子是CO2,CO2分子中C和O形成2个σ键,没有孤电子对,为直线形,D正确;
故答案为;C。
二、填空题
10.(22-23高二上·云南丽江·期末)B、N、F、Ti、Fe、As、Se等元素及其化合物的研究对工农业生产意义重大,回答下列问题:
(1)写出Ti基态原子的电子排布式 。
(2)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为 。
(3)VIA族元素中O、S、Se的电负性由大到小的顺序为 。
(4)BF3的空间构型为 ;其中B原子采用 杂化,根据对角线规则,B的一些化学性质与元素 的相似。
(5)元素As与N同族。As的氢化物的沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d24s2
(2)4∶5
(3)O>S>Se
(4) 平面三角形 sp2杂化 Si
(5) 低 NH3分子间存在氢键
【详解】(1)Ti原子核外电子数为22,根据能量最低原理,核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d24s2,故答案为:1s22s22p63s23p63d24s2;
(2)基态Fe的电子排布式为:1s22s22p63s23p63d64s2,基态Fe失去最外层2个电子得Fe2+,价电子排布为:3d6,基态Fe失去3个电子得Fe3+,价电子排布为:3d5,根据洪特规则和泡利原理,d能级有5个轨道,每个轨道最多容纳2个电子,Fe2+有4个未成对电子,Fe3+有5个未成对电子,所以未成对电子数之比为:4:5;
(3)同主族元素从上到下电负性降低,所以O、S、Se元素的电负性由大到小的顺序为O>S>Se;
(4)BF3分子中价层电子对个数=3+×(3-3×1)=3且不含孤电子对,所以该分子是平面三角形结构,中心原子采用sp2杂化;
根据对角线规则,周期表中某些元素与右下方的主族元素化学性质相似,故B的一些化学性质与元素Si的相似;
(5)As、N是同一主族的元素,形成的氢化物结构相似,但由于N元素非金属性强,原子半径小,所以 NH3 的分子之间除存在分子间作用力外,还存在氢键,而AsH3分子之间只存在分子间作用力,因此As 的氢化物沸点比NH3的低。
三、解答题
11.(23-24高二下·云南大理·期末)金属铍广泛应用于原子能、航天、电子、陶瓷等领域,是重要的战略物资。以下是从某旧铍铜元件(含BeO、CuS、少量FeS和)中回收铍和铜两种金属的工艺流程:
已知:铍、铝元素的化学性质相似,氧化物具有两性。
(1)的价电子排布图为 ,滤渣2的成分 (填化学式),滤液3能与形成具有对称空间结构的,的空间构型是 。
(2)滤液1的主要溶质的化学式为 。
(3)滤液2中含NaCl、和少量HCl,为提纯,下列实验步骤合理的顺序为 (填标号)。
a.过滤 b.洗涤 c.加入适量的HCl d.加入过量的氨水
(4)滤渣3中有淡黄色固体,写出反应②中FeS发生反应的离子方程式 。
(5)沉铍时,将pH从8.0提高到9.5,则铍的损失降低至原来的 %。
【答案】(1) 平面正方形
(2)、、NaOH
(3)dabc
(4)
(5)0.1
【分析】废旧铍铜元件(含BeO 25%、CuS 71%和少量FeS、SiO2),加入氢氧化钠溶液反应后过滤,由信息可知BeO属于两性氧化物,与NaOH反应产生Na2BeO2;CuS不与NaOH溶液反应,FeS不与NaOH溶液反应,SiO2属于酸性氧化物,和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,因此滤液1成分是NaOH、Na2SiO3、Na2BeO2,滤渣1为CuS、FeS。向滤液1中加入过量盐酸过滤得到固体为硅酸,溶液2中为BeCl2,向溶液2中先加入过量的氨水,生成Be (OH)2沉淀,然后过滤洗涤,再加入适量的HCl生成BeCl2,在HCl气氛中对BeCl2溶液蒸发结晶得到晶体。滤渣1中加入硫酸酸化的二氧化锰,MnO2能将金属硫化物中的硫元素氧化为单质硫,酸性介质中二氧化锰被还原为+2价的锰盐,过滤得到溶液3为硫酸铜、硫酸铁、硫酸锰的混合溶液,逐滴加入稀氨水调节pH可依次分离,最后得到金属铜,以此解答该题。
【详解】(1)
铜离子的价电子排布图为;通过上述分析滤渣2的成分为硅酸;四氨合铜离子的空间构型为平面正方形;
(2)由信息可知BeO属于两性氧化物,与NaOH反应产生;CuS不与NaOH溶液反应,FeS不与NaOH溶液反应,属于酸性氧化物,和NaOH溶液反应生成硅酸钠和水,因此滤液A成分是NaOH、、;
(3)在滤液2中含有NaCl、和少量HCl,为提纯,应该向溶液中先加入过量氨水,中和HCl,同时将转化为淀,然后过滤,洗涤沉淀得到纯净,再用适量稀HCl溶解沉淀,得到溶液,故实验步骤合理的顺序为dabc;
(4)滤渣3中有淡黄色沉淀生成,根据滤渣1中含有CuS、FeS,可知反应产生了难溶性的S单质。向其中加入、稀硫酸,在酸性条件下发生氧化还原反应,产生、、S、、,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得反应方程式:;
(5)设的溶度积常数为,,当pH=8时,,铍损失浓度,当pH=9.5时,,铍损失浓度mol/L,损失降为原来的0.1%。
12.(23-24高二下·云南楚雄·期末)氯化亚铜(CuCl)为白色立方结晶或白色粉末,难溶于水,溶于浓盐酸生成氯亚铜酸,溶于氨水生成氯化二氨合亚铜,不溶于乙醇,可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂、脱色剂等。可通过如下反应制备氯化亚铜:。回答下列问题:
(1)基态Cu原子的价层电子轨道表示式为 ,上述反应涉及的元素中位于元素周期表p区的有 种。
(2)O、Na、Cl的电负性由大到小的顺序为 。
(3)分子中S的杂化方式为 ,其空间结构为 形。
(4)的热稳定性不如CuCl,其原因为 (从原子结构角度分析)。
(5)CuCl的晶胞结构示意图如图,设为阿伏加德罗常数的值,1号原子的坐标为(0,0,0),3号原子的坐标为(1,0,0),晶胞边长为a pm。
①距离最近且等距离的有 个。
②2号原子的坐标为 。
③CuCl晶体的密度为 。
【答案】(1) 3
(2)O>Cl>Na
(3) V或角
(4)的价电子排布为,而的价电子排布为,3d轨道的价电子处于全满状态较为稳定
(5) 12
【详解】(1)
Cu的原子序数为29,基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1,价层电子轨道表示式为,上述反应涉及的元素有Cu、Cl、Na、S、O,其中位于元素周期表p区的有Cl、S、O,即有3种;
(2)Na 是金属元素,Na的电负性在三者中最小,O的电负性大于Cl,O、Na、Cl的电负性由大到小的顺序为O>Cl>Na;
(3)分子中S的价层电子对数为2+×(6-2×2)=3,孤电子对数为1,其杂化方式为,其空间结构为V形或角形;
(4)Cu的原子序数为29,基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1,的价电子排布式为,而的价电子排布式为,3d轨道的价电子处于全满状态较为稳定,所以的热稳定性不如CuCl;
(5)①晶胞中氯离子位于8个顶点和6个面心,以顶点为例,晶胞内和此共面、处于三个面心的距其最近且等距离,顶点在8个晶胞中,面上被2个晶胞共有,所以距离最近且等距离的有3×8×=12个;
②1号原子的坐标为(0,0,0),3号原子的坐标为(1,0,0),则2号原子的坐标为;
③晶胞中氯离子个数为8×+6×=4,Cu+个数为4,CuCl晶体的密度为。
13.(21-22高二下·云南保山·期末)保山矿产资源丰富,其中铍矿的储量居云南省第二,是保山重要的矿产资源。某研究性学习小组利用本地铍矿石(含和少量)分离回收金属,设计流程如图:
已知:铍与铝化学性质相似,熔融时能微弱电离。回答下列问题:
(1)操作1的名称是 ,和溶液反应的化学方程式是 。
(2)的核外电子排布式是 ,写出与稀反应的离子方程式: 。的空间结构名称是 。
(3)从溶液中获得晶体的操作是 。电解熔融制时,除了需高温、通电外,还需加入一定量的,原因是 。
(4)已知常温下,,溶液2中,要实现的分离,应调节溶液的值不大于 。
【答案】(1) 过滤
(2) 平面三角形
(3) 在气流中蒸干 增加导电性
(4)5
【分析】铍矿石(含和少量)加过量氢氧化钠溶液,和少量转变为、而溶解,不溶为滤渣,向滤液中加入盐酸,生成和原硅酸,过滤得溶液1,并从中提取氯化铍晶体。滤渣加稀硝酸溶解,所得溶液2含硝酸铜和硝酸铁,继续加氢氧化钠溶液并控制溶液pH使铁离子沉淀完全而铜离子不沉淀,过滤出氢氧化铁后,从溶液3中提取铜。
【详解】(1)向滤液中加入盐酸,生成和难溶的原硅酸,故分离操作是过滤。与性质相似,和溶液反应方程式为。
(2)是26号元素,失去最外层两个电子,故基态核外电子排布式是。从流程看,硫化物与稀硝酸反应后形成溶液,故生成物均为可溶物,离子方程式是。根据价层电子对互斥理论,的中心原子无孤电子对、价层电子对数为3,则其空间结构名称是平面三角形。
(3)溶液在受热过程中会水解生成和,故要在气流中蒸干,防止其水解。熔融时能微弱电离,因此要加入,增加导电性。
(4)已知常温下,,溶液2中,要实现的分离,则铜离子不能沉淀,c (OH-)= mol·L-1,此时溶液中氢离子浓度为 10-5mol·L-1,pH=5,即应调节溶液的值不大于5。
14.(22-23高二下·云南曲靖·期末)DF-31洲际弹道导弹是我国大国地位和国防实力的象征,其制作材料包含了等多种元素。回答下列问题:
(1)基态铁原子的电子排布式为 ,具有较强的还原性,原因是 。
(2)的第二电离能和的第二电离能分别为、,的原因是 ;过氧化铬中的化合价为,则分子中键、π键的数目之比为 。
(3)下图中表示的碳原子能量最高的是_______(填字母)。
A. B.
C. D.
(4)超临界流体是物质介于气态和液态之间的新状态,目前应用最广泛的是超临界。超临界流体是一种具有和水相似能阻燃、溶解能力强的溶剂,被誉为“绿色环保溶剂”。中C原子的杂化方式为 ,分子中的化学键为 (填“极性键”或“非极性键”),分子属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
【答案】(1) 或 的价电子排布为,不是半充满也不是全充满状态,容易失去一个电子变为,变为半充满稳定状态,故具有较强的还原性
(2) 价的电子排布式为能级为半充满状态,难失电子,故其第二电离能较大,而价的电子排布式为,最外层能级的电子容易失去,第二电离能较小
(3)D
(4) 极性键 非极性
【详解】(1)铁为26号元素,基态铁原子的电子排布式为或;具有较强的还原性,原因是的价电子排布为,不是半充满也不是全充满状态,容易失去一个电子变为,变为半充满稳定状态,故具有较强的还原性;
(2)价的电子排布式为能级为半充满状态,难失电子,故其第二电离能较大,而价的电子排布式为,最外层能级的电子容易失去,第二电离能较小;
过氧化铬中的化合价为,其结构式为:,则分子中键、π键的数目之比为7:1;
(3)由轨道表示式可知A为基态碳原子,B、C、D均为激发态碳原子,其中B表示1个2s电子激发到2p轨道,C表示2个2s电子激发到2p轨道,D表示2个1s电子激发到2p轨道中,则能量最高的为D;
(4)结构式为O=C=O,分子呈直线结构,C原子的杂化方式为;分子中化学键均为极性共价键;为非极性分子。
15.(20-21高二下·云南文山·期末)钛(Ti)及其化合物的应用研究是目前前沿科学之一,请回答下列问题:
(1)基态钛原子的电子排布式为 。
(2)作光催化剂可将甲醛、苯等有害气体转化为和。上述含碳原子的分子中,碳原子的杂化方式为的是 (填名称)。
(3)作为过渡元素的Fe、Cu容易形成配位化合物,中C、N两种元素的电负性大小关系为 。硫酸铜稀溶液中微粒间不存在的作用力有 (填序号)。
A.配位键 B.金属键 C.离子键 D.共价键 E.氢键 F.范德华力
(4)已知Ba、Mo的氯化物沸点信息如下表所示。二者沸点差异的原因是 。
氯化物
沸点
1560℃
268℃
(5)分子中H-N-H的键角为107°,在中,H-N-H键角近似109.5°,键角变大的原因是 。
(6)贵金属磷化物(化学式量为237)可用作电解水的高效催化剂,其立方晶胞如图示。已知晶胞参数为anm,晶体中与P距离最近的Rh的数目为 ,晶体的密度为 。(列出计算式即可)。
【答案】(1)或
(2)甲醛、苯
(3) BC
(4)属于离子晶体,属于分子晶体,离子晶体的沸点主要取决于离子键,分子晶体的沸点主要取决于分子间作用力,离子键通常强于分子间作用力(合理即可)
(5)中,配位键键的成键电子对相比中孤电子对对键的排斥力变小,故中键角变大
(6) 8
【详解】(1)Ti是22号元素,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2或[Ar]3d24s2。
(2)甲醛分子、苯分子中的碳原子为sp2杂化,CO2分子中的碳原子为sp杂化,即上述含碳原子的分子中,碳原子的杂化方式为sp2的是甲醛、苯。
(3)同一周期,从左到右,元素的电负性逐渐增强,则电负性:C<N;硫酸铜稀溶液中,水合铜离子含有配位键,水分子和硫酸根离子含有共价键,水分子之间存在氢键和范德华力,硫酸铜稀溶液不含金属键和离子键,故选BC。
(4)BaCl2属于离子晶体,MoCl5属于分子晶体,离子晶体的沸点主要取决于离子键,分子晶体的沸点主要取决于分子间作用力,离子键通常强于分子间作用力。
(5)[Ag(NH3)2]+中,配位键N-Ag键的成键电子对相比NH3中孤电子对对N-H键的排斥力变小,故[Ag(NH3)2]+中H-N-H键角变大。
(6)Rh2P晶胞中,黑球的个数为8,灰球的个数为8+6=4,则黑球代表Rh,灰球代表P,晶体中与P距离最近的Rh的数目为8;晶胞的体积为,晶胞的质量为,所以晶体的密度为。
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