4.1分子的空间结构 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修2

4.1分子的空间结构 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列物质性质的比较，与氢键无关的是 A．密度：水 > 冰 B．熔点：NH4Cl > HCl C．沸点： D．沸点： 乙二醇 > 正丙醇 2．下列关于物质性质的叙述可用范德华力的大小来解释的是 A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 C．C6H5-OH、H-O-H、C2H5-OH上氢原子的活泼性依次减弱 D．CH3-O-CH3、C2H5OH的沸点逐渐升高 3．我国科研人员提出了由小分子X、Y转化为高附加值产品M的催化反应历程。该历程可用如下示意图表示，下列说法不正确的是 A．①→②过程属于放热反应 B．由X、Y生成M的总反应原子利用率为100% C．反应过程中有C﹣H键的断裂和C﹣C键、O﹣H键的生成 D．X的空间结构为正四面体，Y的结构式为O﹣C﹣O、M为乙醇(C2H5OH) 4．下列分子中，键角最小的是 A．CCl4 B．NH3 C．CS2 D．BF3 5．硫在不同温度下的状态和分子结构不同，单质硫S8环状分子的结构如图。隔绝空气，717.6K时硫变为蒸气，蒸气中存在3S84S66S412S2，温度越高，蒸气的平均相对分子质量越小。下列说法正确的是 A．对于3S84S66S412S2，△H＜0 B．S8分子中，原子数与共价键数之比为1：2 C．S8分子中S－S－S的键角为109°28′ D．S8、S6、S4、S2互为同素异形体，其相互转化为化学变化 6．确定和的模型和空间结构，判断下列说法正确的是 A．和的空间结构分别为平面正三角形、三角锥形 B．和的模型和空间结构完全相同 C．的空间结构为三角锥形 D．和的模型和空间结构均为平面正三角形 7．关于三种物质的说法中正确的是 A．在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子 B．和均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子 C．为非极性分子，所以在三种物质中熔、沸点最低 D．在水中溶解度很大只是由于是极性分子 8．下列分子的中心原子杂化轨道的类型不相同的是 A．与 B．与 C．与 D．与 二、填空题 9．氢键对物质性质的影响 (1)当形成 氢键时，物质的熔、沸点将 。 (2)当形成 氢键时，物质的熔、沸点将 。 (3)氢键也影响物质的电离、 等过程。 10．有下列分子或离子：①；②；③；④；⑤；⑥；⑦；⑧。 微粒立体构型 选项序号 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 11．指出下列分子中哪些分子含有手性碳原子，并用*号标出手性碳原子 。 (1) (2)  (3)  (4) 12．范德华力 (1)概念：范德华力是 之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。 (2)实质：范德华力实质也是一种 。 (3)特征： ①范德华力的作用通常比化学键的键能小得多，化学键的键能一般为 kJ·mol-1，而范德华力的作用一般只有 kJ·mol-1。 ②范德华力没有 性和 性。 (4)影响因素： ①相对分子质量 一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐 。 ②分子的极性 一般来说，分子的极性越大，范德华力 。 13．对称面：如甲烷分子，通过与碳原子相连的两个氢原子所构成的平面，分子被分割成 的两部分，我们称这个平面为对称面。 三、解答题 14．下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。    试回答下列问题： (1)元素p为26号元素，请写出其基态原子电子排布式： 。 (2)d与a反应的产物的分子中中心原子的杂化形式为 ，该分子是 (填“极性”或“非极性”)分子。 (3)h的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因： 。 (4)o、p两元素的部分电离能数据列于下表： 元素 o p 电离能/kJ·mol－1 I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 比较两元素的I2、I3可知，气态o2＋再失去一个电子比气态p2＋再失去一个电子难。对此，你的解释是 ； (5)i单质晶体中原子的堆积方式如下图甲所示，其晶胞特征如下图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如下图丙所示。    请回答： ①晶胞中i原子的配位数为 ，一个晶胞中i原子的数目为 。 15．氮、磷、硫、氯元素在科研与生产中有许多重要的用途。请回答下列问题： (1)磷原子在成键时，能将一个轨道上的电子激发进入轨道而参与成键，则该激发态原子的核外电子排布式为 。 (2)能形成离子晶体，则的空间结构为 。 (3)联氨()为二元弱碱，在水中的电离与氨相似，写出联氨在水中第一步电离的离子方程式： 。 (4)已知一定条件下发生反应：，该反应过程中破坏和形成的化学键类型为 。 (5)多原子分子中各原子若在同一平面内，且有互相平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成离域π键，可用符号正表示，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，则中的大π键应表示为 。 16．回答下列问题： (1)是有机合成中常用的还原剂，中的阴离子空间构型是 、中心原子的杂化形式为 。 (2)①根据价层电子对互斥理论，的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。 ②气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为 形，其中共价键的类型有 种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为 。 (3)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。中，阴离子空间构型为 ，C原子的杂化形式为 。 《4.1分子的空间结构》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B D B D A B D 1．B 【详解】A．氢键具有方向性，所以密度：水＞冰，故A不选； B．氯化铵为离子晶体，氯化氢为分子晶体，离子键强于分子间作用力，所以熔点：NH4Cl＞HCl,与氢键无关，故B选； C．对羟基苯甲醛主要形成分子间氢键，沸点变高，而邻羟基苯甲醛主要形成分子内氢键，故沸点，故C不选； D．乙二醇可以与水形成更多的氢键，故沸点：乙二醇＞乙醇，故D不选； 答案选B。 2．B 【详解】A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是因为、、、键能逐渐减小，不能用范德华力的大小解释，A错误； B．F2、Cl2、Br2、都是由分子构成，相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，熔、沸点逐渐升高，B正确； C．C6H5-OH、H-O-H、C2H5-OH上氢原子的活泼性依次减弱与键的极性有关，不能用范德华力的大小解释，C错误； D．CH3-O-CH3、C2H5OH的沸点逐渐升高是因为C2H5OH分子间形成了氢键，不能用范德华力的大小来解释，D错误； 故选B。 3．D 【分析】根据图中所示，反应物是CH4、CO2，生成物是CH3COOH，反应历程是：在催化剂作用下CH4断裂一个C-H键，CO2断裂一个C=O中的π键，然后发生加成反应，原子间重新组合生成CH3COOH。 【详解】A．①→②过程反应物总能量高于生成物总能量，属于放热反应，A正确； B．X、Y生成M的总反应方程式为CH4+CO2 CH3COOH，原子利用率为100%，B正确； C．根据反应的历程示意图和总反应方程式可知，反应过程中有C﹣H键的断裂和C﹣C键、O﹣H键的生成，C正确； D．X的分子结构是正四面体，Y的结构式为O=C=O、M为乙酸，D错误； 故选D。 4．B 【详解】A．CCl4正四面体结构，中心C原子为sp3杂化，键角≈109°； B．NH3三角锥形结构，中心N原子为sp3杂化，但存在孤电子对，排斥作用使键角压缩至≈107°（最小）； C．CS2直线型结构，中心C原子为sp杂化，键角=180°（最大）； D．BF3平面三角形结构，中心B原子为sp2杂化，键角=120°； 故选B最小。 5．D 【详解】A．温度越高，蒸气的平均相对分子质量越小，可知升高温度使3S8⇌4S6⇌6S4⇌12S2正向移动，则正反应为吸热反应，即△H＞0，故A错误； B．由S8分子的结构可知，在一个S8分子中存在8个S原子，8个S-S共价键，S原子数与共价键数之比为1：1，故B错误； C．S8分子中S原子的价层电子对数为4，含有2个孤电子对，孤电子对的排斥力较大，所以S－S－S的键角小于109°28′，故C错误； D．同素异形体是同种元素形成的不同种单质，其相互转化过程中产生了新物质，属于化学变化，故D正确； 答案选D。 6．A 【分析】和的σ键电子对数、中心原子上的孤电子对数、中心原子上的价层电子对数分别为3、4、3，0、0、1，3、4、4，模型分别为平面正三角形、正四面体形、四面体形，和中心原子上没有孤电子对，空间结构与模型相同，分别为平面正三角形、正四面体形，而的空间结构为三角锥形。 【详解】A．由上面分析知和的空间结构分别为平面正三角形、三角锥形，故A正确； B．和的模型和空间结构不完全相同，分别为平面正三角形、正四面体形，而的空间结构为三角锥形,故B错误； C．的空间结构为正四面体形,故C错误； D．和的模型和空间结构中只有为平面正三角形，故D错误； 故答案选A。 7．B 【详解】A．二硫化碳的空间构型是结构对称的直线形分子，属于非极性分子，故A错误； B．二氧化硫和氨分子都是结构不对称的极性分子，由相似相溶原理可知，二氧化硫和氨分子都易溶于水的极性分子，故B正确； C．二硫化碳是非极性分子，常温下为液态，熔沸点高于常温下为气态的二氧化硫和氨气，故C错误； D．氨气极易溶于水是因为氨分子是极性分子，且能与水分子能形成分子间氢键，故D错误； 故选B。 8．D 【详解】A．BeCl2中Be形成2个键，无孤电子对，为sp杂化，CO2中C形成2个键，无孤电子对，为sp杂化，故杂化类型相同，A不符合题意； B．BF3中B形成3个键，无孤电子对，为sp2杂化，SO2中S形成2个键，孤电子对数=1，为sp2杂化，故杂化类型相同，B不符合题意； C．H2O分子中O形成2个键，孤电子对数=2，价层电子对数为4，为sp3杂化，CH4中C形成4个键，无孤电子对，为sp3杂化，故杂化类型相同，C不符合题意； D．SO3中S形成3个键，无孤电子对，为sp2杂化方式，中S形成4个键，无孤电子对，为sp3杂化，故杂化类型不同，D符合题意； 故选D。 9．(1) 分子间 升高 (2) 分子内 降低 (3)溶解 【分析】范德华力、氢键都是分子间作用力的组成部分。氢键一般比范德华力强的多，根据形成氢键的情况，氢键可以分为分子间氢键和分子内氢键，以此解题。 【详解】（1）当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高； （2）当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将降低； （3）氢键也影响物质的电离、溶解等过程，例如氨气和水可以形成分子间氢键，导致氨气在水中的溶解度很大。 10． ① ③⑧ ④⑦ ②⑤ ⑥ 【详解】中心原子上孤电子对数及粒子的立体构型如下表： 中心原子 孤电子对数 分子或离子 分子或离子 的立体构型 0 直线形 平面三角形 正四面体形 1 V形 三角锥形 2 V形 11．（4） 【分析】连有四个不同的基团的碳为手性碳。 【详解】（1）中羧基C连有C=O双键，其它3个C均连有相同的基团，（1）不符合题意； （2）中C连有两个Cl，（2）不符合题意； （3）中羧基C连有C=O双键，其它2个C均连有相同的基团，（3）不符合题意； （4）中*标记的C连有四个不同的基团，为手性碳，（4）符合题意。 12．(1)分子 (2)电性作用 (3) 100～600 2～20 方向 饱和 (4) 增大 越大 【解析】略 13．相同 【解析】略 14． 1s22s22p63s23p63d64s2 sp3 极性 电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量 Mn2＋的3d轨道电子排布为半满状态，较稳定 12 4 【详解】（1）元素p为26号元素，为铁元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2； （2）a为H，d为N，二者化合生成NH3，分子中N原子含有一对孤对电子，价层电子对数是4，氮原子是sp3杂化。空间构型是三角锥形，所以是极性分子； （3）主要从电子跃迁角度解释，电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量，所以Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光； （4）o是Mn元素，p是Fe元素，Mn2＋的价电子排布为3d5，属于半充满稳定结构，难再失去一个电子，气态Fe2＋的电子排布为3d6，失去一个电子后是半充满稳定结构； （5）i为Al原子，以Al原子为中心，每个面的面心处距Al原子最近且相等，共为12个原子。一个晶胞中Al原子数目为8×1/8＋6×1/2＝4。 15． (或) 正四面体形 离子键 【详解】(1)基态P原子的电子排布式为，若将一个轨道上的电子激发进入轨道，则该激发态原子的核外电子排布式为； (2)中P原子的价层电子对数，无孤电子对，采取杂化，其空间结构为正四面体形； (3)依据氨在水中的电离方程式：，可知联氨在水中的第一步电离方程式为； (4)反应物和生成物均是离子化合物，且只含离子键，因而该反应过程中破坏和形成的化学键类型只有离子键； (5)由价层电子对互斥模型可知中S是杂化，有一个未参与杂化的p轨道，并有一个孤电子对。氧的3个p轨道中有2个含单电子的轨道，其中一个参与成键，另一个未参与成键，因为中含有2个氧，故中共有3个相互平行的p轨道，其中有4个电子(S提供2个，两个氧原子各提供1个)，相互平行的p轨道重叠，形成的离域π键可表示为。 16．(1) 正四面体形 (2) 平面三角形 2 (3) 平面三角形 【详解】（1）四氢合铝酸锂中四氢合铝酸根离子中铝原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，所以离子中铝原子的杂化方式为sp3杂化，离子的空间构型为正四面体形，故答案为：sp3；正四面体形； （2）①硫化氢分子中硫原子的价层电子对数为4，三氧化硫和二氧化硫中硫原子的价层电子对数都为3，则中心原子价层电子对数不同于其他分子的是硫化氢，故答案为：H2S； ②三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，所以分子的立体构型为平面三角形，分子中硫氧单键为σ键，硫氧双键中含有1个σ键和1个π键，所以分子中共价键的类型有2种；由图可知，三聚三氧化硫分子中每个硫原子与4个氧原子形成4个σ键，硫原子的杂化方式为sp3杂化，故答案为：平面三角形；2；sp3； （3）碳酸锌中碳酸根离子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，所以离子中碳原子的杂化方式为sp2杂化，离子的空间构型为平面三角形，故答案为：平面三角形；sp2。 学科网（北京）股份有限公司 $$