第四章 分子空间结构与物质性质 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

第四章分子空间结构与物质性质 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．已知次氯酸分子的结构式为H—O—Cl，下列有关说法不正确的是 A．O原子发生sp3杂化 B．O原子与H、Cl都形成σ键 C．该分子为直线形分子 D．该分子为极性分子 2．下列说法正确的是 A．键和键都属于共价键，均有方向性 B．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 C．苯分子中每个碳原子的杂化轨道中的其中一个形成大键 D．等物质的量的[Cu(H2O)4]2+与［Ag(NH3)2]+中所含的σ键数之比为3：2 3．氯仿常因保存不慎而被氧化，产生剧毒物光气：，其中光气的结构式如图所示，下列说法不正确的是 A．分子为含极性键的正四面体形分子 B．分子中含有3个σ键、1个π键，中心C原子采取杂化 C．分子中所有原子的最外层都满足8电子稳定结构 D．使用氯仿前可用稀溶液检验氯仿是否变质 4．下列事实不能通过比较氟元素和氯元素的电负性进行解释的是 A．氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性 B．键的键能小于键的键能 C．的键角比的小 D．气态氟化氢中存在，而气态氯化氢中是分子 5．下列离子的模型与其空间结构一致的是 A． B． C． D． 6．下列关于键长、键能和键角的说法中正确的是 A．键长是指两个原子之间的距离 B．键长越长，共价化合物越稳定 C．键能可以表示共价键的强弱程度 D．键角、键能共同决定分子的空间构型 7．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，下列有关说法中正确的是 A．和是等电子体，键角相同 B．和是等电子体，均为平面三角形结构 C．和是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知和苯是等电子体，分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 8．下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的一组是 A． B． C． D． 二、填空题 9．在照相底片的定影过程中，未曝光的溴化银()常用硫代硫酸钠()溶解，反应的化学方程式为，在废定影液中加入使中的银转化为，并使定影液再生。将在高温下转化为，就达到了回收银的目的。 (1)写出与反应的化学方程式 。 (2)若废定影液中含银量为，试计算1L溶液中至少需要加入的物质的量 。 10．超分子的实例 分离C60和C70 (1)冠醚识别碱金属离子 冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的 离子 (2)超分子两个的重要特征： 、 。 11．试回答下列问题： (1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型： SeO3 ；SCl2 ；NO ； ；HCHO ；HCN 。 (2)利用价层电子对互斥理论推断键角的大小： ①甲醛中H—C—H的键角 120°(填“>”、“＜”或“=”，下同)； ②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角 120°； ③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角 109.5°。 12．配位化合物 (1)配合物的概念：把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以 结合形成的化合物称为配位化合物，简称 ，如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等。 (2)配合物的形成 实验操作 实验现象及有关离子方程式 滴加氨水后，试管中首先出现 ，氨水过量后沉淀逐渐 ，滴加乙醇后析出 晶体，有关离子方程式： 溶液变 色，有关离子方程式： 白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的无色溶液，有关化学方程式： 上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成，以配离子[Cu(NH3)4]2+为例，NH3分子中氮原子的 进入Cu2+的空轨道，Cu2+与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的 形成配位键，配离子[Cu(NH3)4]2+可表示为 。 (3)配合物的组成 配合物[Cu(NH3)4]SO4其组成如图所示： ①中心原子是提供 接受孤电子对的原子，中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)， 离子最常见的有Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等。 ②配体是提供 的阴离子或分子，如Cl-、NH3、H2O等。配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。 ③配位数是直接与中心原子形成的 的数目,如[Fe(CN)6]4-中配位数为 。 13．对称轴：以通过两个碳原子的连线为轴线旋转 或 时，分子完全恢复原状，我们称这条连线为对称轴。 三、计算题 14．(1)Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O的密度为 g·cm-3(列出计算式)。 (2)FeS2晶体的晶胞如图所示。晶胞边长为a nm，FeS2摩尔质量为M，阿伏加德罗常数的值为NA，其晶体密度的计算表达式为 g·cm-3；晶胞中Fe2+位于S所形成的正八面体的体心，该正八面体的边长为 nm。 四、解答题 15．X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。 请回答下列问题： (1)Y基态原子的电子排布式是 。 Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是 (填元素符号)。 (2)XY离子的空间构型是 ；R2＋的水合离子中，提供孤对电子的原子是 。 (3)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是 。 16．镁、铜等金属的离子是人体内多种酶的辅因子。工业上从海水中提取镁时，先制备无水氯化镁，然后将其熔融电解，得到金属镁。 (1)以MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除降低熔点之外还有 。 (2)已知MgO的晶胞结构属于NaCl型。某同学画出的MgO晶胞结构示意图如图所示，请改正图中的错误： 。 (3)用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成烟花。燃放时，烟花发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因： 。 (4)Mg是第3周期元素，该周期部分元素氟化物的熔点如表所示： 氟化物 NaF MgF2 SiF4 熔点/K 1 266 1 534 183 解释表中氟化物熔点差异的原因： 。 17．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 。 《第四章分子空间结构与物质性质》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D A B A C B B 1．C 【详解】A．HClO中O原子的价电子对数为=4，故O原子采取sp3杂化，A正确； B．O原子的2个sp3杂化轨道分别与H原子的1s、Cl原子的3p轨道形成σ键，B正确； C．由于O原子上还有2对孤对电子，可知HClO分子空间构型为V形，C错误； D．由于HClO分子中心原子O存在孤对电子，为V形分子，分子正负电荷中心不能重合，所以HClO分子为极性分子，D正确； 故选C。 2．D 【详解】A．s轨道是球形对称，s轨道及s轨道形成的共价键没有方向性，A错误； B．在稀有气体单质中不存在化学键，B错误； C．苯分子中，每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成3个σ键，同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道，它们均有一个未成对电子，这些2p轨道相互平行，以“肩并肩”方式相互重叠，形成一个多电子的大键，C错误； D． [Cu(H2O)4]2+中O原子是配体H2O中的O原子，O的价层电子对数为4，则杂化类型为sp3杂化；配位键属于键，一个水分子中有2个0-H键，则1mol[Cu(H2O)4]2+中含有键（4+2x4) =12mol，同理，1mol[Ag(NH3)2]+中所含的σ键数为（2+3x2) =8mol，故等物质的量二者所含的σ键比为12:8=3:2，D正确； 故选D。 3．A 【详解】A．CHCl3分子为含极性键的四面体形分子，由于C-H与C-Cl键的键长不等，因此该分子不是呈正四面体形，A错误； B．单键为σ键，双键中含有1个σ键、1个π键，故COCl2分子中共有3个σ键、1个π键，中心C原子上无孤电子对，因此COCl2分子中C原子采取sp2杂化，B正确； C．Cl原子最外层有7个电子，O原子最外层有6个电子、C原子最外层有4个电子，由题图可知，COCl2中含有2个C-Cl键、1个C=O双键，所有原子的最外层都满足8电子稳定结构，C正确； D．若氯仿变质，就会有HCl生成，HCl与AgNO3溶液反应产生白色沉淀，而氯仿中Cl元素与Cl原子形式存在，不能与AgNO3溶液反应，则使用前可用AgNO3稀溶液检验氯仿是否变质，D正确； 故合理选项是A。 4．B 【详解】A．氟的电负性大于氯的电负性，键的极性大于键的极性，导致HF分子极性强于HCl，A不符合题意； B．F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，键不稳定，因此键的键能小于键的键能，与电负性无关，B符合题意； C．NF3和NCl3的立体构型都是三角锥形，NF3的键角比NCl3的小，是因为氟的电负性大于氯的电负性，NF3中共用电子对偏向F，电子对间排斥力减小，键角小；氯的电负性比氟小，对电子对的吸引能力比F小，NCl3键角比NF3更大，C不符合题意； D．氟的电负性大于氯的电负性，与氟原子相连的氢原子可以与另外的氟原子形成分子间氢键，因此气态氟化氢中存在，D不符合题意； 故选B。 5．A 【详解】A．中心Cl原子孤电子对数=、价层电子对数=4+0=4，模型为正四面体、空间构型为正四面体形，A符合题意； B．中心S原子孤电子对数=、价层电子对数=3+1=4，模型为四面体、空间构型为三角锥形，B不符合题意； C．中心N原子价层电子对数为2+=3，有一对孤电子对，模型为平面三角形，空间构型为V形，C不符合题意； D．中心Cl原子的价层电子对数为，有一对孤电子对，模型为四面体形，空间结构为三角锥形，D不符合题意； 故选A。 6．C 【详解】A．键长是构成化学键的两个原子的核间距，故A错误； B．键长越长，化合物越不稳定，故B错误； C．共价键的强弱可以用键能来衡量，故C正确； D．键长和键角共同决定分子的空间结构，故D错误； 答案选C。 7．B 【详解】A．和原子总数和价电子总数相同，是等电子体，N和P的电负性不同，故键角不相同，A错误； B．和原子总数和价电子总数相同，是等电子体，的N和中的S均为sp2杂化，故均为平面三角形结构，B正确； C．H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错误； D．已知和苯是等电子体，苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故分子中也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D错误； 故选B。 8．B 【详解】A．、分子中共价键都属于极性共价键，分子都是对称结构，属于非极性分子，为四面体结构，由于1个Cl原子的存在，正负电荷中心不重合，是极性分子，A不符合题意； B．C2H4、C2H2、C6H6均含有碳氢原子形成的极性键，且三者分子正负电荷中心重合，结构对称，属于非极性分子，B符合题意； C．、、均属于单质分子，双原子单质分子均为非极性键形成的非极性分子，C不符合题意； D．分子中的N原子含有1对孤电子对，空间构型为为三角锥形，、分子为V形，三者均含有极性键，由于孤电子对的存在，三者正负电荷中心均不重合，属于极性分子， D不符合题意； 故选B。 9．(1)Na2S+ 2Na3[Ag(S2O3)2]=Ag2S↓+4Na2S2O3 (2)0.0263mol 【详解】（1）根据题意，Na2S与Na3[Ag(S2O3)2]反应生成Ag2S，结合原子守恒还有Na2S2O3生成，反应的化学方程式为Na2S+ 2Na3[Ag(S2O3)2]=Ag2S↓+4Na2S2O3；答案为：Na2S+ 2Na3[Ag(S2O3)2]=Ag2S↓+4Na2S2O3。 （2）1L溶液中含银的质量为5.68g/L×1L=5.68g，物质的量为=0.0526mol，加入Na2S后产生Ag2S，结合Ag2S的组成和原子守恒，至少需要加入的Na2S物质的量为0.0263mol；答案为：0.0263mol。 10．(1)碱金属 (2) 分子识别 自组装 【详解】（1）冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子； （2）C60和C70混合物加入一种空腔大小适合C60的“杯酚”中可进行分离，这是利用超分子的分子识别特征；超分子是由两种或两种以上的分子通过相互作用形成的分子聚集体，具有分子识别与自组装的特征，超分子两个的重要特征：分子识别、自组装。 11．(1) 平面三角形 V形 直线形 V形 平面三角形 直线形 (2) ＜ ＜ ＜ 【详解】（1） 分子中，Se的价电子数为： ，没有孤电子，为平面三角形；分子中S的价电子数为：，孤电子对为2，为V形；中的N原子，价电子数为：，孤电子对为0，为直线型；中的N原子的价电子数为： ，孤电子对为1，为V形；HCHO分子中有1个双键，看作1对成键电子，2个C—H单键为2对成键电子，C原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间构型为平面三角形；HCN分子的结构式为H—C≡N，含有1个C≡N三键，看作1对成键电子，1个C—H单键为1对成键电子，故C原子的价层电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间构型为直线形； （2）甲醛为平面形分子，由于C=O与C—H之间的排斥作用大于2个C—H之间的排斥作用，所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°；SnBr2分子中，Sn原子的价电子对数目是，成键电子对数＝2，孤电子对数＝1，由于孤电子对与Sn—Br键的排斥作用大于Sn—Br键之间的排斥作用，故Br—Sn—Br的键角＜120°；PCl3分子中，P的价层电子对数为，含有1对孤电子对，由于孤电子对与P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键之间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109.5°。 12．(1) 配位键 配合物 (2) 蓝色沉淀 溶解 [Cu(NH3)4]SO4 Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH、Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH—+4H2O 血红色 Fe3++3SCN—=Fe(SCN)3 NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3、AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2O 孤电子对 孤电子对 (3) 空轨道 中心 孤电子对 配位键 6 【详解】（1）把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物，故答案为：配位键；配合物； （2）硫酸四氨合铜制备操作为向硫酸铜溶液中滴加氨水后，试管中铜离子与氨水反应首先生成氢氧化铜蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解生成硫酸四氨合铜，滴加乙醇后，硫酸四氨合铜的溶解度降低，会析出深蓝色的硫酸四氨合铜晶体，反应的离子方程式分别为Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH、Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH—+4H2O；制备硫氰化铁的操作为向氯化铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液会变为血红色，反应的离子方程式为Fe3++3SCN—=Fe(SCN)3；制备氯化二氨合银的操作为向氯化钠溶液中滴加硝酸银溶液，溶液中有白色的氯化银沉淀生成，继续滴加氨水，白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的无色溶液，有关化学方程式为NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3、AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2O，其中四氨合铜离子的形成过程为氨分子中氮原子提供的孤电子对进入铜离子的空轨道，铜离子与氨分子分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤电子对形成配位键，四氨合铜离子可以表示为，故答案为：蓝色沉淀；溶解；Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH、Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH—+4H2O；血红色；Fe3++3SCN—=Fe(SCN)3；NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3、AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl+2H2O；孤电子对；孤电子对；； （3）①中心原子是提供空轨道，接受孤电子对的原子，中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，中心离子最常见的有Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等，故答案为：空轨道；中心； ②配体是提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl-、NH3、H2O等，配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子，配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等，故答案为：孤电子对； ③配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目，如[Fe(CN)6]4-中中心离子为铁离子、氰酸根离子物配体、配位数为6，故答案为：配位键；6。 13． 120° 240° 【解析】略 14． 【详解】(1)1个氧化锂晶胞含O的个数为8×＋6×＝4，含Li的个数为8，1 cm＝107 nm，代入密度公式计算可得Li2O的密度为。 (2)该晶胞中Fe2+位于棱上和体心，个数为12×＋1＝4，位于顶点和面心，个数为8×＋6×＝4，故晶体密度为。根据晶胞结构，所形成的正八面体的边长为该晶胞中相邻面的面心之间的连线之长，即为晶胞边长的，故该正八面体的边长为nm。 15．(1) 1s22s22p4 Cl (2) V形 O (3)2Cu＋8NH3·H2O＋O2=2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH-＋6H2O 【分析】XY2是红棕色气体，则XY2是NO2，X是氮元素，Y是氧元素；Z基态原子的M层与K层电子数相等，则Z的K、M层分别有2个电子，Z为镁元素；R2＋离子的3d轨道中有9个电子，则R原子失去3d轨道的1个电子和4s轨道的1个电子后形成R2＋离子，R原子的核外电子排布式为，R为铜元素。据此答题。 【详解】（1）Y是氧元素，基态原子的电子排布式是1s22s22p4。Z是镁元素，位于周期表中第三周期，该周期中第一电离能最大的主族元素是Cl。 （2）为，中心原子上的孤电子对数=，有2个键电子对，故价层电子对数是3，因此离子的空间构型是V形；在Cu2＋的水合离子中，水分子中的O原子提供孤对电子给予，提供空轨道。 （3）R是铜元素，X是氮元素，Y是氧元素，将Cu粉加入的浓溶液中，通入O2，充分反应后，深蓝色溶液中含有的离子为[Cu(NH3)4]2＋，根据电荷守恒以及原子守恒可写出该反应的离子方程式：。 16． 增大熔融盐中的离子浓度，从而增强熔融盐的导电能力 ⑧应为表示O2-的黑色球 基态原子中的电子获得能量后，向高能级跃迁，跃迁到高能级的电子处于一种不稳定的状态，会回到较低能级，并向外界释放能量(光能) NaF与MgF2均为离子晶体，常温下为固体，SiF4常温下为气体，所以NaF与MgF2的熔点远比SiF4的高，又Mg2+的半径小于Na+的半径，Mg2+所带电荷数大于Na+所带电荷数，所以MgF2的晶格能大于NaF，MgF2的熔点高于NaF 【详解】(1) MgCl2为原料用熔融盐电解法制备镁时，常加入NaCl、KCl或CaCl2等金属氯化物，其主要作用除降低熔点之外还具有增大熔融盐中的离子浓度，从而增强熔融盐的导电能力的作用。 (2)因为氧化镁与氯化钠的晶胞结构相似，所以在晶体中每个Mg2+周围应该有6个最邻近的O2-，每个O2-周围应该有6个最邻近的Mg2+，根据此规律可得⑧应该改为表示O2-的黑色球。 (3)镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成烟花。燃放时，烟花发出五颜六色的光主要是由于基态原子中的电子获得能量后，向高能级跃迁，跃迁到高能级的电子处于一种不稳定的状态，会回到较低能级，并向外界释放能量(光能)。 (4)在离子晶体中，离子半径越小，所带电荷数越多，则离子晶体的晶格能越大，熔、沸点越高。 17． (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。 学科网（北京）股份有限公司 $$