假期作业十三 分子的空间结构-【快乐假期】2025-2026学年高二化学寒假作业

2026-01-16
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火快乐期 假期作业十三 分子的 思维整合室 思维导图 分子中含化学键和官能团的信息 分子结构一红外光谱 的测定 一晶体X射线衍射 C02 一直线形 三原子分子 H2O 子 V形一 CH2O 每 多样的分子 一平面三角形 四原子分子 NH 间 空间结构 一三角锥形 CH 一五原子分子一正四面体形一 构 。键电子对数十孤电子对数 价层电子对数一至(a一b) 价层电子对 孤电子对数 互斥模型 VSEPR模型 知识梳理 一、价层电子对互斥模型 1.价层电子对互斥模型(VSEPR model):对 AB型的分子或离子,中心原子A的价层 电子对(包括成键的 和未成键的 )之间由于存在排斥力,将使分子 的空间结构总是采取电子对 最弱 的那种结构,以使彼此之间 最小, 分子或离子的体系能量最 ,最 稳定。 2.价层电子对的计算 (1)中心原子价层电子对数= (2)。键电子对数的计算 由化学式确定,即中心原子形成几个 键,就有几对 键电子对。如 H2O分子中,O有 对 键 电子对。NH3分子中,N有 对 键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数-2(a一®) ①a表示中心原子的价电子数; 对主族元素:a= 对于阳离子:a= 对于阴离子:a= ②x表示与 结合的原子数。 3 0M-= 天行健,君子以自强不息。 空间结构 完成日期: 月 日 ③b表示与中心原子结合的原子最多能接 受的 ,氢为1,其他原子= 3.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型) 价层电子对数目: VSEPR模型: 二、杂化轨道理论要点 1.原子在成键时,同一原子中能量 的 原子轨道可重新组合成杂化轨道。 2.杂化前后原子轨道数目不变,且杂化轨道的 相同。 3.杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使 原子的成键能力 。杂化轨道在 角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方 向上更集中,例如s轨道与p轨道杂化后形 成的杂化轨道一头大一头小,如图©, 成键时根据 重叠原理,使它的大头 与其他原子轨道重叠, 程度更大, 形成的 更牢固。 4.为使相互间的排斥最 ,杂化轨道在 空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的 伸展方向不同,但形状完全相同。 三、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1.sp3杂化轨道一正四面体形 sp3杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成,每个sp3杂化轨道都 含有子s和子P的成分,sp杂化轨道间的夹 角为109°28',空间结构为正四面体形。 2.sp2杂化轨道—平面三角形 sp杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成的,每个sp杂化轨道 含有号s和号p成分,sp杂化轨道间的夹 角都是120°,呈平面三角形。 6 三0022 3.sp杂化 一直线形 sp杂化轨道是由 ns轨道和 _p轨道杂化而成的,每个sp杂化轨道含 有2s和2p的成分,sp杂化轨道间的夹角 为180°,呈直线形。 自测自查 一、1.。键电子对孤电子对相互排斥斥 力低2.(1)。键电子对数+孤电子对 数(2)。。2.3。(3)最外层电 子数价电子数一离子所带电荷数价电 子数十离子所带电荷数中心原子电子 数8一该原子的价电子数 3.2、3、4直线形、平面三角形、正四面 体形 二、1.相近2.能量3.增加最大重叠 共价键4.小 三1.1个3个2.1个2个3.1个1个 〈《技能提升台 技能提升 1.硫化硅分子式为SiS2,遇水会发生水解。下 列推测不合理的是 () A.与硫化钠作用可生成Na2SiSg B.SiS2在空气中可以被点燃 C.SiS2的空间结构为V形 D.水解产物可能为H2SiO3和H2S 2.关于CO2和SO2的说法中,正确的是 ( ) A.C和S上都没有孤电子对 B.C和S都是sp3杂化 C.都是AB2型,所以空间结构都是直线型 D.CO2的空间结构是直线型,SO2的空间 结构是V型 3.下列说法正确的是 A.SO2的VSEPR模型与分子的空间结构 相同 B.H2S、NF3、CH4这一组粒子的中心原子 杂化类型相同,分子或离子的键角不 相等 H C.NH4的电子式为[H:N:H],离子呈 H 平面正方形结构,SF。分子是正八面体形 D.SO中心S原子的孤电子对数为0,故 其结构为平面三角形 ·31 意三北类) 4.氢氰酸(化学式为HCN)分子中所有的原子 都通过化学键而达到稳定结构,则下列关于 氢氰酸分子结构的表述中,错误的是( A.H一N=CB.分子是直线形 C.H-C=N D.中心原子是sp杂化 5.多位化学家用简单的偶联反应合成了如下 这个有趣的“纳米小人”分子。有关该分子 的结构说法不正确的是 A.该分子中的C原子采取的杂化方式有: sp、sp2、spi B.该分子中的O原子采取sp3杂化 C.“纳米小人”头部的所有原子不能在同 平面内 D.“纳米小人”手、脚部位的碳原子不杂化 6.世界上产量最大的通用塑料聚氯乙烯的一 种制备流程如下: CH=CH HCICH,一CHC1加聚反应 ECH2-CH CI 乙炔 氯乙烯 对于该流程中涉及的几种物质及反应,下列 说法正确的是 A.乙炔分子中的C原子用sp杂化轨道形 成了一个。键和两个π键 B.氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上 C.氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子采取的 杂化方式相同 D.加成反应和加聚反应的过程中,C原子的 杂化方式不一定发生改变 7.(双选)短周期主族元素A、B可形成AB分 子,下列有关叙述正确的是 A.若A、B为同一周期元素,则AB3分子一 定为平面三角形 B.若AB分子的价电子数为24,则AB,分 子可能为平面三角形 C.若A、B为同一主族元素,则AB分子一 定为三角锥形 D.若AB分子为三角锥形,则AB分子可 能为NH 化受快乐暇期 8.(双选)顺铂[Pt(NH3)2C12]是1969年发现 的第一种具有抗癌活性的金属配合物;碳铂 是1,1-环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称,属 于第二代铂族抗癌药物,结构如图所示,其 毒副作用低于顺铂。下列说法正确的是 NH. A.碳铂中所有碳原子不在同一平面上 B.顺铂分子中氮原子的杂化方式是sp 杂化 C.碳铂分子中sp3杂化的碳原子与sp2杂 化的碳原子数目之比为2:1 D.1mol1,1-环丁二羧酸含有o键的数目为 12NA 9.请依据相关化学知识与原理完成下列各题。 (1)下列一组微粒中键角按由大到小的顺序 排列为 (填编号)。 ①HCN ②SiF4 ③SCl,④CO2 ⑤H,O (2)C1O、C1O2、C1O5、ClO4中,C1都是以 sp3杂化轨道方式与O原子成键,将它们的 立体构型填入表格中: 离子 CIO C1O 空间结构 (3)S单质的常见形式为S,其环状结构如 图所示,S原子采用的轨道杂化方式是 杂化。 (4)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一 个氢原子被一NH,(氨基)取代形成的另一 种氮的氢化物。N2H4分子中氨原子轨道 000-= 的杂化类型是 杂化,N2H中的 六个原子 (填“在”或“不在”)同一个 平面上。 高考冲浪 1.(2025·浙江1月卷)下列属于极性分子 的是 () A.HCI B.N2 C.He D.CH 2.(2025·黑吉辽蒙卷)C20可用于水的杀菌 消毒,遇水发生反应:CL2O+HO—2HC1O。 下列说法正确的是 ( ) A.反应中各分子的o键均为ppo键 B.反应中各分子的VSEPR模型均为四面 体形 C.CI一O键长小于H一O键长 D.HCIO分子中C1的价电子层有2个孤电 子对 《益智欢乐谷 X射线衍射分析 X射线衍射分析是利用晶体形成的X射 线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况 的结构分析的方法。将具有一定波长的X射 线照射到结晶性物质上时,X射线因在结晶内 遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射 的X射线在某些方向上相位得到加强,从而 显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。 1912年劳埃等人根据理论预见,并用实 验证实了X射线与晶体相遇时能发生衍射现 象,证明了X射线具有电磁波的性质,成为X 射线衍射学的第一个里程碑。当一束单色X 射线入射到晶体时,由于晶体是由原子规则排 列成的晶胞组成,这些规则排列的原子间距离 与入射X射线波长有相同数量级,故由不同 原子散射的X射线相互干涉,在某些特殊方 向上产生强X射线衍射,衍射线在空间分布 的方位和强度,与晶体结构密切相关。这就是 X射线衍射的基本原理。三0022 假期作业十三分子的空间结构 1.CA.SiS2分子类似于是CO2分子,由此推出与硫化钠 作用可生成Na2SiS3,故A正确;B.SiS2分子,其中硅元 素化合价为十4,硫元素化合价为一2,故硫元素可以被空 气中氧气氧化,因此SiS2可以被点燃,故B正确;C.SiS2 分子中成键电子对数为2,孤电子对数为0,因此为sp杂 化类型,其空间结构为直线形,故C错误;D.SS2分子遇 水后水解,其中硅元素化合价为十4,硫元素化合价为 一2,因此水解产物可能为H2SiO3和H2S,故D正确。 2.DA.C的孤电子对数为4一?X2=0,S的孤电子对数为 2 6一2X2=1,故A错误;B.C的价层电子对数为2+ 2 4-?X2=2,S的价层电子对数为2+6-?X2=3,则C 2 2 和S分别是sp杂化,sp2杂化,故B错误;C.C的价层电 子对数为2,孤电子对数为0,S的价层电子对数为3,S的 孤电子对数为1,则CO2的空间结构是直线形,SO2的空 间结构是V形,故C错误;D.由C分析可知,CO2的空间 结构是直线形,SO2的空间结构是V形,故D正确。 3.BA.S02中S原子的价层电子对教=2+6-?X2=3, 2 含一个孤电子对,VSEPR模型为平面三角形,空间结构 为V形,故A错误;B.H2S中S原子杂化轨道数=o键数 十孤对电子对数=2+22=4,所以采取即泰化,分子 构型为V形,NF3中氮原子杂化轨道数=σ键数十孤电 子对数=3十5,3=4,所以采取sp杂化,分子结构为四 2 面体型,CH4中C原子杂化轨道数=ō键数十孤电子对 数=4十0=4,所以采取sp3杂化,分子空间结构为正四面 体形,中心原子都是$p3杂化,孤电子对数不同,分子的键 角不相同,故B正确;C.铵根离子与甲烷分子结构相似, 都是正四面体结构,故C错误;D.SO中S原子孤电子 对数=6+2,2X3=1,价层电子对教=1十3=4,空间结 构为三角锥形;故D错误。 4.AA.根据H核外一个成单电子,C有4个成单电子,N 有三个成单电子,故HCN的电子式为:H:C::N:,故 其结构式为:H一C=N,A错误;C正确;B.已知HCN中 心原子碳原子周国形成了2个。健,弧电子对数为:(4 一1一3)=0,价层电子对数为2,根据价层电子对互斥模 型可知,该分子是直线形,B正确;D.由B项分析可知,其 价层电子对数为2而且无孤电子对,故中心原子是sp杂 化,D正确。 5.DA.该分子中碳碳三键上的C原子采取sp杂化,苯环 上的C原子采取sp2杂化,其他碳原子采取sp3杂化,A 正确;B.该分子中的O原子有2个。键电子对,有2个孤 电子对,故其采取sp3杂化,B正确;C.“纳米小人”头部的 C原子均为sp3杂化,C原子与周围的H原子形成四面 体,不在同一平面上,C正确;D.“纳米小人”手、脚部位的 碳原子都属于饱和碳原子,均采取$p3杂化,D错误。 6.BA.乙炔分子中的C原子采用sp杂化,形成的杂化轨 道分别用于形成C一C。键和C一H。键,没有杂化的p 轨道“肩并肩”重叠形成π键,A项错误;B.氯乙烯分子中 的C原子采用sp2杂化,整个分子呈平面形,所有原子都 在同一平面上,B项正确;C.氯乙烯分子中的C原子是 s2杂化,聚氯乙烯分子中的C原子全部形成单键,均采 取sp3杂化,C项错误;D.由流程可知,加成反应和加聚 反应中,均有π键的断裂,C原子的杂化方式也将随之发 生改变,D项错误。 ·53 富二北学 7.BDA.三氯化磷分子中磷元素和氯元素都是第三周期 元素,分子中磷原子的价层电子对数为4,孤电子对数为 1,分子空间结构为三角锥形,故A错误;B.三氯化硼分子 的价电子数为24,分子中硼原子的价层电子对数为3,孤 电子对数为0,分子空间结构为平面三角形,故B正确:C. 三氧化硫分子中硫元素和氧元素都是ⅥA族元素,分子 中硫原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,分子空间 结构为平面三角形,故C错误;D.氨分子和三氯化氨分子 中氮原子的价层电子对数都为4,孤电子对数都为1,分子 空间结构都为三角锥形,所以空间结构为三角锥形的 AB3分子可能为氨分子,故D正确。 8.ACA.根据碳铂的结构简式可知,分子中的饱和碳原子 为$即3杂化,存在四面体形结构,因此分子中所有碳原子 不可能在同一平面上,A正确;B.顺铂分子中N原子形成 4个共价单键,因此杂化类型为sp3杂化,B错误;C.碳铂 分子中sp3杂化的碳原子有4个,sp2杂化的碳原子有2 个,即数目之比为2:1,C正确;D.由题中信息可知,1,1- 0 C-OH 环丁二羧酸的结构简式为 ,补全碳环上的 C-OH 氢原子,可得1mol此有机物含有6键的数目为18NA,D 错误。 9.解析:(1)①HCN分子中C原子孤电子对数为4-】-3= 2 0,C原子形成2个σ键,所以HCN为直线形分子,键角 180°;②SiF4分子中Si原子价电子对数是4,VSEPR构型 为正四面体,无孤电子对;③SC2分子中S原子价电子对 数是4,VSEPR构型为正四面体,有2个孤电子对;④ COˉ中碳原子价电子对数为3,VSEPR构型为平面三 角形,无孤电子对;⑤H30+中0原子价电子对数是4, VSEPR构型为正四面体,有1个孤电子对;所以键角按 由大到小的顺序排列为①④②⑤③; (2)CIO一是2个原子构成的微粒,立体构型为直线形; C1O2中C1价电子对数是4,有2个孤电子对,立体构型 为V形;CIO3中C1价电子对数是4,有1个孤电子对,立 体构型为三角锥形;C1○4中C1价电子对数是4,无孤电 子对,立体构型为正四面体形; (3)S中S原子孤电子对数为6,2=2,有2个。键,S原 2 子采用的轨道杂化方式是sp3杂化; (4)N2H4分子中氮原子形成3个。键,孤电子对数为 53=1,轨道的杂化类型是sp3杂化,N2H4中的六个原 2 子不在同一个平面上。 答案:(1)①④②⑤③(2)直线形V形三角锥形 正四面体形(3)sp3(4)sp3不在 高考冲浪 1.AA.HC1是由极性键形成的双原子分子,正负电荷中 心不重合,属于极性分子,A符合题意;B.N2是非极性键 形成的单质分子,正负电荷中心重合,属于非极性分子,B 不符合题意;C.He是单原子分子,正负电荷中心重合,属 于非极性分子,C不符合题意;D.CH4是由极性键形成的 正四面体结构,正负电荷中心重合,属于非极性分子,D 不符合题意。 2.BA.反应中各分子的。键不全是ppG键。例如,H2O 中的H一O是spo键,而非ppo键,A错误;B.根据价 层电子对互斥模型,C12O中O原子周围的孤电子对数为 )6二2×1)=2,还含有2个成键电子对,因此其 VSEPR模型为四面体形;H2O中O原子周围的孤电子 快乐假期 对数为2(6一2×1)=2,还含有2个成健电子对,因此其 VSEPR模型为四面体形;HClO中O原子周围的孤电子 对数为2(6一2×1)=2,还含有2个成键电子对,因此其 VSEPR模型为四面体形;反应中各分子的VSEPR模型 均为四面体形,B正确;C.C1的原子半径大于H,C1一O 键长应大于H一O键长,因此C错误;D.HCIO中Cl的 最外层电子数为7,其1个价电子与O形成共价键,剩余 6个价电子形成3个孤电子对,D错误。 假期作业十四分子结构与物质的性质 1.BA.已知电负性F>O>N,则键的极性:N一H键< O一H键<F一H键,A错误;B.已知电负性F>O>N, 即非金属性F>O>N,简单气态氢化物的热稳定性与其 非金属性一致即HF>H2O>NH3,B正确;C.氢键是一 种分子间作用力,其强度介于化学键和范德华力之间,其 强度:化学键>氢键>范德华力,C错误;D.由于邻羟基 苯甲酸能够形成分子内氢键,沸,点降低,而对羟基苯甲酸 只能形成分子间氢键,导致沸,点升高,故沸点:邻羟基苯 甲酸小于对羟基苯甲酸,D错误 2.CA.水分子内不存在氢键,氢键存在于水分子之间,故 A错误;B.干冰为二氧化碳,其中没有氢键,故B错误;C DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的,故C正 确;D.H2O是一种稳定的化合物,是由于O一H的键能 较大的原因,与氢键无关,氢键只影响物质的物理性质, 故D错误。 3.BA.水为极性分子,乙烷、溴、四氯化碳都为非极性分 子,所以乙烷难溶于水、溴易溶于四氯化碳都可用“相似 相溶”规律解释,A正确;B.酸性的强弱与分子中氢原子 数目的多少无关,酸性:H2CO3>HCIO,是因为H2CO3 分子中的非羟基氧原子数目比HCO多,B不正确;C.羟 基乙酸[CH2(OH)COOH]分子中没有手性碳原子,所以 不属于手性分子,C正确;D.CH3CH2OH分子中含有 一OH,能形成分子间的氢键,而CH3OCH3分子间不能形 成氢键,所以CHCH2OH的沸,点高于CH OCH,D正确。 4.AA.胍分子中H与N相连,可以与另外一个分子中的 N形成氢键,A正确;B.1个胍分子中含有的。键数为8 个,π键的数目为1个,所以二者数目之比为8:1,B错 误;C.氨基有一个单电子,N不满足8电子的结构,C错 误;D.N的质子数为7,中子数为8,则质量数为15,故N 的原子为1N,D错误。 5.D若魔方的四个面分别代表短周期中原子序数依次增 大的四种元素W、X、Y、Z,其中W、Z分别是短周期主族 元素中原子半径最小和最大的元素,则W为H元素、Z 为Na元素;X的氢化物与其最高价氧化物的水化物能反 应生成盐,则X为N元素;Y的最外层电子数是其电子层 数的3倍,则Y为O元素;每个顶,点代表由三个面的元素 形成的一种化合物,则四种化合物如图所示: A.X、Y的简单氢化物分别为氨气 NaOH 和水,水分子形成的氢键数目多于 氨分子,分子间作用力高于氨分子, Na HNO. 沸点高于氨分子,故A正确;B.钠原 HNO 子的原子半径是短周期主族元素中 N 最大的,同周期元素,从左到右原子 NaNO. NaNH 半径依次减小,则氧、氨、钠三种原 NaNO, 子的原子半径依次增大,故B正确;C.联氨具有还原性, 过氧化氢具有氧化性,一定条件下联氨和过氧化氢反应 生成氨气和水,故C正确;D.由分析可知,四种物质中硝 酸钠、亚硝酸钠属于盐类,故D错误。 6.BA.由结构简式可知,F中含有2个酰胺基,故A正确, B.由结构简式可知,高分子Y一定条件下发生水解反应生 HN. COOH H2N COOH 成 花 ,故B错误;C.由 NH2 ·54 000-= 结构简式可知,高分子X中含有的酰胺基能形成氢键,故 C正确;D.由结构简式可知,E分子和高分子Y中都含有 氨基,则高分子Y的合成过程中进行了官能团氨基的保 护,故D正确。 7.BDA.氨气的化学性质比氧气的稳定是因为N=N键 的键能比O2中化学键的健能大,在化学反应中难断裂,A 项不符合题意;B.2和Br2相比,2的相对分子质量较 大,范德华力较强,因此碘的熔、沸点较高,B项符合题意; C.稀有气体元素的原子最外层为稳定结构,因此很难发 生化学反应,C项不符合题意;D.氟化氢分子间存在氢 键,使氟化氢的沸,点比氯化氢的高,D符合题意。 8.CDA.I和Ⅱ在某些性质上有所不同,但它们有着相同 的官能团,化学性质相似,故A错误;B.根据其结构可知, 两种分子极性相同,故B错误;C.I和Ⅱ具有完全相同的 组成和原子排列,故C正确;D.I和Ⅱ互为对映异构体, 所含化学键的种类与数目是相同的,故D正确。 9.解析:(1)冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形四 面体,1mol冰中含有氢键的物质的量为1X4mol= 2mol,故答案:2。 (2)A.该物质也能与金属钠反应产生氢气,1L水蒸气冷 凝后与足量金属钠反应,若混有该物质,由于(H2O)2也 能生成氢气,且一分子(H2O)2生成2分子氢气,所以产 生氢气体积多,故A正确;B.该物质也能被浓硫酸吸收, 若1L水蒸气通过浓硫酸后,由于相对H2O而言, (H2O)2的相对分子质量大,所以分子数目相同时,浓硫 酸增加的质量大,说明存在该物质,故B正确;C.该物质 的pH也等于7,无论该物质是否存在,pH都等于7,故C 错误;D.该物质的分子中氢氧原子个数比仍为2:1,无论 是否存在,氢氧原子个数比不变,故D错误;故答案:AB。 (3)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子,其电 离方程式为H2O十H2O=一H3O+十OH,已知在相同 条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点,其可能原因是 双氧水的相对分子质量比水的相对分子质量稍大,但题 中强调双氧水的沸,点明显高于水,因此可判断双氧水分 子之间存在着更强的氢键作用。故答案:H2O十H2O 三H3O十+OH一;双氧水分子之间存在更强的氢键 作用。 (4)1mol冰吸收的总能量为51kJ,克服范德华力吸收的 能量为11kJ,故克服氢键吸收的总能量为40kJ,而1mol 冰中含有2mol氢键,故冰晶体中氢键的能量是20kJ· mol-1,故答案:20。 答案:(1)2(2)AB(3)H20+H20=H30++ OH一双氧水分子之间存在更强烈的氢键作用(4)20 高考冲浪 1.BA.主体分子内羟基与磺酸基相邻较近,碳酸基中含 有羟基的结构,可以形成分子内氢键,A正确;B.主体与 客体间通过非共价键形成超分子,B错误;C.已知单键的 键能小于双键,则S一O的键能比S一O键能小,C正确; D.N原子价电子数为5,(CH3)4N+中N有4条o键,失 去1个电子形成阳离子,无孤电子对,采用sp3杂化, (CH3)3N中N有3条σ键,1个孤电子对,价层电子对数 为4,采用sp3杂化,D正确。 2.CA.氯化钠中的钠离子半径(Na十)比氯化铯中的铯离 子半径(Cs十)小,离子键强度更大,因此熔点更高,解释正 确,A正确;B.碘和四氯化碳均为非极性分子,符合“相似 相溶”规律,解释正确,B正确;C草酸氢钠溶液显酸性是因 为草酸氢根(HC2O4)的电离程度(释放H十)大于水解程度 (生成OH),解释错误,C错误;D.离子液体的导电性源于 其内部可自由移动的阴、阳离子,解释正确,D正确。

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