内容正文:
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密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线
密 封 线 内 不 要 答 题
)
第二章 分子结构与性质
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 P 31 Cl 35.5 Br 80。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.下列有关叙述错误的是( )
A.利用手性催化剂生产手性药物可只得到一种或主要得到一种手性分子
B.氢键是一种特殊化学键,它广泛存在于自然界中
C.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异
D.由酸性ClCH2COOH>CH3COOH,可知酸性FCH2COOH>CH3COOH
2.8月15日为全国生态日,多地开展污水处理主题活动,集中处理污水汇集发酵产生的H2S、NH3、CH4、CO、甲硫醇(CH3SH)、HCN等。下列说法正确的是( )
A.分子的极性:CH4>NH3 B.共价键的键能:H2O>H2S
C.键角:H2S>NH3 D.分子中三键的键长:<
3.下列分子或离子的中心原子上带有一个孤电子对的是( )
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O ⑤SO2 ⑥H2S ⑦C ⑧N
A.①②③⑤⑥⑦ B.③⑦⑧ C.④⑥⑧ D.③⑤
4.咪唑()具有类似于苯的平面结构,易溶于水。下列说法错误的是( )
A.咪唑的水溶液中存在氢键
B.分子中涉及元素的电负性:N>C>H
C.分子中C—H键的键长比N—H键的键长长
D.咪唑中N原子的杂化方式是sp2、sp3
5.下列与分子性质有关的说法正确的是( )
A.I2受热易升华,是因为分子内共价键的键能较小
B.尿素[CO(NH2)2]不溶于水,易溶于有机溶剂
C.C的电负性强于Si,所以CH4的熔、沸点高于SiH4
D.HOOC—CF2—COOH的酸性强于HOOC—CH2—COOH是因为F的电负性大,使—COOH中O—H极性强
6.价层电子对互斥模型可以预测某些粒子的空间结构。下列说法正确的是( )
A.N、N、N中的∠ONO依次减小
B.PCl3、H3O+、C的空间结构都是三角锥形
C.COCl2与SOCl2的中心原子杂化类型相同
D.SiF4和SF4均为非极性分子
7.磷酰氯(POCl3)是有机合成的催化剂,可用以下方法制取:2PCl3+O2 2POCl3或P4O10+6PCl5 10POCl3,P4O10分子的空间结构模型如图所示。下列说法不正确的是( )
A.P4O10是非极性分子 B.PCl3的空间结构是三角锥形
C.P4O10分子中所有的键角都相等 D.POCl3中心原子P是sp3杂化
8.某些化学键的键能如下表所示:
化学键
H—H
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—Cl
H—Br
H—I
键能/(kJ·mol-1)
436
243
193
151
431
356
299
下列有关说法中正确的是( )
A.1 mol H2(g)分别与Cl2(g)、Br2(g)、I2(g)反应,则与碘完全反应放出的热量最多
B.H—F键的键能大于431 kJ·mol-1
C.H2与Cl2反应的热化学方程式为H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=-248 kJ·mol-1
D.表中稳定性最强的化学键是H—Cl键
9.X、Y为同周期主族元素,Y有8种不同运动状态的电子,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在。下列说法错误的是( )
A.Y形成的单质可能是极性分子
B.[XY3]-中心原子杂化方式为sp2
C.[XY2]+空间结构为直线形
D.X、Y形成的简单氢化物稳定性:X>Y
10.已知HNO3、H2SO4的结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.N、的空间结构分别为平面三角形、正四面体形
B.HNO3、H2SO4分子中N、S的杂化轨道类型分别为sp2、sp3
C.等物质的量的N、S中含σ键的个数之比为2∶3
D.HNO3、H2SO4都能与水分子形成分子间氢键
11.已知氨(NH3)和硼烷(BH3)可以发生化合反应生成氨硼烷(H3N—BH3),它和乙烷(CH3CH3)具有相似的结构。下列有关这4种分子的说法正确的是( )
A.分子的极性:CH3CH3<H3NBH3
B.NH3和BH3的VSEPR模型都是四面体形
C.分子中H—N—H之间的键角:NH3>H3NBH3
D.相同条件下在水中的溶解度:H3NBH3<CH3CH3
12.下列对事实的分析正确的是( )
选项
事实
分析
A
键角:CH4>NH3>H2O
电负性:C<N<O
B
溶解度:O3>O2
O3的相对分子质量大于O2
C
沸点:CO>N2
CO为极性分子,N2为非极性分子
D
热稳定性:HF>HCl
HF中存在氢键,HCl中不存在氢键
13.下列关于物质结构与性质的说法,不正确的是( )
A.I3AsF6中存在,的空间结构为V形
B.ABn(n≥2)型分子中,若中心原子没有孤电子对,则ABn分子空间结构对称,属于非极性分子
C.水分子间存在氢键,故H2O的熔、沸点及稳定性均大于H2S
D.DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构
14.S4N4具有很好的导电性,在光学、电学等行业有着重要的用途。将干燥的氨气通入S2Cl2的CCl4溶液中,可制得该物质:6S2Cl2+16NH3 S4N4+S8+12NH4Cl(已知S8的结构为,S2Cl2的结构为,S4N4的结构为)。下列说法错误的是( )
A.1 mol S4N4中含有8 mol极性键
B.S8中S采取sp3杂化
C.S8分子中S—S—S的键角为109°28'
D.S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构
15.LDFCB是锂离子电池常用的一种离子导体,其阴离子由同周期元素原子W、X、Y、Z构成,结构如图。基态Y原子的s轨道与p轨道电子数相等,Z的核外电子总数是W的最外层电子数的3倍。下列说法正确的是( )
A.同周期元素第一电离能小于Y的有5种
B.简单氢化物的沸点:Z>Y>X
C.W的最高价氧化物对应的水化物具有两性
D.W和Z可形成含有极性共价键的非极性分子
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(14分)回答下列问题:
(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。
P: ;CS2: ;AlBr3(共价分子): 。
(2)有两种活性反应中间体粒子,它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型,写出相应的化学式:
; 。
(3)SO3的三聚体(SO3)3环状结构如图所示,则SO2、SO3、(SO3)3分子中S原子的杂化类型分别是 ,三者分子中O—S—O键角由大到小的顺序是 。
(4)根据价层电子对互斥模型分析,BF3分子是平面三角形而NF3分子是三角锥形的原因是 。
17.(14分)碳、氮、硼元素有着种类繁多的化合物。
(1)一种常用麻醉剂氯仿常因保存不慎而被氧化,产生剧毒光气(COCl2):2CHCl3+O2 2HCl+2COCl2,光气(COCl2)分子的空间结构是 形。
(2)某有机物的结构简式为,该有机物是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)分子中氮原子杂化类型为 ,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高很多,原因是
。
(4)叠氮化合物是一类重要的化合物,其中氢叠氮酸(HN3)是一种弱酸,其分子结构可表示为,肼(N2H4)被亚硝酸氧化时便可得到氢叠氮酸,发生的反应为N2H4+HNO2 2H2O+HN3;HN3的酸性和醋酸相近,可微弱电离出H+和。下列有关说法正确的是 (填字母)。
A.1个HN3分子中含有5个σ键
B.HN3、HNO2、H2O、N2H4都是极性分子
C.肼(N2H4)的沸点高达113.5 ℃,说明肼分子间可形成氢键
(5)分子式为B4COCl6的化合物的结构如图,其中B原子的杂化类型是 ,B—B—B键的键角 Cl—B—Cl键的键角(填“>”“<”或“=”)。
18.(13分)按要求回答下列问题。
(1)H2O和S的中心原子的杂化轨道类型分别为 ,试判断H2O和S的键角大小关系并说明原因: 。
(2)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为 ,雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl4并放出H2S气体,SnCl4分子的空间结构为 。
(3)某物质结构简式如图,回答下列问题:
分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子构成的空间结构为 ;CSe2首次是由H2Se和CCl4反应制取的,试比较CSe2、H2Se、CCl4三种分子的键角: (按由大到小顺序排列)。
(4)S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3,的空间结构为 。
(5)[H2F]+[SbF6]-是一种超强酸,则[H2F]+的空间结构为 。
(6)Na3AsO4中含有的化学键类型包括 ;As的空间结构为 。
19.(14分)按要求回答下列问题:
(1)SiCl4是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为 ,分子空间结构为 。SiCl4可发生水解反应,机理如下:
含s、p、d轨道的杂化类型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为 (填标号)。
(2)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
R中阴离子中的σ键总数为 个。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),则中的大π键应表示为 。图中虚线代表氢键,其表示式为(N)N—H…Cl、 、 。H3O+键角比N (填“大”或“小”),原因是 。
附加题
1.下列说法正确的是( )
A.K2S的电子式为 B.N的空间结构为三角锥形
C.H2O中O的孤电子对数为2 D.S中S的杂化类型为sp2
2.我国科学家首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。部分流程如图(部分产物略去):
CO2 CH3OH HCHO→……→(C6H10O5)n(淀粉)
下列有关说法错误的是( )
A.1个CO2分子中存在1个σ键、1个π键
B.CH3OH和HCHO均为极性分子
C.CO2、CH3OH和HCHO分子中的碳原子杂化方式各不相同
D.相同压强下,CH3OH的沸点比CO2高,因为前者能形成分子间氢键
3.下列事实的解释不正确的是( )
事实
解释
A
气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难
Mn2+的价层电子排布式为3d5,3d轨道为半充满状态,比较稳定;Fe2+的价层电子排布式为3d6,再失去一个电子可达到3d轨道半充满的稳定状态
B
H3O+中H—O—H键角比H2O中的大
H3O+的中心原子的孤电子对数为1,H2O的中心原子的孤电子对数为2,孤电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<成键电子对之间的斥力
C
熔点:HF>HCl
HF分子间能形成氢键
D
酸性:CF3COOH>CCl3COOH
氟的电负性大于氯的电负性,F—C键的极性大于Cl—C键的极性,使CF3—的极性大于CCl3—的极性,导致CF3COOH的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出H+
4.X、Y、Z、W、M、R是原子半径依次增大的前四周期元素,X只有1个s轨道且含有单电子;Y电负性最大;Z和M同主族且Z的p轨道半充满,W和Y同主族;R的d轨道上有两个单电子且价电子数为10。回答下列问题:
(1)基态R原子价层电子排布式为 ,同周期中未成对电子数与R相同的元素有 种。
(2)中心原子的杂化方式为 ,[MW4]+的空间结构为 。
(3)键角:ZX3 ZY3(填“>”或“<”,下同),沸点:MX3 ZX3。
(4)Y的气态氢化物水溶液中存在 种氢键。
(5)莽草酸的分子结构为,其分子中σ键与π键个数比为 。
答案与解析
1.B 利用手性催化剂生产药物时可只得到一种或主要得到一种手性分子,故A正确;氢键不是化学键,是一种比较强的分子间作用力,故B错误;互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成和原子排列都完全相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异,故C正确;—F和—Cl都是吸电子基,使得FCH2COOH和ClCH2COOH中羧基中的羟基的极性更大,所以酸性FCH2COOH>CH3COOH,ClCH2COOH>CH3COOH,故D正确。
2.B CH4为非极性分子,NH3为极性分子,分子的极性CH4<NH3,A错误;H2O和H2S结构相似,原子半径O<S,即键长:O—H<S—H,则键能:O—H>S—H,B正确;H2S、NH3的VSEPR模型都是四面体形,H2S中S原子含2个孤电子对,NH3中N原子含1个孤电子对,则键角H2S<NH3,C错误;原子半径:N>O,则分子中三键的键长:>,D错误。
3.D 结合孤电子对的计算公式可知:
粒子
①BeCl2
②CH4
③NH3
④CH2O
中心原
子孤电
子对数
(2-2×1)=0
(4-4×1)=0
(5-3×1)=1
(4-2×1-1×2)=0
粒子
⑤SO2
⑥H2S
⑦C
⑧N
中心原
子孤电
子对数
(6-2×2)=1
(6-2×1)=2
(4+2-2×3)=0
(5-1-4×1)=0
综上分析可知,③⑤符合题意,D正确。
4.D 咪唑的水溶液中存在氢键,A正确;电负性:N>C>H,B正确;氮原子半径小于碳原子,则分子中C—H键的键长比N—H键的键长长,C正确;咪唑具有类似于苯的平面结构,分子中两个N原子均采取sp2杂化,D错误。
5.D I2受热易升华,是因为分子间作用力较小,A错误;尿素是极性分子,易溶于水,B错误;CH4和SiH4组成和结构相似,SiH4的相对分子质量大,熔、沸点:CH4<SiH4,C错误;F的电负性大,使—CF2—的极性大于—CH2—的极性,导致HOOC—CF2—COOH中O—H极性强,更易电离出H+,酸性更强,D正确。
6.A 结合价层电子对数和有无孤电子对,可分析粒子的键角和空间结构:
粒子
中心原子的价层电子对数
中心原子的孤电子对数
空间结构
键角
N
2+(5-1-2×2)=2
0
直线形
180°
N
3+(5+1-2×3)=3
0
平面三角形
120°
N
2+(5+1-2×2)=3
1
V形
<120°
PCl3
3+(5-3×1)=4
1
三角锥形
H3O+
3+(6-1-3×1)=4
1
三角锥形
C
3+(4-1-3×1)=3
0
平面三角形
结合表格分析可知A正确、B错误。COCl2与SOCl2的中心原子价层电子对数分别为3和4,中心原子分别为sp2和sp3杂化,C错误。SiF4中心原子价层电子对数为4,无孤电子对,为非极性分子;SF4中心原子价层电子对数为4+(6-4×1)=5,孤电子对数为1,为极性分子,D错误。
7.C P4O10为空间结构对称的非极性分子,A正确;PCl3的中心原子P的价层电子对数为4,有一个孤电子对,空间结构是三角锥形,B正确;P4O10中存在P—O键和PO键,键角不全相等,C错误;POCl3的中心原子P的价层电子对数为3+1+=4,中心原子P是sp3杂化,D正确。
8.B 反应中ΔH=E(反应物总键能)-E(生成物总键能),则1 mol H2(g)和Cl2(g)反应的ΔH=(436+243-2×431) kJ·mol-1=-183 kJ·mol-1,同理1 mol H2(g)和Br2(g)反应的ΔH=(436+193-2×356) kJ·mol-1=-83 kJ·mol-1,1 mol H2(g)和I2(g)反应的ΔH=(436+151-2×299) kJ·mol-1=-11 kJ·mol-1,则1 mol H2(g)与Cl2(g)完全反应放出的热量最多,A、C错误;H—Cl、H—Br、H—I的键能逐渐变小,可推测H—F键的键能大于431 kJ·mol-1,B正确;键能越大,化学键越稳定,则题表中H—H键最稳定,D错误。
9.D Y有8种不同运动状态的电子,则Y为O,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在,X、Y为同周期主族元素,则X为N。Y(O)形成的单质O3是V形结构,是极性分子,故A正确;[XY3]-为N,中心原子氮原子的价层电子对数为3+(5+1-2×3)=3,则N的杂化方式为sp2,故B正确;[XY2]+即N,中心原子氮原子的价层电子对数为2+(5-1-2×2)=2,则空间结构为直线形,故C正确;非金属性:O>N,因此O、N形成的简单氢化物稳定性:H2O>NH3,故D错误。
10.C N中氮原子的价层电子对数=3+=3,氮原子采用的是sp2杂化,无孤电子对,则N空间结构为平面三角形,中硫原子的价层电子对数=4+=4,采用的是sp3杂化,无孤电子对,则的空间结构为正四面体形,故A、B正确;根据N中氧原子个数,可知1个N中含有σ键的个数为3,根据S中氧原子个数,可知1个S中含有σ键的个数为4,则等物质的量的两种离子中σ键的个数之比为3∶4,故C错误;HNO3、H2SO4分子结构中都存在羟基,HNO3、H2SO4都能与水分子形成氢键,故D正确。
11.A H3NBH3分子左右不对称,正、负电中心不重合,是极性分子;CH3CH3分子左右对称,正、负电中心重合,是非极性分子,则分子的极性:CH3CH3<H3NBH3,A正确。NH3和BH3的中心原子价层电子对数分别为4和3,其VSEPR模型分别是四面体形和平面三角形,B错误。NH3中N原子价层电子对数为4,有1个孤电子对;H3NBH3中N原子价层电子对数为4,无孤电子对;分子中H—N—H之间的键角NH3<H3NBH3,C错误。H3NBH3是极性分子且能与水分子形成氢键,乙烷是非极性分子,即相同条件下在水中的溶解度:H3NBH3>CH3CH3,D错误。
12.C CH4、NH3、H2O中心原子的价层电子对数均为4,孤电子对数分别为0、1、2,键角:CH4>NH3>H2O,A错误;O3是极性分子,O2是非极性分子,根据相似相溶规律,溶解度:O3>O2,B错误;CO和N2结构相似,相对分子质量相等,但CO为极性分子,N2为非极性分子,因此CO的沸点高于N2的沸点,C正确;键能:H—F>H—Cl,热稳定性:HF>HCl,D错误。
13.C 的价层电子对数=2+×(7-1-2×1)=4,含有2个孤电子对,故空间结构为V形,A项正确;若中心原子没有孤电子对,则ABn(n≥2)型分子属于非极性分子,B项正确;非金属元素的简单氢化物的熔、沸点与氢键和范德华力有关,而稳定性与共价键键能有关,H2O的稳定性大于H2S是因为O—H键的键能大于S—H键的键能,C项错误;DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构,D项正确。
14.C 1个S4N4分子中含有8个极性键,则1 mol S4N4中含有8 mol极性键,A正确;S8是一个环形分子,每个S有两个孤电子对,是sp3杂化,存在孤电子对,键角小于109°28',B正确、C错误;S2Cl2分子中每个S原子形成2个共价键,每个Cl原子形成1个共价键,S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构,D正确。
15.D W、X、Y、Z位于同周期,各元素推断如下:
元素的描述
元素
Y
基态原子的s轨道与p轨道电子数相等,且题图中Y形成2个共价键
O
X
题图中X形成4个共价键
C
Z
形成1个共价键
F
W
Z的核外电子总数是W的最外层电子数的3倍
B
第二周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,且第ⅡA、ⅤA族元素出现反常,可知同周期元素第一电离能小于O的有Li、Be、B、C 4种元素,A错误;HF、H2O中均含有氢键,但H2O分子间氢键数目更多,故沸点:H2O>HF>CH4,B错误;B的最高价氧化物的水化物为H3BO3,为一元弱酸,不具有两性,C错误;BF3中含有极性键,中心原子的价层电子对数为3,且不含孤电子对,空间结构为平面三角形,为非极性分子,D正确。
16.答案 (除标注外,每空2分)
(1)正四面体形(1分) 直线形(1分) 平面三角形(1分)
(2)C C
(3)sp2、sp2、sp3 SO3、SO2、(SO3)3
(4)BF3分子中B原子的价层电子对数=3+×(3-3×1)=3,不含孤电子对,故BF3分子是平面三角形;NF3分子中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4,含1个孤电子对,孤电子对对成键电子对有较大斥力,故NF3分子是三角锥形(3分)
解析 (1)P的空间结构是正四面体形;CS2与CO2结构相似,空间结构是直线形;AlBr3中Al的价层电子对数是3,空间结构是平面三角形。
(2)中心原子无孤电子对的呈平面三角形,有1个孤电子对的呈三角锥形,则二者化学式分别是C和C。
(3)在SO2中S原子的价层电子对数为2+(6-2×2)=3,则中心原子为sp2杂化;SO3中S原子价层电子对数为3+(6-2×3)=3,则中心原子为sp2杂化;三聚体(SO3)3中S原子形成4个σ键,价层电子对数为4,则S原子为sp3杂化。SO2中有1个孤电子对,其键角略小于120°;SO3为平面三角形分子,其键角为120°;三聚体(SO3)3中S原子形成4个σ键,键角最小,故键角大小顺序为SO3>SO2>(SO3)3。
17.答案 (每空2分)
(1)平面三角
(2)极性
(3)sp3 乙二胺分子中存在N—H键,分子间能形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,所以乙二胺比三甲胺的沸点高很多
(4)BC
(5)sp2和sp3 <
解析 (1)COCl2的结构式为,碳原子采取sp2杂化,COCl2为平面三角形分子。
(2)该有机物正电中心与负电中心不重合,属于极性分子。
(3)乙二胺分子中每个N原子形成3个共价单键,孤电子对数为1,是sp3杂化;乙二胺分子中存在N—H键,乙二胺分子间能形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,所以乙二胺比三甲胺的沸点高很多。
(4)HN3分子结构中有单键、双键、三键,1个HN3分子中含有3个σ键,A错误;HN3、HNO2、H2O、N2H4的正电中心与负电中心不重合,都是极性分子,B正确;肼(N2H4)的沸点高达113.5 ℃,说明肼分子间可形成氢键,C正确。
(5)从B4COCl6的结构图可以看出:与C相连的B原子参与形成4个σ键,其杂化类型是sp3,B—B—B键的键角约为109°28',与Cl相连的B原子的杂化类型是sp2,Cl—B—Cl键的键角约为120°,所以B—B—B键的键角小于Cl—B—Cl键的键角。
18.答案 (除标注外,每空1分)
(1)sp3、sp3(2分) H2O、S中的中心原子价层电子对数均为4,H2O分子键角小于S的键角,因为H2O中的O存在2个孤电子对,S中的S不存在孤电子对,孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力(2分)
(2)sp3 正四面体形
(3)四面体形 CSe2>CCl4>H2Se(2分)
(4)V形
(5)V形
(6)离子键、共价键 正四面体形
解析 (4)中心S原子价层电子对数为2+×(6+2-2×2)=4,含有两个孤电子对,所以该离子的空间结构为V形。
(5)[H2F]+的中心原子为F,它的孤电子对数为×(7-1-1×2)=2,成键电子对数为2,价层电子对数为2+2=4,[H2F]+的空间结构为V形。
19.答案 (除标注外,每空2分)
(1)sp3(1分) 正四面体形(1分) ②
(2)5(1分) (H3O+)O—H…N() (N)N—H…N() 小(1分) H3O+中有一个孤电子对,N中没有孤电子对
解析 (1)SiCl4中心Si原子价层电子对数为4+(4-4×1)=4,Si原子杂化类型为sp3,分子空间结构为正四面体形,中间体SiCl4(H2O)中Si形成5个σ键,不存在孤电子对,Si采取的杂化类型为sp3d。
(2)根据结构图可知:结构中σ键总数为5个;中的大π键中参与形成大π键的原子数是5,N原子为sp2杂化,每个N原子提供1个电子形成大π键,而且额外得到1个电子,则参与形成大π键的电子数是6,中的大π键应表示为。题图中虚线代表氢键,则N中的H和Cl原子形成氢键,N中的H原子和中的N原子形成氢键,H3O+中H和中N原子形成氢键,分别表示为(N)N—H…Cl、(H3O+)O—H…N()、(N)N—H…N()。H3O+中心原子价层电子对数为3+(6-1-3×1)=4,O原子为sp3杂化,且含有1个孤电子对,N中心原子价层电子对数为4,N原子为sp3杂化,且不含孤电子对,孤电子对对成键电子对的斥力更大,则H3O+键角比N小。
附加题
1.C K2S是离子化合物,电子式为,A错误;N中中心原子价层电子对数为3+(5+1-3×2)=3,无孤电子对,空间结构是平面三角形,B错误;H2O中O的孤电子对数为(6-2×1)=2,C正确;S中S的价层电子对数为4,则S的杂化类型为sp3,D错误。
2.A 1个双键中含有1个σ键和1个π键,1个二氧化碳分子中含有2个双键,则1个CO2分子中存在2个σ键、2个π键,故A错误;CH3OH和HCHO分子中正电中心与负电中心不重合,均为极性分子,故B正确;CO2、CH3OH和HCHO分子中的碳原子杂化方式各不相同,分别是sp、sp3和sp2,故C正确;相同压强下,CH3OH的沸点比CO2高,是因为前者能形成分子间氢键,故D正确。
3.B H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,是因为H2O中氧原子有2个孤电子对,H3O+中氧原子只有1个孤电子对,成键电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<孤电子对之间的斥力,B错误。
4.答案 (1)3d84s2 3
(2)sp 正四面体形
(3)> <
(4)4
(5)11∶1
解析 X、Y、Z、M、W、P是原子半径依次增大的前四周期元素,推断如下:
元素描述
元素
X
只有1个s轨道且含有单电子
H
Y
电负性最大
F
Z
p轨道半充满
N
M
Z和M同主族
P
W
和Y同主族
Cl
R
d轨道上有两个单电子且价电子数为10
Ni
(1)基态Ni原子核外电子数为28,价层电子排布式为3d84s2;同周期中未成对电子数与Ni相同的元素有3种,即Ti、Ge、Se。
(2)中心原子价层电子对数为2+(5+1-3×2)=2,则中心原子为sp杂化;[PCl4]+中心原子的价层电子对数是4+(5-1-4×1)=4,无孤电子对,其空间结构为正四面体形。
(3)NH3与NF3中心原子都是sp3杂化,都有1个孤电子对,但电负性F>H,则键角NH3>NF3;NH3能形成分子间氢键,PH3不能形成分子间氢键,则沸点:PH3<NH3。
(4)HF水溶液中存在4种氢键,即水分子间形成1种氢键,HF分子间形成1种氢键,水分子与HF分子之间形成2种氢键。
(5)一个莽草酸分子中含22个σ键与2个π键,则σ键与π键个数比为11∶1。
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