- 无机分子的立体结构
- 共546题
Ⅰ、氮元素是重要的非金属元素,可形成卤化物、氮化物,叠氮化物及配合物等多种化合物。
(1)NF3,NBr3、NCl3这三种分子的空间构型是 。
(2)叠氮酸(HN3)是一种弱酸,可部分电离出H+和N3-。请写出两种与N3-电子数相等的分子 。
(3)NaN3与KN3离子键强弱相比,NaN3 KN3(填“>”、“=”或“<” )。
(4)氮化碳结构如下图, 其硬度超过金刚石晶体,成为首屈一指的超硬新材料。
①写出氮化碳的化学式____ _ _____;
②指出氮化碳的晶体类型______ _____。
Ⅱ、分析表中四种物质的相关数据,请回答:
(1)CH4和SiH4比较,沸点高低的原因是____ _______;
(2)NH3和PH3比较,分解温度高低的原因是_____ ______;
(3)结合上述数据和规律判断,一定压强下HF和HCl的混合气体降温时___________先液化。
正确答案
I (1)三角锥型
(2)或
(3)>
(4)① ②原子晶体
II (1)结构相似时,相对分子质量越大,分子间作用力越大,因此沸点高于
(2)氮的废金属性比磷强,所以氮比磷比氢稳定。(3)HF
略
卤素性质活泼,能形成卤化物、多卤化物等多种类型的化合物。
(1)卤化氢中,HF的沸点高于HCl,原因是____________________________
____________________________________________。
(2)如图为F-与Mg2+、K+形成的某种离子晶体的晶胞,其中“○”表示的离子是________(填离子符号)。
(3)多卤化物Rb[ICl2]分解时生成晶格能相对较大的铷(Rb)的卤化物,则该卤化物的化学式为_______________。
(4)BF3与NH3能发生反应生成X(H3BNF3),X的结构式为____________(用“→”表示出配位键):X中B原子的杂化方式为____________________________。
(5)有一类物质的性质与卤素类似,称为“拟卤素”[如(SCN)2、(CN)2等]。(CN)2的结构式为CNCN,该分子中σ键和π键数目之比为________。
正确答案
(1)HF分子间形成氢键 (2)F- (3)RbCl
(4) sp3杂化 (5)3∶4
(1)HF、HCl均为分子晶体,其中HF能形成分子间氢键,使沸点升高。(2)由晶胞结构可知,黑球有1个,灰球有1个,白球有3个,由电荷守恒可知离子数关系为N(Mg2+)∶N(K+)∶N(F-)=1∶1∶3,得白球为F-。(3)分解时可形成RbI或RbCl两种卤化物,由于r(Cl-)<r(I-),所以后者晶格能大。(4)注意B为ⅢA族元素,最外层只有3个电子,有1个空轨道,N为VA族元素,有一对孤对电子,写出结构式。B原子形成4根键,即0+4=4,sp3杂化。(5)叁键中有1个σ键、2个π键,单键均为σ键。
下表为周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。
试填空。
(1)写出上表中元素I的基态原子的电子排布式和价层电子排布图: 。
元素C、D、E、F的第一电离能由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(2)元素A分别与C、D、E形成最简单的常见化合物分子甲、乙和丙。下列有关叙述不正确的有 。
A.甲、乙和丙分子的空间构型分别为正四面体形、三角锥形、V形
B.甲、乙和丙分子中,中心原子均采取sp3的杂化方式
C.三种分子中键角由大到小的顺序是丙>乙>甲
D.甲、乙和丙分子均为由极性键构成的极性分子
(3)由元素J、C、E组成一种化学式为J(CE)5的配位化合物,该物质常温下呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃,易溶于非极性溶剂。据此可判断:
①该化合物的晶体类型为 。
②该化合物的晶体中存在的作用力有 。
A.离子键
B.极性键
C.非极性键
D.范德华力
E.氢键
F.配位键
③根据共价键理论和等电子体理论分析,CE分子中σ键与π键的数目比为 。
(4)在测定A与F形成的化合物的相对分子质量时,实验测得的值一般高于理论值的主要原因是 。
(5)某些不同族元素的性质也有一定的相似性,如表中元素G与元素B,原因是 。
正确答案
(1)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) F>N>O>C
(2)CD
(3)①分子晶体 ②BDF ③1∶2
(4)氟化氢气体中存在因氢键而相互缔合形成的缔合分子(HF)n
(5)Be与Al在元素周期表中位于对角线的位置
根据这几种元素在周期表中的位置推知:A为H(氢),B为Be,C为C(碳),D为N,E为O,F为F(氟),G为Al,H为Cl,I为Cr,J为Fe,(1)Cr元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3d54s1,其价层电子排布图为,一般来说,同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大,但N元素原子2p轨道上电子达到半充满,故其第一电离能要大于O的第一电离能,因此这四种元素的第一电离能由大到小的顺序为F(氟)>N>O>C(碳)。(2)甲、乙、丙分别为CH4、NH3、H2O,这三种分子的中心原子均采取sp3的杂化方式,它们的空间构型分别为正四面体形、三角锥形、V形,CH4分子中的键角为109°28′,而NH3分子和H2O分子上有未成键的孤电子对;孤对电子越多,排斥力越大,键角越小,所以键角顺序为H2O
(5分)(1)物质形成分子间氢键和分子内氢键对物质性质的影响有显著差异。根据下表数据,形成分子间氢键的物质是___________ (填物质字母代号)。
(2)由C、H、O、S中任两种元素构成甲、乙、丙三种分子,所含原子的数目依次为3、4、8,都含有18个电子。甲和乙的主要物理性质比较如下:
①1 mol乙分子含有 个σ键;
②丙分子的中心原子采取 杂化轨道;
③甲和乙的相对分子质量基本相同,造成上述物理性质差异的主要原因是
(结合具体物质解释)。
正确答案
(1)A(1分)
(2)① 3NA(1分) ,②sp3 (1分)
③甲是H2S,而乙是H2O2,H2O2分子间还存在分子间氢键 (2分) 。
试题分析:(1)根据表中数据,对—硝基苯酚比邻—硝基苯酚的熔沸点高很多,说明分子间形成了氢键。
(2)甲、乙、丙所含原子的数目依次为3、4、8,都含有18个电子,则分别是H2S、H2O2、CH3CH3,①1 mol乙分子含有3molσ键,即个数是3NA;②CH3CH3形成四个共价键,中心原子采取sp3杂化轨道;③甲是H2S,而乙是H2O2,H2O2分子间还存在分子间氢键。
点评:通过18电子能熟练推导分子是本题的前提要求,平时学习中要熟记18电子的几种物质。
氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如下图所示:
请回答下列问题:
(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是
(2)在BF3分子中,F-B-F的键角是_______,B原子的杂化轨道类型为_______,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF4—的立体结构为_______;
(3)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间的化学键为________,层间作用力为________;
(4)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,硬度与金刚石相当,晶胞边长为361.5pm,立方氮化硼晶胞中含有______个氮原子、________个硼原子,立方氮化硼的密度是___________g·cm-3(只要求列算式,不必计算出数值,阿伏伽德罗常数为NA)。
正确答案
(1)B2O3+3CaF2+3H2SO4D 2BF3+3CaSO4+3H2O B2O3+2NH3高温2BN+3H2O
(2) 120° sp2 正四面体 (3)共价键(极性共价键) 分子间力
(4)4 4
试题分析:(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是B2O3+3CaF2+3H2SO4D 2BF3+3CaSO4+3H2O 、 B2O3+2NH3高温2BN+3H2O;(2)在BF3分子中,中B原子为sp2杂化,其空间构型为平面三角形,B位于三角形的中央,故其键角为120°;BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,此时B为sp3杂化,故BF4—的立体结构为正四面体;(4)六方氮化硼在高温高压下,可以转化为立方氮化硼,其结构与金刚石相似,金刚石为正四面体,硬度与金刚石相当,则该晶体为原子晶体,晶胞边长为361.5pm,所以立方氮化硼晶胞中含有4个氮原子,含有4个硼原子,立方氮化硼晶胞中含有4BN,B的相对原子质量为11,而N的相对原子质量为14,所以立方氮化硼的密度是:.
点评:本题考查了化学反应方程式的书写、杂化理论、化学键、晶胞的计算,该题的综合性好,本题难度中等。
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