- 分子结构与性质
- 共1817题
人类生活和工业生产都离不开金属．请根据相关信息回答：
（1）235U可用于核能发电．科学家们采用“气体扩散法”从UF6获得高浓度的235U．已知UF6在常温常压下是固体，在56.4℃升华成气体，说明UF6 属于______晶体．
（2）某丁香酸金属铜配合物的结构简式如图所示，请回答．
该化合物中碳原子的杂化方式有______，Cu原子的外围电子排布式______．
（3）某铜的配合物在煤的液化中起催化作用，其阳离子结构如下图．
①在该离子内部含有的化学键类型有______（填字母）．
a．离子键 b．极性键 c．非极性键 d．配位键 e．范德华力 f．氢键
②煤液化获得的甲醇经催化氧化可得到重要工业原料甲醛（HCHO）．甲醇的沸点 64.96℃，甲醛的沸点-21℃，
甲醛的沸点更低的原因是分子间没有氢键．你认为甲醛分子间没有氢键的原因是______．
③甲醛分子σ键和π键的个数比为______．
（4）具有6 配位的Co3+的配合物[Co（NH3）mCln]Cl（3-n）具有一定的抗肿瘤活性．1mol该配合物与足量AgNO3溶液反应生成2mol AgCl沉淀，则 m=______、n______．
正确答案
解：（1）已知UF6在常温常压下是固体，在56.4℃升华成气体，其沸点低，所以UF6是分子晶体，故答案为：分子；
（2）甲基上的碳是sp3杂化，其它碳是sp2杂化，Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1，所以外围电子排布式为：3d104s1，故答案为：sp3、sp2；3d104s1；
（3）某铜的配合物在煤的液化中起催化作用，其阳离子结构如下图．
①在该离子内部含有的化学键类型有碳氢和碳氮极性共价键，碳碳非极性共价键，以及铜与氮之间形成的配位键，故选：bcd；
②电负性较强的元素如N、O、F与H形成共价键时，能形成氢键，而C的电负性较弱，与H形成共价键后，不能形成氢键，
故答案为：甲醛分子中氢原子与碳原子形成共价键，碳的电负性较小，不构成形成氢键的条件；
③甲醛中含有一个C=O，C=O由1个π键和1个σ键构成和2个碳氢σ键构成，所以σ键和π键的个数比为3：1，故答案为：3：1；
（4）1mol该配合物与足量AgNO3溶液反应生成2mol AgCl沉淀，说明3-n=2，所以n=1，又因为具有6 配位所以m=5，故答案为：5；1．
解析
解：（1）已知UF6在常温常压下是固体，在56.4℃升华成气体，其沸点低，所以UF6是分子晶体，故答案为：分子；
（2）甲基上的碳是sp3杂化，其它碳是sp2杂化，Cu元素为29号元素，原子核外有29个电子，所以核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s1，所以外围电子排布式为：3d104s1，故答案为：sp3、sp2；3d104s1；
（3）某铜的配合物在煤的液化中起催化作用，其阳离子结构如下图．
①在该离子内部含有的化学键类型有碳氢和碳氮极性共价键，碳碳非极性共价键，以及铜与氮之间形成的配位键，故选：bcd；
②电负性较强的元素如N、O、F与H形成共价键时，能形成氢键，而C的电负性较弱，与H形成共价键后，不能形成氢键，
故答案为：甲醛分子中氢原子与碳原子形成共价键，碳的电负性较小，不构成形成氢键的条件；
③甲醛中含有一个C=O，C=O由1个π键和1个σ键构成和2个碳氢σ键构成，所以σ键和π键的个数比为3：1，故答案为：3：1；
（4）1mol该配合物与足量AgNO3溶液反应生成2mol AgCl沉淀，说明3-n=2，所以n=1，又因为具有6 配位所以m=5，故答案为：5；1．
某含有铝元素的翡翠的化学式为Be3Al2[Si6O18]，其是一种多硅酸盐，Si原子采用的杂化类型为______．
正确答案
sp3杂化
解析
解：根据在化合物中正负化合价代数和为零，铝元素显+3，铍元素显+2，氧元素显-2，设硅元素的化合价是x，可知Be3Al2（SiO3）6中铍元素的化合价：3×2+（+3）×2+（+x）×6+（-2）×18=0，则x=+4，硅元素显+4，SiO2中Si原子与O原子形成4个共价键，即含有4个σ电子对，硅原子无孤对电子，所以Si原子采用的杂化类型为sp3杂化，
故答案为：sp3杂化．
A．碳是形成化合物最多的元素，其单质与化合物广泛分布于自然界．
（1）金刚石晶体中碳原子的杂化方式为______．与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是______；
（2）CS2是一种重要的有机溶剂，CS2分子的空间构型为______；写出二价铁离子的核外电子排布式______
（3）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图，空心球和实心球表示相同的粒子，其中空心球位于立方体的顶点或面心，实心球位于立方体内）类似．每个冰晶胞平均占有______个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似的原因是______．
正确答案
解：（1）金刚石中每个碳原子和4个碳原子以σ键相结合，且没有孤对电子，所以每个 碳原子的价层电子对是4，则碳原子采取sp3杂化，N原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，O原子核外电子排布式为1s22s22p4，2p轨道半充满的原子能量低，较稳定，所以与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，
故答案为：sp3；N原子2p轨道半充满，能量低；
（2）CS2分子中价电子对=2+
故答案为：直线形；1s22s22p63s23p63d6（或[Ar]3d6）；
（3）每个冰晶胞平均占有分子个数=4+
故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键．
解析
解：（1）金刚石中每个碳原子和4个碳原子以σ键相结合，且没有孤对电子，所以每个 碳原子的价层电子对是4，则碳原子采取sp3杂化，N原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，O原子核外电子排布式为1s22s22p4，2p轨道半充满的原子能量低，较稳定，所以与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，
故答案为：sp3；N原子2p轨道半充满，能量低；
（2）CS2分子中价电子对=2+
故答案为：直线形；1s22s22p63s23p63d6（或[Ar]3d6）；
（3）每个冰晶胞平均占有分子个数=4+
故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键．
下列叙述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，说明中心原子的价层电子对数为4，若中心原子存在孤电子对，该分子就不是正四面体，如氨气分子、水分子等，故A正确；
B、分子中中心原子通过sp2杂化轨道成键时，说明中心原子的价层电子对数为3，若中心原子存在孤电子对，该分子就不是平面三角形，如SO2等，故B正确；
C、杂化轨道理论与价层电子互斥理论均用于分析判断分子的空间构型，且两种理论相互补充，故C正确；
D、正四面体构型的对称型分子属于非极性分子，偏四面体性的分子为极性分子，如一氯甲烷等，故D错误；
故选：D．
下列说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．二氯甲烷是四面体结构不是正四面体结构，所以二氯甲烷分子中键角不都是109°28′，故A错误；
B．CH2O中孤电子对个数=
C．BCl3分子的B原子中价电子数3+化合价的绝对值3=6，氯原子中价电子数7+化合价绝对值=8，PCl5中P原子价电子数5+化合价绝对值5=10，H2O中氧原子价电子数6+化合价的绝对值2=8，氢原子价电子数1+化合价的绝对值1=2，所以BCl3、
PCl5、H2O分子中均有一个原子的最外层电子不满足了8e-稳定结构，故C正确；
D．由原子间通过共价键形成的晶体可能是分子晶体也可能是原子晶体，所以由原子间通过共价键形成的晶体不一定比其他类别晶体熔、沸点高，故D错误；
故选C．
下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是（ ）
①BF3 ②CH2═CH2 ③苯 ④CH≡CH ⑤NH3 ⑥CH4．
正确答案
解析
解：①BF3分子中价层电子对个数=3+
②CH2═CH2 分子中碳原子价层电子对个数=3+
③苯分子中碳原子价层电子对个数=3+
④CH≡CH分子中每个碳原子形成1个C-H，1个C≡C三键，碳原子价层电子对个数=2+
⑤NH3中N原子杂化轨道数为
⑥CH4中碳原子价层电子对个数=4+0=4，为sp3杂化，故⑥错误；
故选A．
下列说法正确的是（ ）
①S8分子中 S原子采用的轨道杂化方式sp3
②C2H4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键
③SnBr2分子中Sn-Br的键角＜120°
④H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大．
正确答案
解析
解：①S8是一个环形分子，每个S与两个其它S原子相连，S原子外层6个电子，两对孤对电子，两上σ键，所以S是sp3杂化，故正确；
②碳碳双键中一个是σ键，还有一个是π键，所以不只是碳氢σ键，故错误；
③SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数目是
④H3O+价层电子对模型为四面体，氧原子采取sp3杂化，H2O中O原子有两对孤对电子，H3O+中O原子有一对孤对电子，因为孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，导致H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大，故正确；
故选D．
下列分子的中心原子杂化轨道的类型相同的是（ ）
正确答案
解析
解：A．BeCl2分子中价层电子对个数=2+
B．H2O中O形成2个σ键，孤电子对数=
C．CO2中C原子杂化轨道数为
D．HCHO分子内（H2C=O）碳原子形成3个σ键，无孤对电子，分子中价层电子对个数=3+0=3，杂化方式为sp2杂化，PCl3分子中P原子σ键电子对数3，含有1个孤电子对，分子中价层电子对个数=3+1=4，则其杂化轨道数为4，所以采取sp3杂化，二者杂化方式不同，故D错误；
故选B．
下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤对电子，没有杂化的P轨道形成π键，故A错误；
B、分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤对电子；实际空间构型要去掉孤电子对，中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构形不一定是正四面体，如水分子中价层电子对个数=2+
C、杂化前后的轨道数不变，轨道的形状发生了改变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，故C正确；
D、sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体、平面三角形、直线型，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，故D正确．
故选：A．
观察下列模型并结合有关信息，判断有关说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．由图知，每个B原子具有
B．不同原子构成的共价键是极性键，分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为极性分子，以极性键结合的双原子一定为极性分子，以极性键结合的多原子分子如结构对称，正负电荷的重心重合，电荷分布均匀，则为非极性分子，SF6空间构型为对称结构，分子极性抵消，SF6为非极性分子，故B正确；
C．S8是一个环形分子，每个S与两个其它S原子相连，S原子外层6个电子，两对孤对电子，原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+
D．由比例模型可以看出分子中有1个碳原子和1个氮原子，1个氢原子，则结构式为H-C≡N，故D正确．
故选C．
关于CO2说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．二氧化碳分子中C原子价层电子对个数=2+
B．CO2中碳原子C原子价层电子对个数2，且不含孤电子对，采取sp杂化，为直线形分子，分子结构式为O=C=O，故B错误；
C．二氧化碳分子中碳原子和氧原子之间以极性共价键结合，不含有非极性键，故C错误；
D．CO2溶于水和水反应生成碳酸，破坏碳氧共价键，故D错误；
故选A．
[化学--选修3：物质结构与性质]铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途．请回答以下问题：
（1）超细铜粉可应用于导电材料、催化剂等领域中，其某制备方法如图1：
①NH4CuSO3中的金属阳离子的核外电子排布式为：______．N、O、S三种元素的第一电离能大小顺序为：______（填元素符号）．②SO42-离子的空间构型为______．
（2）氯化亚铜（CuCl）的某制备过程是：向CuCl2溶液中通入一定量SO2，微热，反应一段时间后即生成CuCl白色沉淀．①写出上述制备CuCl的离子方程式：______．②CuCl的熔点比CuO的熔点______．（填“高”或“低”）
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，其阴离子均为无限长链结构（如图2），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为______．已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3，另一种的化学式为______．
（4）用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数．对金属铜的测定得到以下结果：晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm．又知铜的密度为9.00g•cm-3，则铜晶胞的体积是______ cm3、晶胞的质量是______g、阿伏加德罗常数为______（列式计算，己知Ar（Cu）=63.6）．
正确答案
解：（1）化合物NH4CuSO3中铜为+1价，核外有28个电子，铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d10；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，氮元素2p能级处于半满稳定状态，能量低，氮元素的第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能 N＞O＞S；SO42-中硫原子的价电子层电子对数为
故答案为：1S22S22P63S23P63d10；N＞O＞S；正四面体；
（2）①CuCl2溶液中通入一定量SO2，微热生成CuCl沉淀，铜元素化合价由+2价降低为+1价，硫元素被氧化，二氧化硫被氧化为硫酸．所以该反应的离子方程式为：2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O
②CuCl和CuO都是离子晶体，离子晶体中晶格能越大，熔点越高，晶格能与离子的半径和电荷有关，离子的半径越小，所带电荷越多，晶格能越大，熔点就越高，CuCl中氯离子半径大于CuO的中氧离子半径，CuCl中氯离子所带电荷小于CuO中氧离子所带电荷，所以CuCl的熔点比CuO的熔点低，故答案为：低；
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp3，
一种化合物的化学式为KCuCl3，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl3原子团的化合价为-2，其化学式为：K2CuCl3，
故答案为：sp3；K2CuCl3；
（4）1pm=10-10cm，故一个晶胞的体积为（361×10-10cm）3=4.7×10-23cm3；晶胞的质量=体积×密度，故一个晶胞的质量为4.7×10-23cm3×9.00g•cm-3=4.23×10-22g；铜的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞中Cu原子数目为8×
故答案为：4.7×10-23；4.23×10-22；6.01×1023mol-1．
解析
解：（1）化合物NH4CuSO3中铜为+1价，核外有28个电子，铜是29号元素，根据能量最低原理其态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或，该原子失去一个电子时，生成亚铜离子，失去的电子是最外层电子，所以亚铜离子的基态的电子排布式为：1S22S22P63S23P63d10；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，氮元素2p能级处于半满稳定状态，能量低，氮元素的第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能 N＞O＞S；SO42-中硫原子的价电子层电子对数为
故答案为：1S22S22P63S23P63d10；N＞O＞S；正四面体；
（2）①CuCl2溶液中通入一定量SO2，微热生成CuCl沉淀，铜元素化合价由+2价降低为+1价，硫元素被氧化，二氧化硫被氧化为硫酸．所以该反应的离子方程式为：2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O
②CuCl和CuO都是离子晶体，离子晶体中晶格能越大，熔点越高，晶格能与离子的半径和电荷有关，离子的半径越小，所带电荷越多，晶格能越大，熔点就越高，CuCl中氯离子半径大于CuO的中氧离子半径，CuCl中氯离子所带电荷小于CuO中氧离子所带电荷，所以CuCl的熔点比CuO的熔点低，故答案为：低；
（3）a位置上Cl原子成2个单键，含有2对孤对电子，杂化轨道数为4，杂化轨道类型为：sp3，
一种化合物的化学式为KCuCl3，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，CuCl3原子团的化合价为-2，其化学式为：K2CuCl3，
故答案为：sp3；K2CuCl3；
（4）1pm=10-10cm，故一个晶胞的体积为（361×10-10cm）3=4.7×10-23cm3；晶胞的质量=体积×密度，故一个晶胞的质量为4.7×10-23cm3×9.00g•cm-3=4.23×10-22g；铜的晶胞为面心立方最密堆积，一个晶胞中Cu原子数目为8×
故答案为：4.7×10-23；4.23×10-22；6.01×1023mol-1．
VA族的氮、磷、砷（As）等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途．请回答下列问题：
（1）白磷单质的中P原子采用的轨道杂化方式是______；
（2）原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，N、P、As原子的第一电离能由大到小的顺序为______；
（3）As原子序数为______，其核外M层和N层电子的排布式为______；
（4）NH3的沸点比PH3______（填“高”或“低”），原因是______．
PO43-离子的立体构型为______；
（5）H3PO4的K1、K2、K3分别为7.6×10-3、6.3×10-8、4.4×10-13．硝酸完全电离，而亚硝酸K=5.1×10-4，请根据结构与性质的关系解释：
①H3PO4的K1远大于K2的原因______；
②硝酸比亚硝酸酸性强的原因______；
（6）NiO晶体结构与NaCl晶体类似，其晶胞的棱长为a cm，则该晶体中距离最近的两个阳离子核间的距离为______cm（用含有a的代数式表示）．
在一定温度下NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”（如图），可以认为氧离子作密致单层排列，镍离子填充其中，列式并计算每平方米面积上分散的该晶体的质量为______g （氧离子的半径为1.40×10-10m）
正确答案
解：（1）白磷分子中，每个磷原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采取sp3杂化，
故答案为：sp3；
（2）N、P、As属于同一主族，且原子序数依次增大，原子序数越大，其最外层电子越容易失去，其电离电离能越小，所以这三种元素的第一电离能大小顺序是N＞P＞As，故答案为：N＞P＞As；
（3）砷的原子序数是33，M层排了18个电子，N层排了5个电子，所以其核外M层和N层电子的排布式为3s23p63d104s24p3，
故答案为：33，3s23p63d104s24p3；
（4）氨气的沸点高于高PH3，因为NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力，导致氨气的沸点比PH3高，PO43-离子价层电子对=4+
故答案为：高，NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力，正四面体；
（5）①磷酸能分步电离，第一步电离出的氢离子抑制了第二步电离，所以H3PO4的K1远大于K2，
故答案为：第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离；
②硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子，则酸性较大，
故答案为：硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子；
（6）根据氯化钠的结构知，氧离子和相邻的镍离子之间的距离为
根据图片知，每个氧化镍所占的面积=1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°，则每平方米含有的氧化镍个数=
故答案为：
解析
解：（1）白磷分子中，每个磷原子含有3个共价键和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采取sp3杂化，
故答案为：sp3；
（2）N、P、As属于同一主族，且原子序数依次增大，原子序数越大，其最外层电子越容易失去，其电离电离能越小，所以这三种元素的第一电离能大小顺序是N＞P＞As，故答案为：N＞P＞As；
（3）砷的原子序数是33，M层排了18个电子，N层排了5个电子，所以其核外M层和N层电子的排布式为3s23p63d104s24p3，
故答案为：33，3s23p63d104s24p3；
（4）氨气的沸点高于高PH3，因为NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力，导致氨气的沸点比PH3高，PO43-离子价层电子对=4+
故答案为：高，NH3分子间存在较强的氢键，而PH3分子间仅有较弱的范德华力，正四面体；
（5）①磷酸能分步电离，第一步电离出的氢离子抑制了第二步电离，所以H3PO4的K1远大于K2，
故答案为：第一步电离出的氢离子抑制第二步的电离；
②硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子，则酸性较大，
故答案为：硝酸中N呈+5价，N-O-H中O的电子更向N偏移，导致其越易电离出氢离子；
（6）根据氯化钠的结构知，氧离子和相邻的镍离子之间的距离为
根据图片知，每个氧化镍所占的面积=1.40×10-10m×1.40×10-10m×sin60°，则每平方米含有的氧化镍个数=
故答案为：
某碳氢化合物分子的结构式如图：
正确答案
解析
解：A．该有机物分子中含有5个单键和1个碳碳三键、1个碳碳双键，总共含有7个σ键、3个π键，故A错误；
B．该有机物不具有对称结构，则不能将键的极性抵消，所以该有机物分子为极性分子，故B错误；
C．碳碳三键中的C中含有3个σ键，采用sp2杂化，碳碳三键中的C含有2个σ键，采用的是sp杂化，故C错误；
D．由于碳碳三键连接的原子共直线，碳碳双键两端的两个C共直线可知，该有机物分子中4个C原子在同一条直线上，故D正确；
故选D．
氮化硼（BN）是一种重要的功能陶瓷材料．
（1）在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，最小环上有个______B原子，N原子的杂化方式为______．
（2）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，B原子的杂化方式为______．
（3）MgO与NaCl的晶胞同为面心立方结构．每个O2-周围最近的Mg2+有______个，已知MgO晶体密度为a g•cm-3，
正确答案
3
sp2
sp3
6
解析
解：（1）石墨结构是正六边形，所以最小环上有3个B原子和3个N原子，氮化硼晶体中，N原子和三个B原子形成3个共价单键，所以N原子的杂化轨道类型为sp2，
故答案为：3；sp2；
（2）硼原子和四个N原子形成4个共价单键，所以B原子的杂化轨道类型为sp3，故答案为：sp3；
（3）根据氯化钠的配位数知，氧化镁晶体中镁离子的配位数是6，其晶胞结构与NaCl的晶胞相似，晶胞中镁离子数目=4、氧离子数目=4，故晶胞质量=
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