- 分子结构与性质
- 共1817题
图中1、2、3号碳原子的杂化类型分别是( )
正确答案
解析
解:双键含有1个π键,1个σ键,CH2=CH-COOH分子中存在C=C,双键C价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+0=3,不含孤对电子,所以图中1、2,σ键为3,C原子采用sp2杂化;
-COOH中,碳原子价层电子对个数=3+0=3,形成3个σ键,无孤对电子,杂化方式为sp2杂化,所以图中3,σ键为3,C原子采用sp2杂化,
故选D.
乙炔分子中有3个σ键、两个π键,它们分别是( )
正确答案
解析
解:碳原子形成乙炔时,一个2s轨道和一个2p轨道杂化成两个sp轨道,另外的两个2p轨道保持不变,其中一个sp轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠形成C-H σ键,另一个sp轨道则与另个碳原子的sp轨道头碰头重叠形成C-Cσ键,碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个C-Cπ键,且这两个π键相互垂直,
故选D.
[化学一物质结构与性质]
(1)元素的第一电离能:Al______Si(填“>”或“<“).
(2)基态Mn2+的核外电子排布式为______.
(3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图1所示,呈现这种变化关系的原因是______.
(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、0、H 三种元素)的球棍模型如图2所示:
①在Xm-中,硼原子轨道的杂化类型有______;配位键存在于______原子之间(填原子的数字标号); m=______(填数字).
②硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成,它们之间存在的作用力有(填序号)______.
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.范德华力 E.氢键.
正确答案
<
[Ar]3d5
硅烷是分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高
SP2杂化、SP3杂化
4号与5号
2
ADE
解析
解:(1)同周期从左到右第一电离能逐渐增大趋势,ⅡA和ⅤA族则反常,所以铝的第一电离能小硅,故答案为:;
(2)Mn的电子排布式为[Ar]3d54s2,则基态Mn2+的核外电子排布式为[Ar]3d5,故答案为:[Ar]3d5;
(3)硅烷是分子晶体,结构相似,相对分子质量越大,分子间的范德华力越大,沸点越高,
故答案为:硅烷是分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高;
(4)①1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子,2号B形成3个键,则B原子为SP2杂化,4号B形成4个键,则B原子为SP3杂化; B一般是形成3个键,4号B形成4个键,其中1个键很可能就是配位键,配位键存在4号与5号之间.观察模型,可知Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,
故答案为:sp2杂化、sp3杂化;4号与5号;2;
②钠离子与Xm-形成离子键,结晶水分子间存在氢键和范德华力,故答案为:ADE.
下列分子中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+(2-2×1)=2,所以其中心原子杂化类型为sp;BF3分子中价层电子对个数=3+
(3-3×1)=3,中心原子杂化类型分别为sp2,故A错误;
B.CO2分子中价层电子对个数=2+(4-2×2)=2,所以其中心原子杂化类型为sp;SO2分子中价层电子对个数=2+
(6-2×2)=3,中心原子杂化类型分别为sp2,故B错误;
C.CCl4分子中价层电子对个数=2+(4-4×1)=4,NH3分子中价层电子对个数=3+
(5-3×1)=4,所以中心原子杂化类型均为sp3,故C正确;
D.C2H2中每个碳原子含有2个价层电子对,C2H4中每个碳原子含有3个价层电子对,所以其中心原子杂化类型分别为sp、sp2,故D错误;
故选 C.
(2015秋•南充期末)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.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构,可能是三角锥形或V形,如NH3是三角锥形、H2O是V形,故A正确;
B.杂化轨道用来形成σ键或容纳孤对电子,未杂化的轨道与杂化轨道所在平面垂直,可用来形成π键,故B错误;
C.杂化轨道中,原子轨道数目:不变,杂化前是几个,杂化后还是几个,形状:发生改变,空间伸展方向:杂化后,各个轨道尽可能分散、对称分布,故C正确;
D.sp3、sp2、sp杂化轨道分别是正四面体、平面三角形、直线形结构,其夹角分别是109°28′、120°、180°,故D正确;
故选B.
三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体,测得其分子具有三角锥形结构,则下面对于NCl3的描述不正确的是( )
正确答案
解析
解:A.NCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4,所以原子杂化方式是sp3,故A正确;
B.NCl3中N原子成3个N-Cl键,孤电子对个数==1,故B正确;
C.NCl3中N原子以及Cl-没有空轨道容纳孤对电子对,故NCl3与Cl-不能以配位键生成NCl4-,故C错误;
D.NBr3与NCl3的原子个数都为4,氮原子、溴原子、氯原子的价电子数分别为5、7、7,NBr3价电子数共为26,NCl3的价电子数共为26,具有相同价电子数和相同原子数,结构相似、物理性质相似,NBr3对光敏感,所以NCl3对光也敏感,故D正确;
故选C.
(2015秋•安徽校级月考)下列物质中标“•”号的原子为sp3杂化的是( )
正确答案
解析
解:A.CH2O分子分子中碳原子含有3个σ键和1个π键,所以C原子采用sp2杂化,故A错误;
B.N2H4分子中每个N原子含有3个σ键和一个孤电子对,所以N原子价层电子对个数是4,则N原子采用杂化sp3,故B正确;
C.BF3中B原子价层电子对个数=3+(3-3×1)=3,所以B原子采用sp2杂化,故C错误;
D.乙烯分子中每个C原子含有3个、σ键且不含孤电子对,所以C原子价层电子对个数是3,则C原子采用sp2杂化,故D错误;
故选B.
在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构.则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )
正确答案
解析
解:在硼酸[B(OH)3]分子中,硼原子最外层只有3个电子,B原子与3个羟基相连,与氧原子形成3对共用电子对,即形成3个σ键,无孤对电子对,杂化轨道数为3,故B原子采取sp2杂化;
在硼酸[B(OH)3]分子中,氧原子与氢原子形成1对共用电子对,氧元素的电负性很强,不同硼酸分子中的氧原子与氢原子之间形成氢键,外硼酸分子之间存在范德华力,氢键比范德华力更强,故硼酸分子之间主要是氢键;
故选C.
下列说法正确的是( )
①CO2分子中心原子采取sp 杂化
②SnBr2分子中心原子采取sp 杂化
③SnBr2分子中Sn-Br的键角<120°
④SF4分子中心原子采取sp3 杂化.
正确答案
解析
解:①二氧化碳分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+(4-2×2)=2,所以碳原子采取sp杂化,故①正确;
②SnBr2分子中,Sn原子的价层电子对数目是=3,所以Sn原子采用sp2杂化,故②错误;
③SnBr2分子中,Sn原子的价层电子对数目是=3,配位原子数为2,故Sn含有孤对电子,SnBr2空间构型为V型,键角小于120°,故③正确;
④SF4分子中心原子的价层电子对数目是=5,有4个配位原子和1个孤电子对,所以S是sp3d杂化,故④错误;
故选C.
近现代战争中,制造坦克战车最常用的装甲材料是经过轧制和热处理后的合金钢,热处理后整个装甲结构的化学和机械特性和最大限度的保持一致.钢中合金元素的百分比含量为:铬0.5~1.25 镍0.5~1.5 钼0.3~0.6 锰0.8~1.6 碳0.3
(1)铬元素的基态原子的价电子层排布式是______.
(2)C元素与其同主族下一周期元素组成的晶体中,C原子的杂化方式为______.
(3)Mn和Fe的部分电离能数据如下表:
根据上表数据,气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难,其原因是______.
(4)镍(Ni)可形成多种配合物,且各种配合物有广泛的用途.某镍配合物结构如图1所示,分子内含有的作用力有______(填序号).
A.氢键 B.离子键 C.共价键 D.金属键 E.配位键
组成该配合物分子且同属第二周期元素的电负性由大到小的顺序是______.
(5)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液态Ni(CO)4,呈四面体构型.423K时,Ni(CO)4分解为Ni和CO,从而制得高纯度的Ni粉.试推测:四羰基镍的晶体类型是______.
(6)铁能与氮形成一种磁性材料,其晶胞结构如图2所示,则该磁性材料的化学式为______.
正确答案
解:(1)Cr是24号元素,其原子中3d和4s能级上电子为其价电子,其价电子排布式为:3d54s1,故答案为:3d54s1;
(2)C元素与其同主族下一周期元素组成的晶体为原子晶体,其结构和金刚石相似,根据金刚石结构中碳原子含有4个共用电子对,所以碳原子采用sp3杂化,故答案为:sp3;
(3)Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多;而Fe2+到Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对要少;
故答案为:Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态);
(4)根据图可知碳碳间、碳氮间为共价键,氮镍间为配位键,氧氢间为氢键;同一周期中,电负性随着原子序数的增大而增大,该物质中含有的第二周期非金属元素有O、N、C,其非金属强弱顺序有:O>N>C,
故选:ACE; O>N>C;
(5)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液态Ni(CO)4,应为分子晶体,故答案为:分子晶体;
(6)该晶胞中,N原子个数为1,Fe原子个数=8×=4,所以其化学式为Fe4N,
故答案为:Fe4N.
解析
解:(1)Cr是24号元素,其原子中3d和4s能级上电子为其价电子,其价电子排布式为:3d54s1,故答案为:3d54s1;
(2)C元素与其同主族下一周期元素组成的晶体为原子晶体,其结构和金刚石相似,根据金刚石结构中碳原子含有4个共用电子对,所以碳原子采用sp3杂化,故答案为:sp3;
(3)Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多;而Fe2+到Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对要少;
故答案为:Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态);
(4)根据图可知碳碳间、碳氮间为共价键,氮镍间为配位键,氧氢间为氢键;同一周期中,电负性随着原子序数的增大而增大,该物质中含有的第二周期非金属元素有O、N、C,其非金属强弱顺序有:O>N>C,
故选:ACE; O>N>C;
(5)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液态Ni(CO)4,应为分子晶体,故答案为:分子晶体;
(6)该晶胞中,N原子个数为1,Fe原子个数=8×=4,所以其化学式为Fe4N,
故答案为:Fe4N.
(1)X原子在第二电子层上只有一个空轨道,则X是______(元素名称);其电子排布图为______;R原子的3p轨道上只有一个未成对电子,则R原子可能是______、______.
(2)指出配合物K3[Co(CN)6]中的中心离子、配位体及其配位数分别是:______、______、______.
(3)下列分子中若有手性原子,请用“*”标出其手性碳原子.
(4)在下列物质①CO2、②NH3、③CCl4、④BF3、⑤H2O、⑥SO2、⑦SO3、⑧PCl3中,属于非极性分子的是(填序号)______.
(5)根据价层电子对互斥理论判断下列问题:
H2O分子中,中心原子的杂化方式为______杂化,分子的立体构型为______.
BF3分子中,中心原子的杂化方式为______杂化,分子的立体构型为______.
C2H4分子中,中心原子的杂化方式为______杂化,分子的立体构型为______.
C2H2分子中,中心原子的杂化方式为______杂化,分子的立体构型为______.
(6)H2O的沸点(100℃)比H2S的沸点(-61℃)高,这是由于______.
正确答案
碳
1s22s22p2
Al元素
Cl元素
Co3+
CN-
6
①③④⑦
sp3
V形
sp2
平面正三角形
sp2
平面形
sp
直线形
水分子之间存在氢键
解析
解:(1)X原子在第二能层上只有一个空轨道,则X能层的2p能级含有一个空轨道,则X核外电子数是6,为C元素,根据构造原理知其核外电子排布式1S22S22P2;
R原子的3p轨道上只有一个未成对电子,则价层电子排布式为3s23p1或3s23p5,则R原子3p轨道上可能含有1个电子或5个电子,则R可能是Al或Cl元素;
故答案为:C;1S22S22P2;Al或Cl;
(2)根据配合物K3[Co(CN)6]结构分析,含有空轨道的金属阳离子为中心离子,所以中心离子为Co3+、有孤对电子的原子或离子为配体,所以配体为CN-、配位数就是配体的个数,所以配位数为6,
故答案为:Co3+、CN-、6;
(3)手性碳原子指连有四个不同基团的碳原子,所以图中标“*”连有四个不一样的基团:氢原子、甲基、羟基以及羧基,为手性碳原子,
故答案为:;
(4)①CO2中C元素化合价为+4,C原子最外层4个电子全部成键,为非极性分子;
②NH3中C元素化合价为-3,N原子最外层5个电子未全部成键,为极性分子;
③CCl4中C元素化合价为+4,C原子最外层4个电子全部成键,为非极性分子;
④BF3中B元素化合价为+3,B原子最外层3个电子全部成键,为非极性分子;
⑤H2O中O元素化合价为-2,O原子最外层6个电子未全部成键,为极性分子;
⑥SO2中S元素化合价为+4,S原子最外层6个电子未全部成键,为极性分子;
⑦SO3中S元素化合价为+6,S原子最外层6个电子全部成键,为非极性分子;
⑧PCl3中P元素化合价为+3,P原子最外层5个电子未全部成键,为极性分子;
故选①③④⑦;
(5)H2O中心原子O原子成2个σ键、含有2对孤对电子,故杂化轨道数为4,采取sp3杂化,故空间结构为V形;
BF3分子中,中心B原子成3个σ键、没有孤对电子,故杂化轨道数为3,采取sp2杂化,故空间结构为平面正三角形;
C2H4中C共价双键中含有一个σ键一个π键,形成3个σ键,无孤电子对,为sp2杂化,空间结构为矩形四角顶点为氢原子六个原子共平面,所以为平面形;
C2H2分子中碳原子形成1个C-H,1个C≡C三键,C原子杂化轨道数为(1+1)=2,采取 sp杂化方式,空间结构为直线形;
故答案为:sp3;V形;sp2;平面正三角形;sp2;平面形;sp;直线形;
(6)水分子之间存在氢键,沸点高于同族其它元素氢化物,
故答案为:水分子之间存在氢键;
(1)根据杂化轨道理论,下列离子或分子:NF3、NO2+中氮分别采用______、______杂化类型.
(2)NH3的键角______(填“大于”或“小于”)NF3的键角的原因是______.
(3)冰是面心立方,下面是NaCl、I2、干冰、金刚石几种晶体的晶胞结构,其中与冰的晶体类型相同的是______
(4)Ni2+在基态时,核外电子排布式为______
(5)在下图的配合物中画出配位键和氢键(Ni的配位数为4)
正确答案
解:(1)NF3、NO2+中价层电子对个数分别是4、2,所以中心原子N原子分别sp3、sp采取杂化,
故答案为:sp3、sp;
(2)氟的电负性大于氢,因此用于N-F成键的电子对更偏向氟 (或离氮原子核较远),氮周围电子密度减小(或N-F成键电子对间的“距离”较远),斥力较小,因而键角较小,
故答案为:大于;氟的电负性大于氢,因此用于N-F成键的电子对更偏向氟 (或离氮原子核较远),氮周围电子密度减小(或N-F成键电子对间的“距离”较远),斥力较小,因而键角较小;
(3)冰是分子晶体,根据图片知,干冰、碘晶体的构成微粒都是分子,所以都属于分子晶体,故选BC;
(4)Ni2+核外有26个电子,根据构造原理知,其核外电子排布式为:[Ar]3d8 ,故答案为:[Ar]3d8 ;
(5)配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子,氧原子和羟基上的氢原子能形成氢键,所以其配位键、氢键分别为,
故答案为:.
解析
解:(1)NF3、NO2+中价层电子对个数分别是4、2,所以中心原子N原子分别sp3、sp采取杂化,
故答案为:sp3、sp;
(2)氟的电负性大于氢,因此用于N-F成键的电子对更偏向氟 (或离氮原子核较远),氮周围电子密度减小(或N-F成键电子对间的“距离”较远),斥力较小,因而键角较小,
故答案为:大于;氟的电负性大于氢,因此用于N-F成键的电子对更偏向氟 (或离氮原子核较远),氮周围电子密度减小(或N-F成键电子对间的“距离”较远),斥力较小,因而键角较小;
(3)冰是分子晶体,根据图片知,干冰、碘晶体的构成微粒都是分子,所以都属于分子晶体,故选BC;
(4)Ni2+核外有26个电子,根据构造原理知,其核外电子排布式为:[Ar]3d8 ,故答案为:[Ar]3d8 ;
(5)配位键由提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子,氧原子和羟基上的氢原子能形成氢键,所以其配位键、氢键分别为,
故答案为:.
下列各组分子或离子中,中心原子的杂化轨道类型相同的是( )
正确答案
解析
解:A、CO2中C形成2个δ键,无孤电子对,采取sp杂化方式,NO2中形成2个δ键,有1孤电子对,采取sp2杂化,故A错误;
B、PCl3中P形成3个δ键,有1孤电子对,为sp3杂化,BF3中B形成3个δ键,无孤电子对,为sp2杂化,故B错误;
C、CO32-中C形成3个δ键,无孤电子对,为sp2杂化,SO32-中S形成3个δ键,有1孤电子对,为sp3杂化,故C错误;
D、CH4中C形成4个δ键,无孤电子对,为sp3杂化,SO42-中S形成4个δ键,无孤电子对,为sp3杂化,故D正确;
故选D.
下列描述中正确的是( )
正确答案
解析
解:A.CS2为含有4个σ键,没有孤电子对,为sp杂化,空间结构为直线形,CS2中含有极性键,但结构对称,正负电荷的中心重合,属于非极性分子,故A错误;
B.CH4只含有C-H极性键,σ 键电子对均为4,C原子采取sp3杂化,分子为正四面体结构,结构对称,键能、键长和键角均相同,故B正确;
C.AB2是V形,如果A含有一个孤电子对,则A的价层电子对数是3,则A采取sp2杂化,如SO2的价层电子对个数=2+(6-2×2)=3,该分子为V形结构,S采取sp2杂化,
OF2分子是V形,分子中中心原子价层电子对个数=2+(6-2×1)=4,含有2个孤电子对,所以其中心原子采用sp3杂化,故C错误;
D.SiF4分子中Si原子和F原子形成四个σ键,其价层电子对个数是4,所以Si原子杂化类型是sp3,SO32-中孤对电子为=1,σ 键电子对均为3,S原子采取sp3杂化,故D错误;
故选B.
下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是( )
正确答案
解析
解:A.H2O中O原子的价层电子对个数=2+(6-2×1)=4,所以O原子采用sp3杂化,故A错误;
B.NH3中N原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+×(5-3×1)=4,中心原子是以sp3杂化,故B错误;
C.C2H4中C原子含有3个σ键,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+×(4-4×1)=3,不含孤电子对,为sp2杂化,故C正确;
D.CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,故D错误;
故选C.
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