- 分子结构与性质
- 共1817题
近几年我国“神舟系列”飞船连续成功发射，实现了中华民族的飞天梦想．运送飞船的火箭燃料除液态双氧水外，还有另一种液态氮氢化合物A．已知该化合物A中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键．回答下列问题：
（1）液态双氧水（过氧化氢）的电子式______ 该分子是______分子（填“极性”或“非极性”）
（2）A的结构式为______该分子中的中心原子的杂化类型是______．若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，写出该反应的化学方程式______．若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有______mol．
（3）A能与硫酸反应生成B．B的结构与硫酸铵相似，则B的晶体内存在______（填标号） a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．范德华力．
正确答案
极性
sp2
N2H4+2H2O2═N2↑+4H2O
2
abc
解析
解：（1）双氧水是一种含有氧氧共价键和氧氢共价键的极性分子，电子式为：
（2）因化合物的相对分子质量为32，氢元素的质量分数为12.5%，则氮元素的质量分数为87.5%，所以1个化合物中的氢原子数目为
故答案为：；sp2；N2H4+2H2O2═N2↑+4H2O；2；
（3）硫酸铵中存在离子键、共价键、配位键，故B中存在离子键、共价键、配位键，故答案为：abc；
第四周期中的18种元素具有重要的用途．
（1）已知四溴化锗是电子工业中的一种常用试剂，其熔点为26.1℃，沸点为186℃，则GeBr4晶体类型为______，中心原子的杂化类型为______．
（2）第四周期ⅤA-ⅦA族的元素中，电负性由大到小的顺序为（用元素符号表示）______．
（3）金属镍在材料科学上也有重要作用，它易形成配合物，如：Ni（CO）4、[Ni（NH3）6]2+ 等．写出一种与配体CO互为等电子体的阴离子______；配体NH3分子的空间构型为______．
（4）金属钒在材料科学上有重要作用，被称为”合金的维生素”，基态钒原子的价电子排布式为______，第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，但Ga的第一电离能却明显低于Zn，原因是______．
正确答案
解：（1）四溴化锗的熔沸点低，所以GeBr4是分子晶体；锗与溴形成四个共价键，所以中心原子的杂化类型为sp3，故答案为：分子晶体；sp3；
（2）同周期主族元素电负性从左到右渐增，所以第四周期电负性由大到小的顺序：Br＞Se＞As，故答案为：Br＞Se＞As；
（3）CO的电子数为14，含有2个原子，它的等电子体有等CN-、C22-，NH3中N原子为杂化sp3，有一对弧对电子对，所以分子的空间构型为三角锥形，故答案为：CN-、C22-；三角锥形；
（4）钒元素的基态原子的简化电子排布式式[Ar]3d34s2，其价电子是排布式为3d34s2，Zn原子的价电子排布式为3d104s2，价电子中3d、4s轨道为全充满状态，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga，
故答案为：3d34s2；Zn原子的价电子排布式为3d104s2，体系的能量较低，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga．
解析
解：（1）四溴化锗的熔沸点低，所以GeBr4是分子晶体；锗与溴形成四个共价键，所以中心原子的杂化类型为sp3，故答案为：分子晶体；sp3；
（2）同周期主族元素电负性从左到右渐增，所以第四周期电负性由大到小的顺序：Br＞Se＞As，故答案为：Br＞Se＞As；
（3）CO的电子数为14，含有2个原子，它的等电子体有等CN-、C22-，NH3中N原子为杂化sp3，有一对弧对电子对，所以分子的空间构型为三角锥形，故答案为：CN-、C22-；三角锥形；
（4）钒元素的基态原子的简化电子排布式式[Ar]3d34s2，其价电子是排布式为3d34s2，Zn原子的价电子排布式为3d104s2，价电子中3d、4s轨道为全充满状态，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga，
故答案为：3d34s2；Zn原子的价电子排布式为3d104s2，体系的能量较低，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga．
关于原子轨道的说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．凡中心原子采取sp3杂化的分子构型都是四面体形，当有孤对电子时可能呈V形或三角锥形，故A错误；
B．CH4sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近2s轨道和3个2p轨道杂化形成，故B错误；
C．同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化可形成混合起来形成的一组能量相同的新轨道，杂化轨道数=孤电子对数+与之相连的原子数，故C正确；
D．BF3采用sp2杂化，故D错误．
故选C．
用化学用语填空
（1）判断以下常见分子的中心原子的杂化轨道类型（用序号填空）．
①[NH4]+ ②CH2O ③NH3 ④SO2 ⑤BeCl2 ⑥H2O ⑦CO2
sp3杂化的是______，sp2杂化的是______，sp杂化的是______．
（2）下列物质中，只含有极性键的分子是______，既含离子键又含共价键的化合物是______；只存在σ键的分子是______，同时存在σ键和π键的分子是______．
A．N2 B．CO2 C．CH2Cl2 D．C2H4 E．C2H6 F．CaCl2 G．NH4Cl．
正确答案
①③⑥
②④
⑤⑦
BC
G
CE
ABD
解析
解：（1）①NH4+中N原子杂化轨道数为
②HCHO中碳原子成2个C-Hσ键，1个碳氧双键，双键中含有1个σ键、1个π键，杂化轨道数为2+1=3，所以碳原子采取sp2杂化；
③NH3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
④SO2中S原子形成2个σ键，孤电子对个数=
⑤BeCl2中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+
⑥H2O中O原子的价层电子对个数=2+
⑦二氧化碳分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+
故答案为：①③⑥；②④；⑤⑦；
（2）A．N2分子含有非极性共价键，属于单质，氮气分子结构简式为N≡N，所以氮气分子中含有σ键和π键；
B．CO2分子中碳原子和氧原子之间存在极性键，属于共价化合物，二氧化碳分子结构简式为O=C=O，所以二氧化碳分子中含有σ键和π键；
C．CH2Cl2分子中碳原子和氢原子或氯原子之间存在极性键，属于共价化合物，CH2Cl2分子结构式为：
D．C2H4分子中碳原子和氢原子之间存在极性键，碳原子和碳原子之间存在非极性共价键，属于共价化合物，乙烯的结构式为
E．C2H6分子中碳原子和氢原子之间存在极性键，碳原子和碳原子之间存在非极性共价键，属于共价化合物，乙烷的结构式为
F．CaCl2中只含离子键，属于离子化合物；
G．NH4Cl中铵根离子和氯离子之间存在离子键，氮原子和氢原子之间存在共价键，属于离子化合物，铵根离子中氮原子和氢原子之间存在σ键；
故答案为：BC；G；CE；ABD．
下列分子中中心原子的杂化方式和分子的空间构型均正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．乙炔的结构式为H-C≡C-H，每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，所以C原子采用sp杂化，为直线形结构，故A错误；
B．SO42-中，价层电子对数=σ 键个数+
C．H3O+离子中价层电子对=3+1=4，所以中心原子原子轨道为sp3杂化，其VSEPR模型为正四面体，该离子中含有一个孤电子对，所以其空间构型为三角锥型，故C错误；
D．BF3分子中硼原子价层电子对=3+0=3，杂化轨道数为3，所以采取sp2杂化，含孤电子对数为0，所以其空间构型为平面三角形，故D正确；
故选D．
[化学--物质结构与性质]科技日报报道：辉钼（MoS2）在纳米 电子设备制造领域比硅或富勒烯 （如C60）更有优势．从不同角度观察MoS2的晶体结构见右图．已知：Mo位于第五周期ⅥB族．
（1）晶体硅中硅原子的轨道杂化类型为______
（2）电负性：C______S（填“＞”或“＜”）．
（3）晶体硅和MoS2比较，焙点较高的是______
（4）Mo元素基态原子的价电子排布式为______．
（5）根据MoS2的晶体结构回答：
①每个Mo原子周围距离最近的S原子数目为______．
②Mo-S之间的化学键为______（填序号）．
A．极性键 B．非极性键 C．配位键 D．金属键 E．范德华力
③MoS2纳米粒子具有优异的润滑性能，其原因是______．
正确答案
解：（1）晶体硅中每个硅原子和4个硅原子能形成4个共价键，所以每个硅原子含有4个σ键且不含孤电子对，含有4个共价键的原子采用sp3杂化，故答案为：sp3；
（2）元素的非金属性越强其电负性越大，S元素的非极性大于C元素，所以电负性：C＜S，故答案为：＜；
（3）硅晶体属于原子晶体，MoS2晶体中层与层之间存在分子间作用力，Mo和S原子之间以共价键相连接，所以硅晶体熔点高于MoS2，故答案为：硅晶体；
（4）Mo是42号元素，其原子核外有42个电子，4d和5s电子为其价电子，所以其价电子排布式为4d55s1，
故答案为：4d55s1；
（5）①根据右边图知，每个Mo原子周围距离最近的S原子数目是6，故答案为：6；
②提供空轨道和提供孤电子对的原子间易形成配位键，配位键属于共价键，不同元素之间易形成的配位键属于极性共价键，故选AC；
③MoS2结构和石墨相似，根据图片知，MoS2具有层状结构，Mo和S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，外力作用层与层易发生相对滑动，
故答案为：MoS2具有层状结构，Mo和S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，外力作用层与层易发生相对滑动．
解析
解：（1）晶体硅中每个硅原子和4个硅原子能形成4个共价键，所以每个硅原子含有4个σ键且不含孤电子对，含有4个共价键的原子采用sp3杂化，故答案为：sp3；
（2）元素的非金属性越强其电负性越大，S元素的非极性大于C元素，所以电负性：C＜S，故答案为：＜；
（3）硅晶体属于原子晶体，MoS2晶体中层与层之间存在分子间作用力，Mo和S原子之间以共价键相连接，所以硅晶体熔点高于MoS2，故答案为：硅晶体；
（4）Mo是42号元素，其原子核外有42个电子，4d和5s电子为其价电子，所以其价电子排布式为4d55s1，
故答案为：4d55s1；
（5）①根据右边图知，每个Mo原子周围距离最近的S原子数目是6，故答案为：6；
②提供空轨道和提供孤电子对的原子间易形成配位键，配位键属于共价键，不同元素之间易形成的配位键属于极性共价键，故选AC；
③MoS2结构和石墨相似，根据图片知，MoS2具有层状结构，Mo和S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，外力作用层与层易发生相对滑动，
故答案为：MoS2具有层状结构，Mo和S同层间以共价键结合，层与层之间通过范德华力结合，外力作用层与层易发生相对滑动．
厦门大学郑兰荪院士合成了C70Cl10富勒烯足球状分子，如下图，它是由C70分子与Cl2发生加成反应得到的．在C70分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连，70个碳原子组成若干个正六边形和正五边形，碳均为4价．则有关说法中不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、C70是分子晶体熔点低于混合型晶体石墨，故A正确；
B、C70分子中每个碳原子均与周围相邻的其他3个碳原子相连，所以碳是sp2杂化，而碳酸中的碳是与三个氧原子形成三σ键和一个π键，故也是sp2杂化，故B正确；
C、C70分子中一个碳形成
D、C70→C70Cl10相当5个π键断裂发生加成反应，一个π键断裂多一对共用电子对，所以分子中共用电子对数目为105+35+5=145个，故D正确；
故选C．
COCl2俗称光气，分子中C原子采取______杂化成键；其中碳氧原子之间共价键含有______（填字母）：
a．2个σ键；b．2个π键；c．1个σ键．1个π键．
正确答案
解：COCl2分子的结构式为
故答案为：sp2；C；
解析
解：COCl2分子的结构式为
故答案为：sp2；C；
下列物质中，中心原子的杂化类型为sp3杂化的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氯化铍分子中铍原子价层电子对个数=2+
B．氨气分子中氮原子价层电子对个数=3+
C．BF3中B原子价层电子对个数=3+
D．乙烯分子中碳原子含有3个σ键和1个π键，所以碳原子采用sp2杂化，故D错误；
故选B．
氟、氯、溴、碘4种元素同属于元素周期表中ⅧA族．
（1）氯可广泛存在于无机物和有机物中．二氯甲烷（CH2Cl2）是甲烷分子中碳原子上连接的两个氢原子被两个氯原子取代形成的一种氯代物，其分子中碳原子轨道的杂化类型是______．氯化铬酰（CrO2Cl2）在有机合成中可作氧化剂或氯化剂，能与许多有机物反应，CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是______（填“极性”或“非极性”）分子．
（2）冰晶石（Na3AlF6）主要用作电解Al2O3生产铝的助熔剂，其晶体不导电，但熔融时能导电．在冰晶石（Na3AlF6）晶体中存在______（填序号）．
a．离子键 b．极性键
c．配位键 d．范德华力
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构（如图所示），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，另一种化合物的化学式为______．
（4）氢氟酸是弱酸的原因是______．
（5）氰[（CN）2]是一种分子构型和化学性质与卤素单质相似的化合物，称为拟卤素．一个氰分子中含有______个π键．
正确答案
解：（1）二氯甲烷（CH2Cl2）分子中含有4个共价单键且不含孤电子对，所以采用sp3杂化，CCl4、CS2等是非极性分子，根据相似相溶原理知，CrO2Cl2是非极性分子，
故答案为：sp3；非极性；
（2）冰晶石（Na3AlF6）中钠离子和AlF63-离子之间存在离子键，铝原子和氟原子之间存在极性键和配位键，故选abc；
（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）HF在水中不完全电离，因为F的半径太小，电负性太高，HF之间氢键太强，F-离子在水中溶剂化过于明显，所以导致HF电离不顺利，
故答案为：F的半径太小，电负性太高，HF之间氢键太强，F-离子在水中溶剂化过于明显；
（5）一个CN-中含有2个π键，所以一个氰分子中含有4个π键，故答案为：4．
解析
解：（1）二氯甲烷（CH2Cl2）分子中含有4个共价单键且不含孤电子对，所以采用sp3杂化，CCl4、CS2等是非极性分子，根据相似相溶原理知，CrO2Cl2是非极性分子，
故答案为：sp3；非极性；
（2）冰晶石（Na3AlF6）中钠离子和AlF63-离子之间存在离子键，铝原子和氟原子之间存在极性键和配位键，故选abc；
（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）HF在水中不完全电离，因为F的半径太小，电负性太高，HF之间氢键太强，F-离子在水中溶剂化过于明显，所以导致HF电离不顺利，
故答案为：F的半径太小，电负性太高，HF之间氢键太强，F-离子在水中溶剂化过于明显；
（5）一个CN-中含有2个π键，所以一个氰分子中含有4个π键，故答案为：4．
随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注．以天然气（主要成分是CH4）为原料经合成气（主要成分为CO、H2）制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线．而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe（CO）5]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒．请回答下列问题：
（1）[Fe（CO）5]中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式：______；
（2）与CO互为等电子体的分子和离子分别为______和______（各举一种即可，填化学式），CO分子的电子式为______，CO分子的结构式可表示成______．
（3）在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有______，CH3OH的熔、沸点比CH4高，其主要原因是______．
（4）CH3CHO分子中，-CH3中的碳原子采用______杂化方式，-CHO中的碳原子采取______杂化方式．
正确答案
解：（1）Fe的原子序数为26，则基态电子排布式为[Ar]3d64s2，故答案为：[Ar]3d64s2；
（2）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，则CO的结构式为C≡O，孤对电子数为1，σ键数为1，则碳原子采取sp杂化，又等电子体中原子数和价电子数都相同，则 N2、CN-、CO的原子数都是2，价电子数都是10，则互为等电子体，CO分子的电子式为
故答案为：N2；CN-；
（3）判断原子采取杂化方式时，先根据价层电子对互斥理论判断价层电子对，然后再确定采取的杂化方式，价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数，σ键电子对数=σ键个数=中心原子结合的原子个数，中心原子上的孤电子对数=
故答案为：CH4、CH3OH；CH3OH分子之间有极性，同时分子之间还存在着氢键的作用；
（4）价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数，-CH3中价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0）所以碳原子采用sp3，-CHO价层电子对数=σ键电子对数（3）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采用sp3，故答案为：sp3；sp2．
解析
解：（1）Fe的原子序数为26，则基态电子排布式为[Ar]3d64s2，故答案为：[Ar]3d64s2；
（2）CO分子中C原子上有一对孤对电子，C、O原子都符合8电子稳定结构，则CO的结构式为C≡O，孤对电子数为1，σ键数为1，则碳原子采取sp杂化，又等电子体中原子数和价电子数都相同，则 N2、CN-、CO的原子数都是2，价电子数都是10，则互为等电子体，CO分子的电子式为
故答案为：N2；CN-；
（3）判断原子采取杂化方式时，先根据价层电子对互斥理论判断价层电子对，然后再确定采取的杂化方式，价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数，σ键电子对数=σ键个数=中心原子结合的原子个数，中心原子上的孤电子对数=
故答案为：CH4、CH3OH；CH3OH分子之间有极性，同时分子之间还存在着氢键的作用；
（4）价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数，-CH3中价层电子对数=σ键电子对数（4）+中心原子上的孤电子对数（0）所以碳原子采用sp3，-CHO价层电子对数=σ键电子对数（3）+中心原子上的孤电子对数（0），所以碳原子采用sp3，故答案为：sp3；sp2．
甲醛（H2C=O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH），以下说法中不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、甲醇分子内C原子价层电子对个数=0+4=4，所以C原子的杂化方式为sp3杂化，故A正确；
B、甲醇分子内C原子的杂化方式为sp3杂化，所以O-C-H键角约为109°28′，甲醛分子内的C原子的杂化方式为sp2杂化，O-C-H键角约为120°，所以甲醇分子内的O-C-H键角小于甲醛分子内的O-C-H键角，故B错误；
C、醛分子内C原子上无孤对电子，故C正确；
D、甲醛中C是sp2杂化，C-H与C-H键夹角理论上是120度，但由于有羰基氧的孤对电子的排斥，实际键角应该略小于120度，故D正确；
故选B．
用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．能量相近的轨道进行杂化，杂化后的轨道能量相同，甲烷分子中，C原子的4个sp3杂化轨道能量一样，故A正确；
B．甲烷分子中，C原子形成4个σ键，孤电子对个数为0，C原子的4个sp3杂化为等性杂化，C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样，故B正确；
C．甲烷分子中，价层电子对个数=4+0=4，C原子中1个2s电子激发到2p后，1个2s轨道和3个2p轨道重新组合成4个sp3杂化轨道，C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道，故C正确；
D．CH4中C原子形成4个σ键，孤电子对个数为0，价层电子对数为4，为sp3杂化，分子构型正四面体形，故D错误；
故选D．
氯化亚砜（SOCl2）是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂．下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子（S）采取杂化方式的说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：根据价电子对互斥理论确定微粒的空间构型，SOCl2中S原子成2个S-Cl键，1个S=O，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
故选A．
下列关于丙烯（CH3-CH=CH2）的说法不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．共价单键是σ 键，共价双键中一个是σ 键一个是π键，所以丙烯中有8个σ 键，1个π 键，故A正确；
B．碳碳双键两端的碳原子采用sp2杂化，甲基中碳原子采用sp3杂化，故B正确；
C．同种非金属元素之间存在非极性共价键，不同非金属元素之间存在极性共价键，所以丙烯分子同时存在极性键和非极性键，故C正确；
D．丙烯相当于甲烷中一个氢原子被一个乙烯基确定，甲烷中所有原子不共面，所以丙烯中所有原子不共面，故D错误；
故选D．
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