- 分子的立体结构
- 共1308题
氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（ ）
正确答案
解析
解：价层电子对数=σ 键个数+
CH4分子中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，杂化轨道全部用于成键，碳原子连接4个相同的原子，C-H之间的键角相等为109°28′，故CH4为正四面体构型，
故选C．
（1）下列有关石墨烯说法正确的是______．（填序号）
A．石墨烯中的C原子杂化方式均为sp3
B．石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面
C．石墨烯与石墨互为同位素
D．12g石墨烯含σ键数为1.5NA
（2）化学气相沉积法是制备石墨烯的方法之一，该方法包括如下步骤：将带有催化剂的衬底放入无氧的反应器中，使衬底的温度达到500～1200℃，然后向所述反应器中通入含碳物质，得到石墨烯．其中，催化剂为金、铜或钴等金属或合金，含碳物质可以是甲烷、乙炔、苯、乙醇或酞菁等中的一种或任意组合．
①基态钴原子的外围电子排布式为______．
②乙醇沸点比氯乙烷高，主要原因是______．
③如图2是金与铜形成的合金的一个晶胞，晶体中Au与Cu的原子个数比为______．每个Au原子周围等距离且最近的Cu原子数为______．
④乙炔可由CaC2与水反应制得，与CaC2中C22-互为等电子体的有______、______．（写出符合条件的一种分子和一种离子的化学式）
正确答案
解：（1）A．石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2，故错误；
B．碳碳双键上所有原子都处于同一平面，所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，故正确；
C．同位素是质子数相同中子数不同的同一元素的不同原子，故错误；
D．石墨烯中一个碳原子具有1.5个σ键，所以12g石墨烯含σ键数为1.5NA，故正确；
故选BD；
（2）①钴是27号元素，钴原子核外有27个电子，根据构造原理书写基态原子的核外电子排布式，注意向排4s电子再排3d电子，所以基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2．
故答案为[Ar]3d74s2．
②分子晶体中，物质的熔沸点随着相对分子质量的增大而增大，但乙醇分子间能形成氢键导致乙醇的熔沸点大于氯乙烷的熔沸点．
故答案为：乙醇分子间可形成氢键，而氯乙烷分子间无氢键．
③每个晶胞中含有的铜原子数=
故答案：1：3，12．
④原子个数相等价电子数相等的微粒是等电子体，与C22-互为等电子体的有N2、O22+，
故答案为：N2、O22+．
解析
解：（1）A．石墨烯中的C原子杂化方式均为sp2，故错误；
B．碳碳双键上所有原子都处于同一平面，所以导致石墨烯分子中所有原子可以处于同一平面，故正确；
C．同位素是质子数相同中子数不同的同一元素的不同原子，故错误；
D．石墨烯中一个碳原子具有1.5个σ键，所以12g石墨烯含σ键数为1.5NA，故正确；
故选BD；
（2）①钴是27号元素，钴原子核外有27个电子，根据构造原理书写基态原子的核外电子排布式，注意向排4s电子再排3d电子，所以基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2．
故答案为[Ar]3d74s2．
②分子晶体中，物质的熔沸点随着相对分子质量的增大而增大，但乙醇分子间能形成氢键导致乙醇的熔沸点大于氯乙烷的熔沸点．
故答案为：乙醇分子间可形成氢键，而氯乙烷分子间无氢键．
③每个晶胞中含有的铜原子数=
故答案：1：3，12．
④原子个数相等价电子数相等的微粒是等电子体，与C22-互为等电子体的有N2、O22+，
故答案为：N2、O22+．
（2014秋•宝鸡校级期中）汽车作为一种现代交通工具正在进入千家万户，汽车尾气的污染问题也成为当今社会急需解决的问题．为使汽车尾气达标排放，催化剂及载体的选择和改良是关键．目前我国研制的稀土催化剂催化转化汽车尾气示意图如图甲：
（1）下列有关说法正确的是______．
A．C3H8中碳原子都采用的是sp3杂化
B．O2、CO2、NH3都是非极性分子
C．每个N2中，含有2个π键
（2）CO的一种等电子体为NO+，NO+的电子式为______
（3）CO与Ni可生成羰基镍[Ni（CO）4]，已知其中镍为0价，镍原子在基态时，核外电子排布式为______；[Ni（CO）4]的配体是______，配位原子是______．
（4）Zr原子序数为40，价电子排布式为4d25s2，它在周期表中的位置是______．
（5）为了节省贵重金属并降低成本，也常用钙钛矿型复合氧化物催化剂．一种复合氧化物晶体结构如图乙，则与每个Sr2+紧邻的O2-有______个．
正确答案
解：（1）A．C3H8分子中每个C原子含有4个σ键，所以每个C原子价层电子对个数是4，则C原子采用sp3杂化，故A正确；
B．O2是以非极性键结合的双原子一定为非极性分子，CO2中含有极性键，为直线形分子，结构对称，分子中正负电荷重心重叠，为非极性分子，NH3的立体构型为三角锥型，结构不对称，分子中正负电荷重心不重叠，为极性分子，故B错误；
C．1个氮氮三键中含有2个π键，故C正确；
故选AC；
（2）CO的一种等电子体为NO+，CO的结构为C≡O，则NO+的电子式为，故答案为：
（3）Ni的原子序数为28，根据能量最低原理和洪特规则可写出基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，[Ni（CO）4]中心原子是Ni，CO提供孤电子对为配体，配位原子是为C，
故答案为：1s22s22p63s23p63d84s2；CO；C；
（4）Zr原子序数为40，价电子排布式为4d25s2，最高能层为5，位于周期表第5周期，能量最高轨道为4d，所以位于第Ⅳ副族，即元素位于周期表第5周期、ⅣB族，
故答案为：第5周期第ⅣB族；
（5）Sr2+在晶胞的体心，与之紧邻的O2-在晶胞的棱上，12条棱，每个Sr2+紧邻的O2-有12，故答案为：12．
解析
解：（1）A．C3H8分子中每个C原子含有4个σ键，所以每个C原子价层电子对个数是4，则C原子采用sp3杂化，故A正确；
B．O2是以非极性键结合的双原子一定为非极性分子，CO2中含有极性键，为直线形分子，结构对称，分子中正负电荷重心重叠，为非极性分子，NH3的立体构型为三角锥型，结构不对称，分子中正负电荷重心不重叠，为极性分子，故B错误；
C．1个氮氮三键中含有2个π键，故C正确；
故选AC；
（2）CO的一种等电子体为NO+，CO的结构为C≡O，则NO+的电子式为，故答案为：
（3）Ni的原子序数为28，根据能量最低原理和洪特规则可写出基态Ni原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，[Ni（CO）4]中心原子是Ni，CO提供孤电子对为配体，配位原子是为C，
故答案为：1s22s22p63s23p63d84s2；CO；C；
（4）Zr原子序数为40，价电子排布式为4d25s2，最高能层为5，位于周期表第5周期，能量最高轨道为4d，所以位于第Ⅳ副族，即元素位于周期表第5周期、ⅣB族，
故答案为：第5周期第ⅣB族；
（5）Sr2+在晶胞的体心，与之紧邻的O2-在晶胞的棱上，12条棱，每个Sr2+紧邻的O2-有12，故答案为：12．
ⅥA族的氧、硫、硒（Se）、碲（Te）等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅥA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）S单质的常见形式为S8，其环状结构如图1所示，S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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为______；
（3）Se原子序数为______，其核外M层电子的排布式为______；
（4）H2Se的酸性比H2S______（填“强”或“弱”）．气态SeO3分子的立体构型为______，SO
（5）ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛．立方ZnS晶体结构如图2所示，其晶胞边长为540.0pm，密度为______g•cm-3（列式并计算），a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为______pm（列式表示）．
正确答案
sp3
O＞S＞Se
34
3s23p63d10
强
平面三角形
三角锥形
4.1
解析
解：（1）根据图片知，每个S原子含有2个σ键和2个孤电子对，所以每个S原子的价层电子对个数是4，则S原子为sp3杂化，
故答案为：sp3；
（2）同主族元素从上到下，原子半径越来越大，原子核对核外电子的吸引力越来越弱，第一电离能逐渐减小，故答案为：O＞S＞Se；
（3）Se元素34号元素，M电子层上有18个电子，分别位于3s、3p、3d能级上，所以其核外M层电子的排布式为3s23p63d10，故答案为：34；3s23p63d10；
（4）非金属性越强的元素，其与氢元素的结合能力越强，则其氢化物在水溶液中就越难电解，酸性就越弱，非金属性S＞Se，所以H2Se的酸性比H2S强，气态SeO3分子中Se原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以其立体构型为平面三角形，SO32-离子中S原子价层电子对个数=3+
故答案为：强；平面三角形；三角锥形；
（5）黑球全部在晶胞内部，该晶胞中含有黑球个数是4，白球个数=
x=
故答案为：4.1；
℃），甲醇是“假酒”中的主要有害物质（其沸点是64.65℃），甲醇的沸点明显高于甲醛的主要原因是______；甲醛分子中C的杂化方式为______，分子中共有______个π键．
（2）砷化镓属于第三代半导体，它能直接将电能转化为光能．已知砷化镓的晶胞结构如图．回答下列问题：
①下列说法正确的是______（选填序号）
A．砷化镓晶胞结构与NaCl相同
B．第一电离能：As＞Ga
C．电负性：As＞Ga
D．砷和镓都属于p区元素
②Ga的核外电子排布式为______；
③砷化镓是将（CH3）3Ga和AsH3用MOCVD方法制备得到，该反应在700℃进行，反应的方程式为______； （CH3）3Ga中碳镓键之间键角为______．
正确答案
解：（1）甲醇分子间存在氢键，甲醛中不存在氢键，氢键的存在导致甲醇的熔沸点升高；甲醛分子中C原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以C原子为sp2杂化，甲醛分子中含有一个C=O键，所以含有一个π键，
故答案为：甲醇分子间存在氢键，而甲醛没有；sp2；1；
（2）①A．该晶胞中配位数是4，氯化钠中配位数是6，所以砷化镓晶胞结构与NaCl不同，故A错误；
B．同一周期元素中，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能：As＞Ga，故B正确；
C．同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，电负性As＞Ga，故C正确；
D．根据最后填入电子名称判断区名称，砷和镓都属于p区元素，故D正确；
故选BCD；
②Ga是31号元素，其原子核外有31个电子，根据构造原理知该基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104S24P1，故答案为：1s22s22p63s23p63d104S24P1；
③砷化镓是将（CH3）3Ga和AsH3用MOCVD方法制备得到，同时还生成甲烷，反应方程式为：（CH3）3Ga+AsH3
故答案为：（CH3）3Ga+AsH3
解析
解：（1）甲醇分子间存在氢键，甲醛中不存在氢键，氢键的存在导致甲醇的熔沸点升高；甲醛分子中C原子价层电子对个数为3且不含孤电子对，所以C原子为sp2杂化，甲醛分子中含有一个C=O键，所以含有一个π键，
故答案为：甲醇分子间存在氢键，而甲醛没有；sp2；1；
（2）①A．该晶胞中配位数是4，氯化钠中配位数是6，所以砷化镓晶胞结构与NaCl不同，故A错误；
B．同一周期元素中，第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第IIA、第VA族元素第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能：As＞Ga，故B正确；
C．同一周期元素中，元素的电负性随着原子序数的增大而增大，电负性As＞Ga，故C正确；
D．根据最后填入电子名称判断区名称，砷和镓都属于p区元素，故D正确；
故选BCD；
②Ga是31号元素，其原子核外有31个电子，根据构造原理知该基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104S24P1，故答案为：1s22s22p63s23p63d104S24P1；
③砷化镓是将（CH3）3Ga和AsH3用MOCVD方法制备得到，同时还生成甲烷，反应方程式为：（CH3）3Ga+AsH3
故答案为：（CH3）3Ga+AsH3
过渡金属元素氧化物的应用研究是目前科学研究的前沿之一，试回答下列问题：
二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水，达到无害化．有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是______．
A．苯与B3N3H6互为等电子体
B．甲醛、苯分子中碳原子均采用sp2杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键．
正确答案
解：A．苯与B3N3H6价电子总数相等，原子数也相等互为等电子体，故A正确；
B．甲醛、苯分子中碳原子均含有3个δ键，没有孤对电子，采用sp2杂化，故B正确；
C．苯、二氧化碳分子的空间结构对称是非极性分子，甲醛分子的空间结构不对称属于极性分子，故C正确；
D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键，故D正确；
故答案为：ABCD．
解析
解：A．苯与B3N3H6价电子总数相等，原子数也相等互为等电子体，故A正确；
B．甲醛、苯分子中碳原子均含有3个δ键，没有孤对电子，采用sp2杂化，故B正确；
C．苯、二氧化碳分子的空间结构对称是非极性分子，甲醛分子的空间结构不对称属于极性分子，故C正确；
D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键，故D正确；
故答案为：ABCD．
对应于下列物质中的中心原子的杂化轨道类型和分子的立体构型有错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．BeCl2中价层电子对个数=2+
B．SiH4中价层电子对个数=4+
C．BCl3中价层电子对个数=3+
D．C6H6中的C含有3个σ 键且不含孤电子对，所以碳原子采用sp2杂化，平面正六边形，故D错误；
故选D．
（2015秋•石嘴山校级期末）中心原子采取sp2杂化的是（ ）
正确答案
解析
解：A．NH3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
B．BCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
C．三氯化磷分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
D．H2O中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+2=4，所以采取sp3杂化，故D错误；
故选B．
下列说法中正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．同一原子中，不同能层，相同能级的轨道数相同，故A错误；
B．3p2表示3p能级有2个电子，但p能级有3个轨道，故B错误；
C．不同能层相同能级的电子能量E（3s）＞E（2s）＞E（1s），故C错误；
D．原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，处于最低能量的原子叫做基态原子，吸收能量，可由基态电子跃迁到激发态，故D正确；
故选D．
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、CO2中C原子杂化轨道数为
B、CH4中C原子杂化轨道数为
C、BeCl2中Be原子杂化轨道数为
D、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，C2H4分子中碳原子形成2个C-H，1个C═C双键，C原子杂化轨道数为（2+1）=3，C原子采取sp2杂化方式，故D错误．
故选：B．
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