- 分子的立体结构
- 共1308题
用VSEPR模型和杂化轨道理论相关知识填表:
正确答案
解:NH3中,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(5-3×1)=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,中心原子以采取sp3杂化,分子形状为三角锥形;
BeCl2中,铍原子含有两个共价单键,不含孤电子对,所以价层电子对数是2,中心原子以sp杂化轨道成键,分子形状为直线形;
SO3中,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-3×2)=3,含孤电子对数为0,杂化轨道数3,硫原子采用sp2杂化,分子形状为平面三角形;
NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
SO中,价层电子对数=σ 键个数+
(a-xb)=4+
(6+2-4×2)=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
NCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,所以原子杂化方式是sp3,分子形状为三角锥形;
故答案为:
解析
解:NH3中,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(5-3×1)=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,中心原子以采取sp3杂化,分子形状为三角锥形;
BeCl2中,铍原子含有两个共价单键,不含孤电子对,所以价层电子对数是2,中心原子以sp杂化轨道成键,分子形状为直线形;
SO3中,价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-3×2)=3,含孤电子对数为0,杂化轨道数3,硫原子采用sp2杂化,分子形状为平面三角形;
NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
SO中,价层电子对数=σ 键个数+
(a-xb)=4+
(6+2-4×2)=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形;
NCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+=4,含孤电子对数为1,杂化轨道数4,所以原子杂化方式是sp3,分子形状为三角锥形;
故答案为:
下列微粒:①CH4;②CH≡CH;③NH4+;④BF3;⑤H2O填写下列空白(填序号)
(1)呈正四面体的是______.
(2)中心原子轨道采取sP3杂化的是______,采取sP2杂化的是______,采取sP杂化的是______.
(3)所有原子共平面的是______,共线的是______.
(4)含有极性键的极性分子是______.
正确答案
解:(1)①CH4是正四面体结构;②CH≡CH是直线形分子;③NH4+是正四面体结构;④BF3是平面三角形分子;⑤H2O是V形分子;
故答案为:①③;
(2)①CH4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,
②C2H2中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+0=2,所以采取sp杂化,
③NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,
④BF3中B原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=3+0=3,所以采取sp2杂化;
⑤H2O中O原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+2=4,所以采取sp3杂化;
所以采取sp3杂化的化合物是①③⑤;为sp2杂化的是④;为sp杂化的是②;
故答案为:①③⑤;④;②;
(3)②C2H2是直线形分子,所有原子共平面也共线;
④BF3是平面三角形分子,所有原子共平面而不共线;
⑤H2O是V形分子,所有原子共平面而不共线;
故答案为:②④⑤;②;
(4)①CH4分子中含有碳氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
②C2H2分子中含有碳氢极性键,碳碳非极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
③NH4+不是分子;
④BF3分子中含有硼氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
⑤H2O分子中含有氢氧极性键,电荷的分布是不均匀的,不对称,为极性分子;
所以含有极性键的极性分子是⑤;
故答案为:⑤.
解析
解:(1)①CH4是正四面体结构;②CH≡CH是直线形分子;③NH4+是正四面体结构;④BF3是平面三角形分子;⑤H2O是V形分子;
故答案为:①③;
(2)①CH4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,
②C2H2中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+0=2,所以采取sp杂化,
③NH4+中氮原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4,所以采取sp3杂化,
④BF3中B原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=3+0=3,所以采取sp2杂化;
⑤H2O中O原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=2+2=4,所以采取sp3杂化;
所以采取sp3杂化的化合物是①③⑤;为sp2杂化的是④;为sp杂化的是②;
故答案为:①③⑤;④;②;
(3)②C2H2是直线形分子,所有原子共平面也共线;
④BF3是平面三角形分子,所有原子共平面而不共线;
⑤H2O是V形分子,所有原子共平面而不共线;
故答案为:②④⑤;②;
(4)①CH4分子中含有碳氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
②C2H2分子中含有碳氢极性键,碳碳非极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
③NH4+不是分子;
④BF3分子中含有硼氢极性键,正负电荷的重心重合,电荷分布均匀,为非极性分子;
⑤H2O分子中含有氢氧极性键,电荷的分布是不均匀的,不对称,为极性分子;
所以含有极性键的极性分子是⑤;
故答案为:⑤.
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),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为( )
正确答案
解析
解: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,故选C.
在HS-中S的杂化类型是______.
正确答案
sp3
解析
解:HS-中S的中心原子中含有3个孤电子对和1个σ键,杂化轨道数3+1=4,故硫原子采取sp3杂化;
故答案为:sp3.
AlCl3在图反应中作催化剂,分子③中碳原子的杂化类型为______
正确答案
sp2和sp3
解析
解:分子③中有的碳原子有些是形成4个σ键,无孤电子对,有些是形成3个σ键,无孤电子对,所以碳原子的杂化方式为sp2和sp3;
故答案为:sp2和sp3.
硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:则Xm-的化学式为______,硼原子轨道的杂化类型有______杂化,原子3的轨道杂化类型为______杂化,Na+与Xm-之间的作用力是______.
正确答案
解:观察模型,1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子,可知Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,则Xm-的化学式为:(H4B4O9)2-;
2号B形成3个键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(3-3×1)=3,则B原子为SP2杂化,B一般是形成3个键,4号B形成4个键,其中1个键是配位键,配位键存在4号与5号之间,4号B形成4个键,价层电子对数=4,则B原子为SP3杂化;
3号氧原子形成2个单键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=2+
(6-2×1)=4,所以氧原子是sp3杂化;
钠离子与Xm-形成离子键,
故答案为:(H4B4O9)2-;sp2杂化、sp3;sp3;离子键.
解析
解:观察模型,1,3,5,6代表氧原子,2,4代表B原子,可知Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1,B为+3,O为-2,可得m=2,则Xm-的化学式为:(H4B4O9)2-;
2号B形成3个键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=3+
(3-3×1)=3,则B原子为SP2杂化,B一般是形成3个键,4号B形成4个键,其中1个键是配位键,配位键存在4号与5号之间,4号B形成4个键,价层电子对数=4,则B原子为SP3杂化;
3号氧原子形成2个单键,价层电子对数=σ 键个数+(a-xb)=2+
(6-2×1)=4,所以氧原子是sp3杂化;
钠离子与Xm-形成离子键,
故答案为:(H4B4O9)2-;sp2杂化、sp3;sp3;离子键.
正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构白色晶体,有与石墨相似的层状结构.层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图).下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A.正硼酸晶体中存在H3BO3分子,且该晶体中存在氢键,说明硼酸由分子构成,是分子晶体,原子晶体内只有共价键,故A错误.
B.分子的稳定性与分子内的B-O、H-O共价键有关,熔沸点与氢键有关,故B错误.
C.B只形成了3个单键,没有孤电子对,所以采取sp2杂化,故C错误.
D.1个硼酸分子形成了6个氢键,但每个氢键是2个硼酸分子共用的,所以平均含3个氢键,则含有1molH3BO3的晶体中有3mol氢键,故D正确;
故选D.
第28届国际地质大会提供的资料显示,海底有大量的天然气水合物,可满足人类1000年的能源需要.天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8个笼,每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O分子.根据上述信息,完成下面两题:
(1)下列关于天然气水合物中两种分子描述正确的是______
A.两种都是极性分子
B.两种都是非极性分子
C.H2O是极性分子,CH4是非极性分子
D.其中氧原子和碳原子的杂化方式分别为sp2和sp3
E.其中氧原子和碳原子的杂化方式均为sp3
(2)晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为______.
正确答案
CE
CH4•8H2O或6CH4•48H2O
解析
解:水分子的空间构型为V型结构,正负电荷的中心不重合,属于极性分子;甲烷的空间构型为正四面体,C原子位于结构的中间,带负电,4个H原子位于四周,各带正电,但由于正四面体为空间对称结构,结构对称且正负电荷的中心重合,属于非极性分子;水分子中中心原子O的价层电子对数=2=4,故氧原子为sp3杂化,甲烷中中心原子C价层电子对数=4
=4,故碳原子为sp3杂化,故答案为:CE;
(2)晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H2O分子填充,因此6个笼中有6个甲烷分子,水分子46+2=48,共48个H2O,则天然气水合物平均分子组成可表示为CH4•8H2O或6CH4•48H2O,故答案为:CH4•8H2O或6CH4•48H2O.
Ⅰ.(1)碳是形成化合物最多的元素,其单质与化合物广布于自然界.CS2是一种重要的有机溶剂,其结构与CO2相似,CS2分子中中心原子的杂化类型为______; 一个CS2分子中含有______ 个π键;
(2)冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞(其晶胞结构如下图,每种球均表示一个水分子,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.每个晶胞平均占有______个水分子,每摩尔冰中含有______个氢键(用NA 表示阿伏加德罗常数),冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同的原因是______;
(3)SO2 中心原子的杂化类型为______;CO32-空间构型为______,键角为______;
Ⅱ.MgO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同,其晶格能分别为:MgO-3791kJ/mol、NaCl-786kJ/mol.导致两者晶格能差异的主要原因______.
正确答案
解:I、(1)CS2分子碳原子的价层电子对是2,所以碳原子采用SP杂化,二氧化碳和二硫化碳的结构相似,根据二氧化碳的结构式知,一个CS2分子中含有2个π键,
故答案为:sp;2;
(2)冰晶胞中水分子个数=4+8×,每1个水分子形成2个氢键,所以每摩尔冰中含有2NA个氢键,
金刚石中,C原子为sp3杂化,而冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同,说明C原子与O原子都为sp3杂化,且氢键和共价键都具有方向性和饱和,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键,
故答案为:8;2NA;氢键具有方向性,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键;
(3)SO2 中心原子的价层电子数=2+(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,所以采用sp2杂化,
CO32-中碳原子的价层电子数=3+(4+2-3×2)=3,且不含孤电子对,所以其空间构型是平面正三角形,键角是120°,故答案为:sp2;平面三角形;120°;
Ⅱ、晶格能的大小与离子半径成反比,和电荷成正比,MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl,所以二者晶格能有差异,
故答案为:MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl.
解析
解:I、(1)CS2分子碳原子的价层电子对是2,所以碳原子采用SP杂化,二氧化碳和二硫化碳的结构相似,根据二氧化碳的结构式知,一个CS2分子中含有2个π键,
故答案为:sp;2;
(2)冰晶胞中水分子个数=4+8×,每1个水分子形成2个氢键,所以每摩尔冰中含有2NA个氢键,
金刚石中,C原子为sp3杂化,而冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相同,说明C原子与O原子都为sp3杂化,且氢键和共价键都具有方向性和饱和,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键,
故答案为:8;2NA;氢键具有方向性,每个分子与相邻的4个水分子形成氢键;
(3)SO2 中心原子的价层电子数=2+(6-2×2)=3,且含有一个孤电子对,所以采用sp2杂化,
CO32-中碳原子的价层电子数=3+(4+2-3×2)=3,且不含孤电子对,所以其空间构型是平面正三角形,键角是120°,故答案为:sp2;平面三角形;120°;
Ⅱ、晶格能的大小与离子半径成反比,和电荷成正比,MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl,所以二者晶格能有差异,
故答案为:MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl,而离子间的平均距离又小于NaCl.
n、l、m确定后,仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的( )
正确答案
解析
解:每个原子轨道要用主量子数、角量子数和磁量子数来描述,n表示主量子数决定电子层数(n取1、2、3、4、5、6、7);
l表示角量子数决定电子亚层(取n-1)如l=0,1,2,3分别是s,p,d,f;
m表示磁量子数决定决定原子轨道(或电子云)在空间的伸展方向(s能级只有1个轨道,p能级有3个轨道,d能级有5个轨道,f能级有7个轨道).
A.当n确定,就能确定电子层数,当l确定就能确定电子亚层的数目,当m确定就能确定,决定原子轨道(或电子云)在空间的伸展方向,n、l、m确定后,能确定原子轨道的数目,如n=2、l=1表示原子第二能层有s能级、p能级,故A正确;
B.s电子的原子轨道呈球形;p电子的原子轨道呈纺锤形,d亚层为花瓣形,如3d,表示第三能层含有3s、3p、3d三个能级,3d亚层为花瓣形,故B正确;
C.多电子原子中,电子填充原子轨道时,各原子轨道的能量高低比较方法:相同电子层上原子轨道能量的高低:ns<np<nd<nf;形状相同的原子轨道能量的高低:1s<2s<3s<4s…;同一能级上的原子轨道具有相同的能量:npx=npy=npz,所以当n、l、m确定后,即可确定原子轨道的能量,故C正确;
D.当n确定,就能确定电子层数,当l确定就能确定电子亚层的数目,当m确定就能确定,决定原子轨道(或电子云)在空间的伸展方向,但不能确定每一轨道是否已填满,所以无法确定所填充的电子数目,故D错误;
故选D.
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