- 分子的立体结构
- 共1308题
【三选一—物质结构与性质】碳元素是构成有机物的基础元素。
（1）写出碳元素核外电子排布式_____________。
（2）甲烷与水分子相对分子质量差距不大但溶沸点却有很大差距，原因是_____________。
（3）分析甲烷、乙烯、乙炔中碳原子杂化方式____________。
（4）已知CO2晶胞结构如下，已知其晶胞边长为a cm，NA表示阿伏加德罗常数，其密度为_____________ g/cm3。
正确答案
（1）1s22s22p2（2）水分子间可形成氢键
（3）甲烷sp3；乙烯sp2；乙炔sp；
（4）
（三选一）【物质结构与性质】
X、Y、W、M、N五种元素分别位于周期表中三个紧邻的周期，且原子序数逐渐增大，X和Y的氢化物都比同族元素氢化物的沸点高，但在同周期中却不是最高的。W是同周期元素中离子半径最小的元素。M原子的最外能层上有两个运动状态不同的电子。N是一种“明星金属”，广泛应用于航天、军事等工业领域。请回答下列问题：
(1)X、Y两种元素的元素符号是______、_____。X、Y 可以形成一种共价化合物，其中两种元素最外层电子数都达到8，则其分子的空间构型是____；中心原子的杂化方式是____。
(2)X的氢化物易溶于水的原因是____
(3)N的电子排布式是________。
(4)X和Y两元素的第一电离能大小关系：_____小于_____ （填元素符号）。
(5)M与Y形成的化合物的晶体类型属于__________；其晶胞如图所示，其中M离子的配位数是_______。
正确答案
(1)N；F；三角锥形；sp3杂化
(2)氨气与水反应且可以与水形成氢键，氨气是极性分子，易溶于极性分子水
(3)1s22s22p63s23p63d24s2 (4)N；F
(5)离子晶体；8
试用杂化轨道理论分析为什么BF3的空间构型是平面三角形，而NF3是三角锥形？
______________________________
正确答案
B原子2s轨道上的一个电子受激发跃迁到2p 轨道上，在F原子的作用下发生了sp2杂化，与三个F原子形成三个σ键，故是平面三角形。而在NF3分子中N原子发生了sp3杂化，形成四个
sp3杂化轨道，其中有一对孤对电子占据一个轨道，另三个轨道与三个F形成三个σ键，故是三角锥形。
(1)在元素周期表中，同一主族元素化学性质相似，目前也发现有些元素的化学性质和它在元素周期表中左上方或右下方的另一主族元素性质相似，这称为对角线规则。
(2)有些物质如B(OH)3（硼酸）、Al(OH)3中心原子是缺电子的，即他们的中心原子最外层电子数都不满8个电子。为了使其中心原子达到8电子稳定结构，中心原子可以接受来自具有孤对电子对原子的一对电子形成特殊的共价键--即配位键，配位键可以用“→”表示，如（供出电子对）A→B（接受电子对）。正因为如此B(OH)3（硼酸）在水中也有一定的酸性，但不是本身电离出H+，而是靠夺取水中的OH-使水电离出H+从而使溶液呈现酸性。即B(OH)3+H2O=B(OH)4-+H+。根据上述信息，请回答问题：
(1)锂在空气中燃烧除生成________外，也生成微量的________（用化学式填写）。
(2)铍的最高价氧化物对应的水化物的化学式是______；属于____（填“酸性”、“碱性”或“两性”）化合物，写出能证明其性质的离子方程式是______________________。
(3)若已知反应Be2C+4H2O=2Be(OH)2+CH4↑，则将Al4C3投入过量强碱溶液反应的离子方程式：____________________。
(4)科学家证实，氯化铝属于共价化合物，分子式为Al3Cl6，其结构式为下列四种中的一种，你认为正确的结构是________________。由原子间的成键特点，可以预测中心原子Al的杂化类型可能为________；若这种杂化类型成立，则处在同一平面内的原子最多有________个。
正确答案
(1)Li2O；Li3N
(2)Be(OH)2；两性；Be(OH)2+2H+=Be2+ +2H2O、Be(OH)2+2OH-=BeO22-+2H2O
(3)Al4C3+4OH-+4H2O=3CH4↑+4AlO2- (4)④；sp3；6
NH3还能与很多化合物通过配位键发生相互作用。例如：科学家潜心研究的一种可作储氢材料的化合物X是NH3与第二周期另一种元素的氢化物相互作用的产物，X是乙烷的等电子体；加热化合物X会缓慢释放H2，转变为化合物Y，Y是乙烯的等电子体。
①化合物X的结构式为______________（必须标明配位键）。
②化合物X、Y分子中，N元素分别发生了_____杂化。
正确答案
①
②sp3和sp2
A+、B-、C、D、E+五种微粒均含有氢原子，溶液中的A+和B-在加热时相互反应可转化为C和D；B-和E+发生如下反应B-+E+=2D，问：
（1）A+、B-、E+的电子式分别为A+______；B-______；E+______．C、D的化学式分别为：C______、D______．
（2）写出A+与B-在加热时反应的化学方程式______．
（3）C、D、E+的空间构型分别为______、______、______．
（4）以上五种微粒中含有配位键的是：______和______；A+中心原子的杂化方式是______杂化．
正确答案
A+、B-、C、D、E+五种微粒均含有氢原子，溶液中的A+和B-在加热时相互反应可转化为C和D，则A+为NH4+，B-为OH-，B-+E+=2D，E+为H3O+，所以D为H2O，C为NH3，
（1）A+、B-、E+的电子式分别为
、
、
，C为NH3，D为H2O，
故答案为：
；
；
；NH3；H2O；
（2）反应生成氨气和水，反应的化学方程式为NH4++OH-
（3）氨气为三角锥型，水为V型，H3O+与氨气为等电子体，也为三角锥型，故答案为：三角锥；V型；三角锥；
（4）铵根离子、水合氢离子中氢离子提高空轨道，N或O提供孤对电子形成配位键，NH4+为正四面体结构，与甲烷相似，中心原子采取sp3杂化，
故答案为：NH4+；H3O+；sp3．
第四周期过渡元素Mn、Fe、Ti可与C、H、O形成多种化合物．
（1）下列叙述正确的是______．（填字母）
A．CH2O与水分子间能形成氢键
B．CH2O和CO2分子中的中心原子均采用sp2杂化
C．C6H6分子中含有6个▱键和1个大π键，C6H6是非极性分子
D．CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低
（2）Mn和Fe的部分电离能数据如下表：
Mn元素价电子排布式为______，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______．
（3）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，其中Ti属于______区．
（4）Ti的一种氧化物X，其晶胞结构如上图所示，则X的化学式为______．
（5）电镀厂排放的废水中常含有剧毒的CN-离子，可在X的催化下，先用NaClO将CN-氧化成CNO-，再在酸性条件下CNO-继续被NaClO氧化成N2和CO2．
①H、C、N、O四种元素的电负性由小到大的顺序为______．
②与CNO-互为等电子体微粒的化学式为______（写出一种即可）．
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，它与异氰酸（HNCO）互为同分异构体，其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，试写出氰酸的结构式______．
正确答案
（1）A中甲醛中含有羟基，与水可以形成氢键，故A正确；B二氧化碳为sp杂化，C中苯中碳碳键含有6个σ键，每个碳氢键含有一个σ键，苯分子中一共含有12个，故C错误；常温下二氧化碳为气体，二氧化硅为固体，CO2晶体的熔点、沸点都比二氧化硅晶体的低，故D正确；
故答案为：（1）A D；
（2）25号元素锰，价电子个数为25-18=7，价电子排布为3d54s2，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，而铁为26号元素，价电子排布为3d64s2，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，故气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难；
故答案为：3d54s2； Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转σσ变为不稳定的3d4状态，而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；
（3）根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域，s区、d区、ds区、p区、f区，s区为第ⅠA、ⅡA族，p区为第ⅢA到零族，d区包括从第ⅢB族到八族，ds区为第ⅠB、ⅡB族，f区为镧系和锕系，其中钛位于第ⅣB族，属于d区；
故答案为：d区；
（4）每个晶胞中含有钛原子数为8×0.125+1=2，氧原子数为4×0.5+2=4，故化学式为TiO2；
故答案为：TiO2；
（5）①氢位于第一周期，碳、氮、氧元素位于第二周期，同周期从左向右，电负性逐渐增大，故电负性大小为H＜C＜N＜O；
②CNO-电子数为22，等电子体为电子数相等，故与CNO-互为等电子体微粒的化学式CO2、N2O、SCN-等；
③氰酸（HOCN）是一种链状分子，且其分子内各原子最外层均已达到稳定结构，碳为四配位，氮为三配位，氧为两配位，故N≡C-O-H；
故答案为：①H＜C＜N＜O ②CO2（N2O）、SCN-③N≡C-O-H．
Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：
回答下列问题：
（1）Mn元素价电子的电子排布式为______，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子难．对此，你的解释是：______
（2）Fe原子或离子外围有较多能量相近的空轨道能与一些分子或离子形成配合物．
①与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是______．
②六氯和亚铁离子〔Fe（CN）64-〕中的配体CN-中C原子的杂化轨道类型是______，写出一种与CN-互为等电子体的单质分子的路易斯结构式______．
（3）三氯化铁常温下为固体，熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．据此判断三氯化铁的晶体类型为：______
（4）金属铁的晶体在不同的温度下有两种堆积方式，晶体分别如图所示．面心立方晶胞和体心立方晶胞中实际含有的Fe原子个数之比为：______．
正确答案
（1）Mn元素为25号元素，核外电子排布式为[Ar]3d54s2，所以价层电子排布式为3d54s2．
由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：3d54s2． 由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．
（2）①Fe原子或离子含有空轨道．所以，与Fe原子或离子形成配合物的分子或离子应具有孤对电子．
故答案为：具有孤对电子．
②CN-中C原子与N原子键以三键连接，三键中有1个δ键、2个π键，C原子还有一对孤对电子，杂化轨道数2，C原子采取sp杂化．
CN-含有2个原子，价电子总数为4+5+1=10，故其等电子体为氮气分子等，结构式为N≡N．
故答案为：sp；N≡N
（3）三氯化铁，其熔点：282℃，沸点315℃，在300℃以上升华．易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂．符号分子晶体的特征，故为三氯化铁分子晶体．
故答案为：分子晶体．
（4）面心立方结构晶胞中铁原子数为1+6×
体心立方结构晶胞中铁原子数为1+8×
属于两种结构的铁原子数之比为4：2=2：1．
故答案为：2：1
Q、R、X、Y、Z为周期表前四周期元素，原子序数依次递增。已知：
①Q为元素周期表中原子半径最小的元素；
②R的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；
③Y的基态原子的核外成对电子数是未成对电子数的3倍；
④Q、R、Y三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常含有的一种有害气体，Q、R两种元素组成的原子个数比为1：1的化合物N是中学化学中常见的有机溶剂；
⑤Z有“生物金属”之称，Z4+离子和氩原子的核外电子排布相同。
请回答下列问题（答题时，Q、R、X、Y、Z用所对应的元素符号表示）
（1）化合物M的空间构型为___________，其中心原子采取___________杂化；化合物N在固态时的晶体类型为___________。
（2）R、X、Y三种元素的第一电离能由小到大的顺序为___________；
（3）由上述一种或多种元素组成的与RY2互为等电子体的分子为___________（写分子式）
（4）由R、X、Y三种元素组成的RXY-离子在酸性条件下可与NaClO溶液反应，生成X2、RY2等物质。该反应的离子方程式为_____________________________。
（5）Z原子基态时的外围电子排布式为___________；Z的一种含氧酸钡盐的晶胞结构如图所示，晶体内与每个Z原子等距离且最近的氧原子数为___________
正确答案
（1）平面三角形；sp2；分子晶体
（2）C
（3）N2O
（4）2CNO-+2H++3ClO-=N2↑+2CO2↑+3C1-+H2O
（5）3d24s2；6
一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）（[Cu（NH3）4]SO4•H2O]是一种重要的染料及农药中间体．请回答下列相关问题：
（1）Cu的核外电子排布式为______．
（2）N的L层中有______对成对电子；N
（3）氨水溶液中存在多种氢键，任表示出其中两种______；
（4）[Cu（NH3）4]SO4•H2O中呈深蓝色的离子是______，该微粒中的“电子对给予一接受键”属于______键（填“σ”或“π”）；
（5）Cu的一种氯化物晶胞结构如图所示，该氯化物的化学式是______．
正确答案
（1）Cu元素是29号元素，原子核外电子数为29，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，
故答案为：1s22s22p63s23p63d104s1；
（2）N元素原子的核外电子排布式为1s22s22p3，L层中s能级的电子为成对电子，
NH4+中，N原子成4个N-H，采取sp3杂化，不含孤对电子，为正四面体结构，
故答案为：1；正四面体；sp3；
（3）N元素与O元素的电负性都很强，不同分子中的N原子、O原子与H原子之间都可以形成氢键，如O-H…N、N-H…O、
O-H…O、N-H…N，
故答案为：O-H…N、N-H…O等；
（4）[Cu（NH3）4]SO4•H2O中呈深蓝色的离子是[Cu（NH3）4]2+，微粒中的“电子对给予一接受键”属于配位键，为单键，属于σ键，
故答案为：[Cu（NH3）4]2+；σ；
（5）由晶胞结构可知，Cu原子位于面心与顶点上，晶胞中Cu原子数目为8×
故答案为：CuCl．
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