分子结构与性质2.docx
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分子结构与性质2
课时提升作业四十二
分子结构与性质
（45分钟 100分）
1.（18分）元素周期表中第2周期元素包括B、C、N、O、F等非金属元素。
（1）硼元素、氮元素均可与氟元素形成AB3型的分子，这两种分子的立体构型分别为________。
（2）实验室中常用CaC2与水反应制备C2H2，CaC2为离子化合物，其阴离子为
，
的电子式为________，与
互为等电子体的分子为________。
C2H2中碳原子的杂化方式为________，分子中σ键与π键数目之比为________，C2H2为________（填“极性”或“非极性”）分子。
（3）三种分子CH4、NH3、H2O的键角由大到小的顺序为________，NH3极易溶于水，而CH4不溶于水，其原因是___________________________________________。
（4）水分子和氟化氢分子间均存在氢键，氟化氢中的氢键比水中的氢键强，但为什么水的沸点高于氟化氢？
__________________________________________。
【解析】
（1）BF3中B为sp2杂化，分子为平面三角形；NF3中N为sp3杂化，分子为三角锥形。
（2）
的电子式为
，其等电子体分子有N2、CO等。
C2H2中碳原子为sp杂化，分子为直线形，结构式为H—C≡C—H，含有3个σ键，2个π键，σ键与π键数目之比为3∶2，C2H2为非极性分子。
（3）CH4、NH3、H2O的键角由大到小的顺序为CH4>NH3>H2O。
NH3为极性分子，与水分子间可形成氢键，因此极易溶于极性溶剂水；CH4为非极性分子，不溶于极性溶剂水中。
（4）水分子间和氟化氢分子间均存在氢键，氟化氢中的氢键比水中的氢键强，但水分子间形成的氢键多于氟化氢分子间的氢键，导致水分子间的作用力大于HF分子间的作用力，因此水的沸点高于氟化氢。
答案：
（1）平面三角形、三角锥形
（2）
N2、CO等 sp 3∶2 非极性
（3）CH4>NH3>H2O NH3为极性分子，与水分子间可形成氢键，因此极易溶于极性溶剂水；CH4为非极性分子，不溶于极性溶剂水中
（4）水分子间形成的氢键多于氟化氢分子间的氢键，导致水分子间的作用力大于HF分子间的作用力，因此水的沸点高于氟化氢
2.（18分）（2017·张家口模拟）已知A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，其中A、B、C、D、E为不同主族的元素。
A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，B的电负性大于C，透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，F的基态原子中有4个未成对电子，G的+1价阳离子正好充满K、L、M三个电子层。
回答下列问题：
（1）A、B、C、D、E、F、G中第一电离能最小的是________（填元素符号）；D元素的原子核外有________种不同运动状态的电子，有________种不同能级的电子。
基态的F3+核外电子排布式是________。
（2）B的气态氢化物在水中的溶解度远大于A、C的气态氢化物，原因是______________。
（3）化合物ECAB中的阴离子与AC2互为等电子体，该阴离子的电子式是__________________。
（4）FD3与ECAB溶液混合，得到含多种配合物的红色溶液，其中配位数为5的配合物的化学式是________________。
（5）化合物EF[F（AB）6]是一种蓝色晶体，下图表示其晶胞的
（E+未画出）。
该蓝色晶体的一个晶胞中E+的个数为________。
（6）G的二价阳离子能与乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）形成配离子：
该配离子中含有的化学键类型有________。
（填字母）
a.配位键 b.极性键
c.离子键d.非极性键
阴离子CAB-中的A原子与乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）中碳原子的杂化方式分别为________。
【解析】A、B、C、D、E、F、G都是元素周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大，A、B、C、D、E为不同主族的元素，A、C的最外层电子数都是其电子层数的2倍，A为碳元素、C为硫元素；透过蓝色钴玻璃观察E的焰色反应为紫色，则E为钾元素，D的原子序数大于C而小于E且为主族元素，则D是氯元素；B的电负性大于C，且原子序数小于C，且主族元素处于不同主族，则B为氮元素；F的基态原子中有4个未成对电子，且为第4周期元素，则F为铁元素；G的+1价阳离子正好充满K、L、M三个电子层，则G为铜元素。
（1）元素的金属性越强，其第一电离能越小，这几种元素中金属性最强的是K，则第一电离能最小的是K；D是氯元素，原子核外有17个电子，电子就有17种运动状态，有5种不同的能级；F是铁元素，失去三个电子生成Fe3+，Fe3+核外有23个电子，则Fe3+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。
（2）B的氢化物是氨气、C的氢化物是硫化氢、A的氢化物是甲烷，硫化氢、甲烷和水分子不能形成氢键、氨气和水分子能形成氢键，氢键的存在促进其溶解度增大，所以氨气的溶解度大于甲烷和硫化氢。
（3）SCN-与CO2互为等电子体，因此其电子式为
。
（4）FeCl3与KSCN溶液混合得到含多种配合物的红色溶液，生成的配合物为铁氰化钾，其中配位数为5的配合物的化学式是K2Fe（SCN）5。
（5）根据图中信息，该晶胞中Fe2+个数：
8×4×
=4，Fe3+个数：
8×4×
=4，CN-个数：
12×
×8=24，根据化合物中各元素化合价的代数和为0知，K+个数：
=4。
（6）Cu的二价阳离子能与乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）形成配离子，该配离子中含有的化学键类型有配位键、极性键、非极性键，答案选abd。
SCN-中的碳原子价层电子对数是2且不含孤电子对，所以碳原子为sp杂化，乙二胺（H2N—CH2—CH2—NH2）中碳原子价层电子对数是4且不含孤电子对，所以碳原子为sp3杂化。
答案：
（1）K 17 5 1s22s22p63s23p63d5
（2）NH3与H2O分子间存在氢键，CH4、H2S分子与H2O分子间不存在氢键
（3）
（4）K2Fe（SCN）5 （5）4 （6）abd sp、sp3
3.（11分）X、Y、Z、W、Q、R六种短周期主族元素，原子序数依次增大，Z基态原子核外有三个未成对电子，Y、Z、W分别与X形成常见化合物的分子结构依次为正四面体、三角锥形和V形，Q的各级电离能数据（单位：
kJ·mol-1）如下表，W与R是同族元素。
I1
I2
I3
I4
I5
……
496
4562
6912
9543
13353
……
回答下列有关问题：
（1）W原子的价电子排布图为________。
（2）化合物X2W2的电子式为________，化合物XYZ的结构式为________。
（3）相同条件下，YW2、RW2两者在水中的溶解度较大的是________（写分子式），原因是______________________________________________________。
（4）RW3分子中的键角________，R
分子的立体构型是________形。
（5）X、Z、W三种元素所形成的常见离子化合物的化学式为________，含有的化学键类型有________。
a.离子键 b.极性共价键
c.非极性共价键d.配位键
e.σ键f.π键
（6）YW2中的化学键类型为________共价键（填“极性”或“非极性”），根据等电子原理，指出与YW互为等电子体且含有Z原子的微粒有____________________（要求写一种即可）。
【解析】结合原子序数关系，W与R同主族，则W、R分别为第2、3周期元素。
Z的基态原子核外有三个未成对电子，则Z为第2周期元素N，其与X形成常见化合物的分子结构为三角锥形，则X为H，根据原子序数依次增大，都为短周期主族元素，以及和H形成常见化合物分子的空间构型，可知Y为C，W为O，W与R同主族，则R为S，根据Q的电离能，有突变说明电子层发生改变，则最外层有1个电子，Q为Na。
（1）W为O，原子的价电子排布图为
。
（2）X2W2的分子式为H2O2，其电子式为
H，XYZ分子式为HCN，其结构简式为H—C≡N。
（3）根据相似相溶原理，CO2是非极性分子，SO2是极性分子，H2O是极性分子，因此SO2的溶解度比CO2在水中溶解度大。
（4）SO3有3个σ键，价层电子对数为3，则空间构型为平面三角形，即键角是
120°。
S
有3个σ键，价层电子对数为4，空间构型为三角锥形。
（5）由H、N、O组成的离子化合物是NH4NO3，NH4NO3中N
与N
之间以离子键结合，N
和N
中均含有极性共价键、σ键，N
中含有配位键，N
中含有π键。
（6）CO2是由极性键构成的非极性分子。
与CO互为等电子体的且含有Z原子的微粒是CN-、N2等。
答案：
（1）
（2）
H H—C≡N
（3）SO2 SO2和H2O均为极性分子，CO2为非极性分子，根据相似相溶原理可判断SO2的溶解度较大
（4）120° 三角锥
（5）NH4NO3 abdef
（6）极性 CN-或N2
4.（11分）短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大，且C元素最高价氧化物对应的水化物能电离出电子数相等的阴、阳离子。
A、C位于同一主族，A为非金属元素，B的最外层电子数是次外层电子数的3倍，B、C的最外层电子数之和与D的最外层电子数相等。
E单质是生活中常见金属，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏。
请回答下列问题：
（1）写出E元素原子基态电子排布式：
__________________________。
（2）写出由B、C两种元素组成1∶1化合物的电子式________，该物质中含有的化学键类型有________。
（3）由上述A、B、C、D四种元素中的三种组成某种盐，水溶液显碱性，是家用消毒剂的主要成分。
将该盐溶液滴入淀粉KI溶液中，溶液变为蓝色，则反应的离子方程式为______________________________________________________。
（4）由上述A、B、C、D四种元素中的两种或多种元素组成的化合物有多种，写出一种既含有极性键又含有非极性键的共价化合物________。
（5）B、D两种元素可形成多种阴离子，如D
、D
、D
等，在这三种阴离子中中心原子的杂化方式分别为________，离子的立体构型分别为________。
【解析】根据题意可推知：
A是H；B是O；C是Na；D是Cl；E是Fe。
（1）Fe原子基态电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2。
（2）由B、C两种元素组成1∶1化合物为Na2O2，其电子式是Na+
]2-Na+，Na2O2中含有离子键和共价键（非极性共价键）。
（3）由上述A、B、C、D四种元素中的三种组成某种盐，水溶液显碱性，是家用消毒剂的主要成分。
将该盐溶液滴入淀粉KI溶液中，溶液变为蓝色，说明该盐有强的氧化性，则该盐是NaClO，则反应的离子方程式为2I-+ClO-+H2O
I2+Cl-+
2OH-。
（4）四种元素形成的含有非极性键的共价化合物应含有过氧键，应为H2O2。
（5）B、D两种元素可形成的三种阴离子为Cl
、Cl
、Cl
，三种离子中Cl的价层电子对数均为4，均为sp3杂化，立体构型分别为V形、三角锥形、正四面体形。
答案：
（1）1s22s22p63s23p63d64s2（或[Ar]3d64s2）
（2）Na+
]2-Na+ 离子键和共价键（或非极性键）
（3）2I-+ClO-+H2O
I2+Cl-+2OH-
（4）H2O2
（5）sp3、sp3、sp3 V形、三角锥形、正四面体形
【加固训练】
（2017·合肥模拟）A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期主族元素。
A元素可形成多种同素异形体，其中一种是自然界最硬的物质；B的原子半径在短周期主族元素中最大；C原子核外电子占据7个不同的原子轨道；D的单质在常温常压下是淡黄色固体。
（1）E在元素周期表中的位置是________；B的基态原子核外电子排布式为________。
（2）A、D、E中电负性最大的是________（填元素符号）；B、C两元素第一电离能较大的是________（填元素符号）。
（3）A和D两元素非金属性较强的是________（填元素符号），写出能证明该结论的一个事实依据___________________________________________________。
（4）化合物AD2分子中共有________个σ键和________个π键，AD2分子的立体构型是________。
【解析】A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期主族元素。
A元素可形成多种同素异形体，其中一种是自然界最硬的物质，因此A是碳元素；B的原子半径在短周期主族元素中最大，则B是Na；C原子核外电子占据7个不同的原子轨道，则C的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，所以C是Al；D的单质在常温常压下是淡黄色固体，则D是S，E的原子序数大于S，且是短周期元素，因此E是Cl。
（1）E的原子序数是17，位于元素周期表的第3周期、第ⅦA族；B是钠，根据核外电子排布规律可知，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s1。
（2）非金属性越强，电负性越大，则A、D、E中电负性最大的是Cl；金属性越强，第一电离能越小，则B、C两元素第一电离能较大的是Al。
（3）非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强。
已知H2CO3是弱酸，而H2SO4是强酸，因此A和D两元素非金属性较强的是S。
（4）双键是由1个σ键和1个π键组成的，CS2的结构式为S
C
S，因此分子中共有2个σ键和2个π键。
分子的立体构型与CO2分子相似，属于直线形结构。
答案：
（1）第3周期、第ⅦA族 1s22s22p63s1
（2）Cl Al
（3）S H2CO3是弱酸，H2SO4是强酸（或其他合理答案） （4）2 2 直线形
5.（12分）（2015·江苏高考）下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶
2Cr2
+3CH3CH2OH+16H++13H2O
4[Cr（H2O）6]3++3CH3COOH
世纪金榜导学号30682448
（1）Cr3+基态核外电子排布式为______________________；配合物[Cr（H2O）6]3+中，与Cr3+形成配位键的原子是________（填元素符号）。
（2）CH3COOH中C原子轨道杂化类型为__________；1molCH3COOH分子含有σ键的数目为____________。
（3）与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________（填化学式）；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为________________。
【解析】
（1）Cr为24号元素，价电子为24-18=6，d轨道半满状态下较稳定，则Cr的核外电子排布为[Ar]3d54s1，失去电子时，先失最外层上的电子，所以Cr3+的核外电子排布为[Ar]3d3。
H2O中的O含有孤电子对，所以O为配位原子。
（2）甲基中碳为sp3杂化，羧基中的碳为sp2杂化。
单键全部为σ键，双键中有一个π键和一个σ键，所以1molCH3COOH中含有7molσ键。
（3）H2O中O的价电子数与F+相等，所以H2O和H2F+互为等电子体。
H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键，故两者可以任意比例互溶。
答案：
（1）1s22s22p63s23p63d3（或[Ar]3d3） O
（2）sp3、sp2 7mol（或7NA）
（3）H2F+ H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
6.（10分）（2017·郴州模拟）W、X、Y、M、Z为元素周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。
W的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为3，X2+与W3-具有相同的电子层结构；W与X的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数；Z元素位于元素周期表的第11列，M是第4周期中核外未成对电子数最多的元素。
请回答：
世纪金榜导学号30682449
（1）Z的基态原子M层的电子排布式为____________________________________。
（2）W的简单氢化物分子中W原子的________轨道与氢原子的________轨道重叠形成W—Hσ键（填轨道名称）。
（3）比较Y的含氧酸酸性：
HYO2________HYO（填“>”或“<”），原因为__________。
（4）关于Z的化合物[Z（EDTA）]SO4（EDTA的结构简式如图）的说法正确的是________。
A.[Z（EDTA）]SO4中所含的化学键有离子键、共价键、配位键和氢键
B.EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
C.[Z（EDTA）]SO4的组成元素中第一电离能最大的是氧元素
D.[Z（EDTA）]SO4的外界离子的空间构型为正四面体
（5）离子型氢化物XH2的晶胞如图所示，其中阴离子的配位数为________。
【解析】W、X、Y、M、Z为元素周期表中前四周期原子序数依次增大的元素，W的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为3，则W为氮元素；X2+与W3-具有相同的电子层结构，这两种离子核外有10个电子，则X为镁元素；Z元素位于元素周期表的第11列，则Z为铜元素；Y原子序数小于29，W与X的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数，则Y为氯元素，M是第4周期中核外未成对电子数最多的元素，为3d54s1，为铬元素。
（1）Z为铜元素，基态原子M层的电子排布式为3s23p63d10。
（2）W的简单氢化物为NH3，氨气分子中，原子间形成σ键时，发生重叠的原子轨道分别为sp3杂化轨道和s轨道。
（3）同一种元素的含氧酸中，含有非羟基氧原子个数越多，其酸性越强，HYO2中非羟基氧原子个数是1、HYO中没有非羟基氧原子，所以酸性HYO2>HYO。
HClO2和HClO可分别表示为（HO）ClO和（HO）Cl，HClO中的Cl为+1价，而HClO2中的Cl为+3价，正电性更高，导致Cl—O—H中O的电子更向Cl偏移，更易电离出H+。
（4）[Z（EDTA）]SO4中所含的化学键有离子键、共价键和配位键，不存在氢键，故A错误；EDTA中碳原子有2种杂化轨道类型，其中羧基中为sp2、亚甲基中为sp3，故B正确；氮原子的2p轨道为半充满结构，第一电离能最大，故C错误；
[Z（EDTA）]SO4的外界离子是硫酸根离子，S的价层电子对数为4+
×（6+2-4×2）=4，空间构型为正四面体，故D正确。
（5）离子型氢化物MgH2的晶胞中，每个氢离子连接晶胞中体心上的镁离子和一个顶点上的镁离子，共3个镁离子，所以阴离子的配位数为3。
答案：
（1）3s23p63d10
（2）sp3杂化 s
（3）> HClO2和HClO可分别表示为（HO）ClO和（HO）Cl，HClO中的Cl为+1价，而HClO2中的Cl为+3价，正电性更高，导致Cl—O—H中O的电子更向Cl偏移，更易电离出H+ （4）B、D （5）3
7.（20分）（2017·马鞍山模拟）铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。
一项科学研究成果表明，铜锰氧化物（CuMn2O4）能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛（HCHO）。
世纪金榜导学号30682450
（1）Cu+基态的电子排布式可表示为________。
（2）1mol甲醛（HCHO）中含有的σ键数目为________。
（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），a位置上氯原子的杂化轨道类型为________。
这两种不同化合物的化学式分别为________、________。
（4）金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应生成铜氨离子[Cu（NH3）4]2+。
①反应的离子方程式为_______________________________________________。
②[Cu（NH3）4]2+中存在的化学键类型有________（填序号）。
A.配位键 B.离子键
C.极性共价键D.非极性共价键
【解析】
（1）Cu是29号元素，Cu+基态的电子排布式可表示为1s22s22p63s23p63d10，也可表示为[Ar]3d10。
（2）甲醛结构式是
，在一个分子中含有3个σ键和1个π键，故1mol甲醛（HCHO）中含有的σ键数目为3NA。
（3）a位置上氯原子形成2个单键，含有2对孤电子对，杂化轨道数为4，因此原子杂化方式是sp3杂化。
阴离子中Cu与Cl个数比为1∶3，若铜元素为+2价，则化合物的化学式为KCuCl3；若铜为+1价，则其化学式为K2CuCl3。
（4）①铜和氨水、过氧化氢的混合液反应，反应的离子方程式可表示为Cu+H2O2+4NH3
[Cu（NH3）4]2++2OH-。
②[Cu（NH3）4]2+中存在的化学键类型有NH3中的极性共价键，NH3与Cu2+之间的配位键，故选A、C。
答案：
（1）1s22s22p63s23p63d10（或[Ar]3d10）
（2）3NA
（3）sp3 KCuCl3 K2CuCl3
（4）①Cu+H2O2+4NH3
[Cu（NH3）4]2++2OH- ②A、C
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