2019-2020年高考化学考点突破训练 12.3分子空间构型与物质的性质

PAGE/NUMPAGES2019-2020年 高考 地理事物空间分布特征语文高考下定义高考日语答题卡模板高考688高频词汇高考文言文120个实词 化学考点突破训练12.3分子空间构型与物质的性质1．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是(　　)A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子C．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键D．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键解析　H2O分子中的中心原子O为sp3杂化，H2O的空间构型为V形；H2SO4分子中氢原子没有发生轨道杂化。答案　C2．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间构型，结论正确的是(　　)A．直线形；三角锥形B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形D．V形；平面三角形解析　H2S分子中的硫原子上含有两个孤电子对，故H2S空间构型为V形；BF3中B原子的价电子全部用于成键，故为平面三角形。答案　D3．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是(　　)A．若n＝2，则分子的立体结构为V形B．若n＝3，则分子的立体结构为三角锥形C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形D．以上说法都不正确解析　若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，那么中心原子形成的σ键成键电子对数一定是2，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子结构为直线形；n＝3时，分子结构为平面三角形；n＝4时，分子结构为正四面体形。答案　C4．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：(1)BF3分子的立体结构为________________，NF3分子的立体结构为________________。(2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是________，采取sp3杂化的分子是________。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：________________。(3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因是________________________________________________。(4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为____________________________。解析　(1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的立体结构为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体结构为三角锥形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。(3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化，而在O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但比水分子的要大；C原子上无孤电子对，键角最大。(4)阳离子电荷数越多、阴离子半径越大时，电子云变化越大，化学键中离子键的成分减少、共价键的成分增加，极性减小，故在水中的溶解性减小。答案　(1)平面三角形　三角锥形(3)CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小(4)AgF>AgCl>AgBr>AgI归纳总结1.“三种”方法判断分子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断。若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。(3)根据等电子原理结构相似进行推断，如CO2是直线形分子，CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。2．用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABn型)、离子(ABeq\o\al(m±,n)型)空间构型的方法(1)σ键的电子对数的确定。由分子式确定σ键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。(2)中心原子上的孤电子对数的确定。中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)。式中a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”。例如，SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a＝6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x＝2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b＝2。所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(6－2×2)＝1。考点2分子极性的判断和等电子体原理1.分子极性的判断(1)极性分子和非极性分子。(2)根据键的类型及分子的空间构型判断。非极性分子、极性分子的判断，首先看键是否有极性，然后再看各键的空间排列状况。键无极性，分子必无极性；键有极性，各键空间排列均匀，使键的极性相互抵消，分子无极性；键有极性，各键空间排列不均匀，不能使键的极性相互抵消，分子有极性。共价键的极性与分子极性的关系可总结如下：(3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断。分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子。CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。2．等电子体原理(1)等电子体原理。原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似。(2)常见的等电子体。微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216e－直线形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218e－V形SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)AX432e－正四面体形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326e－三角锥形CO、N2AX10e－直线形CH4、NHeq\o\al(＋,4)AX48e－正四面体形(3)根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。①(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；③白锡(β－Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl4、SiOeq\o\al(4－,4)、SOeq\o\al(2－,4)的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。题组训练5.NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，能充分说明此种现象的理由是(　　)①NH3是极性分子　②分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°　③分子内3个N—H键的键长相等、键角相等　④NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°A．①②B．②③C．③④D．①④解析　NH3分子中的N—H键属于极性共价键，所以其分子的极性完全由分子的空间构型确定，反过来分子的极性验证分子的空间构型。①中NH3分子为极性分子，说明分子的空间构型不对称、不均匀，三角锥形符合这种构型；②中3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°，正好也属于三角锥形的特征；③中3个N—H键的键长相等、键角相等并不反映出分子的极性(可能是极性分子，也可能是非极性分子)；④中恰恰说明NH3分子为非极性分子，不符合事实。答案　A6．下列叙述中正确的是(　　)A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子C．非极性分子只能是双原子单质分子D．非极性分子中，一定含有非极性共价键解析　对于抽象的选择题可用反例法，以具体的物质判断正误。A项是正确的，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子构型对称，正负电荷重心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，某些共价化合物如CH4、CO2、CCl4、C2H4等也是非极性分子；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2。答案　A7．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是(　　)A．CO2、H2SB．C2H4、CH4C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl解析　H2S和NH3、HCl都是含有极性键的极性分子；Cl2是含有非极性键的非极性分子；CO2、CH4是含有极性键的非极性分子；C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。答案　B8．1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是______________和______________；______________和______________。(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NOeq\o\al(－,2)互为等电子体的分子有________、________。解析　(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO均为14个电子，N2O与CO2均为22个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NOeq\o\al(－,2)为三原子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。答案　(1)N2　CO　N2O　CO2(2)SO2　O3考点3范德华力、氢键和共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键作用微粒分子或原子(稀有气体)氢原子、原子原子特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键>氢键>范德华力影响强度的因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，形成的氢键越强成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升高，如F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3①影响分子的稳定性②共价键键能越大，分子稳定性越强题组训练9．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是(　　)A．氢键；分子间作用力；极性键B．氢键；氢键；非极性键C．氢键；极性键；分子间作用力D．分子间作用力；氢键；非极性键答案　A10．氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…” 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为(　　)解析　从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤对电子，所以，以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2O===NHeq\o\al(＋,4)＋OH－，可知答案是B。答案　B11．已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物，试根据有关信息完成下列问题：(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。①1mol冰中有________mol氢键。②用球棍模型表示的水分子结构是________。(2)已知H2O2分子的结构如图所示：H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半展开的 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 的两面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答：①H2O2分子的电子式是________，结构式是________________。②H2O2分子是含有________键和________键的________(填“极性”或“非极性”)分子。③H2O2难溶于CS2，简要说明理由：_____________。④H2O2中氧元素的化合价是________，简要说明原因_______。解析　(1)在冰中，每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键，按“均摊法”计算，相当于每个水分子有2个氢键；水分子为V形结构。(2)由H2O2的空间构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。答案　(1)①2　②B(2)①H:eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··)):eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··)):H　H—O—O—H　②极性非极性　极性　③因H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2　④－1价　因O—O键为非极性键，而O—H键为极性键，共用电子对偏向氧，故氧为－1价