2019-2020年高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練 12.3分子空間構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì).doc

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2019-2020年高考化學(xué)考點(diǎn)突破訓(xùn)練 12.3分子空間構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì) 1．下列關(guān)于雜化軌道的敘述中，不正確的是(　　) A．分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時(shí)，該分子不一定為正四面體結(jié)構(gòu) B．雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子 C．H2SO4分子中三種原子均以雜化軌道成鍵 D．N2分子中N原子沒有雜化，分子中有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵 解析　H2O分子中的中心原子O為sp3雜化，H2O的空間構(gòu)型為V形；H2SO4分子中氫原子沒有發(fā)生軌道雜化。 答案　C 2．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)H2S和BF3的空間構(gòu)型，結(jié)論正確的是(　　) A．直線形；三角錐形 B．V形；三角錐形 C．直線形；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兩個(gè)孤電子對(duì)，故H2S空間構(gòu)型為V形；BF3中B原子的價(jià)電子全部用于成鍵，故為平面三角形。 答案　D 3．若ABn的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子，運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型，下列說法正確的是(　　) A．若n＝2，則分子的立體結(jié)構(gòu)為V形 B．若n＝3，則分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形 C．若n＝4，則分子的立體結(jié)構(gòu)為正四面體形 D．以上說法都不正確 解析　若ABn的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子，那么中心原子形成的σ鍵成鍵電子對(duì)數(shù)一定是2，則根據(jù)斥力最小的原則，當(dāng)n＝2時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為直線形；n＝3時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為平面三角形；n＝4時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為正四面體形。 答案　C 4．原子形成化合物時(shí)，電子云間的相互作用對(duì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生影響。請(qǐng)回答下列問題： (1)BF3分子的立體結(jié)構(gòu)為________________，NF3分子的立體結(jié)構(gòu)為________________。 (2)碳原子有4個(gè)價(jià)電子，在形成化合物時(shí)價(jià)電子均參與成鍵，但雜化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四種分子中，碳原子采取sp雜化的分子是________(寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，下同)，采取sp2雜化的分子是________，采取sp3雜化的分子是________。試寫出一種有機(jī)物分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，要求同時(shí)含有三種不同雜化方式的碳原子：________________。 (3)已知H2O、NH3、CH4三種分子中，鍵角由大到小的順序是CH4>NH3>H2O，請(qǐng)分析可能的原因是________________________________________________。 (4)由于電荷的作用，陰、陽(yáng)離子形成化合物時(shí)離子的電子云會(huì)發(fā)生變化，使離子鍵逐漸向共價(jià)鍵過渡。陽(yáng)離子電荷數(shù)越多，陰離子半徑越大時(shí)，電子云變化越大，導(dǎo)致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四種鹵化銀(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的順序?yàn)開___________________________。 解析　(1)BF3分子中的B原子采取sp2雜化，所以其分子的立體結(jié)構(gòu)為平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3雜化，其中一個(gè)雜化軌道中存在一對(duì)孤電子對(duì)，所以其分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形。 (2)乙烷分子中的碳原子采取sp3雜化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2雜化，乙炔分子中的碳原子采取sp雜化，同時(shí)含有三種不同雜化方式的碳原子的有機(jī)物分子中應(yīng)該同時(shí)含有烷基(或環(huán)烷基)、碳碳雙鍵(或苯環(huán))和碳碳三鍵。 (3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3雜化，而在O原子上有2對(duì)孤電子對(duì)，對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用最大，鍵角最??；N原子上有1對(duì)孤電子對(duì)，對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用使鍵角縮小，但比水分子的要大；C原子上無孤電子對(duì)，鍵角最大。 (4)陽(yáng)離子電荷數(shù)越多、陰離子半徑越大時(shí)，電子云變化越大，化學(xué)鍵中離子鍵的成分減少、共價(jià)鍵的成分增加，極性減小，故在水中的溶解性減小。 答案　(1)平面三角形　三角錐形 (3)CH4分子中的C原子沒有孤電子對(duì)，NH3分子中N原子上有1對(duì)孤電子對(duì)，H2O分子中O原子上有2對(duì)孤電子對(duì)，對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用增大，故鍵角減小 (4)AgF>AgCl>AgBr>AgI 歸納總結(jié) 1.“三種”方法判斷分子中心原子的雜化類型 (1)根據(jù)雜化軌道的空間分布構(gòu)型判斷。 ①若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。 ②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。 ③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。 (2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷。 若雜化軌道之間的夾角為10928′，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。 (3)根據(jù)等電子原理結(jié)構(gòu)相似進(jìn)行推斷，如CO2是直線形分子，CNS－、NO、N與CO2是等電子體，所以分子構(gòu)型均為直線形，中心原子均采用sp雜化。 2．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)分子或離子的思維程序 用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)簡(jiǎn)單分子(ABn型)、離子(AB型)空間構(gòu)型的方法 (1)σ鍵的電子對(duì)數(shù)的確定。 由分子式確定σ鍵電子對(duì)數(shù)。例如，H2O中的中 心原子為O，O有2對(duì)σ鍵電子對(duì)；NH3中的中心原子為N，N有3對(duì)σ鍵電子對(duì)。 (2)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)的確定。 中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝(a－xb)。式中a為中心原子的價(jià)電子數(shù)，對(duì)于主族元素來說，價(jià)電子數(shù)等于原子的最外層電子數(shù)；x為與中心原子結(jié)合的原子數(shù)；b為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1，其他原子等于“8－該原子的價(jià)電子數(shù)”。例如，SO2的中心原子為S，S的價(jià)電子數(shù)為6(即S的最外層電子數(shù)為6)，則a＝6；與中心原子S結(jié)合的O的個(gè)數(shù)為2，則x＝2；與中心原子結(jié)合的O最多能接受的電子數(shù)為2，則b＝2。所以，SO2中的中心原子S上的孤電子對(duì)數(shù)＝(6－22)＝1。 考點(diǎn)2 分子極性的判斷和等電子體原理 1.分子極性的判斷 (1)極性分子和非極性分子。 (2)根據(jù)鍵的類型及分子的空間構(gòu)型判斷。 非極性分子、極性分子的判斷，首先看鍵是否有極性，然后再看各鍵的空間排列狀況。鍵無極性，分子必?zé)o極性；鍵有極性，各鍵空間排列均勻，使鍵的極性相互抵消，分子無極性；鍵有極性，各鍵空間排列不均勻，不能使鍵的極性相互抵消，分子有極性。 共價(jià)鍵的極性與分子極性的關(guān)系可總結(jié)如下： (3)根據(jù)中心原子最外層電子是否全部成鍵判斷。 分子中的中心原子最外層電子若全部成鍵，此分子一般為非極性分子；分子中的中心原子最外層電子若未全部成鍵，此分子一般為極性分子。 CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外層電子均全部成鍵，它們都是非極性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外層電子均未全部成鍵，它們都是極性分子。 2．等電子體原理 (1)等電子體原理。 原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)相似。 (2)常見的等電子體。 微粒 通式 價(jià)電子總數(shù) 立體構(gòu)型 CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直線形 CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形 SO2、O3、NO AX2 18e－ V形 SO、PO AX4 32e－ 正四面體形 PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角錐形 CO、N2 AX 10e－ 直線形 CH4、NH AX4 8e－ 正四面體形 (3)根據(jù)已知的一些分子結(jié)構(gòu)推測(cè)另一些與它等電子的微粒的立體結(jié)構(gòu)，并推測(cè)其物理性質(zhì)。①(BN)x與(C2)x，N2O與CO2等也是等電子體；②硅和鍺是良好的半導(dǎo)體材料，他們的等電子體磷化鋁(AlP)和砷化鎵(GaAs)也是很好的半導(dǎo)體材料；③白錫(β－Sn2)與銻化銦是等電子體，它們?cè)诘蜏叵露伎赊D(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體；④SiCl4、SiO、SO的原子數(shù)目和價(jià)電子總數(shù)都相等，它們互為等電子體，中心原子都是sp3雜化，都形成正四面體形立體構(gòu)型。 題組訓(xùn)練 5.NH3分子的空間構(gòu)型是三角錐形，而不是正三角形的平面結(jié)構(gòu)，能充分說明此種現(xiàn)象的理由是(　　) ①NH3是極性分子?、诜肿觾?nèi)3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等，3個(gè)鍵角都等于107?、鄯肿觾?nèi)3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等、鍵角相等?、躈H3分子內(nèi)3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等，3個(gè)鍵角都等于120 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析　NH3分子中的N—H鍵屬于極性共價(jià)鍵，所以其分子的極性完全由分子的空間構(gòu)型確定，反過來分子的極性驗(yàn)證分子的空間構(gòu)型。①中NH3分子為極性分子，說明分子的空間構(gòu)型不對(duì)稱、不均勻，三角錐形符合這種構(gòu)型；②中3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等，3個(gè)鍵角都等于107，正好也屬于三角錐形的特征；③中3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等、鍵角相等并不反映出分子的極性(可能是極性分子，也可能是非極性分子)；④中恰恰說明NH3分子為非極性分子，不符合事實(shí)。 答案　A 6．下列敘述中正確的是(　　) A．以非極性鍵結(jié)合起來的雙原子分子一定是非極性分子 B．以極性鍵結(jié)合起來的分子一定是極性分子 C．非極性分子只能是雙原子單質(zhì)分子 D．非極性分子中，一定含有非極性共價(jià)鍵 解析　對(duì)于抽象的選擇題可用反例法，以具體的物質(zhì)判斷正誤。A項(xiàng)是正確的，如O2、H2、N2等；B項(xiàng)錯(cuò)誤，以極性鍵結(jié)合起來的分子不一定是極性分子，若分子構(gòu)型對(duì)稱，正負(fù)電荷重心重合，就是非極性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C項(xiàng)錯(cuò)誤，某些共價(jià)化合物如CH4、CO2、CCl4、C2H4等也是非極性分子；D項(xiàng)錯(cuò)誤，非極性分子中不一定含有非極性鍵，如CH4、CO2。 答案　A 7．下列各組分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是(　　) A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl 解析　H2S和NH3、HCl都是含有極性鍵的極性分子；Cl2是含有非極性鍵的非極性分子；CO2、CH4是含有極性鍵的非極性分子；C2H4和C2H2是含有極性鍵和非極性鍵的非極性分子。 答案　B 8．1919年，Langmuir提出等電子原理：原子數(shù)相同、電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。 (1)根據(jù)上述原理，僅由第二周期元素組成的共價(jià)分子中，互為等電子體的是______________和______________；______________和______________。 (2)此后，等電子原理又有所發(fā)展。例如，由短周期元素組成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱為等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO互為等電子體的分子有________、________。 解析　(1)僅由第二周期元素組成的共價(jià)分子中，即C、N、O、F組成的共價(jià)分子，如：N2與CO均為14個(gè)電子，N2O與CO2均為22個(gè)電子。 (2)依題意，只要原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，即可互稱為等電子體，NO為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為5＋62＋1＝18，SO2、O3也為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為63＝18。 答案　(1)N2　CO　N2O　CO2 (2)SO2　O3 考點(diǎn)3 范德華力、氫鍵和共價(jià)鍵的比較 范德華力 氫鍵 共價(jià)鍵 概念 物質(zhì)分子之間普遍存在的一種相互作用力，又稱分子間作用力 由已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力 原子間通過共用電子對(duì)所形成的相互作用 分類 分子內(nèi)氫鍵、分子間氫鍵 極性共價(jià)鍵、非極性共價(jià)鍵 作用微粒 分子或原子(稀有氣體) 氫原子、原子 原子 特征 無方向性、無飽和性 有方向性、有飽和性 有方向性、有飽和性 強(qiáng)度比較 共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力 影響強(qiáng)度 的因素 ①隨著分子極性和相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大 ②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大 對(duì)于A—H…B—，A、B的電負(fù)性越大，B原子的半徑越小，形成的氫鍵越強(qiáng) 成鍵原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定 對(duì)物質(zhì)性 質(zhì)的影響 ①影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì) ②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高，如F2H2S，HF>HCl， NH3>PH3 ①影響分子的穩(wěn)定性 ②共價(jià)鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強(qiáng) 題組訓(xùn)練 9．若不斷地升高溫度，實(shí)現(xiàn)“雪花→水→水蒸氣→氧氣和氫氣”的變化。在變化的各階段被破壞的粒子間的主要相互作用依次是(　　) A．氫鍵；分子間作用力；極性鍵 B．氫鍵；氫鍵；非極性鍵 C．氫鍵；極性鍵；分子間作用力 D．分子間作用力；氫鍵；非極性鍵 答案　A 10．氨氣溶于水時(shí)，大部分NH3與H2O以氫鍵(用“…”表示)結(jié)合形成NH3H2O分子。根據(jù)氨水的性質(zhì)可推知NH3H2O的結(jié)構(gòu)式為(　　) 解析　從氫鍵的成鍵原理上講，A、B都成立；但從空間構(gòu)型上講，由于氨分子是三角錐形，易于提供孤對(duì)電子，所以，以B方式結(jié)合空間阻礙最小，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；從事實(shí)上講，依據(jù)NH3H2O===NH＋OH－，可知答案是B。 答案　B 11．已知H和O可以形成H2O和H2O2兩種化合物，試根據(jù)有關(guān)信息完成下列問題： (1)水是維持生命活動(dòng)所必需的一種物質(zhì)。 ①1 mol冰中有________mol氫鍵。 ②用球棍模型表示的水分子結(jié)構(gòu)是________。 (2)已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如圖所示：H2O2分子不是直線形的，兩個(gè)氫原子猶如在半展開的書的兩面上，兩個(gè)氧原子在書脊位置上，書頁(yè)夾角為9352′，而兩個(gè)O—H鍵與O—O鍵的夾角均為9652′。 試回答： ①H2O2分子的電子式是________，結(jié)構(gòu)式是________________。 ②H2O2分子是含有________鍵和________鍵的________(填“極性”或“非極性”)分子。 ③H2O2難溶于CS2，簡(jiǎn)要說明理由：_____________。 ④H2O2中氧元素的化合價(jià)是________，簡(jiǎn)要說明原因_______。 解析　(1)在冰中，每個(gè)水分子與周圍的4個(gè)水分子形成4個(gè)氫鍵，按“均攤法”計(jì)算，相當(dāng)于每個(gè)水分子有2個(gè)氫鍵；水分子為V形結(jié)構(gòu)。 (2)由H2O2的空間構(gòu)型圖可知，H2O2是極性分子，分子內(nèi)既有極性鍵，又有非極性鍵，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，H2O2難溶于CS2。 答案　(1)①2?、贐 (2)①H:::H　H—O—O—H?、跇O性 非極性　極性　③因H2O2為極性分子，而CS2為非極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，H2O2難溶于CS2?、埽?價(jià)　因O—O鍵為非極性鍵，而O—H鍵為極性鍵，共用電子對(duì)偏向氧，故氧為－1價(jià)