【23版一輪練習(xí)系列】(三十七)　分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

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?23一輪練測(cè)—01老高考化學(xué)(三十七)　分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1．臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能將煙氣中的SO2、NOx分別氧化為SO和NO，NOx也可在其他條件下被還原為N2。
(1)SO中心原子軌道的雜化類型為_(kāi)_______；NO的立體構(gòu)型為_(kāi)_______________(用文字描述)。
(2)Fe2＋基態(tài)核外電子排布式為_(kāi)__________________________________________。
(3)與O3分子互為等電子體的一種陰離子為_(kāi)_______(填化學(xué)式)。
(4)N2分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比n(σ)∶n(π)＝________。
(5)[Fe(H2O)6]2＋與NO反應(yīng)生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子與Fe2＋形成配位鍵。請(qǐng)?jiān)赱Fe(NO)(H2O)5]2＋結(jié)構(gòu)示意圖的相應(yīng)位置補(bǔ)填缺少的配體。
【詳解】(1)SO中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝4＋＝4，因此S原子為sp3雜化。NO中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋＝3，因此N原子為sp2雜化，無(wú)孤電子對(duì)，因此立體構(gòu)型為平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26個(gè)電子，其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2，失去兩個(gè)電子后，F(xiàn)e2＋基態(tài)核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6。(3)因?yàn)槭顷庪x子，因此在周期表中可將一個(gè)O原子左移一個(gè)位置變?yōu)镹原子，即NO為O3的等電子體。(4)N與N可形成三鍵，因此有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，即兩者數(shù)目比為1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5個(gè)H2O和1個(gè)NO，題給圖示中缺少1個(gè)H2O和1個(gè)NO，O和N提供孤電子對(duì)，根據(jù)題給圖示結(jié)構(gòu)可補(bǔ)填缺少的H2O和NO配體。
【答案】(1)sp3　平面(正)三角形　(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6　(3)NO　(4)1∶2
(5)
2．(1)(2020·全國(guó)Ⅰ卷)磷酸根離子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)_______、雜化軌道類型為_(kāi)_______。
(2)(2020·全國(guó)Ⅱ卷)有機(jī)堿CH3NH中，N原子的雜化軌道類型是________。CaTiO3的組成元素的電負(fù)性大小順序是____________。
(3)(2020·全國(guó)Ⅲ卷)NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為_(kāi)_______鍵，其電子對(duì)由________提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣：
3NH3BH3＋6H2O===3NH＋B3O＋9H2↑
B3O的結(jié)構(gòu)為。在該反應(yīng)中，B原子的雜化軌道類型由________變?yōu)開(kāi)_______。
【詳解】(1)PO的中心原子P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為0，中心原子P為sp3雜化，故PO的立體構(gòu)型為正四面體。(2)CH3NH中N原子與2個(gè)H原子、1個(gè)C原子形成三個(gè)共價(jià)鍵，與H＋形成一個(gè)配位鍵，故N原子的雜化軌道類型為sp3。O為非金屬元素，其電負(fù)性在三種元素中最大，Ca和Ti同為第四周期元素，金屬性Ca大于Ti，故電負(fù)性大小順序?yàn)镺>Ti>Ca。(3)NH3BH3中N有孤電子對(duì)，B有空軌道，N和B形成配位鍵，電子對(duì)由N提供。NH3BH3中B形成四個(gè)σ鍵，為sp3雜化，B3O中B形成3個(gè)σ鍵，為sp2雜化。
【答案】(1)正四面體　4　sp3　(2)sp3　O>Ti>Ca
(3)配位　N　sp3　sp2
3．微量元素硼對(duì)植物生長(zhǎng)及人體健康有著十分重要的作用，也廣泛應(yīng)用于新型材料的制備。
(1)基態(tài)硼原子的價(jià)層電子軌道表示式是__________________________。
(2)B的簡(jiǎn)單氫化物BH3不能游離存在，常傾向于形成較穩(wěn)定的B2H6或與其他分子結(jié)合。
①B2H6分子結(jié)構(gòu)如圖，則B原子的雜化方式為_(kāi)_______。

②氨硼烷(NH3BH3)被認(rèn)為是最具潛力的新型儲(chǔ)氫材料之一，分子中存在配位鍵，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是________，寫(xiě)出一種與氨硼烷互為等電子體的分子：________(填化學(xué)式)。
(3)以硼酸(H3BO3)為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，它是有機(jī)合成中的重要還原劑。BH的鍵角是________，立體構(gòu)型為_(kāi)_________。
(4)Cu2＋處于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若將配離子[Cu(NH3)4]2＋中的2個(gè)NH3換為CN－，則有2種結(jié)構(gòu)，則Cu2＋是否為sp3雜化________(填“是”或“否”)，理由為_(kāi)______________。
【詳解】(1)硼為第5號(hào)元素，其價(jià)層電子軌道表示式為。(2)①由題圖可以看出，每個(gè)B結(jié)合4個(gè)H，B上不存在孤電子對(duì)，所以B的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，采用sp3雜化。②NH3BH3中N提供孤電子對(duì)，B提供空軌道，從而形成配位鍵；利用價(jià)電子轉(zhuǎn)移的方法，將N上的價(jià)電子轉(zhuǎn)移給B原子，可以得出與NH3BH3互為等電子體的分子有C2H6等。(3)BH的成鍵電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為0，故其立體構(gòu)型為正四面體形，鍵角為109°28′。(4)Cu2＋處于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若將配離子[Cu(NH3)4]2＋中的2個(gè)NH3換為CN－，則有2種結(jié)構(gòu)，說(shuō)明[Cu(NH3)4]2＋應(yīng)為平面正方形，由此判斷Cu2＋不為sp3雜化，理由：若是sp3雜化，[Cu(NH3)4]2＋的立體構(gòu)型為正四面體形，將配離子[Cu(NH3)4]2＋中的2個(gè)NH3換為CN－，則只有1種結(jié)構(gòu)。
【答案】(1) 　(2)①sp3雜化　②N　C2H6(其他合理答案也可)　(3)109°28′　正四面體形　(4)否　若是sp3雜化，[Cu(NH3)4]2＋的立體構(gòu)型為正四面體形，將配離子[Cu(NH3)4]2＋中的2個(gè)NH3換為CN－，則只有1種結(jié)構(gòu)
4．(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是________、________。乙二胺能與Mg2＋、Cu2＋等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子，其原因是________________________________________________________________________，
其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。
(2)元素As與N同族。預(yù)測(cè)As的氫化物分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，其沸點(diǎn)比NH3的________(填“高”或“低”)，其判斷理由是___________________________________。
(3)①SO的立體構(gòu)型為_(kāi)_________(用文字描述)；Cu2＋與OH－反應(yīng)能生成[Cu(OH)4]2－，[Cu(OH)4]2－中的配位原子為_(kāi)_______(填元素符號(hào))。
②抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為_(kāi)_______；推測(cè)抗壞血酸在水中的溶解性：______(填“難溶于水”或“易溶于水”)。
(4)MnCl2可與NH3反應(yīng)生成[Mn(NH3)6]Cl2，新生成的化學(xué)鍵為_(kāi)_______鍵。NH3分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，其中N原子的雜化軌道類型為_(kāi)_______。
【詳解】(1)乙二胺分子中，N、C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，均采用sp3方式雜化。乙二胺中氮原子有孤電子對(duì)，Mg2＋、Cu2＋存在空軌道，兩者易形成配位鍵。由于半徑：Cu2＋＞Mg2＋，Cu2＋的配位數(shù)比Mg2＋大，故乙二胺與Cu2＋形成的配合物更穩(wěn)定。(2)AsH3和NH3互為等電子體，NH3為三角錐形，因此AsH3也為三角錐形。因?yàn)镹H3分子間存在氫鍵，所以AsH3的沸點(diǎn)比NH3低。(3)①SO中的S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝4＋(6＋2－4×2)＝4，因此為sp3雜化，立體構(gòu)型為正四面體。Cu2＋有空軌道，OH－中的O有孤電子對(duì)，因此兩者可形成配位鍵，即配位原子為O。②碳碳雙鍵和碳氧雙鍵中的碳原子可形成3個(gè)σ鍵，這三個(gè)碳原子的軌道雜化類型為sp2，其他的碳原子形成的是4個(gè)σ鍵，這些碳原子的軌道雜化類型為sp3。由抗壞血酸分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，該分子中碳原子個(gè)數(shù)較少，但含有4個(gè)羥基，而羥基為親水基團(tuán)，因此抗壞血酸易溶于水。(4)MnCl2中含有離子鍵，NH3中含有共價(jià)鍵，反應(yīng)生成[Mn(NH3)6]Cl2，含有離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵，故新生成的化學(xué)鍵為配位鍵；NH3分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋＝4，有一對(duì)孤電子對(duì)，其立體構(gòu)型為三角錐形，雜化類型為sp3。
【答案】(1)sp3　sp3　乙二胺的兩個(gè)N提供孤電子對(duì)給金屬離子形成配位鍵　Cu2＋　(2)三角錐形　低　NH3分子間存在氫鍵　(3)①正四面體　O?、趕p3、sp2　易溶于水　(4)配位　三角錐形　sp3
5.(2021·濟(jì)南高三模擬)據(jù)《科技日?qǐng)?bào)》報(bào)道，英國(guó)華威大學(xué)和我國(guó)中山大學(xué)的一項(xiàng)國(guó)際合作研究表明，癌細(xì)胞可以被金屬銥靶向破壞。銥(Ir)屬于鉑系金屬，鉑系金屬包括釕(Ru)、鋨(Os)、銠(Rh)、銥(Ir)、鈀(Pd)、鉑(Pt)六種金屬。其中銠、銥、鈀、鉑在周期表中的相對(duì)位置如圖所示。
Co
Ni
Rh
Pd
Ir
Pt

回答下列問(wèn)題：
(1)基態(tài)銥原子的價(jià)層電子排布式為_(kāi)______________________________________。
(2)實(shí)驗(yàn)室常用氯化鈀(PdCl2)溶液檢驗(yàn)CO，發(fā)生反應(yīng)為PdCl2＋CO＋H2O===Pd↓＋CO2＋2HCl。
①在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，V L CO2含π鍵數(shù)目為_(kāi)_______(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。
②HCl分子中σ鍵類型是________(填字母)。
A．s-s B．s-p
C．s-sp2 D．s-sp3
(3)實(shí)驗(yàn)證明，PtCl2(NH3)2的結(jié)構(gòu)有兩種：A呈棕黃色，有極性，有抗癌活性，在水中的溶解度為0.258 g，水解后能與草酸(HOOC—COOH)反應(yīng)生成Pt(C2O4)(NH3)2；B呈淡黃色，無(wú)極性，無(wú)抗癌活性，在水中的溶解度為0.037 g，水解后不能與草酸反應(yīng)。
①PtCl2(NH3)2的立體構(gòu)型是________(填“四面體形”或“平面四邊形”)。
②畫(huà)出A的結(jié)構(gòu)圖示：____________________________________________________。
③C2O中碳原子的雜化類型是________，提供孤電子對(duì)的原子是________(填元素符號(hào))。
【詳解】(1)根據(jù)鈷原子的價(jià)層電子排布式可推出銥原子的價(jià)層電子排布式：3d74s2→5d76s2。(3)①如果PtCl2(NH3)2是四面體形結(jié)構(gòu)，類似甲烷的立體構(gòu)型，只有一種結(jié)構(gòu)，與題意不符。②A具有極性，在水中的溶解度比B的大，說(shuō)明A分子中2個(gè)NH3位于鄰位，B分子中2個(gè)NH3位于對(duì)位。③C2O中碳原子形成碳氧雙鍵，碳原子的雜化類型為sp2雜化；C2O中碳原子沒(méi)有孤電子對(duì)，2個(gè)氧原子提供2對(duì)孤電子對(duì)。
【答案】(1)5d76s2　(2)①?、贐
(3)①平面四邊形?、凇、踫p2　O
6．Fe、C、N、O、H可以組成多種物質(zhì)?；卮鹣铝袉?wèn)題。
(1)配合物Fe(CO)5會(huì)使合成氨等生產(chǎn)過(guò)程中的催化劑中毒。
CO分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為_(kāi)_______。
(2)(CN)2分子中所有原子最外層都滿足8電子，請(qǐng)寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)式：________。(CN)2分子為_(kāi)_______(填“極性”或“非極性”)分子。
(3)H3O＋中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角________(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)血紅素分子結(jié)構(gòu)如圖所示。

①血紅素分子間存在的作用力有________(填名稱)。
②血紅素分子中C原子的雜化方式為_(kāi)_______，N原子的雜化方式為_(kāi)_______。
③與Fe通過(guò)配位鍵結(jié)合的氮原子的編號(hào)是________。
【詳解】(1)由N2的結(jié)構(gòu)式類推CO中C、O之間為三鍵，含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵。(2)(CN)2的結(jié)構(gòu)式為N≡C—C≡N，為直線形分子，屬于非極性分子。(3)H2O中O原子有2對(duì)孤電子對(duì)，而H3O＋中O原子只有1對(duì)孤電子對(duì)，排斥力較小，故H3O＋中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角大。(4)①血紅素分子間存在范德華力，血紅素分子中存在羧基，能形成氫鍵。②血紅素分子中形成4個(gè)單鍵的C為sp3雜化，形成2個(gè)單鍵和1個(gè)雙鍵的C為sp2雜化；形成3個(gè)單鍵的N為sp3雜化，形成2個(gè)單鍵和1個(gè)雙鍵的N為sp2雜化。③2、4號(hào)N原子形成3個(gè)單鍵，達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而1、3號(hào)N形成2個(gè)單鍵、1個(gè)雙鍵，其中與Fe相連的單鍵為配位鍵。
【答案】(1)1∶2　(2)N≡C—C≡N　非極性　(3)大　H2O中O原子有2對(duì)孤電子對(duì)，而H3O＋中O原子只有1對(duì)孤電子對(duì)，排斥力較小　(4)①范德華力、氫鍵
②sp2、sp3　sp2、sp3?、?和3
7．等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、立體構(gòu)型表。
等電子體類型
代表物質(zhì)
立體構(gòu)型
四原子24電子等電子體
SO3
平面三角形
四原子26電子等電子體
SO
三角錐形
五原子32電子等電子體
CCl4
正四面體形
六原子40電子等電子體
PCl5
三角雙錐形
七原子48電子等電子體
SF6
正八面體形
試回答：
(1)寫(xiě)出下面物質(zhì)分子或離子的立體構(gòu)型：
BrO________，CO________，ClO________。
(2)由第二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子為_(kāi)_______。
(3)SF6的立體構(gòu)型如圖1所示，請(qǐng)?jiān)侔凑請(qǐng)D1的表示方法在圖2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空間位置。已知OSF4分子中O、S間為共價(jià)雙鍵，S、F間為共價(jià)單鍵。

【詳解】解決本題的關(guān)鍵是互為等電子體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相似。
(1)BrO為四原子26電子等電子體，所以其結(jié)構(gòu)與SO一樣為三角錐形；CO為四原子24電子等電子體，與SO3的結(jié)構(gòu)相同，為平面三角形；同理可知ClO為正四面體形。
(2)F2為雙原子14電子等電子體，所以由第二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有O。
(3)SF6為七原子48電子等電子體，立體構(gòu)型為正八面體形，如圖1；OSF4為六原子40電子等電子體，其立體構(gòu)型為三角雙錐形。
【答案】(1)三角錐形　平面三角形　正四面體形
(2)O
(3)
8．(2022·濱州模擬)(1)配位化學(xué)創(chuàng)始人維爾納發(fā)現(xiàn)，取CoCl3·6NH3(黃色)、CoCl3·5NH3(紫紅色)、CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)四種化合物各1 mol，分別溶于水，加入足量硝酸銀溶液，立即產(chǎn)生氯化銀，沉淀的量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
①請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)用配合物的形式寫(xiě)出它們的化學(xué)式。
CoCl3·6NH3(黃色)________，CoCl3·4NH3(紫色)________；
②后兩種物質(zhì)組成相同而顏色不同的原因是________________________；
③上述配合物中，中心離子的配位數(shù)都是________，寫(xiě)出中心離子的電子排布式________。
(2)向黃色的三氯化鐵溶液中加入無(wú)色的KSCN溶液，溶液變成紅色。該反應(yīng)在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。經(jīng)研究表明，F(xiàn)e(SCN)3是配合物，F(xiàn)e3＋與SCN－不僅能以1∶3的個(gè)數(shù)比配合，還可以其他個(gè)數(shù)比配合。請(qǐng)按要求填空：①Fe3＋與SCN－反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)e3＋提供____________，SCN－提供____________，二者通過(guò)配位鍵結(jié)合；
②所得Fe3＋與SCN－的配合物中，主要是Fe3＋與SCN－以個(gè)數(shù)比1∶1配合所得離子顯紅色。含該離子的配合物的化學(xué)式是________________；
③若Fe3＋與SCN－以個(gè)數(shù)比1∶5配合，則FeCl3與KSCN在水溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式可以表示為_(kāi)_______________。
【詳解】(1)①1 mol CoCl3·6NH3只生成3 mol AgCl，則1 mol CoCl3·6NH3中有3 mol Cl－為外界離子，鈷的配位數(shù)為6，則配體為NH3，所以其化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3；1 mol CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)只生成1 mol AgCl，則1 mol CoCl3·4NH3中有1 mol Cl－為外界離子，鈷的配位數(shù)為6，則配體為NH3和Cl－，所以其化學(xué)式為[Co(NH3)4Cl2]Cl；②CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)的化學(xué)式都是[Co(NH3)4Cl2]Cl，但因其立體構(gòu)型不同，導(dǎo)致顏色不同；③這幾種配合物的化學(xué)式分別是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl，其配位數(shù)都是6；中心離子為Co3＋，Co3＋核外有24個(gè)電子，其基態(tài)鈷離子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d6。(2)①Fe3＋與SCN－反應(yīng)生成的配合物中，F(xiàn)e3＋提供空軌道，SCN－提供孤電子對(duì)；②Fe3＋與SCN－以個(gè)數(shù)比1∶1配合所得離子為[Fe(SCN)]2＋，故FeCl3與KSCN在水溶液中反應(yīng)生成[Fe(SCN)]Cl2與KCl；③Fe3＋與SCN－以個(gè)數(shù)比1∶5配合所得離子為[Fe(SCN)5]2－，故FeCl3與KSCN在水溶液中反應(yīng)生成K2[Fe(SCN)5]與KCl，所以反應(yīng)方程式為FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl。
【答案】(1)①[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)4Cl2]Cl?、诹Ⅲw構(gòu)型不同　③6　1s22s22p63s23p63d6
(2)①空軌道　孤電子對(duì)?、赱Fe(SCN)]Cl2?、跢eCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl