化学选择性必修2微项目 青蒿素分子的结构测定——晶体在分子结构测定中的应用练习题

分子的空间结构与分子性质

　　　　　　　 (40分钟　70分)

一、选择题(本题包括7小题,每小题5分,共35分)

1.(2020·衡水高二检测) 判断下列分子为手性分子的是 (　　)

A.CH2Cl2

B.

C.

D.CH3CH2COOCH2CH3

【解析】选B。据手性分子的定义,必须是同一个碳原子上连四个不同的原子或基团,B项乳酸分子中间碳原子连—CH3、—H、—OH、—COOH四种不同的原子或基团,是手性分子。

2.利用“相似相溶”这一经验规律可说明的事实是 (　　)

①HCl易溶于水　②I2微溶于水　③Cl2能溶于水　④NH3易溶于水

A.①②④      B.②③

C.①②③      D.①②③④

【解析】选A。HCl、NH3均为极性分子,易溶解在极性溶剂水中。I2是非极性分子故微溶于水。

3.(2020·九江高二检测) 下列有机物分子中带“*”碳原子就是手性碳原子。该有机物分别发生下列反应,生成的有机物分子中含有手性碳原子的是              (　　)

A.与乙酸发生酯化反应

B.与NaOH水溶液反应

C.与银氨溶液作用发生银镜反应

D.催化剂作用下与H2反应

【解析】选C。A选项所生成的物质连有两个CH3COOCH2—基团,不具有手性;该物质水解或与氢气加成后,手性碳上有两个—CH2OH,故产物无手性碳原子,B、D项不符合;C选项通过氧化反应,醛基变成羧基,手性碳原子上的基团仍不相同,故产物仍有手性碳原子。

4.(2020·长沙高二检测) 常温下三氯化氮( NCl3)是一种淡黄色液体,其分子结构呈三角锥形,以下关于NCl3的说法正确的是              (　　)

A.分子中N—Cl键是非极性键

B.分子中不存在孤电子对

C.NCl3分子是极性分子

D.因N—Cl键的键能大,它的沸点高

【解析】选C。 N和Cl是两种不同的原子,分子中N—Cl键是极性键,故A错误; NCl3的电子式为CCl,N原子上还有一对孤电子对,故B错误;结构不对称, NCl3分子是极性分子,故C正确;物质的熔、沸点的高低应受分子间作用力影响,与共价键强弱无关,故D错误。

5.(2020·泰安高二检测) 毒奶粉事件震惊全国,这主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺

()。下列关于三聚氰胺分子的说法正确的是 (　　)

A.所有碳原子采用sp3杂化,所有氮原子采用sp3杂化

B.一个分子中共含有15个σ键

C.属于极性分子,故极易溶于水

D.分子内既有极性键又有非极性键

【解析】选B。在CN中,C原子为sp2杂化,CN中N原子为sp2杂化,—NH2中N原子为sp3杂化,杂化类型不同,故A错误;分子中含6个N—H,6个C—N,3个CN,双键中有1个σ键,共15个σ键,故B正确;该分子为对称结构,是由极性键组成的非极性分子,水是极性分子,根据相似相溶原理,则该有机物不易溶于水,故C错误;该分子的结构图中未标注的节点为碳原子,不存在同种元素之间的共价键,则分子内只有极性键,故D错误。

6.(2020·镇江高二检测) 六氟化硫分子呈正八面体形(如图所示),在高电压下仍有良好的绝缘性,在电器工业方面有着广泛的用途,但逸散到空气中会引起温室效应。下列有关六氟化硫的推测不正确的是              (　　)

A.六氟化硫不支持燃烧

B.每个六氟化硫分子中存在6个极性键和12个非极性键

C.六氟化硫分子中的S—F键都是σ键,且键长、键能都相等

D.六氟化硫分子是非极性分子

【解析】选B。 SF6中F为-1价,则S为+6价,S元素不能再失电子,所以其不能被氧化。由于其在高电压下仍有良好的绝缘性,说明其化学性质非常稳定,故六氟化硫不支持燃烧,故A正确;同种原子间形成非极性键,不同原子间形成极性键,六氟化硫分子中的S—F键均为极性键,不含非极性键,故B错误;六氟化硫分子中的S—F键都是σ键,分子为正八面体结构,所以键长、键能都相等,故C正确;该分子为正八面体结构,正负电荷重心重合,为非极性分子,故D正确。

7.下列有关锗(Ge)及其化合物的叙述中不正确的是(　　)

A.Ge的第一电离能高于碳而电负性低于碳

B.GeCl4和CCl4分子都是正四面体构型

C.GeO2和CO2都是非极性分子

D.GeCl4和CCl4分子都是含有极性键的非极性分子

【解析】选A。A项,Ge和C同处于周期表中第ⅣA族,锗原子比碳原子的电子层多,则Ge的第一电离能和电负性均小于C;B项,GeCl4中锗原子和CCl4分子中碳原子均采取sp3杂化,均为正四面体形分子;C项,GeO2和CO2均为直线形分子,分子存在对称性,故二者均为非极性分子;D项,GeCl4和CCl4中含有极性键(分别为Ge—Cl键、C—Cl键),分子均为正四面体结构,存在对称性,则二者均为非极性分子。

二、非选择题(本题包括3小题,共35分)

8.(10分)(2020·福州高二检测)熏蒸剂是利用挥发时所产生的蒸气毒杀有害生物的一类农药。以气态分子进入有害生物体内而起毒杀作用。

羰基硫(COS)可作为熏蒸剂,分子结构与CO2相似。回答下列问题:

(1)碳原子的核外电子排布式为________;组成羰基硫的元素中,半径最大的原子其核外有________种不同能量的电子。 

(2)羰基硫为________(填“极性”或“非极性”)分子,羰基硫的电子式为______________。 

(3)解释稳定性 CO2 大于 CS2 的原因: _________________________。 

【解析】 (1) 碳原子的核外电子排布式为1s22s22p2;电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同的,原子序数越大,半径越小,则原子半径:S>C>O,则S原子的半径最大结合电子排布式1s22s22p63s23p4,同一轨道电子能量相同,则有5种能量不同的电子;

(2)COS分子正负电荷重心不重合,所以羰基硫分子为极性分子;羰基硫中分子中所有原子的最外层都满足8电子结构,碳原子能形成4个共价键,硫原子能形成2个共价键,氧原子能形成2个共价键;

(3)解释稳定性CO2大于CS2的原因,CO键能大于CS键能,所以稳定性CO2大于CS2。

答案:(1)1s22s22p2　5　(2)极性　

(3)CO 键能大于 CS键能,所以稳定性 CO2大于 CS2

9.(10分)(2019·苏州高二检测)在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3分子中:

(1)以非极性键结合的非极性分子是________; 

(2)以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是________; 

(3)以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是_____________; 

(4)以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是__________________; 

(5)以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是________; 

(6)以极性键结合的具有sp2杂化轨道结构的分子是________。 

【解析】(1)以非极性键结合的双原子分子为非极性分子;(2)CS2与CO2相似,是以极性键结合的直线形结构的非极性分子;(3)CH4是正四面体形结构;(4)NH3是三角锥形结构;(5)H2O、NH3、CH4的中心原子都是sp3杂化;(6)BF3中B采取sp2杂化方式。

答案:(1)N2　(2)CS2　(3)CH4　(4)NH3　(5)H2O、NH3、CH4　(6)BF3

10.(15分)(2020·惠州高二检测)X、Y、Z、M、R五种元素的原子序数依次增大,只有X、Y、Z为短周期元素,相关信息如表:

(1)元素X、Y电负性的大小顺序是________(用元素符号表示)。 

(2)XYZ2分子中所有原子均满足8电子构型,分子中σ键与π键的数目比为____________。 

(3)元素Y可形成一种氢化物的空间结构如图所示,中心原子Y的杂化方式是________,该分子为___________ (填“极性”或“非极性”)分子。

(4)元素M基态原子的价电子排布式为________,MO5中M的化合价为+6价,则该分子中含有过氧键的数目为__________________________ 。 

(5)元素R与Z可形成化合物RZ2,用价电子对互斥理论推断该分子的空间构型为________,分子中Z—R—Z的键角________120°(填“>”“=”或“<”)。 

【解析】X、Y、Z、M、R五种元素的原子序数依次增大,只有X、Y、Z为短周期元素,X的基态原子核外有3个能级,且各能级电子数目相等,其核外电子排布为1s22s22p2,则X为C元素;Y的常见化合价只有0价、-1价、-2价,则Y为O元素;Z单质为黄绿色有毒气体,Z为Cl元素;M为第四周期d区元素,基态原子的核外有6个未成对电子,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,则M为Cr元素;R位于第五周期,与X处于同一主族,则R为Sn元素。根据上述分析,X为C元素,Y为O元素,Z为Cl元素,M为Cr元素,R为Sn元素。

(1)X为C,Y为O,同一周期从左向右,电负性逐渐增强,则电负性:O>C;

(2)XYZ2为COCl2,COCl2分子中所有原子均满足8电子构型,说明其分子中含有1个CO键和两个C—Cl键,每个双键中含有1个σ键和1个π键,则COCl2分子中σ键与π键之比为 (1+2)∶1=3∶1;

(3)Y为O,根据图示可知,该氢化物为H2O2,其分子中含有的H—O键为极性键,且分子结构不对称,属于极性分子;H2O2的中心原子O原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化;

(4)M为Cr,原子序数为24,其基态原子核外电子排布式为:1s22s22p63s23p63d54s1,则Cr的价电子排布式为3d54s1;CrO5中Cr的化合价为+6价,设过氧键的数目为x,由化合物中正负化合价代数和为0可知,x×2×(-1)+(5-2x)×(-2)+6=0,解得:x=2;

(5)元素R与Z可形成化合物RZ2为SnCl2,分子中Sn原子价层电子对个数=2+=3,含有一个孤电子对,Sn原子是sp2杂化,为角形结构,孤电子对之间的排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,所以Cl—Sn—Cl的键角<120°。

答案:(1)O>C　(2)3∶1　(3)sp3　极性　(4)3d54s1　2 　(5)角形　<

　　　　　　　 (20分钟　30分)

一、选择题(本题包括2小题,每小题6分,共12分)

11.(2020·开封高二检测) 下列有机物中含有两个手性碳原子的是 (　　)

A.

B.

C.

D.

【解析】选B。由有机物的结构可以看出,A、C、D三项中没有手性碳原子;B项中每个与氯原子相连的碳原子都是手性碳原子。

12.(双选)硅烷是一种无色、与空气反应并会引起窒息的气体。其分子结构和CH4相似,但Si—H键键能比C—H键键能低。下列判断错误的是              (　　)

A.SiH4分子呈正四面体形

B.SiH4分子是极性分子

C.因为Si—H键键能比C—H键键能低,所以SiH4沸点低于CH4沸点

D.SiH4分子稳定性低于CH4分子,因为C—H键键能高

【解析】选B、C。甲烷分子为正四面体构型,SiH4的分子结构与CH4类似,因此SiH4具有正四面体的构型,故A正确;SiH4是正四面体的构型,正负电荷重心重合,是正四面体结构,所以是非极性分子,故B错误;结构相似的分子晶体,相对分子质量越大沸点越高,所以SiH4沸点高于CH4沸点,故C错误;中心元素的非金属性越强对应氢化物越稳定,因为碳的非金属性强于硅,则C—H键键能高,所以CH4分子稳定,故D正确。

二、非选择题(本题包括2小题,共18分)

13.(8分)麻醉剂的发现和使用,是人类医疗史上了不起的一项成就,它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。

(1)笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一,它可由NH4NO3在微热条件下分解产生,产物除N2O外还有一种,此反应的化学方程式为 _______________。 

有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式),则其空间构型是______________形,N2O为______________分子(填“极性”或“非极性”) 

(2)另一种常用麻醉剂氯仿,常因保存不慎而被氧化,产生剧毒光气(COCl2):2CHCl3+O22HCl+2COCl2,为了防止事故,使用前可用于检验氯仿是否变质的试剂是____________。 

A.淀粉碘化钾溶液    B.NaOH溶液

C.酚酞溶液      D.硝酸酸化的AgNO3溶液

【解析】 (1)根据原子守恒分析可知,NH4NO3在微热条件下分解,产物除N2O外还有一种,应为H2O,反应的化学方程式为:NH4NO3N2O↑+2H2O;N2O与CO2分子具有相似的结构,其空间构型与二氧化碳相同,所以一氧化二氮是直线形分子,正负电荷重心重合,结构对称,为非极性分子。

(2)根据被氧化,发生的反应是2CHCl3+O22HCl+2COCl2,产物中有HCl气体产生,氯化氢能和硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成氯化银白色沉淀,而氯仿和硝酸酸化的硝酸银溶液不反应,所以可用硝酸酸化的硝酸银溶液检验是否被氧化,故选D。

答案:(1)NH4NO3N2O↑ + 2H2O　直线　非极性　(2)D

14.(10分)(2020·吉林高二检测)有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属同一族,它们原子的最外层电子排布为ns1。B和D也属同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。请回答下列问题:

(1)写出A、B、C、D、E五种元素的元素符号:

A是______________,B是______________,C是______________,D是______________,E是___________________。 

(2)D元素在周期表中的位置为 ____________________________。 

(3)B元素的价电子排布为____________________________。 

(4)元素的电负性的大小关系是B______________D(填“>”“<”或“=”),C与E的第一电离能的大小关系是C______________E(填“>”“<”或“=”)。 

(5)A2D属于______________(填“极性”或“非极性”)分子,其分子的空间构型为______________,其中所含化学键类型为______________(填“极性键”或“非极性键”)。 

(6)D、E元素形成的化合物的电子式为 ____________________。 

【解析】A、E同主族,且最外层电子排布为ns1,可知为ⅠA 族元素,又因为E为金属元素,且原子序数E>D>C>B>A,则A为氢元素,E可能为钠或钾元素;B、D同主族,且最外层的p能级电子数是s能级电子数的2倍,故二者价电子排布为ns2np4,为ⅥA族元素,B为氧元素,D为硫元素,则E为钾元素;C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半,故C为铝元素。

答案:(1)H　O　Al　S　K　(2)第3周期ⅥA族

(3)2s22p4　(4)>　>　(5)极性　角形　极性键

(6)K+K+