化学选择性必修2第一单元 分子的空间结构复习练习题

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[基础过关练]
1．下列比较中不正确的是( )
A．晶格能：NaF＞KCl＞MgO
B．共价键的键能：C—C＜C===C＜C≡C
C．键长大小：P—H＞S—H＞O—H
D．键角大小：BeCl2＞BF3＞H2O
A [MgO中离子所带电荷数大于NaF、KCl中离子所带电荷，NaF、KCl中离子所带电荷数相等，NaF中阴阳离子半径均小于KCl中阴阳离子半径，离子半径越小、离子所带电荷越多，其晶格能越大，因此晶格能：MgO＞NaF＞KCl，故A错误。]
2．氯化硼(BCl3)熔点为－107 ℃，沸点为12.5 ℃，其分子中键与键之间的夹角为120°，有关叙述不正确的是( )
A．硼原子采用sp2杂化
B．BCl3中的B—Cl键键长C．氯化硼分子呈正三角形
D．氯化硼分子只含极性键
B [氯化硼中的硼无孤电子对，为sp2杂化，A正确；键能越大，键长越短，BF3中有大π键，有双键的特征，故B—F键比B—Cl键键长短，B错误；氯化硼中的硼为sp2杂化，分子中键与键之间的夹角为120°，是平面正三角形结构，C正确；氯化硼分子只含B—Cl极性键，D正确。]
3．“中国芯”的主要原材料是高纯单晶硅，反应SiCl4(g)＋2H2(g)eq \(=====,\s\up10(高温))Si(s)＋4HCl(g)可用于纯硅的制备。下列有关说法正确的是( )
A．Si原子的外围电子轨道排布式为
B．SiCl4为极性分子
C．1 ml 单晶硅中含有4NA个Si—Si键
D．该反应中有极性键、非极性键的断裂，形成的只有极性键
A [Si原子的电子排布式为1s22s22p63s23p2，所以外围电子轨道排布式为，A正确；SiCl4同甲烷一样是正四面体型，为非极性分子，B错误；单晶硅同金刚石一样为空间网状的几何构型，一个硅原子与其他四个硅原子共用四个共价键，根据均摊法可知1 ml 单晶硅中含有2NA个Si—Si键，C错误；该反应中断裂了Si—Cl极性键和H—H非极性键，形成了Si—Si非极性键和H—Cl极性键，D错误。]
4．下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型均不正确的是( )
A．CCl4中C原子sp3杂化，为正四面体型
B．BF3中B原子sp2杂化，为平面三角形
C．CS2中C原子sp杂化，为直线形
D．H2S分子中，S为sp杂化，为直线形
D [A项，杂化轨道数＝价层电子对数，CCl4的价层电子对数为4，杂化类型为sp3，为正四面体，正确；B项，BF3中B的价层电子对数为3，杂化类型为sp2，几何构型为平面三角形，故说法正确；C项，CS2的价层电子对数为2，杂化类型为sp，几何构型为直线型，正确；D项，H2S中S的价层电子对数为4，杂化类型为sp3，含有孤电子对，几何构型是V形，错误。]
5．一种抗病毒药物的结构简式如图所示。下列说法正确的是( )
A．该分子不含非极性键
B．该分子中C—F键的极性大于C—N键的极性
C．该分子中所有C原子都为sp3杂化
D．该分子中σ键与π键数目之比为11∶4
B [该分子含C—C非极性键，A错误；由元素周期律可知，F的非金属性强于N的，故该分子中C—F键的极性大于C—N键的极性，B正确；由该有机物的结构简式可知，该分子中所有的碳原子周围都只形成了3个σ键，且无孤电子对，故该分子中所有C原子都为sp2杂化，C错误；已知单键都是σ键，双键为1个σ键，1个π键，由该有机物的结构简式可知，该分子中含有15个σ键，4个π键，故σ键与π键数目之比为15∶4，D错误。]
[拓展培优练]
6．ⅤA族元素的原子R与Cl原子结合形成RCl3气态分子，其几何构型呈三角锥型。RCl5在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于RCl5分子的说法不正确的是( )
A．每个原子都达到8电子稳定结构
B．键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°三种
C．RCl5受热后会分解生成分子几何构型呈三角锥型的RCl3
D．分子中5个R—Cl键键能不相同
A [ⅤA族元素的R原子最外层有5个电子，形成5个共用电子对，所以RCl5中R的最外层电子数为10，不满足8电子稳定结构，A错误；分子结构中上下两个顶点与中心R原子形成的键角为180°，中间为平面三角形，构成三角形的键角为120°，顶点与平面形成的键角为90°，所以键角(Cl—R—Cl)有90°、120、180°三种，B正确；RCl5eq \(=====,\s\up10(△))RCl3＋Cl2↑，RCl3中R采用sp3杂化，有一个孤电子对，为三角锥型结构，C正确；键长越短，键能越大，分子中5个R—Cl键的键长不同，所以键能不同，D正确。]
7．光气(COCl2)又称碳酰氯，下列关于光气的叙述中正确的是( )
A．COCl2中含有2个σ键和1个π键
B．COCl2中C原子杂化轨道类型为sp2
C．COCl2为含极性键和非极性键的极性分子
D．COCl2分子的空间结构为三角锥型
B [单键全是σ键，双键有一个σ键，一个π键，所以COCl2中含有3个σ键和1个π键，A错误；中心C原子孤电子对数＝eq \f(4－2－2,2)＝0，σ键电子对数＝3，价层电子对数＝3＋0＝3，所以COCl2中C原子杂化轨道类型为sp2，B正确；C===O，C—Cl均是不同原子之间形成的，为极性键，C错误；COCl2中C原子以sp2杂化，且中心C原子孤电子对数＝eq \f(4－2－2,2)＝0，所以COCl2为平面三角形分子，D错误。]
8．硼酸(H3BO3)是具有层状结构的晶体，硼酸层内的分子通过氢键相连(如图所示)，硼酸溶解度随温度升高而增大，并能随水蒸气挥发。下列说法正确的是( )
H3BO3的层状结构
A．硼酸晶体为离子晶体
B．氧原子的杂化方式为sp2
C．同一层上的硼原子能形成大π键
D．升高温度硼酸溶解度增大，是因为硼酸间的氢键断裂，重新与水形成氢键
D [由题意可知硼酸由硼酸分子构成，属于分子晶体，A错误；硼酸分子中O的价层电子对数＝2＋eq \f(6－2×1,2)＝4，为sp3杂化，B错误；同一层上含多个硼酸分子，硼原子形成了3个单键，没有未成键电子，因此不能形成大π键，C错误；硼酸溶解度随温度升高而增大，并能随水蒸气挥发，说明升高温度硼酸分子与水分子间形成氢键且硼酸分子间的氢键断裂，D正确。]
9．BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下请写出单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型：

[解析] (1)Cl—Be—Cl中心原子为Be，从结构上得出Be有2个σ键，无孤电子对，价层电子对为2，即杂化类型为sp。
(2)中心原子Be有3个σ键，无孤电子对，价层电子对为3，即杂化类型为sp2。
(3)中心原子Be有4个σ键，无孤电子对，价层电子对为4，即杂化类型为sp3。
[答案] (1)sp杂化 (2)sp2杂化 (3)sp3杂化
10．双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂，已知H2O2分子的结构如图所示：
H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书面角为93°52＇，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答：
(1)H2O2分子的电子式为________________，结构式为________，氧原子杂化方式为________。
(2)H2O2分子中存在________键和________键。
(3)H2O2分子中氧元素的化合价为________价，原因___________________
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[解析] (1)H2O2分子的电子式为，结构式为H—O—O—H，氧原子有2个σ键和2个孤电子对，故采用sp3杂化。
(2)H2O2分子中存在极性键H—O键和非极性键O—O键。
(3)O—O键为非极性键，O—H键为极性键，共用电子对偏向于氧，故氧元素显－1价。
[答案] (1) H—O—O—H sp3 (2)极性 非极性 (3)－1 O—O键为非极性键，O—H键为极性键，共用电子对偏向于氧，故氧元素显－1价
11．铁氮化合物(FexNy)在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe原子价电子排布图为_________________________________________。
(2)乙醇分子中碳原子轨道的杂化类型是________，C、N、O第一电离能由大到小的顺序为______________________________________________________。
(3)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为________________。
(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为______________________
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[解析] (1)Fe原子价电子为3d64s2，其价电子排布图为；故答案为。
(2)乙醇分子中碳原子形成4个σ键，其杂化类型为sp3；同周期从左到右第一电离能呈增大的趋势，但第ⅡA族大于第ⅢA族，第ⅤA族大于第ⅥA族，因此C、N、O第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C。
(3)同周期从左到右电负性逐渐增大，因此C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为H＜C＜O。
(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为丙酮不存在分子间氢键，而乙醇分子间存在氢键。
[答案] (1) (2)sp3 N＞O＞C (3)H＜C＜O (4)都是分子晶体，但乙醇分子间存在氢键，而丙酮分子间不存在氢键