2015_2016学年高中化学模块复习课3分子空间结构与物质性质练习苏教版选修3.doc

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1、模块复习课3 分子空间结构与物质性质典题训练知能夯实区【真题体验练】1.(2015山东高考)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。(1)下列关于CaF2的表述正确的是。a.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用b.F-的离子半径小于Cl-,则CaF2的熔点高于CaCl2c.阴阳离子比为21的物质,均与CaF2晶体构型相同d.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是_(用离子方程式表示)。已知Al在溶液中可稳定存在。(3)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为,其中氧原子的杂化方式为_。(4)F2与其他卤素单质

2、反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g)2ClF3(g)H=-313 kJmol-1,FF键的键能为159 kJmol-1,ClCl键的键能为242 kJmol-1,则ClF3中ClF键的平均键能为kJmol-1。ClF3的熔、沸点比BrF3的(填“高”或“低”)。【解析】(1)离子之间不只有静电吸引作用,还有静电排斥作用;由于离子所带的电荷相同,F-的离子半径小于Cl-,所以CaF2的晶格能大于CaCl2,故熔点高;晶体的构型还与离子的大小有关,所以阴阳离子比为21的物质,不一定与CaF2晶体构型相同;CaF2中的化学键为离子键,熔融状态下可以电离

3、出自由移动的离子,因此CaF2在熔融状态下能导电。(2)CaF2难溶于水,但可与Al3+形成Al,反应的离子方程式为Al3+3CaF23Ca2+Al。(3)OF2分子中1个氧原子与2个氟原子形成2个键,氧原子还有两对孤对电子,所以氧原子的杂化方式为sp3,空间构型为V形。(4)根据焓变的含义可知:242 kJmol-1+3159 kJmol-1-6EClF=-313 kJmol-1,解得EClF=172 kJmol-1;组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,范德华力越大,所以ClF3的熔、沸点比BrF3的低。答案:(1)b、d(2)Al3+3CaF23Ca2+Al(3)V形sp3(4)1

4、72低2.(2015海南高考节选)钒(23V)是我国的丰产元素,广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题:(1)钒在元素周期表中的位置为,其价层电子排布图为_。(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为、。(3)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是对,分子的立体构型为;SO3气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为;SO3的三聚体环状结构如图2所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为;该结构中SO键长有两类,一类键长约140 pm,另一类键长约160 pm,较短的键为(填图2中字母),该分子中含有个键。(4)V2O5溶解在N

5、aOH溶液中,可得到钒酸钠(Na3VO4),该盐阴离子的立体构型为;也可以得到偏钒酸钠,其阴离子呈如图3所示的无限链状结构,则偏钒酸钠的化学式为。【解析】(1)钒在元素周期表中的位置为第4周期B族,其价层电子排布式为3d34s2,价层电子排布图为。(2)分析钒的某种氧化物的晶胞结构利用切割法计算,晶胞中实际拥有的阴离子数目为41/2+2=4,阳离子个数为81/8+1=2。(3)SO2分子中硫原子价电子排布式为3s23p4,价层电子对数是3对,分子的立体构型为V形;SO3气态为单分子,该分子中硫原子的杂化轨道类型为sp2杂化;SO3的三聚体环状结构如图2所示,该结构中硫原子形成4个键,该结构中硫

6、原子的杂化轨道类型为sp3杂化;该结构中SO键长有两类,一类如图中a所示,含有双键的成分键能大,键长较短,另一类为配位键,为单键,键能较小;由题给结构分析该分子中含有12个键。(4)钒酸钠(Na3VO4)中阴离子的立体构型为正四面体形;由图3所示的无限链状结构知偏钒酸钠的化学式为NaVO3。答案:(1)第4周期B族(2)42(3)3V形sp2杂化sp3杂化a12(4)正四面体形NaVO33.(2014江苏高考节选)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基,也可用于和葡萄糖反应制备纳米Cu2O。(1)Cu+基态核外电子排布式为_。(2)与OH-互为等电子体的一种分子为(填化学式)。(3)

7、醛基中碳原子的轨道杂化类型是;1 mol乙醛分子中含有的键的数目为。(4)含有NaOH的Cu(OH)2悬浊液与乙醛反应的化学方程式为_。【解析】(1)Cu为29号元素,核外电子排布式为Ar3d104s1,Cu+为Cu失去4s轨道上的一个电子,则为Ar3d10。(2)等电子体必须具备原子数相等,价电子数相等,所以OH-与HF互为等电子体。(3)醛基中的C为碳氧双键,属于sp2杂化,CH3CHO中单键均为键,CO中有一个为键,共有6 mol。(4)醛基在碱性条件下,可被Cu(OH)2氧化生成Cu2O沉淀。答案:(1)Ar3d10或1s22s22p63s23p63d10(2)HF(3)sp26NA或

8、66.021023个(4)2Cu(OH)2+CH3CHO+NaOHCH3COONa+Cu2O+3H2O4.(2014海南高考节选)碳元素的单质有多种形式,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图:回答下列问题:(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式,它们互为。(2)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为、。(3)石墨晶体中,层内CC键的键长为142 pm,而金刚石中CC键的键长为154 pm,其原因是金刚石中只存在CC间的共价键,而石墨层内的CC间不仅存在共价键,还有键。【解析】(1)金刚石、石墨、C60、碳纳米管属于同素异形体。(2)金刚石中碳原子的杂化形式为

9、sp3,石墨烯的杂化方式为sp2。(3)金刚石中只存在CC共价键,石墨中不仅存在CC共价键,还存在混合键。答案:(1)同素异形体(2)sp3sp2(3)【真题备选】1.(2012上海高考)PH3是一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但PH键键能比NH键键能低。下列判断错误的是()A.PH3分子呈三角锥型B.PH3分子是极性分子C.PH3沸点低于NH3沸点,因为PH键键能低D.PH3分子稳定性低于NH3分子,因为NH键键能高【解析】选C。PH3沸点低于NH3沸点,是因为氨气分子中含有氢键。2.(2011安徽高考)科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如下图所示)。已知该分

10、子中NNN键角都是108.1,下列有关N(NO2)3的说法正确的是()A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键B.分子中四个氮原子共平面C.该物质既有氧化性又有还原性D.15.2 g该物质含有6.021022个原子【解析】选C。N和O两种原子属于不同的非金属元素,它们之间形成的共价键应该是极性键,A错误;因为该分子中NNN键角都是108.1,所以该分子不可能是平面形结构,而是三角锥型,B错误;由该分子的化学式N4O6可知分子中氮原子的化合价是+3价,处于中间价态,化合价既可以升高又可以降低,所以该物质既有氧化性又有还原性,C正确;该化合物的摩尔质量是152 gmol-1,因此15.2 g该物质

11、的物质的量为0.1 mol,所以含有的原子数为0.1106.021023=6.021023,D错误。3.(2012海南高考节选)(1)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物,这两种化合物都可用于催化乙炔聚合,其阴离子均为无限长链结构(如下图),a位置上Cl原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3,另一种化学式为;(2)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,其原因是_,反应的化学方程式为。【解析】(1)Cu有+1、+2两种价态,题中是+2价的,那+1价的化学式当然是K2CuCl3;(2)单独不反应,同时作用能反应,即相互促进,一个氧化

12、剂一个能形成配离子。还原剂是铜,氧化剂是过氧化氢,方程式为Cu+H2O2+4NH3H2OCu(NH3)42+2OH-+4H2O。答案:(1)sp3K2CuCl3(2)过氧化氢为氧化剂,氨与Cu2+形成配离子,两者相互促进使反应进行Cu+H2O2+4NH3H2OCu(NH3)42+2OH-+4H2O【检测强化练】1.(2015成都高二检测)能溶于浓氨水形成蓝色溶液的白色固体是()A.CuSO45H2O B.Cu(NH3)4SO4C.AgCl D.CuSO4【解析】选D。CuSO45H2O能溶于浓氨水形成蓝色溶液,但它是蓝色固体,不符合题意;Cu(NH3)4SO4为蓝色固体,不符合题意;AgCl是

13、不溶于水的白色固体,且能溶于氨水生成Ag(NH3)2+,但溶液无色,也不符合题意;CuSO4溶于氨水生成Cu(NH3)42+,溶液为蓝色,符合题意。2.(2015宿迁高二检测)三聚氰胺结构式如图所示:它是一种纯白色单斜棱晶体,无味,快速加热至300可升华,可溶于甲醇、甲醛、乙酸等有机溶剂。下列关于三聚氰胺的说法正确的是()A.三聚氰胺中含有三个手性碳原子B.碳原子的杂化方式均为sp3杂化C.三聚氰胺属于分子晶体D.6个氮原子均形成三根键,无孤电子对【解析】选C。从结构式分析,碳原子形成四根键,其中有一个双键,故没有手性,将双键看成单键,可知碳原子为sp2杂化,A、B项错误。从性质看,它加热易升

14、华,且易溶于有机溶剂,则应为分子晶体的特性,C项正确。氮原子最外层有5个电子,而结构中只形成三根键,则还应存在一对孤电子对,D项错。3.(2015常州高二检测)过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注,因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都具有重要意义。(1)铜离子与氨基酸形成的配合物具有杀菌、消炎和抗肿瘤活性。与铜属于同一周期,且未成对电子数最多的元素基态原子的核外电子排布式为。(2)CO可以和很多过渡金属形成配合物,如羰基铁Fe(CO)5、羰基镍Ni(CO)4。CO分子中碳原子上有一对孤电子对,碳、氧原子都符合8电子的稳定结构,CO的结构式为,与CO互为等电子体的离

15、子为(填化学式)。(3)氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,其配离子的结构如图所示:此配离子中含有的作用力有(填字母)。A.离子键B.金属键 C.极性键D.非极性键E.配位键F.氢键 G.键H.键此配合物中碳原子的杂化轨道类型有。(4)Ti3+可形成配位数为6的配合物。现有钛的两种颜色的配合物,一种为紫色,另一种为绿色。相关实验证明,两种物质的组成皆为TiCl36H2O。为测定这两种配合物的成键情况,设计了如下实验:分别取等质量的两种物质的样品配成待测溶液;分别往待测溶液中滴入过量的AgNO3溶液并充分反应,均产生白色沉淀;测定沉淀质量并比较,发现由原绿色物质得到的沉淀

16、质量是由原紫色物质得到的沉淀质量的2/3。则原绿色配合物的内界的化学式为。【解析】(1)铜位于第4周期,该周期中未成对电子数最多的元素中3d轨道上应是半充满状态,4s轨道上也是半充满状态,为铬元素,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1。(2)碳原子最外层有4个电子,氧原子最外层有6个电子,当二者都符合8电子的稳定结构时,电子式为,即C与O之间形成共价叁键,结构式为CO;CO分子共含有14个电子,与其互为等电子体的离子为CN-。(3)在该配离子中含有CO、CH等极性键,含有CC非极性键,O与Fe3+之间的配位键,CC、CO、CH、OH等键,CO

17、之间、CC之间含有键。碳碳双键和碳氧双键中的碳原子采用sp2杂化,CH3和CH2中的碳原子采用sp3杂化。(4)两种物质的溶液中加入AgNO3溶液后都生成白色沉淀,说明外界中都含有Cl-,由得到沉淀的量的关系可知,绿色物质中的Cl中有2个在外界,而紫色物质中的Cl全部在外界,故绿色物质的内界的化学式为TiCl(H2O)52+。答案:(1)1s22s22p63s23p63d54s1或Ar3d54s1(2)COCN-(3)CDEGHsp2、sp3(4)TiCl(H2O)52+4.(2015宜昌高二检测).氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈,配位氢化物、富氢载体化合物是目前所采用的主要储氢材料。(1)T

18、i(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。在基态Ti2+中,电子占据的最高能层符号为,该能层具有的原子轨道数为。(2)液氨是富氢物质,是氢能的理想载体,利用氮气和氢气反应合成氨气,实现储氢和输氢。下列说法正确的是。a.NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化b.N与P、CH4、B、Cl互为等电子体c.相同压强时,NH3的沸点比PH3的沸点高d.Cu(NH3)42+中氮原子是配位原子(3)已知NF3与NH3的空间构型相同,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是_。【解析】(1)钛是22号元素,Ti2+的核外有20个电子,根据构造原理知其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2,占据最高能量的电子层为M层。该能层填充电子的轨道有3s、3p和3d共9个轨道。(2)NH3分子中氮原子含有3个共用电子对和1个孤电子对,所以其价层电子对数是4,氮原子采用sp3杂化,a错误;Cl与N不是等电子体,b错误;相同压强时,氨气分子中含有氢键,PH3中不含氢键,所以NH3的沸点比PH3高,c正确;Cu(NH3)42+中氮原子提供孤电子对,所以氮原子是配位原子,d正确。答案:(1)M9(2)c、d(3)N、F、H三种元素的电负性大小为FNH,在NF3中,共用电子对偏向氟原子,偏离氮原子,使得氮原子上的孤电子对难以与Cu2+形成配位键