高考复习化学第一轮:38 分子结构与性质.pdf
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1、1 配餐作业配餐作业(三十八三十八)分子结构与性质分子结构与性质 见见学生用学生用书书 P431 1随着石油资源的日趋紧张,天然气资源的开发利用受到越来随着石油资源的日趋紧张,天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气越多的关注。以天然气(主要成分是主要成分是 CH4)为原料经合成气为原料经合成气(主要成分主要成分为为 CO、H2)制化学品,是目前制化学品,是目前.天然气转化利用的主要技术路线。而天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气,常因含羰基铁采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气,常因含羰基铁Fe(CO)5等而等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的
2、催化剂产生导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请回答下列问题:中毒。请回答下列问题:(1)Fe(CO)5中铁的化合价为中铁的化合价为 0,写出铁原子的基态电子排布式写出铁原子的基态电子排布式:_。(2)与与 CO 互为等电子体的分子和离子分别为互为等电子体的分子和离子分别为_和和_(各 举 一 种 即 可,填 化 学 式各 举 一 种 即 可,填 化 学 式),CO 分 子 的 电 子 式 为分 子 的 电 子 式 为_,CO 分子的结构式可表示成分子的结构式可表示成_。(3)在在 CH4、CO、CH3OH 中中,碳原子采取碳原子采取 sp3杂化的分子有杂化的分子有
3、_,CH3OH 的熔、的熔、沸点比沸点比 CH4高,其主要原因是高,其主要原因是_。解析解析(1)Fe 原子的基态核外电子排布式为原子的基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。(2)N2、CN与与 CO 互为等电子体互为等电子体;因为因为 N2的的电子式为电子式为NN,所以所以 CO 的电子式为的电子式为CO,其结构式为其结构式为 CO(有一个配位键有一个配位键)。(3)CH4、CH3OH 均为四面体结构均为四面体结构,碳原子采取碳原子采取sp3杂化杂化;由于由于 CH3OH 是极性分子是极性分子,且存在分子间氢键且存在分子间氢键,所以所以 CH3OH的熔、沸点较高。的
4、熔、沸点较高。答案答案(1)1s22s22p63s23p63d64s2或或Ar3d64s2(2)N2CNCOCO(3)CH4、CH3OHCH3OH 分子有极性分子有极性,同时分子之间还存在着同时分子之间还存在着氢键氢键 2 【拓展延伸】【拓展延伸】本部分近几年高考的重点考查视角有本部分近几年高考的重点考查视角有:等电子体等电子体;叁键、双叁键、双键中键中 键和键和 键数目;键数目;分子中碳、氮原子的杂化类型分子中碳、氮原子的杂化类型(sp、sp2、sp3)。考查空间构型的主要有主族元素的含氧酸根离子考查空间构型的主要有主族元素的含氧酸根离子,如如 ClO、ClO 2、ClO 3、ClO 4、C
5、O23、NO 3等。等。2(1)下列物质变化下列物质变化,只与分子间作用力有关的是只与分子间作用力有关的是_(填选填选项字母项字母)。A干冰熔化干冰熔化 B乙酸汽化乙酸汽化 C乙醇与丙酮混溶乙醇与丙酮混溶 D溶于水溶于水 E碘溶于四氯化碳碘溶于四氯化碳 F石英熔融石英熔融(2)下列物质中,只含有极性键的分子是下列物质中,只含有极性键的分子是_,既含离子,既含离子键又含共价键的化合物是键又含共价键的化合物是_;只存在只存在 键的分子是键的分子是_,同时存在同时存在 键和键和 键的分子是键的分子是_(均填选项字均填选项字母母)。A.N2 B CO2 C.CH2Cl2 D C2H4 E.C2H6 F
6、.CaCl2G.NH4Cl 解析解析(1)A 项,项,干冰熔化克服分子间作用力干冰熔化克服分子间作用力;B 项,乙酸汽化破项,乙酸汽化破坏分子间作用力和氢键坏分子间作用力和氢键;C 项,乙醇分子间有氢键,与丙酮混溶克服项,乙醇分子间有氢键,与丙酮混溶克服氢键;氢键;D 项,项,因能与因能与 H2O 分子间形成氢键而溶于水分子间形成氢键而溶于水;F 项项,石英熔融破坏的是共价键石英熔融破坏的是共价键。(2)N2的结构式为的结构式为 NN,三键中有三键中有一个一个 键键、两个两个 键键;中的每个中的每个中有一个中有一个 键键、一个一个 3 键;键;CH2Cl2的结构式为的结构式为,四个键均为四个键
7、均为 键;键;中中的的中有一个中有一个 键、键、一个一个 键键;中的中的 CH 和和 CC 均均为为 键;键;CaCl2为离子化合物,含有离子键;为离子化合物,含有离子键;NH4Cl 中中的四个的四个 NH 均为均为 键,键,但但 NH 4与与 Cl之间是离子键。之间是离子键。答案答案(1)AE(2)BCGCEABD 3某催化剂中含有的活性组分为某催化剂中含有的活性组分为 Ni、Cu 和和 Zn 的化合物的化合物,可用可用于二氧化碳加氢制取甲醚。甲醚是乙醇的同分异构体,其熔点为于二氧化碳加氢制取甲醚。甲醚是乙醇的同分异构体,其熔点为141.5,沸点为,沸点为24.9,在加热条件下可分解成甲烷、
8、乙烷、甲,在加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。醛等。(1)乙醇的沸点比甲醚高乙醇的沸点比甲醚高,其主要原因是其主要原因是_。(2)甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_。(3)储氢材料化合物储氢材料化合物 A 是乙烷的等电子体,是乙烷的等电子体,其相对分子质量为其相对分子质量为30.8,且且 A 是由第二周期两种氢化物形成的化合物。是由第二周期两种氢化物形成的化合物。加热加热 A 会缓慢会缓慢释放氢气释放氢气,同时同时 A 转化为化合物转化为化合物 B,B 是乙烯的等电子体是乙烯的等电子体。化合物化合物 A的结构式为的结构式为_(若含有配位键,要求用箭头表示若含
9、有配位键,要求用箭头表示),1 mol 化化合物合物 B 中中 键的数目是键的数目是_。解析解析(1)乙醇的结构式为乙醇的结构式为,甲醚的结构式为,甲醚的结构式为4,乙醇含有羟基氢乙醇含有羟基氢,能形成分子间氢键能形成分子间氢键,所以大所以大于甲醚的沸点。于甲醚的沸点。(2)甲醛的结构式为甲醛的结构式为,为平面结构,为平面结构,碳原子采取碳原子采取 sp2杂杂化。化。(3)A 是由第二周期两种氢化物形成的化合物,是由第二周期两种氢化物形成的化合物,A 是乙烷的等电是乙烷的等电子体子体,应含应含 18 电子电子,为为 BNH6,其结构式为其结构式为,加热加热时时,根据信息除生成根据信息除生成 H
10、2外外,还应转化为还应转化为所以所以 1 mol该化合物中含有该化合物中含有 5NA 键。键。答案答案(1)乙醇分子间有氢键乙醇分子间有氢键(2)sp2 4原子序数小于原子序数小于 36 的的 X、Y、Z 三种元素三种元素,其中其中 X 是形成化合是形成化合物种类最多的元素物种类最多的元素,Y 原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2 倍,倍,Z 原子基态时原子基态时 2p 原子轨道上有原子轨道上有 3 个未成对的电子。回答下列个未成对的电子。回答下列问题:问题:(1)Y2X2分子中分子中 Y 原子轨道的杂化类型为原子轨道的杂化类型为_,1 mol Y
11、2X2含有含有 键的数目为键的数目为_。5(2)化合物化合物 ZX3的沸点比化合物的沸点比化合物 YX4的高,其主要原因是的高,其主要原因是_。(3)元素元素 Y 的一种氧化物与元素的一种氧化物与元素 Z 的一种氧化物互为等电子体,的一种氧化物互为等电子体,元素元素 Z 的这种氧化物的分子式是的这种氧化物的分子式是_。解析解析根据题给信息可推知根据题给信息可推知 X、Y、Z 分别为氢分别为氢、碳碳、氮三种元氮三种元素。素。(1)Y2X2为乙炔,乙炔含有一个碳碳三键,乙炔中的碳原子轨道为乙炔,乙炔含有一个碳碳三键,乙炔中的碳原子轨道的杂化类型为的杂化类型为 sp 杂化,杂化,一个乙炔分子中含有一
12、个乙炔分子中含有 3 个个 键,键,1 mol 乙炔乙炔中中 键为键为 3 mol。(2)ZX3为氨气为氨气,YX4为甲烷为甲烷,氨气分子间能形成氢键氨气分子间能形成氢键,使沸点升使沸点升高。高。(3)Y(碳碳)的氧化物有的氧化物有 CO、CO2,Z(氮氮)的氧化物有的氧化物有 N2O、NO、N2O3、N2O4、N2O5,CO2与与 N2O 互为等电子体。互为等电子体。答案答案(1)sp 杂化杂化3NA或或 1.8061024(2)NH3分子间存在氢键分子间存在氢键(3)N2O 5科学家正在研究温室气体科学家正在研究温室气体 CH4和和 CO2的转化和利用。的转化和利用。(1)CH4和和 CO
13、2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为所含的三种元素电负性从小到大的顺序为_。(2)下列关于下列关于 CH4和和 CO2的说法正确的是的说法正确的是_(双选双选;填选项填选项字母字母)。a固态固态 CO2属于分子晶体属于分子晶体 bCH4分子中含有极性共价键,是极性分子分子中含有极性共价键,是极性分子 c因为碳氢键键能小于碳氧键,因为碳氢键键能小于碳氧键,所以所以 CH4熔点低于熔点低于 CO2 dCH4和和 CO2分子中碳原子的杂化类型分别是分子中碳原子的杂化类型分别是 sp3和和 sp(3)在在 Ni 基催化剂作用下基催化剂作用下,CH4和和 CO2反应可获得化工原料反应可获得化工原料 C
14、O6 和和 H2。基态基态 Ni 原子的电子排布式为原子的电子排布式为_,该元素位,该元素位于元素周期表中的第于元素周期表中的第_族。族。Ni 能与能与 CO 形成正四面体形的配合物形成正四面体形的配合物 Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有中含有_ mol 键。键。(4)一定条件下一定条件下,CH4、CO2都能与都能与 H2O 形成笼状结构形成笼状结构(如下图所如下图所示示)的水合物晶体的水合物晶体,其相关参数见下表其相关参数见下表。CH4与与 H2O 形成的水合物晶形成的水合物晶体俗称体俗称“可燃冰可燃冰”。参数参数 分子分子 分子直径分子直径/nm 分子与分子与 H2O 的结
15、合能的结合能 E/(kJmol1)CH4 0.436 16.40 CO2 0.512 29.91“可燃冰可燃冰”中分子间存在的中分子间存在的 2 种作用力是种作用力是_。为开采深海海底的为开采深海海底的“可燃冰可燃冰”,有科学家提出用有科学家提出用 CO2置换置换 CH4的设想。的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为已知上图中笼状结构的空腔直径为 0.586 nm,根据上述图,根据上述图表,从 物 质 结 构 及 性 质 的 角 度 分 析,该 设 想 的 依 据 是表,从 物 质 结 构 及 性 质 的 角 度 分 析,该 设 想 的 依 据 是_。解析解析本题主要考查电负性本题主要考查电负
16、性、分子的极性分子的极性、杂化类型杂化类型、核外电子核外电子排布式、共价键的类型、分子间作用力、氢键等。排布式、共价键的类型、分子间作用力、氢键等。(1)元素的非金属性越强元素的非金属性越强,电负性越大电负性越大,故故 H、C、O 的电负性依的电负性依次增大。次增大。(2)固态固态 CO2是分子晶体,是分子晶体,a 项正确;项正确;CH4分子是正四面体分子是正四面体对称结构,其为含有极性键的非极性分子,对称结构,其为含有极性键的非极性分子,b 项错误项错误;CH4和和 CO2都都是分子晶体是分子晶体,分子晶体的相对分子质量越大分子晶体的相对分子质量越大,分子间作用力越大分子间作用力越大,熔熔7
17、 沸点越高,与键能无关,沸点越高,与键能无关,c 项错误项错误;CH4为正四面体结构,碳原子的为正四面体结构,碳原子的杂化类型是杂化类型是 sp3杂化,杂化,CO2为直线形分子,为直线形分子,碳原子的杂化类型是碳原子的杂化类型是 sp杂化,杂化,d 项正确。项正确。(3)Ni 的原子序数为的原子序数为 28,故其基态原子核外电子,故其基态原子核外电子排布式为排布式为 1s22s22p63s23p63d84s2;Ni 排在排在 Fe 的后面,属于第四周期的后面,属于第四周期,第第族;族;CO 分子的电子式为分子的电子式为CO,分子中存在分子中存在 1 个个 键,键,而而 Ni(CO)4中中 Ni
18、 与与 CO 之间还存在之间还存在 4 个个 键键,故故 1 mol Ni(CO)4中含中含有有 8 mol 键键。(4)CH4和和 H2O 形成的水合物俗称形成的水合物俗称“可燃冰可燃冰”,分子分子晶体中作用力为分子间作用力,晶体中作用力为分子间作用力,另外水分子间还存在氢键另外水分子间还存在氢键;根据表根据表格数据,二氧化碳分子与水分子的结合能更大,格数据,二氧化碳分子与水分子的结合能更大,表明表明 CO2更易与水更易与水分子结合。分子结合。答案答案(1)H、C、O(2)ad(3)1s22s22p63s23p63d84s2或或Ar3d84s28(4)氢键、分子间作用力氢键、分子间作用力CO
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