第37讲 分子结构与性质
1．(教材改编题)指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型。 (1)H2S___________________，CO2___________________________________， PH3______________________，PCl3_______________________________________， BF3______________________，HCN_______________________________________， SO2______________________，SiH4____________________________________________。 (2)NH4___________________，NO2_______________________________________， SO3_____________________，ClO3_______________________________________， ClO4_____________________，SiO3________________________________________。 答案：(1)V形、sp 直线形、sp 三角锥形、sp 三角锥形、sp 平面三角形、sp 直线形、sp V形、sp 正四面体形、sp
(2)正四面体形、sp V形、sp 三角锥形、sp 三角锥形、sp 正四面体形、sp 平面三角形、sp
2．B、N、Ti、Fe都是重要的材料元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。 (1)基态Fe的电子排布式为________________；Ti原子核外共有________________种运动状态不同的电子。
(2)BH3分子与NH3分子的立体构型分别为__________________________；BH3与NH3反应生成的BH3·NH3分子中含有的化学键类型有________________，在BH3·NH3中B原子的杂化方式为________________。
(3)N和P同主族。科学家目前合成了N4分子，该分子中N—N—N键的键角为________________；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，推测其用途是________________(写出一种即可)。
(4)NH3与Cu可形成[Cu(NH3)4]配离子。已知NF3与NH3具有相同的空间构型，但NF3
不易与Cu形成配离子，其原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。 (5)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是__________________________________________________。 化合物乙中采取sp杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为________________。
3
2＋
2＋
2＋
2＋2
3
2
3
3
3
2
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3
3
3
2
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2－
2－
－
＋
－
解析：(1)基态Fe核外有24个电子，电子排布式为1s2s2p3s3p3d或[Ar]3d。Ti核外有22个电子，每个电子的运动状态均不相同。(2)BH3中B无孤电子对，立体构型为平面三角形，NH3中N有一对孤电子对，立体构型为三角锥形。BH3·NH3中B与H之间、NH3中N与H之间为共价键，BH3·NH3中B与N之间为配位键。BH3·NH3中B原子的成键电子对数为4，杂化类型为sp。(3)N4分子和P4分子类似，该分子中N—N—N键的键角为60°。N4分解后能产生N2并释放出大量能量，可以用作火箭推进剂或制造炸药。(4)F的电负性比N大，N—F成键电子对偏向F，导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键。(5)化合物乙分子间存在氢键，因此其沸点比化合物甲的高。化合物乙中采取sp杂化的原子有C、N、O，第一电离能：N>O>C。
答案：(1)1s2s2p3s3p3d(或[Ar]3d) 22 (2)平面正三角形、三角锥形 共价键、配位键 sp (3)60° 制造火箭推进剂或炸药(其他合理答案均可)
(4)F的电负性比N大，N—F成键电子对偏向F，导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键
(5)化合物乙分子间存在氢键 N>O>C
3．Fe、C、N、O、H可以组成多种物质。回答下列问题：
(1)N≡N键的键能为942 kJ·mol，N—N键的键能为247 kJ·mol，计算说明N2中的______键比______键稳定。(填“σ”或“π”)
(2)配合物Fe(CO)5会使合成氨等生产过程中的催化剂中毒。
①与CO互为等电子体的分子和离子分别有________________、________________。 ②CO分子中σ键与π键数目之比为________________。
(3)(CN)2分子中所有原子最外层都满足8电子，请写出其结构式：________________；(CN)2分子为________(填“极性”或“非极性”)分子。
(4)血红素分子结构如图所示。
－1
－1
3
2
2
6
2
6
6
6
3
32＋
2
2
6
2
6
6
6
①血红素分子间存在的作用力有________________(填名称)。
②血红素分子中C原子的杂化方式为_________，N原子的杂化方式为__________。 ③与Fe通过配位键结合的氮原子的编号是_____________________________________。 解析：(1)N≡N键中σ键的键能为247 kJ·mol
－1
－1
－1
，π键的平均键能为
942 kJ·mol－247 kJ·mol－1
＝347.5 kJ·mol，故π键比σ键稳定。(2)①与CO互为
2等电子体的分子或离子有N2、CN、C2。②由N2的结构式类推CO中C、O之间为三键，含有1个σ键、2个π键。(3)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，呈直线形，属于非极性分子。(4)①血红素分子间存在的作用力为范德华力和氢键。②血红素分子中形成4个单键的C为sp杂化；形成2个单键和1个双键的C为sp杂化；形成3个单健的N为sp杂化；形成2个单键和1个双键的N为sp杂化。③2、4号N原子形成3个单键，达到8电子稳定结构，而1、3号N形成2个单键、1个双键，其中有一个单键为配位键。
答案：(1)π σ
(2)①N2 CN(或C2) ②1∶2 (3)N≡C—C≡N 非极性
(4)①范德华力、氢键 ②sp、sp sp、sp ③1和3
4．研究温室气体CH4和CO2的转化和利用对减轻温室效应有重大意义。 (1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。 (2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是____________(填字母)。 a．固态CO2属于分子晶体
b．CH4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，所以CH4的熔点低于CO2 d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp和sp
(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。
①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。
②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________mol σ
3
2
3
2
3
－
2－2
2
3
3
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2－
高考化学第12章物质结构与性质(选修3)第37讲分子结构与性质课后达标检测新人教版
