跟踪检测（三十五） 分子结构及其性质
1．下列分子或离子中，立体构型是平面三角形的是( ) A．CH4 C．CO3
3
2－
B．NH4 D．CO2
＋
＋
解析：选C A项，CH4中C原子为sp杂化，分子为正四面体结构；B项，NH4中N原子132－
为sp杂化，离子为正四面体结构；C项，CO3中，C原子上价层电子对数(4＋2)＝3，孤电
2子对数3－3＝0，为平面三角形；D项，CO2中C原子为sp杂化，分子呈直线形。
2．下列说法中正确的是( ) A．HCHO分子中既含σ键又含π键 B．CO2分子中的化学键为非极性键 C．NH3分子中N原子的杂化轨道类型是sp D．沸点：PH3＞NH3＞H2O
解析：选A HCHO分子中含有碳氧双键，既含σ键又含π键，A项正确；CO2分子中的化学键为极性键，B项不正确；NH3分子中N原子的杂化轨道类型是sp杂化，C项不正确；氨气分子之间存在氢键，因而沸点反常高，水在通常状况下为液体，氨为气体，故沸点：H2O>NH3，D项不正确。
3
2
3．关于化合物
A．分子间不能形成氢键
B．分子中既有极性键又有非极性键 C．分子中有7个σ键和1个π键
，下列叙述不正确的是( )
D．该分子在水中的溶解度大于2-丁烯
解析：选C 分子间不能形成氢键，A正确；分子中含有碳碳非
极性键，碳氢、碳氧极性键，B正确；分子中含有9个σ键、3个π键，C不正确；分子中含有醛基，在水中的溶解度大于2-丁烯，D正确。
4．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )
A．sp，范德华力 C．sp，氢键
2
B．sp，范德华力 D．sp，氢键
2
2
3
2
解析：选C 由石墨的晶体结构知C原子为sp杂化，故B原子也为sp杂化，但由于
1
B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。
5．PH3是一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似，但P—H键键能比N—H键键能低。下列判断错误的是( )
A．PH3分子呈三角锥形 B．PH3分子是极性分子
C．PH3沸点低于NH3沸点，因为P—H键键能低 D．PH3分子稳定性低于NH3分子，因为N—H键键能高
解析：选C PH3分子结构和NH3相似，NH3是三角锥形，故PH3也是三角锥形，A正确；PH3分子结构不对称为极性分子，B正确；NH3分子之间存在氢键，NH3沸点比PH3高，C错误；P—H键键能比N—H键键能低，故N—H更稳定，化学键越稳定，分子越稳定，D正确。
6．下列事实与氢键有关的是( ) A．水加热到很高的温度都难以分解 B．水结成冰体积膨胀，密度变小
C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随着相对分子质量的增加而升高 D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
解析：选B A项，水分解破坏的是化学键，不是氢键；B项，氢键具有方向性，氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，所以水结成冰时，体积增大，密度变小；C项，CH4、SiH4、GeH4、SnH4的熔点随相对分子质量的增大而升高与范德华力有关，与氢键无关；D项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与分子中化学键的键能大小有关，与氢键无关。
7．CH3、—CH3、CH3都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是( ) A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp杂化
B．CH3与NH3、H3O互为等电子体，几何构型均为正四面体 C．CH3中的碳原子采取sp杂化，所有原子均共面 D．CH3与OH形成的化合物中含有离子键
解析：选C CH3与CH3及－CH3分子中所含电子总数不相等，故它们不是等电子体，A项错误；CH3、NH3、H3O互为等电子体，几何构型为三角锥形，B项错误；CH3与BH3互为等电子体，碳原子采用sp杂化，C项正确；CH3与OH形成的化合物为有机物——醇，分子中只含共价键，D项错误。
2
＋
－
－
＋
＋
＋
－
＋
－
＋
2
－
＋
2
＋
－
8．N2的结构可以表示为下列说法中不正确的是( )
，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，
A．N2分子与CO分子中都含有叁键 B．CO分子中有一个π键是配位键
2
C．N2与CO互为等电子体 D．N2与CO的化学性质相同
解析：选D 由题可知N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间通过2个π键、1个σ键，即叁键结合，其中，CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成；N2与CO两分子的原子数和价电子总数相等，互为等电子体，N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。
9．向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是( )
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu的浓度不变 B．在[Cu(NH3)4]中，Cu给出孤电子对，NH3提供空轨道 C．向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化 D．沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]
解析：选D 该反应的反应原理为CuSO4＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋(NH4)2SO4，Cu(OH)2
＋4NH3===[Cu(NH3)4](OH)2。反应结束后无Cu(OH)2沉淀生成，但生成了[Cu(NH3)4]，Cu浓度减小；在[Cu(NH3)4]中，Cu提供空轨道，NH3提供孤电子对；若加入极性较小的乙醇，溶液会析出蓝色沉淀。
10．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外电子层电子数之比为4∶3，Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是( )
A．W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z＞Y＞W B．W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W＞X＞Y＞Z C．Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体 D．WY2分子中σ键与π键的数目之比是1∶1
解析：选CD 根据题给信息，W、X、Y、Z为短周期主族元素，且W、X原子的最外层电子数之比为4∶3，W、X、Y、Z的原子序数依次增大，所以W为C，X为Al，再根据Z原子比X原子核外多4个电子，所以Z为Cl，则Y为Si、P、S中的一种，A项错误；W、X、Y、Z中W的原子半径最小，B项错误；如果Y是Si，则Y和Z可形成SiCl4，空间构型为正四面体，C项正确；WY2分子只能为CS2，分子中含有两个σ键和两个π键，个数比为1∶1，D项正确。
11．B、C、N是几种常见的非金属元素，其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
2＋
(1)基态硼原子的电子排布式为____________；C、N元素的第一电离能由大到小的顺序
3
为________。
(2)BF3与一定量的水可形成如图1的晶体R。
①晶体R中各种微粒间的作用力涉及________(填字母)； a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．金属键 ②R中阴离子的空间构型为________。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)与CaCl2溶液可形成配离子(结构如图2)，乙二胺分子中氮原子的杂化类型为________；乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_________________________________________________。
(4)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，其结构与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂；它的晶体结构如图3所示，六方相氮化硼质地软的原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)硼原子核外有5个电子，其核外电子排布式为1s2s2p，C、N两种元素的第一电离能由大到小的顺序为N＞C。
(2)晶体R中各种微粒间的作用力涉及离子键、共价键、配位键；阴离子中中心原子B原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以B原子采用sp杂化方式，为四面体构型。
(3)乙二胺中N原子形成3个σ键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp杂化；乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高。
(4)六方相氮化硼中，每一个B原子与3个N原子相连，每1个N原子与3个B原子相连，形成平面三角形，向空间发展成层状结构。六方相氮化硼不含π键，只含σ键，层与层之间通过范德华力结合在一起，作用力小，导致其质地软。
答案：(1)1s2s2p N＞C (2)①abc ②四面体
(3)sp杂化 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键 (4)层与层之间通过范德华力结合在一起，作用力小，导致其质地软
1 100 ℃12．CaC2可用于固氮：CaC2＋N2=====CaCN2＋C，CaCN2(氰氨化钙)和水反应可生成NH3。 (1)写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式：________________________________________________________________________。
(2)NH3中N原子的杂化方式为________；根据价层电子对互斥理论推测CO3的空间构型为________。
(3)CaCN2中阴离子为CN2，与CN2互为等电子体的分子有________(填写一种化学式即可)；写出CaCN2水解反应的化学方程式_______________________________________。
解析：(1)符合条件的原子3d和4s全部排满。(2)NH3分子中N原子的杂化轨道数是4，所以采取sp杂化；CO3离子中C原子的杂化轨道数是(4＋2)/2＝3，为sp杂化，CO3为平面正三角形。(3)等电子体的寻找方法是利用同主族元素原子替换或相邻元素替换的方法，如CO2；CaCN2(氰氨化钙)和水反应可生成NH3，再由化合价可推知C元素化合价为＋4价，所
4
3
2－
2
2－
2－
2－
2－
3
2
2
1
3
3
2
2
1
以另一种产物是CaCO3。
答案：(1)1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s (2)sp 平面正三角形
(3)CO2、N2O CaCN2＋3H2O===CaCO3＋2NH3↑
13．(2017·盐城模拟)元素X的基态原子中的电子共有7个能级，且最外层只有1个未成对电子，X原子的内层轨道全部排满电子。在气体分析中，常用XCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量，其化学反应如下：2XCl＋2CO＋2H2O===X2Cl2·2CO·2H2O。
(1)X基态核外电子排布式为________。
(2)X2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物，其结构如图所示：
＋3
2
2
6
2
6
10
2
10
2
①与CO互为等电子体的阴离子是________。 ②该配合物中碳原子的杂化方式为__________。
③在X2Cl2·2CO·2H2O中，每个X原子能与其他原子形成3个配位键，在图中用“→”标出相应的配位键_________。
解析：(1)X电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s，是铜元素。
(2)①为C2或CN；②根据图示观察，每个碳原子与铜原子形成配位键，与氧形成3个共用电子对，故为sp杂化。
答案：(1)1s2s2p3s3p3d或[Ar] 3d
2
2
6
2
6
10
10
2－
－
2
2
6
2
6
10
1
(2)①C2或CN ②sp ③
2－－
14．A、B、C、D、E、F为原子序数依次增大的短周期主族元素。A、C、D可形成常见的气态单质，A、E最外层电子数与其电子层数相等。B、F同主族，B元素基态原子的核外电子平均分布在3个不同的能级上。C元素原子的最高能级上有3个未成对电子。F的一种单质与FD2晶体类型相同。
(1)A分别与B、F形成的最简单化合物相比较，影响沸点高低的主要作用力是________________________________________________________________________。
(2)写出D的基态原子的核外电子排布式：____________________________________。 (3)BD2在高温、高压下所形成的晶胞如图所示，该晶体中B原子的杂化方式为________。
(4)由上述5种元素中的1种或几种形成的、与C的单质互为等电子体的物质是________(填化学式)。
(5)在E的化合物E2Cl6中存在的化学键有____(填字母)。 a．极性键 b．非极性键 c．配位键 d．σ键 e．π键
5
解析：由题意可知，A、B、C、D、E、F分别为H、C、N、O、Al、Si元素。(1)H和C、Si元素形成的简单化合物分别为CH4、SiH4，两种物质的分子间只存在范德华力，影响相应物质的沸点高低。(2)基态O原子核外有8个电子，分布在1s、2s、2p轨道上，则其核外电子排布式为1s2s2p。(3)由CO2在高温、高压下形成晶体的结构可知，每个C原子与周围4个O原子形成C—O键，故C原子采取sp杂化。(4)与N2互为等电子体的分子(或离子)符合条件：①含有2个原子、②价电子总数为10，符合条件的分子(或离子)有CO、NO、CN等。(5)Al2Cl6分子中含有Al—Cl键，属于极性共价键，也属于σ键。每个Al原子只能形成3个Al—Cl键，故Al与Cl原子之间还存在配位键。
答案：(1)范德华力 (2)1s2s2p (3)sp杂化 (4)CO(答案合理即可) (5)acd
15．(1)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R离子的3d轨道中有9个电子。XY2离子的立体构型是________；R的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。
(2)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。
2＋
2＋
－
2
2
4
3
＋
－
3
2
2
4
①图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
②图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
③若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为__________和__________。
解析：(1)NO2的立体构型为V形。Cu的水合离子中，H2O分子中氧原子提供孤电子对。 (2)①图甲中，1号C与相邻的3个C形成1个碳碳双键和2个碳碳单键，即形成3个σ键和1个π键。②图乙中，1号C除与3个C形成化学键外，还与羟基氧原子形成化学键，故该C采取sp杂化。③氧化石墨烯中含有羟基，羟基氧原子可与水分子中的氢原子形成氢键，羟基氢原子可与水分子中的氧原子形成氢键。(3)杂化轨道用于形成σ键和容纳孤对电子。BCl3分子中B原子形成3个σ键，无孤对电子，则B原子采取sp杂化。NCl3中N原子形成3个σ键，且有1对孤对电子，则N原子采用sp杂化。
答案：(1)V形 O (2)①3 ②sp ＜ ③O、H (3)sp sp
3
2
3
3
2
3－
2＋
6
解析：由题意可知，A、B、C、D、E、F分别为H、C、N、O、Al、Si元素。(1)H和C、Si元素形成的简单化合物分别为CH4、SiH4，两种物质的分子间只存在范德华力，影响相应物质的沸点高低。(2)基态O原子核外有8个电子，分布在1s、2s、2p轨道上，则其核外电子排布式为1s2s2p。(3)由CO2在高温、高压下形成晶体的结构可知，每个C原子与周围4个O原子形成C—O键，故C原子采取sp杂化。(4)与N2互为等电子体的分子(或离子)符合条件：①含有2个原子、②价电子总数为10，符合条件的分子(或离子)有CO、NO、CN等。(5)Al2Cl6分子中含有Al—Cl键，属于极性共价键，也属于σ键。每个Al原子只能形成3个Al—Cl键，故Al与Cl原子之间还存在配位键。
答案：(1)范德华力 (2)1s2s2p (3)sp杂化 (4)CO(答案合理即可) (5)acd
15．(1)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R离子的3d轨道中有9个电子。XY2离子的立体构型是________；R的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。
(2)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。
2＋
2＋
－
2
2
4
3
＋
－
3
2
2
4
①图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
②图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
③若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________(填元素符号)。
(3)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为__________和__________。
解析：(1)NO2的立体构型为V形。Cu的水合离子中，H2O分子中氧原子提供孤电子对。 (2)①图甲中，1号C与相邻的3个C形成1个碳碳双键和2个碳碳单键，即形成3个σ键和1个π键。②图乙中，1号C除与3个C形成化学键外，还与羟基氧原子形成化学键，故该C采取sp杂化。③氧化石墨烯中含有羟基，羟基氧原子可与水分子中的氢原子形成氢键，羟基氢原子可与水分子中的氧原子形成氢键。(3)杂化轨道用于形成σ键和容纳孤对电子。BCl3分子中B原子形成3个σ键，无孤对电子，则B原子采取sp杂化。NCl3中N原子形成3个σ键，且有1对孤对电子，则N原子采用sp杂化。
答案：(1)V形 O (2)①3 ②sp ＜ ③O、H (3)sp sp
3
2
3
3
2
3－
2＋
6
