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高中化学奥林匹克竞赛专题练习:专题五 分子结构


专题五
姓名 得分

分子结构

1、写出下列几种物质的 Lewis 结构: (1)H2O3(火箭燃料) (2)NaOCl(漂白剂) (3)C2H6SiCl2(二甲基 二氯硅烷,硅橡胶的原料) 2、NCl5 能否稳定存在? 并简述理由。 3、利用价层电子对互斥理论判断下列分子和离子的几何构型(总数、对数、电子对构型和分子构型) A

lCl3 H2S
2? SO 3

NH ? 4

NO2

IF3

4、写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式: (1)氧原子用 sp 杂化轨道形成两个σ 键 (2)氧原子形成一个三电子π 键 (3)硼原子用 sp 杂化轨道形成三个σ 键 (4)氮原子形成两个π 键
3 3

。 ,氧原子形成两个π 键
3

。 。

;硼 原子用 sp 杂化轨道形成四个σ 键 。

;氮原子形成四个σ 键
+ -

5、 (1)画出 NH3 和 NF3 分子的空间构型,并用 σ 和 σ 表示出键的极性。 (2)比较这两个分子极性大小并说明原因。 6、丁二烯是一个平面形分子,试确定它的成键情况。 7、在地球的电离层中,可能存在下列离子:ArCl 、OF 、NO 、PS 、SCl 。请你预测哪种离子最稳 定,哪种离子最不稳定。说明理由。 8、在极性分子中,正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长,通常用 d 表示。极性分子的极性强 弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量(q)有关,一般用偶极矩(μ )来衡量。分子的偶极矩定义为 偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积,即μ =d·q。试回答以下问题: (1)HCl、CS2、H2S、SO2 4 种分子中μ =0 的是 ;
+ + + + +

(2)对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯,3 种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是: ; (3)实验测得:μ 分子是
PF3

=1.03 德拜、μ

BCl3

=0 德拜。由此可知,PF3 分子是

构型,BC13

构型。

(4)治癌药 Pt(NH3)2Cl2 具有平面四边形结构,Pt 处在四边形中心,NH3 和 Cl 分别处在四边形的 4 个 角上。已知该化合物有两种异构体,棕黄色者μ >0,淡黄色者μ =0。试画出两种异构体的构型图,并比 较在水中的溶解度。

构型图: 淡黄色 在水中溶解度较大的是 9、填表: 分子或离子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 分子中σ 键数 分子中π 键数 分子形状
2? 2? ? ? 10、已知 NO 3 、CO 3 互为等电子体,为什么不包括 SiO 3 、PO 3 3 ?

,棕黄色

; 。

NO2

SO 3

NH ? 4

TeCl4

IF5

11、假设有一个分子只含有 H、N、B 其,中 H︰N︰B=2︰1︰1,它的分子量为 80.4,且发现它是非 极性分子,抗磁性分子。 (1)此分子有两种可能构型 A 和 B,其中 A 比 B 要稳定。请画出它们的结构式,并说明为什么 A 比 B 要稳定? (2)说明 A 和 B 分子中化学键的类型; (3)说明 A 和 B 分子为什么是非极性抗磁性分子; (4)标明 A 分子中成键骨架原子的形式电荷,并简述理由。 12、请就 BF3 的有关知识回答下列问题: (1)几何构型及其成键情况; (2)分子是否有极性? (3)如果把 BF3 与乙醚放在一起,BF3 键长从 1 30pm 增加到 141pm,试问所成新化合物的成键情况及 其极性如何?

专题五参考答案:
H Cl Si Cl H C H H

1.(1) H O O O H

(2) Na+[ O

Cl ]

-

(3) H

C H

2.NCl5 不能稳定存在。因为 N 属于第二周期元素,其可以稳定存在的化合物的最大配位数是 4。 3.解题思路:根据价层电子对互斥理论,计算单电子个数,价层电子对数,孤对电子对数,进而判 断分子的构型(注意:必须考虑离子的价态! )

4、 (1)H2O 或醚

? (2)O ? 2 ,O2 (3)BX3,BX 4 (X 为卤族元素)

(4)N2,NH ? 4 或季铵盐类

5、 (1)

(2)NF3 分子的极性比 NH3 分子的极性小。在这两个分子中,都有一个

sp3 杂化轨道为 N 原子的一对孤对电子所占据。对 NF3 来说,N-F 键的极性较大,而且偶极矩指向 F 原子,
而 N 原子中由于孤对电子产生的偶极矩是指向孤对电子,方向正好与 N-F 键产生的偶极矩相反,抵消了 N-F 键产生的偶极矩,所以 N-F 分子的极性较小;对于 NH3 来说,N-H 键产生的偶极矩指向 N 原子,与 N 原子中由孤对电子产生的偶极矩的方向相同,使 N-H 键 的极性加强,所以 NH3 分子的极性大。 6、丁二烯是一个平面形分子,碳原子均采用 sp 杂化,每个 sp 杂化轨道中均有一个 p 电子,四个碳 原子用 s p2 杂化以碰头方式形成 9 个σ 键, 每个碳 原子还剩下一个 p 轨道形成∏ 4 结构为: 4 键, 7、ArCl 、OF 、NO 、PS 、SCl 分子离子的杂化及成键形式、键级、成键轨道的周期数的关系列于 下表中: 杂化态 ArCl OF NO
+ + + + + + 2 2

键的性质 σ 1σ +1∏ 2 1σ +2∏ 2
2 2

键级 1 2 3

成键轨道的周期数 4~3 2~2 2~2

sp3 sp2 sp





PS



sp sp2
+ +

1σ +2∏ 2 2 1σ +1∏ 2 2


3 2

3~3 3~3


SCl




由键级可知,NO 、PS 稳定,ArCl 不稳定。由于 NO 成键轨道为 2p 和 2s,形成的键比 PS 用 3p 和 3s 成键更稳定,所以 NO 最稳定。 提示:本题主 要考查键级对分子或离于稳定性的影响。一般来说,键级越大,分子越稳定。相同键级 的分子则看成键轨道的能级大小,能级越低、成键越稳定。 8、 (1)CS2 (5) 9、 分子或离子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 分子中σ 键数 分子中π 键数 NO2 SO3 NH ? 4 TeCl4 IF5 (2)邻>间>对 ; (3)三角锥形 (4)平面 三角形 ;棕黄色者


sp2
1/2 2 1 个∏ 3 3 V

sp2
0 3 1 个∏ 4 平面形
6

sp3
0 4 0

sp3d
1 4 0 变形四

sp3d2
1 5 0

分子形状

四面体 面体

四角锥

? 3? 2? ? 4? 10、NO 3 与 PO 3 3 的结构不同在于 PO 3 中的 P 原子有 d 轨道成键,SiO 3 是化学式,它是 SiO 4 以 2 个 2? 氧分别和另外 2 个 SiO2 相联成长链或环状物质的化学式,不像 CO 3 那样是一个单独存在的离子单元。

11、 (1)A:



B:

从立体几何的角度看,A 式为六元环结构,比 B 式三元环结构稳定,三元环的张力 太大;从纯化学的 角度看:A 式中的 N、B 均以 sp 杂化轨道成键;在 A 中,3 个 N 原子的 pz 轨道上 3 对孤对电子与 3 个 B 原 子的空 pz 轨道形成 6 中心、6 电子的离域π 键,而 B 式却不能形成离域π 键。所以 A 式比 B 式稳定。 (2)A:B、N sp2 杂化,一个∏ 6 ;B:B、N
6
2

sp3 杂化

(3)在成键情况下,上面的两个式子中 B、N 都没有成单电子,所以都是抗磁性分子。

(4)

由于 A 式中的离域π 键的形成是 N 原子将孤对电子提供给 B 原子(B 原子是缺电子原子) ,综合考虑, N 原子因而少电子,因此 N 原子显示正电荷,B 原子显示负电荷。 12、 (1)B 为 sp 杂化,平面分子,有大 π 键∏ 6 (2)非极性,因结构对称; (3)B 由 sp 杂化变为 sp 4;
2 2 3

杂化。因 B 缺电子,有空轨道,能接受乙醚分子中 O 的孤对电子,形成新的化学键。


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