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2.2 第1课时 分子结构的测定 多样的分子空间结构 同步练习题
一、选择题（本题共有15小题，每小题4分，共60分，每小题只有一个正确选项）
1． 下列分子或离子中，中心原子价层电子对的几何构型为四面体且分子或离子的空间构型为V形的是(　　)
A．NH B．PH3 C．H3O＋ D．OF2
2． 下列分子中，各原子均处于同一平面上的是(　　)
A．NH3 B．CCl4 C．PCl3 D．CH2O
3． 下列分子或离子中中心原子未用来成键的电 子对最多的是(　　)
A．NH B．NH3 C．H2O D．BCl3
4． 下列分子的立体结构，其中属于直线形分子的是(　　)
A．H2O B．NH3 C．CO2 D．P4
5． 下列物质中，分子的立体结构与氨分子相似的是(　　)
A．CO2 B．H2S C．PCl3 D．SiCl4
6． 在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是(　　)
A．白磷分子的键角为109°28′ B．分子中共有4对共用电子对
C．白磷分子的键角为60° D．分子中有6对孤电子对
7． 下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是(　　)
A．CO2 B．PCl3 C．CCl4 D．BF3
8． 三氯化氮(NCl3)常温下是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3说法中正确的是(　　)
A．分子中N—Cl键是非极性键
B．分子中不存在孤对电子
C．它的沸点比PCl3沸点低
D．因N—Cl键键能大，所以NCl3的沸点高
9． 某气态有机物X含C、H、O三种元素。现欲确定X的分子式，下列条件中所需的最少条件是(　　)
①X中碳的质量分数　 ②X中氢的质量分数　 ③X在标准状况下的体积
④质谱确定X的相对分子质量　 ⑤X的质量
A．①② B．①②④ C．①②⑤ D．③④⑤
10．下列说法中正确的是(　　)
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子是呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
11．设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关)，则该有机物可能是(　　)
A．甲醇(CH3OH) B．甲烷 C．丙烷 D．乙烯
12．用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是(　　)
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
13．某化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3°。下列推断不正确的是(　　)
A．AB2分子的空间结构为V形
B．A—B为极性共价键，AB2分子为非极性分子
C．AB2与H2O相比，AB2的熔点、沸点比H2O的低
D．AB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键
14．某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，其核磁共振氢谱只有3组峰，则该有机物的结构简式是(　　)
A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3[]
C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2CHO
15．第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子，其立体结 构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时，分子结构如右图所示，下列关于RCl5分子的说法中不正确的是(　　)
A．每个原子都达到8电子稳定结构
B．键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种
C．RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3
D．分子中5个R—Cl键键能不都相同
二、填空题（本题包括4个小题，共40分）
16．(10分)用VSEPR模型预测SO2、NCl3、H3O的立体结构。
17．(10分)为了测定某有机物A的结构，进行如下实验：
①将2.3 g该有机物完全燃烧，生成0.1 mol CO2和2.7 g水；②用质谱仪测定其相对分子质量，得到如图所示的质谱图。
试回答下列问题：
(1)有机物A的相对分子质量是　　　　　　　　。
(2)有机物A的实验式是　　　　　　　　。
(3)能否根据A的实验式确定其分子式 　　　　(填“能”或“不能”，并对应回答后面问题)。若能，则A的分子式是　　　　；若不能，请说明原因： 。
18．(10分)一般来说，对一种未知有机物结构的测定主要包括以下几个方面：①确定相对分子质量；②测定元素组成(种类和比例)；③研究该有机物的各种性质；④确定结构。
(1)相对分子质量的确定一般利用质谱法，蒸气密度法等。某有机物A的质谱图显示其相对分子质量最大是72。组成元素的测定常采用元素分析仪，也可采用燃烧法。称取3.6 g A，在足量氧气中充分燃烧，生成物通过浓硫酸后，浓硫酸的质量增加5.4 g，剩余气体通过碱石灰，碱石灰的质量增加11 g，则A的分子式为　　　　　　　。
(2)核磁共振谱常用氢谱或碳谱，它主要测定分子中具有不同特点的H或C的种类与比例。如对于有机物，其C谱有四个峰，峰高比为2∶1∶1∶1；H谱有四个峰，峰高比为 1∶2∶3∶6。有机物A的C谱有两个峰，峰高比为4∶1，氢谱有一个峰。试写出有机物A的结构简式： 。
(3)A的一氯代物有　　　种，二氯代物有　　　种。
19．(10分)如图所示是甲醛分子的模型。根据该图和所学化学键知识回答下列问题：
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是________，做出该判断的主要理由是___________________。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是________(填序号)。
①单键； ②双键； ③σ键； ④π键； ⑤σ键和π键。
(3)甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角________(填“＝”“>”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是 。
1．答案：D
解析：A、B、C三项中中心原子价层电子对几何构型为四面体，但NH空间构型为正四面体，PH3、H3O＋为三角锥形。
2．答案：D
解析：由价层电子对互斥理论可知：A、C为三角锥形，B为正四面体形，D为平面三角形。
3．答案：C
解析：NH中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N原子的最外层上有1对电子未参与成键，H2O中O原子上有2对电子未参与成键，BCl3的中心原子为B原子，其外层电子全部参与成键。
4．答案：C
解析：水分子是V形结构，CO2是直线形结构，NH3是三角锥形，P4是正四面体形。
5．答案：C
解析：氨分子是三角锥形，H2S分子是V形，CO2是直线结构，PCl3是三角锥形，SiCl4是正四面体形。
6．答案：C
解析：根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合形成共价键，从而形成正四面体结构，所以键角为60°。分子中有6个共价单键，4对孤电子对。
7．答案：D
解析：由各种物质的电子式：
8．答案：C
解析：NCl3分子中中心原子N和氯原子间形成三个σ极性键，N原子的周围仍然存在一对孤对电子；共价化合物的熔沸点是由分子间作用力决定的，而分子间作用力的大小又由相对分子质量决定，所以NCl3的熔沸点较低。
9．答案：B
解析：由①②可得有机物的实验式，由①②④可知有机物的分子式。
10．答案：D
解析：A中，NCl3分子的电子式为，最外层电子都满足8电子稳定结构，A项错误；B中，P4分子中P—P键键角为60°；B项错误；C中NH为正四面体结构而非平面正方形结构，C项错误；D中NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D项正确。
11．答案：B
解析：从题图中可看出其右边最高峰质荷比为16，是H＋质荷比的16倍，即其相对分子质量为16，为甲烷。
12．答案：C
解析：A．SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，错误；B.BF3键角为120°，是平面三角形结构；而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一个孤电子对，对成键电子对有排斥作用，使键角小于120°，错误；C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正确；D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形分子，错误。
13．答案：B
解析：根据A、B的电负性值及其所处元素周期表中的位置关系，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2。O—F为极性共价键。因为OF2分子的键角为103.3°，OF2分子中键的极性不能抵消，所以其为极性分子。
14．答案：B
解析：由该有机物的红外光谱图知分子中含有C-H键、O-H键、C-O键，D项中无O-H键、C-O键，B、C项含有三种化学键且相对分子质量都是60，但B项核磁共振氢谱有3组 峰，C项却有4组峰，故B项正确。
15．答案：A
解析：从RCl5的分子结构图可知键角正确；R—Cl有两类键长可知键能不完全相同；RCl5＋Cl2↑。
16．答案：平面三角形　 V形　 四面体形　三角锥形　
四面体形　 三角锥形　 平面三角形　平面三角形
解析：SO2分子中有1对孤电子对，价层电子对数为3，VSEPR模型名称为平面三角形，分子的立体构型为V形；NCl3、H3O＋中均有1对孤电子对，价层电子对数为3，故NCl3、H3O＋的VSEPR模型名称为四面体形，空间构型为三角锥形；BF3分子中，B原子上没有孤电子对，故BF3的VSEPR模型名称和分子的空间构型均为平面三角形。
17．答案：(1)46 (1)C2H6O (1)能　C2H6O
解析：(1)在A的质谱图中，最大质荷比为46，所以其相对分子质量是46。(2)在2.3 g该有机物中，n(C)=0.1 mol，m(C)=0.1 mol×12 g·mol-1=1.2 g，n(H)=×2=0.3 mol，m(H)=0.3 mol×1 g·mol-1=0.3 g，m(O)=2.3 g-1.2 g-0.3 g=0.8 g，n(O)==0.05 mol，所以n(C)∶n(H)∶n(O)=0.1 mol∶0.3 mol∶0.05 mol=2∶6∶1，A的实验式为C2H6O。(3)因为实验式C2H6O中氢原子数已经达到饱和，所以该有机物的实验式即为其分子式。
18．答案：(1)C5H12 (2) (3)1　2
解析：(1)n(H)=2n(H2O)=2×5.4 g÷18 g·mol-1=0.6 mol，m(H)=0.6 mol×1 g·mol-1=0.6 g，n(C)=n(CO2)=11 g÷44 g·mol-1=0.25 mol，m(C)=0.25 mol×12 g·mol-1=3 g，n(C)∶n(H)=0.25 mol∶0.6 mol=5∶12，由于m(C)+m(H)=3.6 g，即该有机物不含C、H之外的其他元素，故A的最简式为C5H12，又由于A的相对分子质量为72，故其分子式为C5H12。(2)A的核磁共振碳谱中有两个峰，峰高比为4∶1，说明A中只有两种碳，个数比为4∶1。核磁共振氢谱中只有一个峰，说明所有的氢原子所处的化学环境相同，故A的结构简式为。(3)新戊烷的一氯代物只有一种；二氯代物有两种，分别是两个氯原子连在同一个碳原子上、两个氯原子连在不同的碳原子上。
19．答案：(1)sp2杂化　甲醛分子的立体结构为平面三角形
(2)②⑤　(3)<　碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强
解析：(1)原子中的杂化轨道类型不同，分子的空间构型也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。(2)醛类分子中都含有羰基(C===O)，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。(3)由于碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角小于120°。
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