高中 | 杂化轨道理论 题目答案及解析

稿件来源:高途

高中 | 杂化轨道理论题目答案及解析如下,仅供参考!

选修三

第二章 分子结构与性质

第二节 分子的立体结构

杂化轨道理论

Ⅰ.我国科研工作者发现并制备了一系列主要由$\text{N}$$\mathrm{O}$$\text{P}$$\text{Se}$等元素组成的导电材料。回答下列问题:

$\rm O$$\rm P$$\rm S$三种元素中,电负性最小的元素名称是                ;键角:${{\text{H}}_{2}}\text{O}$                $\rm ($填“$\rm \gt $”、“$\rm \lt $”或“$\rm =$$\rm )$

[["

磷;$\\rm \\gt $

"]]

已知同一周期从左往右元素的电负性依次增强,同一主族从上往下元素的电负性依次减弱,故$\rm O$$\rm P$$\rm S$三种元素中,电负性最小的元素名称是磷,$\rm H_{2}O$$\rm H_{2}Se$均为$\rm V$形结构,$\rm O$$\rm Se$均采用$\rm sp^{3}$杂化,由于$\rm O$的原子半径比$\rm Se$的小,导致$\rm H_{2}O$中价层电子对之间的排斥作用比$\rm H_{2}Se$的大,故键角:$\rm H_{2}O\gt H_{2}Se$

$\rm ({{\text{H}}_{\text{2}}}\text{N}-\text{N}{{\text{H}}_{2}}\rm )$分子中孤电子对与$\sigma $键的数目之比为                ,肼的相对分子质量与甲醇相同,但沸点远高于甲醇的原因是                

[["

$\\rm 2: 5$;肼分子与甲醇都能形成分子间氢键,但肼分子的分子间氢键多

"]]

已知氮原子最外层上有$\rm 5$个电子,有$\rm 3$个未成对电子,故肼分子上的每个氮原子上都还有$\rm 1$对孤电子对,且单键均为$ \sigma$键,则肼$\rm (H_{2}N-NH_{2})$分子中孤电子对与$ \sigma$键的数目之比为$\rm 2:5$

肼的相对分子质量与甲醇相同,但由于肼$\rm (H_{2}N-NH_{2})$分子间能够形成氢键,且数目较多,导致肼的沸点远高于甲醇;

正硝酸钠$\rm (N a_{3} N O_{4}\rm )$是一种重要的化工原料。$\rm N a_{3} N O_{4}$阴离子的空间结构为                ,其中心原子杂化方式为                杂化。

[["

正四面体形;$ {\\mathrm{{sp}}}^{3}$

"]]

$\rm Na_{3}NO_{4}$阴离子即$\text{NO}_{\text{4}}^{\text{3-}}$中心原子$\rm N$周围的价层电子对数为:$\rm 4+\dfrac{\text{1}}{\text{2}}\times {(5+3-4}\times \text{2)}\rm =4$,根据价层电子对互斥理论可知,其空间结构为正四面体形,根据杂化轨道理论可知,其中心原子杂化方式为$\rm sp^{3}$杂化;

基态硒原子的价层电子排布式为                $\text{Se}{{\text{O}}_{\text{2}}}$晶体的熔点为$\rm 350\;\rm ^\circ\rm C$,加热易升华,固态$\text{Se}{{\text{O}}_{\text{2}}}$属于                晶体。

[["

$4{\\mathrm{\\;s}}^{2}4{\\mathrm{p}}^{4}$;分子

"]]

已知$\rm Se$$\rm 34$号元素,故基态硒原子的价层电子排布式为$\rm 4s^{2}4p^{4}$$\rm SeO_{2}$晶体的熔点为$\rm 350\;\rm ^\circ\rm C$较低,加热易升华,具有分子晶体的特征,即固态$\rm SeO_{2}$属于分子晶体;

Ⅱ.甲硅烷$\text{Si}{{\text{H}}_{\text{4}}}$可用于制备多种新型无机非金属材料。

①热稳定性:$\text{Si}{{\text{H}}_{4}}$                $\text{N}{{\text{H}}_{3}}\rm ($填“$\rm \gt $”“$\rm \lt $”或“$\rm =$$\rm )$。原因是                

$\text{Si}{{\text{H}}_{4}}$$\rm H- Si- H$的键角大于$\text{N}{{\text{H}}_{3}}$$\rm H- N- H$的键角,其键角差异的原因是                

[["

$\\rm \\lt $$\\rm Si$的半径大于$\\mathrm{N}$$\\mathrm{{Si}} - \\mathrm{H}$键长大于$\\text{N}-\\text{H}$键长,则$\\text{Si}-\\text{H}$键能小于$\\text{N}-\\text{H}$键能$\\rm (\\text{N}$的非金属性比硅大$\\rm )$$\\text{Si}{{\\text{H}}_{4}}$分子中$\\text{Si}$原子没有孤对电子,$\\text{N}{{\\text{H}}_{3}}$分子中$\\text{N}$原子有$\\rm 1$对孤对电子,孤对电子越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小

"]]

①原子半径:$\rm N\lt Si$,则键长:$\rm H-N\lt Si-H$,且非金属性$\rm N\gt Si$,故键能:$\rm H-N\gt Si-H$,则热稳定性:$\rm SiH_{4}\lt NH_{3}$

$\rm SiH_{4}$$\rm H-Si-H$的键角为$\rm 109^\circ28^\prime$$\rm NH_{3}$$\rm H-N-H$的键角为$\rm 107.3^\circ$,则$\rm SiH_{4}$$\rm H-Si-H$的键角大于$\rm NH_{3}$$\rm H-N-H$的键角;$\rm SiH_{4}$中硅形成$\rm 4$个共价键无孤电子对,$\rm NH_{3}$中氮形成$\rm 3$个共价键有$\rm 1$对孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,则使得$\rm NH_{3}$$\rm H-N-H$的键角小于$\rm SiH_{4}$$\rm H-Si-H$的键角;

利用$\text{Si}{{\text{H}}_{4}}$$\text{C}{{\text{H}}_{4}}$反应可制得碳化硅晶体,晶胞结构如图,硅原子位于立方体的顶点和面心,碳原子位于立方体的内部。

①碳化硅晶体中每个$\rm Si$原子周围距离最近的$\rm C$原子数目为                

②已知碳化硅的晶胞边长为$ {a\;\rm nm}\left( 1\,\text{nm}={{10}^{-9}}\,\text{m} \right)$,阿伏加德罗常数为${{N}_{\text{A}}}$,晶胞中相邻两个碳原子的最短距离为                $\rm \;\rm nm$,碳化硅晶体的密度为                $\rm ($列出计算式$\rm )$

[["

$\\rm 4$$\\dfrac{\\sqrt{2}}{2}{a}$$\\dfrac{160}{{{10}^{-21}} {{{a}}^{3}} {{{N}}_{\\rm {A}}}}$

"]]

①由图可知,面心的$\rm Si$原子连接$\rm 2$$\rm C$原子,面心的$\rm Si$原子为$\rm 2$个晶胞共有,则碳化硅晶体中每个$\rm Si$原子周围距离最近的$\rm C$原子数目为$\rm 4$

②由图可知,晶胞中相邻两个碳原子之间的距离为面对角线的一半,晶胞边长为$a\rm \;nm$,则该距离为:$\dfrac{\sqrt{2}}{2}{a}$;硅原子位于立方体的顶点和面心,个数为$\rm 8\times \dfrac{1}{8}\rm +6\times \dfrac{1}{2}\rm =4$$\rm 4$个碳原子位于立方体的内部,晶胞质量为$\dfrac{{4}\times {(28+12)}}{{N}{}_{\rm {A}}}{\;\rm g}=\dfrac{{160}}{{N}{}_{\rm {A}}}\;\rm g$,晶胞体积为$( a\times 10^{-7}) ^{3}\;\rm cm^{3}$,碳化硅晶体密度$ \rho=\dfrac{{m}}{{V}} =\dfrac{\dfrac{{160}}{{N}{}_{\rm {A}}}{\rm \;g}}{{a}\times {1}{{{0}}^{{-7}}}{{}^{{3}}}{\rm \;c}{{\rm {m}}^{{3}}}} =\dfrac{160}{{{10}^{-21}}{{{a}}^{{3}}}{{{N}}_{\rm {A}}}}\;\rm g/cm^{3}$

高中 | 杂化轨道理论题目答案及解析(完整版)

去刷题
今日推荐