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- 2021-07-06 发布
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分子结构与性质
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Al 32 S 32
Cl 35.5 K 23 Cu 14
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题意。)
1.下列哪种物质本身所具有的能量最低
A.HI B.HBr C.HCl D.HF
2.下列分子中,中心原子是sp杂化的是
A.BeCl2 B.H2O C.CH4 D.BF3
3.下列现象与氢键有关的是
①NH3的熔沸点比第ⅤA族相邻元素的氢化物高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔沸点比醋酸的高
⑤邻羟基苯甲酸的熔沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥水分子高温下也很稳定
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤
C.①②③④ D.①②③
4.下列描述中正确的是
A.CS2为V形的极性分子
B.Cl的空间构型为平面三角形
C.SF6中有4对完全相同的成键电子对
D.SiF4和S的中心原子均为sp3杂化
5.下列说法中正确的是
A.PCl3分子是三角锥形,这是因为磷原子是sp2杂化的结果
B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体形
D.AB3型的分子空间构型必为平面三角形
6.用带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流,细流发生偏转的是
A.苯 B.二硫化碳 C.氯水 D.四氯化碳
7.下列不能形成配位键的组合是
A.Ag+、NH3 B.BF3、NH3 C.Co3+、CO D.Ag+、H+
8.铵根离子中存在的化学键类型(按离子键、共价键和配位键分类)为
A.离子键和共价键 B.离子键和配位键
C.配位键和共价键 D.离子键
9.下列变化中,不需要破坏化学键的是
A.干冰气化
B.氯化氢溶于水
C.水通电分解成氢气和氧气
D.加热使氯化钠熔化
10.关于氢键的下列说法正确的是
A.由于氢键的作用,熔点H2O>I2
B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内
C.氢键对生命物质的高级结构和生物活性具有重要意义
D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多
11.从碘水中提取碘,可供选择的有机试剂是
A.苯、酒精 B.二硫化碳、四氯化碳
C.四氯化碳、汽油 D.汽油、甘油
12.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2∶1
13.实验测得BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键间的夹角为180°。由此可见,BeCl2属于
A.由极性键构成的极性分子 B.由极性键构成的非极性分子
C.由非极性键构成的极性分子 D.由非极性键构成的非极性分子
14.现已知O3分子为V形结构,比较O3与O2在水中的溶解度
A.O3在水中的溶解度和O2一样
B.O3在水中的溶解度比O2小
C.O3在水中的溶解度比O2要大
D.无法比较
15.已知NH3分子可与Cu2+形成配合物离子[Cu(NH3)4]2+,则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是
A.NaOH B.NH3 C.BaCl2 D.Cu(OH)2
16.当向蓝色的硫酸铜溶液中逐滴加入氨水,观察到溶液呈深蓝色时,再通入SO2气体,生成了白色沉淀,将白色沉淀加入稀硫酸中,又生成了红色粉末状固体和SO2气体,同时溶液呈蓝色,根据上述实验现象分析推测,下述描述正确的有
A.Cu2+和Ag+相似,能与NH3结合生成铜氨配离子
B.白色沉淀为+2价铜的某种亚硫酸盐,溶于稀硫酸发生复分解反应
C.白色沉淀为+1价铜的某种亚硫酸盐,在酸性条件下,只发生氧化反应
D.反应过程中消耗的SO2与生成的SO2的物质的量相等
二、非选择题(本共52分。)
17.有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN(H—C≡N);只含有极性键的是________;只含有非极性键的是________;既有极性键,又有非极性键的是________;只有σ键的是________;既有σ键又有π键的是________;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________;含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________;含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________。
18.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四种常见元素,其相关信息如下表:
元素
相关信息
X
X基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等
Y
常温常压下,Y单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积
Z
Z和Y同周期,Z的电负性大于Y
W
W的一种核素的质量数为63,中子数为34
(1)Z位于元素周期表第 周期第 族,Y的氢化物空间构型是 。
(2)XY2是一种常用的溶剂,XY2的分子中存在 个σ键。在H—Y、H—Z两种共价键中,键的极性较强的是 ,键长较长的是
。
(3)XZ4分子中X以 方式杂化。
(4)写出W元素的原子核外电子排布式 。
19.(1)元素的第一电离能:Al________Si(填“>”或“<”)。
(2)基态Mn2+的核外电子排布式为________。
(3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是_______________________________________________________
__________。
(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm− (含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:
①在Xm−中,硼原子轨道的杂化类型有________;配位键存在于________原子之间(填原子的数字标号);m=________(填数字)。
②硼砂晶体由Na+、Xm−和H2O构成,它们之间存在的作用力有______(填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.范德华力 E.氢键
20.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、2,且都含有18个电子,B、C是由两种元素的原子组成,且分子中两种原子的个数比均为1∶2。D物质能刻蚀玻璃。
(1)A的分子式是________,写出A原子的价层电子排布式________。
(2)B分子的中心原子的杂化类型是________,分子空间构型是________,该分子属于________分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)C的化学式是________,分子中含有的化学键类型是________。
(4)D物质的沸点比HCl的沸点高,其主要原因是___________________。
21.请回答下列问题:
(1)N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:
电离能
I1
I2
I3
I4
……
In/(kJ·mol-1)
578
1 817
2 745
11 578
……
则该元素是 (填写元素符号)。
(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是 。Ge的最高价氯化物分子式是 。该元素可能的性质或应用有 。
A.是一种活泼的金属元素
B.其电负性大于硫
C.其单质可作为半导体材料
D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点
(3)关于化合物,下列叙述正确的有 。
A.分子间可形成氢键
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
D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯
(4)NaF的熔点 B的熔点(填“>”“=”或“<”),其原因是
。
答案解析
1. 【解析】四种分子类型相同,键长越短,分子间共价键越稳定,能量就越低。
【答案】D
2. 【解析】BeCl2中Be原子发生sp杂化,分子为直线形;BF3中B原子发生sp2杂化,分子为平面三角形;H2O中的O和CH4中的C都发生sp3杂化。
【答案】A
3. 【解析】氢键存在于已经与F、O、N等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外分子中的F、O、N等电负性很大的原子之间,主要影响物质的物理性质。分子的稳定性由共价键的键能决定,与氢键无关。
【答案】B
4. 【解析】根据价层电子对互斥理论:CS2为直线形的非极性分子(与CO2的结构相似);SF6分子中S原子的价电子全部成键与F形成6对共用电子对。根据杂化轨道理论:VSEPR模型、中心原子杂化和分子几何形状的关系判断,Cl的空间构型为三角锥形,SiF4和S的中心原子均为sp3杂化。
【答案】D
5. 【解析】PCl3分子的价层电子对数=4,因此PCl3分子中磷原子以sp3杂化,sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混合”起来,形成能量相等、成分相同的4个轨道。sp3杂化所得到的VSEPR模型为四面体形,如甲烷分子。PCl3分子中一对孤电子对占据了一个杂化轨道,因此,PCl3分子是三角锥形(如图所示)。
【答案】C
6. 【解析】由题意可知,细流发生偏转,说明分子中的正电荷和负电荷的中心不重合,形成了静电的吸引。
【答案】C
7. 【解析】形成配位键的条件是:一方有孤对电子,另一方有空轨道,而D选项中,Ag+和H+都只有空轨道没有孤对电子。
【答案】D
8. 【解析】铵根离子中氮原子最外层有5个电子,采用sp3杂化形成4个杂化轨道,其中一个杂化轨道被孤电子对占据,与H+的空轨道形成配位键;其他三个轨道与H形成共价键。
【答案】C
9. 【解析】干冰气化克服的是范德华力,氯化氢溶于水破坏的是共价键,水通电分解生成氢气和氧气破坏的是共价键,加热使氯化钠熔化破坏的是离子键。
【答案】A
10. 【解析】A项常温下,H2O是液体,I2是固体,故熔点H2OSi,A错误;若Y为Si,则原子半径Si>C,B错误;若Y为Si,则Y、Z形成的分子为SiCl4,其空间构型为正四面体,C正确;WY2分子应是CS2,其分子中σ键与π键的数目之比为1∶1,D错误。
【答案】C
13. 【解析】Be—Cl键由不同元素的原子形成,两种原子吸引电子能力不同,为极性键。由于两个Be—Cl键间的夹角为180°,分子空间构型为直线型,分子内正负电荷重心重叠,共价键的极性抵消,分子没有极性。由此可见,BeCl2属于由极性键构成的非极性分子。
【答案】B
14. 【解析】由已知臭氧分子的构型为V形,可判断臭氧的空间构型不对称,臭氧分子为极性分子,氧气是具有非极性键的非极性分子,水是极性溶剂,根据相似相溶规律,可推知臭氧在水中的溶解度要比氧气的大。
【答案】C
15. 【解析】欲除去CuSO4溶液中H2SO4,可加碱中和,但除杂要求:不引入新杂质,杂质必须除干净即要求所加试剂必须过量,而题目信息告诉Cu2+与NH3·H2O可形成配离子[Cu(NH3)4]2+,即若用NH3·H2O,除中和H2SO4外还与主要物质中Cu2+发生配合而减少了Cu2+量且引入了新杂质,故可用Cu(OH)2或CuO或CuCO3或Cu2(OH)2CO3等。
【答案】D
16. 【解析】氨水呈碱性,与CuSO4反应可以产生沉淀Cu(OH)2,由于Cu(OH)2不具有两性,不可能溶于过量的碱,因此最终像Ag+一样与NH3形成配合物而溶解,A正确。由于白色化合物溶于稀硫酸有红色粉末(推测为Cu)、Cu2+(蓝色溶液)和SO2产生,故白色化合物中的铜不可能为Cu2+,它只能为Cu+,酸化时发生反应:Cu2SO3+2H+===Cu+Cu2++SO2↑+H2O,通入SO2时,SO2不仅被Cu2+氧化为SO,而且SO2还与Cu2+的还原产物Cu+结合为Cu2SO3沉淀,故反应过程中消耗的SO2比生成的SO2的物质的量多,故B、C、D均不正确。
【答案】A
17. 【解析】不同种元素间形成的共价键为极性键,同种元素间形成的共价键为非极性键。以极性键形成的分子,空间结构完全对称的为非极性分子,空间结构不完全对称的为极性分子,以非极性键构成的分子为非极性分子。σ键有s-p σ键,s-s σ键,p-p σ键(“头碰头”),全为轴对称,π键有p-p π键(“肩并肩”),单键全为σ键,双键中有一个σ键,一个π键,三键中有一个σ键两个π键。③⑤⑥⑧⑨中的中心原子都是通过杂化轨道与氢原子形成σ键。
【答案】①③⑨ ②④⑦ ⑤⑥⑧ ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ ① ②④
18. 【解析】由表中可知,X为C,Y为S,Z为Cl,W为Cu。(1)Cl元素位于元素周期表的第三周期第ⅦA族,H2S分子的空间构型为V形。(2)CS2的结构式为S=C=S,从其结构式中不难看出,CS2分子中有2个σ键和2个π键。根据元素周期律的相关知识,非金属性越强,键的极性越强,键长越短,可推知H—S、H—Cl中极性键极性较强的为H—Cl键,键长较长的为H—S键。(3)CCl4分子中C原子的四个价电子全部成键,杂化方式为sp3杂化。
【答案】(1)三 ⅦA V形
(2)2 H—Cl H—S
(3)sp3
(4)1s22s22p63s23p63d104s1
19. 【解析】(1)电离能是衡量原子或离子失电子能力的标度,越容易失电子,第一电离能越小。(2)分子晶体的沸点是由范德华力、氢键和分子极性等因素决定的。 (3)根据球棍模型和元素的成键数目写出Xm−的结构,再根据化合价求出m的数值。(4)根据孤对电子和空轨道的存在判断配位键。依题意得:(1)Al是活泼金属,容易失去电子,第一电离能小,硅是非金属,不容易失去电子,第一电离能大。
(2)Mn是25号元素,其电子排布式为[Ar]3d54s2,失去最外层的2个电子,即得Mn2+:[Ar]3d5。(3)硅烷为分子晶体,其组成和结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高。(4)①H可以形成1个共价键,O可以形成2个共价键,B可以形成3个共价键,所以最小的球为氢原子,共4个,颜色浅的大球为氧原子,共9个,颜色深的大球为硼原子,共4个,其化学式为(H4B4O9)m−,H为+1价,B为+3价,O为-2价,所以41+43-29=-m,得m=2。硼原子正常形成3个共价键,采用sp2杂化,4号硼原子形成了4个共价键,四面体构型,采用sp3杂化,其中1个共价键为配位键,5号氧原子形成2个共价键,还有1个离子键(OH−
),所以其中1个共价键为配位键,即4号和5号原子之间的共价键为配位键。②Na+和Xm−之间以离子键结合,结晶水之间存在范德华力和氢键。
【答案】(1)<
(2)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(3)硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越大,沸点越高(或其他合理答案)
(4)①sp2和sp3 4,5或(5,4) 2 ②A、D、E
20. 【解析】(2)B含有3原子18电子分子,可以判断B为H2S,根据H2S的成键特点,可以判断中心原子S采用sp3杂化,分子为V形(或角形)结构;分子正负电荷不对称,属于极性分子。(3)C为6原子18电子分子,两种原子个数比为1∶2,可由10电子分子通过去氢推出,C为N2H4。分子中含有4个N—H极性键和一个N—N非极性键。
【答案】(1)Ar 3s23p6
(2)sp3 V型 极性
(3)N2H4 极性键、非极性键
(4)HF分子之间能形成氢键
21. 【解析】(1)由图中数据,I4≫I3,说明该元素的原子最外层有3个电子,则该元素是Al。(2)Ge位于第四周期第ⅣA族,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d10
4s24p2。由C的最高价氯化物为CCl4,则Ge的最高价氯化物为GeCl4。Ge位于金属元素与非金属元素分界线的附近,其金属性较弱,电负性应小于硫,单质可作为半导体材料;GeCl4与GeBr4均属于分子晶体,由其相对分子质量可知GeCl4的沸点低于GeBr4,故正确的为CD。(3)分子中既有极性键又有非极性键,该分子中含有一个碳碳双键,两个碳氧双键,所以含有3个π键。(4)由题意知两种物质均为离子化合物,且阴阳离子电荷数均为1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此后者熔点较低。
【答案】(1)Al
(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2 GeCl4 CD
(3)BD
(4)> 两者均为离子化合物,且阴阳离子电荷数均为1,但后者的离子半径较大,离子键较弱,因此其熔点较低