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- 2021-08-06 发布
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分子结构与性质
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.下列叙述正确的是( )
A. NH3是极性分子,分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
B. CCl4是非极性分子,分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
C. H2O是极性分子,分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央
D. CO2是非极性分子,分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央
2.具有相同原子数和价电子数的微粒之间互称等电子体,等电子体往往具有相似的空间构型,以下各组粒子不能互称为等电子体的是( )
A. CO和N2 B. N2H4和C2H4 C. O3和SO2 D. CO2和N2O
3.把下列液体分别装在酸式滴定管中,并使其以细流流下,当用带有静电的玻璃棒接近液体细流时,细流可能发生偏移的是( )
A. CCl4 B. C2H5OH C. CS2 D. C6H6
4.共价键的断裂有均裂和异裂两种方式,即均裂:AB―→A,异裂:AB―→A++[B]-。下列化学反应中发生共价键均裂的是( )
A. 2K+2H2O===2KOH+H2↑ B. 2Na+2C2H5OH―→2C2H5ONa+H2↑
C. Na2CO3+H2ONaHCO3+NaOH D. CH3COOH+C2H5OHH2O+CH3COOC2H5
5.据权威刊物报道,1996年科学家在宇宙中发现H3分子。甲、乙、丙、丁四位学生对此报道的认识正确的是( )
A. 甲认为上述发现绝对不可能,因为H3分子违背了共价键理论
B. 乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质,因为氢元素有三种同位素必然有三种同素异形体
C. 丙认为H3分子实质上是H2分子与H+以特殊共价键结合的产物,应写成H
D. 丁认为如果上述的发现存在,则证明传统的价键理论有一定的局限性有待继续发展
6.有机物具有手性,发生下列反应后,分子仍有手性的是( )
①与H2发生加成反应 ②与乙酸发生酯化反应 ③发生水解反应 ④发生消去反应
A. ①② B. ②③ C. ①④ D. ②④
7.对SO3的说法正确的是( )
A. 结构与NH3相似 B. 结构与SO2相似
C. 结构与BF3相似 D. 结构与P4相似
8.在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮,这种高聚氮的N—N键的键能为160kJ·mol-1(N2的键能为942kJ·mol-1),晶体片段结构如右图所示。又发现利用N2可制取出N5、N3。含N5+离子的化合物及N60、N5极不稳定。则下列说法错误的是( )
A. 按键型分类,该晶体中含有非极性共价键
B. 含N5+离子的化合物中既有离子键又有共价键
C. 高聚氮与N2、N3、N5、N5+、N60互为同素异形体
D. 这种固体的可能潜在应用是烈性炸药或高能材料
9.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 B. sp2,范德华力 C. sp2,氢键 D. sp3,氢键
10.下列过程中,共价键被破坏的是( )
A. 碘升华 B. 溴蒸气被活性炭吸附 C. 蔗糖溶于水 D. SO2溶于水
11.固体A的化学式为NH5,它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构,则下列有关说法,不正确的是( )
A. NH5中既有离子键又有共价键 B. NH5的熔沸点高于NH3
C. 1mol NH5中含有5mol N—H键 D. NH5固体投入少量水中,可产生两种气体
12.已知含氧酸可用通式XOm(OH)n表示,如X是S,m=2,n=2,则这个式子表示为H2SO4。一般而言,该式中m大的是强酸,m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是( )
A. HClO3 B. H2SeO3 C. H2BO2 D. HMnO4
13.下列分子的中心原子的杂化轨道类型相同的是 ( )
A. CO2与SO2 B. CH4与NH3 C. BeCl2与BF3 D. C2H4与C2H2
14.有下列两组命题
B组命题正确且能用A组命题给以正确解释的是 ( )
①Ⅰ a ②Ⅱ b ③Ⅲ c ④Ⅳ d
A. ①③ B. ②③ C. ①④ D. ②④
15.下列微粒中,含有孤电子对的是( )
A. SiH4 B. H2O C. CH4 D. NH
二、填空题
16.分析下列化学式中画有横线的元素,选出符合要求的物质并填空。
A.NH3 B.H2O C.HCl D.CH4 E.C2H6 F.N2
(1)所有的价电子都参与形成共价键的是______;
(2)只有一个价电子参与形成共价键的是______;
(3)最外层有未参与成键的电子对的是______;
(4)既有σ键,又有π键的是______;
(5)既有极性键又有非极性键的是__________;
(6)分子构型为正四面体的是____________。
17.如图是甲醛分子的模型,根据该图和所学化学知识回答下列问题:
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是__________,作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______________________________________________。
(2)②⑤ (3)< 碳氧双键中存在π键,它对C—H键的排斥作用较强
18.用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型:
BeCl2________,SCl2________,BF3________,
PF3________,NH________,SO________。
19.硒是一种非金属,可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂.
(l)Se是元素周期表中第34号元素,其基态原子的核外电子排布式为 .
(2)根据价层电子对互斥理论,可以推知SeO3的分子空间构型为 ,其中Se原子采用的轨道杂化形式为 .
(3)CSe2与CO2结构相似,CSe2分子内σ键与π键个数之比为 .CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的,CSe2分子内的Se﹣C﹣Se键角 (填“大于”,“等于”或“小于”)H2Se分子内的H﹣Se﹣H键角.
(4)硒化铷晶体属于反萤石型结构,晶胞结构如图所示.每个晶胞中包含 个Rb2Se单元,其中Se2﹣周围与它距离最近且相等的Rb+的离子数目为 .
20.1949年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出贡献的化学家。臭氧能吸收有害紫外线,保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图:呈V形,键角116.5°。三个原子以一个O原子为中心,与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键;中间O原子提供2个电子,旁边两个O原子提供1个电子,构成一个特殊的化学键(虚线内部分)——三个O原子均等的享有着4个电子。请回答:
(1)题中非极性共价键是 键,特殊的化学键是 键。
(2)臭氧与氧气是 。
(3)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是_______。
A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2
(4)分子中某一原子有1对没有跟其他原子共用的电子叫孤电子对,那么 O3分子有 对孤电子对。
三、推断题
21.(1)配位化学创始人维尔纳发现,取COCl3•6NH3(黄色)、CoCl3•5NH3(紫红色)、COCl3•4NH3(绿色)和COCl3•4NH3(紫色)四种化合物各1mol,分别溶于水,加入足量硝酸银溶液,立即产生氯化银,沉淀的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol.
①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式.
COCl3•6NH3 ,COCl3•5NH3 ,COCl3•4NH3(绿色和紫色) .
②后两种物质组成相同而颜色不同的原因是 .
③上述配合物中,中心离子的配位数都是 .
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN
溶液,溶液变成血红色.该反应在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN═Fe(SCN)3+3KCl表示.经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN﹣不仅能以1:3的个数比配合,还可以其他个数比配合.请按要求填空:
①Fe3+与SCN﹣反应时,Fe3+提供 ,SCN﹣提供 ,二者通过配位键结合.
②所得Fe3+与SCN﹣的配合物中,主要是Fe3+与SCN﹣以个数比1:1配合所得离子显血红色.含该离子的配合物的化学式是 .
③若Fe3+与SCN﹣以个数比1:5配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为:
22.D、E、X、Y、Z是周期表中的前20号元素中的5种元素,且原子序数逐渐增大,它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。回答下列问题:
(1)Y的最高价氧化物的化学式为__________;
(2)上述5种元素中,能形成酸性最强的含氧酸的元素是__________,写出该元素的任意3种含氧酸的化学式:__________________;
(3)D和Y形成的化合物,其分子的空间构型为____________________________;
(4)D和X形成的化合物,其化学键类型属__________,其晶体类型属__________;
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是______________,此产物与水反应生成两种碱,该反应的化学方程式是______________________________;
(6)试比较D和X的最高价氧化物熔点的高低并说明理由:_________________________________。
答案解析
1.【答案】C
【解析】本题主要考查常见物质的结构和空间构型。NH3是三角锥形的立体极性分子,A错;CCl4是以C原子为中心的正四面体形结构,B错;CO2是C原子在2个O原子中央的直线形分子,D错;而水分子是O在两个H中间的“V”形分子,即,所以,答案为C。
2.【答案】B
【解析】A,CO和N2的原子个数都为2;价电子数:前者碳为4,氧为6,共为10,后者氮为5,2个氮共为10,原子数和价电子数都相等,属于等电子体,故A正确;
B,N2H4和C2H4的原子个数都为6;价电子数:前者氮为5,氢为1,共为14,后者碳为4,氢为1,共为12,原子数相等,但价电子数不相等,不属于等电子体,故B错误;
C,O3和SO2的原子个数都为3;价电子数:前者氧为6,共为18,后者硫和氧都为6,共为18,原子数和价电子数都相等,属于等电子体,故C正确;
D,CO2和N2O的原子个数都为3;价电子数:前者碳为4,氧为6,共为16,后者氮为5,氧为6,共为16,原子数和价电子数都相等,属于等电子体,故D正确;
3.【答案】B
【解析】只有极性分子才会被静电吸引或排斥偏移,所给选项中A,C,D三种分子均是非极性分子。
4.【答案】D
【解析】 均裂不产生阴、阳离子,故只有D符合题意。
5.【答案】D
【解析】A、C两项显然不符合题意,B项,氢元素有三种同位素,但不一定有三种同素异形体,D项,传统的价键理论确实存在一定的局限性。
6.【答案】B
【解析】原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳,与H2加成后,连有两个乙基,不再具有手性;与乙酸发生酯化反应,所连四个取代基不同,仍具有手性;发生水解反应后,所连四个取代基也不同,该碳原子仍具有手性;当发生消去反应时,原手性碳生成双键后不再具有手性。
7.【答案】C
【解析】根据价层电子对互斥理论可知,在SO3中,S原子没有孤电子对,但与S原子相连的原子个数为3,因此SO3分子结构呈平面三角形,NH3分子空间结构为三角锥形,SO2分子空间构结构为V形,P4分子空间结构为正四面体形,BF3分子空间结构为平面三角形,答案为C。
8.【答案】C
【解析】同一种原子之间的共价键是非极性键。N5+与阴离子之间是离子键,N5+内部的化学键是非极性键。N2、N3、N5、N5+、N60中除N5+外,其余的互为同素异形体。因含N5+离子的化合物及N60、
N5极不稳定,可做炸药或高能材料。
9.【答案】C
【解析】硼酸晶体与石墨结构相似,即每层为平面结构,故中心原子采取sp2杂化且存在氢键。
10.【答案】D
【解析】碘升华、溴蒸气被活性炭吸附和蔗糖溶于水破坏的是范德华力;SO2溶于水,与H2O反应生成H2SO3,共价键被破坏,形成新的共价键。
11.【答案】C
【解析】因NH5中的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构,则化学式是NH4H,是由NH4+与H-组成的离子化合物。固体的沸点高于气体,与水反应可生成氢气和NH3。
12.【答案】D
【解析】HClO3可写成ClO2(OH),m=2,H2SeO3可写成SeO(OH)2,m=1;H2BO2可写成B(OH)2,m=0;HMnO4可写成MnO3(OH),m=3,故选D。
13.【答案】B
【解析】
14.【答案】B
【解析】键能的大小决定着物质的热稳定性,键能越大,物质越稳定,H—Cl键键能比H—I键键能大,HCl比HI稳定;分子间作用力影响着物质的沸点的高低,分子间作用力越大,沸点越高,HI分子间作用力大于HCl分子间力,HI沸点比HCl高。
15.【答案】B
【解析】SiH4、H2O,CH4,NH的电子式分别为,只有H2O分子中的O原子上有2对孤电子对。
16.【答案】(1)DE (2)C (3)ABCF (4)F (5)E (6)D
【解析】NH3中N原子与3个H原子形成3个σ键,还有1个孤电子对;H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键,还有2个孤电子对;HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键,还有3个孤电子对;CH4中C原子与4个H原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键,其分子构型为正四面体型;C2H6中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键,所有价电子都参与成键,C—H为极性键,C—C为非极性键;N2中N原子与另一N原子形成1个σ键,2个π键,还有1个孤电子对。
17.【答案】 (1)sp2杂化 甲醛分子的立体构型为平面三角形
【解析】 (1)原子的杂化轨道类型不同,分子的立体构型也不同。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C===O键,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°。
18.【答案】 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 三角锥形
【解析】根据各分子的电子式和结构式,分析中心原子的孤电子对数,依据中心原子连接的原子数和孤电子对数,确定VSEPR模型和分子的空间构型。
19.【答案】(l)1s22s22p63s23p63d104s24p4;
(2)平面三角形,sp2;
(3)1:1,大于;
(4)4,8
【解析】(l)硒是34号元素,基态原子核外有34个电子,根据工作原理书写其核外电子排布式;
(2)根据价层电子对个数确定SeO3的分子空间构型及Se的杂化方式,价层电子对=σ键个数+;
(3)根据二氧化碳分子中含有的σ键与π键个数之比确定CSe2中含有的σ键与π键个数之比,根据分子空间构型确定其键角相对大小;
(4)利用均摊法确定晶胞中含有的离子个数,从而确定每个晶胞中包含几个Rb2Se单元,根据最上面面心上的Se2﹣确定距离最近且相等的Rb+的离子数目
20.【答案】(1)σ π (2)同素异形体 (3)C (4)5
【解析】(1)根据O3分子的结构示意图分析可知,每个O原子与中心O原子形成单键,是非极性键,该键是2个原子轨道采取“头碰头”方式重叠形成σ键,若再形成则为π键,因此O3分子中的非极性键是σ键,特殊的化学键是π键。(2)臭氧与氧气互为同素异形体。(3)根据等电子体的原理可判断,O3与SO2是等电子体,SO2分子的结构与O3分子的结构最相似。
21.【答案】(1)①[Co(NH3)6]Cl3,[Co(NH3)5(Cl)]Cl2,[Co(NH3)4(Cl)2]Cl,[Co(NH3)4(Cl)2]Cl;②空间构型不同;③6;(2)① 空轨道,孤对电子;② [Fe(SCN)]Cl2;
③ FeCl3+5KSCN=K2[Fe(SCN)5]+3KCl
【解析】(1)①1molCoCl3•6NH3只生成3molAgCl,则1molCoCl3•6NH3中有3molCl﹣为外界离子,钴的配位数为6,则配体为NH3和Cl﹣,所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3;
1molCoCl3•5NH3只生成2molAgCl,则1molCoCl3•5NH3中有2molCl﹣为外界离子,钴的配位数为6,则配体为NH3和Cl﹣,所以其化学式为[Co(NH3)5(Cl)]Cl2;
1molCOCl3•4NH3(绿色)和CoCl3•4NH3(紫色)只生成1molAgCl,则1molCoCl3•4NH3中有1molCl﹣为外界离子,钴的配位数为6,则配体为NH3和Cl﹣,所以其化学式为[Co(NH3)4(Cl)2]Cl,
②CoCl3•4NH3(绿色)和CoCl3•4NH3(紫色)的化学式都是[Co(NH3)4(Cl)2]Cl,但因其空间构型不同导致颜色不同
③这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5(Cl)]Cl2、[Co(NH3)4(Cl)2]Cl,其配位数都是6,
(2)①Fe3+与SCN﹣反应生成的配合物中,Fe3+提供空轨道,SCN﹣提供孤对电子;
②Fe3+与SCN﹣以个数比1:1配合所得离子为[Fe(SCN)]2+,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl,
③Fe3+与SCN﹣以个数比1:5配合所得离子为[Fe(SCN)5]2﹣,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成K2[Fe(SCN)5]2﹣与KCl,所以反应方程式为:FeCl3+5KSCN=K2[Fe(SCN)5]+3KCl,
22.【答案】(1)SO3
(2)Cl HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任写三种酸)
(3)直线形 (4)共价键 原子晶体
(5)Mg3N2 Mg3N2+8H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3·H2O(或Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑)
(6)D的最高价氧化物是CO2,X的最高价氧化物是SiO2,前者比后者的熔点低,因为前者为分子晶体,由分子间作用力结合,而后者为原子晶体,由共价键结合;共价键强度大于分子间作用力
【解析】前20号元素的氢化物分子为正四面体形的有CH4和SiH4,三角锥形的有NH3和PH3,角形的有H2O和H2S,直线形的有HF和HCl。由于原子序数是D、E、X、Y、Z的5种元素依次增加,这样就可以确定D为C、E为N、X为Si、Y为S、Z为Cl。Y的最高价氧化物为三氧化硫。5
种元素最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是HClO4,该元素可以形成多种含氧酸:HClO、HClO2、HClO3、HClO4。D和Y形成CS2,由二氧化碳的结构迁移,确定其结构为直线形。D和X形成的SiC是由共价键形成的原子晶体。镁条在氮气中能燃烧生成Mg3N2,Mg3N2极易与水反应生成氢氧化镁和氨气。二氧化碳与二氧化硅的熔点不同主要是由于晶体的类型不同,二氧化碳是分子晶体,二氧化硅是原子晶体。由于分子间作用力和共价键的强度差距较大,造成熔点前者低后者高。