第二章《分子结构与性质》章节测试（基础卷）
(时间:75分钟 满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Cl 35.5 Br 80 I 127
一、选择题(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)
1．（2023秋·河北唐山·高二开滦第一中学校考期末）下列表达方式正确的是
A．的价电子排布式： B．的空间结构模型：平面三角形
C．冰中的氢键如右图 D．的电子式：
2．（2023秋·北京海淀·高二101中学校考期末）下列物质的性质与氢键无关的是
A．氨气极易溶于水 B．水的沸点比硫化氢高
C．乙醇的沸点比乙烷高 D．氟化氢比氯化氢稳定
3．（2023秋·北京海淀·高二101中学校考期末）下列图示不正确的是
A．Se的原子结构示意图 B．的VSEPR模型 C．基态的价层电子的轨道表示式 D．键的电子云轮廓图
A．A B．B C．C D．D
4．（2023秋·湖北武汉·高二武汉市第六中学校考阶段练习）N，N-二甲基甲酰胺[]是良好的溶剂。下列说法不正确的是
A．元素电负性大小：χ(N)＜χ(O) B．原子半径大小：r(C)＜r(N)
C．分子中含σ键和π键 D．该物质分子间存在范德华力
5．（2023秋·湖北武汉·高二武汉市第六中学校考阶段练习）某种化合物结构如图，X、Y、Z、Q、W为原子半径依次减小的短周期元素，分别位于三个不同的周期。下列说法错误的是
A．Z的氧化物的水化物为强酸
B．废弃的金属X可置于酒精中销毁
C．电负性：Q＞Z＞Y>W>X
D．Z2W4和ZW3分子中Z原子的杂化方式相同
6．（2023秋·广东东莞·高二东莞市东莞中学校考阶段练习）类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论，因此类推的结论最终要经过实验的检验，才能决定其正确与否。下列几种类推结论，正确的是
A．NH3分子的空间结构为三角锥形，则BCl3分子的空间结构也为三角锥形
B．CF4 的熔沸点小于CCl4，则NCl3的熔沸点小于PCl3
C．N≡N由于键能大而结构稳定，则C≡ C键能也大结构也很稳定
D．Cu( OH)2可以溶解在浓氨水中，则Al( OH)3也可以溶解在浓氨水中
7．（2022春·吉林白城·高二校考阶段练习）下列说法正确的是
A．CO2为含极性键的极性分子
B．H2O和NH3中心原子的杂化方式相同
C．Si-O的键长小于C-O的键长
D．HCN和CH4均是非极性分子
8．（2022春·山东聊城·高二校考阶段练习）如图1表示某种含氮有机化合物的结构简式，能识别某些离子或分子而形成超分子。该分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子而形成4个氢键并予以识别。下列分子或离子中，能被该含氮有机化合物识别的是
A．CF4 B．NH C．CH4 D．H2O
9．（2022春·河北唐山·高二校考阶段练习）在我国南海300~500m深的海底存在着大量的“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物。在常温、常压下它会分解成水和甲烷，因而得名。下列关于甲烷和水这两种分子极性的描述正确的是
A．两种分子都是极性分子
B．两种分子都是非极性分子
C．CH4是极性分子
D．H2O是极性分子，CH4是非极性分子
10．（2022秋·辽宁沈阳·高二同泽高中校考阶段练习）下列描述正确的是
①为V形的极性分子②的空间结构为平面三角形③中有6个完全相同的成键电子对④和的中心原子均为杂化⑤分子中既含键又含键
A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．①④⑤
二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)
11．（2022秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列说法正确的是
A．某化合物M的结构式如图，则碳、氮原子的杂化方式相同
B．上述化合物M中，编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
C．I3+的立体构型为V形，中心原子的杂化方式为sp3
D．S8分子中S原子的采取的轨道杂化方式为sp
12．（2022春·河南信阳·高二校考阶段练习）下列关于杂化轨道的叙述中不正确的是
A．杂化轨道用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B．和分子中的中心原子S和C都是通过杂化轨道成键
C．分子中的杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂形成
D．苯分子中所有碳原子均采取杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大键
13．（2022春·湖北襄阳·高二校考阶段练习）法匹拉韦是治疗新冠肺炎的一种药物，结构简式如图，下列说法错误的是
A．该分子中键与键数目相等
B．该分子中F原子的最高能层符号为L
C．该分子中键的键能大于键的键能
D．该分子中N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O
14．（2023秋·河北唐山·高二开滦第一中学校考期末）下列各项叙述中，正确的是
A．分子的空间构型与它的VSEPR模型一致
B．价电子排布为的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素
C．在同一电子层上运动的电子，其自旋方向可以相同
D．s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
15．（2022春·福建莆田·高二校考开学考试）瑞德西韦是抗击新冠肺炎的主要药物之一，其结构如图所示，下列说法正确的是
A．瑞德西韦中N、O、P元素的电负性：O>N>P
B．瑞德西韦中的N-H键的键能大于O-H键的键能
C．瑞德西韦中所有N原子都采取杂化
D．瑞德西韦中含有键和大键
三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(11分)数十亿年来,地球上的物质不断变化,大气的成分也发生了很大的变化。下表是目前空气和原始大气的主要成分:
目前空气的 主要成分 N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(如He、Ne等)
原始大气的 主要成分 CH4、NH3、CO、CO2等
用上表所涉及的分子填写下列空白:
(1)含有10个电子的分子有 (填化学式,下同)。
(2)由极性键构成的非极性分子有 。
(3)分子间可以形成氢键的有 。
(4)沸点最高的物质是 ,其沸点最高的原因是
(5)不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有 ,它的空间结构为 。
(6)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质是 ,极易溶于水的原因是 。
17.(14分)已知A、B、C、D都是元素周期表中前36号的元素,它们的原子序数依次增大。A与其他3种元素既不在同一周期又不在同一主族。B原子的L层p能级中有5个电子;C是周期表1~18列中的第14列元素;D原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d能级中有1对成对电子。请回答:
(1)A与C形成的简单共价化合物的分子式是 ,中心原子杂化类型是 ,分子的空间结构是 ,是 分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)B与C比较,电负性较小的是 (填元素符号)。
(3)D位于元素周期表中第 族,D2+的结构示意图是 ,D元素的+3价离子的电子排布式为 。
(4)A与B形成的化合物极易溶于水,其原因是 。
18.(12分)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其相关结构或性质信息如下表所示。
元素 结构或性质信息
X 其原子最外层电子数是内层电子数的2倍
Y 基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1
Z 非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰
M 单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
Q 其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料
(1)Q元素基态原子的电子排布式是 。
(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能: > (填元素符号);X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的σ键和π键数目之比为 ,该化合物 溶于水(填“易”或“难”)。
(3)Y的最简单氢化物分子中含有 共价键(填“极性”或“非极性”,下同),是 分子,该氢化物易液化,其原因是 。
(4)M的气态氢化物和氟化氢相比(填写化学式,并从微粒间作用力的角度分析原因),稳定性强的是 ,其原因是 ;沸点高的是 ,其原因是 。
19.(12分)卤族元素形成的单质和化合物有很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。
(1)卤族元素位于元素周期表的 区;溴的价层电子排布式为 。
(2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的,使氢氟酸分子缔合的作用力是 。
(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断,还原性最强的卤素原子是 (写出名称)。
元 素 氟 氯 溴 碘
第一电离能/(kJ·mol-1) 1 681 1 251 1 140 1 008
(4)已知下列5种羧酸:
①CF3COOH ②CH3COOH ③CH2FCOOH
④CH2ClCOOH ⑤CH3CH2COOH
其酸性由强到弱的顺序为 (填序号)。
(5)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。则1 mol H3BO3形成的晶体中有 mol氢键。
硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸
B(OH)3·H2O,它电离生成少量[B(OH)4]-和H+,则[B(OH)4]-的空间结构为 ,其中B原子的杂化方式是 。
20.(11分)(1)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间结构是 ;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是
N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1
若该反应中有4 mol N—H断裂,则形成的π键有 mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4与硫酸铵化合物类型相同,则N2H6SO4晶体内不存在 (填标号)。
a.离子键 b.共价键 c.范德华力
(2)第ⅥA族元素氧、硫、硒(Se)的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
①H2Se的酸性比H2S (填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的空间结构为 ,SO32-的空间结构为 。
②H2SeO3的分别为2.7×10-3和2.5×10-7,H2SeO4第一步几乎完全电离,为1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释:H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因 。 第二章《分子结构与性质》章节测试（基础卷）
(时间:75分钟 满分:100分)
可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Cl 35.5 Br 80 I 127
一、选择题(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)
1．（2023秋·河北唐山·高二开滦第一中学校考期末）下列表达方式正确的是
A．的价电子排布式： B．的空间结构模型：平面三角形
C．冰中的氢键如右图 D．的电子式：
【答案】C
【解析】A．的价电子排布式符合洪特规则，应为，故A错误；
B．中孤电子对数为，价层电子对数为4，故其空间结构模型为三角锥形，故B错误；
C．在冰中，每个水分子与周围的4个水分之间形成氢键，故C正确；
D．分子中，N原子周围应形成8电子稳定结构，故D错误；
故选C。
2．（2023秋·北京海淀·高二101中学校考期末）下列物质的性质与氢键无关的是
A．氨气极易溶于水 B．水的沸点比硫化氢高
C．乙醇的沸点比乙烷高 D．氟化氢比氯化氢稳定
【答案】D
【解析】A．氨气极易溶于水是因为氨分子与水分子可以形成氢键，与氢键有关，A不符合题意；
B．水分子能形成氢键导致沸点升高，故水的沸点比硫化氢高，B不符合题意；
C．乙醇含羟基，能形成氢键导致乙醇的沸点比乙烷高，C不符合题意；
D．氟化氢比氯化氢稳定是因为氟原子半径较小，形成的氢氟键键能更大的缘故，与氢键无关，D符合题意；
故选D。
3．（2023秋·北京海淀·高二101中学校考期末）下列图示不正确的是
A．Se的原子结构示意图 B．的VSEPR模型 C．基态的价层电子的轨道表示式 D．键的电子云轮廓图
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】A．Se为34号元素，原子结构示意图，A正确；
B．H2O分子中中心O原子价层电子对数为2+=4，O原子采用sp3杂化，O原子上含有2对孤电子对，VSEPR模型正确，B正确；
C．铁为26号元素，失去2个电子形成亚铁离子，基态的价层电子的轨道表示式，C错误；
D．键成镜面对称，D正确；
故选C。
4．（2023秋·湖北武汉·高二武汉市第六中学校考阶段练习）N，N-二甲基甲酰胺[]是良好的溶剂。下列说法不正确的是
A．元素电负性大小：χ(N)＜χ(O) B．原子半径大小：r(C)＜r(N)
C．分子中含σ键和π键 D．该物质分子间存在范德华力
【答案】B
【解析】A．同周期元素随核电核数增加元素的电负性逐渐增大，故：χ(N)＜χ(O)，故A正确；
B．同周期元素随核电核数增加原子的半径逐渐减小，故：r(C)＞r(N)，故B错误；
C．单键为σ键，双键中有σ键和π键，故C正确；
D．N，N-二甲基甲酰胺为分子晶体，故分子间存在范德华力，故D正确；
故选B。
5．（2023秋·湖北武汉·高二武汉市第六中学校考阶段练习）某种化合物结构如图，X、Y、Z、Q、W为原子半径依次减小的短周期元素，分别位于三个不同的周期。下列说法错误的是
A．Z的氧化物的水化物为强酸
B．废弃的金属X可置于酒精中销毁
C．电负性：Q＞Z＞Y>W>X
D．Z2W4和ZW3分子中Z原子的杂化方式相同
【答案】A
【分析】由化合物的结构可知Z形成3个共价键、Y形成4个共价键、Q形成2个共价键，则Y为C元素、Z为N元素、Q为O元素、W为H元素，由化合物的结构可知X能形成+1价阳离子，则X为Na元素。
【解析】A．Z为N元素，N的氧化物对应的水化物HNO2为弱酸，A错误；
B．金属钠可以和乙醇反应生成乙醇钠和氢气，B正确；
C．同周期电负性自左向右依次增强，同主族电负性从上而下依次减弱，氢的电负性小于碳的电负性，所以电负性：Q＞Z＞Y>W>X，C正确；
D．Z2W4和ZW3分子分别是NH3和 N2H4，N原子的价层电子对均是4，杂化方式都是sp3，D正确；
故选A。
6．（2023秋·广东东莞·高二东莞市东莞中学校考阶段练习）类推的思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论，因此类推的结论最终要经过实验的检验，才能决定其正确与否。下列几种类推结论，正确的是
A．NH3分子的空间结构为三角锥形，则BCl3分子的空间结构也为三角锥形
B．CF4 的熔沸点小于CCl4，则NCl3的熔沸点小于PCl3
C．N≡N由于键能大而结构稳定，则C≡ C键能也大结构也很稳定
D．Cu( OH)2可以溶解在浓氨水中，则Al( OH)3也可以溶解在浓氨水中
【答案】B
【解析】A．BCl3中心B原子价层电子对数为3+=3，B原子采用sp2杂化，无孤对电子，分子的空间结构为平面三角形，A错误；
B．NCl3、 PCl3均为分子晶体，PCl3的相对分子质量更大，分子间作用力更大，故NCl3的熔沸点小于PCl3，B正确；
C．C≡ C键能小于碳碳单键键能的3倍，故结构不是很稳定，C错误；
D．Al( OH)3可以溶解在强碱中，不能溶于弱碱浓氨水中，D错误；
故选B。
7．（2022春·吉林白城·高二校考阶段练习）下列说法正确的是
A．CO2为含极性键的极性分子
B．H2O和NH3中心原子的杂化方式相同
C．Si-O的键长小于C-O的键长
D．HCN和CH4均是非极性分子
【答案】B
【解析】A．CO2正负电荷中心重合，为非极性分子，A错误；
B．H2O分子中中心O原子价层电子对数为2+=4，O原子采用sp3杂化；NH3分子中中心N原子价层电子对数为3+=4，采用sp3杂化，B正确；
C．Si原子半径大于C原子，所以Si-O的键长大于C-O的键长，C错误；
D．HCN中正负电荷中心不能重合，为极性分子，D错误；
综上所述答案为B。
8．（2022春·山东聊城·高二校考阶段练习）如图1表示某种含氮有机化合物的结构简式，能识别某些离子或分子而形成超分子。该分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子而形成4个氢键并予以识别。下列分子或离子中，能被该含氮有机化合物识别的是
A．CF4 B．NH C．CH4 D．H2O
【答案】B
【解析】F、O、N电负性很大，与H元素形成的微粒之间可以形成氢键，正四面体顶点N原子与嵌入空腔的微粒形成4个氢键，该微粒应含有4个H原子，选项中只有NH符合。
故选B。
9．（2022春·河北唐山·高二校考阶段练习）在我国南海300~500m深的海底存在着大量的“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物。在常温、常压下它会分解成水和甲烷，因而得名。下列关于甲烷和水这两种分子极性的描述正确的是
A．两种分子都是极性分子
B．两种分子都是非极性分子
C．CH4是极性分子
D．H2O是极性分子，CH4是非极性分子
【答案】D
【解析】A．水是“V”形结构，是极性分子，甲烷是正四面体结构，是非极性分子，故A错误；
B．根据A选项分析，故B错误；
C．甲烷是正四面体结构，CH4是非极性分子，故C错误；
D．根据前面分析，H2O是极性分子，CH4是非极性分子，故D正确。
答案为D。
10．（2022秋·辽宁沈阳·高二同泽高中校考阶段练习）下列描述正确的是
①为V形的极性分子②的空间结构为平面三角形③中有6个完全相同的成键电子对④和的中心原子均为杂化⑤分子中既含键又含键
A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．①④⑤
【答案】C
【解析】①CS2中C原子的价层电子对数为2+(4-2×2)=2，为直线形的非极性分子，故①错误；
②的C原子的价层电子对数为3+(7+1-3×2)=4，有一对孤电子对，空间构型为三角锥形，故②错误；
③中S原子用最外层的6个电子与6个F原子形成6个共价键，6对成键电子对完全相同，故③正确；
④和的中心原子的价层电子对分别为4+(4-4×1)=4，3+(6+2-3×2)=4，中心原子均为杂化，故④正确；
⑤分子的结构式为 ，单建为键，双键含一个键和一个键，故分子中既含键又含键，故⑤正确；
故答案选C。
二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)
11．（2022秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列说法正确的是
A．某化合物M的结构式如图，则碳、氮原子的杂化方式相同
B．上述化合物M中，编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
C．I3+的立体构型为V形，中心原子的杂化方式为sp3
D．S8分子中S原子的采取的轨道杂化方式为sp
【答案】C
【解析】A．化合物M中碳，氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没有，故氮原子是杂化，而碳原子是杂化，A项错误；
B．由于氮原子为杂化，故相应的四个与原子形成的是三角锥结构，不能共平面，B项错误；
C．中原子为中心原子，则其孤电子对数为，其形成了2个σ键，中心原子采取杂化，立体构型为V形，C项正确；
D．是一个环形分子，每个S与两个其他S原子相连，S原子形成两个孤电子对，两个σ键，所以S是杂化，D项错误；
答案选C。
12．（2022春·河南信阳·高二校考阶段练习）下列关于杂化轨道的叙述中不正确的是
A．杂化轨道用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B．和分子中的中心原子S和C都是通过杂化轨道成键
C．分子中的杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂形成
D．苯分子中所有碳原子均采取杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大键
【答案】C
【分析】根据杂化轨道理论及判断方法进行判断原子的杂化方式，利用成键特点和孤对电子数判断杂化轨道数；
【解析】A．根据杂化轨道理论判断，杂化轨道形成键或形成配位键，故A正确；
B．SF2根据分子杂化轨道理论判断属于2+2型，形成两个键和2对孤对电子对，故采用杂化，C2H6中，C原子形成4个单键，故属于杂化，故B正确；
C．分子中的杂化轨道是由C原子中的2s轨道和2p轨道混杂形成，故C不正确；
D．苯分子结构是平面型结构，每个碳原子形成3个键，采用杂化，故D正确；
故选答案C；
【点睛】此题考查杂化轨道理论的应用，注意键的形成。
13．（2022春·湖北襄阳·高二校考阶段练习）法匹拉韦是治疗新冠肺炎的一种药物，结构简式如图，下列说法错误的是
A．该分子中键与键数目相等
B．该分子中F原子的最高能层符号为L
C．该分子中键的键能大于键的键能
D．该分子中N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O
【答案】A
【解析】A． 该分子中含有σ键1４个，双键中含有1个π键，π键数目为4个，σ键与π键数目之比为7：2，故A错误；
B． 该分子中F原子共2个能层，最高能层符号为L，故B正确；
C． C-C的键长比C=C的键长长，键能小，故该分子中C-C键的键能小于C=C键的键能，故C正确；
D． 同周期原子从左到右第一电离能依次增大，N的价电子是半充满状态能量低稳定，第VA族的N第一电离能大于VIA族的O， N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O，故D正确；
故答案为B
14．（2023秋·河北唐山·高二开滦第一中学校考期末）下列各项叙述中，正确的是
A．分子的空间构型与它的VSEPR模型一致
B．价电子排布为的元素位于第五周期第ⅠA族，是s区元素
C．在同一电子层上运动的电子，其自旋方向可以相同
D．s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
【答案】CD
【解析】A．SO2中S价层电子对数且含有1个孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，立体空间构型为V形，不一致，故A错误；
B．价电子排布为5s25p1的元素最外层3个电子，含有5个电子层，在元素周期表中位于第五周期第ⅢA族，最后一个电子填充p轨道，属于p区元素，故B错误；
C．在同一电子层上运动的电子，其自旋方向可能相同，比如C和N的2p能级电子数分别为2和3，根据洪特规则可知，他们的自旋方向均相同，故C正确；
D．s能级电子云是球形，p能级电子云是哑铃型，但s-sσ键与s-pσ键的对称性相同，均为轴对称，故D正确；
故选C。
15．（2022春·福建莆田·高二校考开学考试）瑞德西韦是抗击新冠肺炎的主要药物之一，其结构如图所示，下列说法正确的是
A．瑞德西韦中N、O、P元素的电负性：O>N>P
B．瑞德西韦中的N-H键的键能大于O-H键的键能
C．瑞德西韦中所有N原子都采取杂化
D．瑞德西韦中含有键和大键
【答案】AD
【解析】A．一般来说，同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性：O>N，同主族元素自上而下，电负性逐渐减小，则电负性：N>P，故N、O、P元素的电负性：O>N>P，A项正确；
B．OH键的键长比NH键的短，所以OH键的键能大于NH键的键能，B项错误；
C．瑞德西韦中NC键上的N原子 采取杂化，C项错误；
D．该物质中单键均为键、苯环中含有键，D项正确；
故答案选AD。
三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(11分)数十亿年来,地球上的物质不断变化,大气的成分也发生了很大的变化。下表是目前空气和原始大气的主要成分:
目前空气的 主要成分 N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(如He、Ne等)
原始大气的 主要成分 CH4、NH3、CO、CO2等
用上表所涉及的分子填写下列空白:
(1)含有10个电子的分子有 (填化学式,下同)。
(2)由极性键构成的非极性分子有 。
(3)分子间可以形成氢键的有 。
(4)沸点最高的物质是 ,其沸点最高的原因是
(5)不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有 ,它的空间结构为 。
(6)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质是 ,极易溶于水的原因是 。
【答案】(除有标注的外,每空1分)(1)H2O、Ne、CH4、NH3(2分) (2)CH4、CO2 (3)NH3、H2O
(4)H2O 水分子间存在氢键,使分子间作用力增大,沸点升高(2分) (5)CH4 正四面体形 (6)NH3 氨分子与水分子间形成氢键
【解析】(1)含10电子的分子有H2O、Ne、CH4、NH3。
(2)题表中N2、O2、CH4、CO2为非极性分子,其中由极性键构成的非极性分子只有CH4和CO2。
(3)水分子间,氨分子间均存在氢键。
(4)表中所涉及的物质都是由分子构成的。沸点的高低主要看范德华力的强弱,但水分子间还有氢键的作用,分子间氢键的存在使水的沸点最高。
(5)碳原子最外层有4个电子,在甲烷分子中形成了4个共价键,不存在孤电子对,最外层电子都参与成键,空间结构为正四面体形。
(6)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质只有氨气。它极易溶于水,是因为氨分子与水分子间形成氢键,增大了氨气的溶解性。
17.(14分)已知A、B、C、D都是元素周期表中前36号的元素,它们的原子序数依次增大。A与其他3种元素既不在同一周期又不在同一主族。B原子的L层p能级中有5个电子;C是周期表1~18列中的第14列元素;D原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d能级中有1对成对电子。请回答:
(1)A与C形成的简单共价化合物的分子式是 ,中心原子杂化类型是 ,分子的空间结构是 ,是 分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)B与C比较,电负性较小的是 (填元素符号)。
(3)D位于元素周期表中第 族,D2+的结构示意图是 ,D元素的+3价离子的电子排布式为 。
(4)A与B形成的化合物极易溶于水,其原因是 。
【答案】(1)SiH4(1分) sp3(1分) 正四面体(1分) 非极性(1分)
(2)Si(2分) (3)Ⅷ(2分) (2分)
1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5(2分)
(4)HF与H2O都是极性分子,且HF与H2O可形成分子间氢键(2分)
【解析】B原子的L层p能级中有5个电子,则B为F元素;D原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d能级中有1对成对电子,D为26号元素Fe;C是元素周期表1~18列中的第14列元素,原子序数在9~26,所以C为Si元素;A与其他3种元素既不在同一周期又不在同一主族,所以A为H元素。
(1)H与Si形成的简单共价化合物的分子式是SiH4;价层电子对数为4,中心原子杂化类型是sp3;无孤电子对,分子的空间结构是正四面体形,是非极性分子。
(2)元素的非金属性越强,电负性越大,F与Si比较,电负性较小的是Si。
(4)H与F形成的化合物极易溶于水,其原因是HF与H2O都是极性分子,且HF与H2O可形成分子间氢键。
18.(12分)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其相关结构或性质信息如下表所示。
元素 结构或性质信息
X 其原子最外层电子数是内层电子数的2倍
Y 基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1
Z 非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰
M 单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
Q 其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料
(1)Q元素基态原子的电子排布式是 。
(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能: > (填元素符号);X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的σ键和π键数目之比为 ,该化合物 溶于水(填“易”或“难”)。
(3)Y的最简单氢化物分子中含有 共价键(填“极性”或“非极性”,下同),是 分子,该氢化物易液化,其原因是 。
(4)M的气态氢化物和氟化氢相比(填写化学式,并从微粒间作用力的角度分析原因),稳定性强的是 ,其原因是 ;沸点高的是 ,其原因是 。
【答案】(除有标注的外,每空1分)(1)[Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)
(2)N O(两空共1分) 1∶1(2分) 难
(3)极性 极性 氨分子间可以形成氢键
(4)HF H—F的键能大于H—Cl HF HF分子间可以形成氢键
【解析】根据题意推知X、Y、Z、M、Q分别是C、N、S、Cl、Fe元素。
(1)铁原子核外有26个电子,基态原子的电子排布式是[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)N原子的2p能级是半充满状态,较稳定,因此第一电离能:N>O。X和Z形成的化合物XZ2为CS2,根据结构式SCS可知,分子中σ键和π键数目之比为1∶1,且为非极性分子;根据“相似相溶”规律可判断CS2难溶于水。
(3)Y的最简单氢化物为NH3,N—H是极性共价键,分子结构呈三角锥形,结构不对称,为极性分子;氨气易液化的原因是氨分子间可以形成氢键。
(4)由于H—F的键能大于H—Cl,故氢化物的稳定性:HF>HCl;由于HF分子间可以形成氢键,故其沸点比HCl的高。
19.(12分)卤族元素形成的单质和化合物有很多,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解它们。
(1)卤族元素位于元素周期表的 区;溴的价层电子排布式为 。
(2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的,使氢氟酸分子缔合的作用力是 。
(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断,还原性最强的卤素原子是 (写出名称)。
元 素 氟 氯 溴 碘
第一电离能/(kJ·mol-1) 1 681 1 251 1 140 1 008
(4)已知下列5种羧酸:
①CF3COOH ②CH3COOH ③CH2FCOOH
④CH2ClCOOH ⑤CH3CH2COOH
其酸性由强到弱的顺序为 (填序号)。
(5)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。则1 mol H3BO3形成的晶体中有 mol氢键。
硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸
B(OH)3·H2O,它电离生成少量[B(OH)4]-和H+,则[B(OH)4]-的空间结构为 ,其中B原子的杂化方式是 。
【答案】[(1)(2)(3)每空1分,(4)(5)每空2分]
(1)p 4s24p5 (2)氢键 (3)碘 (4)①>③>④>②>⑤ (5)3 正四面体形 sp3
【解析】(3)由表中数据可知,碘的第一电离能最小,即碘失去电子能力最强,其还原性最强。
(4)F原子吸电子能力大于Cl,烃基是推电子基团,烃基中碳原子数越多,其推电子能力越弱,故5种羧酸酸性由强到弱的顺序为①>③>④>②>⑤。
(5)由硼酸片层结构图可以看出,每个硼酸分子可以形成6个氢键,由于氢键存在于分子之间,故1 mol硼酸形成的晶体中有3 mol氢键。在[B(OH)4]-中,B原子价层电子对数为4,无孤电子对,故[B(OH)4]-是正四面体结构,B原子采取sp3杂化。
20.(11分)(1)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间结构是 ;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。
②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是
N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g)
ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1
若该反应中有4 mol N—H断裂,则形成的π键有 mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4与硫酸铵化合物类型相同,则N2H6SO4晶体内不存在 (填标号)。
a.离子键 b.共价键 c.范德华力
(2)第ⅥA族元素氧、硫、硒(Se)的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
①H2Se的酸性比H2S (填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的空间结构为 ,SO32-的空间结构为 。
②H2SeO3的分别为2.7×10-3和2.5×10-7,H2SeO4第一步几乎完全电离,为1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释:H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因 。
【答案】(除有标注的外,每空1分)(1)①三角锥形 sp3 ②3 ③c(2分)
(2)①强 平面三角形 三角锥形 ②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2,H2SeO3中的Se为+4价,而H2SeO4中的Se为+6价,正电性更高,导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移,越易电离出H+(3分)
【解析】 (1)①NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化，其分子的空间构型为三角锥形；氨基(—NH2)中氮原子的杂化方式也为sp3杂化，其分子的空间构型为Ⅴ形。N2H4的结构为H2N—NH2，相当于2个氨基，所以氮原子的杂化方式也为sp3杂化。
②1个N2H4分子含有4个N—H键，即4 mol N—H键断裂同时生成1.5 mol N2，N2的结构式为N≡N，含1个σ键和2个π键，所以会形成3 mol π键。
③N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体，N2H62+和SO42-之间存在离子键，N2H62+中N和H之间形成6个共价键(其中2个配位键)，N和N之间形成共价键，SO42-中S和O之间形成共价键，不含范德华力。
(2)①Se的原子半径大于S的原子半径，H2Se与H2S相比，H2Se中Se原子对H原子的作用力较弱，H2Se在水中更容易电离出H＋，所以其酸性较强；SeO3中Se原子采取sp2杂化且有3个配位原子，故其立体构型为平面三角形；SO32-中S原子采取sp3杂化且有3个配位原子，故其立体构型为三角锥形。②H2SeO3中Se为＋4价，而H2SeO4中Se为＋6价，Se的正电性更高，导致Se—O—H中O原子的电子向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强。
