2.3 分子结构与物质的性质（含解析）

2.3 分子结构与物质的性质
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列说法正确的是
A．所有的σ键的强度都比π键的大
B．H2O2分子中含有非极性键，属于极性分子
C．X-H-Y三原子不在一条直线上时，不能形成氢键
D．两个p轨道只能形成π键
2．下列分子属于含有极性键的非极性分子的是
A．SO2 B．CH4 C．Cl2 D．HBr
3．下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子是
A．CO2 B．H2O2 C．CCl4 D．C2H2
4．下列物质发生状态变化时，克服了分子间相互作用力的是
A．食盐熔化 B．晶体硅熔化 C．碘升华 D．氢氧化钠熔化
5．NF3是一种优良的蚀刻气体。HF、F2均可用于制备NF3，F2制备NF3的反应为4NH3+3F2NF3+3NH4F。Ka(HF)=6.3×10 4，Kb(NH3·H2O)=1.8×10 5。下列关于氨和铵盐的说法正确的是
A．氨气易溶于水，是因为氨分子间能形成氢键
B．HF酸性强，所以不能用玻璃瓶盛装
C．25℃，0.1 mol·L 1 NH4F溶液的pH<7
D．25℃，NH3与HNO3反应生成N2和H2O
6．下列物质的沸点由高到低的顺序是
①HF ②NH3 ③PH3 ④H2O
A．④①②③ B．②④①③ C．③④①② D．①④②③
7．下列说法正确的是（ ）
A．极性分子一定不含非极性共价键
B．CO2、PH3、CH4均为非极性分子
C．NF3中N—F键的键角小于NH3中N—H键键角
D．二氯甲烷（CH2Cl2）分子中键角均为109o28’
8．“类推”是一种重要的学习方法，但有时会产生错误的结论，下列类推结论中正确的
A．第二周期元素氢化物的稳定性顺序是：HF>H2O>NH3；则第三周期元素氢化物的稳定性顺序也是：HCl>H2S>PH3
B．IVA族元素氢化物沸点顺序是：GeH4>SiH4>CH4；则VA族元素氢化物沸点顺序也是：AsH3>PH3>NH3
C．二甲苯的沸点顺序是：邻二甲苯>间二甲苯 >对二甲苯；则羟基苯甲醛的沸点顺序也是：邻羟基苯甲醛 >对羟基苯甲醛
D．根据“相似相溶”，乙醇能与水以任意比互溶，则戊醇也能与水以任意比互溶
9．科学家最近发现了一种利用水催化促进NO2和SO2转化的化学新机制。如图所示，电子传递可以促进HSO中O-H键的解离，进而形成中间体SO，通过“水分子桥”，处于纳米液滴中的SO或HSO可以将电子快速转移给周围的气相NO2分子。下列叙述错误的是
A．观察图可知“水分子桥”与氢键形成有关
B．转化过程中没有生成硫氧键
C．HSO与NO2间发生的总反应的离子方程式为：HSO+2NO2+H2O=2HNO2+HSO
D．在标准状况下，5.6L气相NO2分子在图示的转化过程中得到0.25mol电子
10．下列各组物质中，都是含有极性键的极性分子的是
A．和 B．和 C．和 D．和
11．以下分子或离子的结构为正四面体形且键与键夹角为109°28′的是
①CH4 ②SiCl4 ③CH3Cl ④P4 ⑤SO
A．①②④ B．①②③④⑤ C．①② D．①②⑤
12．一种外用消炎药主要成分的结构如图所示。分子结构中的苯环和甲基部分已给出，X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素、其中X的基态原子核外有3个未成对电子，W与Y同主族。下列说法错误的是
A．简单离子半径：
B．简单氢化物的沸点：
C．分子与分子空间结构相似
D．最高价氧化物对应水化物的酸性：
二、填空题
13．铁、铜单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。完成下列填空:
（1）铁元素的原子结构示意图为_____________；它在周期表中的位置是______________
（2）某炼铜反应为：Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2↑在上述反应中，氧化剂是_______________；若反应中转移15mol电子，则氧化产物的质量为_________________
（3）氧和硫属于同族元素，该族元素的原子最外层电子排布都可表示为_______________；它们的原子最外层有___________种不同能量的电子。
（4）氧和硫分别形成氢化物中比较稳定的是______________(写电子式)；该分子属于_______________(填“极性”或“非极性”)分子。
（5）与明矾相似，NH4Fe(SO4)2也可用作净水剂，其净水的原因是: ___________________________________________________________
（6）(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O又称摩尔盐，它也可作净水剂，还用作化学试剂、医药、冶金、电镀等，请你设计实验检验摩尔盐中的阳离子:_________________________________________.
14．判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强，如表所示：
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
次氯酸 磷酸 硫酸 高氯酸
含氧酸 Cl—OH
非羟基氧原子数 0 1 2 3
酸性 弱酸 中强酸 强酸 最强酸
(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为①___________，②___________。
(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是①___________。②___________。
15．分子中，与N原子相连的H呈正电性，与B原子相连的H呈负电性。与原子总数相等的等电子体是_______(写分子式)，其熔点比_______(填“高”或“低”)，原因是在分子之间，存在_______，也称“双氢键”。
16．键的极性与分子的极性关系
(1)只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是___________，如O2、H2、P4、C60。
(2)含有极性键的双原子分子都是___________，如HCl、HF、HBr。
(3)含有极性键的多原子分子，立体构型对称的是___________；立体构型不对称的是___________。
17．X是合成碳酸二苯酯的一种有效的氧化还原催化助剂，可由EDTA与Fe3+反应得到。
(1)基态Si原子的价层电子的运动状态有_______种，若其电子排布式表示为[Ne]3s2违背了_______。
(2)EDTA中碳原子杂化轨道类型为_______，EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为_______。C、N、O第一电离能由小到大的顺序为_______。
(3)Fe3+基态价层电子排布式为_______。
(4)EDTA与正二十一烷的相对分子质量非常接近，但EDTA的沸点比正二十一烷的沸点高的原因是_______。
(5)设NA代表阿伏加德罗常数的值，1mol碳酸分子中含有σ键的数目为_______。
18．我国科学家借助自主研制的新型钨钴铁合金催化剂攻克了单壁碳纳米管结构的可控制备难题。海底金属软泥是在海底覆盖着的一层红棕色沉积物，蕴藏着大量的金属资源，含有钨、铁、锰、锌、钴等金属元素。
(1)基态钴原子的价电子排布图为_______。单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，其碳原子的杂化方式为_______。
(2)纳米结构氧化钴可在室温下将甲硫醛(CH2S)完全催化氧化，甲硫醛分子属_______(填“极性”或“非极性”)分子，其中心原子的VSEPR模型名称为_______。
(3)多原子分子中各原子若在同一平面内，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”。下列物质中存在“离域π键”的是_______(填字母)。
A．苯 B．二氧化硫 C．四氯化碳 D．环己烷
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A． 在N2中，σ键的强度比π键的小，A错误；
B．过氧根的两个氧原子之间即为非极性键，其正负电荷重心不重合，属于极性分子，B正确；
C．氢键不一定在同一直线上，只要满足稳定结构就可以。分子内氢键就属于这种情况。通常分子内氢键可形成六元环或五元环，C错误；
D．两个p轨道头对头就能形成σ键，D错误；
故选B。
2．B
【详解】A．SO2为V形结构，含有极性键，正负电荷的重心不重合，为极性分子，A不符合题意；
B．CH4为正四面体形结构，含有极性键，正负电荷的重心重合，为非极性分子，B符合题意；
C．Cl2为直线形结构，含有非极性键，正负电荷的重心重合，为非极性分子，C不符合题意；
D．HCl为直线形结构，含有极性键，正负电荷的重心不重合，为极性分子，D不符合题意；
综上所述答案为B。
3．D
【详解】A ．CO2是直线型分子，是含有极性键的非极性分子，故A不符合题意；
B． H2O2分子空间构型像打开的一本书，是含有极性键和非极性键的极性分子，故B不符合题意；
C． CCl4分子空间构型正四面体型，是含有极性键的非极性分子，故C不符合题意；
D ．C2H2是直线型，是含有极性键和非极性键的非极性分子，故D符合题意；
故答案为：D
4．C
【详解】A．食盐是由离子键形成的离子晶体，所以食盐熔化克服的是离子键，A项不合题意；
B．晶体硅属于原子晶体，晶体硅熔化破坏的是共价键，B项不合题意；
C．碘是分子晶体，碘升华破坏的是分子间作用力，C项符合题意；
D．NaOH是由离子键和共价键形成的离子化合物，则氢氧化钠熔化破坏的是离子键，D项不合题意；
答案选C。
5．C
【详解】A．氨气易溶于水，是因为氨气分子和水分子间能形成氢键，A错误；
B．HF为弱酸，不能用玻璃瓶盛装是因为HF会和二氧化硅反应，B错误；
C．HF的电离平衡常数大于NH3·H2O，所以NH的水解程度大于F-，0.1 mol·L 1 NH4F溶液显酸性，pH＜7，C正确；
D．25 ℃，NH3与HNO3反应生成硝酸铵，D错误；
综上所述答案为C。
6．A
【详解】①HF、②NH3、④H2O存在着分子间氢键，因此沸点比③PH3高，而形成氢键的强弱：F>O>N，H2O分子可形成2个氢键，故H2O的沸点最高，HF其次，故沸点：H2O>HF>NH3>PH3，即由高到低的顺序是④①②③；
答案选A。
7．C
【详解】A.过氧化氢是极性分子，含有非极性键，极性分子可能含非极性共价键，故A错误；
B. PH3分子构型为三角锥，PH3是极性分子，故B错误；
C. 氟的电负性大于氢，因此用于N-F成键的电子对更偏向氟，所以NF3中N—F键的键角小于NH3中N—H键键角，故C正确；
D. 二氯甲烷（CH2Cl2）不是正四面体，分子中键角不是109o28’，故D错误；
选C。
8．A
【详解】A．非金属性Cl＞S＞P，非金属性越强氢化物越稳定，故稳定性是：HCl＞H2S＞PH3，故A正确；
B．N元素的电负性很强，氨气分子中存在氢键，同族氢化物中氨气的沸点最高，结构相似相对分子质量越大氢化物沸点越高，故沸点是：NH3＞AsH3＞PH3，故B错误；
C．邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，使沸点降低，对羟基苯甲醛形成分子间氢键，使沸点升高，故沸点是：对羟基苯甲醛＞邻羟基苯甲醛，故C错误；
D．乙醇分子与水分子之间形成氢键，乙醇与水以任意比例混溶，戊醇中烷基对整个分子的影响很大，不能形成氢键，不能与水以任意比互溶，可部分地溶于水，故D错误；
故答案为A。
9．B
【详解】A．由图示知，N、O原子的电负性大，与周围其它分子(或离子)中的H原子之间形成氢键，故A正确；
B．生成的硫酸盐中有硫氧键的生成，故B说法错误；
C．由图示知，HSO与NO2间发生的总反应的离子方程式HSO+2NO2+H2O=2HNO2+HSO，故C说法正确；
D．在标准状况下，5.6LNO2的物质的量为0.25mol，每1mol NO2转化为1mol HNO2，得到1 mol电子，则11.2LNO2，在图示的转化过程中得到的电子的物质的量0.25mol，故D说法正确；
答案为B。
10．B
【详解】A．CH4是极性键形成的非极性分子，H2O是极性键形成的极性分子，A项错误；
B．NH3是极性键形成的极性分子，HCl是极性键构成的极性分子，B项正确；
C．H2S是极性键构成的极性分子，是由极性键构成的非极性分子，C项错误；
D．CO2是由极性键构成的非极性分子，D项错误；
答案选B。
11．D
【详解】在CH4和SiCl4中，结构为正四面体形且键与键夹角为109°28′；CH3Cl中氢原子与氯原子间的排斥作用力不同且氢原子与氯原子半径不同，空间结构不是正四面体形；P4是正四面体结构，键角为60°；SO中，S原子价层电子对数为4，没有孤电子对，SO为正四面体形，键角为109°28′。
12．A
【分析】X、Y、Z、W、M为原子序数依次增大的短周期主族元素，W与Y同主族，Y形成2个共价键，W形成6个共价键，可知Y为O元素，W为S元素，M原子序数比S元素大，则M为Cl元素，Z能形成+1价简单离子，且原子序数比O大，则Z为Na元素，X的基态原子核外有3个未成对电子，形成2个共价键，X得到1个Z失去的电子，X为N元素。X、Y、Z、W、M分别为N元素、O元素、Na元素、S元素、Cl元素。
【详解】A. Na+、N3- 为10电子微粒，具有相同的核外电子层排布，原子序数越大，离子半径越小，则N3-半径大于Na+半径，Cl-为18电子微粒，半径最大。简单离子半径为 ，A错误；
B.H2O、 NH3、CH4三种物质常温下水是液态，其它是气体，则H2O沸点最高，CH4分子间无氢键，NH3能形成分子间氢键，沸点较高，所以沸点，B正确；
C. SO2和O3是等电子体，分子空间结构均为V型，C正确；
D.同一周期自左向右非金属增大，最高价氧化物对应水化物的酸性增强，HClO4酸性大于H2SO4，D正确；
故答案选A。
13． 第四周期第Ⅷ族 Cu2S、Cu2O 160g ns2np4 2 极性 铁离子水解生成氢氧化铁胶体，具有吸附性，可用作净水剂 取少量摩尔盐溶于水，加入NaOH，加热，生成的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则证明含铵根离子；另取少量摩尔盐溶于水，加入KSCN溶液不变色，然后滴加氯水，溶液变为血红色，则证明含亚铁离子
【分析】(1)Fe的原子序数为26，有4个电子层，最外层电子数为2；
(2)Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2↑中，Cu元素的化合价由+1价降低为0，S元素的化合价由-2价升高为+4价；
(3)氧和硫原子的最外层电子数均为6，同一亚层的电子的能量相同，据此分析解答；
(4)根据非金属性O＞S分析解答；
(5)铁离子能够水解生成氢氧化铁胶体，结合胶体的性质分析解答；
(6)检验铵根离子用碱和湿润的红色石蕊试纸，检验亚铁离子可利用KSCN和氯水，据此分析解答。
【详解】(1)Fe的原子序数为26，有4个电子层，最外层电子数为2，其原子结构示意图为，位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族，故答案为：；第四周期第Ⅷ族；
(2)Cu2S+2Cu2O→6Cu+SO2↑中，Cu元素的化合价由+1价降低为0，S元素的化合价由-2价升高为+4价，氧化剂为Cu2S、Cu2O，该反应中转移6e-，SO2为氧化产物，则反应中转移15mol电子，氧化产物的质量为mol×64g/mol=160g，故答案为：Cu2S、Cu2O；160g；
(3)氧和硫属于同族元素，该族元素的原子最外层电子数均为6，最外层电子排布都可表示为ns2np4，s轨道上的电子能量相同，p轨道上的电子能量相同，则共有2种能量不同电子，故答案为：ns2np4；2；
(4)非金属性O＞S，则氢化物中水稳定，水的电子式为，水分子的结构不对称，为极性键形成的极性分子，故答案为：；极性；
(5)铁离子水解生成氢氧化铁胶体，具有吸附性，可净化水，故答案为：铁离子水解生成氢氧化铁胶体，具有吸附性，可用作净水剂；
(6)检验铵根离子用碱和湿润的红色石蕊试纸，检验亚铁离子可利用KSCN和氯水，则实验方法为：取少量摩尔盐溶于水，加入NaOH，加热，生成的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则证明含铵根离子；另取少量摩尔盐溶于水，加入KSCN溶液不变色，然后滴加氯水，溶液变为血红色，则证明含亚铁离子，故答案为：取少量摩尔盐溶于水，加入NaOH，加热，生成的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则证明含铵根离子；另取少量摩尔盐溶于水，加入KSCN溶液不变色，然后滴加氯水，溶液变为血红色，则证明含亚铁离子。
14．(1)
(2) H3PO3+2NaOH=Na2HPO3+2H2O H3AsO3+3NaOH=Na3AsO3+3H2O
【解析】(1)
亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性，结合次氯酸和磷酸的结构可推知，亚磷酸H3PO3的结构简式为，亚砷酸H3AsO3的结构简式为。
(2)
亚磷酸H3PO3的结构简式为，有两个羟基氧，因此亚磷酸与NaOH反应生成Na2HPO3和H2O，化学方程式为：H3PO3+2NaOH=Na2HPO3+2H2O，亚砷酸H3AsO3的结构简式为，有三个羟基氧，因此亚砷酸与NaOH反应生成砷酸钠和水，化学方程式为：H3AsO3+3NaOH=Na3AsO3+3H2O。
15． 低 与的静电引力
【详解】CH3CH3分子和NH3BH3分子中的原子个数都为8、价电子总数都为14，则两者互为等电子体，等电子体具有相同的空间结构，NH3BH3分子属于极性分子，而CH3CH3属于非极性分子，两者相对分子质量接近，但是极性分子的分子间作用力较大，故CH3CH3熔点比NH3BH3低；NH3BH3分子间存在“双氢键”，类比氢键的形成原理，说明其分子间存在Hδ+与Hδ-的静电引力，故答案为：CH3CH3；低；Hδ+与Hδ 的静电引力。
16．(1)非极性分子
(2)极性分子
(3) 非极性分子 极性分子
【详解】（1）只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多正电中心和负电中心重合，是非极性分子，如O2、H2、P4、C60。
（2）含有极性键的双原子分子正电中心和负电中心一定不重合，都是极性分子；
（3）含有极性键的多原子分子，立体构型对称的正电中心和负电中心重合，是非极性分子；立体构型不对称的正电中心和负电中心不重合，是极性分子。
17．(1) 4 洪特规则
(2) sp2和sp3 H(3)3d5
(4)EDTA分子间存在氢键
(5)5NA
【详解】（1）基态Si原子价电子排布为3s23p2，把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，因而空间运动状态个数等于轨道数；而在同一原子轨道下最多可以有两个自旋方向不同的电子，自旋方向不同，运动状态也就不相同，即运动状态个数等于电子数，故基态Si原子的价层电子的运动状态有4种；洪特规则：在相同能量的原子轨道上，电子的排布将尽可能占据不同的轨道，而且自旋方向相同；若其电子排布式表示为[Ne]3s2违背了洪特规则；
（2）EDTA中羧基碳原子为sp2杂化、饱和碳原子为sp3杂化；EDTA中四种元素为C、N、O、H，同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱，故其电负性由小到大的顺序为H（3）Fe3+为铁原子失去3个电子后形成的离子，基态价层电子排布式为3d5；
（4）EDTA中含羧基，可以形成分子间氢键，导致沸点升高；
（5）单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键；1个碳酸分子中存在5个σ键，则1mol碳酸分子中含有σ键的数目为5NA。
18．(1) sp2
(2) 极性 平面三角形
(3)AB
【详解】（1）(1)钴元素位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，原子序数27，根据泡利不相容原则和洪特规则，基态钴原子的价电子排布图为；石墨是平面层状结构，石墨烯可看作单层石墨，单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，则碳原子均形成3个C—C键，杂化轨道数目为3，碳原子杂化方式为sp2，故填、sp2。
（2）(2)甲硫醛(CH2S)中C原子形成3个σ键，1个π键，VSEPR模型名称为平面三角形，正负电荷中心不重合，属于极性分子，故填极性、平面三角形；
（3）(3)A．苯分子中每个碳原子都采用sp2杂化，则6个碳原子均有未参与杂化的相互平行的p轨道，故苯环上的C原子可以形成“离域π键”，其“离域π键”为Π，故A正确；
B．二氧化硫分子中S上的孤电子对数为＝1，价层电子对数为2＋1＝3，故中心原子为sp2杂化，立体构型为V形，中心原子S与两个O原子中有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”，其“离域π键”为Π，故B正确；
C．四氯化碳分子中只存在σ键，不存在π键，故C错误；
D．环己烷分子中只存在σ键，不存在π键，故D错误；
故填AB。
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