专题4分子空间结构与物质性质与物质性质综合练习（含解析）2022-2023学年下学期高二化学苏教版（2019）选择性必修2

专题4分子空间结构与物质性质与物质性质综合练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．氮氧化铝(AlON)是新型透明高硬度防弹铝材料，属于共价晶体，主要用于装甲车辆防弹窗户、战场光学设备的透镜、望远镜穹顶以及覆盖于导弹传感器顶部的透明圆窗等。下列描述错误的是
A．基态铝原子的价电子排布式为3s23p1
B．制备AlON的原料N2中N原子采取sp2杂化
C．AlON和水晶的化学键类型相同
D．AlON的熔点比AlCl3的熔点高
2．S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生有窒息性的气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是
A．为非极性分子
B．分子中既含有极性键，又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似
D．分子中S－Cl键能大于S－S键的键能
3．下列物质的性质或数据与氢键无关的是
A．乙酸极易溶于水
B．邻羟基苯甲酸()的熔点为159℃，对羟基苯甲酸()的熔点为213℃
C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比互溶
D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
4．下列关于物质结构的说法错误几项是
①的空间结构为四面体形
②基态氮原子有7种能量不同的电子，电子有5种空间运动状态
③表示处于激发态的B的电子排布图
④甲醛()和光气()分子中的键角
⑤含有非极性键的分子一定是非极性分子
⑥氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高
⑦、、均易溶于水的原因之一是与均能形成氢键
⑧的沸点高于
⑨只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为杂化
⑩分子中的键角
A．三项 B．四项 C．五项 D．六项
5．化合物X是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图，下列说法中正确的是
A．X分子中只有极性键没有非极性键 B．X分子中的共用电子对数为11
C．1molX分子中所含的σ键数目为10NA D．X是共价化合物
6．有一种分子(分子式为)，该分子过去只是在星际空间被探测到，现在一个研究小组在实验室中制造出了这种稳定的分子。该分子也许能帮助研究人员更好地了解含碳的分子如何在太空中形成，刚接触到这个分子时，有人认为是a、b两种结构中的某一种(如图所示)，如果取其样品继续研究，你认为下列推断正确的是
①a、b分子属于同分异构体
②若用(D即)示踪，燃烧后生成等物质的量的H2O、D2O和HDO，可推测应为b
③a、b两物质在一定条件下均能发生加成反应、氧化反应及加聚反应
④a、b中的所有原子都应处于同一平面
A．①② B．②③ C．①③④ D．②③④
7．科学家近期合成了一种配合物，该物质可以在温和条件下活化H2，将N3-转化为NH，反应过程如图所示。下列说法错误的是
A．产物中N原子的杂化轨道类型为sp3
B．NH2-的VSEPR模型为四面体形
C．电负性大小：N>C>Fe
D．键角：NH>NH3
8．含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种原子序数为48的Cd2+配合物的结构如图所示，则下列说法正确的是
A．该螯合物中N的杂化方式有2种
B．1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6mol
C．Cd属于d区元素
D．Cd的价电子排布式为4d85s2
9．一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，其结构简式如图所示。下列说法错误的是
A．基态Zn原子价电子排布式为
B．Cu与Zn相邻，第一电离能：
C．该物质中，的配位数为5，配原子为O、N
D．电负性由小到大的顺序为
10．下列有关说法正确的是
A．水合铜离子的模型如图I，该微粒中存在极性共价键、配位键、离子键
B．晶体的晶胞如图II，距离最近的组成正四面体
C．氢原子的电子云图如图III，氢原子核外大多数电子在原子核附近运动
D．金属Cu中Cu原子堆积模型如图IV，为面心立方堆积，Cu原子的配位数为8
11．一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、I-和有机碱离子，其晶胞如图乙所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．图甲中的Ti4+与图乙中的I-的空间位置相同
B．有机碱离子中没有配位键
C．晶体甲中Ti4+的配位数为12
D．若乙晶胞参数为a nm，则晶体密度为
12．为白色固体，难溶于水和乙醇，潮湿时易被氧化，常用作媒染剂。以印刷线路板碱性蚀刻废液(主要成分为)为原料制备的工艺流程如下。下列说法正确的是
A．中配体分子中的共价键是由N的2p轨道和H的1s轨道“头碰头”重叠形成的
B．“沉铜”发生反应的离子方程式：
C．“还原”后所得溶液中大量存在的离子有、、、
D．“洗涤”时使用乙醇能防止被氧化
13．铝离子电池常用离子液体AlCl3/[EMIM]Cl作电解质，其中阴离子有AlCl、Al2Cl，阳离子为EMIM+()，EMIM+以单个形式存在时可以获得良好的溶解性能。下列说法错误的是
A．EMIM+中存在大π键，表示为π
B．Al2Cl中各原子最外层均达到8电子结构
C．1mol EMIM+中所含σ键17mol
D．为使EMIM+获得良好的溶解性，不能将与N原子相连的－CH3、－C2H5替换为H原子
二、多选题
14．下列对一些实验事实的理论解释，正确的是
选项 实验事实 理论解释
A 溴单质、碘单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大 溴单质、碘单质和四氯化碳都为非极性分子
B 卤素单质从F2到I2，在常温、常压下的聚集状态由气态、液态到固态 范德华力逐渐减小
C 在常温常压下，1体积水可以溶解700体积氨气 氨是极性分子且有氢键影响
D HF的沸点高于HCl H－F的键长比H－Cl的短
A．A B．B C．C D．D
15．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，有sp2杂化的是
A．乙醛[] B．丙烯腈[]
C．甲醛[] D．甲苯[]
三、填空题
16．一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为、和有机碱离子，其晶胞如图(b)所示。其中与图(a)中_______的空间位置相同，有机碱中，N原子的杂化轨道类型是_______；若晶胞参数为anm，则晶体密度为_______(列出计算式，设为阿伏加德罗常数的值)。
17．二氧化硅晶体
(1)二氧化硅晶体中，每个硅原子均以4个_____________对称地与相邻的_____________个氧原子相结合，每个氧原子与_____________个硅原子相结合，向空间扩展，形成三维骨架结构。晶体结构中最小的环上有_____________个硅原子和_____________个氧原子，硅、氧原子个数比为_____________。
(2)低温石英的结构中有顶角相连的_____________形成螺旋上升的长链，而没有封闭的_____________。这一结构决定了它具有_____________。
四、结构与性质
18．Ⅰ．艾姆斯实验室已制造出包含钙、钾、铁和砷以及少量镍的新型化合物材料。回答下列问题：
(1)基态镍原子的外围电子排布式为___________。
(2)在稀氨水介质中，与丁二酮肟(分子式为)反应可生成鲜红色沉淀，其分子结构如图所示，该结构中碳原子的杂化方式为___________；其中碳、氮、氧三种元素第一电离能由大到小的顺序为___________(用元素符号表示)。
(3)的立体构型为___________，其中心原子的杂化轨道类型为___________。
Ⅱ．叠氮化合物是一类重要的化合物，其中氢叠氮酸()是一种弱酸，其分子结构可表示为，肼()被亚硝酸氧化时便可得到氢叠氮酸()，发生的反应为。的酸性和醋酸相近，可微弱电离出和。试回答下列问题：
(4)下列有关说法正确的是___________(填字母)。
A．中含有5个键
B．中的三个氮原子均采用杂化
C．、、、都是极性分子
D．肼()的沸点高达113.5℃，说明肼分子间可形成氢键
(5)叠氮酸根能与许多金属离子形成配合物，如，根据价层电子对互斥模型判断的空间构型为___________。
19．回答下列问题：
(1)是有机合成中常用的还原剂，中的阴离子空间构型是_______、中心原子的杂化形式为_______。
(2)①根据价层电子对互斥理论，的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_______。
②气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_______形，其中共价键的类型有_______种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_______。
(3)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。中，阴离子空间构型为_______，C原子的杂化形式为_______。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．B
【详解】基态铝原子核外电子分布在1s、2s、2p、3s、3p能级上，电子排布式为1s22s22p63s23p1，价电子排布式为3s23p1，故A正确；氮气分子中含有1个氮氮三键，为直线形结构，其结构式为N≡N，氮原子的孤电子对数＝＝1，三键中含1个σ键，氮原子的价层电子对数＝1＋1＝2，氮原子的杂化方式：sp，它的杂化轨道用于形成σ键，两个p轨道形成两个π键，故B错误；氮氧化铝(AlON)属共价晶体，水晶(SiO2)属于共价晶体，化学键都是共价键，故C正确；氮氧化铝(AlON)属共价晶体，氯化铝为共价化合物，但属于分子晶体，所以AlON的熔点比AlCl3的熔点高，故D正确。
2．A
【详解】从S2Cl2分子的空间结构可知，该分子空间结构不对称，为极性分子，A错误；S2Cl2中Cl—S键属于极性键，S—S键属于非极性键，不对称的结构，为极性分子，B正确；同主族元素的结构相似，C正确；氯原子半径小于硫原子半径，键长越短键能越大，所以分子中S—Cl键能大于S—S键的键能，D正确。
3．D
【详解】乙酸与H2O分子之间可以形成氢键，增大了乙酸在水中的溶解度；邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，对羟基苯甲酸形成分子间氢键，熔、沸点比邻羟基苯甲酸的高；乙醚分子结构中无羟基，不能与水分子形成氢键，在水中的溶解度比乙醇小得多；HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的大，与氢键无关。
4．C
【详解】①中S的价层电子对数为4+ =4，VSEPR模型为正四面体，相当是中的1个O原子被S取代，二者是等电子体，则的空间构型是四面体，故①正确；
②N原子核外电子排布式为1s22s22p3，1s、2s能级各有1个轨道，2p能级有3个轨道，电子有5种空间运动状态，1s、2s、2p能级能量不同，同一能级不同轨道中的电子能量相同，故有3种能量不同的电子，故②错误；
③激发态的B原子的2p电子跃迁到3s轨道，2p的三个轨道能量相同，不是激发态，故③错误；
④两分子中碳原子均为sp2杂化，均为平面三角形，电负性Cl＞C＞H，光气中C-Cl键中共用电子对偏离C原子，而C-H键中共用电子对偏向C原子，甲醛分子中形成C-H键的共用电子对之间的排斥力大于光气分子中形成C-Cl的共用电子对之间的排斥力，故键角∠H-C-H＞∠Cl-C-Cl，故④正确；
⑤含非极性键的分子可能是极性分子，如：O3，故⑤错误；
⑥分子晶体中分子间氢键使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低，故⑥错误；
⑦NH3、C2H5OH分别含有易得电子的氧原子和氮原子，NH3、C2H5OH易溶于水的原因之一是与H2O分子间均能形成氢键，HCl与水不能形成氢键，故⑦错误；
⑧N2H4分子中连接N原子的H原子数多，存在氢键的数目多，而偏二甲肼(CH3)2NNH2只有一端可以形成氢键，另一端的两个甲基基团比较大，影响了分子的排列，沸点比N2H4的低，故⑧正确；
⑨价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对，微粒立体构型是平面三角形，说明中心原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，中心原子是以sp2杂化，如BCl3中价层电子对个数=3+=3，立体构型是平面三角形，中心原子是以sp2杂化，故⑨正确；
⑩SnBr2分子中，Sn原子的价电子对数=2+=3，Sn原子的轨道杂化方式为sp2杂化，杂化轨道的空间构型为三角形，键角为120°，由于中心Sn原子有一对孤电子对，故SnBr2分子的空间构型为V形，Br-Sn-Br的键角减小，小于120°，故⑩正确；
错误的有②③⑤⑥⑦共五项，故选：C。
5．D
【详解】A．根据结构式可知，该物质含N-H极性键，N-C极性键，C=O双键，N-N非极性键，故A错误；
B．该物质中含6个N-H极性键，2个N-C极性键，2个N-N非极性键，1个C=O双键，共有共用电子对为12个，故B错误；
C．单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，结合B分析可知，1molX分子中所含的σ键数目为11NA，故C错误；
D．该物质均是非金属元素间互相形成共价键，属于共价化合物，故D正确；
故选D。
6．C
【详解】a、b分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，①正确；
a、b分子中的H原子都是等效H原子，不能推测出结构，②错误；
a、b分子含双键，均可发生加成反应、氧化反应、加聚反应，③正确；
a、b分子均为平面结构，④正确；
故选C。
7．D
【详解】A．产物N连接4根键，为杂化，A正确；
B．与H2O互为等电子体，价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，B正确；
C．一般而言，金属元素的电负性小于1.8，非金属元素电负性大于1.8，C、N属于同一周期，从左到右电负性逐渐增大，Fe为金属元素，电负性最小，即得N>C>Fe，C正确；
D．与H2O互为等电子体，均存在两对电子对，键角相同，键角：H2O故选D。
8．B
【详解】A．该整合物中无论是硝基中的N原子，还是中的N原子，还是六元环中的N原子，N均为杂化，即N只有1种杂化方式，A错误；
B．该螯合物通过螯合配位成环而形成的，与4个N原子形成两个环、2个O形成1个环，共6个配位键，故1mol该配合物中通过整合作用形成6mol配位键，B正确；
C．原子序数为48的Cd属于ds区元素，C错误；
D．Cd的价电子排布式为4d105s2，D错误；
故选B。
9．B
【分析】根据元素在周期表中的位置及价电子排布式可以判断其电离能的大小，根据图象判断中心离子和配位键及配位原子，利用元素周期律判断元素的电负性的大小；
【详解】A．锌原子的核外电子数为30，其位于元素周期表第4周期第ⅡB，基态Zn原子价电子排布式为，A正确；
B．锌与29号铜相邻，由于锌原子的所有排布电子的原子轨道均处于较稳定的全充满状态，故其第一电离能大于铜的，B错误；
C．由一水合甘氨酸锌的分子结构可知，锌离子与相邻的5个原子(N和O)成键，故其配位数为5，配位原子为O、N，C正确；
D．根据电负性的变化规律可知，非金属元素的电负性大于金属元素，非金属性越强其电负性越大，因此，由小到大的顺序为，D正确；
故选B；
【点睛】此题考查元素周期律的应用及配位键，注意利用价电子排布式的判断元素性质，特别是电离能的大小比较。
10．B
【详解】A．水合铜离子中水中的氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，水中的H原子和O原子形成极性共价键，但不存在离子键，A项错误；
B．晶体的晶胞中，距离最近的组成正四面体，B项正确；
C．电子云图表示电子在某一区域出现的机会的多少，H原子核外只有一个电子，所以不存在大多数电子一说，只能说H原子的一个电子在原子核附近出现的机会多，C项错误；
D．金属中原子为面心立方堆积，配位数为12，D项错误；
故选：B。
11．D
【详解】A．比较晶胞甲、乙可知，将图乙中周围紧邻的八个晶胞中体心上的离子连接起来，就能变为图甲所示晶胞结构，图乙中体心上的Pb2+就变为了八个顶点，即相当于图甲中的Ti4+，图乙中顶点上的I-就变成了体心，即相当于图甲中的Ca2+，A错误；
B．在有机碱中，含有C-N共价键，N原子提供孤对电子，H+提供空轨道，所以该离子中存在配位键，B错误；
C．根据晶体甲结构可知：在晶体中与Ti4+距离相等且最近的O2-有6个，分别位于其上、下、前、后、左、右六个方向，因此Ti4+的配位数为6，C错误；
D．在图乙晶胞中含有：8×=1；含有I-：6×=3，含有Pb2+：1，由于晶胞参数为a nm，所以该晶胞的密度ρ==，D正确；
故合理选项是D。
12．D
【分析】蚀刻废液沉铜后得到氧化铜，氧化铜和稀硫酸反应得到硫酸铜，加入亚硫酸钠、氯化钠，将二价铜转化为一价铜生成氯化亚铜。
【详解】A ．配体分子NH3 中心原子N为sp3杂化，形成的共价键是由N的sp3轨道和H的1s轨道形成的，A错误；
B．“沉铜”时，与氢氧根反应生成CuO，根据质量守恒可知还生成NH3和H2O，正确的离子方程式为：，B错误；
C．酸溶之后转化为硫酸铜溶液，而后被亚硫酸钠还原，生成氯化亚铜沉淀和硫酸钠，故“还原”后所得溶液中大量存在的离子有：Na+、SO，C错误；
D．CuCl容易被氧化，“洗涤”时使用乙醇能隔绝空气，防止CuCl被氧化，D正确；
故选D。
13．C
【详解】A． 中环上由5个原子参与成键，与乙基相连的N原子提供2个电子，每个碳原子提供1个电子，与甲基相连的N原子提供1个电子，故该大π键应表示为π，A正确；
B．Al2Cl中每个Al原子周围形成4对共用电子对，则其结构式为： ，各原子最外层均达到8电子稳定结构，B正确；
C．一个单键一个σ键，一个双键中含有一个σ键和π键，1个EMIM+中所含σ键有19个，1mol EMIM+中所含σ键为19mol，C错误；
D．氮原子上连H原子形成分子间氢键，防止离子间形成氢键而聚沉，使该离子不易以单个形式存在，所以与N原子相连的－CH3、－C2H5不能被氢原子替换，D正确；
故选C。
14．AC
【详解】根据“相似相溶”规律，Br2、I2是非极性分子，它们易溶于非极性溶剂CCl4中，而在极性溶剂水中的溶解度较小，A正确；卤素单质组成、结构相似，从F2到I2相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，B错误；NH3与H2O都是极性分子，且分子间可以形成氢键，所以NH3在H2O中溶解度很大，C正确；HF和HCl的熔、沸点与分子内的共价键无关，D错误。
15．AD
【详解】A．乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化，A错误；
B．丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子均采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化，B错误；
C．甲醛中碳原子采取sp2杂化，C错误；
D．甲苯中甲基的碳原子采取sp3杂化，苯环中六个碳原子均采取sp2杂化，D正确；
故选D。
16． Ti4+ sp3
【详解】距离最近的是处于面心的，的配位数为6，图(a)中的配位数也为6，其与图(b)中的空间位置相同；中，氮原子形成4个单键，其中有1个是配位键，N原子采取杂化；根据均摊法，1个晶胞中含有的个数为，的个数为，的个数为1，化学式为，摩尔质量为，一个晶胞的质量为，体积为，则晶体密度为。
17． 共价键 4 2 6 6 1∶2 硅氧四面体 环状结构 手性
【解析】略
18．(1)
(2) 、
(3) 三角锥形
(4)CD
(5)正四面体形
【解析】（1）
镍的核电荷数为28，基态镍原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，则外围电子排布式为。答案为：；
（2）
从结构中可以看出，碳原子的价层电子对数分别为4(-CH3)和3()，则碳原子的杂化方式为、；其中碳、氮、氧三种元素的非金属性O＞N＞C，但由于N的最外层电子处于半满状态，其第一电离能比O大，所以第一电离能由大到小的顺序为。答案为：、；；
（3）
的中心N原子的价层电子对数为4，有一对孤对电子，所以立体构型为三角锥形，其中心原子的杂化轨道类型为。答案为：三角锥形；；
（4）
A. 的结构式为H-N=N=N，则其中含有3个键，A不正确；
B. 中的三个氮原子分别采用sp2、sp、sp2杂化，B不正确；
C. 、、、的分子结构都不对称，都是极性分子，C正确；
D. 肼()的沸点比水还高，常温下呈液态，说明肼分子间可形成氢键，D正确；
故选CD。答案为：CD；
（5）
的中心S原子，价层电子对数为4，发生sp3杂化，根据价层电子对互斥模型判断的空间构型为：正四面体形。答案为：正四面体形。
【点睛】非极性分子的结构对称，正负电荷的中心重合。
19．(1) 正四面体形
(2) 平面三角形 2
(3) 平面三角形
【解析】（1）
四氢合铝酸锂中四氢合铝酸根离子中铝原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，所以离子中铝原子的杂化方式为sp3杂化，离子的空间构型为正四面体形，故答案为：sp3；正四面体形；
（2）
①硫化氢分子中硫原子的价层电子对数为4，三氧化硫和二氧化硫中硫原子的价层电子对数都为3，则中心原子价层电子对数不同于其他分子的是硫化氢，故答案为：H2S；
②三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，所以分子的立体构型为平面三角形，分子中硫氧单键为σ键，硫氧双键中含有1个σ键和1个π键，所以分子中共价键的类型有2种；由图可知，三聚三氧化硫分子中每个硫原子与4个氧原子形成4个σ键，硫原子的的杂化方式为sp3杂化，故答案为：平面三角形；2；sp3；
（3）
碳酸锌中碳酸根离子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，所以离子中碳原子的的杂化方式为sp2杂化，离子的空间构型为平面三角形，故答案为：平面三角形；sp2。
答案第1页，共2页
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