专题4第一单元分子的空间结构同步练习（含答案）2022-2023学年下学期高二化学苏教版（2019）选择性必修2

专题4第一单元分子间作用力 分子晶体同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是
①BeCl2②CH4③NH3④CH2O⑤SO2⑥H2S⑦C⑧N
A．①②③⑤⑥⑦ B．③⑦⑧
C．④⑥⑧ D．③⑤
2．下列关于CO2的说法不正确的是
A．CO2是由极性键形成的非极性分子 B．CO2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
C．干冰中一个CO2分子周围有8个紧邻分子 D．CO2的大量排放可能引起温室效应
3．氯元素有多种化合价，可形成等微粒。下列说法错误的是
A．中Cl原子的杂化方式均为杂化
B．基态原子核外电子的空间运动状态有9种
C．键角：
D．的空间构型为V形，分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得
4．下列说法正确的是
A．键的极性： N- H 键>O- H 键>F-H键
B．热稳定性： HF>H2O>NH3
C．强度：氢键>化学键>范德华力
D．沸点：
5．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是
A．和 B．和
C．和 D．和
6．下列关于键和键的说法中，不正确的是
A．键和键不能同时存在于同一个分子中
B．键是原子轨道“头碰头”重叠而成，键是原子轨道“肩并肩”重叠而成
C．乙烯分子中含有5个键和1个键
D．分子中存在键，分子中存在键
7．下列关于原子杂化类型的说法中，正确的是
A．晶体硅和石英()晶体中的硅原子均采用杂化
B．中的两个碳原子与中的硼原子均采用杂化
C．中的铍原子与中的氧原子均采用杂化
D．中的碳原子与中的两个碳原子均采用杂化
8．关于氢键，下列说法正确的是
A．每一个水分子内含有两个氢键
B．冰和干冰中都存在氢键
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的
D．H2O是一种非常稳定的化合物，是因为水分子间可以形成氢键
9．下列有关物质结构与性质的说法正确的是
A．基态碳原子价电子排布图：
B．的空间结构：平面三角形
C．C60高温高压下可转变为结构类似金刚石的碳玻璃，该碳玻璃中碳原子为sp2杂化
D．硫单质和氢气低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图，该晶体属分子晶体
10．下列有关化学键与晶体的说法中，不正确的是
A．离子晶体的晶格能越大，离子晶体的熔点越高
B．共用电子对不发生偏移的化学键是非极性共价键
C．成键原子的原子轨道重叠越多，共价键越牢固
D．共价键的键能越大，分子晶体的熔、沸点越高
11．六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是
A．各原子均为8电子稳定结构 B．S原子轨道杂化方式与中的S一样
C．六氟化硫分子中只含极性键 D．键是键，键长可能不相等
12．下列说法正确的是
A．SO2的VSEPR模型与分子的空间结构相同
B．H2S、NF3、CH4这一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等
C．的电子式为，离子呈平面正方形结构，SF6分子是正八面体形
D．SO中心S原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形
13．下列说法中正确的是
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中每原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
14．下列模型分别表示、、的结构，其中说法正确的是
A．分子中含有键
B．是由非极性键构成的分子
C．分子中有键和键
D．分子中不含非极性键
15．已知磷酸分子[]中，三个氢原子都可以跟重水分子中的D原子发生氢交换。又知次磷酸也可跟进行氢交换，但次磷酸钠却不能再与发生氢交换。由此可知次磷酸的分子结构为
A． B． C． D．
二、填空题
16．水分子间存在氢键，彼此结合形成(H2O)n。在冰中，每个水分子被四个水分子包围形成变形的正四面体，继而通过氢键相互连接成固态冰。其结构示意图如图所示，请回答下列问题。
(1)假设冰是所有水分子都被包围在四面体中的理想结构，请分析1mol冰中有多少氢键____。
(2)在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11kJ mol-1)。已知冰的升华热是51kJ mol-1，请估算冰中氢键的作用能为多少____。
17．几种主族元素在周期表中的位置如图。
族周期 IA 0
1 ④ IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
2 ⑤ ⑥
3 ① ③ ⑦
4 ② ⑧
根据上表回答下列问题：
(1)⑥元素的氢化物是_______(填化学式)，_______(填结构式)。
(2)①③⑦三种元素原子半径由大到小的顺序是_______(用元素符号表示)。
(3)表中某元素原子的核外电子层数是最外层电子数的3倍，该元素的离子电子式为_______，该元素在周期表中的位置是_______。
(4)①②③三种元素最高价氧化物对应水化物碱性最强的_______(填电子式)。
(5)①与水反应的离子方程式_______。
(6)⑦的非金属性强于⑧，下列表述中能证明这一事实的是_______(填字母)。
a.⑦的氢化物比⑧的氢化物稳定
b.⑦最高价氧化物对应的水化物的酸性强于⑧最高价氧化物对应的水化物的酸性
c.⑦的单质能将⑧从其钠盐溶液中置换出来
(7)④与⑤元素形成的分子可能是_______。
A． B． C．
三、元素或物质推断题
18．有五种元素，它们的结构、性质等信息如下表所述：
元素 结构、性质等信息
a 焰色显黄色，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂
b b与a同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性
c 元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂
d 该元素所形成的化合物种类最多，其固态氧化物可用于人工降雨
e M层的d轨道上有2个空轨道
(1)a元素原子的核外电子排布式为_______。
(2)b元素的元素符号是_______，其原子外有_______种电子运动状态不同的电子。
(3)c元素原子中能量最高的电子为_______轨道上的电子，轨道呈_______形。
(4)d元素有多种氢化物，其中一种分子式为，该分子中π键与σ键数目之比为_______。
(5)e元素原子的价电子轨道表示式为_______。
19．X、Y、Z、W、R、Q为前30号元素，且原子序数依次增大。X是元素周期表中原子半径最小的元素；Y元素基态原子有三个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等；Z元素基态原子的单电子数在同周期元素基态原子中最多；W与Z同周期，第一电离能比Z的低；R与Y同主族；Q的最外层只有一个电子，其他电子层均有个电子(n表示电子层序数)。请回答下列问题：
(1)的核外电子排布式为______。
(2)化合物中W的杂化方式为______；的空间结构为______。
(3)Y、R的最高价氧化物中沸点较高的是______(填化学式)，原因是__________________。
(4)Y有多种同素异形体，其中一种同素异形体的晶胞结构如图所示，该晶体的晶胞中所含Y原子的个数为______；若晶胞的边长为，晶体的密度为，则阿伏加德罗常数的值为______(用含a和ρ的代数式表示)。
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参考答案：
1．D
【详解】①BeCl2中孤电子对数==0；②CH4中孤电子对数==0；③NH3中孤电子对数==1；④CH2O中孤电子对数==0；⑤SO2中孤电子对数==1；⑥H2S中孤电子对数==2；⑦C单质中孤电子对数为0；⑧N原子中孤电子对数为0，分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是③⑤，故选D。
2．C
【详解】A．CO2中存在C=O极性键，CO2分子的空间构型为直线形，分子中正电中心和负电中心重合，CO2为非极性分子，A项正确；
B．CO2的结构式为O=C=O，1个CO2分子中含2个σ键和2个π键，即CO2分子中σ键与π键的数目之比为1∶1，B项正确；
C．干冰中的CO2之间只存在范德华力，干冰属于面心立方晶胞，一个CO2分子周围有12个紧邻分子，C项错误；
D．CO2的大量排放，阻止地球热量的散失，从而可能引起温室效应，D项正确；
答案选C。
3．C
【详解】A．的结构式为：，的结构式为：，的结构式为，VSEPR模型均为四面体，中心原子价层电子对数均为4，因此Cl的杂化方式都是sp3，A正确；
B．量子力学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，基态Cl原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p5，s能级各有一个轨道，p能级各有3个轨道，共9个轨道。因此基态Cl原子的核外电子的空间运动状态有9种，B正确；
C．三种离子的Cl原子均为sp3杂化，中心原子孤电子对越多，对成键电子排斥越强，键角越小，有2对孤电子对，空间结构呈V形，键角为105，有1对孤电子对，空间结构呈三角锥形，键角为107，没有孤电子对，空间结构呈四面体形，键角为10928，键角关系为：，C错误；
D．中心原子为O原子，杂化方式为sp3，结构式为 ，因此空间构型为V形，分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得，D正确；
故选C。
4．B
【详解】A．已知电负性F＞O＞N，则键的极性： N- H 键＜O- H 键＜F-H键，A错误；
B．已知电负性F＞O＞N，即非金属性F＞O＞N，简单气态氢化物的热稳定性与其非金属性一致即 HF>H2O>NH3，B正确；
C．氢键是一种分子间作用力，其强度介于化学键和范德华力之间，其强度：化学键>氢键>范德华力，C错误；
D．由于邻羟基苯甲酸能够形成分子内氢键，沸点降低，而对羟基苯甲酸只能形成分子间氢键，导致沸点升高，故沸点：邻羟基苯甲酸小于对羟基苯甲酸，D错误；
故答案为：B。
5．D
【详解】A．CH4和CCl4中的C-H键和C-Cl键均为极性键，CH4和CCl4分子均为正四面体构型，高度对称，分子中正负电荷的中心重合，均为非极性分子，故A不符合题意；
B．NH3含有N-H极性键，分子空间结构为三角锥型，正负电荷中心不重合，为极性分子；CH4含有C-H极性键，为正四面体构型，高度对称，分子中正负电荷的中心重合，为非极性分子，故B不符合题意；
C．CO2含有C=O极性键，空间结构为直线形，正负电荷的中心重合，是非极性分子；CS2含有C=S极性键，空间结构为直线形，正负电荷的中心重合，是非极性分子，故C不符合题意；
D．H2S含有H-S极性键，正负电荷的中心不重合，是极性分子；HCl含有H-Cl极性键，正负电荷的中心不重合，是极性分子，故D符合题意；
答案选D。
6．A
【详解】A．键是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，而键则是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，故键和键能同时存在于同一个分子中，例如CO2，C2H4等分子中就既有键又有键，A错误；
B．键是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，而键则是指共用电子对的原子轨道采用“头碰头”重叠方式形成的共价键，B正确；
C．根据单键均为键，双键是一个键和一个键，故乙烯分子中含有5个键和1个键，C正确；
D．根据单键均为键，三键是一个键和两个键，分子中存在键，分子中存在键，D正确；
故答案为：A。
7．A
【详解】A．晶体Si和SiO2均为四面体结构，Si原子采用sp3杂化，A正确；
B．CH3CH3中以C为中心形成四面体结构，为sp3杂化，B错误；
C．H2O中O原子的价层电子对数为2+×(6-2×2)=4，为sp3杂化，C错误；
D．C2H4中碳碳之间为双键，采用sp2杂化，D错误；
故选A。
8．C
【详解】A．水分子内不存在氢键，氢键存在于水分子之间，故A错误；
B．干冰为二氧化碳，其中没有氢键，故B错误；
C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，故C正确；
D．H2O是一种稳定的化合物，是由于O-H键键能较大的原因，与氢键无关，氢键只影响物质的物理性质，故D错误；
故选C。
9．B
【详解】A．基态C原子的价电子排布为2s22p2，2p轨道只有两个电子，A错误；
B．CO中心C原子的价层电子对数为=3，不含孤电子对，空间构型为平面三角形，B正确；
C．金刚石中的C原子均为饱和碳原子，采取sp3杂化，C错误；
D．该晶体是一种新型超导材料，说明是由阴阳离子构成的，属于离子晶体，D错误；
综上所述答案为B。
10．D
【详解】A．离子晶体的晶格能与其熔点成正比，离子晶体的晶格能越大，则离子晶体的熔点越高，A正确；
B．共用电子对不发生偏移，则化学键无极性，其化学键是非极性共价键，B正确；
C．共价键重叠越大则共价键越牢固，则成键原子的原子轨道重叠越多，共价键越牢固，C正确；
D．分子晶体熔沸点由分子间作用力决定，与分子内部共价键的键能无关，D错误；
故选D。
11．C
【详解】A．根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1个共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6个共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层不满足8电子稳定结构，A错误；
B． SO3中S原子孤电子对数=、价层电子对数=3+0=3，故为sp2杂化、空间构型为平面正三角形；SF6中S原子孤电子对数=、价层电子对数=6+0=6，空间构型为正八面体形、不可能为sp2杂化，B错误；
C．同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的键均为极性键，不含非极性键，C正确；
D．六氟化硫分子中的键都是键，六氟化硫分子为正八面体形结构，所以各键的键长与键能都相等，D错误；
故选C。
12．B
【详解】A．SO2中S原子的价层电子对数=2+=3，含一对孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，故A错误；
B．H2S中S原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为V型，NF3中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为四面体型，CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp3杂化，分子构型为正四面体型，中心原子都是sp3杂化，孤电子对数不同，分子的键角不相同，故B正确；
C．铵根离子与甲烷分子结构相似，都是正四面体结构，故C错误；
D．中S原子孤电子对数==1，价层电子对数=1+3=4，空间构型为三角锥形；故D错误；
故选：B。
13．D
【详解】A．BF3分子的电子式为其中B原子未满足8电子稳定结构，A错误；
B．P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；
C．有4对价层电子对数，无孤对电子对数，则其为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；
D．NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用较强，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确；
故选D。
14．C
【详解】A．中含有键，因此分子中所含键的物质的量为，A项错误；
B．根据的结构可知，是由极性键构成的，B项错误；
C．两成键原子之间最多形成1个键，双键中有1个键、1个键，因此乙烯分子中含有键和键，C项正确；
D．C2H2分子中所含的碳碳三键是非极性键，D项错误；
故选：C。
15．B
【详解】根据题意说明羟基上的氢能与进行氢交换，但次磷酸钠却不能再与发生氢交换，说明次磷酸钠中没有羟基氢，由此可知次磷酸的分子结构中只有一个氢为羟基氢，其它两个氢不是羟基上的氢，故B符合题意；
综上所述，答案为B。
16．(1)2mol
(2)20kJ mol-1
【详解】（1）由图可知，平均1个水分子可以形成2个氢键，则1mol冰中有2mol氢键；
（2）1mol冰中有2mol氢键，已知冰的升华热是51kJ mol-1，则冰中氢键的作用能为(51kJ mol-1-11kJ mol-1)÷2=20kJ mol-1。
17．(1)
(2)Na>Al>Cl
(3) Na+ 第三周期ⅠA族
(4)
(5)
(6)abc
(7)C
【分析】根据元素在周期表的位置，可推知：①是Na，②是K，③是Al，④是H，⑤是C，⑥是N，⑦是Cl，⑧是Br元素，然后结合元素周期律及物质的性质分析解答。
【详解】（1）⑥是N元素，其氢化物的化学式是，在该物质分子中N原子与3个H原子形成3个N-H键，的结构式是，故答案为：；；
（2）①是Na，③是Al，⑦是Cl，它们是同一周期元素，原子序数越大，原子半径就越小，则这三种元素的原子半径由大到小的顺序是：Na>Al>Cl，故答案为：Na>Al>Cl；
（3）表中某元素原子的核外电子层数是最外层电子数的3倍，若原子最外层只有1个电子，则其电子层数是3，该元素的原子核外电子排布是2、8、1，该元素是Na元素，其离子的电子式为Na+，Na原子结构示意图为，则钠元素位于元素周期表第三周期第IA族，故答案为：Na+；第三周期ⅠA族；
（4）①是Na，②是K，③是Al，由于同一周期元素的金属性随原子序数的增大而减小；同一主族元素的金属性随原子序数的增大而增大，则三种元素的金属性强弱顺序为：K>Na>Al。元素的金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性就越强，因此三种元素最高价氧化物对应水化物碱性最强的KOH，其电子式为，故答案为：；
（5）①是Na，Na与水反应产生NaOH、H2，反应的离子方程式为：，故答案为：；
（6）⑦是Cl，⑧是Br元素，二者是同一主族的元素，元素的非金属性Cl>Br。
a．元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性就越强，元素的非金属性：Cl>Br，所以简单氢化物的稳定性：HCl>HBr，a正确；
b．元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强。元素的非金属性：Cl>Br，所以酸性：HClO4>HBrO4，b正确；
c．元素的非金属性越强，其单质的氧化性就越强，活动性强的可以将活动性弱的从化合物中置换出来。由于元素的非金属性：Cl>Br，所以可以发生反应：Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2，c正确；
故选abc。
（7）④是H，⑤是C，由于H原子核外只有1个电子，C原子最外层有4个电子，C原子可以与4个H原子形成的化合物分子CH4，使分子中各原子都达到稳定结构，该物质的分子的空间构型为正四面体，合理选项是C，故选C。
18．(1)1s22s22p63s1
(2) Al 13
(3) 2p 哑铃形或纺锤形
(4)5：1
(5)
【分析】a元素的焰色显黄色，该元素的某种合金是原子反应堆的导热剂，则a是Na元素；b元素与a元素同周期，其最高价氧化物的水化物呈两性，则b为Al元素；c元素的气态氢化物极易溶于水，可用作制冷剂，则c为N元素；d元素所形成的化合物种类最多，其固态氧化物可用于人工降雨，则d为C元素；e元素M层的d轨道上有2个空轨道，则e为V元素。
(1)
钠元素的原子序数为11，原子的核外电子排布式为1s22s22p63s1，故答案为：1s22s22p63s1；
(2)
b元素为Al元素，原子序数为13，由泡利不相容原理可知，原子核外没有运动状态完全相同的电子，则铝原子外有13种电子运动状态不同的电子，故答案为：Al；13；
(3)
N原子中能量最高的电子为2p轨道上的电子，p轨道呈哑铃形或纺锤形，故答案为：2p；哑铃形或纺锤形；
(4)
乙烯中含4个C-H和1个C=C，则σ键与π键的数目比为5：1，故答案为：5：1；
(5)
钒元素的原子序数为23，价层电子排布式为3d34s2，则价电子轨道表示式为 ，故答案为： 。
19． (或) 杂化 V形 为共价晶体，为分子晶体 8
【分析】X是元素周期表中原子半径最小的元素，则X为H元素；Y有三个能级上有电子，且每个能级上的电子数相等，则Y的核外电子排布式为，故Y为C元素；R与Y同主族，结合原子序数大小顺序可知，R为元素；而Z元素基态原子的单电子数在同周期元素基态原子中最多，则Z的价电子排布式为，且原子序数小于，则Z为N元素；W与Z同周期，第一电离能比Z的低，则W为O元素；Q的最外层只有一个电子，其他电子层均有个电子，不可能为短周期元素，原子序数小于30，故核外电子排布式为或，则Q为元素。
【详解】(1) 失去最外层1个电子得到，核外电子排布式为或；
(2) 化合物是，的结构式为，O原子价层电子对数为4，故O原子采取杂化；中N原子的孤电子对数为，价层电子对数为，故其空间结构为Ⅴ形。
(3)Y、R的最高价氧化物分别为、，为共价晶体，为分子晶体，故沸点较高的是。
(4)题图晶胞中所含C原子的个数为；晶胞的边长为，则晶胞的体积为，晶体的密度为，则晶胞的质量为，则，故。
【点睛】本题考查物质结构与性质，涉及核外电子排布、杂化轨道、分子构型、晶胞结构与计算，利用“均摊原则”计算晶胞中原子数是解题关键。
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