第二章 分子结构与性质 测试题
一、选择题
1.NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.11.2L的N2中含有NA个π键 B.12.4g的白磷P4中含有0.4NA个非极性键
C.1molH2O最多形成2NA个氢键 D.44g的N2O中含有16NA个电子
2.下列气体在水中的溶解度最大的是
A. B. C. D.
3.下列各组物质中,化学键类型完全相同的是
A.HI和NaI B.H2S和CO2
C.NH4Cl和CCl4 D.F2和NaBr
4.下列说法不正确的是
A.分子间作用力中最常见的一种是范德华力
B.范德华力与氢键可同时存在于分子之间
C.氢键是一种特殊的化学键
D.氢键除了影响物质的溶沸点外,还影响物质的溶解性和电离
5.下列关于乙醇结构的说法中错误的是
A.原子之间都以单键相连 B.分子里含有6个活泼性相同的氢原子
C.乙基连上一个羟基就形成了乙醇 D.因存在羟基而易溶于水
6.科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的(结构如图所示)。已知该分子中键角都是108.1°,下列有关的说法正确的是
A.该分子中所有共价键均为非极性键 B.该分子中4个氮原子共平面
C.该分子属于极性分子 D.该分子中的4个氮原子构成正四面体
7.用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构,其中正确的是( )
A.BeCl2为V形 B.SO2为直线形
C.PCl3为正四面体形 D.CO为平面三角形
8.在酸性或者接近中性的条件下,易发生歧化反应,将通入溶液中,其反应为。下列有关说法错误的是
A.的空间结构为三角锥形
B.中心原子的杂化方式是sp
C.基态钾原子的价电子排布式:
D.基态的价电子轨道表示式:
9.下列说法正确的是
A. 分子呈三角锥形,中心原子P采取杂化
B.杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个杂化轨道
C.凡中心原子采取杂化的分子,其几何构型都是四面体形
D.AB3型分子的空间构型必为平面三角形
10.下列物质分子的几何构型为三角锥形的是
A.CO2 B.P4 C.NH3 D.H2O
11.短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次递增,X、Z同主族,W、Y同主族。由上述元素组成的物质甲~已转化关系如图,乙、丙、丁、戊都是二元化合物,丁的焰色反应为黄色,己为淡黄色单质。下列说法错误的是
A.只有甲的水溶液为碱性 B.键角:丙>戊
C.沸点:己>乙 D.电负性:
12.下列叙述正确的是
①3p能级能量一定比3s能级的能量高
②共价化合物中不可能含有离子键
③2p、3p、4p能级的轨道数依次增多
④构成晶体的粒子一定含有共价键
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
13.下列有关化学键知识的比较肯定错误的是
A.键能:C-N<C=N<C≡N
B.键长:I-I>Br-Br>Cl-Cl
C.分子中的键角:H2O<CO2
D.相同元素原子间形成的共价键键能:σ键<π键
14.下列说法正确的是
A.基态锰原子的外围电子排布图:
B.ZnGeAs2是重要的半导体化合物,其中元素Zn、Ge、As的电负性由大到小的顺序为Ge>As>Zn
C.在共价化合物中,一定存在极性键,可能存在非极性键,一定不存在离子键
D.在CCl4、PCl5、CS2分子中所有原子都满足最外层为8个电子稳定结构
15.下图为“点击化学”的一种反应,下列关I~III三种物质的说法正确的是
A.I中O元素的第一电离能最大 B.1个II分子中含有9个键
C.III中碳氧键的键能均相等 D.基态的价层电子排布式为
二、填空题
16.生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。
(1)根据等电子原理,写出CO分子的结构式____。
(2)甲醇催化氧化可得到甲醛,甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。
①甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是____;甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为____。
②甲醛分子的空间构型是____;1mol甲醛分子中σ键的数目为____。
(3)ClO互为等电子体的分子或离子为___。
(4)1molCH2=CH—CH2OH含___molσ键,烯丙醇分子中碳原子的杂化类型为____。
17.砷化镍可用于制作发光器件、半导体激光器、太阳能电池和高速集成电路。
(1)基态Ni原子的价电子排布式为_______。
(2)第一电离能As_______Se(填“>”或“<”)。
(3)是两性氧化物,溶于盐酸生成,用还原生成。
①的中心原子的杂化方式为_______。
②分子中H-As-H键角_______109.5°(填“>”、“=”或“<”)。
(4)有机砷是治疗昏睡病的药物,它存在的化学键种类为_______(填字母编号)。
a.离子键 b.σ键 c.π键 d.碳碳双键
18.杂化轨道理论是一种价键理论,是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。
(1)轨道的杂化
在外界条件影响下,原子内部___________的原子轨道发生混杂,重新组合成一组新的轨道的过程。
(2)杂化轨道
原子轨道___________后形成的一组新的原子轨道,叫做杂化原子轨道,简称杂化轨道。
(3)轨道杂化的过程:___________。
19.回答下列问题:
(1)N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强,从键能的角度如何理解这一事实?_______
(2)
1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应,分别形成2mol HCl 和2mol HBr,哪一个反应释放的能量更多?如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质?_______。
20.门捷列夫认为氮、碳、氧、氢是“四大天王”元素,它们与宇宙和生命的形成都有密切联系,可以相互结合成很多化合物。
(1)四种元素中,核外未成对电子数目相同的元素有_______(填写元素符号,下同);四种元素的原子半径由大到小的顺序为_______。
(2)HCN是生命演化过程中的基础物质之一。已知HCN中C、N都满足8电子稳定结构,则HCN的电子式为_______;其中C、N之间的共用电子对偏向的元素是_______,从原子结构角度解释其原因_______。
(3)N2O是医学上的一种麻醉剂,可以通过反应_______NH3+_______O2→ _______N2O+_______H2O制得,配平该反应的化学方程式_______;若生成1.8 g水,转移的电子数目为_______个。已知N2O为直线型极性分子,则该分子中所含化学键的类型有_______(填写编号)。
a.极性共价键 b.非极性共价键 c.离子键 d.金属键
21.已知A、B、C、D、E、F、G、H为原子序数依次增大的前36号元素,A的一种同位素原子无中子;B元素基态原子的核外电子数是其能级数的2倍,且含有未成对的电子;D的基态原子2p轨道中含有两种不同自旋方向的电子,且电子数之比为3∶1;E为周期表中电负性最强的元素;F、H与D元素同主族;G位于第四周期第IB族。回答下列问题(用元素符号或化学式表示):
(1)G+的价层电子排布式为_______
(2)B、C、F的原子半径由大到小的顺序为_______(填元素符号)。
(3)C、D、E的第一电离能由大到小排序是_______(填元素符号)。
(4)从分子结构与性质角度分析CA3气体易溶于水的原因是_______,_______。
(5)由A、B、D三种元素形成的餐桌上常见的化合物B2A4D2,一个该分子中含_______个键,该分子中所含的化学键的类型为_______(填序号)。
A.离子键 B.极性共价键 C.非极性共价键
22.下表为元素周期表的一部分,请回答有关问题:
ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0
2 ① ②
3 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
4 ⑨ ⑩
(1)⑤和⑧的元素符号是___和___。
(2)表中最活泼的金属是___,非金属性最强的元素是___(填写元素符号)。
(3)表中能形成两性氢氧化物的元素是___,分别写出该元素的氢氧化物与⑥、⑨最高价氧化物对应水化物反应的化学方程式:___、___。
(4)⑨最高价氧化物对应水化物的电子式___。
【参考答案】
一、选择题
1.C
解析:A.未指明是否在标准状况下,无法根据气体体积确定物质的量,A错误;
B.的白磷是,有的非极性键,B错误;
C.一个水分子形成4个氢键,一个氢键两个水分子共用,最多形成个氢键,C正确;
D.的是,含有的电子,D错误;
故答案选C。
2.A
解析:H2O为极性分子,CO2、Cl2都为非极性分子,根据“相似相溶”可知,两者微溶于水,而SO2和H2S均为极性分子,H2S的极性更大,更易溶于水,溶解度最大,故答案选A。
3.B
【分析】活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素原子之间易形成共价键,同种非金属元素的原子之间存在非极性键,不同非金属元素的原子之间存在极性键,据此判断。
解析:A.HI中H原子和I原子之间只存在共价键,NaI中钠离子和碘离子之间只存在离子键,二者化学键类型不同,故A不选;
B.H2S和CO2中都只含极性键,化学键类型相同,故B选;
C.NH4Cl存在离子键和极性键,CCl4中只存在极性键,化学键类型不同,故C不选;
D.氟气中只存在非极性键,NaBr中钠离子和溴离子之间只存在离子键,化学键类型不同,故D不选;
故选B。
4.C
解析:A.分子间作用力是分子间相互作用力的总称,范德华力是最常见的一种,A正确;
B.范德华力是分子与分子间的相互作用力,而氢键是比范德华力强的分子间的作用力,它们可以同时存在于分子之间,B正确;
C.化学键是原子与原子之间强烈的相互作用,氢键不是化学键是一种分子间作用力,C错误;
D.存在分子间氢键的物质的熔沸点异常升高,能够形成分子间作用力的物质之间的溶解性增大如NH3易溶于水等,则氢键除了影响物质的溶沸点外,还影响物质的溶解性和电离,D正确;
故答案为:C。
5.B
解析:A.乙醇的结构式为,由结构式可知乙醇中原子之间都以单键相连,故A正确;
B.乙醇分子中含有3种活泼性不同的氢原子,左边碳原子连接的3个H原子活泼性相同,中间碳原子上的2个H原子活泼性相同,羟基上的氢原子,故B错误;
C.乙醇可以看作一个羟基取代了乙烷中的一个H原子,因此乙基连上一个羟基就形成了乙醇,故C正确;
D.乙醇中存在羟基,与水形成氢键,导致其易溶于水,故D正确;
答案选B。
6.C
解析:A.N与N之间形成非极性键,N与O之间形成极性键,故A错误;
B.若分子中的4个氮原子构成正四面体,分子中键角都应是60°,而分子中键角都是108.1°,故该分子的空间结构为三角锥形,分子中4个氮原子不可能共平面,故B错误;
C.其结构与相似正、负电中心不重合,属于极性分子,故C项正确;
D.该分子为三角锥形,故D错误;
故选C。
7.D
解析:A.BeCl2分子中Be的价层电子对个数=2+×(2-2×1)=2,采用sp杂化,且不含孤电子对,所以其空间构型为直线型结构,故A错误;
B.SO2分子中S的价层电子对个数=2+×(6-2×2)=3,采用sp2杂化,且含有1个孤电子对,所以其空间构型为V形结构,故B错误;
C.PCl3分子中P的价层电子对个数=3+×(5-3×1)=4,采用sp3杂化,且含1个孤电子对,所以其空间构型为三角锥形结构,故C错误;
D.CO中C的价层电子对个数=3+×(4 3×2+2) =3,采用sp2杂化,且不含孤电子对,所以其空间构型为平面三角形结构,故D正确。
答案选D。
8.D
解析:A.中C原子的价层电子对数为3+=3,不含孤电子对,为平面三角形,A错误;
B.CO2分子中C原子的价层电子对数为2+=2,不含孤电子对,所以是直线形结构,C原子采用sp杂化,B正确;
C.钾为19号元素,基态钾原子的价电子排布式:,C正确;
D.基态Mn原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s2,基态是锰原子失去2个电子后相形成的离子,价电子轨道表示式: ,D正确;
故选D。
9.A
解析:A.分子中,中心原子磷的价层电子对数为3+=4,有一对孤电子对占据了一个杂化轨道,因此分子的呈三角锥形,A项正确;
B.杂化轨道是同一个原子中能量相近的1个s轨道和3个p轨道重新组合形成能量相同的4个轨道,B项错误;
C.杂化所得的轨道空间构型应为正四面体形,如甲烷分子,但如果杂化轨道被孤电子对占据,则构型发生变化,如分子的空间构型为三角锥形,C项错误;
D.分子的空间构型为三角锥形,D项错误;
答案选A。
10.C
解析:A.CO2中中心原子价层电子对个数=2+(4-2×2)=2,分子空间构型为直线形,故A错误;
B.P4属于正四面体结构,故B错误;
C.NH3中中心原子价层电子对个数==4,氮原子SP3杂化,轨道构型为四面体,成键原子有3个,分子空间构型为三角锥形,故C正确;
D.H2O中中心原子价层电子对个数=2+=4,氧原子SP3杂化,轨道构型为四面体,成键原子有2个,分子空间构型为V形,故D错误;
故选C。
11.A
【分析】短周期元素W、X、Y、Z原子序数依次递增,己为淡黄色单质,为S单质,丁的焰色反应为黄色,说明丁中含有Na元素,则Z为S元素,Y为Na元素,X、Z同主族,W、Y同主族,X为O元素,W为H元素,乙、丙、丁、戊都是二元化合物,则甲为NaOH、乙为H2S、丙为SO2、丁为Na2S、戊为H2O,以此解答。
解析:A.甲为NaOH,水溶液为碱性,丁为Na2S属于强碱弱酸盐,其水溶液也是碱性的,故A错误;
B.SO2中S原子价层电子对数为2+=3,杂化方式为sp2,H2O中O原子价层电子对数为2+=4,杂化方式为sp3,则键角:SO2>H2O,故B正确;
C.常温下S单质是固体,H2S是气体,则沸点:S>H2S,故C正确;
D.非金属性越强,电负性越强,同周期元素,从左往右电负性逐渐增强,同主族元素,从上往下,电负性逐渐减弱,则电负性:O>S>H>Na,故D正确;
故选A。
12.A
解析:①同一能层中p能级能量一定比s能级的能量高,故3p能级能量一定比3s能级的能量高,故正确;
②离子化合物中可能含有共价键,但共价化合物中一定不含离子键,故正确;
③2p、3p、4p能级的轨道数相同,故错误;
④构成分子晶体的粒子不一定含有共价键,如He气体,故错误;
故选A。
13.D
解析:A.C、N原子间形成的化学键,三键键能最大,单键键能最小,A正确;
B.原子半径:I>Br>Cl,则键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl,B正确;
C.H2O分子中键角是105°,CO2分子中键角是180°,C正确;
D.相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大,D错误。
故选D。
14.C
解析:A.锰为25号元素,基态锰原子的外围电子排布图:,A错误;
B.同周期元素电负性从左往右增大,元素Zn、Ge、As的电负性由大到小的顺序为As>Ge>Zn,B错误;
C.共价化合物指只含共价键的化合物,其中一定存在极性键,可能存在非极性键,一定不存在离子键,C正确;
D.PCl5的P原子不满足最外层为8个电子稳定结构,D错误;
故选C。
15.D
解析:A.同一周期随着原子序数变大,第一电离能变大,N的2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,故I中N元素的第一电离能最大,A错误;
B.单键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,叁键含有1个σ键2个π键;I个II分子中含有14个键,B错误;
C.III中存在碳氧双键、碳氧单键,两种碳氧键的键能不相等,C错误;
D.铜为29号元素,失去一个电子形成,故基态的价层电子排布式为,D正确;
故选D。
二、填空题
16.(1)C≡O
(2) 甲醇分子间含有氢键 sp2 平面三角形 3NA
(3)SO或PO
(4) 9 sp2、sp3
解析:(1)
等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团,有些等电子体化学键和构型类似;CO与N2是等电子体,两者的结构相似,则CO分子的结构式为C≡O;
(2)
①甲醇的沸点比甲醛的高,其主要原因是甲醇分子中氧原子的电负性比较强,可以形成氢键;甲醛分子中中心C原子的价层电子对数为,为sp2杂化;
②甲醛分子中碳原子的杂化为sp2杂化,故空间构型是平面三角形;单键均为σ键,双键中含有1个σ键;1mol甲醛分子中σ键的数目为3NA;
(3)
等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团,ClO互为等电子体的分子或离子为SO或PO;
(4)
单键均为σ键,双键中含有1个σ键;1molCH2=CH—CH2OH含9molσ键,烯丙醇分子中双键两端的碳原子的价层电子对数为,为sp2杂化;与羟基相连的碳原子的价层电子对数为,为sp3杂化。
17.(1)3d84s2
(2)>
(3) sp3 <
(4)abc
解析:(1)Ni元素为28号元素,根据构造原理可得基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2。
(2)As原子的价电子排布式为4s24p3,Se原子的价电子排布式为4s24p4,As原子的4p能级处于半充满的稳定状态,难失去电子,故第一电离能As>Se。
(3)①的中心原子Al原子的价层电子对数为,则Al原子的杂化方式为sp3。
②的中心原子As原子的价层电子对数为,则As原子的杂化方式为sp3,孤电子对数为1,则为三角锥形,故分子中H-As-H键角<109.5°。
(4)在有机砷中,共价单键中存在σ键,苯环中存在大π键,钠离子和阴离子之间存在离子键,所以含有离子键、σ键、π键,故选abc。
18.(1)能量相近
(2)杂化
(3)激发→杂化→轨道重叠
解析:(1)在外界条件影响下,原子内部能量相近的原子轨道发生混杂,重新组合成一组新的轨道的过程;
(2)原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道,叫做杂化原子轨道,简称杂化轨道;
(3)轨道杂化的过程:激发→杂化→轨道重叠。
19.(1)N—H、O—H、H—F的键能依次为390.8 kJ mol-1、462.8 kJ mol-1、568 kJ mol-1,键能依次增加,分子的稳定性增强,故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。
(2)通过计算,1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应,分别形成2mol HCl 和2mol HBr,放出能量依次为184.9 kJ、102.3 kJ,1mol H2与1mol Cl2反应形成2mol HCl放出的能量多,氯化氢分子更稳定,溴化氢分子更容易发生热分解生成相应的单质。
解析:(1)N—H、O—H、H—F的键能依次为390.8 kJ mol-1、462.8 kJ mol-1、568 kJ mol-1,键能依次增加,分子的稳定性增强,故N2、O2、F2与氢气的反应能力依次增强。
(2)通过计算,1mol H2分别与1mol Cl2、1mol Br2(蒸气)反应,分别形成2mol HCl 和2mol HBr,放出能量依次为431.8kJ/mol×2mol-436.0J/mol×1mol-242.7 kJ/mo×1mol=184.9 kJ、366 kJ/mol×2mol-436.0 kJ/mol×1mol-193.7kJ/mol×1mol=102.3 kJ,1mol H2与1mol Cl2反应形成2mol HCl放出的能量多,氯化氢分子更稳定,溴化氢分子更容易发生热分解生成相应的单质。
20. C、O C>N>O>H N C和N原子核外都有2个电子层,N的核电荷数比C多,且原子半径N小于C,核对外层电子的吸引力强 2NH3+2O2N2O+3H2O NA或0.267NA或1.6×1023 ab
解析:(1)H、C、N、O核外未成对电子数目分别为1、2、3、2,核外未成对电子数目相等的是C和O;同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小,同主族元素从上到下原子半径逐渐增大,所以原子半径:C>N>O>H。
(2)HCN中C、N都满足8电子稳定结构, HCN的电子式为,C和N是位于同周期相邻元素,N的核电荷数比C大,N原子半径比C小,N对核外电子吸引力更强,所以C、N之间的共用电子对偏向的元素是N。
(3)利用化合价升降法来配平,反应的化学方程式为2NH3+2O2N2O+3H2O;反应中N化合价由-3价升高为+1价,O化合价由0价降低为-2价,每生成1 mol水转移 mol电子,生成1.8 g水即0.1 mol水时转移电子0.1× mol= mol,转移电子数为NA或0.267NA或1.6×1023;N2O为直线型极性分子,分子结构为,则该分子中所含化学键的类型有氮氮非极性共价键,氮氧极性共价键,故答案为ab。
21.(1)3d10
(2)S>C>N
(3)F>N>O
(4) NH3分子为极性分子 能和水分子形成分子间氢键
(5) 7 BC
【分析】已知A、B、C、D、E、F、G、H为原子序数依次增大的前36号元素,A的一种同位素原子无中子,为氢;B元素基态原子的核外电子数是其能级数的2倍,且含有未成对的电子,为碳;D的基态原子2p轨道中含有两种不同自旋方向的电子,且电子数之比为3∶1,D为氧,则C为氮;E为周期表中电负性最强的元素,为氟;F、H与D元素同主族,F为硫、H为硒;G位于第四周期第IB族,为铜。
解析:(1)G+为铜原子失去1个电子后形成的,价层电子排布式为3d10;
(2)电子层数越多半径越大,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小;B、C、F的原子半径由大到小的顺序为S>C>N;
(3)同一周期随着原子序数变大,第一电离能变大,N的2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能大于同周期相邻元素,故第一电离能大小:F>N>O;
(4)NH3分子中N原子的价层电子对数为3+=4,孤电子对数为1,所以为三角锥形结构,结构不对称为极性分子,根据相似相溶原理可知易溶于水;且氨气分子能和水分子间形成氢键,也导致氨气分子易溶于水;故答案为:NH3分子为极性分子且能和水分子形成分子间氢键;
(5)由A、B、D三种元素形成的餐桌上常见的化合物B2A4D2,则该化合物为乙酸,结构为CH3COOH,单键均为σ键,双键中含有1个σ键1个π键,一个该分子中含7个键,该分子中含有碳氢、碳氧、氢氧极性共价键,含有碳碳非极性共价键,故选BC。
22. Si Ar K F Al 2Al(OH)3+3H2SO4═Al2(SO4)3+6H2O Al(OH)3+KOH═KAlO2+2H2O
【分析】根据元素周期表中①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩的相对位置可知各元素分别为N、F、Mg、Al、Si、S、Cl、Ar、K、Br。
解析:(1)由⑤位于元素周期表中第三周期ⅣA族可知,⑤为Si元素;由⑧位于元素周期表中第三周期0族可知,⑧为Ar元素,故答案为:Si;Ar;
(2)同周期元素从左到右,金属性依次减小,非金属性依次增强,同主族元素从上到下,非金属性依次减小,金属性依次增强,则表中最活泼的金属应是周期表左下的K元素,非金属性最强的元素应是元素周期表右上角的F元素,故答案为:K;F;
(3)Al元素的最高价氧化物对应水化物氢氧化铝是两性氢氧化物,S元素的最高价氧化物对应水化物是强酸硫酸,K元素的最高价氧化物对应水化物是强碱氢氧化钾,氢氧化铝能与硫酸反应生成硫酸铝和水,反应的化学方程式为2Al(OH)3+3H2SO4═Al2(SO4)3+6H2O,与氢氧化钾溶液反应生成偏铝酸钾和水,反应的化学方程式为Al(OH)3+KOH═KAlO2+2H2O,故答案为:Al;2Al(OH)3+3H2SO4═Al2(SO4)3+6H2O ;Al(OH)3+KOH═KAlO2+2H2O;
(4)K元素的最高价氧化物对应水化物是强碱氢氧化钾,氢氧化钾是含有离子键和共价键的离子化合物,电子式为,故答案为: