选择性必修2 第二章 分子结构与性质 章末单元 同步练习题(含解析)
文档属性
| 名称 | 选择性必修2 第二章 分子结构与性质 章末单元 同步练习题(含解析) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-07-03 14:14:02 | ||
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文档简介
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第二章 分子结构与性质 章末单元测试题
一、选择题（本题共有15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个正确选项）
1． 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
2． 下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是( )
A．PCl3中P原子sp3杂化，为三角锥形
B．BCl3中B原子sp2杂化，为平面三角形
C．CS2中C原子sp杂化，为直线形
D．H2S分子中，S为sp杂化，为直线形
3． 有关苯分子中的化学键描述正确的是( )
A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键
B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键
C．碳原子的三个sp2杂化轨道与其他形成两个σ键
D．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他形成σ键
4． 用杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是( )
A．C原子的四个杂化轨道的能量一样
B．C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C．C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道
D．C原子有1个sp3杂化轨道由孤电子对占据
5． 以NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是( )
A．1 mol NH3分子中含有3NA个σ键和4NA个sp3杂化轨道
B．1 mol CO2分子中含有2NA个σ键和2NA个sp2杂化轨道
C．1 mol C2H2分子中含有2NA个σ键、2NA个π键
D．1 mol C2H4分子中含有4NA个σ键、2NA个π键
7． 大气污染物氟利昂－12的分子式是CF2Cl2。它是一种卤代烃，关于它的说法中正确的是( )
A．它有两种同分异构体
B．CF2Cl2分子中碳原子采取sp3杂化
C．它的立体结构为正四面体
D．它不属于有机物
6． 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 SO2溶于水形成的溶液能导电 SO2是电解质
B 白磷为正四面体分子 白磷分子中P—P键的键角是109°28′
C 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
8． 下列说法中正确的是( )
A．乙烯中C==C键的键能是乙烷中C—C键的键能的2倍
B．氮气分子中含有1个σ键和2个π键
C．N—O键的极性比C—O键的极性大
D．NH中4个N—H键的键能不相同
9． 下列结构图中，●代表前二周期元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。示例：
根据各图表示的结构特点，下列有关叙述正确的是( )
A．上述结构图中共出现6种元素
B．甲、乙、丙为非极性分子，丁为极性分子
C．甲与丁可以发生化合反应生成离子化合物
D．向CaCl2溶液中加入(或通入)丙有白色沉淀产生
10．下列物质在水中溶解度的顺序正确的是( )
A．NH3＞HCl＞CO2＞SO2＞Cl2
B．SO2＞CS2＞H2S>S8
C．HOCH2(CHOH)4CHO＞C17H35COOH＞HCOOH
D．HF＞CO2＞CH4
11．根据相似相溶规则和实际经验，下列叙述不正确的是( )
A．白磷(P4)易溶于CS2，但难溶于水
B．NaCl易溶于水，也易溶于CCl4
C．碘易溶于苯，不易溶于水
D．卤化氢易溶于水，难溶于CCl4
12．在下列化学反应中，所断裂的共价键中仅仅断裂σ键的是( )
A．N2＋3H22NH3
B．2C2H2＋5O22H2O＋4CO2↑
C．Cl2＋H22HCl
D．C2H4＋H2C2H6
13．化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，下列说法正确的是( )
A．NH3与BF3都是三角锥形结构
B．NH3与BF3都是极性分子
C．NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构
D．NH3·BF3中，NH3提供孤对电子，BF3提供空轨道
14．下列说法不正确的是( )
A．NH4NO3、NaOH中既有离子键，又有极性共价键，其中NH4NO3中还有配位键
B．氢键比范德华力强，且氢键是一种特殊的化学键
C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间
D．水的沸点是100 ℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是水分子间有氢键
15．短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。W是宇宙中最丰富的元素，W2X是维持生命过程的必需物质，WY可用于玻璃的刻蚀，ZX2是酸雨的主要形成原因之一，室温下化合物ZY4是气体。下列说法错误的是( )
A．Y的第一电离能在四种元素中最大
B．W2X和ZX2的中心原子分别为sp3和sp2杂化
C．W2X的沸点高于W2Z的沸点
D．ZY4分子中原子均为8电子结构
二、填空题（本题包括5个小题，共55分）
16．(10分)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4
熔点/℃ 85.5 115.2 >600（分解） 75.5 16.8 10.3
沸点/℃ 60.3 444.6 10.0 45.0 337.0
回答下列问题：
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________形。
(2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同其他分子的是_________。
(3)图（a）为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为__________。
(4)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（b）所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
17．(10分)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。
18．(11分)短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，元素X的一种高硬度单质是宝石，Y2+电子层结构与氖相同，Z的质子数为偶数，室温下M单质为淡黄色固体，回答下列问题：
(1)M元素位于周期表中的第______周期、_______族。
(2)Z元素是____，其在自然界中常见的二元化合物是 。
(3)X与M的单质在高温下反应的化学方程式为 ，产物分子为直线形，其化学键属__________共价键（填“极性”或“非极性”）。
(4)四种元素中的____可用于航空航天合金材料的制备，其单质与稀盐酸反应的化学方程式为 。
19．(12分已知和碳元素同主族的X元素位于周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)X元素的原子基态时电子排布式为__________；Y元素原子最外层电子的电子排布图为 。
(2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为__________(填“共价键”或“离子键”)。
(3)该化合物的立体构型为__________，中心原子的杂化类型为__________，分子为__________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是__________。
(5)该化合物的沸点与SiCl4比较，__________(填化学式)的高，原因是
____________________________________________。
20． (12分)氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多。
(1)氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为__________。氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为__________。
(2)根据等电子体原理，在NO中氮原子轨道杂化类型是__________；1 mol O中含有的π键数目为__________个。
(3)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如和铬可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。
Cr3＋基态核外电子排布式为__________。
(4)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是__________。
A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BeCl2
(5)O3分子是否为极性分子？__________。
1．答案：D
解析：CH4分子为正四面体结构，C原子位于正四面体的中心，结构对称，CH4是非极性分子；H2O分子为V形结构，结构不对称，电荷分布不均匀，键的极性不能互相抵消，H2O是极性分子。
2．答案：D
解析：PCl3中P原子为sp3杂化，与NH3、NCl3中的N原子相似，分子构型为三角锥形；BCl3与BF3相似，B原子为sp2杂化，分子构型为平面三角形；CS2和CO2相似，C原子为sp杂化，分子构型为直线形；H2S和H2O结构相似，H2O中O为sp3杂化，H2O为V形，故H2S中S也为sp3杂化，结构为V形。
3．答案：B
解析：根据必修②所学知识，知道苯分子是平面结构，则可推测：中心碳原子以sp2杂化形成三个杂化轨道，还有一个未杂化的p轨道。所以，其结合形式为：每个碳原子分别以三个sp2杂化轨道与其他两个C和一个H原子形成σ键，未杂化的p轨道上电子与其他五个碳原子上的p电子形成大π键。
4．答案：D
解析：在甲烷分子中，C原子以sp3杂化，每个杂化轨道上1个电子分别与1个氢原子上的1个s电子结合生成共价键，这四个共价键完全相同，轨道间夹角为109°28′。
5．答案：A
解析：CO2分子中碳原子是sp杂化，选项B不正确；碳碳三键是由1个σ键2个π键构成的，乙炔分子中含有1个碳碳三键和2个C—H键，所以选项C不正确；碳碳双键是由1个σ键1个π键构成的，乙烯分子中含有1个碳碳双键和4个C—H键，因此选项D不正确，所以正确的答案选A。
6．答案：B
解析：由于CF2Cl2分子中碳原子采取sp3杂化，故它为四面体，仅有一种结构。
7．答案：C
解析：A项，SO2的水溶液能导电，是因为SO2与H2O反应，生成电解质H2SO3，SO2本身不能电离，不属于电解质；B项，白磷分子为P4,4个磷原子位于正四面体的4个顶点，每个面都是正三角形，P—P键的键角为60°；C项，NH3与H2O都是极性分子，且相互间可以形成氢键，所以NH3在H2O中溶解度很大；D项，HF和HCl的熔、沸点与分子内的共价键无关，只与分子间作用力有关，HF分子间可以形成氢键，所以HF比HCl沸点高。
8．答案：B
解析：有机化合物中，碳原子与碳原子的原子轨道之间以“肩并肩”的方式形成π键的重叠程度要比以“头碰头”的方式形成σ键的重叠程度小得多。两个碳原子之间形成的σ键比π键牢固，σ键的键能大于π键。乙烯中两个碳原子间存在一个σ键和一个π键，乙烷中两个碳原子间存在一个σ键，乙烯中C===C键的键能应当大于乙烷中C—C键的键能且小于乙烷中C—C键的键能的2倍，A项的说法错误。氮气分子中有三个共价键，1个σ键和2个π键，所以B选项的说法正确。形成共价键的两个原子对电子的吸引能力差别越大，共价键的极性就越强；N原子与O原子吸电子能力的差值小于C与O吸电子能力的差值，N—O键的极性比C—O键的极性小。在NH中参与成键的8个电子分布在原子最外层的4个能量相等的sp3杂化轨道中，4个N—H键的键能、键长、键角都相等，D项说法错误。因此B选项符合题意。
9．答案：C
解析：从示例和题给信息可确定：甲—HF，乙—N2，丙—CO2，丁—NH3。A中，上述结构图中共出现：H、F、N、C、O 五种元素；B中，乙、丙为非极性分子，甲、丁为极性分子；C中，HF＋NH3===NH4F，属于离子化合物；D中，CO2通入CaCl2溶液中不能生成CaCO3沉淀。
10．答案：D
解析：水为极性分子，与水形成氢键、与水反应的气体在水中溶解度大。二氧化碳是非极性分子，二氧化硫是极性分子，二氧化硫在水中的溶解度大于二氧化碳，A项错误；CS2是非极性分子，溶解度小于SO2、H2S，B项错误；HCOOH与水形成氢键，能与水混溶，同类有机物的相对分子质量越大，极性越弱，在水中的溶解度越小，C项错误；HF与水形成氢键，CH4和二氧化碳都是非极性分子，而二氧化碳与水反应，所以HF的溶解度最大，CH4最小，D项正确。
11．答案：B
解析：P4是非极性分子，易溶于CS2、苯，而难溶于水；NaCl是离子化合物，HX(X为卤素)是强极性分子，均易溶于水，而难溶于CCl4。
12．答案：C
解析：两个原子间形成共价单键时，即形成σ键；两个原子间形成多个共价键时，除了形成σ键，还会形成π键。在化学反应中原有的化学键会断裂。N2分子中共有三个共价键，其中有一个σ键和两个π键在选项A化学反应中断裂；O2、Cl2和H2分子中都只有一个共价键是σ键，分别在化学反应B、C、A和D中断裂；C2H2分子中两个碳原子之间有一个σ键和两个π键，其中π键在化学反应B中断裂；C2H4分子中两个碳原子间有一个σ键和一个π键，其中π键在化学反应D中断裂，而σ键并未发生断裂。因此C选项符合题意。
13．答案：D
解析：NH3是三角锥形，而BF3是平面三角形结构，B位于中心，因此，NH3是极性分子，BF3是非极性分子，A、B都不正确；NH3分子中有1对孤对电子，BF3中B原子最外层只有6个电子，正好有1个空轨道，二者通过配位键结合而使每个原子最外层都达到稳定结构，D正确；H原子核外只有2个电子，C错误。
14．答案：B
解析：氢键不是化学键，故B选项错误。
15．答案：D
解析：W是宇宙中最丰富的元素，则W是H；W2X是维持生命过程的必需物质，则X为O；WY可用于玻璃的刻蚀，则WY为HF，Y为F；ZX2是酸雨的主要形成原因之一，且Z的原子序数比Y大，则Z为S；综上所述，W、X、Y和Z分别为H、O、F、S。一般规律：非金属性越强，第一电离能越大，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻元素大，因此F的第一电离能在四种元素中最大，A正确；H2O中O的价层电子对数为2＋＝4，SO2中S的价层电子对数为2＋＝3，因此H2O和SO2的中心原子分别为sp3和sp2杂化，B正确；O和S属于同主族元素，但H2O分子间存在氢键，而H2S分子间不存在氢键，因此H2O的沸点高于H2S的沸点，C正确；SF4中，S的最外层电子数为10，D错误。
16．答案：(1) 哑铃（纺锤）
(2)H2S
(3)S8相对分子质量大，分子间范德华力强
(4)平面三角 2 sp3
解析：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布图（轨道表达式）为；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则电子占据最高能级是3p，其电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形。(2)根据价层电子对互斥理论可知H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是，因此不同其他分子的是H2S。(3)S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多；(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，根据（2）中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。
17．答案：(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn
(2)sp sp3
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大
（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。
18．答案：(1)三 ⅥA (2)Si SiO2 (3)C+2SCS2 极性
(4)Mg Mg+2HCl==MgCl2+H2↑
（4）四种元素中的只有Mg是金属元素，密度比较小，制成的合金硬度大，所以可用于航空航天合金材料的制备，该金属是比较活泼的金属，可以与盐酸发生置换反应产生氢气，其单质与稀盐酸反应的化学方程式为Mg+2HCl==MgCl2+H2↑。
19．答案： (1)1s22s22p63s23p63d104s24p2
(2)共价键 (3)正四面体形 sp3杂化 非极性分子
(4)范德华力
(5)GeCl4 二者结构相似，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力强，沸点高
解析：X位于第四周期第ⅣA族，为锗(Ge)元素。若Y为第二周期元素，第二周期元素只有两个电子层，则内层电子数为2，不符合题意；若Y为第三周期元素，由题意知为氯元素，电子排布式为1s22s22p63s23p5。
(1)由构造原理写出32Ge、17Cl的电子排布式、电子排布图。(2)Ge、Cl两元素的电负性差值小，两者形成共价键。(3)GeCl4中Ge原子中无孤电子对，故GeCl4为正四面体形分子，Ge原子采取sp3杂化。(4)该化合物熔点低，分子间存在范德华力。(5)GeCl4的相对分子质量比SiCl4大，沸点比SiCl4高。
20．答案：(1)F>N>O V形 (2)sp 2NA (3)1s22s22p63s23p63d3 (4)C (5)是
解析：(1)由洪特规则的特例可知，氮元素的第一电离能大于氧元素(大于氮元素的“左邻右舍”)，小于氟元素；由价层电子对互斥理论可知，OF2分子的空间构型是V形。(2)根据等电子体原理，NO与CO2互为等电子体，两者的结构相似，NO中氮原子的杂化方式与CO2中碳原子的杂化方式相同，都是sp杂化；O与N2(其中有一个σ键和两个π键)互为等电子体，因此O中有2个π键。(5)(6)可根据价层电子对互斥理论分析，SO2与O3分子的结构最相似，且都是极性分子。
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第二章 分子结构与性质 章末单元测试题
一、选择题（本题共有15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个正确选项）
1． 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
2． 下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是( )
A．PCl3中P原子sp3杂化，为三角锥形
B．BCl3中B原子sp2杂化，为平面三角形
C．CS2中C原子sp杂化，为直线形
D．H2S分子中，S为sp杂化，为直线形
3． 有关苯分子中的化学键描述正确的是( )
A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键
B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键
C．碳原子的三个sp2杂化轨道与其他形成两个σ键
D．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他形成σ键
4． 用杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是( )
A．C原子的四个杂化轨道的能量一样
B．C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C．C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道
D．C原子有1个sp3杂化轨道由孤电子对占据
5． 以NA表示阿伏加德罗常数，则下列说法正确的是( )
A．1 mol NH3分子中含有3NA个σ键和4NA个sp3杂化轨道
B．1 mol CO2分子中含有2NA个σ键和2NA个sp2杂化轨道
C．1 mol C2H2分子中含有2NA个σ键、2NA个π键
D．1 mol C2H4分子中含有4NA个σ键、2NA个π键
7． 大气污染物氟利昂－12的分子式是CF2Cl2。它是一种卤代烃，关于它的说法中正确的是( )
A．它有两种同分异构体
B．CF2Cl2分子中碳原子采取sp3杂化
C．它的立体结构为正四面体
D．它不属于有机物
6． 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 SO2溶于水形成的溶液能导电 SO2是电解质
B 白磷为正四面体分子 白磷分子中P—P键的键角是109°28′
C 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
8． 下列说法中正确的是( )
A．乙烯中C==C键的键能是乙烷中C—C键的键能的2倍
B．氮气分子中含有1个σ键和2个π键
C．N—O键的极性比C—O键的极性大
D．NH中4个N—H键的键能不相同
9． 下列结构图中，●代表前二周期元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。示例：
根据各图表示的结构特点，下列有关叙述正确的是( )
A．上述结构图中共出现6种元素
B．甲、乙、丙为非极性分子，丁为极性分子
C．甲与丁可以发生化合反应生成离子化合物
D．向CaCl2溶液中加入(或通入)丙有白色沉淀产生
10．下列物质在水中溶解度的顺序正确的是( )
A．NH3＞HCl＞CO2＞SO2＞Cl2
B．SO2＞CS2＞H2S>S8
C．HOCH2(CHOH)4CHO＞C17H35COOH＞HCOOH
D．HF＞CO2＞CH4
11．根据相似相溶规则和实际经验，下列叙述不正确的是( )
A．白磷(P4)易溶于CS2，但难溶于水
B．NaCl易溶于水，也易溶于CCl4
C．碘易溶于苯，不易溶于水
D．卤化氢易溶于水，难溶于CCl4
12．在下列化学反应中，所断裂的共价键中仅仅断裂σ键的是( )
A．N2＋3H22NH3
B．2C2H2＋5O22H2O＋4CO2↑
C．Cl2＋H22HCl
D．C2H4＋H2C2H6
13．化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，下列说法正确的是( )
A．NH3与BF3都是三角锥形结构
B．NH3与BF3都是极性分子
C．NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构
D．NH3·BF3中，NH3提供孤对电子，BF3提供空轨道
14．下列说法不正确的是( )
A．NH4NO3、NaOH中既有离子键，又有极性共价键，其中NH4NO3中还有配位键
B．氢键比范德华力强，且氢键是一种特殊的化学键
C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间
D．水的沸点是100 ℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是水分子间有氢键
15．短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。W是宇宙中最丰富的元素，W2X是维持生命过程的必需物质，WY可用于玻璃的刻蚀，ZX2是酸雨的主要形成原因之一，室温下化合物ZY4是气体。下列说法错误的是( )
A．Y的第一电离能在四种元素中最大
B．W2X和ZX2的中心原子分别为sp3和sp2杂化
C．W2X的沸点高于W2Z的沸点
D．ZY4分子中原子均为8电子结构
二、填空题（本题包括5个小题，共55分）
16．(10分)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：
H2S S8 FeS2 SO2 SO3 H2SO4
熔点/℃ 85.5 115.2 >600（分解） 75.5 16.8 10.3
沸点/℃ 60.3 444.6 10.0 45.0 337.0
回答下列问题：
(1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为 ，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为_________形。
(2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同其他分子的是_________。
(3)图（a）为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为__________。
(4)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（b）所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
17．(10分)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应（CO2+3H2=CH3OH+H2O）中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)Co基态原子核外电子排布式为_____________。元素Mn与O中，第一电离能较大的_________，基态原子核外未成对电子数较多的是_________________。
(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_________________，原因是______________________________。
18．(11分)短周期元素X、Y、Z、M的原子序数依次增大，元素X的一种高硬度单质是宝石，Y2+电子层结构与氖相同，Z的质子数为偶数，室温下M单质为淡黄色固体，回答下列问题：
(1)M元素位于周期表中的第______周期、_______族。
(2)Z元素是____，其在自然界中常见的二元化合物是 。
(3)X与M的单质在高温下反应的化学方程式为 ，产物分子为直线形，其化学键属__________共价键（填“极性”或“非极性”）。
(4)四种元素中的____可用于航空航天合金材料的制备，其单质与稀盐酸反应的化学方程式为 。
19．(12分已知和碳元素同主族的X元素位于周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)X元素的原子基态时电子排布式为__________；Y元素原子最外层电子的电子排布图为 。
(2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为__________(填“共价键”或“离子键”)。
(3)该化合物的立体构型为__________，中心原子的杂化类型为__________，分子为__________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
(4)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是__________。
(5)该化合物的沸点与SiCl4比较，__________(填化学式)的高，原因是
____________________________________________。
20． (12分)氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多。
(1)氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为__________。氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为__________。
(2)根据等电子体原理，在NO中氮原子轨道杂化类型是__________；1 mol O中含有的π键数目为__________个。
(3)氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如和铬可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。
Cr3＋基态核外电子排布式为__________。
(4)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是__________。
A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BeCl2
(5)O3分子是否为极性分子？__________。
1．答案：D
解析：CH4分子为正四面体结构，C原子位于正四面体的中心，结构对称，CH4是非极性分子；H2O分子为V形结构，结构不对称，电荷分布不均匀，键的极性不能互相抵消，H2O是极性分子。
2．答案：D
解析：PCl3中P原子为sp3杂化，与NH3、NCl3中的N原子相似，分子构型为三角锥形；BCl3与BF3相似，B原子为sp2杂化，分子构型为平面三角形；CS2和CO2相似，C原子为sp杂化，分子构型为直线形；H2S和H2O结构相似，H2O中O为sp3杂化，H2O为V形，故H2S中S也为sp3杂化，结构为V形。
3．答案：B
解析：根据必修②所学知识，知道苯分子是平面结构，则可推测：中心碳原子以sp2杂化形成三个杂化轨道，还有一个未杂化的p轨道。所以，其结合形式为：每个碳原子分别以三个sp2杂化轨道与其他两个C和一个H原子形成σ键，未杂化的p轨道上电子与其他五个碳原子上的p电子形成大π键。
4．答案：D
解析：在甲烷分子中，C原子以sp3杂化，每个杂化轨道上1个电子分别与1个氢原子上的1个s电子结合生成共价键，这四个共价键完全相同，轨道间夹角为109°28′。
5．答案：A
解析：CO2分子中碳原子是sp杂化，选项B不正确；碳碳三键是由1个σ键2个π键构成的，乙炔分子中含有1个碳碳三键和2个C—H键，所以选项C不正确；碳碳双键是由1个σ键1个π键构成的，乙烯分子中含有1个碳碳双键和4个C—H键，因此选项D不正确，所以正确的答案选A。
6．答案：B
解析：由于CF2Cl2分子中碳原子采取sp3杂化，故它为四面体，仅有一种结构。
7．答案：C
解析：A项，SO2的水溶液能导电，是因为SO2与H2O反应，生成电解质H2SO3，SO2本身不能电离，不属于电解质；B项，白磷分子为P4,4个磷原子位于正四面体的4个顶点，每个面都是正三角形，P—P键的键角为60°；C项，NH3与H2O都是极性分子，且相互间可以形成氢键，所以NH3在H2O中溶解度很大；D项，HF和HCl的熔、沸点与分子内的共价键无关，只与分子间作用力有关，HF分子间可以形成氢键，所以HF比HCl沸点高。
8．答案：B
解析：有机化合物中，碳原子与碳原子的原子轨道之间以“肩并肩”的方式形成π键的重叠程度要比以“头碰头”的方式形成σ键的重叠程度小得多。两个碳原子之间形成的σ键比π键牢固，σ键的键能大于π键。乙烯中两个碳原子间存在一个σ键和一个π键，乙烷中两个碳原子间存在一个σ键，乙烯中C===C键的键能应当大于乙烷中C—C键的键能且小于乙烷中C—C键的键能的2倍，A项的说法错误。氮气分子中有三个共价键，1个σ键和2个π键，所以B选项的说法正确。形成共价键的两个原子对电子的吸引能力差别越大，共价键的极性就越强；N原子与O原子吸电子能力的差值小于C与O吸电子能力的差值，N—O键的极性比C—O键的极性小。在NH中参与成键的8个电子分布在原子最外层的4个能量相等的sp3杂化轨道中，4个N—H键的键能、键长、键角都相等，D项说法错误。因此B选项符合题意。
9．答案：C
解析：从示例和题给信息可确定：甲—HF，乙—N2，丙—CO2，丁—NH3。A中，上述结构图中共出现：H、F、N、C、O 五种元素；B中，乙、丙为非极性分子，甲、丁为极性分子；C中，HF＋NH3===NH4F，属于离子化合物；D中，CO2通入CaCl2溶液中不能生成CaCO3沉淀。
10．答案：D
解析：水为极性分子，与水形成氢键、与水反应的气体在水中溶解度大。二氧化碳是非极性分子，二氧化硫是极性分子，二氧化硫在水中的溶解度大于二氧化碳，A项错误；CS2是非极性分子，溶解度小于SO2、H2S，B项错误；HCOOH与水形成氢键，能与水混溶，同类有机物的相对分子质量越大，极性越弱，在水中的溶解度越小，C项错误；HF与水形成氢键，CH4和二氧化碳都是非极性分子，而二氧化碳与水反应，所以HF的溶解度最大，CH4最小，D项正确。
11．答案：B
解析：P4是非极性分子，易溶于CS2、苯，而难溶于水；NaCl是离子化合物，HX(X为卤素)是强极性分子，均易溶于水，而难溶于CCl4。
12．答案：C
解析：两个原子间形成共价单键时，即形成σ键；两个原子间形成多个共价键时，除了形成σ键，还会形成π键。在化学反应中原有的化学键会断裂。N2分子中共有三个共价键，其中有一个σ键和两个π键在选项A化学反应中断裂；O2、Cl2和H2分子中都只有一个共价键是σ键，分别在化学反应B、C、A和D中断裂；C2H2分子中两个碳原子之间有一个σ键和两个π键，其中π键在化学反应B中断裂；C2H4分子中两个碳原子间有一个σ键和一个π键，其中π键在化学反应D中断裂，而σ键并未发生断裂。因此C选项符合题意。
13．答案：D
解析：NH3是三角锥形，而BF3是平面三角形结构，B位于中心，因此，NH3是极性分子，BF3是非极性分子，A、B都不正确；NH3分子中有1对孤对电子，BF3中B原子最外层只有6个电子，正好有1个空轨道，二者通过配位键结合而使每个原子最外层都达到稳定结构，D正确；H原子核外只有2个电子，C错误。
14．答案：B
解析：氢键不是化学键，故B选项错误。
15．答案：D
解析：W是宇宙中最丰富的元素，则W是H；W2X是维持生命过程的必需物质，则X为O；WY可用于玻璃的刻蚀，则WY为HF，Y为F；ZX2是酸雨的主要形成原因之一，且Z的原子序数比Y大，则Z为S；综上所述，W、X、Y和Z分别为H、O、F、S。一般规律：非金属性越强，第一电离能越大，第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻元素大，因此F的第一电离能在四种元素中最大，A正确；H2O中O的价层电子对数为2＋＝4，SO2中S的价层电子对数为2＋＝3，因此H2O和SO2的中心原子分别为sp3和sp2杂化，B正确；O和S属于同主族元素，但H2O分子间存在氢键，而H2S分子间不存在氢键，因此H2O的沸点高于H2S的沸点，C正确；SF4中，S的最外层电子数为10，D错误。
16．答案：(1) 哑铃（纺锤）
(2)H2S
(3)S8相对分子质量大，分子间范德华力强
(4)平面三角 2 sp3
解析：(1)基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，则其价层电子的电子排布图（轨道表达式）为；基态S原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，则电子占据最高能级是3p，其电子云轮廓图为哑铃（纺锤）形。(2)根据价层电子对互斥理论可知H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是，因此不同其他分子的是H2S。(3)S8、二氧化硫形成的晶体均是分子晶体，由于S8相对分子质量大，分子间范德华力强，所以其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多；(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，根据（2）中分析可知中心原子含有的价层电子对数是3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图（b）所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。
17．答案：(1)1s22s22p63s23p63d74s2或[Ar]3d74s2 O Mn
(2)sp sp3
(3)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大
（3）在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。
18．答案：(1)三 ⅥA (2)Si SiO2 (3)C+2SCS2 极性
(4)Mg Mg+2HCl==MgCl2+H2↑
（4）四种元素中的只有Mg是金属元素，密度比较小，制成的合金硬度大，所以可用于航空航天合金材料的制备，该金属是比较活泼的金属，可以与盐酸发生置换反应产生氢气，其单质与稀盐酸反应的化学方程式为Mg+2HCl==MgCl2+H2↑。
19．答案： (1)1s22s22p63s23p63d104s24p2
(2)共价键 (3)正四面体形 sp3杂化 非极性分子
(4)范德华力
(5)GeCl4 二者结构相似，GeCl4的相对分子质量大，分子间作用力强，沸点高
解析：X位于第四周期第ⅣA族，为锗(Ge)元素。若Y为第二周期元素，第二周期元素只有两个电子层，则内层电子数为2，不符合题意；若Y为第三周期元素，由题意知为氯元素，电子排布式为1s22s22p63s23p5。
(1)由构造原理写出32Ge、17Cl的电子排布式、电子排布图。(2)Ge、Cl两元素的电负性差值小，两者形成共价键。(3)GeCl4中Ge原子中无孤电子对，故GeCl4为正四面体形分子，Ge原子采取sp3杂化。(4)该化合物熔点低，分子间存在范德华力。(5)GeCl4的相对分子质量比SiCl4大，沸点比SiCl4高。
20．答案：(1)F>N>O V形 (2)sp 2NA (3)1s22s22p63s23p63d3 (4)C (5)是
解析：(1)由洪特规则的特例可知，氮元素的第一电离能大于氧元素(大于氮元素的“左邻右舍”)，小于氟元素；由价层电子对互斥理论可知，OF2分子的空间构型是V形。(2)根据等电子体原理，NO与CO2互为等电子体，两者的结构相似，NO中氮原子的杂化方式与CO2中碳原子的杂化方式相同，都是sp杂化；O与N2(其中有一个σ键和两个π键)互为等电子体，因此O中有2个π键。(5)(6)可根据价层电子对互斥理论分析，SO2与O3分子的结构最相似，且都是极性分子。
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