专题4 分子空间结构与物质性质（含解析） 测试卷 2023-2024学年高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修2

专题4《分子空间结构与物质性质》测试卷
一、单选题
1．下列离子方程式中，正确的是
A．金属钠投入水中：Na+H2O=Na++OH-+H2↑
B．铁氰化钾溶液检验亚铁离子时生成了蓝色沉淀：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓
C．等体积等物质的量浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合：+OH-=NH3·H2O
D．KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应制备高铁酸钾：3ClO-+2Fe(OH)3=2+3Cl-+4H++H2O
2．下列关于共价晶体、分子晶体的叙述中，正确的是
A．在晶体中，每个硅原子和2个氧原子形成2个共价键
B．分子晶体中一定存在共价键
C．HI的相对分子质量大于HF，所以HI的沸点高于HF
D．1 mol金刚石中的C—C键数是2
3．用表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．醋酸钠水溶液中与离子数目之和大于NA
B．常温下，的溶液中，水电离出的数目为10-9NA
C．甲醇中杂化的原子数目为0.5NA
D．标准状况下，气体中数目为NA
4．下列指定反应的离子方程式中正确的是
A．用白醋除铁锈：
B．金属钠和水反应：
C．向硫酸铜溶液中滴入过量氨水：
D．Na2S2O3溶液与稀H2SO4反应：
5．下列物质性质的比较，顺序不正确的是
A．元素的电负性：Cl＞S＞Na
B．羧酸的酸性：CH2ClCOOH＞CCl3COOH
C．卤素单质的熔点：I2＞Br2＞Cl2＞F2
D．相同条件下，物质在水中的溶解度：C2H5OH＞CH3(CH2)4OH
6．可消除酸性电镀废水中时，反应的离子方程式为。下列说法正确的是
A．为极性分子 B．的电子式：
C．氯原子的结构示意图 D．1个分子中含有2个π键
7．下列说法正确的是
A．凡是中心原子采取sp3杂化方式成键的分子其几何构型都是正四面体
B．C-C的键能大于C-Si，所以C60熔点高于金刚砂SiC
C．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
D．若ABn型分子的中心原子A上没有孤对电子，则ABn为非极性分子
8．反应可制备肼。下列说法不正确的是
A．NaClO、NaOH中只含离子键 B．CO(NH2)分子中存在π键
C．N2H4的电子式为 D．H2O是由极性键构成的极性分子
9．下列说法中正确的是
A．分子间作用力越大，分子越稳定
B．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高
C．相对分子质量越大，其分子间作用力越大
D．分子间只存在范德华力，不存在化学键
10．超分子结构化学原理的应用非常广泛，尿素[CO(NH2)2]可与正烷烃(n-CnH2n+2，n≥8)形成超分子包合物，原理如图所示。下列说法中错误的是
A．尿素分子通过分子间氢键形成较稳定的六角形通道
B．尿素分子和正烷烃分子间通过共价键形成包合物
C．依据分子直径大小差异可分离正烷烃和支链烷烃
D．分子的大小和几何形状会影响有机物的分离效果
11．下列各项叙述中，正确的是
A．配合物内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=6
B．Ga原子的价电子排布为，其中未成对电子只有1个
C．冰属于分子晶体，其中的氢键可以表示为O－H…O，具有“分子密堆积”特征
D．过渡金属元素基态原子的电子排布不一定符合构造原理
12．下列常见分子中键、键判断正确的是
A．与结构相似，分子中键与键数目之比为
B．CO与结构相似，CO分子中键与键数目之比为
C．与互为等电子体，中含有的键数目为
D．已知反应，若该反应中有键断裂，则形成的键数目为
13．已知Co的常见化合价为+3，向1molCo(NH3)4Cl3配合物中滴加硝酸银溶液，生成1mol沉淀，中心离子的配位数是
A．7 B．2 C．4 D．6
14．下列说法正确的是
A．在SCl2中，中心原子S采取sp杂化轨道成键
B．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体形
C．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
15．关于氢键，下列说法正确的是
A．分子中有N、O、F原子，分子间就存在氢键
B．因为氢键的缘故， 比 熔沸点低
C．极易溶于水，形成的溶液中存在的氢键类型有4种
D．“可燃冰”——甲烷水合物()中与之间存在氢键
二、填空题
16．硼的化合物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
(1)基态硼原子的价电子排布图为： ；B、N、H的电负性由大到小的顺序为 。
(2)科学家合成了一种含硼阴离子，其结构如图所示。其中硼原子的杂化方式为 ，该结构中共有 种不同化学环境的氧原子。

(3)与结合形成固态化合物，该物质在时熔化电离出和一含硼阴离子 (填离子符号)；空间构型为 。
17．甲醇(CH3OH)空气氧化法是生产工业甲醛(HCHO)的常用方法。发生的反应为2CH3OH+O22+2H2O
(1)C、H、O 三种元素的电负性由大到小的顺序为 。
(2)HCHO的空间结构为 。
(3)CH3OH和HCHO分子中碳原子的杂化轨道类型分别为 和 。
(4)甲醇氧化生成HCHO时，会产生CO、CO2、CH3OCH3等副产物。相同条件下，CO2的沸点比O2的高，主要原因为 。
18．二氧化氯(ClO2)是一种常用的饮用水消毒剂。
(1)ClO2分子中的键角约为120°。ClO2易溶于水的原因是 。ClO2得到一个电子后形成，的空间构型是 。
(2)某ClO2泡腾片的有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3，其溶于水时反应可得到ClO2溶液，并逸出大量气体。NaClO2和NaHSO4反应生成ClO2和Cl-的离子方程式为 ，逸出气体的主要成分是 (填化学式)。
(3)ClO2消毒时会产生少量的ClO，可利用FeSO4将ClO转化为Cl-除去。控制其他条件相同，去除率随温度变化如图所示。温度高于50℃时，去除率降低的可能原因是 。
(4)测定某水样中浓度的方法如下：量取25.00mL水样于碘量瓶中，加水稀释至50.00mL，加入过量KI，再滴入适量稀硫酸，充分反应后，滴加1mL淀粉溶液，用0.01000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。
已知：ClO+I-+H+—H2O+I2+Cl-(未配平)
I2+S2O—I-+S4O(未配平)
计算水样中ClO的浓度(写出计算过程) 。
三、实验题
19．从矿石中提取金(Au)是获取贵金属的主要来源，工业上常以溶液、氨水和溶液为原料配制浸金液{含}。
已知：①在酸性环境中易分解，在碱性环境中较稳定，能与金形成稳定的。
②几种物质或离子的颜色如表所示：
物质或离子 Au
颜色 黄色 棕黑 蓝色 无色 无色
回答下列问题：
(1)中提供空轨道的为 (填名称，下同)，配体为 。配制过程中氨水需过量，其原因是 。
某科研小组对该浸金液的浸金原理进行探究：
提出猜想：
猜想一：吸附在金表面，在的作用下生成和，迅速被替换成，被空气中的氧气氧化成参与循环。
猜想二：吸附在金表面，在氧气作用下生成和，迅速被替换成，与生成的参与循环。
验证猜想：
(2)俗话说“真金不怕火炼”，从化学性质的角度说明： 。据此有人得出结论：猜想二不成立，但有人觉得溶液的酸碱性对物质的性质有一定影响，为验证猜想二是否成立，设计如下实验：
步骤一：用pH试纸测浸金液的pH，其操作为 。
步骤二：配制与浸金液pH相同的溶液。用固体配制一定物质的量浓度的溶液所用的玻璃仪器包括量筒、烧杯、玻璃棒、 。
步骤三：将一块金片放入配制的溶液中，并通入空气，一段时间后，若观察到 ，则猜想二可能成立。
(3)某小组设计如图所示实验验证猜想一。

实验现象：反应一段时间后，U形管内液柱左高右低，锥形瓶中溶液蓝色变浅，打开瓶塞后 (填锥形瓶中出现的实验现象)，则猜想一可能成立；打开瓶塞后的现象用离子方程式表示为 。
20．肼()可作火箭发射的燃料。某实验兴趣小组利用氨与次氯酸钠反应制备，并探究的性质，其制备装置如图所示。
回答下列问题：
(1)仪器b的名称为 ，仪器a的作用是 。
(2)装置A试管中发生反应的化学方程式为 。
(3)上述装置B、C间缺少一个装置，可能导致的结果是 。
(4)探究的性质。将制得的分离提纯后，进行如下实验。
[查阅资料]AgOH不稳定，易分解生成黑色的，可溶于氨水。
[提出假设]黑色固体可能是Ag、中的一种或两种。
[实验验证]设计如下方案，进行实验。
操作 现象 结论
ⅰ．取少量黑色固体于试管中，加入足量① ，振荡 黑色固体部分溶解 黑色固体中有
ⅱ．取少量黑色固体于试管中，加入足量稀硝酸，振荡 ② 黑色固体是Ag和，则肼具有的性质是碱性和③
(5)实验制得的肼往往以的形式存在于溶液中，其原因是 。
(6)肼又称联氨，是一种常用的还原剂，可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上1kg联氨可除去水中溶解的的质量为 kg。
21．I．是国际公认的一种安全、低毒的绿色消毒剂。熔点为-59．5℃，沸点为11.0℃，高浓度时极易爆炸，极易溶于水，遇热水易分解。实验室可用如图所示的装置制备(装置A的酒精灯加热装置略去)。回答下列问题：
(1)下列关于ClO2分子结构和性质的说法错误的是 。
A．分子中只含键 B．分子具有极性 C．分子的空间结构为V形
(2)实验开始即向装置A中通入氮气，目的是 。
(3)装置A中反应的化学方程式为 ，装置B的作用是 。
(4)装置D中吸收尾气的反应也可用于制备NaClO2，反应的离子方程式为 。
II．我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。
(5)R中阴离子中的键总数为 个。分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则中的大键应表示为 。图中虚线代表氢键，其表示式为、 、 。
试卷第2页，共8页
参考答案：
1．B
【详解】A． 金属钠投入水中：2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑，故A错误；
B． 铁氰化钾溶液检验亚铁离子时生成了蓝色沉淀：3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓，故B正确；
C． 等体积等物质的量浓度的NH4HSO4溶液与NaOH溶液混合，NaOH先与氢离子反应：H++OH-=H2O，故C错误；
D． KClO碱性溶液与Fe(OH)3反应制备高铁酸钾：3ClO-+2Fe(OH)3+4OH-=2+3Cl-+5H2O，故D错误；
故选B。
2．D
【详解】A．在晶体中，每个硅原子和4个氧原子形成4个共价键，故A错误；
B．分子晶体中不一定存在共价键，如稀有气体中不含有共价键，故B错误；
C．由于HF分子之间可以形成氢键，所以HF的沸点高于HI，故C错误；
D．金刚石中每个碳原子周围有四个碳原子，每个碳碳键被两个碳原子共有，则每个C原子形成两条C-C键，故1mol金刚石中含有C-C键的数目为2NA，故D正确；
答案选D。
3．A
【详解】A．1L1mol/L醋酸钠水溶液中n(Na+)=1mol/L×1L=1mol，溶液中的电荷守恒为n(Na+)+n(H+)=n(CH3COO-)+n(OH-)，故溶液中n(CH3COO-)+n(OH-)＞1mol，CH3COO-与OH-离子数目之和大于NA，A项正确；
B．常温下pH=9的NaF溶液中c(H+)=1×10-9mol/L、c(OH-)=10-5mol/L，NaF属于强碱弱酸盐，F-的水解促进水的电离，1LNaF溶液中水电离出的H+物质的量为10-5mol，即水电离出的H+数目为10-5NA，B项错误；
C．CH3OH中C、O原子都采取sp3杂化，16gCH3OH物质的量为=0.5mol，其中sp3杂化的原子物质的量为1mol，即sp3杂化的原子数目为NA，C项错误；
D．HCl气体中没有H+，D项错误；
答案选A。
4．D
【详解】A．醋酸属于弱电解质，不能拆写成离子形式，离子方程式为：，A项错误；
B．钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，离子方程式为：，B项错误；
C．氢氧化铜会溶于过量氨水形成，离子方程式为：，C项错误；
D．硫代硫酸钠与稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化硫，单质硫和水，书写正确，D项正确；
答案选D。
5．B
【详解】A．同一周期从左往右元素的电负性依次增强，故元素的电负性：Cl＞S＞Na，A正确；
B．Cl原子为吸引电子的基团，能使-OH上的氢活泼性增强，则CCl3COOH更易电离出氢离子，酸性：CH2ClCOOH＜CCl3COOH，B错误；
C．卤素单质为分子晶体，相对分子质量越大熔沸点越高，因此卤素单质的熔点：I2＞Br2＞Cl2＞F2，C正确；
D．一元醇中，烃基为疏水基，烃基基团越大，其溶解性越小，因此相同条件下，物质在水中的溶解度：C2H5OH＞CH3(CH2)4OH，D正确；
故答案为：B。
6．D
【详解】A．CO2的结构式为O=C=O，分子内正负电荷中心重叠，因此CO2属于非极性分子，故A错误；
B．H2O分子内H原子与O原子之间依靠单键连接，H2O的电子式为，故B错误；
C．氯原子核内含有17个质子，核外含有17个电子，其原子的结构示意图为，故C错误；
D．HCN的结构式为，1个三键中含有2个π键，因此1个HCN分子中含有2个π键，故D正确；
综上所述，正确的是D项，故答案为D。
7．D
【详解】A．中心原子采取sp3杂化的分子，VSEPR模型是正四面体，但其立体构形不一定是正四面体，如：水和氨气分子中中心原子采取sp3杂化，但H2O是V型，NH3是三角锥型，故A错误；
B．金刚砂SiC为原子晶体，而C60为分子晶体，所以C60熔点低于金刚砂SiC，故B错误；
C．P4是四原子的正四面体，键角是60°，而CH4是五原子的正四面体，键角为109°28′，故C错误；
D．在ABn型分子中，若中心原子A无孤对电子，则是非极性分子，非极性分子空间结构都是对称结构，故D正确；
故选：D。
8．A
【详解】A．中O和Cl之间形成了共价键，中O和H之间也形成了共价键，故NaClO、NaOH中含离子键和共价键，A符合题意；
B．CO(NH2)分子中含有碳氧双键，故存在π键，B不符合题意；
C．N2H4中两个N之间共用一对电子，每个N又分别与两个H各共用一对电子，故N2H4的电子式为 ，C不符合题意；
D．H2O中只含H-O极性键，其空间结构为V形，属于极性分子，D不符合题意；
故选A。
9．B
【详解】A．分子间作用力越大，分子晶体的熔沸点越高，分子稳定性与分子间作用力无关，故A错误；
B．影响分子晶体熔沸点高低的因素为分子间作用力，分子间作用力越大，分子晶体的熔沸点越高，故B正确；
C．不含有氢键的分子晶体，相对分子质量越大，其分子间作用力越大，故C错误；
D．分子间存在范德华力，也可能存在氢键，如水中分子间存在范德华力和氢键，故D错误；
故选B。
10．B
【详解】A．尿素分子通过分子间氢键形成较稳定六角形通道结构，A正确；
B．尿素分子和正烷烃分子间通过分子间作用力而不是共价键形成包合物，B错误；
C．如果支链烷烃体积过大，则可能装不进六角形通道，因此可依据分子直径大小差异可分离正烷烃和支链烷烃，C正确；
D．分子的大小和几何形状影响有机物的分离效果，D正确；
故答案为：B。
11．D
【详解】A．选项配合物中，Ni的价电子数为10，配合物总价电子为18个，每个CO分子提供2个电子，所以，n=4，A错误；
B．Ga原子为主族元素，主族元素价电子仅包括最外层电子，故其价电子排布应为，B错误；
C．冰虽然为分子晶体，但是冰中微粒间的作用力主要是氢键而不是范德华力，故具有“分子非密堆积”特征， C错误；
D．过渡金属元素基态原子的电子排布不一定符合构造原理，有些需要考虑半满、全满稳定结构，如Cr价电子排布为3d54s1、Cu价电子排布为3d104s1，D正确；
故答案选D。
12．C
【详解】A．分子的结构可以表示为，其中含有6个键和3个键，所以键与键数目之比为，A错误；
B．与氮气结构相似，分子的结构可以表示为，其中键与键数目之比为，B错误；
C．与互为等电子体，的结构为，所以中含有的键数目为，C正确；
D．若该反应中有4molN-H键断裂，则生成1.5mol氮气，形成键的数目是，D错误；
答案选C。
13．D
【详解】配合物中由配位键结合的几乎不电离的稳定部分为配合物的内界，通过离子键与内界结合的部分为配合物的外界，内界的配体氯离子不和银离子反应，只有外界氯离子能和银离子反应，由1molCo(NH3)4Cl3只生成1molAgCl可知，一个Co(NH3)4Cl3中外界含有1个Cl-，有2个Cl-为配位体，另有4个NH3为配位体，则中心离子的配位数是6，D项符合题意；
答案选D。
14．C
【详解】A． SCl2中S原子价层电子对数是4且含有2个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断S原子杂化类型为sp3，分子构型为V型，故A错误；
B． 中心原子采取sp3杂化的分子，VSEPR模型是四面体，但其立体构形不一定是正四面体，如：水和氨气分子中中心原子采取sp3杂化，但H2O是V型，NH3是三角锥型，故B错误；
C． 杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，没有杂化的P轨道形成π键，故C正确；
D． 凡AB3型的共价化合物，其中心原子A可能采用sp3杂化也可能采用sp2杂化，如BF3中B原子采用sp2杂化，NH3中N采取sp3杂化，故D错误；
故选：C。
15．C
【详解】A．与N、O、F以共价键相连的H能与N、O、F形成氢键，含有N、O、F原的分子不一定能形成分子间氢键，如氮气分子与氢气不能形成分子间氢键，选项A错误；
B．对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，所以对羟基苯甲醛熔沸点高于邻羟基苯甲醛，选项B错误；
C．氨水中有4种氢键，氢键类型及其键能分别是:O—HN、O—HO、N-HN、N-HO，选项C正确；
D．甲烷分子中碳元素的非金属性弱，不能与水分子形成分子间氢键，所以甲烷水合物中甲烷与水之间不存在氢键，选项D错误；
答案选C。
16．(1) N>H>B
(2) sp3、sp2 4
(3) (BF·OH)- 三角锥形
【详解】（1）基态硼原子序数为5，其电子排布图为 ，B、N、H的吸引电子能力越强，其电负性越大，由大到小顺序是N>H>B；
（2）根据图知，形成4个共价单键的B原子价层电子对数是4 ，形成3个共价单键的B原子价层电子对数是3，所以B原子杂化类型：前者为sp3、后者为sp2，根据结构可知，共有4种不同化学环境的氧原子；
（3）该物质在62°C时熔化电离出H3O+和一种含硼阴离子(BF·OH)-，H3O+中O原子价层电子对数=，且含有1个孤 电子对，则该微粒空间结构为三角锥形。
17．(1)O>C>H
(2)平面三角形
(3) sp3 sp2
(4)CO2和O2都属于分子晶体，CO2相对分子质量大，范德华力强
【详解】（1）C、H、O三种元素非金属性：HC>H；
（2）HCHO中心碳原子杂化类型为sp2杂化，甲醛的空间结构为平面结构；
（3）CH3OH中C原子成4个σ键键、没有孤电子对，价层电子对，杂化轨道数目为4，故其杂化类型为sp3杂化，HCHO分子，C原子成3个σ键、没有孤电子对，价层电子对，杂化轨道数目为3，故其杂化类型为 sp2杂化；
（4）分子晶体的沸点与其相对分子质量成正比，CO2和O2都属于分子晶体，CO2相对分子质量大，范德华力强，CO2的沸点比O2的高。
18． ClO2为极性分子，根据相似相溶原理可知，ClO2易溶于水 V形(或角形) CO2 温度高于50℃时，Fe2+水解程度增大，Fe2+的浓度减小，故去除率降低 根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平离子方程式为
+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-，I2+2S2O=2I-+S4O，故可得关系式~2I2 ~4S2O，故n(ClO)=，故水样中ClO的浓度为c(ClO)=
【详解】(1)ClO2分子中的键角约为120°，ClO2为极性分子，根据相似相溶原理可知，ClO2易溶于水；的孤电子对数为，σ键电子对数为2，故其空间构型是V形；
(2)NaClO2和NaHSO4反应生成ClO2和Cl-，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平该离子方程式为，由于有效成分还含有NaHCO3，NaHCO3与NaHSO4反应生成CO2，故逸出气体的主要成分是CO2；
(3)温度高于50℃时，Fe2+水解程度增大，Fe2+的浓度减小，故去除率降低；
(4)根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒配平离子方程式为+4I-+4H+=2H2O+2I2+Cl-，I2+2S2O=2I-+S4O，故可得关系式~2I2 ~4S2O，故n(ClO)=，故水样中ClO的浓度为c(ClO)=。
19．(1) 铜离子 氨 保证溶液呈碱性，防止分解
(2) Au在高温条件下不与反应 取一张pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取少量浸金液，点在pH试纸上正中心，试纸变色后与标准色卡对比 容量瓶、胶头滴管 金片表面变为棕黑色
(3) 锥形瓶中溶液蓝色复原
【详解】（1）中铜离子提供空轨道，N原子提供孤电子对，配体为氨。为保证溶液呈碱性，防止分解，配制过程中氨水需过量。
（2）“真金不怕火炼”，说明Au化学性质稳定，Au在高温条件下不与反应；
用pH试纸测浸金液的pH，其操作为：取一张pH试纸放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取少量浸金液，点在pH试纸上正中心，试纸变色后与标准色卡对比。
配制与浸金液pH相同的溶液，步骤有：计算、称量、溶解(并冷却)、移液、洗涤、定容、摇匀。所用的玻璃仪器包括量筒、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管。
将一块金片放入配制的溶液中，并通入空气，一段时间后， 若Au被氧化为Au2O3，观察到金片表面变为棕黑色，则猜想二可能成立。
（3）反应一段时间后，锥形瓶中溶液蓝色变浅，打开瓶塞后锥形瓶中溶液蓝色复原，说明被空气中的氧气氧化成，则猜想一可能成立；打开瓶塞后反应的离子方程式表示为。
20．(1) 恒压滴液漏斗 导气和防倒吸
(2)
(3)肼的产率降低
(4) 氨水 黑色固体全部溶解，产生无色气体，无色气体迅速变为红棕色 还原性
(5)能与形成氢键
(6)1
【分析】装置A用NH4Cl和Ca(OH)2固体制取氨气，C装置中用高锰酸钾和浓盐酸制取氯气，氯气通入NaOH溶液中制取NaClO，NaClO和氨气反应生成肼。
【详解】（1）仪器b的名称为恒压滴液漏斗，仪器a的作用是导气和防倒吸。
（2）装置A试管中发生反应产生氨气，化学方程式
（3）浓盐酸有挥发性，C中产生的氯气中混有HCl，HCl会与B中NaOH溶液反应，导致肼的产率降低。
（4）根据“可溶于氨水”和“黑色固体部分溶解”即可知道操作1加入试剂是氨水；根据结论“黑色固体是Ag和”可知，加入稀硝酸后的现象是黑色固体全部溶解，产生无色气体NO，无色气体迅速变为红棕色的NO2；黑色固体中Ag的存在说明肼具有还原性，由AgOH分解产生，AgOH的存在说明肼具有碱性。
（5）肼分子中有氮原子，氮原子上连有氢原子，能与水分子形成氨键，肼往往以的形式存在于溶液中。
（6）联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀，发生的反应为，理论上1kg联氨可除去水中溶解的氧气的质量为1kg。
21．(1)A
(2)稀释ClO2，防止因ClO2浓度较高时爆炸
(3) 作安全瓶
(4)
(5) 5 (H3O+)O-H…N() ()N-H…N()
【分析】稀硫酸与NaClO3、Na2SO3在A装置中发生反应制备ClO2，因ClO2浓度较高时极易爆炸，因此通过向装置内通入氮气稀释ClO2，生成的ClO2进入C装置中进行吸收，因ClO2极易溶于水，与水反应过程中容易倒吸，因此B装置可作为安全瓶防倒吸，因ClO2不能直接排放至空气中，因此利用D装置进行尾气吸收。
【详解】（1）ClO2中O为-2价，由此可知O与Cl之间为双键，因此ClO2分子中含有键和π键，Cl原子与两个O原子形成共价键，Cl原子上还存在1对孤对电子对和单电子，其中单电子位于未参与杂化的p轨道上，与杂化轨道重叠，因此ClO2为V型，分子中正负电荷中心不重叠，ClO2为极性分子，故答案为A。
（2）由上述分析可知，实验开始即向装置A中通入氮气，目的是稀释ClO2，防止因ClO2浓度较高时爆炸。
（3）装置A中稀硫酸与NaClO3、Na2SO3反应制备ClO2，反应过程中Cl元素化合价由+5降低至+4，S元素化合价由+4升高至+6，根据化合价升降守恒以及原子守恒可知反应方程式为；由上述分析可知，装置B的作用是防倒吸。
（4）ClO2具有强氧化性，H2O2具有还原性，装置D中H2O2和NaOH溶液吸收ClO2时发生氧化还原反应生成NaClO2，反应过程中Cl元素化合价由+4降低至+3，H2O2中O元素化合价由-1升高至0，根据化合价升降守恒、原子守恒以及溶液呈碱性可知反应的离子方程式为。
（5）1个中含有5个共价键，因此中的键总数为5；中的大π键有5个N参与，每个N与其他2个N形成N-N键，且有1个孤电子对与、形成氢键，故每个N只提供1个电子参与形成大π键，加上形成得到1个电子，共有6个电子参与形成大π键，则中的大π键可表示为；由图可知，还含有氢键(H3O+)O-H…N()、()N-H…N()