第二章 第二节
A组·基础达标
1．下列分子的空间结构与水分子相似的是( )
A．CO2 B．H2S
C．PCl3 D．SiCl4
【答案】B
【解析】H2S与H2O分子的空间结构相似，均为V形分子；而CO2为直线形分子、PCl3为三角锥形分子、SiCl4为正四面体形分子。
2．下列分子中键角最大的是( )
A．H2O B．CO2
C．CH2O D．NH3
【答案】B
【解析】H2O分子为V形，键角为105°；CO2分子为直线形，键角为180°；CH2O分子为平面三角形，键角约为120°；NH3分子为三角锥形，键角为107°。
3．用价层电子对互斥模型推测SO3的立体构型为( )
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形 D．平面三角形
【答案】D
【解析】SO3分子的中心原子S的价层电子对数＝3＋(6－3×2)＝3，故VSEPR模型为平面三角形结构；由于S原子上没有孤电子对，故SO3分子为平面三角形结构。
4．根据价层电子对互斥模型，判断H3O＋的空间结构是( )
A．三角锥形 B．正四面体形
C．平面三角形 D．变形四面体
【答案】A
【解析】H3O＋中O原子价层电子对数＝3＋(6－1－3×1)＝4，O原子上含有1对孤电子对，根据价层电子对互斥模型，其立体构型为三角锥形。
5．用价层电子对互斥模型分别预测H2S和NO的空间结构，下列结论正确的是( )
A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形
【答案】D
【解析】H2S分子的中心原子上的孤电子对数＝(6－2×1)＝2，因其σ键电子对数为2，故分子为V形结构；NO的中心原子上的孤电子对数＝(5＋1－3×2)＝0，因其σ键电子对数为3，则NO的空间结构为平面三角形。
6．下列常见分子中σ键、π键判断正确的是( )
A．CN－与N2结构相似，CH2==CHCN分子中σ键与 π 键数目之比为1∶1
B．CO与N2结构相似，CO分子中σ键与 π 键数目之比为2∶1
C．1 mol C2H2分子中含有的 π 键数目为2NA
D．已知反应N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(l)，若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的 π 键数目为6NA
【答案】C
【解析】CH2＝CHCN分子中含有6个σ键和3个π键，所以其数目之比为2∶1，A错误；CO与N2结构相似，CO分子中σ键与π键数目之比为1∶2，B错误；1 mol H—C≡C—H中含有2NA个 π 键，C正确；若该反应中有4 mol N－H键断裂，则生成1.5 mol氮气，形成π键的数目是3NA，D错误。
7．下列与CH3CH3分子中碳原子杂化类型相同的是( )
A．CO2 B．NH3
C．C2H2 D．CS2
【答案】B
8．下列推断不正确的是( )
A．BF3为平面三角形分子
B．NH的电子式为[HN··H,··,H H]＋
C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s?p σ键
D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键
【答案】C
【解析】BF3分子的空间结构为平面三角形；NH的空间结构为正四面体形，电子式为[HN··H,··H H]＋；CH4中碳原子的1个2s轨道与3个2p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道，4个sp3杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠，形成4个σ键。
9．(1)利用VSEPR模型推断下列分子或离子的空间结构。
PO：____________；
CS2：____________；
AlBr3(共价分子)：____________________。
(2)有两种化学反应中的活性中间体粒子，这两种粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：
(3)按要求写出第二周期非金属元素原子构成的中性分子的分子式。平面三角形分子：______________，三角锥形分子：____________，正四面体形分子：____________。
【答案】(1)正四面体形 直线形 平面三角形
(2)CH CH
(3)BF3 NF3 CF4
B组·能力提升
10．甲烷分子(CH4)失去一个H＋形成甲基阴离子(CH)，在这个过程中，下列描述不合理的是( )
A．碳原子的杂化类型发生了改变 B．粒子的形状发生了改变
C．粒子的稳定性发生了改变 D．粒子中的键角发生了改变
【答案】A
【解析】CH4为正四面体形结构，而CH为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。
11．在白磷分子(P4)中，四个P原子分别处于正四面体的四个顶点上，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷分子的说法正确的是( )
A．白磷分子中的键角为109°28′
B．分子中共有4对共用电子对
C．白磷分子中的键角为60°
D．分子中有6对孤电子对
【答案】C
【解析】根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合，从而形成正四面体结构，所以键角为60°，分子中共有6个共价单键(即6对共用电子对)，4对孤电子对。
12．下列分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是 ( )
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O
⑤SO2 ⑥H2S ⑦CO ⑧NH
A．①②③⑤⑥⑦ B．③⑦⑧
C．④⑥⑧ D．③⑤
【答案】 D
【解析】根据孤电子对数＝(a－xb)，可以计算出各微粒中心原子上的孤电子对数分别为0、0、1、0、1、2、0、0，故含有一对孤电子对的是③⑤。
13．(2023·黑龙江大庆高二期中)下列说法正确的是( )
A．P4和CH4都是正四面体分子，且键角都是109°28′
B．乙炔分子中，碳原子的sp杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
C．键长H－F＜H－Cl＜H－Br＜H－I，因此稳定性HF＜HCl＜HBr＜HI
D．PH3分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用弱
【答案】B
【解析】P4和CH4都是正四面体分子，但P4的键角为60°，CH4键角是109°28′，A错误；乙炔分子中，中心C原子采用sp杂化，其轨道用于形成σ键，未杂化的两个2p轨道形成π键，B正确；键长越长，键能越小，越不稳定，键长H－F＜H－Cl＜H－Br＜H－I，所以稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI，C错误；分子中有孤电子对的中心原子，其孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用强，D错误。
14．下列描述正确的是( )
A．CS2为V形分子
B．NCl3分子的空间结构为平面三角形
C．SF6中有4对完全相同的成键电子对
D．SiF4和H2O分子中的中心原子均为sp3杂化
【答案】 D
【解析】CS2与CO2分子的空间结构相似，均为直线形分子，A错误；NCl3分子中氮原子上有1对孤电子对，其空间结构为三角锥形，B错误；SF6中有6对完全相同的成键电子对，C错误；SiF4和H2O分子中的中心原子含有的价层电子对数均是4，中心原子均为sp3杂化，D正确。
15．下列说法正确的是( )
A．NCl3分子呈平面三角形，这与氮原子采取sp2杂化密切相关
B．sp3杂化轨道是由中心原子的任意1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形
D．AB3型分子的空间结构必为平面三角形
【答案】C
【解析】NCl3分子中的氮原子上的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋＝4，因此NCl3分子中氮原子是sp3杂化，A错误；sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，B错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的4个杂化轨道空间结构为正四面体形，如果这4个sp3杂化轨道都参与成键，则分子的空间结构为正四面体形，如甲烷分子，但如果某些杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则所形成分子的空间结构会发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，H2O分子是V形，C正确，D错误。
16．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。
请回答下列问题：
(1)碳原子有4个价层电子，在形成化合物时价层电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。已知乙烯和苯分子都是平面结构。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的是__________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的是__________________，采取sp3杂化的是____________。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：______________________。
(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4＞NH3＞H2O，可能的原因是______________________。
(3)由于阳离子所带电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时，阴离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子所带电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为____________________。
【答案】(1)CH≡CH CH2＝CH2、 CH3CH3
(其他合理答案均可)
(2)CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，故键角依次减小
(3)AgF＞AgCl＞AgBr＞AgI
【解析】(1)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。(2)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化，而O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但NH3比H2O的键角要大；C原子上无孤电子对，CH4分子中的键角最大。第二章 第一节
A组·基础达标
1．相距很远的两个氢原子相互逐渐接近，在这一过程中体系能量将( )
A．先变大后变小 B．先变小后变大
C．逐渐变小 D．逐渐增大
【答案】B
【解析】当两个氢原子由很远的位置逐渐靠近时，原子间先是引力后是斥力，而引力先增大后减小；平衡位置时为零；当原子间的距离小于平衡距离时，原子间为斥力，作用力慢慢增大，所以体系能量先变小，后变大，B正确。
2．下列关于共价键的说法正确的是( )
A．共价键只存在于共价化合物中
B．只含有共价键的物质一定是共价化合物
C．非金属元素的原子只能通过共价键形成共价分子
D．离子化合物中既可能含有极性键也可能含有非极性键
【答案】D
【解析】非金属元素与非金属元素之间形成的化学键一般是共价键，共价键既存在于全由非金属元素组成的化合物中，也存在于非金属单质中，A、B均错误；铵盐中只有非金属元素，但有离子键，C错误。
3．下列说法正确的是( )
A．分子中键能越大，键长越小，则分子越稳定
B．只有非金属原子之间才能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O键键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解生成H2和O2时，放出能量为(2×462.8) kJ
【答案】A
【解析】分子中键能越大，键长越小，分子越稳定，A正确；AlCl3中含有共价键，B错误；水分子中两个O—H键的键角小于180°，C错误；H—O键的键能是破坏1 mol H—O键所吸收的能量，在1 mol H2O分子中有2 mol H—O键，故18 g H2O中的H—O键断裂应吸收能量2×462.8 kJ，而当H、O形成H2和O2时需放出能量，故应根据公式“ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能”计算18 g H2O分解生成H2和O2时吸收的能量，D错误。
4．下列关于乙醇分子的说法正确的是( )
A．分子中共含有8个极性键 B．分子中所有共价键键长相等
C．分子中只含σ键 D．分子中含有1个π键
【答案】C
【解析】乙醇分子中共有5个碳氢单键、1个碳氧单键、1个氧氢单键，7个极性键和1个碳碳非极性键，但全是单键，即全是σ键，没有π键，键长不相等，C正确。
5．下列有关共价键的叙述正确的是( )
A．某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价层电子数
B．水分子内氧原子结合的电子数已经达到饱和，故不能再结合其他粒子
C．只由非金属元素形成的化合物不可能是离子化合物
D．所有简单离子的核电荷数与其核外电子数一定不相等
【答案】D
【解析】非金属元素的原子形成的共价键数目取决于该原子最外层的未成对电子数，一般最外层有几个未成对电子就能形成几个共价键，A错误；H2O分子还可以结合H＋形成H3O＋，B错误；只由非金属元素形成的化合物也可能是离子化合物，如NH4Cl等铵盐，C错误；不管是阴离子还是阳离子，核内质子数与核外电子数必定不相等，此差值就是离子所带的电荷数，D正确。
6．下列变化中释放能量的是( )
A．1s22s22p63s1―→1s22s22p6 B．N≡N(g)―→N(g)＋N(g)
C．2p2p2p―→2p2p2p D．2H(g)―→H—H(g)
【答案】D
【解析】A项变化中失去1个3s电子，需要吸收能量；B项变化中共价键断裂，需要吸收能量；由于2px、2py、2pz的能量相等，故C项变化中无能量变化；D项变化是形成共价键，该过程释放能量。
7．(1)指出下图所表示的共价键键型的名称，并列举含有该共价键的一种物质，写出其分子式。
①______________键，______________。
②______________键，______________。
③______________键，______________。
④______________键，______________。
⑤______________键，______________。
(2)某有机物分子的结构简式为CH2==CHCOOH，该分子中有__________个σ键，_______个π键，有_______种极性键，___(填“有”或“没有”)非极性键。
(3)用电子式表示Cl2、NH3、CO2分子的形成过程。
①Cl2：____________________。
②NH3：____________________。
③CO2：____________________。
【答案】(1)①s－s σ H2 ②s－p σ HCl ③p－p σ Cl2
④pz－pz π N2 ⑤py－py π N2
(2)8 2 4 有
(3)①∶∶＋·∶―→∶∶∶
②3H＋··―→
③··＋2··―→∶∶C∶∶
【解析】(2) 分子中有3个C—H σ键、2个C—C σ键、2个C—O σ键、1个O—H σ键；C==C和C＝O中分别有1个π键；有C—H、C＝O、C—O、O—H 4种极性键；含有C==C、C—C非极性键。
B组·能力提升
8．下列不属于共价键成键因素的是( )
A．共用电子对在两原子核之间高概率出现
B．共用的电子必须配对
C．成键后体系能量降低，趋于稳定
D．两原子核体积大小要适中
【答案】D
【解析】共价键的成因和本质是：当成键原子相互靠近时，原子轨道发生重叠，自旋状态相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间的电子云密度增加，体系的能量降低。
9．实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下：
粒子 O O O2 O
键长/(10－12m) 149 128 121 112
键能/(kJ·mol－1) x y z＝494 w＝628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w＞z＞y＞x，该规律是( )
A．粒子所含的价层电子数越多，键能越大
B．键长越大，键能越大
C．粒子所含的价层电子数越少，键能越大
D．成键时电子对越偏移，键能越大
【答案】C
【解析】表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次减少，而其键能依次增大，A错误，C正确；键长越长，键能越小，B错误；四种粒子中的共用电子对不发生偏移，D错误。
10．下列说法正确的是( )
A．1 mol CnH2n＋2分子中含有(3n＋2) mol共价键
B．NH4Cl与HCl化学键类型相同
C．只含有非金属元素的化合物不一定只有共价键
D．电负性之差小于1.7的两种元素的原子间一定形成共价键
【答案】C
【解析】烷烃分子中只有C—C键和C—H键，1个CnH2n＋2分子中含有(n－1)个C—C键和(2n＋2)个C—H键，共计(3n＋1)个共价键，A错误；NH4Cl与HCl化学键类型不同，B错误；NH4Cl等铵盐中含有离子键，C正确；电负性之差小于1.7的Na与H、K与H等均形成离子键，D错误。
11．具有下列电子排布式的原子中，不能形成π键的是( )
A．1s22s22p63s23p4 B．1s22s22p3
C．1s22s22p63s1 D．1s22s22p2
【答案】C
【解析】四种原子分别是S、N、Na、C，其中Na是活泼金属，在化学反应中易失去一个电子，形成的是离子键，而π键是共价键中的一种。
12．在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是( )
A．仅有一个σ键 B．仅有一个π键
C．一个σ键，一个π键 D．一个σ键，两个π键
【答案】C
【解析】由题给条件可知，N2F2的结构式为F－N＝N－F，则两个氮原子之间为氮氮双键，其中有一个σ键，一个π键。
13．已知部分键能、键长数据如下表所示：
共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F
键能/(kJ·mol－1) 242.7 193.7 152.7 568
键长/pm 198 228 267 a
共价键 C—C C==C C≡C C—H
键能/(kJ·mol－1) 347.7 615 812 413.4
键长/pm 154 133 120 109
共价键 H—Cl H—Br H—I H—O
键能/(kJ·mol－1) 431.8 366 298.7 462.8
键长/pm b c d 96
共价键 N—H N＝O O—O O＝O
键能/(kJ·mol－1) 390.8 607 142 497.3
键长/pm 101 e f g
(1)下列推断正确的是__________(填字母，下同)。
A．稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
B．氧化性：I2＞Br2＞Cl2
C．沸点：H2O＞NH3
(2)下列有关推断正确的是__________。
A．同种元素形成的共价键的稳定性：三键＞双键＞单键
B．同种元素形成的双键键能一定小于单键键能的2倍
C．键长越小，键能一定越大
D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强
(3)在相同条件下，将乙烯、乙炔分别以同速率通入等体积同浓度的溴的四氯化碳溶液中_______(填“前者”或“后者”)先褪色。
(4)在HX分子中，键长最小的是__________(填化学式，下同)，键长最大的是_______；O—O键的键长__________(填“大于”“小于”或“等于”)O＝O键的键长。
【答案】(1)AC (2)A (3)前者 (4)HF HI 大于
【解析】(3)单从键能数据看，乙烯断裂1 mol π键消耗能量约为(615－347.7)kJ·mol－1×1 mol＝267.3 kJ，乙炔断裂2 mol π键消耗能量约为(812－347.7)kJ·mol－1＝464.3 kJ，乙炔和乙烯分子中π键键能相差不大，但由于C≡C键的键长比C==C键的键长小，导致乙烯中的π键更容易断裂，故乙烯更容易与Br2反应。第二章检测卷
(分子结构与性质)
班级：_________ 姓名：_________ 学号：_________ 成绩：_________
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 O 16 Na 23 S 32 Cl 35.5 K 39
一、选择题：本大题共16小题，共44分。第1－10小题，每小题2分；第11－16小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．下列示意图或图示正确的是( )
【答案】D
【解析】CO2分子中3个原子共线，为直线形，A错误；图中为电子云肩并肩，是p－p π键电子云模型，B错误；砷原子结构示意图应为，C错误。
2．下列反应能说明σ键比π键牢固的是( )
A．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
B．CH2＝CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br
C．2H2＋O22H2O
D．H2＋Cl22HCl
【答案】B
【解析】碳碳双键由1个σ键和1个π键组成，CH2===CH2发生加成反应时π键断裂，说明σ键比π键牢固。
3．下列说法正确的是( )
A．HF、HCl、HBr、HI的沸点依次升高
B．H2O的熔、沸点高于H2S，是由于H2O分子之间可以形成氢键
C．乙醇分子与水分子之间只存在范德华力
D．氯的各种含氧酸酸性由强到弱的顺序为HClO＞HClO2＞HClO3＞HClO4
【答案】B
【解析】HF分子间可以形成氢键，沸点最高，沸点高低顺序应为HF＞HI＞HBr＞HCl，A错误；O元素的电负性较大，水分子间可以形成氢键，故H2O的熔、沸点高于H2S，B正确；乙醇分子与水分子之间可以形成氢键，C错误；Cl元素的化合价越高，对应氧化物的水化物酸性越强，酸性强弱顺序应为HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4，D错误。
4．(2023·福建龙岩第一中学阶段)下列有关合成药物胃复安的说法不正确的是( )
A．分子中碳原子有2种杂化类型
B．该分子组成元素的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C＞H
C．该分子组成元素第一电离能最大的是O
D．分子中所有氮原子上都有一对孤电子对
【答案】C
【解析】该有机物中含有苯环、肽键和甲基等，分子中碳原子有sp2、sp3共2种杂化类型，A正确；同周期元素，核电荷数越大电负性越强，则该分子组成元素的电负性由大到小的顺序为O＞N＞C＞H，B正确；同一周期元素，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大的趋势，O、C、N、Cl、H中N属于第ⅤA族元素，N元素原子的2p能级含有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，失去第1个电子需要的能量较大，第一电离能最大，C错误；分子中所有氮原子都形成3个单键，则每个N原子上都有一对孤电子对，D正确。
5．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是 ( )
A．H2O2分子的空间结构为直线形
B．CO2分子为非极性分子
C．BF3分子中B原子为sp3杂化，分子为三角锥形
D．CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化
【答案】B
【解析】H2O2分子不是直线形的，A错误；CO2分子为直线形分子，分子内正、负电荷中心重合，为非极性分子，B正确；BF3分子中B原子为sp2杂化，分子为平面三角形，C错误；CH3COOH分子中甲基中C原子采取sp3杂化，羧基中C原子采取sp2杂化，D错误。
6．下列说法中正确的是( )
A．互为手性异构体的分子互为镜像，且分子组成相同，性质也相同
B．由酸性：FCH2COOH＞CH3COOH，可知酸性：ClCH2COOH＞CH3COOH
C．共价键都具有饱和性和方向性，都可以绕键轴旋转
D．除HF外，其他卤化氢沸点随着相对分子质量的增大而升高，是因为氢键的键能逐渐增大所致
【答案】B
【解析】互为手性异构体的分子其结构不同，性质也有所不同，A错误；由提示可知，B项中F 原子的存在使得酸性增强，故同族元素的Cl也有类似的作用，B正确；s轨道与s轨道发生电子云重叠形成的共价键没有方向性，σ键可以绕键轴旋转，π键不能旋转，C错误；在卤素氢化物中，只有HF分子间能形成氢键，D错误。
7．二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等，一旦进入人体会导致急性肾衰竭，危及生命。二甘醇的结构简式是HOCH2CH2OCH2CH2OH。下列有关二甘醇的叙述正确的是( )
A．符合通式CnH2nO3 B．分子间能形成氢键
C．分子间不存在范德华力 D．能溶于水，不溶于乙醇
【答案】B
【解析】二甘醇的分子式为C4H10O3，它符合通式CnH2n＋2O3；二甘醇分子之间能形成O—H…O氢键，也存在范德华力；由“相似相溶”规律可知，二甘醇能溶于水和乙醇。
8．下列化合物中，含有3个手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】含有3个手性碳原子，A正确；含有1个手性碳原子，B错误；含有2个手性碳原子，C错误；含有1个手性碳原子，D错误。
9．三氯化硼(BCl3)的熔点为－107 ℃，沸点为12.5 ℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°，它能与水反应。下列有关叙述中正确的是( )
A．三氯化硼分子呈正三角形，属极性分子
B．将三氯化硼加到水中会使溶液的pH降低
C．三氯化硼分子为三角锥形
D．三氯化硼晶体中硼原子以sp杂化
【答案】B
【解析】三氯化硼水解生成的HCl在空气中形成白雾，溶液的pH降低，B正确；三氯化硼中的硼为sp2杂化，无孤电子对，分子中键与键之间的夹角为120°，是平面三角形结构，分子中正负电荷中心重叠，为非极性分子，A、C、D均错误。
10．法匹拉韦是治疗新冠病毒感染的一种药物，其结构简式如图所示。下列说法错误的是( )
A．该分子中N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O
B．该分子中C—H键的键能大于C—F键的键能
C．该分子中所有N原子都为sp3杂化
D．该分子中σ键与π键数目之比为15∶4
【答案】C
【解析】同周期元素的第一电离能从左到右有增大的趋势，但ⅡA族和ⅤA族的元素达到全满或半满状态，所以N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F＞N＞O，A正确；分子中C－H键的键能与C－F键的键能比较，可以根据键长的大小来判断，具体来说就是根据相结合的两个原子的半径来比较，半径越小键能越大，两个化学键都含有C原子，F原子的半径大于H原子的半径，所以C—H键的键能大于C－F键的键能，B正确；该分子中双键的成键N原子为sp2杂化，C错误；该分子中σ键与π键数目之比为15∶4，D正确。
11．下列有关分子空间构型的说法中正确的是( )
A．HClO、BF3、NCl3分子中所有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．分子中键角的大小：BeCl2＞SnCl2＞SO3＞NH3＞CCl4
D．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间排布为直线，成键电子对数等于2，没有孤电子对
【答案】D
【解析】HClO中的H和BF3中的B都未达到8电子稳定结构，A错误。P4和CH4都是正四面体结构，但是P4的P－P是该四面体的边，所以键角为60°；CH4的C－H键在正四面体的内部，键角为109°28′，B错误。BeCl2的空间结构为直线形，键角为180°；SnCl2呈V型，分子中含有一对孤电子对，由于该孤电子对的存在，键角小于120°；SO3的空间结构为平面正三角形，键角为120°；NH3的空间结构为三角锥形，键角为107°；CCl4的空间结构为正四面体形，键角为109°28′；故分子中键角的大小：BeCl2＞SO3＞SnCl2＞CCl4＞NH3，C错误。BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，即成键电子对数等于2，由于没有孤电子对，故其空间排布为直线形，D正确。
12．用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是( )
A．H2S、CS2、HI都是直线形的分子
B．COCl2、BF3、SO2都是平面三角形的分子
C．BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°
D．PCl3、NH3、PCl5的VSEPR构型相同
【答案】C
【解析】H—S—H键角为92.1°，即H2S为V形分子，CS2、HI都是直线形的分子，A错误。SO2中价层电子对数＝2＋×＝3，且中心原子含有1对孤电子对，所以SO2为V形结构；BF3中价层电子对数＝3＋×＝3，所以BF3是键角为120°的平面三角形结构；COCl2中价层电子对数＝3＋×[4－(1×2＋2×1)]＝3，为平面三角形分子，B错误。由B项可知BF3键角为120°，SnBr2中价层电子对数＝2＋×＝3，且含有1对孤电子对，为V形结构，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2键角小于120°，C正确。NH3、PCl3中价层电子对数＝3＋×＝4，且中心原子含有1对孤电子对，所以PCl3、NH3为三角锥形结构；PCl5中价层电子对数＝5＋×＝5，且不含孤电子对，为三角双锥结构，D错误。
13．(2023·广东东莞中学阶段)LiAlH4是一种强还原剂，能将乙酸直接还原成乙醇。下列说法正确的是( )
A．同周期简单金属阳离子半径，Al3+最大
B．双键对单键的斥力强于单键之间斥力，图中键角α＞β
C．AlH的空间构型是正四面体形
D．与CH3CH2OH相比，CH3COOH中的“O—H”键极性更弱
【答案】C
【解析】第三周期元素的简单离子中，Na、Mg、Al对应的离子核外有2个电子层，从Si到Cl对应的简单离子核外有3个电子层，第三周期元素中简单离子半径从Na到Al依次减小、从Si到Cl依次减小，则第三周期简单离子中离子半径最小的是Al3+，A错误；羧基中碳氧双键对单键的作用力大于单键之间的作用力，所以键角α＜β，B错误； AlH中心原子价层电子对数＝4＋＝4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该离子空间构型为正四面体形，C正确；烃基为斥电子基，因为O的非金属性比C的强，吸引电子对的能力强，O原子为吸电子基，使得羧基“O—H”键极性增强，易电离出H＋，则CH3COOH中“O—H”键极性更强，D错误。
14．第VA族元素的原子R与Cl原子结合形成RCl3气态分子，其立体结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于RCl5分子的说法中正确的是( )
A．每个原子都达到8电子稳定结构
B．键角(Cl－R－Cl)有90°、120°、180°三种
C．RCl5受热后会分解生成分子结构呈平面三角形的RCl3
D．分子中5个R－Cl键键能均相同
【答案】B
【解析】R为第VA族元素，该原子最外层有5个电子，据图可知RCl5中R原子与每个Cl原子共用一对电子，所以R原子的最外层有5＋5＝10个电子，A错误；根据图知，上下两个顶点与中心R原子形成的键角为180°，中间为平面三角形，构成三角形的键角为120°，顶点与平面形成的键角为90°，B正确；RCl5RCl3＋Cl2↑，则RCl5受热后会分解生成分子结构呈三角锥形的RCl3，C错误；键长越短，键能越大，据图可知键长不是都相同，所以键能也不是都相同，D错误。
15．沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构，DNA分子的两条链之间通过氢键结合，DNA分子复制前首先将双链解开。以下有关DNA分子的说法中正确的是( )
A．DNA分子中既含有极性键又含有非极性键
B．DNA分子中的化学键主要有共价键和氢键
C．DNA分子的双链解开的过程既有物理变化又有化学变化
D．DNA的两条链之间通过共价键结合
【答案】A
【解析】在DNA分子中，C—C键是非极性键，另外分子中还含有C—H键等极性键，A正确；氢键是分子间作用力，不属于化学键，B错误；DNA双链在解开的过程中仅破坏了氢键，故属于物理变化，C错误；DNA两条链之间通过氢键结合，D错误。
16．As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示)，溶于盐酸生成AsCl3，用LiAlH4还原AsCl3生成AlH3。下列说法不正确的是( )
A．As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3
B．LiAlH4为共价化合物
C．AsCl3空间结构为三角锥形
D．AlH3分子键角大于109°28′
【答案】B
【解析】As2O3中每个As原子价层电子对数是4，且含有一对孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断As原子杂化方式为sp3，A正确；只含共价键的化合物为共价化合物，含有离子键的化合物为离子化合物，该物质是由Li＋和AlH构成的，为离子化合物，B错误；AsCl3中As原子价层电子对数＝3＋＝4，且含有一对孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为三角锥形，C正确；AlH3中Al原子价层电子对数＝3＋＝3，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为平面三角形，所以其键角为120°，大于109°28′，D正确。
二、非选择题：本大题共4小题，共56分。
17．(12分)O3能吸附有害紫外线，臭氧层是人类赖以生存的保护伞。O3分子的结构如图1所示。呈V形，键角116.5°。3个O原子以1个O原子为中心，与另外2个O原子分别构成1个非极性共价键：中间O原子提供2个电子，旁边2个O原子各提供1个电子，构成1个特殊的化学键(3个O原子均等地享有这4个电子)。请回答：
(1)题中所述非极性共价键是_______(填“σ”或“π”，下同)键，特殊的化学键是_______键。
(2)1919年，化学家提出等电子体的概念：由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相等，各原子最外层电子数之和相等，可互称为等电子体，等电子体的结构相似，物理性质相近。根据等电子原理，下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是_______(填字母)。
A．H2O B．CO2
C．SO2 D．BeCl2
(3)原子中没有与其他原子共用的电子对叫孤电子对，那么O3分子有_______对孤电子对。
(4)下列有关说法正确的是__________(填字母)。
A．臭氧和氧气互为同素异形体，它们在水中的溶解度相同
B．臭氧和氧气的相互转化能保持大气中臭氧的含量基本稳定
C．臭氧转化为氧气和氧气转化为臭氧均需要吸收能量
D．向大气中排放氮的氧化物和氟氯代烃均能加快臭氧的分解
(5)S的常见单质S8的结构为如图2所示，S原子的杂化轨道类型是__________。
【答案】(12分，每空2分)(1)σ π (2)C (3)5 (4)BD (5)sp3
【解析】(1)特殊的化学键为π键，而相邻的氧原子之间的非极性共价键为σ键。(2)O3、SO2分子是均由3个原子构成、价层电子数均为18的等电子体。(3)根据图示，在O3分子中形成共价键的电子共有8个，所以孤电子对数为5对。(4)O2与O3互为同素异形体，O2为非极性分子，O3为弱极性分子，O3在水中的溶解度较大，A错误；O3转化为O2释放能量，O2转化为O3吸收能量，C错误。(5)根据结构，每个S原子有2个σ键，2对孤电子对，即价层电子对数为4，S原子的杂化类型为sp3。
18．(16分)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为_______。
(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为____________，羰基碳原子的杂化轨道类型为_______。
(3)查文献可知，可用2－氯－4－氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲：
设NA为阿伏加德罗常数的值。反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂__________个σ键，断裂__________个π键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较复杂，有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：____________________ ______________。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是_____________________________________，中心原子的杂化轨道类型分别是________________________。
【答案】(16分，每空2分)(1)1 (2)sp2、sp3 sp2 (3)NA NA
(4)①H—O键的键能大于H—N键的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp
【解析】(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。
(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数均为1，属于sp3杂化；剩余的1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。(3)一般地，σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中NC键中的π键和2－氯－4－氨基吡啶分子中的N—H键。(4)①O、N属于同周期元素，O的非金属性大于N，原子半径：O＜N，H—O键的键长小于H—N键的键长，H—O键的键能大于H—N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子为sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子为sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子为sp杂化。
19．(12分)己二酸在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用，其制备反应为3＋8HNO33＋8NO↑＋7H2O。
(1)有机反应物中所有的碳原子__________(填“能”或“不能”)处于同一平面。
(2)己二酸中所含化学键的类型为______________(填字母)。
a．σ键 b．π键 c．极性共价键 d．非极性共价键 e．离子键 f．氢键
(3)该反应方程式中所涉及元素的电负性从大到小的顺序为______________________ (用元素符号表示，下同)，第一电离能最大的是__________。
(4)反应物硝酸可脱水生成N2O5，固态N2O5由NO和一种一价阳离子构成，则其中阴、阳离子的空间构型依次为__________________、____________________。
【答案】(12分，每空2分)(1)不能 (2)abcd (3)O＞N＞C＞H N
(4)平面三角形 直线形
【解析】(1)所有的碳原子均为sp3杂化，碳原子不能处于同一平面；(2)己二酸含有C－C、C－H、C==O、C－O、H－O键，则含有σ键、π键、极性共价键、非极性共价键，答案为abcd；(3)方程式中所涉及的元素为C、H、O、N，元素的非金属性越强，电负性越大，则电负性从大到小的顺序为O＞N＞C＞H；(4)已知固态N2O5由NO和一种一价阳离子构成，根据原子及电荷守恒，则阳离子为NO，NO中N原子含有的孤电子对数＝(5＋1－3×2)＝0，含有3条共价单键，则为sp2杂化，为平面三角形；NO中N原子孤电子对数＝(5－1－2×2)＝0，含有2条共价单键，则为sp杂化，为直线形。
20．(16分)a、b、c、d是四种由短周期元素构成的中性粒子，它们都有14个电子，且都是通过共价键形成的物质。回答下列问题：
(1)a是单核粒子，a单质可用作半导体材料，a粒子的电子排布式为____________________。
(2)b是双核粒子，常温下为无色无味气体。b的化学式为__________，人吸入气体b后容易引起中毒，是因为______________________________________________而使人中毒。
(3)c是双核粒子且是一种单质，写出其电子式：________________。c分子中所含共价键的类型为__________________(填“极性键”或“非极性键”)，c单质常温下性质稳定，不易发生反应，原因是____________________。
(4)d是四核粒子，其结构式为__________________；d分子内所含共价键有__________个σ键，__________个π键；σ键与π键的强度大小关系为σ键__________(填“＞”“＜”或“＝”)π键，原因是____________________。
【答案】(16分，除标注外每空1分)(1)1s22s22p63s23p2(或[Ne]3s23p2)(2分)
(2)CO CO被吸入人体后，会与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白丧失输送氧气的能力(2分)
(3)∶N??N∶ 非极性键 N2分子中的共价三键键能很大，共价键很牢固(2分)
(4)H—C≡C—H(2分) 3 2 ＞ σ键中原子轨道的重叠程度比π键中原子轨道的重叠程度大，形成的共价键强(2分)
【解析】(1)由题意知，a是单核粒子，含14个电子，则a是Si，Si可作半导体材料。(2)b是双核粒子，根据其是无色无味气体，能使人中毒，可确定b为CO，CO进入人体会与血液中的血红蛋白结合而使血红蛋白丧失输送氧气的能力，使人中毒。(3)c是双核粒子组成的单质，每个原子有7个电子，故c为N2，N2分子的结构式为N≡N，分子中的共价键为非极性键，N2分子中的共价三键键能很大，所以N2分子很稳定。(4)d是四核粒子，即4个原子共有14个电子，只能是C2H2，C2H2的结构式为H—C≡C—H，分子中有两个C—H σ键，一个C—C σ键，两个π键，σ键中原子轨道重叠程度大，故σ键的强度大于π键。第二章 第三节 第2课时
A组·基础达标
1．从碘水中提取碘，可供选择的有机溶剂是( )
A．苯、酒精 B．汽油、甘油
C．四氯化碳、分馏汽油 D．二硫化碳、乙醇
【答案】C
【解析】从碘水中提取碘要求碘在该有机溶剂(萃取剂)中的溶解度比在水中的溶解度大，且有机溶剂与水互不相溶，只有这样才能使碘转移到有机溶剂中与水分离。碘属于非极性分子，易溶于苯、分馏汽油、CCl4、乙醇等有机溶剂，但甘油、酒精(乙醇)由于分子中存在—OH，能与水互溶，所以不能用作萃取剂，故答案为C。
2．下列几种氢键：①O—H…O ②N—H…N ③F—H…F ④O—H…N
其强度由强到弱的排列顺序是( )
A．③①④② B．①②③④
C．③②①④ D．①④③②
【答案】A
【解析】F、O、N的电负性依次减小，F—H、O—H、N—H键的极性依次减小，所以氢键F—H…F最强，其次是O—H…O，再次是O—H…N，最弱的是N—H…N。
3．下列说法不正确的是( )
A．氢键既可存在于分子之间，也能存在于某些物质的分子之内
B．对于组成和结构相似的分子，其范德华力随着相对分子质量的增大而增大
C．分子之间形成的氢键与分子内形成的氢键都会使物质的沸点升高
D．冰融化时只克服分子间作用力，分子内共价键未受破坏
【答案】C
【解析】分子之间形成的氢键使物质的沸点升高，分子内形成的氢键不能使物质的沸点升高，C错误。
4．下列物质分子间不能形成氢键的是( )
A． B．
C．H2O D．CH3CH2OH
【答案】A
【解析】可以形成分子内氢键，分子之间不存在氢键，故选A。
5．溴单质、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大的原因是( )
A．溴单质、碘单质和四氯化碳中都含有卤素
B．溴、碘是单质，四氯化碳是化合物
C．Br2、I2是非极性分子，CCl4也是非极性分子，而水是极性分子
D．以上说法都不对
【答案】C
【解析】Br2、I2以及CCl4都是非极性分子，而水是极性分子，根据“相似相溶”规律可知，溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大。
6．下列各组物质性质的比较，结论不正确的是( )
A．分子的极性：NH3＞CO2
B．沸点：＜
C．碳碳键的键长：CH3CH3＞CH2＝CH2
D．在H2O中的溶解度：CH3CH2Br＜CH3CH2OH
【答案】B
【解析】NH3中正负电荷中心不重合，属于极性分子，CO2结构对称，正负电荷中心重合，属于非极性分子，故分子的极性：NH3＞CO2，A正确；分子晶体的熔、沸点与分子间作用力强弱有关，分子间作用力越强，熔、沸点越高，形成分子间氢键，形成分子内氢键，分子内氢键的分子间作用力较小，则沸点：＜，B错误；碳碳单键的键能小于碳碳双键的键能，键能越大，键长越短，则键长：CH3CH3＞CH2===CH2，C正确；CH3CH2OH与水分子间能形成氢键，CH3CH2Br与水分子间不能形成氢键，则在H2O中的溶解度：CH3CH2Br＜CH3CH2OH，D正确。
7．下列有机物分子中含有两个手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】由有机物的结构简式可以看出，A、C、D三项物质的分子中没有手性碳原子；B项中每个与氯原子相连的碳原子都是手性碳原子。
8．(2022·广东汕头月考)下列说法正确的是( )
A．硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，说明极性：H2O＞C2H5OH＞CS2
B．BF3、CCl4中每个原子都满足8电子稳定结构
C．分子晶体中一定存在共价键
D．I2低温下就能升华，说明碘原子间的共价键较弱
【答案】A
9．(1)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此判断CrO2Cl2可能是__________(填“极性”或“非极性”)分子。
(2)在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种有机溶剂中，碳原子采取sp2杂化的分子有__________(填序号)，CS2分子的空间结构是__________。CO2与CS2相比，__________的沸点较高。
【答案】(1)非极性 (2)①③ 直线形 CS2
【解析】(1)CCl4、CS2是非极性溶剂，根据相似相溶规律，CrO2Cl2可能是非极性分子。(2)苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4分子中碳原子的杂化方式分别是sp2、sp3、sp2、sp、sp3。CS2、CO2分子的空间结构都是直线形，根据组成和结构相似的物质，相对分子质量越大范德华力越大，可知CS2的沸点高于CO2。
B组·能力提升
10．(2023·北京海淀开学)通过原子力显微镜观测铜单晶表面的8－羟基喹啉分子，可清晰观察到分子间存在的氢键作用，为化学界争论近百年的“氢键的本质”问题提供了新的实验证据。下列说法错误的是( )
A．氢键的本质是一种微粒间的相互作用
B．成像图片中的微粒由4个8－羟基喹啉分子缔合而成
C．8－羟基喹啉分子的取向不同，其间的氢键数目和强弱可能发生改变
D．8－羟基喹啉中存在分子内氢键，因此其熔、沸点相对较高
【答案】D
【解析】氢键的本质是一种作用于分子间的相互作用，A正确；根据图示，成像图片中的微粒由4个8－羟基喹啉分子缔合而成，B正确；根据图示，8－羟基喹啉分子的取向不同，其间的氢键数目、形成氢键的原子间的距离不同，即氢键数目和强弱不一样，C正确；根据图示，8－羟基喹啉中不存在分子内氢键，D错误。
11．在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是( )
A．范德华力、范德华力、范德华力
B．范德华力、范德华力、共价键
C．范德华力、共价键、共价键
D．共价键、共价键、共价键
【答案】B
【解析】“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气”是石蜡的固、液、气三种状态的转变，属于物理变化，需要克服分子之间的范德华力；“石蜡蒸气→裂化气”是化学变化，破坏的是分子内的共价键，所以选B。
12．下列对分子及其性质的解释中，不正确的是( )
A．碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
B．乳酸[CH3CH(OH)COOH]分子中存在一个手性碳原子
C．H2O比H2S稳定是由于水分子间可以形成氢键
D．实验测定，接近100 ℃的水蒸气的相对分子质量较大，这与水分子的相互缔合有关
【答案】C
【解析】碘是非极性分子，易溶于非极性溶剂四氯化碳，甲烷属于非极性分子，难溶于极性溶剂水，所以都可用“相似相溶”规律解释，A正确；碳原子连接四个互不相同的原子或原子团时，该碳原子为手性碳原子，所以中加“*”的碳原子为手性碳原子，B正确；H2O的沸点比H2S高是由于水分子间可以形成氢键，H2O比H2S稳定是由于水分子中的H—O键比硫化氢分子中的H—S键强，C错误；水分子之间可以通过氢键而缔合，D正确。
13．现已知O3分子为V形结构，O3在水中的溶解度和O2比较( )
A．O3、O2一样大 B．O3比O2小
C．O3比O2大 D．无法比较
【答案】C
【解析】因O3分子为V形结构，为弱极性分子，而O2为非极性分子，根据“相似相溶”规律可知，O3在水中的溶解度比O2大，C正确。
14．当一个碳原子连接四个互不相同的原子或原子团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物分子中含有2个手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】由题意可知，A项、B项与D项所示分子中各有1个手性碳原子；C项所示分子中有2个手性碳原子。
15．水分子间通过氢键的作用，可以形成缔合分子(H2O)n。在冰中，每个水分子被4个水分子包围，形成变形的四面体，通过氢键相互连接成庞大的冰。
(1)1 mol水分子形成的冰中有__________mol氢键。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒，其电离方程式为______________________。
(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系是________________，其判断依据是______________________。
【答案】(1)2
(2)2H2O H3O＋＋OH－
(3)x＞z＞y H2O分子间可以形成氢键；H2Se的相对分子质量大于H2S，故沸点：H2O＞H2Se＞H2S，即x＞z＞y
【解析】(1)H2O分子中的O原子上有两对孤电子对，可与另外2个H2O分子中的H形成2个氢键，H2O分子中的2个H可与另外的水分子中的氧原子形成氢键，一个H2O分子最多可以形成4个氢键，由于氢键存在于水分子之间，故1 mol H2O形成的冰中约有2 mol氢键。(2)H2O电离后形成的两种所含电子数相同的离子是H3O＋和OH－。第二章 第三节 第1课时
A组·基础达标
1．下列说法正确的是( )
A．含有非极性键的分子一定是非极性分子
B．非极性分子中一定含有非极性键
C．由极性键形成的双原子分子一定是极性分子
D．分子的极性与键的极性无关
【答案】C
【解析】含有非极性键的分子不一定是非极性分子，如H2O2；非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2均是非极性分子，却不含非极性键；分子的极性不仅与键的极性有关，还与分子空间结构有关。
2．X、Y为两种不同的元素，下列化学式表示的物质一定为极性分子的是( )
A．XY B．XY2
C．XY3 D．XY4
【答案】A
【解析】A项，在XY分子中X、Y是不同的原子，吸引电子能力不同，正、负电荷中心不重合，一定是极性分子；B项，三原子在同一条直线上时就是非极性分子，如CO2；C项，四原子若在同一平面内就是非极性分子，如BF3，不在同一平面内就是极性分子，如NH3；D项，该分子若是正四面体形结构，则是非极性分子。
3．下列关于粒子结构的描述正确的是( )
A．CS2、H2O、BeCl2都是直线形分子
B．CCl4和CH2Cl2均是四面体形的非极性分子
C．H2S和NH3均是由极性键构成的极性分子
D．HCl和HS－均是含有一个极性键的极性分子
【答案】C
【解析】水不是直线形分子，A错误；由于C—H键的键长小于C—Cl键的键长，故CH2Cl2的空间结构不是对称的正四面体形，因而属于极性分子，B错误；HS－不是分子，是阴离子，D错误。
4．通常状况下，NCl3是一种油状液体，其分子空间结构与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述错误的是( )
A．NCl3分子中N—Cl键的键长比CCl4分子中C—Cl键的键长短
B．NCl3分子是非极性分子
C．NCl3分子中的所有原子均达到8电子稳定结构
D．NBr3与NCl3分子的空间结构相似
【答案】B
【解析】C原子的原子半径大于N原子的原子半径，所以CCl4中C—Cl键的键长比NCl3中N—Cl键的键长大，A正确；NCl3分子的空间结构与氨分子相似，都是三角锥形结构，氨分子是极性分子，所以NCl3分子也是极性分子，B错误；NCl3分子中N原子最外层电子数为5＋3＝8，NCl3分子中Cl原子最外层电子数为7＋1＝8，所以N原子和Cl原子均达到8电子稳定结构，C正确；NBr3与NCl3分子的空间结构都是三角锥形，D正确。
5．下列说法不正确的是( )
A．含有共价键的化合物就是共价化合物
B．含有极性键的分子可能是非极性分子
C．有电子转移的反应是氧化还原反应
D．水溶液中能完全电离的电解质是强电解质
【答案】A
【解析】含有共价键的化合物也可能是离子化合物，如NaOH、NH4Cl等，A错误；含有极性键的分子可能是非极性分子，如CH4，B正确；有电子转移的反应一定是氧化还原反应，C正确；水溶液中能完全电离的电解质是强电解质，D正确。
6．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A．分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B．分子中四个氮原子共平面
C．该物质的分子是非极性分子
D．该物质分子中氮原子之间的共价键均为σ键
【答案】D
【解析】N和O两种原子属于不同非金属元素的原子，它们之间形成的共价键是极性键，A错误；因为该分子中N—N—N键角都是108.1°，所以该分子中四个氮原子不可能共平面，B错误；由该分子的空间结构可知，分子空间结构不对称，是极性分子，C错误；该物质分子中氮原子之间的共价键都是单键，故均为σ键，D正确。
7．北斗卫星导航系统由中国自行研制并开发，其中第八颗和第九颗北斗卫星由长征三号甲运载火箭送入了太空预定转移轨道。已知运送卫星的火箭所需燃料除液态过氧化氢外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。
(1)该氮氢化合物的电子式为____________________，其中N原子采取__________杂化方式，该分子是____________(填“极性”或“非极性”)分子。
(2)若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是________________，只含有非极性键的是______________，只含有极性键的是______________。
(3)NH3分子中的N原子上有一对孤电子对，能发生反应：NH3＋HCl===NH4Cl。试写出将上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式：______________________。
(4)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为______________________________，由此可知它__________(填“含有”或“不含”)非极性键。
【答案】(1) sp3 极性 (2)N2H4和H2O2 N2 H2O
(3)N2H4＋2HCl===N2H6Cl2
(4)···· 含有
【解析】(1)由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数，计算可知其分子式为N2H4，它的结构可看作是NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得，该分子的结构式为，分子中的键全部是单键，故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子杂化方式相同，也是sp3杂化，该分子为极性分子。(2)两者反应后生成的物质无毒又不污染环境，故得到的是N2和H2O，反应的化学方程式为N2H4＋2H2O2===N2＋4H2O，两种反应物中都含有极性键和非极性键，在生成物H2O中只含有极性键，N2中只含有非极性键。
B组·能力提升
8．通常把原子总数相同及价层电子总数也相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法不正确的是( )
A．CH4和NH是等电子体，键角均为109°28′
B．NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构
C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构
D．B3N3H6和苯是等电子体，二者都是非极性分子
【答案】C
【解析】解题关键是利用等电子体具有相似结构，判断键角和分子的空间结构。CH4和NH是等电子体，都是正四面体结构，键角均为109°28′，A正确；NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构，B正确；H3O＋和PCl3价层电子总数不相等，不是等电子体，C错误；B3N3H6与苯是等电子体，两种分子的空间结构相似，二者都是非极性分子，D正确。
9．(2022·山东博兴期中)S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法中错误的是( )
A．S2Cl2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．S原子采用sp3杂化
【答案】A
【解析】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；由图可知S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，S原子的价层电子对数为4，则S原子采取sp3杂化，D正确。
10．下列叙述正确的是( )
A．NH3、CO、CO2都是极性分子
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．HCl、H2S、NH3分子中的中心原子的杂化方式分别是sp、sp2、sp3
D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
【答案】B
【解析】A项，CO2属于非极性分子；C项，中心原子S、N均采取sp3方式杂化，形成HCl分子时，氯原子没有采取轨道杂化方式；D项，H2O分子中的O原子上有2对孤电子对，H2O分子空间结构为V形。
11．(2023·重庆南开中学三模)CCl4是一种重要的有机溶剂，其工业制备原理为CS2＋3Cl2CCl4＋S2Cl2，下列说法正确的是( )
A．CS2和CCl4中的C原子杂化方式均为sp3
B．CS2和CCl4分子的空间结构分别是V形和正四面体形
C．CS2为非极性分子，S2Cl2为极性分子
D．Cl2中含有非极性键，且液态Cl2挥发时共价键断裂
【答案】C
【解析】CS2和 CCl4中的C原子的价层电子对数分别为2＋(4－2×2)＝2，4＋(4－1×4)＝4，杂化方式分别为sp、sp3，A错误。根据CS2和CCl4中的C原子价层电子对数分别为2＋(4－2×2)＝2，4＋(4－1×4)＝4，空间结构分别是直线形和正四面体形，B错误。CS2中的C原子的价层电子对数为2，为直线形结构，正负电荷中心重合，为非极性分子；S2Cl2中S原子价层电子对数为4，正负电荷中心不重合，为极性分子，C正确。液态Cl2挥发时共价键未断裂，D错误。
12．(2023·浙江温州二模)三氟化氯(ClF3)是极强助燃剂，能发生自耦电离：2ClF3 ClF＋ClF，其分子的空间构型如图所示，下列推测合理的是( )
A．ClF3分子的中心原子杂化轨道类型为sp2
B．ClF3与Fe反应生成FeCl2和FeF2
C．ClF3分子是含有极性键的非极性分子
D．BrF3比ClF3更易发生自耦电离
【答案】D
13．短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大。X原子的s能级电子总数是p能级电子总数的2倍，Y与X同主族，Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1。下列说法错误的是( )
A．XW4为非极性分子
B．Y、Z、W最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是Y＜Z＜W
C．ZW2分子是由极性键构成的极性分子
D．XW4、YW4、ZW2分子中的中心原子均为sp杂化
【答案】D
【解析】短周期元素X、Y、Z和W的原子序数依次增大，X原子的s能级电子总数是p能级电子总数的2倍，则X是C元素；Y与X同主族，则Y是Si元素；Z和W原子中未成对电子数之比为2∶1，且二者原子序数都大于Y，则Z是S元素、W是Cl元素。CCl4分子为正四面体结构，正负电荷中心重合，为非极性分子，A正确；元素的非金属性越强，其最高价氧化物对应水化物的酸性越强，元素非金属性Si＜S＜Cl，所以Y、Z、W的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是Y＜Z＜W，B正确；ZW2是SCl2，由于分子中硫原子上有两对孤电子对，故SCl2为V形极性分子，C正确；CCl4、SiCl4、SCl2分子中的中心原子价层电子对个数都是4，所以均为sp3杂化，D错误。
14．一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。
①Mn2+基态的电子排布式可表示为______________________。
②NO的空间构型是_____________(用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下， CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。
①CO分子的结构式为__________。
②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为__________。
③1 mol CO2中含有的σ键数目为____________________。
【答案】(1)①1s22s22p63s23p63d5(或3d5) ②平面三角形
(2)①CO ②sp3 ③2×6.02×1023(或2NA)
【解析】(1)②NO为sp2杂化，形成平面三角形结构。
(2)①CO结构式为CO。②O有两对孤电子对，各要占据一个杂化轨道，再加上2个氢的轨道共计4个轨道，所以为sp3杂化。③1 mol CO2中有2 mol σ键，2 mol π键。
