2025人教版高中化学选择性必修2强化练习题--第二章 分子结构与性质（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025人教版高中化学选择性必修2强化练习题--第二章 分子结构与性质（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 439.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-24 09:08:42 | ||
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文档简介
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2025人教版高中化学选择性必修2
第二章 分子结构与性质
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Si 28 S 32 Cl 35.5 K 39 Mn 55 Fe 56。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列有关叙述错误的是( )
A.利用手性催化剂生产手性药物可只得到一种或主要得到一种手性分子
B.氢键是一种特殊化学键,它广泛存在于自然界中
C.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异
D.由酸性ClCH2COOH>CH3COOH,可知酸性FCH2COOH>CH3COOH
2.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列有关说法中错误的是( )
A.键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H
B.键能:H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
C.键角:CO2>CH4>H2O>NH3
D.乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键
3.下列分子或离子中,VSEPR模型名称与分子或离子的空间结构名称不一致的是( )
A.CO2 B.H2S C.C D.CF4
4.咪唑()具有类似于苯的平面结构,易溶于水。下列说法错误的是( )
A.咪唑的水溶液中存在氢键
B.分子中涉及元素的电负性:N>C>H
C.分子中C—H键的键长比N—H键的键长长
D.咪唑中N原子电负性最小
5.下列与分子性质有关的说法正确的是( )
A.I2受热易升华,是因为分子内共价键的键能较小
B.尿素[CO(NH2)2]不溶于水,易溶于有机溶剂
C.C的电负性强于Si,所以CH4的熔、沸点高于SiH4
D.HOOC—CF2—COOH的酸性强于HOOC—CH2—COOH是因为F的电负性大,使—COOH中O—H极性强
6.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构,也可推测键角大小,下列判断正确的是( )
A.CS2是角形分子 B.SnI2键角大于120°
C.HCHO是三角锥形分子 D.S键角等于109°28'
7.磷酰氯(POCl3)是有机合成的催化剂,可用以下方法制取:2PCl3+O2 2POCl3或P4O10+6PCl5 10POCl3,P4O10分子的空间结构模型如图所示。下列说法不正确的是( )
A.P4O10是非极性分子 B.PCl3的空间构型是三角锥形
C.P4O10分子中所有的键角都相等 D.POCl3中心原子P是sp3杂化
8.下列关于BeF2和SF2的说法正确的是( )
A.BeF2分子中,中心原子Be的价层电子对数为2,成键电子对数为2,其空间结构为直线形
B.SF2分子中,中心原子S的价层电子对数为4,成键电子对数为2,其空间结构为四面体形
C.BeF2和SF2分子的VSEPR模型分别为直线形和V形
D.SF2的键角比BeF2的大
9.下列判断正确的是( )
A.SO2、CS2、HCN分子的键角都是180°
B.H2O的键角为120°,HgCl2的键角为180°
C.PCl3、NH3、GaCl3都是三角锥形分子
D.HCHO(甲醛)、BCl3、SO3的空间结构都是平面三角形
10.X、Y为同周期主族元素,Y有8种不同运动状态的电子,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在。下列说法错误的是( )
A.Y形成的单质可能是极性分子
B.[XY3]-中心原子杂化方式为sp2
C.[XY2]+空间结构为直线形
D.X、Y形成的简单氢化物稳定性:X>Y
11.已知HNO3、H2SO4的结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.N、的空间结构分别为平面三角形、正四面体形
B.HNO3、H2SO4分子中N、S的杂化轨道类型分别为sp2、sp3
C.等物质的量的N、S中含σ键的个数之比为2∶3
D.HNO3、H2SO4都能与水分子形成分子间氢键
12.下列对事实的分析正确的是( )
选项 事实 分析
A 键角:CH4>NH3>H2O 电负性:CB 溶解度:O3>O2 O3的相对分子质量大于O2
C 沸点:CO>N2 CO为极性分子,N2为非极性分子
D 热稳定性:HF>HCl HF中存在氢键,HCl中不存在氢键
13.下列关于物质结构与性质的说法,不正确的是( )
A.I3AsF6中存在,的空间结构为V形
B.ABn(n≥2)型分子中,若中心原子没有孤电子对,则ABn分子空间结构对称,属于非极性分子
C.水分子间存在氢键,故H2O的熔、沸点及稳定性均大于H2S
D.DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构
14.一种物质结构如图所示,其中X、Y、Z、Q、W为1~20号元素,原子序数依次增大,Z与Q同主族,Q和W的简单离子具有相同的电子层结构。下列说法错误的是( )
A.原子半径:W>Q
B.Z的简单氢化物的熔点低于Q的简单氢化物的熔点
C.阴离子Q的VSEPR模型与其空间结构一致
D.W2Q2Z3溶液与Q的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液反应有黄色浑浊和无色气体产生
15.S4N4具有很好的导电性,在光学、电学等行业有着重要的用途。将干燥的氨气通入S2Cl2的CCl4溶液中,可制得该物质:6S2Cl2+16NH3 S4N4+S8+12NH4Cl(已知S8的结构为,S2Cl2的结构为,S4N4的结构为)。下列说法错误的是( )
A.1 mol S4N4中含有8 mol极性键
B.S8中S采取sp3杂化
C.S8分子中S—S—S的键角为109°28'
D.S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(14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)元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(2)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 。
(3)①H2O分子内O—H键、②分子间的范德华力、③氢键,从强到弱依次为 (填序号)。
(4)H2O2是一种无色液体,其结构如图所示。根据“相似相溶”规律,H2O2在水中的溶解度 (填“大于”“小于”或“等于”)其在CCl4中的溶解度。
(5)基态Co原子的核外电子占据的最高能层符号为 ,CO2分子中σ键与π键数目之比为 。
17.(14分)碳、氮、硼元素有着种类繁多的化合物。
(1)一种常用麻醉剂氯仿常因保存不慎而被氧化,产生剧毒光气(COCl2):2CHCl3+O2 2HCl+2COCl2,光气(COCl2)分子的立体构型是 形。
(2)某有机物的结构简式为,该有机物是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)分子中氮原子杂化类型为 ,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高很多,原因是
。
(4)叠氮化合物是一类重要的化合物,其中氢叠氮酸(HN3)是一种弱酸,其分子结构可表示为,肼(N2H4)被亚硝酸氧化时便可得到氢叠氮酸,发生的反应为N2H4+HNO2 2H2O+HN3;HN3的酸性和醋酸相近,可微弱电离出H+和。下列有关说法正确的是
(填字母)。
A.1个HN3分子中含有5个σ键
B.HN3中的三个氮原子均采用sp2杂化
C.HN3、HNO2、H2O、N2H4都是极性分子
D.肼(N2H4)的沸点高达113.5 ℃,说明肼分子间可形成氢键
(5)分子式为B4COCl6的化合物的结构如图,其中B原子的杂化类型是 ,B—B—B键的键角 Cl—B—Cl键的键角(填“>”“<”或“=”)。
18.(13分)按要求回答下列问题。
(1)H2O和S的中心原子的杂化轨道类型分别为 ,试判断H2O和S的键角大小关系并说明原因: 。
(2)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为 ,雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,SnCl4分子的空间结构为 。
(3)某物质结构简式如图,回答下列问题:
分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子构成的空间结构为 ;CSe2首次是由H2Se和CCl4反应制取的,试比较CSe2、H2Se、CCl4三种分子的键角: (按由大到小顺序排列)。
(4)S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3,的空间结构为 。
(5)[H2F]+[SbF6]-是一种超强酸,则[H2F]+的空间结构为 。
(6)Na3AsO4中含有的化学键类型包括 ;As的空间结构为 。
19.(14分)A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大,A的核外电子总数与其所在周期序数相同;D原子的L层中,成对电子与未成对电子占据的轨道数相同,并且无空轨道;B原子的L层中未成对电子数与D相同,但有空轨道;D与E同族。请回答下列问题:
(1)A与B、C、D、E元素形成的二元共价化合物中,一种化合物分子呈三角锥形,该分子的化学式为 ,其中心原子的杂化方式为 ;A分别与B、C、D形成的共价化合物中既含有极性键,又含有非极性键的是 (填化学式,任意写出三种)。
(2)这些元素形成的含氧酸根离子中,中心原子的价层电子对数为3的是 (写两种即可);含氧酸根离子呈三角锥形的是 。
(3)BA4分子的空间结构为 ;根据原子轨道重叠方式的不同,该分子中共价键的类型为 。
(4)B的一种氢化物的相对分子质量是26,其分子中σ键与π键的数目之比为 。
附加题
1.下列说法中正确的是( )
A.NO2、BF3、NCl3分子中各原子的最外层都不满足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.N的电子式为[H····H]+,离子呈平面正方形结构
D.NH3分子中有一个未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强
2.我国科学家首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。部分流程如图(部分产物略去):
CO2 CH3OH HCHO→……→(C6H10O5)n(淀粉)
下列有关说法错误的是( )
A.1个CO2分子中存在1个σ键、1个π键
B.CH3OH和HCHO均为极性分子
C.CO2、CH3OH和HCHO分子中的碳原子杂化方式各不相同
D.相同压强下,CH3OH的沸点比CO2高,因为前者能形成分子间氢键
3.下列事实的解释不正确的是( )
事实 解释
A 气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难 Mn2+的价层电子排布式为3d5,3d轨道为半充满状态,比较稳定;Fe2+的价层电子排布式为3d6,再失去一个电子可达到3d轨道半充满的稳定状态
B H3O+中H—O—H键角比H2O中的大 H3O+的中心原子的孤电子对数为1,H2O的中心原子的孤电子对数为2,孤电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<成键电子对之间的斥力
C 熔点:HF>HCl HF分子间能形成氢键
D 酸性:CF3COOH>CCl3COOH 氟的电负性大于氯的电负性,F—C键的极性大于Cl—C键的极性,使CF3—的极性大于CCl3—的极性,导致CF3COOH的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出H+
4.H与O可以形成H2O和H2O2两种化合物。请回答下列问题:
(1)H+可与H2O形成H3O+,H3O+的空间结构名称为 。
(2)H2O2是 (填“极性”或“非极性”)分子。H2O2晶体中有:①O—O键、②O—H键、
③范德华力、④氢键,则作用力由强到弱依次为 (用序号表示)。
(3)某些金属离子可以催化H2O2分解的原因是:其最外层未排满的d轨道可以存储电子,降低活化能,使分解反应容易发生。根据以上原理,下列金属离子不能催化H2O2分解的是 。
A.Al3+ B.Mg2+ C.Cu2+ D.Mn2+ E.Fe2+
(4)SF6分子的空间结构为正八面体形,如图所示。1 mol SF6中含有 mol S—F键。
答案与解析
1.B 利用手性催化剂生产药物时可只得到一种或主要得到一种手性分子,故A正确;氢键不是化学键,是一种比较强的分子间作用力,故B错误;互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成和原子排列都完全相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异,故C正确;—F和—Cl都是吸电子基,使得FCH2COOH和ClCH2COOH中羧基中的羟基的极性更大,所以酸性FCH2COOH>CH3COOH,ClCH2COOH>CH3COOH,故D正确。
2.C 原子半径:Si>P>S>Cl,键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H,A正确;原子半径:OCH4>NH3>H2O,C错误;乙烯分子碳碳双键中有1个σ键和1个π键,σ键为p轨道头碰头重叠形成的,π键为p轨道肩并肩重叠形成的,键长:σ键<π键,键能:σ键>π键,D正确。
3.B 中心原子不存在孤电子对时,分子或离子的VSEPR模型名称与空间结构名称一致。CO2、C、CF4中心原子的孤电子对数均为0,H2S中心原子的孤电子对数为2,其空间结构是V形,VSEPR模型为四面体形。
4.D 咪唑的水溶液中存在氢键,A正确;电负性:N>C>H,B正确;氮原子半径小于碳原子,则分子中C—H键的键长比N—H键的键长长,C正确;咪唑中N的电负性最大,D错误。
5.D I2受热易升华,是因为分子间作用力较小,A错误;尿素是极性分子,易溶于水,B错误;CH4和SiH4组成和结构相似,SiH4的相对分子质量大,熔、沸点:CH46.D 根据孤电子对与成键电子对间的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用,分析:
分子或 离子 孤电子 对数 价层电子 对数 价层电子对 互斥模型 分子或离子 空间结构 键角
CS2 0 0+2=2 直线形 直线形 180°
SnI2 1 2+1=3 平面三角形 V形 小于120°
HCHO 0 3+0=3 平面三角形 平面三角形 120°
S 0 0+4=4 正四面体形 正四面体形 109°28'
7.C P4O10为空间结构对称的非极性分子,A正确;PCl3的中心原子P的价层电子对数为4,有一个孤电子对,空间构型是三角锥形,B正确;P4O10中存在P—O键和PO键,键角不全相等,C错误;POCl3的中心原子P的价层电子对数为3+1+=4,中心原子P是sp3杂化,D正确。
8.A BeF2分子的中心原子Be的价层电子对数是×(2-2×1)+2=2,成键电子对数为2,无孤电子对,因此BeF2分子的VSEPR模型和空间结构均为直线形,A正确;SF2分子中,中心原子S的价层电子对数是×(6-2×1)+2=4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,因此SF2分子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为V形,B错误;由上述分析知,BeF2分子的VSEPR模型为直线形,SF2分子的VSEPR模型为四面体形,C错误;BeF2为直线形,SF2为V形,BeF2的键角比SF2的大,D错误。
9.D SO2分子的空间构型为V形,键角小于180°,A错误;H2O分子的空间构型为V形,键角为105°,B错误;GaCl3分子中镓原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,分子的空间构型为平面三角形,C错误;HCHO、BCl3、SO3中心原子的价层电子对数都为3、孤电子对数都为0,分子的空间构型都为平面三角形,D正确。
10.D Y有8种不同运动状态的电子,则Y为O,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在,X、Y为同周期主族元素,则X为N。Y(O)形成的单质O3是V形结构,是极性分子,故A正确;[XY3]-为N,中心原子氮原子价层电子对数为3+(5+1-2×3)=3,则杂化方式为sp2,故B正确;[XY2]+即N,中心原子氮原子价层电子对数为2+(5-1-2×2)=2,则空间结构为直线形,故C正确;非金属性:O>N,因此O、N形成的简单氢化物稳定性:H2O>NH3,故D错误。
11.C N中氮原子的价层电子对数=3+=3,氮原子采用的是sp2杂化,无孤电子对,则N空间结构为平面三角形,中硫原子的价层电子对数=4+=4,采用的是sp3杂化,无孤电子对,则的空间结构为正四面体形,故A、B正确;根据N中氧原子个数,可知1个N中含有σ键的个数为3,根据S中氧原子个数,可知1个S中含有σ键的个数为4,则等物质的量的两种离子中σ键的个数之比为3∶4,故C错误;HNO3、H2SO4分子结构中都存在羟基,HNO3、H2SO4都能与水分子形成氢键,故D正确。
12.C CH4、NH3、H2O中心原子的价层电子对数均为4,孤电子对数分别为0、1、2,键角:CH4>NH3>H2O,A错误;O3是极性分子,O2是非极性分子,根据相似相溶规律,溶解度:O3>O2,B错误;CO和N2结构相似,相对分子质量相等,但CO为极性分子,N2为非极性分子,因此CO的沸点高于N2的沸点,C正确;键能:H—F>H—Cl,热稳定性:HF>HCl,D错误。
13.C 的价层电子对数=2+×(7-1-2×1)=4,含有2个孤电子对,故空间结构为V形,A项正确;若中心原子没有孤电子对,则ABn(n≥2)型分子属于非极性分子,B项正确;非金属元素的简单氢化物的熔、沸点与氢键和范德华力有关,而稳定性与共价键键能有关,H2O的稳定性大于H2S是因为O—H键的键能大于S—H键的键能,C项错误;DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构,D项正确。
14.B X、Y、Z、Q、W为1~20号元素,原子序数依次增大,由题图可知,X、Y、Z形成的共价键数目分别为1、4、2,Z与Q同主族,则X为H元素、Y为C元素、Z为O元素、Q为S元素;Q和W的简单离子具有相同的电子层结构,则W为K元素。K的原子半径大于S,故A正确;水分子能形成分子间氢键,硫化氢不能形成分子间氢键,所以水的熔点高于硫化氢,故B错误;S中硫原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,则S的VSEPR模型和离子的空间构型都为正四面体形,故C正确;硫代硫酸钾溶液与稀硫酸反应生成硫酸钾、硫和二氧化硫气体,实验现象为有黄色浑浊和无色气体生成,故D正确。
15.C 1个S4N4分子中含有8个极性键,则1 mol S4N4中含有8 mol极性键,A正确;S8是一个环形分子,每个S有两个孤电子对,是sp3杂化,存在孤电子对,键角小于109°28',B正确、C错误;S2Cl2分子中每个S原子形成2个共价键,每个Cl原子形成1个共价键,S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构,D正确。
16.答案 (每空2分)
(1)Mn
(2)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比CH3OH中多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大
(3)①、③、②
(4)大于
(5)N 1∶1
解析 (1)基态O原子价层电子排布式为2s22p4,所以其核外未成对电子数是2,而基态Mn原子价层电子排布式为3d54s2,所以其核外未成对电子数是5,因此核外未成对电子数较多的是Mn。
(2)H2O与CH3OH均为极性分子,常温常压下均呈液态,H2O中氢键比CH3OH中多;CO2与H2均为非极性分子,常温常压下均呈气态,CO2相对分子质量较大,范德华力较大,则CO2的沸点高于H2的沸点,所以沸点:H2O>CH3OH>CO2>H2。
(3)共价键的键能大于氢键的作用力,H2O分子间氢键的作用力大于范德华力,故H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O—H键、氢键、分子间的范德华力。
(4)由题图可知过氧化氢是极性分子,水分子也是极性分子,而CCl4是正四面体结构,是非极性分子,故H2O2在水中的溶解度大于其在CCl4中的溶解度。
(5)Co为27号元素,原子核外电子数为27,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,基态Co原子的核外电子占据的最高能层符号为N;CO2分子结构式为OCO,1个双键中含1个σ键、1个π键,所以1个CO2分子中含有2个σ键、2个π键,则σ键与π键数目之比为1∶1。
17.答案 (每空2分)
(1)平面三角
(2)极性
(3)sp3 乙二胺分子中存在N—H键,分子间能形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,所以乙二胺比三甲胺的沸点高很多
(4)CD
(5)sp2和sp3 <
解析 (1)COCl2的结构式为,碳原子采取sp2杂化,COCl2为平面三角形分子。
(2)该有机物正电中心与负电中心不重合,属于极性分子。
(3)乙二胺分子中每个N原子形成3个共价单键,孤电子对数为1,是sp3杂化;乙二胺分子中存在N—H键,乙二胺分子间能形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,所以乙二胺比三甲胺的沸点高很多。
(4)HN3分子结构中有单键、双键、三键,1个HN3分子中含有3个σ键,A错误;HN3分子结构式为,最右侧N原子采用sp杂化,B错误;HN3、HNO2、H2O、N2H4的正电中心与负电中心不重合,都是极性分子,C正确;肼(N2H4)的沸点高达113.5 ℃,说明肼分子间可形成氢键,D正确。
(5)从B4COCl6的结构图可以看出:与C相连的B原子参与形成4个σ键,其杂化类型是sp3,B—B—B键的键角约为109°28',与Cl相连的B原子的杂化类型是sp2,Cl—B—Cl键的键角约为120°,所以B—B—B键的键角小于Cl—B—Cl键的键角。
18.答案 (除标注外,每空1分)
(1)sp3、sp3(2分) H2O、S中的中心原子价层电子对数均为4,H2O分子键角小于S的键角,因为H2O中的O存在2个孤电子对,S中的S不存在孤电子对,孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力(2分)
(2)sp3 正四面体形
(3)四面体形 CSe2>CCl4>H2Se(2分)
(4)V形
(5)V形
(6)离子键、共价键 正四面体形
解析 (4)中心S原子价层电子对数为2+×(6+2-2×2)=4,含有两个孤电子对,所以该离子的空间结构为V形。(5)[H2F]+的中心原子为F,它的孤电子对数为×(7-1-1×2)=2,成键电子对数为2,价层电子对数为2+2=4,故离子的空间结构为V形。
19.答案 (除标注外,每空2分)
(1)NH3 sp3(1分) C2H4、N2H4、H2O2(其他答案合理也可)
(2)N、C(其他答案合理也可) S
(3)正四面体形 σ键(1分)
(4)3∶2
解析 A的核外电子总数与其所在周期序数相同,可知A是H元素;D原子的L层中,成对电子与未成对电子占据的轨道数相同,并且无空轨道,可知D是O元素;B原子的L层中未成对电子数与D相同,但有空轨道,可知B是C元素;由A、B、C、D、E的原子序数依次增大可知C是N元素;由A、B、C、D、E为短周期元素和D与E同族可知E是S元素。
(1)H与C、N、O、S元素形成的二元共价化合物中,一种化合物分子呈三角锥形,该分子的化学式为NH3,其中心原子的价层电子对数为4,所以中心原子的杂化方式为sp3,H分别与C、N、O形成的共价化合物中既含有极性键,又含有非极性键的是C2H4、N2H4、H2O2等。
(2)这些元素形成的含氧酸根离子中,中心原子的价层电子对数为3的是N、N、C等;含氧酸根离子呈三角锥形的是S。
(3)CH4分子的空间结构为正四面体形;根据原子轨道重叠方式的不同,该分子中共价键的类型为σ键。
(4)B的一种氢化物的相对分子质量是26,该氢化物的分子式为C2H2,结构式为,分子中σ键与π键的数目之比为3∶2。
附加题
1.D NCl3分子的电子式为,分子中各原子都满足8电子稳定结构,A错误;P4为正四面体形分子,但其键角为60°,B错误;N有4个价层电子对,无孤电子对,则其为正四面体结构而非平面正方形结构,C错误;NH3分子电子式为,有一个孤电子对,由于孤电子对对成键电子对的排斥作用强,使其键角为107°,呈三角锥形,D正确。
2.A 双键中含有1个σ键和1个π键,1个二氧化碳分子中含有2个双键,则1个CO2分子中存在2个σ键、2个π键,故A错误;CH3OH和HCHO分子中正电中心与负电中心不重合,均为极性分子,故B正确;CO2、CH3OH和HCHO分子中的碳原子杂化方式各不相同,分别是sp、sp3和sp2,故C正确;相同压强下,CH3OH的沸点比CO2高,是因为前者能形成分子间氢键,故D正确。
3.B H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,因为H2O中氧原子有2个孤电子对,H3O+中氧原子只有1个孤电子对,成键电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<孤电子对之间的斥力,B错误。
4.答案 (1)三角锥形
(2)极性 ②、①、④、③
(3)AB
(4)6
解析 (1)H3O+中心原子价层电子对数为3+×(6-1-3×1)=4,中心O原子为sp3杂化,有一个孤电子对,空间结构为三角锥形。
(2)根据H2O2分子结构示意图可知,该分子空间结构不对称,为极性分子;O—O键键能小于O—H键,共价键的键能大于氢键的作用力,氢键的作用力大于范德华力,综上所述,作用力由强到弱依次为②、①、④、③。
(3)根据题意,若金属离子最外层d轨道未排满电子,则可催化H2O2分解,Cu2+价层电子排布式为3d9,Mn2+价层电子排布式为3d5,Fe2+价层电子排布式为3d6,最外层d轨道上均未排满电子,能催化H2O2分解,综上所述,AB符合题意。
(4)1个SF6分子中含有6个F原子,形成6个S—F键,所以1 mol SF6中含有6 mol S—F键。
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2025人教版高中化学选择性必修2
第二章 分子结构与性质
注意事项
1.全卷满分100分。考试用时75分钟。
2.可能用到的相对原子质量:H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Si 28 S 32 Cl 35.5 K 39 Mn 55 Fe 56。
一、选择题(本题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有一个选项符合题意)
1.下列有关叙述错误的是( )
A.利用手性催化剂生产手性药物可只得到一种或主要得到一种手性分子
B.氢键是一种特殊化学键,它广泛存在于自然界中
C.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异
D.由酸性ClCH2COOH>CH3COOH,可知酸性FCH2COOH>CH3COOH
2.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数,下列有关说法中错误的是( )
A.键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H
B.键能:H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
C.键角:CO2>CH4>H2O>NH3
D.乙烯分子中碳碳键的键能:σ键>π键
3.下列分子或离子中,VSEPR模型名称与分子或离子的空间结构名称不一致的是( )
A.CO2 B.H2S C.C D.CF4
4.咪唑()具有类似于苯的平面结构,易溶于水。下列说法错误的是( )
A.咪唑的水溶液中存在氢键
B.分子中涉及元素的电负性:N>C>H
C.分子中C—H键的键长比N—H键的键长长
D.咪唑中N原子电负性最小
5.下列与分子性质有关的说法正确的是( )
A.I2受热易升华,是因为分子内共价键的键能较小
B.尿素[CO(NH2)2]不溶于水,易溶于有机溶剂
C.C的电负性强于Si,所以CH4的熔、沸点高于SiH4
D.HOOC—CF2—COOH的酸性强于HOOC—CH2—COOH是因为F的电负性大,使—COOH中O—H极性强
6.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构,也可推测键角大小,下列判断正确的是( )
A.CS2是角形分子 B.SnI2键角大于120°
C.HCHO是三角锥形分子 D.S键角等于109°28'
7.磷酰氯(POCl3)是有机合成的催化剂,可用以下方法制取:2PCl3+O2 2POCl3或P4O10+6PCl5 10POCl3,P4O10分子的空间结构模型如图所示。下列说法不正确的是( )
A.P4O10是非极性分子 B.PCl3的空间构型是三角锥形
C.P4O10分子中所有的键角都相等 D.POCl3中心原子P是sp3杂化
8.下列关于BeF2和SF2的说法正确的是( )
A.BeF2分子中,中心原子Be的价层电子对数为2,成键电子对数为2,其空间结构为直线形
B.SF2分子中,中心原子S的价层电子对数为4,成键电子对数为2,其空间结构为四面体形
C.BeF2和SF2分子的VSEPR模型分别为直线形和V形
D.SF2的键角比BeF2的大
9.下列判断正确的是( )
A.SO2、CS2、HCN分子的键角都是180°
B.H2O的键角为120°,HgCl2的键角为180°
C.PCl3、NH3、GaCl3都是三角锥形分子
D.HCHO(甲醛)、BCl3、SO3的空间结构都是平面三角形
10.X、Y为同周期主族元素,Y有8种不同运动状态的电子,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在。下列说法错误的是( )
A.Y形成的单质可能是极性分子
B.[XY3]-中心原子杂化方式为sp2
C.[XY2]+空间结构为直线形
D.X、Y形成的简单氢化物稳定性:X>Y
11.已知HNO3、H2SO4的结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.N、的空间结构分别为平面三角形、正四面体形
B.HNO3、H2SO4分子中N、S的杂化轨道类型分别为sp2、sp3
C.等物质的量的N、S中含σ键的个数之比为2∶3
D.HNO3、H2SO4都能与水分子形成分子间氢键
12.下列对事实的分析正确的是( )
选项 事实 分析
A 键角:CH4>NH3>H2O 电负性:C
C 沸点:CO>N2 CO为极性分子,N2为非极性分子
D 热稳定性:HF>HCl HF中存在氢键,HCl中不存在氢键
13.下列关于物质结构与性质的说法,不正确的是( )
A.I3AsF6中存在,的空间结构为V形
B.ABn(n≥2)型分子中,若中心原子没有孤电子对,则ABn分子空间结构对称,属于非极性分子
C.水分子间存在氢键,故H2O的熔、沸点及稳定性均大于H2S
D.DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构
14.一种物质结构如图所示,其中X、Y、Z、Q、W为1~20号元素,原子序数依次增大,Z与Q同主族,Q和W的简单离子具有相同的电子层结构。下列说法错误的是( )
A.原子半径:W>Q
B.Z的简单氢化物的熔点低于Q的简单氢化物的熔点
C.阴离子Q的VSEPR模型与其空间结构一致
D.W2Q2Z3溶液与Q的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液反应有黄色浑浊和无色气体产生
15.S4N4具有很好的导电性,在光学、电学等行业有着重要的用途。将干燥的氨气通入S2Cl2的CCl4溶液中,可制得该物质:6S2Cl2+16NH3 S4N4+S8+12NH4Cl(已知S8的结构为,S2Cl2的结构为,S4N4的结构为)。下列说法错误的是( )
A.1 mol S4N4中含有8 mol极性键
B.S8中S采取sp3杂化
C.S8分子中S—S—S的键角为109°28'
D.S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构
二、非选择题(本题共4小题,共55分)
16.(14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)元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是 。
(2)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 。
(3)①H2O分子内O—H键、②分子间的范德华力、③氢键,从强到弱依次为 (填序号)。
(4)H2O2是一种无色液体,其结构如图所示。根据“相似相溶”规律,H2O2在水中的溶解度 (填“大于”“小于”或“等于”)其在CCl4中的溶解度。
(5)基态Co原子的核外电子占据的最高能层符号为 ,CO2分子中σ键与π键数目之比为 。
17.(14分)碳、氮、硼元素有着种类繁多的化合物。
(1)一种常用麻醉剂氯仿常因保存不慎而被氧化,产生剧毒光气(COCl2):2CHCl3+O2 2HCl+2COCl2,光气(COCl2)分子的立体构型是 形。
(2)某有机物的结构简式为,该有机物是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)分子中氮原子杂化类型为 ,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高很多,原因是
。
(4)叠氮化合物是一类重要的化合物,其中氢叠氮酸(HN3)是一种弱酸,其分子结构可表示为,肼(N2H4)被亚硝酸氧化时便可得到氢叠氮酸,发生的反应为N2H4+HNO2 2H2O+HN3;HN3的酸性和醋酸相近,可微弱电离出H+和。下列有关说法正确的是
(填字母)。
A.1个HN3分子中含有5个σ键
B.HN3中的三个氮原子均采用sp2杂化
C.HN3、HNO2、H2O、N2H4都是极性分子
D.肼(N2H4)的沸点高达113.5 ℃,说明肼分子间可形成氢键
(5)分子式为B4COCl6的化合物的结构如图,其中B原子的杂化类型是 ,B—B—B键的键角 Cl—B—Cl键的键角(填“>”“<”或“=”)。
18.(13分)按要求回答下列问题。
(1)H2O和S的中心原子的杂化轨道类型分别为 ,试判断H2O和S的键角大小关系并说明原因: 。
(2)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为 ,雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,SnCl4分子的空间结构为 。
(3)某物质结构简式如图,回答下列问题:
分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子构成的空间结构为 ;CSe2首次是由H2Se和CCl4反应制取的,试比较CSe2、H2Se、CCl4三种分子的键角: (按由大到小顺序排列)。
(4)S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3,的空间结构为 。
(5)[H2F]+[SbF6]-是一种超强酸,则[H2F]+的空间结构为 。
(6)Na3AsO4中含有的化学键类型包括 ;As的空间结构为 。
19.(14分)A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大,A的核外电子总数与其所在周期序数相同;D原子的L层中,成对电子与未成对电子占据的轨道数相同,并且无空轨道;B原子的L层中未成对电子数与D相同,但有空轨道;D与E同族。请回答下列问题:
(1)A与B、C、D、E元素形成的二元共价化合物中,一种化合物分子呈三角锥形,该分子的化学式为 ,其中心原子的杂化方式为 ;A分别与B、C、D形成的共价化合物中既含有极性键,又含有非极性键的是 (填化学式,任意写出三种)。
(2)这些元素形成的含氧酸根离子中,中心原子的价层电子对数为3的是 (写两种即可);含氧酸根离子呈三角锥形的是 。
(3)BA4分子的空间结构为 ;根据原子轨道重叠方式的不同,该分子中共价键的类型为 。
(4)B的一种氢化物的相对分子质量是26,其分子中σ键与π键的数目之比为 。
附加题
1.下列说法中正确的是( )
A.NO2、BF3、NCl3分子中各原子的最外层都不满足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.N的电子式为[H····H]+,离子呈平面正方形结构
D.NH3分子中有一个未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强
2.我国科学家首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。部分流程如图(部分产物略去):
CO2 CH3OH HCHO→……→(C6H10O5)n(淀粉)
下列有关说法错误的是( )
A.1个CO2分子中存在1个σ键、1个π键
B.CH3OH和HCHO均为极性分子
C.CO2、CH3OH和HCHO分子中的碳原子杂化方式各不相同
D.相同压强下,CH3OH的沸点比CO2高,因为前者能形成分子间氢键
3.下列事实的解释不正确的是( )
事实 解释
A 气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难 Mn2+的价层电子排布式为3d5,3d轨道为半充满状态,比较稳定;Fe2+的价层电子排布式为3d6,再失去一个电子可达到3d轨道半充满的稳定状态
B H3O+中H—O—H键角比H2O中的大 H3O+的中心原子的孤电子对数为1,H2O的中心原子的孤电子对数为2,孤电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<成键电子对之间的斥力
C 熔点:HF>HCl HF分子间能形成氢键
D 酸性:CF3COOH>CCl3COOH 氟的电负性大于氯的电负性,F—C键的极性大于Cl—C键的极性,使CF3—的极性大于CCl3—的极性,导致CF3COOH的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出H+
4.H与O可以形成H2O和H2O2两种化合物。请回答下列问题:
(1)H+可与H2O形成H3O+,H3O+的空间结构名称为 。
(2)H2O2是 (填“极性”或“非极性”)分子。H2O2晶体中有:①O—O键、②O—H键、
③范德华力、④氢键,则作用力由强到弱依次为 (用序号表示)。
(3)某些金属离子可以催化H2O2分解的原因是:其最外层未排满的d轨道可以存储电子,降低活化能,使分解反应容易发生。根据以上原理,下列金属离子不能催化H2O2分解的是 。
A.Al3+ B.Mg2+ C.Cu2+ D.Mn2+ E.Fe2+
(4)SF6分子的空间结构为正八面体形,如图所示。1 mol SF6中含有 mol S—F键。
答案与解析
1.B 利用手性催化剂生产药物时可只得到一种或主要得到一种手性分子,故A正确;氢键不是化学键,是一种比较强的分子间作用力,故B错误;互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成和原子排列都完全相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异,故C正确;—F和—Cl都是吸电子基,使得FCH2COOH和ClCH2COOH中羧基中的羟基的极性更大,所以酸性FCH2COOH>CH3COOH,ClCH2COOH>CH3COOH,故D正确。
2.C 原子半径:Si>P>S>Cl,键长:Si—H>P—H>S—H>Cl—H,A正确;原子半径:O
3.B 中心原子不存在孤电子对时,分子或离子的VSEPR模型名称与空间结构名称一致。CO2、C、CF4中心原子的孤电子对数均为0,H2S中心原子的孤电子对数为2,其空间结构是V形,VSEPR模型为四面体形。
4.D 咪唑的水溶液中存在氢键,A正确;电负性:N>C>H,B正确;氮原子半径小于碳原子,则分子中C—H键的键长比N—H键的键长长,C正确;咪唑中N的电负性最大,D错误。
5.D I2受热易升华,是因为分子间作用力较小,A错误;尿素是极性分子,易溶于水,B错误;CH4和SiH4组成和结构相似,SiH4的相对分子质量大,熔、沸点:CH4
分子或 离子 孤电子 对数 价层电子 对数 价层电子对 互斥模型 分子或离子 空间结构 键角
CS2 0 0+2=2 直线形 直线形 180°
SnI2 1 2+1=3 平面三角形 V形 小于120°
HCHO 0 3+0=3 平面三角形 平面三角形 120°
S 0 0+4=4 正四面体形 正四面体形 109°28'
7.C P4O10为空间结构对称的非极性分子,A正确;PCl3的中心原子P的价层电子对数为4,有一个孤电子对,空间构型是三角锥形,B正确;P4O10中存在P—O键和PO键,键角不全相等,C错误;POCl3的中心原子P的价层电子对数为3+1+=4,中心原子P是sp3杂化,D正确。
8.A BeF2分子的中心原子Be的价层电子对数是×(2-2×1)+2=2,成键电子对数为2,无孤电子对,因此BeF2分子的VSEPR模型和空间结构均为直线形,A正确;SF2分子中,中心原子S的价层电子对数是×(6-2×1)+2=4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,因此SF2分子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为V形,B错误;由上述分析知,BeF2分子的VSEPR模型为直线形,SF2分子的VSEPR模型为四面体形,C错误;BeF2为直线形,SF2为V形,BeF2的键角比SF2的大,D错误。
9.D SO2分子的空间构型为V形,键角小于180°,A错误;H2O分子的空间构型为V形,键角为105°,B错误;GaCl3分子中镓原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,分子的空间构型为平面三角形,C错误;HCHO、BCl3、SO3中心原子的价层电子对数都为3、孤电子对数都为0,分子的空间构型都为平面三角形,D正确。
10.D Y有8种不同运动状态的电子,则Y为O,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在,X、Y为同周期主族元素,则X为N。Y(O)形成的单质O3是V形结构,是极性分子,故A正确;[XY3]-为N,中心原子氮原子价层电子对数为3+(5+1-2×3)=3,则杂化方式为sp2,故B正确;[XY2]+即N,中心原子氮原子价层电子对数为2+(5-1-2×2)=2,则空间结构为直线形,故C正确;非金属性:O>N,因此O、N形成的简单氢化物稳定性:H2O>NH3,故D错误。
11.C N中氮原子的价层电子对数=3+=3,氮原子采用的是sp2杂化,无孤电子对,则N空间结构为平面三角形,中硫原子的价层电子对数=4+=4,采用的是sp3杂化,无孤电子对,则的空间结构为正四面体形,故A、B正确;根据N中氧原子个数,可知1个N中含有σ键的个数为3,根据S中氧原子个数,可知1个S中含有σ键的个数为4,则等物质的量的两种离子中σ键的个数之比为3∶4,故C错误;HNO3、H2SO4分子结构中都存在羟基,HNO3、H2SO4都能与水分子形成氢键,故D正确。
12.C CH4、NH3、H2O中心原子的价层电子对数均为4,孤电子对数分别为0、1、2,键角:CH4>NH3>H2O,A错误;O3是极性分子,O2是非极性分子,根据相似相溶规律,溶解度:O3>O2,B错误;CO和N2结构相似,相对分子质量相等,但CO为极性分子,N2为非极性分子,因此CO的沸点高于N2的沸点,C正确;键能:H—F>H—Cl,热稳定性:HF>HCl,D错误。
13.C 的价层电子对数=2+×(7-1-2×1)=4,含有2个孤电子对,故空间结构为V形,A项正确;若中心原子没有孤电子对,则ABn(n≥2)型分子属于非极性分子,B项正确;非金属元素的简单氢化物的熔、沸点与氢键和范德华力有关,而稳定性与共价键键能有关,H2O的稳定性大于H2S是因为O—H键的键能大于S—H键的键能,C项错误;DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构,D项正确。
14.B X、Y、Z、Q、W为1~20号元素,原子序数依次增大,由题图可知,X、Y、Z形成的共价键数目分别为1、4、2,Z与Q同主族,则X为H元素、Y为C元素、Z为O元素、Q为S元素;Q和W的简单离子具有相同的电子层结构,则W为K元素。K的原子半径大于S,故A正确;水分子能形成分子间氢键,硫化氢不能形成分子间氢键,所以水的熔点高于硫化氢,故B错误;S中硫原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,则S的VSEPR模型和离子的空间构型都为正四面体形,故C正确;硫代硫酸钾溶液与稀硫酸反应生成硫酸钾、硫和二氧化硫气体,实验现象为有黄色浑浊和无色气体生成,故D正确。
15.C 1个S4N4分子中含有8个极性键,则1 mol S4N4中含有8 mol极性键,A正确;S8是一个环形分子,每个S有两个孤电子对,是sp3杂化,存在孤电子对,键角小于109°28',B正确、C错误;S2Cl2分子中每个S原子形成2个共价键,每个Cl原子形成1个共价键,S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构,D正确。
16.答案 (每空2分)
(1)Mn
(2)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比CH3OH中多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大
(3)①、③、②
(4)大于
(5)N 1∶1
解析 (1)基态O原子价层电子排布式为2s22p4,所以其核外未成对电子数是2,而基态Mn原子价层电子排布式为3d54s2,所以其核外未成对电子数是5,因此核外未成对电子数较多的是Mn。
(2)H2O与CH3OH均为极性分子,常温常压下均呈液态,H2O中氢键比CH3OH中多;CO2与H2均为非极性分子,常温常压下均呈气态,CO2相对分子质量较大,范德华力较大,则CO2的沸点高于H2的沸点,所以沸点:H2O>CH3OH>CO2>H2。
(3)共价键的键能大于氢键的作用力,H2O分子间氢键的作用力大于范德华力,故H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O—H键、氢键、分子间的范德华力。
(4)由题图可知过氧化氢是极性分子,水分子也是极性分子,而CCl4是正四面体结构,是非极性分子,故H2O2在水中的溶解度大于其在CCl4中的溶解度。
(5)Co为27号元素,原子核外电子数为27,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,基态Co原子的核外电子占据的最高能层符号为N;CO2分子结构式为OCO,1个双键中含1个σ键、1个π键,所以1个CO2分子中含有2个σ键、2个π键,则σ键与π键数目之比为1∶1。
17.答案 (每空2分)
(1)平面三角
(2)极性
(3)sp3 乙二胺分子中存在N—H键,分子间能形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,所以乙二胺比三甲胺的沸点高很多
(4)CD
(5)sp2和sp3 <
解析 (1)COCl2的结构式为,碳原子采取sp2杂化,COCl2为平面三角形分子。
(2)该有机物正电中心与负电中心不重合,属于极性分子。
(3)乙二胺分子中每个N原子形成3个共价单键,孤电子对数为1,是sp3杂化;乙二胺分子中存在N—H键,乙二胺分子间能形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,所以乙二胺比三甲胺的沸点高很多。
(4)HN3分子结构中有单键、双键、三键,1个HN3分子中含有3个σ键,A错误;HN3分子结构式为,最右侧N原子采用sp杂化,B错误;HN3、HNO2、H2O、N2H4的正电中心与负电中心不重合,都是极性分子,C正确;肼(N2H4)的沸点高达113.5 ℃,说明肼分子间可形成氢键,D正确。
(5)从B4COCl6的结构图可以看出:与C相连的B原子参与形成4个σ键,其杂化类型是sp3,B—B—B键的键角约为109°28',与Cl相连的B原子的杂化类型是sp2,Cl—B—Cl键的键角约为120°,所以B—B—B键的键角小于Cl—B—Cl键的键角。
18.答案 (除标注外,每空1分)
(1)sp3、sp3(2分) H2O、S中的中心原子价层电子对数均为4,H2O分子键角小于S的键角,因为H2O中的O存在2个孤电子对,S中的S不存在孤电子对,孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力(2分)
(2)sp3 正四面体形
(3)四面体形 CSe2>CCl4>H2Se(2分)
(4)V形
(5)V形
(6)离子键、共价键 正四面体形
解析 (4)中心S原子价层电子对数为2+×(6+2-2×2)=4,含有两个孤电子对,所以该离子的空间结构为V形。(5)[H2F]+的中心原子为F,它的孤电子对数为×(7-1-1×2)=2,成键电子对数为2,价层电子对数为2+2=4,故离子的空间结构为V形。
19.答案 (除标注外,每空2分)
(1)NH3 sp3(1分) C2H4、N2H4、H2O2(其他答案合理也可)
(2)N、C(其他答案合理也可) S
(3)正四面体形 σ键(1分)
(4)3∶2
解析 A的核外电子总数与其所在周期序数相同,可知A是H元素;D原子的L层中,成对电子与未成对电子占据的轨道数相同,并且无空轨道,可知D是O元素;B原子的L层中未成对电子数与D相同,但有空轨道,可知B是C元素;由A、B、C、D、E的原子序数依次增大可知C是N元素;由A、B、C、D、E为短周期元素和D与E同族可知E是S元素。
(1)H与C、N、O、S元素形成的二元共价化合物中,一种化合物分子呈三角锥形,该分子的化学式为NH3,其中心原子的价层电子对数为4,所以中心原子的杂化方式为sp3,H分别与C、N、O形成的共价化合物中既含有极性键,又含有非极性键的是C2H4、N2H4、H2O2等。
(2)这些元素形成的含氧酸根离子中,中心原子的价层电子对数为3的是N、N、C等;含氧酸根离子呈三角锥形的是S。
(3)CH4分子的空间结构为正四面体形;根据原子轨道重叠方式的不同,该分子中共价键的类型为σ键。
(4)B的一种氢化物的相对分子质量是26,该氢化物的分子式为C2H2,结构式为,分子中σ键与π键的数目之比为3∶2。
附加题
1.D NCl3分子的电子式为,分子中各原子都满足8电子稳定结构,A错误;P4为正四面体形分子,但其键角为60°,B错误;N有4个价层电子对,无孤电子对,则其为正四面体结构而非平面正方形结构,C错误;NH3分子电子式为,有一个孤电子对,由于孤电子对对成键电子对的排斥作用强,使其键角为107°,呈三角锥形,D正确。
2.A 双键中含有1个σ键和1个π键,1个二氧化碳分子中含有2个双键,则1个CO2分子中存在2个σ键、2个π键,故A错误;CH3OH和HCHO分子中正电中心与负电中心不重合,均为极性分子,故B正确;CO2、CH3OH和HCHO分子中的碳原子杂化方式各不相同,分别是sp、sp3和sp2,故C正确;相同压强下,CH3OH的沸点比CO2高,是因为前者能形成分子间氢键,故D正确。
3.B H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,因为H2O中氧原子有2个孤电子对,H3O+中氧原子只有1个孤电子对,成键电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<孤电子对之间的斥力,B错误。
4.答案 (1)三角锥形
(2)极性 ②、①、④、③
(3)AB
(4)6
解析 (1)H3O+中心原子价层电子对数为3+×(6-1-3×1)=4,中心O原子为sp3杂化,有一个孤电子对,空间结构为三角锥形。
(2)根据H2O2分子结构示意图可知,该分子空间结构不对称,为极性分子;O—O键键能小于O—H键,共价键的键能大于氢键的作用力,氢键的作用力大于范德华力,综上所述,作用力由强到弱依次为②、①、④、③。
(3)根据题意,若金属离子最外层d轨道未排满电子,则可催化H2O2分解,Cu2+价层电子排布式为3d9,Mn2+价层电子排布式为3d5,Fe2+价层电子排布式为3d6,最外层d轨道上均未排满电子,能催化H2O2分解,综上所述,AB符合题意。
(4)1个SF6分子中含有6个F原子,形成6个S—F键,所以1 mol SF6中含有6 mol S—F键。
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