第2章 微粒间相互作用于物质性质综合拔高练

综合拔高练
高考真题练
考点1　杂化轨道理论、价电子对互斥理论的应用
1.(2024湖北,5)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是(　　)
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
2.(2024江苏,7)下列有关反应描述正确的是(　　)
A.CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—O键
B.氟氯烃破坏臭氧层,氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键和π键
D.石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
3.(2024河北,9)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如:NH4ClO4+2C NH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是(　　)
A.HCl的形成过程可表示为H·+··· H+[····]-
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
4.(2023湖北,9)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是　　(　　)
A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体
B.S和C的空间构型均为平面三角形
C.CF4和SF4均为非极性分子
D.XeF2与XeO2的键角相等
5.(高考组合)回答下列问题:
(1)(2023浙江1月选考,17节选)Si(NH2)4分子的空间结构(以Si为中心)名称为　　　　,分子中氮原子的杂化轨道类型是　　　　。Si(NH2)4受热分解生成Si3N4和NH3,其受热不稳定的原因是　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 　　　　　　　　　　　　　　　
(2)(2023山东,16节选)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形结构,但ClO2中存在大π键()。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为　　　　;O—Cl—O键角　　　　Cl—O—Cl键角(填“>”“<”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)(2023全国甲,35节选)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在,其空间结构如图所示,二聚体中Al的轨道杂化类型为　　　　。
(4)(2022山东,16节选)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的 大π键,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据　　　　(填标号)。
A.2s轨道 B.2p轨道
C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道
6.(高考组合)按要求回答下列问题:
(1)(2024山东,16节选)[BMIM]+B(如图)是MnOx晶型转变的诱导剂。B的空间构型为　　　　　;[BMIM]+中咪唑环存在大π键,则N原子采取的轨道杂化方式为　　　　。
(2)(2024全国甲,35节选)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷,其中电负性最大的元素是　　　,硅原子的杂化轨道类型为　　　　。
考点2　配位键的实质与配合物的组成
7.(2024安徽,8)某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该物质中Ni为+2价
B.基态原子的第一电离能:Cl>P
C.该物质中C和P均采取sp2杂化
D.基态Ni原子价电子排布式为3d84s2
8.(2023浙江1月选考,12)共价化合物Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构,一定条件下可发生反应:Al2Cl6+2NH3 2Al(NH3)Cl3,下列说法不正确的是(　　)
A.Al2Cl6的结构式为
B.Al2Cl6为非极性分子
C.该反应中NH3的配位能力大于氯
D.Al2Br6比Al2Cl6更难与NH3发生反应
9.(不定项)(2024山东,14)钧瓷是宋代五大名瓷之一,其中红色钧瓷的发色剂为Cu2O。为探究Cu2O的性质,取等量少许Cu2O分别加入甲、乙两支试管,进行如下实验。下列说法正确的是(　　)
实验操作及现象
试管甲 滴加过量0.3 mol·L-1 HNO3溶液并充分振荡,砖红色沉淀转化为另一颜色沉淀,溶液显浅蓝色;倾掉溶液,滴加浓硝酸,沉淀逐渐消失
试管乙 滴加过量6 mol·L-1氨水并充分振荡,沉淀逐渐溶解,溶液颜色为无色;静置一段时间后,溶液颜色变为深蓝色
A.试管甲中新生成的沉淀为金属Cu
B.试管甲中沉淀的变化均体现了HNO3的氧化性
C.试管乙实验可证明Cu(Ⅰ)与NH3形成无色配合物
D.上述两个实验表明Cu2O为两性氧化物
10.(2024新课标,11)我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[Z(WX)6]2纳米药物,具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍,X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是(　　)
A.W、X、Y、Z四种元素的单质中,Z的熔点最高
B.在X的简单氢化物中,X原子轨道杂化类型为sp3
C.Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液,可溶于NH4Cl溶液
D.Y3[Z(WX)6]2中,WX-提供电子对与Z3+形成配位键
考点3　范德华力、氢键对物质性质的影响
(2024安徽,7)已知25 ℃时,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)
=8.7×10-9。下列有关物质结构或性质的比较中,正确的是(　　)
A.键角:NH3>N
B.熔点:NH2OH>[NH3OH]Cl
C.25 ℃同浓度水溶液的pH:[NH3OH]Cl>NH4Cl
D.羟胺分子间氢键的强弱:O—H…O>N—H…N
12.(高考组合)回答下列问题:
(1)(2023辽宁,17节选)噻吩()沸点低于吡咯()的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)(2021全国甲,35节选)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原因是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(3)(2021广东,20节选)很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如,解毒剂化合物 Ⅰ 可与氧化汞生成化合物 Ⅱ。
Ⅰ　 　Ⅱ
　　Ⅲ　 Ⅳ
①H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为　　　　。
②汞解毒剂的水溶性好,有利于体内重金属元素汞的解毒。化合物Ⅰ与化合物Ⅲ相比,水溶性较好的是　　　　。
(4)(2020山东,17节选)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为　　　　　　　　　　　(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为　　　　　　　　　　,键角由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　。
考点4　键参数　共价键的极性和分子的极性
13.(2023山东,3)下列分子属于极性分子的是(　　)
A.CS2 B.NF3　　　
C.SO3 D.SiF4
14.(2024山东,9)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.图中○代表F原子
B.该化合物中存在过氧键
C.该化合物中I原子存在孤对电子
D.该化合物中所有碘氧键键长相等
15.(2024黑、吉、辽,11)如下反应相关元素中,W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素,焰色试验呈绿色。下列说法错误的是(　　)
QZY4溶液 QZX4Y4W12溶液
A.单质沸点:Z>Y>W
B.简单氢化物键角:X>Y
C.反应过程中有蓝色沉淀产生
D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y
高考模拟练
应用实践
1.(不定项)遇到久旱不雨,人民空军用飞机在天上播撒干冰,不到20分钟就下雨。下列分子或离子与CO2具有相同类型化学键和空间结构的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　
A.SO2 B.OCN-
C.BF3 D.N
2.我国科学家利用高分辨原子力显微镜技术,首次拍摄到质子在水层中的原子级分辨图像,发现两种结构的水合质子,其中一种结构如图所示。下列有关该水合质子的说法正确的是(　　)
A.化学式为H9
B.氢、氧原子都处于同一平面
C.氢、氧原子间均以氢键结合
D.图中所有H—O—H键角都相同
3.下列描述中正确的是(　　)
A.O3是空间构型为V形的极性分子
B.PCl3、C和S的中心原子均为sp3杂化
C.在一个基态多电子原子中,N层上的电子能量比M层上的电子能量高
D.共价键理论可以解释氮分子中共价三键的形成、甲烷的空间结构等
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
A.1 mol [Ni(NH3)4]2+中配位键的个数为4NA
B.0.5 mol CO2中碳原子的价电子对数为NA
C.4.4 g CH3CHO中sp3杂化的碳原子数为0.2NA
D.1 mol PCl3中中心原子的孤电子对数为NA
5.用示意图或图示的方法能够直观形象地描述化学知识,下列示意图或图示正确的是(　　)
A.砷原子的结构示意图:
B.B的结构式:
C.HF分子间的氢键:
D.丙氨酸的对映异构体:
6.在碱性溶液中,Cu2+可以与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.该配离子中与水分子形成氢键的原子有H、N和O
B.该配离子中铜离子的配位数是4
C.基态Cu原子的价电子排布式是3d104s1
D.该配离子中非金属元素的第一电离能由大到小的顺序为O>N>C>H
7.(经典题)下列描述正确的是　(　　)
①CS2为V形的极性分子
②Cl的空间构型为平面三角形
③SF6中有6对完全相同的成键电子对
④SiF4和S的中心原子均为sp3杂化
⑤HCHO分子中既含σ键又含π键
⑥熔、沸点:邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸
⑦SiF4和S8()的中心原子均为sp3杂化
A.①②③④⑥ B.②③④⑥
C.③④⑤⑦ D.①④⑤⑦
8.(不定项)许多过渡金属离子能形成种类繁多的配合物。下列说法正确的是(　　)
A.二乙二胺合铜配离子[Cu(H2NCH2CH2NH2)2]2+的结构如图所示,可知Cu2+的价电子排布式为3d9,配位数为4,配体数也为4
B.1 mol Fe(CO)5配合物中含有5 mol配位键
C.配合物K4[Fe(CN)6]中的配位原子是C
D.配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的中心离子为Ti3+,1 mol该配合物与AgNO3溶液作用,生成3 mol AgCl
9.(不定项)“点击化学”研究获得2022年诺贝尔化学奖,用该原理可制得如图含大π键的产物。已知杂化轨道中s成分越多,所形成的化学键越稳定。下列说法错误的是(　　)
A.铜离子增大了反应的活化能
B.反应物中黑球代表的元素的电负性强于N
C.产物中α、β两位置的N原子中,α位置的N原子更容易形成配位键
D.反应物中氮氮键比产物中氮氮键的键长短
10.(1)反应2Cr2+3CH3CH2OH+16H++
13H2O 4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH可用于检测司机是否酒后驾驶。
①配离子[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是　　　(填元素符号)。
②CH3COOH中C原子杂化轨道类型为　　　,1 mol CH3COOH分子中含有σ键的数目为　　　　　。
(2)CS2分子中,C原子的杂化轨道类型为　　　,写出两个与CS2具有相同空间结构和相同化学键类型的离子:　　　　　　。
(3)石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯,二者结构如图所示。
氧化石墨烯中,1号C的杂化方式是　　　　,该C与相邻C形成的C—C键间的夹角　　　　(填“>”“<”或“=”)石墨烯中1号C与相邻C形成的C—C键间的夹角。若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中,则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有　　　(填元素符号)。
11.如图所示的转化关系中(具体反应条件已略去),a、b、c和d分别为四种短周期主族元素的常见单质,其余均为它们的化合物。a中元素原子的2p轨道只有2个未成对的电子,i的溶液为常见的酸。
回答下列问题:
写出a+H2Ob+f的化学方程式:　　　　　　　　　　
　　　　　　。
d中元素原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　
　　　　。
(3)图中由两种元素组成的物质中,沸点最高的是　　　　(写化学式),原因是　　　　　　　　　　　　,该物质的空间结构为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)图中的双原子分子中,极性最大的分子是　　　(写化学式)。
(5)f与d发生化合反应生成k,k的分子中各原子均达到8电子稳定结构,则k的分子式为　　　　,中心原子的杂化轨道类型为　　　,属于　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。
迁移创新
12.回答下列问题:
(1)“棕色环”现象是检验溶液中N的一种方法。向含有N溶液的试管中加入FeSO4,随后沿试管内壁加入浓硫酸,在溶液界面上出现“棕色环”,研究发现棕色物质化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4。
①N中N采取　　　　杂化,其空间结构为　　　　　　(填名称)。
②[Fe(NO)(H2O)5]SO4中一种配体实际上是NO+,则其中Fe元素的化合价为　　　　;写出NO+的一种等电子体的化学式　　　　。
③[Fe(NO)(H2O)5]SO4中微粒间不存在的作用力有　　　　。
a.极性键　b.非极性键　c.σ键　d.π键
e.配位键　f.离子键
④SCN-与Fe3+等金属离子形成的配合物中配位原子一般是S而不是N,其原因是　　　　　　　　　　　　。
(2)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子轨道表示式为　　　　;SiCl4可发生水解反应,机理如下。含s、p、d轨道的杂化类型有dsp2、sp3d、sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为　　　　。
(3)碳可以形成多种有机化合物,如图是噻吩的结构,其分子中所有原子都在同一个平面上。
①噻吩分子中C原子的杂化方式为　　　　。
②分子中的大π键可以用符号表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)。噻吩中的大π键表示为　　　　。
(4)硅酸盐中的硅酸根离子通常以[SiO4]四面体(如图1所示)的方式形成链状、环状或网状复杂阴离子,图2所示为一种环状硅酸根离子,其钠盐的化学式为　　　　　　　　　。
(5)PCl5熔融时形成一种能导电的液体,测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子。则PCl5熔融的电离方程式为　　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
高考真题练
1.A　当分子中中心原子没有孤电子对时,VSEPR模型与分子的空间结构相同;当中心原子有孤电子对时,VSEPR模型与分子的空间结构不相同,A错误。
2.B　CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO,CH3CH2OH断裂C—H键和O—H键,A错误;氟氯烃破坏臭氧层,氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程,B正确;丁烷催化裂化为乙烷和乙烯,丁烷断裂σ键,丁烷是饱和烷烃,没有π键,C错误;石墨中碳原子的杂化轨道类型为sp2,金刚石中碳原子的杂化轨道类型为sp3,石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp2转变为sp3,D错误。
3.B　HCl是共价化合物,其电子式为H····,HCl的形成过程可表示为H×+··· H·×··,故A错误;NH4ClO4中N的中心原子N的孤电子对数为×(5-1-4)=0,价电子对数为4,Cl的中心原子Cl的孤电子对数为×(7+1-2×4)=0,价电子对数为4,则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形,故B正确;C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3,共有2种杂化方式,故C错误;NH3易液化,其汽化时吸收热量,可作制冷剂,干冰易升华,升华时吸收热量,也可作制冷剂,NH3分子间作用力为氢键和范德华力,CO2分子间仅存在范德华力,故D错误。
4.A　甲烷分子的中心原子的价电子对数为4,水分子的中心原子的价电子对数也为4,所以二者的VSEPR模型都是四面体,故A正确;S中S的孤电子对数为1,空间构型为三角锥形,C中C的孤电子对数为0,空间构型为平面三角形,故B错误;CF4为正四面体结构,为非极性分子,SF4的中心原子有孤电子对,为极性分子,故C错误;XeF2和XeO2分子中中心原子含有的孤电子对数不相等,孤电子对数越多,排斥力越大,所以键角不相等,故D错误。
5.答案　(1)四面体　sp3　Si周围的NH2基团体积较大,受热时斥力较强[Si(NH2)4中Si—N键键能相对较小];产物中气态分子数显著增多(熵增)
(2)sp2　>　ClO2中存在大π键,Cl2O中仅存在Cl—O σ键,所以ClO2中Cl—O键的键长更短
(3)sp3
(4)D
解析　(1)由Si(NH2)4的结构可知Si原子的σ键电子对数为4,孤电子对数为0,因此中心原子Si的价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3,Si(NH2)4分子的空间结构名称为四面体;Si(NH2)4分子中N原子形成3个σ键,有1对孤电子对,N原子的价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3。(2)由于ClO2中存在大π键,故Cl原子必须有垂直于分子所在平面的未杂化的p轨道以参与形成大π键,因此Cl原子的轨道杂化方式为sp2;ClO2 中Cl原子为sp2杂化,Cl2O中O原子为sp3杂化,因此O—Cl—O键角更大。(3)题图中Al位于4个Cl形成的四面体的中心,空间结构为四面体形,故Al的杂化轨道类型为sp3。(4)吡啶中含有与苯类似的大π键,则吡啶中N原子也是采用sp2杂化,杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对,则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。
6.答案　(1)正四面体形　sp2　(2)C　sp3
解析　(1)B中B原子的轨道杂化方式为sp3,其空间构型为正四面体形。[BMIM]+中咪唑环存在大π键,所以咪唑环是平面结构,N原子的轨道杂化方式为sp2。
(2)聚甲基硅烷中涉及元素的电负性从大到小的顺序为C>H>Si;聚甲基硅烷中Si形成4个σ键,没有孤电子对,采取sp3杂化。
7.C　三苯基膦是分子配体,Cl元素显-1价,根据整个分子呈电中性,所以Ni显+2价,A正确;同周期元素从左往右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族元素的第一电离能比第ⅢA族元素的大,第ⅤA族元素的第一电离能比第ⅥA族元素的大,基态原子的第一电离能:Cl>P,B正确;苯环为平面结构,C采取sp2杂化,P形成4个共价键,无孤电子对,采取sp3杂化,C错误;基态Ni原子价电子排布式为3d84s2,D正确。
8.D　Al原子的最外层电子数为3,Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构,则分子中Al、Cl原子间存在配位键,导致每个Al与4个Cl原子形成4个共价键,A正确;由Al2Cl6的结构式可知,Al2Cl6为结构对称的非极性分子,B正确;由反应方程式可知,氨分子更易与铝原子形成配位键,配位能力大于氯原子,C正确;溴原子的原子半径大于氯原子,键能:Al—Br9.AC　根据试管甲中加入0.3 mol·L-1 HNO3溶液后的实验现象可知,Cu2O在酸性条件下发生歧化反应:Cu2O+2HNO3 Cu(NO3)2+H2O+Cu,硝酸仅体现酸性,倾掉溶液,再加浓硝酸后铜被浓硝酸氧化而逐渐消失,A正确,B错误;试管乙中加入氨水后发生反应:Cu2O+4NH3·H2O 2[Cu(NH3)2]OH+3H2O,C正确;试管甲中氧化亚铜在酸性条件下发生歧化反应,试管乙中氧化亚铜与氨水反应生成配合物,两反应中Cu2O均未体现酸性氧化物、碱性氧化物的性质,D错误。
10.A　由题意可知,W、X、Y、Z的原子序数依次增加,且W、X、Y属于不同族的短周期元素,W的外层电子数是内层电子数的2倍,则W为C元素;X、Y的第一电离能都比左右相邻元素的高,可知X、Y在第ⅡA族或第ⅤA族,W、X、Y属于不同族的短周期元素,根据无机盐的化学式可知,Y为金属元素,则X为N元素,Y为Mg元素;Z的M层(第三层)未成对电子数为4,可推出Z元素原子的价电子排布式为3d64s2,则Z为Fe元素。N元素形成的单质为N2,Mg元素和Fe元素形成的单质为金属,C元素形成的单质可为金刚石、石墨等,石墨、金刚石的熔点均比铁的熔点高,A错误;X的简单氢化物为NH3,其中N原子的轨道杂化类型为sp3,B正确;Y的氢氧化物为Mg(OH)2,是中强碱,难溶于NaCl溶液,NH4Cl水解使溶液显酸性,Mg(OH)2可溶于NH4Cl溶液,C正确;Mg3[Fe(CN)6]2中CN-为配体,提供孤电子对,Fe3+有空轨道,CN-和Fe3+可形成配位键,D正确。
11.D　NH3中中心原子N的成键电子对数为3,孤电子对数为1,N为sp3杂化,N中中心原子N的成键电子对数为3,无孤电子对,N为sp2杂化,又孤电子对对成键电子对的排斥力大,故NH3键角小于N,A错误;[NH3OH]Cl为离子化合物,[NH3OH]Cl的熔点大于NH2OH,B错误;[NH3OH]Cl为羟胺的盐酸盐,已知Kb(NH2OH)=8.7×10-9,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,碱性:NH2OHN,羟胺分子间氢键强弱:O—H…O>N—H…N,D正确。
12.答案　(1)吡咯可以形成分子间氢键,而噻吩不能形成分子间氢键
(2)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
(3)①H2O>H2S>CH4　②化合物Ⅲ
(4)NH3、AsH3、PH3　AsH3、PH3、NH3　NH3、PH3、AsH3
解析　(1)噻吩分子中不含电负性大的N、O、F原子,不能形成分子间氢键,而吡咯分子中含有N原子,且存在N—H键,可以形成分子间氢键,分子间作用力:吡咯>噻吩,故沸点:吡咯>噻吩。(2)水和甲醇均能形成分子间氢键,沸点较高,且1 mol H2O平均能形成2 mol氢键,1 mol CH3OH平均只能形成1 mol氢键,等物质的量的水比甲醇的氢键多,故水的沸点比甲醇高,甲硫醇不能形成分子间氢键,其沸点较低。(3)①H2S、CH4分子间只存在范德华力,H2O分子间存在氢键,沸点最高,H2S的相对分子质量大于CH4,则H2S分子间范德华力较强,沸点较高,故沸点H2O>H2S>CH4。②化合物Ⅲ是一种钠盐,比有机化合物Ⅰ更易溶于水。(4)NH3分子间存在氢键,PH3、AsH3分子间只存在范德华力,且相对分子质量PH3AsH3>PH3,故沸点NH3>AsH3>PH3;非金属性N>P>As,元素非金属性越强,其对应气态氢化物的稳定性越强、还原性越弱,故还原性AsH3>PH3>NH3;由于电负性N>P>As,键长N—H键PH3>AsH3,故键角NH3>PH3>AsH3。
13.B　CS2中中心原子C的价电子对数为2+=2,孤电子对数为0,空间结构为直线形,正、负电荷重心重合,为非极性分子;NF3中中心原子N的价电子对数为3+=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,正、负电荷重心不重合,为极性分子;SO3中中心原子S的价电子对数为3+=3,孤电子对数为0,空间结构为平面三角形,正、负电荷重心重合,为非极性分子;SiF4中中心原子Si的价电子对数为4+=4,孤电子对数为0,空间结构为正四面体形,正、负电荷重心重合,为非极性分子;故选B。
解题关键　先计算中心原子的价电子对数,再判断分子空间结构,最后根据正、负电荷重心是否重合进一步判断分子的极性。
14.C　取结构片段中的最小重复单元,可得白球有2个,再由化学式IO2F可推测白球为O原子;由题图可知黑球半径大于灰球半径,则黑球为I原子,灰球为F原子。白球为O原子,灰球为F原子,该化合物中不存在过氧键,A、B错误;I原子提供两个电子分别与两个O原子形成单键,提供一对电子与O原子形成配位键,提供一个电子与F原子形成单键,还有一对电子未成键,该化合物中I原子存在孤对电子,C正确;该化合物中一类O原子与1个I原子成键,另一类O原子与2个I原子成键,电子云密度不同,故该化合物中碘氧键键长不相等,D错误。
15.D　Q是ds区元素,且焰色试验呈绿色,则Q为铜元素;Cu与Z、Y元素可形成化合物CuZY4,基态Y、Z原子有两个未成对电子,且原子序数依次增大,则Y、Z分别是氧元素和硫元素;X原子的核外电子有5种空间运动状态,说明X原子的核外电子占据五个原子轨道,原子序数小于O,则X为N元素;W可与N形成化合物NW3,且W原子序数小于N,则W为H元素。常温下,硫单质为固体,O2、H2为气体,硫的沸点最大,O2、H2的相对分子质量依次减小,分子间作用力依次减小,所以沸点:O2>H2,A正确;X、Y的简单氢化物分别为NH3和H2O,两物质中心原子的杂化方式相同,NH3中心原子含有的孤电子对数为1,H2O中心原子含有的孤电子对数为2,孤电子对数越多,对成键电子对排斥力越大,所以NH3键角大于H2O,B正确;向硫酸铜溶液中持续通入氨气,会先生成蓝色沉淀Cu(OH)2,后蓝色沉淀逐渐溶解生成[Cu(NH3)4]SO4,C正确;[Cu(NH3)4]SO4是配合物,配位原子为氮原子,D错误。
高考模拟练
1.BD　CO2只含有极性共价键,空间结构为直线形。SO2只含有极性键,但空间结构为V形,A错误;OCN-只含有极性键,与CO2空间结构相同,B正确;BF3为平面三角形,与CO2空间结构不同,C错误;N只含有极性键,与CO2互为等电子体,空间结构相同,D正确。
2.A　由题图可知,该水合质子带正电荷,化学式为H9,A正确;H2O的中心原子O为sp3杂化,存在孤电子对,结合质子的水分子的空间结构为三角锥形,水分子的空间结构为V形,氢、氧原子不可能都处于同一平面,B错误;水分子之间的氢、氧原子间均以氢键结合,但是水分子内的氢、氧原子间均以共价键结合,C错误;水分子的空间结构为V形,结合质子的水分子的空间结构为三角锥形,空间结构不同,键角不同,D错误。
3.A　O3中中心原子O的价电子对数为2+=3,中心原子O采取sp2杂化,含1对孤电子对,分子中正、负电荷重心不重合,是极性分子,A正确;C中C原子的价电子对数为3+=3,不含孤电子对,C原子采取sp2杂化,B错误;原子中4s和3d轨道存在能级交错现象,故在一个基态多电子原子中,N层上的电子能量不一定比M层上的电子能量高,C错误;共价键理论不能解释甲烷的空间结构,甲烷的空间结构可以用杂化轨道理论解释,D错误。
4.C　[Ni(NH3)4]2+中中心离子镍离子的配位数为4,所以1 mol[Ni(NH3)4]2+中配位键的个数为4NA,故A正确;CO2中碳原子无孤电子对,碳原子的价电子对数为2,所以0.5 mol CO2中碳原子的价电子对数为NA,故B正确;4.4 g CH3CHO的物质的量为0.1 mol,甲基中的碳原子采取sp3杂化,醛基中的C原子采取sp2杂化,所以4.4 g CH3CHO中sp3杂化的碳原子数为0.1NA,故C错误;PCl3中中心原子P有一对孤电子对,所以1 mol PCl3中中心原子的孤电子对数为NA,故D正确。
5.D　砷原子的结构示意图应为,故A错误;每个B中形成一个配位键,氟原子提供孤电子对,箭头指向B,故B错误;题图中箭头所指为共价键,不是氢键,故C错误;丙氨酸分子中含有一个手性碳原子,存在对映异构体,故D正确。
6.D　该配离子中与水分子形成氢键的原子有H、N和O,故A正确;根据配离子的结构可知,铜离子为中心离子,N和O为配位原子,铜离子的配位数为4,故B正确;Cu为29号元素,基态Cu原子的价电子排布式是3d104s1,故C正确;第一电离能由大到小的顺序为N>O>C>H,故D错误。
7.C　CS2中C原子的价电子对数=2+=2,故CS2为直线形的非极性分子,①错误;Cl中Cl原子的价电子对数=3+=4,有一对孤电子对,空间构型为三角锥形,②错误;SF6中S原子最外层的6个电子与6个F原子形成6个共价键,6对成键电子对完全相同,③正确;SiF4和S的中心原子的价电子对数分别为4+=4、3+=4,中心原子均为sp3杂化,④正确;HCHO分子中含有键,既含σ键又含π键,⑤正确;对羟基苯甲酸易形成分子间氢键,而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低,⑥错误;SiF4中Si原子的价电子对数是4,为sp3杂化,S8分子中S原子的价电子对数是4,也是sp3杂化,⑦正确;故选C。
8.C　Cu2+的价电子排布式为3d9,Cu2+与4个N原子形成配位键,Cu2+的配位数为4,一个乙二胺分子中有2个N原子,Cu2+与2个乙二胺分子配位,配体数为2,A错误;Fe与CO形成5个配位键,CO分子中氧原子提供1对孤电子对与C原子形成1个配位键,则1个Fe(CO)5中含有10个配位键,1 mol Fe(CO)5中含有10 mol配位键,B错误;配合物K4[Fe(CN)6]中的配体是CN-,CN-中的C原子提供孤电子对与亚铁离子形成配位键,则配位原子是C,C正确;内界配体Cl-不与Ag+反应,外界Cl-与Ag+反应,则1 mol该配合物与AgNO3溶液反应生成2 mol AgCl沉淀,D错误。
9.AB　铜离子在该反应中作催化剂,能降低反应的活化能,加快反应速率,A错误;由可知,α位置的N原子显正电性,则与黑球直接连接的N应该显负电性,黑球代表的元素原子应显正电性,故黑球代表的元素的电负性弱于N,B错误;产物中α位置的N原子的孤电子对没有参与形成大π键,β位置的N原子的孤电子对参与形成大π键,因此α位置的N原子更容易形成配位键,C正确;已知杂化轨道中s成分越多,所形成的化学键越稳定,反应物中氮氮键更稳定,键长更短,D正确。
10.答案　(1)①O　②sp3、sp2　7×6.02×1023
(2)sp　SCN-、OCN-(合理即可)
(3)sp3　<　O、H
解析　(1)①配离子[Cr(H2O)6]3+中Cr3+为中心离子,H2O为配体,O原子提供孤电子对,与Cr3+形成配位键。②CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为sp3、sp2,1 mol CH3COOH分子中含有σ键的数目为7×6.02×1023。
(2)CS2分子中C原子形成2个σ键,孤电子对数为0,则C为sp杂化;与CS2具有相同空间结构和相同化学键类型的离子常见的有SCN-、OCN-等。
(3)氧化石墨烯中,1号C形成3个C—C键及1个C—O键,C原子为sp3杂化,而石墨烯中1号C形成3个σ键,C原子为sp2杂化,则氧化石墨烯中1号C与相邻C形成的C—C键间的夹角<石墨烯中1号C与相邻C形成的C—C键间的夹角。氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有O、H。
11.答案　(1)C+H2O(g) CO+H2
(2)
(3)H2O　分子间形成氢键　V形
(4)HCl
(5)COCl2　sp2　极性
解析　a中元素原子的2p轨道只有2个未成对的电子,价电子排布式为2s22p2,则a为C单质;C与水反应生成b和f,b与c反应生成H2O,则b为H2,c为O2,f与c反应生成g,则f为CO,g为CO2;H2与d单质反应生成的i的溶液为常见的酸,则i为HCl,d为Cl2。(1)a为C单质,b为H2,f为CO,C与H2O反应生成CO和H2的化学方程式为C+H2O(g) CO+H2。(2)d为Cl2,Cl的价电子排布式为3s23p5,轨道表示式为。(3)题图中由两种元素组成的物质为CO、CO2、HCl、H2O,常温下CO、CO2、HCl呈气态,H2O呈液态,所以沸点最高的是H2O,原因是水分子间可形成氢键;H2O中中心原子O的价电子对数为4,含有2对孤电子对,则H2O的空间结构为V形。(4)题图中的双原子分子有H2、O2、Cl2、HCl、CO,其中H、Cl的电负性差值最大,所以极性最大的分子是HCl。(5)CO与Cl2发生化合反应生成k,k的分子中各原子均达到8电子稳定结构,推知k的分子式为COCl2,中心原子C的价电子对数为3,C原子采取sp2杂化,该分子的结构不对称,正、负电荷重心不重合,属于极性分子。
12.答案　(1)①sp2　平面三角形　②+1　CO(或N2,合理即可)　③b　④S元素的电负性小于N
(2)　sp3d
(3)①sp2杂化　②
(4)Na12Si6O18
(5)2PCl5(熔融) PC+PC
解析　(1)①N中N原子的价电子对数为3+(5+1-3×2)=3,不含孤电子对,故N采取sp2杂化,N的空间结构为平面三角形。②[Fe(NO)(H2O)5]SO4中一种配体实际上是NO+,H2O不带电,1个S带2个单位负电荷,则Fe元素的化合价为+1;等电子体是指化学通式相同且价电子总数相等的微粒,故NO+的等电子体有CO、N2等。③[Fe(NO)(H2O)5]2+与S之间存在离子键,[Fe(NO)(H2O)5]2+中Fe+与NO+、H2O之间存在配位键,NO+中N和O之间以及S中S和O之间存在σ键和π键,H2O中H和O之间存在极性键,没有非极性键,故选b。④由于电负性S(2)Si的原子序数为14,其价电子排布式为3s23p2,价电子轨道表示式为;中间体SiCl4(H2O)中Si和4个Cl、1个O结合,价电子对数是5,所以Si采取的杂化类型为sp3d。
(3)①噻吩分子中所有原子都在同一个平面上,所以C原子采取sp2杂化。②噻吩是平面结构,所以C原子和S原子均采取sp2杂化,C的价电子数为4,sp2杂化后,未杂化的p轨道上有1个电子,S的价电子数为6,sp2杂化后,未杂化的p轨道上有2个电子,所以共有6个电子参与形成大π键,表示为。
(4)由题图2可知环状硅酸根离子含有6个[SiO4]四面体结构,含有6个硅原子、18个O原子,Si的化合价为+4、O的化合价为-2,则环状硅酸根离子带12个单位负电荷,所以其钠盐的化学式为Na12Si6O18。
(5)PCl5熔融时形成一种能导电的液体,测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正八面体形阴离子,则正四面体形的阳离子为PC,正八面体形的阴离子为PC,所以PCl5熔融的电离方程式为2PCl5(熔融) PC+PC。
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