第二章《分子结构与性质》单元测试题
一、单选题(每小题只有一个正确答案)
1.根据科学人员探测,在海洋深处的沉积物中含有可燃冰,主要成分是甲烷水合物。有关其组成的两种分子的下列说法正确的是( )
A. 它们都是极性键构成的极性分子
B. 它们之间以氢键结合在一起
C. 它们的成键电子的原子轨道都是sp3—s
D. 它们的立体结构都相同
2.NH3分子的空间构型是三角锥形,而不是正三角形的平面结构,其充分的理由是( )
A. NH3分子是极性分子
B. 分子内3个N—H键的键长相等,键角相等
C. NH3分子内3个N—H键的键长相等,3个键角都等于107.3°
D. NH3分子内3个N—H键的键长相等,3个键角都等于120°
3.下列物质中,既有共价键又有分子间作用力的是( )
A. 氧化镁
B. 氦
C. 铜
D. 液氨
4.下列有关化学键类型的判断不正确的是( )
A. s?s σ键与s?p σ键的对称性不同
B. 分子中含有共价键,则至少含有一个σ键
C. 已知乙炔的结构式为H—C≡C—H,则乙炔分子中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D. 乙烷分子中只存在σ键,即6个C—H键和1个C—C键都为σ键,不存在π键
5.电子数相等的微粒叫等电子体,下列各组微粒属于等电子体的是( )
A. NO和NO2
B. C2H4和 N2
C. NH4+和 OH﹣
D. NO 和CO2
6.碘单质在水溶液中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大,这是因为 ( )
A. CCl4与I2相对分子质量相差较小,而H2O与I2相对分子质量相差较大
B. CCl4与I2都是直线型分子,而H2O不是直线型分子
C. CCl4和I2都不含氢元素,而H2O中含有氢元素
D. CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子
7.根据物质的溶解性“相似相溶”的一般规律,说明溴、碘单质在四氯化碳中比在水中溶解度大,下列说法正确的是( )
A. 溴、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. Cl2、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
8.从键长的角度来判断下列共价键中最稳定的是( )
A. H—F
B. N—H
C. C—H
D. S—H
9.COCl2分子的结构式为,COCl2分子内含有( )
A. 4个σ键
B. 2个σ键,2个π键
C. 2个σ键、1个π键
D. 3个σ键、1个π键
10.某研究性学习小组对手性分子提出了以下四个观点:
①互为手性异构体的分子互为镜像
②利用手性催化剂合成可得到一种或主要得到一种手性分子
③手性异构体分子组成相同
④手性异构体性质相同
你认为正确的是( )
A. ①②③
B. ①②④
C. ②③④
D. 全部
11.下列关于杂化轨道的说法错误的是 ( )
A. 所有原子轨道都参与杂化
B. 同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C. 杂化轨道能量集中,有利于牢固成键
D. 杂化轨道中不一定有一个电子
12.下列说法中不正确的是( )
A. σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强
B. 两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键
C. 气体单质中,一定有σ键,可能有π键
D. N2分子中有一个σ键,两个π键
13.下列叙述中正确的是( )
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. HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D. CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
14.用价层电子对互斥理论预测H2O和CH4的立体结构两个结论都正确的是( )
A. 直线形,三角锥形
B. V形,三角锥形
C. 直线形,正四面体形
D. V形,正四面体形
15.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
二、填空题
16.硒是一种非金属,可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂.
(l)Se是元素周期表中第34号元素,其基态原子的核外电子排布式为 .
(2)根据价层电子对互斥理论,可以推知SeO3的分子空间构型为 ,其中Se原子采用的轨道杂化形式为 .
(3)CSe2与CO2结构相似,CSe2分子内σ键与π键个数之比为 .CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的,CSe2分子内的Se﹣C﹣Se键角 (填“大于”,“等于”或“小于”)H2Se分子内的H﹣Se﹣H键角.
(4)硒化铷晶体属于反萤石型结构,晶胞结构如图所示.每个晶胞中包含 个Rb2Se单元,其中Se2﹣周围与它距离最近且相等的Rb+的离子数目为 .
17.在化学实验和科学研究中,水是一种常用的试剂。
(1)水分子中的氧原子在基态时的价电子排布式为__________________。
(2)水分子在特定条件下容易得到一个H+而形成水合氢离子(H3O+)。对上述过程的下列描述不合理的是________。
A.氧原子的杂化类型发生了改变
B.微粒的形状发生了改变
C.微粒的化学性质发生了改变
D.微粒中的键角发生了改变
(3)在冰晶体中,每个水分子与相邻的4个水分子形成________键,水分子间还存在________,1mol H2O中含________mol氢键。
(4)将白色的无水CuSO4溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配位离子。请写出生成此配位离子的离子方程式:__________________。
18.如表为长式周期表的一部分,其中的序号代表对应的元素.
(1)在元素③与①形成的水果催熟剂气体化合物中,元素③的杂化方式为杂化,δ键与π键的个数比为.
(2)元素③、④、⑤、⑥的第一电离能由大到小的顺序为.其中⑥元素离子核外电子的电子排布图为.
(3)③元素形成的最高价氧化物所形成的晶胞边长为a cm,则其晶胞密度为g/cm3 ;
(4)元素④的最高价氧化物对应的水化物稀溶液与元素⑦的单质反应时,还原产物没有气体,该反应的离子方程式为.
(5)元素③与⑤形成的原子个数比为1:1化合物能与⑩的单质形成形式为A(BC)5的配合物,该配合物常温下为液态,易溶于非极性溶剂,其晶体类型,该配合物在一定条件下分解生成⑩的单质和③与⑤形成的原子个数比为1:1化合物,则在分解过程中破坏的化学键为,形成的化学键为.
(6)化学上有一种见解,认为同种元素形成的含氧酸中该成酸元素的化合价越高,酸性越强,请用表中的元素举例说明(酸性由强到弱的顺序).
19.通过计算判断下列中心原子的杂化轨道类型(点“· ”的原子为中心原子)。
20.如图是甲醛分子的模型,根据该图和所学化学知识回答下列问题:
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是__________,作出该判断的主要理由是__________________________。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断,其中正确的是________(填序号)。
①单键 ②双键 ③σ键 ④π键 ⑤σ键和π键
(3)甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角________(填“=”、“>”或“<”)120°,出现该现象的主要原因是____________________________________________。
三、推断题
21.有X、Y、Z三种元素。其中X原子的价电子构型为2s22p2,Y原子的L电子层中有三个未成对电子,且无空轨道,Z的+1价离子是一个质子。
试回答下列问题:
(1)ZXY分子中的三个原子除Z原子外均为8电子构型,写出该分子的结构式________,根据电子云重叠方式的不同,分子里共价键的类型有________。
(2)常温下,YZ3呈气态,但易被液化,且极易溶于水,其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)液态的YZ3是一种重要的溶剂,其性质与H2O相似,可以与活泼金属反应,写出Na与液态YZ3反应的化学方程式________________。
22.A,B,C,D四种短周期元素的原子半径依次减小,D能分别与A,B,C形成电子总数相等的分子X、Y、Z。C原子的最外层电子排布为nsnnp2n。E的原子序数为29。
(1)A,B,C的第一电离能由小到大的顺序为________(用元素符号表示)。
(2)X是含有________键(填“非极性”或“极性”,下同)的________分子。
(3)A的一种氢化物的相对分子质量为26,其分子中的σ键与π键的键数之比为________。
(4)Y分子的空间构型为__________,其中心原子采取________杂化。
(5)一种由B,C组成的化合物与AC2互为等电子体,其化学式为________。
(6)Y是一种易液化的气体,请简述其易液化的原因__________________________________________________________________。
(7)写出E2+的电子排布式____________________,并写出E2+在Z中通入足量Y得到深蓝色溶液的离子反应方程式__________________________________。
答案解析
1.【答案】C
【解析】甲烷水合物中包含CH4、H2O两种分子。二者中心原子均以sp3杂化,CH4中形成4个sp3—sσ键,H2O中形成2个sp3—sσ键;CH4是正四面体形,H2O是V形,所以CH4是极性键构成的非极性分子,H2O是极性键构成的极性分子。在可燃冰中,CH4和H2O分子之间以分子间作用力结合。
2.【答案】C
【解析】A选项,NH3为极性分子不能说明NH3一定为三角锥形;B选项中三个N—H键键能与键长分别相同,键角相等仍有可能为正三角形;D选项与事实不符;选项C能充分说明NH3分子的空间构型是三角锥形,而不是正三角形的平面结构。C正确。
3.【答案】D
【解析】A、B、C均无共价键。
4.【答案】C
【解析】 s?s σ键无方向性,s?p σ键轴对称,A项对;在含有共价键的分子中一定有σ键,可能有π键,如HCl、N2等,B项对;单键都为σ键,乙烷分子结构式为,其6个C—H键和1个C—C键都为σ键,D项正确;共价三键中有一个为σ键,另外两个为π键,故乙炔(H—C≡C—H)分子中有2个C—H σ键,C≡C键中有1个σ键、2个π键,C项错。
5.【答案】C
【解析】A,NO分子含有电子数为15,NO2的电子数为23,二者电子数目不相等,不是等电子体,故A错误;
B,C2H4分子含有电子数为16,N2的电子数为14,二者电子数目不相等,不是等电子体,故B错误;
C,NH4+和 OH﹣的电子数目相同,都是10个电子,为等电子体,故C正确;
D,NO分子含有电子数为15,CO2的电子数为22,二者电子数目不相等,不是等电子体,故D错误;
6.【答案】D
【解析】根据“相似相溶”原理,非极性分子组成的溶质易溶在非极性分子组成的溶剂中;极性分子组成的溶质易溶在极性分子组成的溶剂中。CCl4和I2都是非极性分子,H2O是极性分子,比较而言,I2更易溶在CCl4中而不易溶于水中,D项正确。其余选项都没有揭示问题的实质。
7.【答案】C
【解析】根据相似相溶规律:极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,难溶于非极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂,难溶于极性分子组成的溶剂。Cl2、Br2、I2是非极性分子,它们易溶于非极性溶剂——CCl4;而在极性溶剂——水中的溶解度较小。
8.【答案】A
【解析】原子半径越小,与氢化合形成的化学键键长越短,键能越大,键越稳定。
9.【答案】D
【解析】C和Cl之间为σ键,C和O之间为一个σ键、一个π键。
10.【答案】A
【解析】手性异构体结构不同,性质不同,故④错误,其他①②③三项均正确。
11.【答案】A
【解析】参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,所以,A项错误,B项正确;杂化轨道的电子云一头大一头小,成键时利用大的一头,可使电子云重叠程度更大,形成牢固的化学键,生成的分子更稳定,C项正确;并不是所有的杂化轨道中都会有电子,也可以是空轨道,也可以有一个孤电子对(如NH3、H2O的形成),D项正确。
12.【答案】C
【解析】从原子轨道的重叠程度看,π键轨道重叠程度比σ键重叠程度小,故π键稳定性低于σ键;根据电子云的形状和成键时的重叠原则,两个原子形成的共价键最多只有一个σ键,可能没有π键,也可能有1个或2个π键;稀有气体为单原子分子,不存在化学键。
13.【答案】B
【解析】CO2、CH4、CCl4、CS2均为含极性键的非极性分子,H2O为V形分子,HF、HCl、HBr 、HI的稳定性依次减弱。
14.【答案】D
【解析】H2O分子的中心原子O原子上含有2个σ 键,中心原子上的孤电子对数(a﹣xb)=(6﹣2×1)=2,所以硫化氢分子的VSEPR模型是四面体型,略去孤电子对后,实际上其空间构型是V型;
CH4分子的中心原子B原子上含有4个σ 键,中心原子上的孤电子对数=(a﹣xb)=(0﹣4×1)=0,所以CH4分子的VSEPR模型是正四面体结构,中心原子上没有孤对电子,所以其空间构型就是正四面体结构.
15.【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。
16.【答案】(l)1s22s22p63s23p63d104s24p4;
(2)平面三角形,sp2;
(3)1:1,大于;
(4)4,8
【解析】(l)硒是34号元素,基态原子核外有34个电子,根据工作原理书写其核外电子排布式;
(2)根据价层电子对个数确定SeO3的分子空间构型及Se的杂化方式,价层电子对=σ键个数+;
(3)根据二氧化碳分子中含有的σ键与π键个数之比确定CSe2中含有的σ键与π键个数之比,根据分子空间构型确定其键角相对大小;
(4)利用均摊法确定晶胞中含有的离子个数,从而确定每个晶胞中包含几个Rb2Se单元,根据最上面面心上的Se2﹣确定距离最近且相等的Rb+的离子数目
17.【答案】(1)2s22p4 (2)A (3)氢 范德华力 2
(4)Cu2++4H2O===[Cu(H2O)4]2+
【解析】H2O分子的O原子采取sp3杂化,呈V形,H3O+中的O原子也是采取sp3杂化,呈三角锥形。水分子之间既有氢键也有范德华力。每个水分子与相邻的4个水分子形成4个氢键,1个氢键被2个水分子共用,平均1mol H2O中含2mol氢键。
18.【答案】(1) sp2; 5:1;(2) F>N>O>C;;
(3)(4)4Mg+10H++NO3﹣=4Mg2++NH4++3H2O;(5) 分子晶体;配位键;金属键;
(6) HClO4>HClO3>HClO2>HClO
【解析】根据元素在周期表中的位置,可知①是H,②是Be,③是C,④是N,⑤是O,⑥是F,⑦是Mg,⑧是Cl,⑨是Cr,⑩是Fe.
(1)素③与①形成的水果催熟剂气体化合物为CH2=CH2;
(2)同周期随原子序数增大,元素第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p轨道为半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素;根据核外电子排布规律画出F元素离子核外电子的电子排布图;
(3)③元素形成的最高价氧化物为CO2,所形成的晶体晶胞中CO2处于顶点与面心,根据均摊法计算晶胞中CO2分子数目,进而计算晶胞质量与体积,再根据ρ=计算;
(4)Mg与稀硝酸反应中还原产物没有气体,说明还原产物为硝酸铵,还生成硝酸镁与水;
(5)Fe(CO)5的配合物,该配合物常温下为液态,易溶于非极性溶剂,应属于分子晶体;该配合物分解生成Fe与CO,Fe与CO之间形成配位键,金属Fe中存在金属性,故破坏配位键、形成金属键;
(6)利用氯元素含氧酸强弱解答。
19.【答案】①4 sp3 ②3 sp2 ③4 sp3 ④4 sp3⑤4 sp3
【解析】根据杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数,以及杂化轨道数为2时杂化方式为sp,杂化轨道数为3时杂化方式为sp2,杂化轨道数为4时杂化方式为sp3,可得出正确答案。
20.【答案】(1)sp2 甲醛分子的空间构型为平面三角形
(2)②⑤ (3)< 碳氧双键中存在π键,它对C—H键的排斥作用较强
【解析】(1)原子的杂化轨道类型不同,分子的空间构型也不同。由图可知,甲醛分子为平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子采用sp2杂化。
(2)醛类分子中都含有C=O键,所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说,双键是σ键和π键的组合。
(3)由于碳氧双键中存在π键,它对C—H键的排斥作用较强,所以甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角小于120°。
21.【答案】(1)H—C≡N σ键、π键
(2)NH3和H2O都是极性分子,且二者能形成氢键,NH3又能与H2O发生化学反应,使得NH3极易溶于水
(3)2Na+2NH3===2NaNH2+H2↑
【解析】由题给信息:“X原子的价电子构型为2s22p2”可推知X是C;“Y原子的L电子层中有三个未成对电子,且无空轨道”可推知Y是N;而Z易确定是H。
(1)分子ZXY为HCN,其结构式为H—C≡N,分子中含有的共价键有σ键和π键。
(2)分子YZ3为NH3,沸点高易液化;因为NH3和H2O都是极性分子,且二者能形成氢键,NH3又能与H2O发生化学反应,使得NH3极易溶于水。
(3)由2Na+2H2O===2NaOH+H2↑可类推出:2Na+2NH3===2NaNH2+H2↑。
22.【答案】 (1)C
【解析】 由题意可知A,B,C,D分别为C,N,O,H,E为Cu。