高中化学人教版选修3第二章　分子结构与性质综合测评

第二章　分子结构与性质综合测评
(时间：60分钟　满分：100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．二甘醇可作溶剂、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HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH。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
2．原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子轨道的杂化。在SO中S原子的杂化方式为(　　)
A．sp B．sp2
C．sp3 D．无法判断
3．根据等电子原理，判断下列分子或离子与其他选项不属于同一类的是(　　)
A．PF B．SiO
C．SO D．SiH4
4．H2O与H2S结构相似，都是V形极性分子，但是H2O的沸点是100 ℃，H2S的沸点是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是(　　)
A．范德华力 B．共价键
C．氢键 D．相对分子质量
5．下列关于粒子结构的描述不正确的是(　　)
A．H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子
B．HS－和HCl均是含一个极性键的18电子粒子
C．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子
D．SO2和SO3杂化轨道类型均为sp2杂化，立体构型分别为V形、平面三角形
6．下列说法正确的是(　　)
A．CHCl3是三角锥形
B．AB2是V形，其A可能为sp2杂化
C．二氧化硅为sp杂化，是非极性分子
D．NH是平面四边形结构
7．下列说法中错误的是(　　)
A．CO2、SO3都是极性分子
B．KF是离子化合物，HF为共价化合物
C．在NH和[Cu(NH3)4]2＋中都存在配位键
D．PCl3和NF3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
8．根据等电子原理判断，下列说法中错误的是(　　)
A．B3N3H6分子中所有原子在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形
D．CH4和NH是等电子体，均为正四面体形结构
9．下列物质中不存在手性异构体的是(　　)
A．BrCH2CHOHCH2OH
B．
C．CH3CHOHCOOH
D．CH3COCH2CH3
10．碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图。下列有关该物质的说法正确的是(　　)
A．分子式为C3H2O3
B．分子中含6个σ键
C．分子中只有极性键
D．8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2
二、非选择题(本题包括5小题，共50分)
11．(10分)前四周期原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中，A、B属于同一短周期元素且相邻，A元素所形成的化合物种类最多，C、D、E、F是位于同一周期的金属元素，基态C、F原子的价电子层中未成对电子数均为1，且C、F原子的电子数相差10，基态D、E原子的价电子层中未成对电子数分别为4、2，且原子序数相差2。
(1)六种元素中第一电离能最小的是________(填元素符号，下同)，电负性最大的是________。
(2)黄血盐是由A、B、C、D四种元素形成的配位化合物C4[D(AB)6]，易溶于水，广泛用作食盐添加剂(抗结剂)。请写出黄血盐的化学式__________，1 mol AB－中含有π键的数目为________，黄血盐晶体中各种微粒间的作用力不涉及________(填字母)。
a．离子键　　　b．共价键　　　c．配位键
d．氢键 e．范德华力
(3)E2＋的价层电子排布图为__________________，很多不饱和有机物在E催化下可与H2发生加成反应，如①CH2CH2、②HCCH、③、④HCHO。其中碳原子采取sp2杂化的分子有________(填物质序号)，HCHO分子的立体结构为________，它加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是_________________________(指明加成产物是何物质)。
12．(10分)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增加。其中A与B、A与D在周期表中位置相邻，A原子核外有两个未成对电子，B元素的第一电离能比同周期相邻两种元素都大，C原子在同周期原子中半径最大(稀有气体除外)；E与C位于不同周期，E原子核外最外层电子数与C相同，其余各层电子均充满。请根据以上信息，回答下列问题：(答题时A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)
(1)A、B、C、D四种元素电负性由大到小排列顺序为
________________________________________________________________________。
(2)B的氢化物的结构式为________________________________________________________________________，
其空间构型为________________________________________________________________________。
(3)E核外电子排布式是__________________，E的某种化合物的结构如下图所示。
微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用力，此化合物中各种粒子间的相互作用力有______________________。
(4)A与B的气态氢化物的沸点________更高，A与D的气态氢化物的沸点________更高。
(5)A的稳定氧化物中，中心原子的杂化类型为________，空间构型为________。
13．(10分)A、B、C是中学化学中常见的三种元素(A、B、C代表元素符号)。A位于元素周期表中第四周期，其基态原子最外层电子数为2且内层轨道全部排满电子。短周期元素B的一种常见单质为淡黄色粉末。元素C的原子最外层电子数是其内层电子数的3倍。
(1)在第三周期中，第一电离能大于B的元素有________种。
(2)B的氢化物(H2B)分子的立体构型为______，C的氢化物H2C、H2C2中C的杂化类型分别是________、________，在乙醇中的溶解度：S(H2C)>S(H2B)，其原因是__________________________________。
(3)B与C可形成BC
①BC中，B原子轨道的杂化类型是________________________________________________________________________。
②写出一种与BC互为等电子体的分子的化学式为________。
(4)A的氯化物与氨水反应可形成配合物[A(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的物质的量为________mol。
14．(10分)等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。
等电子体类型 代表物质 空间构型
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 SO 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 四面体形
试回答下列问题：
(1)下面物质分子或离子的空间构型：
BrO________，CO________，PO________。
(2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。
(3)C2O和________是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是________，价电子排布式为________。
(4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N的空间构型是________，与N互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH的电子式为________。
(5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。
15．(10分)金属铜及其化合物在合金材料及催化剂及工农业和生活等方面应用广泛。
(1)在铜的催化作用下，F2能与过量的NH3发生反应：
4NH3＋3F2NF3＋3NH4F。请回答下列问题：
①NF3分子中N原子的杂化轨道类型为________，该分子的立体构型为________。
②NF3的沸点比NH3的沸点低得多，是因为______________________________________。
(2)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列说法正确的是________(填字母)。
a．在上述结构示意图中，所有氧原子都采取sp3杂化
b．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键
c．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
d．胆矾中的水在不同温度下会分步失去
e．胆矾中S原子的杂化方式为sp3，SO的立体构型为正四面体结构
(3)往CuSO4溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的立体构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是_______________________________________________
______________________________________________________
___________________________________________________。
(4)人工模拟酶是当前研究的热点。有研究表明，化合物X可用于研究模拟酶，当其结合NNR′OHO或Cu(Ⅰ)(Ⅰ表示化合价为＋1)时，分别形成a和b；
①a中连接相邻含N杂环的碳碳键可以旋转，说明该碳碳键具有________键的特性。
②微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用，比较a和b中微粒间相互作用力的差异
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第二章　分子结构与性质综合测评
1．解析：二甘醇的分子式为C4H10O3，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”可知，二甘醇能溶于水和乙醇。
答案：B
2．解析：在SO中S原子的孤电子对数为0，与其相连的原子数为4，所以根据杂化轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp3杂化，立体构型为正四面体形，类似于CH4。
答案：C
3．解析：四个选项中的分子或离子均为5个原子构成的微粒，其中A、B、C三项的价电子总数均为32，而D项的价电子总数为8，故D项与其他选项不属于同一类。
答案：D
4．解析：氧原子的电负性较大，水中的氧原子与其它水中的氢原子可形成氢键，氢键使水的沸点反常的高，但硫的电负性相对较小，所以不会形成氢键，其沸点较低。
答案：C
5．解析：CCl4具有正四面体构型，是非极性分子，但CH2Cl2中C—H与C—Cl不同，导致分子不为正四面体结构，故CH2Cl2为极性分子。
答案：C
6．解析：CHCl3分子中C原子没有孤电子对，是四面体形，A错误；AB2分子中A原子如果以sp2或sp3杂化均是V形，B正确；二氧化硅中硅以sp3杂化，且是原子晶体，无分子，C错误；NH是正四面体形结构，D错误。
答案：B
7．解析：CO2是直线形结构，为非极性分子，SO3是平面形结构，是非极性分子，故A错误；KF中存在离子键，属于离子化合物，HF中只有共价键，属于共价化合物，B正确；NH中氮原子提供孤电子对，氢原子提供空轨道，从而形成配位键，[Cu(NH3)4]2＋中铜原子提供空轨道，氮原子提供孤电子对，所以形成配位键，故正确；PCl3和NF3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构，故D正确。
答案：A
8．解析：等电子体具有相同的价电子总数和相同的原子总数。苯是B3N3H6的等电子体，因此，它们的结构相似；苯分子中所有的原子在同一平面上，苯分子中不存在双键，B错误；H3O＋和NH3是等电子体，NH3是三角锥形，则H3O＋也是三角锥形；CH4和NH是等电子体，CH4是正四面体形结构，所以NH也是正四面体形结构。
答案：B
9．解析：若同一个碳原子上连接四个不同的原子或原子团，则该碳原子称为手性碳原子，含有一个手性碳原子的物质存在手性异构体，D项中不含手性碳原子，不存在手性异构体。
答案：D
10．解析：A项，该有机物的分子式为C3H2O3，正确；B项，双键中含有一个σ键和一个π键，则该有机物分子中含有8个σ键，错误；C项，分子中的碳碳双键是非极性键，其它共价键是极性键，错误；D项，由于没有给出所处的状况，故无法确定0.1 mol该物质完全燃烧生成CO2气体的体积，错误。
答案：A
11．解析：前四周期原子序数依次增大的六种元素A、B、C、D、E、F中，A、B属于同一短周期元素且相邻，A元素所形成的化合物种类最多，则A为碳元素、B为氮元素；C、D、E、F是位于同一周期的金属元素，只能处于第四周期，基态C、F原子的价电子层中未成对电子数均为1，且C、F原子的电子数相差10，可推知C为K，F为Cu，基态D、E原子的价电子层中未成对电子数分别为4、2，且原子序数相差2，D、E价电子排布分别为3d64s2、3d84s2，故D为Fe，E为Ni。(1)六种元素中K的金属性最强，其第一电离能最小；非金属性越强，电负性越大，故电负性最大的是N。 (2)黄血盐的化学式K4[Fe(CN)6]，CN－与氮气互为等电子体，CN－中存在CN键，故1 mol CN－中含有π键的数目为2NA，黄血盐晶体中含有离子键、配位键、共价键，没有氢键、范德华力。(3) Ni2＋的价层电子排布式为3d8，故价层电子排布图为；①CH2CH2、③、④HCHO中碳原子价层电子对数都是3，没有孤电子对，碳原子采取sp2杂化，②HCCH中碳原子价层电子对数是2，没有孤电子对，碳原子采取sp杂化；HCHO分子的立体结构为平面三角形，它的加成产物为甲醇，甲醇分子之间形成氢键，其熔、沸点比CH4的熔、沸点高。
答案：(1)K　N
(2)K4[Fe(CN)6]　2NA　de
(3)　①③④　平面三角形　加成产物CH3OH分子之间能形成氢键
12．解析：A、B、D的相对位置为，又因为B的第一电离能比同周期相邻的两种元素大，所以B为半充满结构，B为N，A为C，D为Si，C为Na，E为第四周期的元素，最外层为1个电子，其余各电子层均排满，则E的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，为Cu。(1)A、B、C、D分别为C、N、Na、Si，根据电负性的递变规律可知，电负性N>C>Si>Na。(2)B的气态氢化物为NH3，中心原子N以sp3杂化，空间构型为三角锥形。(3)E为Cu，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。根据图示可判断H2O分子和Cu2＋间存在配位键，同时水分子之间还存在氢键，H2O分子内存在共价键。该化合物还含有阴离子，故有离子键。(4)A与B的气态氢化物分别为CH4和NH3，其沸点高低为NH3>CH4(因NH3分子之间存在氢键)，A与D的气态氢化物分别为CH4和SiH4，由于其组成和结构相似，SiH4的相对分子质量大于CH4，故沸点SiH4>CH4。(5)CO2中C原子sp杂化，CO2分子呈直线形。
答案：(1)N>C>Si>Na
(2) 　三角锥形
(3)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1　离子键、共价键、配位键、氢键
(4)NH3　SiH4
(5)sp杂化　直线形
13．解析：根据已知条件推知A价电子排布式为3d104s2为Zn元素，B为S元素，C为O元素。
(1)B为硫元素，第一电离能大于硫元素的有P、Cl、Ar三种元素。
(2)H2S中硫的价层电子对数为×(6＋2)＝4，S孤电子对数为2，故H2S为V形。
H2O2中氧的价层电子对数为×(6＋2)＝4，O原子杂化类型为sp3杂化。
H2O中氧的价层电子对数为×(6＋2)＝4，O原子采取sp3杂化。乙醇与H2O分子间形成氢键，乙醇与H2S分子间不形成氢键，分子间作用力弱。
(3)①BC为SO，硫的价层电子对数为×(6＋2)＝4，故S原子采取sp3杂化。②BC为SO，其等电子体为CF4、SiF4、SiCl4等。
(4)A为Zn，[Zn(NH3)4]Cl2中含有12个N—H键，4个Zn←N配位键，共16个σ键。
答案：(1)3　(2)V形(或角形)　sp3　sp3　水分子与乙醇分子之间形成氢键　(3)①sp3　②SiCl4、CCl4、SiF4、CF4等(任写一种即可)　(4)16
14．解析：(1)互为等电子体的物质结构相似。BrO为四原子26电子体，所以其结构与SO相似，为三角锥形；CO为四原子24电子体，与SO3的结构相似，为平面三角形；同理可知PO为正四面体形。
(2)F2为双原子18电子体，所以由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有O。
(3)用N原子替换C2O中的C的原子可得等电子体N2O4。Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，由周期序数＝电子层数，价电子数＝族序数，Mn位于第四周期第ⅦB族。
(4)CO与N2互为等电子体，用CO替换N2，用O替换N－，可知N与CO2互为等电子体，结构相似，所以是直线形。用S替换CO2中的2个O原子可得等电子体CS2，用N2替换CO2中的CO可得等电子体N2O。用O替换NH中的N－，可知H2O与NH互为等电子体。所以NH为V形空间构型。
(5)BN与C2电子数相同，所以用C2替换BN可得H3B·NH3的等电子体C2H6。
答案：(1)三角锥形　平面三角形　正四面体形　(2)O　(3)N2O4　第四周期ⅦB族　3d54s2　(4)直线形　CO2(或N2O、CS2，写1个即可)
[H∶∶H]－　(5)C2H6
15．解析：(1)①NF3分子中N原子价电子对数为＝4，N原子杂化类型为sp3，N原子有1对孤电子对，所以其立体构型为三角锥形。
②NH3分子间有氢键，NF3分子间只有范德华力，所以NH3的沸点高于NF3的沸点。
(2)H2O中氧原子采用sp3杂化，SO中的氧原子不杂化，a不正确。在上述结构示意图中，存在O→Cu配位键，H—O、S—O共价键和Cu2＋、SO间离子键，b正确。CuSO4应是离子晶体，不是分子晶体，c不正确。由于胆矾中水有两类，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，氢键与配位键的相互作用强弱不同，因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物，d正确。胆矾中S原子形成4个共价键，所以S原子采取sp3杂化，SO为正四面体结构，e正确。
(3)NH3中是N原子提供孤电子对，Cu2＋提供空轨道，形成配位键，而NF3中N原子的孤电子对被N原子核吸引。
(4)微粒间的相互作用包括化学键和分子间相互作用，比较a和b中微粒间相互作用的差异：a中微粒间的相互作用为范德华力和氢键，b中微粒间的相互作用为配位键。
答案：(1)①sp3　三角锥形　②NH3分子间有氢键，NF3分子间只有范德华力
(2)bde
(3)F的电负性比N大，N—F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子
(4)①σ　②a中微粒间的相互作用为范德华力和氢键，b中微粒间的相互作用为配位键