章末综合测评(二) 分子结构与性质
(总分：100分 时间：90分钟)
一、选择题：本题共10小题，每题2分，共20分，每题只有一个选项符合题意)
1．下列关于σ键和π键的说法不正确的是( )
A．σ键能单独形成，π键不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ键，一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键
D．CH3—CH3、CH2===CH2、CH≡CH中的σ键都是C—C，所以键能都相同
D [单键中只有一个σ键，双键中有一个σ键，一个π键，三键中有一个σ键，两个π键，π键不能单独形成，A、C项正确；σ键的电子云呈轴对称，π键的电子云呈镜面对称，π键不能绕键轴旋转，B项正确；三种分子中还含有C—H
σ键，D项错误。]
2．下列有关化学键知识的比较肯定错误的是( )
A．键能：C—N＜C===N＜C≡N
B．键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl
C．分子中的键角：H2O＞CO2
D．相同元素原子间形成的共价键键能：σ键＞π键
C [C、N原子间形成的化学键，三键键能最大，单键键能最小，A项正确；原子半径：I＞Br＞Cl，则键长：I—I＞Br—Br＞Cl—Cl，B项正确；H2O分子中键角是105°，CO2分子中键角是180°，C项错误；相同元素原子之间形成的σ键的键能比π键的大，D项正确。]
3．下列现象与化学键有关的是( )
A．F2、Cl2、Br2、I2的熔点依次升高
B．H2O的沸点远高于H2S的沸点
C．H2O在高温下难分解
D．干冰升华
C [A项，卤素单质分子间存在范德华力，并且随相对分子质量的增大，范德华力也增大，单质的熔点也就越高；B项，由于H2O分子间存在氢键，所以H2O的沸点要比H2S的高；C项，由于H—O键的键能很大，在较高温度时也难断裂，所以水分子很稳定，与共价键有关；D项，CO2分子间通过范德华力结合在一起，在升华时需要克服范德华力，而CO2分子内的化学键并没有断裂。]
4．下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是( )
A．液态HF与液态HBr分别受热变为气体
B．氯化铵与苯分别受热变为气体
C．氯化钠与氯化氢分别溶解在水中
D．碘与干冰分别受热变为气体
D [HF分子间存在氢键而HBr分子间只有范德华力；NH4Cl分解克服化学键，苯变为气体克服范德华力；溶于水时NaCl克服离子键，HCl克服共价键。]
5．下列说法正确的是( )
A．非极性分子中的原子上一定不含孤电子对
B．平面三角形分子一定是非极性分子
C．二氯甲烷(CH2Cl2)分子的中心原子采取sp3杂化，键角均为109°28′
D．ABn型分子的中心原子最外层满足8电子结构，则ABn不一定是非极性分子
D [A项，CCl4是非极性分子，氯原子上含有孤电子对，错误；B项，HCHO分子的中心原子C上无孤电子对，价层电子对数为3，空间结构为平面三角形，C原子位于三角形内部，HCHO分子的结构不对称，为极性分子，错误；C项，甲烷分子的空间结构是正四面体形，键角均为109°28′，二氯甲烷分子的空间结构是四面体形，键角发生了变化，不等于109°28′，错误；D项，CH4的中心原子C最外层满足8电子结构，CH4是非极性分子，NH3的中心原子N最外层满足8电子结构，但NH3为极性分子，正确。]
6．下列模型分别表示C2H2、S8、SF6的结构，下列说法正确的是( )
A．32
g
S8分子中含有0.125
mol
σ键
B．SF6是由非极性键构成的分子
C．1
mol
C2H2分子中有3
mol
σ键和2
mol
π键
D．C2H2分子中不含非极性键
C [本题的易错之处是对共价键的分类掌握不牢固，错选B、D。1
mol
S8分子中含有8
mol
σ键，因此32
g
S8分子中所含σ键为×8＝1
mol，A项错误；根据SF6的结构模型可知，SF6是由S—F极性键构成的，B项错误；单键1个σ键，三键中有1σ键和π键，因此1
mol乙炔中含有3
mol
σ键和2
mol
π键，C项正确；C2H2分子中所含的碳碳三键是非极性键，D项错误。]
7．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的说法错误的是( )
A．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，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
A [根据S2Cl2的分子结构形状可知，它属于极性分子，选项A错误；由于与S2Br2结构相似，而相对分子质量S2Br2大，则熔、沸点：S2Br2>S2Cl2，选项C正确；由于S2Cl2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，则与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，选项D正确。]
8．下列说法正确的是( )
A．冰融化时，分子中H—O发生断裂
B．随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4(X为卤素原子)分子间作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高
C．由于H—O比H—S牢固，所以水的熔、沸点比H2S的高
D．在由分子构成的物质中，分子间作用力越大，该物质越稳定
B [冰融化时发生物理变化，只破坏H2O分子间的分子间作用力而不破坏化学键，A项错误；结构相似的分子中，物质的熔、沸点与其相对分子质量成正比，所以随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4的分子间作用力逐渐增大，所以它们相应的熔、沸点也逐渐升高，B项正确；物质的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S的高是因为水分子间存在氢键，C项错误；物质的稳定性与化学键有关，与分子间作用力无关，D项错误。]
9．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。下列关于其组成的两种分子的说法正确的是( )
A．它们都是极性键形成的极性分子
B．它们的成键方式都只有σ键
C．可燃冰的存在说明甲烷和水分子间能形成氢键
D．它们的分子空间结构都相同
B [A.甲烷是非极性分子，故A错误；B.CH4中C原子与H原子之间和H2O中H原子与O原子之间都是σ键，故B正确；C.甲烷不能形成氢键，故C错误；D.甲烷分子是正四面体结构，水分子空间结构为V形，故D错误。]
10．在半导体生产或灭火剂的使用中，会向空气逸散气体，如NF3、CHClFCF3、C3F8，它们虽是微量的，有些却是强温室气体。下列有关推测正确的是( )
A．NF3属于非极性分子
B．CHClFCF3属于手性分子
C．C3F8在CCl4中的溶解度比在水中大
D．由价层电子对互斥理论可确定NF3分子中N原子是sp2杂化，分子呈平面三角形
B [由价层电子对互斥理论可确定NF3分子中N原子是sp3杂化，分子呈三角锥形，故NF3的结构类似NH3，属于极性分子，A错、D错；连有4个不同原子或者原子团的碳原子属于手性碳原子，故CHClFCF3中存在手性碳原子，其属于手性分子，B对；C3F8的结构类似于丙烷，为极性分子，CCl4为非极性分子，C3F8在水中的溶解度大于在CCl4中，C错。]
【备选题目】 氯化硼的熔点为－107
℃，沸点为12.5
℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°，它能水解，有关叙述正确的是( )
A．氯化硼液态时能导电而固态时不导电
B．氯化硼中心原子采用sp杂化
C．氯化硼分子呈平面三角形，属非极性分子
D．其分子空间结构类似NH3
C [由于氯化硼分子中键与键之间的夹角为120°，说明氯化硼的分子构型为平面三角形，中心原子采用sp2杂化，氯化硼分子为极性键形成的非极性分子，NH3的分子构型为三角锥形。]
二、选择题(本题共5小题，每题4分，共20分，每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)
11．下列说法正确的是( )
A．有机物CH2===CH—CH3中C原子的杂化类型有sp3和sp2，分子中含有1个π键和8个σ键
B．CO和N2的原子总数、价电子总数均相等，故二者的性质完全相同
C．COCl2分子中所有原子的最外层都不满足8电子稳定结构
D．已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，则[ZnCl4]2－的空间结构为正四面体形
AD [双键两端的C原子均采取sp2杂化，甲基中的C原子采取sp3杂化，该有机物分子中含有8个σ键和1个π键，A项正确；CO和N2互为等电子体，某些性质相似，B项错误；COCl2的结构为，由此可知，分子中所有原子的最外层均满足8电子稳定结构，C项错误；由CH4的空间结构可判断[ZnCl4]2－的空间结构为正四面体形，D项正确。]
12．顺铂[Pt(NH3)2Cl2]是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物；碳铂是1,1－环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称，属于第二代铂族抗癌药物，结构如图所示，其毒副作用低于顺铂。下列说法正确的是( )
A．碳铂中所有碳原子在同一平面上
B．顺铂分子中氮原子的杂化方式是sp2
C．碳铂分子中sp3杂化的碳原子与sp2杂化的碳原子数目之比为2∶1
D．1
mol
1,1－环丁二羧酸含有σ键的数目为12NA
C [根据碳铂的结构简式可知，有sp3杂化的碳原子，属于四面体结构，因此所有碳原子不可能在同一平面上，A错误；顺铂分子中N有3个σ键，一个配位键，因此杂化类型为sp3杂化，B错误；碳铂分子中sp3杂化的碳原子有4个，sp2杂化的碳原子有2个，即数目之比为2∶1，C正确；由题中信息可知，1,1－环丁二羧酸的结构简式为，补全碳环上的氢原子，可得1
mol此有机物含有σ键的数目为18NA，D错误。]
13．有机物具有手性，发生下列反应后，分子仍有手性的是( )
①与H2发生加成反应 ②与乙酸发生酯化反应
③发生水解反应
④发生消去反应
A．①②
B．②③
C．①④
D．②④
B [原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳原子，与H2加成后，连有两个乙基，不再具有手性；与乙酸发生酯化反应后，所连的四个取代基不同，仍具有手性；发生水解反应后，所连的四个取代基也不同，该碳原子仍具有手性；当发生消去反应时，原手性碳原子生成双键后不再具有手性。]
14．第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3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分子的说法中不正确的是( )
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°几种
C．RCl5受热后会分解生成分子的空间结构呈三角锥形的RCl3
D．分子中5个R—Cl键的键能不都相同
A [R原子最外层有5个电子，形成5对共用电子对，所以RCl5
中R达10电子稳定结构，A错误；从RCl5的分子结构图可知键角，B正确；R—Cl有两类键长可知键能不完全相同；,C正确。]
15．如图所示为元素周期表短周期的一部分。下列有关A、B、C、D、E五种元素的叙述中，不正确的是( )
A．A与B形成的阴离子可能有AB、A2B
B．E的气态氢化物的沸点比C的气态氢化物的沸点高
C．D在过量的B2中燃烧的主要产物为DB2
D．A与E形成的化合物分子AE4是极性分子
BD [由所给部分元素周期表可知A、B、C、D、E五种元素分别是C、O、F、S、Cl。由于HF分子间存在氢键，故HCl的沸点比HF的沸点低。]
三、非选择题(本题共5小题，共60分。)
16．(10分)根据元素周期表知识回答下列问题：
(1)NH3与PH3相比，________的热稳定性更强。
(2)NH3、PH3在常温常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________(填字母)。
A．键的极性：N—H比P—H强
B．分子的极性：NH3比PH3强
C．相对分子质量：PH3比NH3大
D．NH3分子之间存在氢键
[解析](1)由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律知，电负性：N＞P，NH3的热稳定性强于PH3。
(2)NH3和PH3的结构相似，但NH3比PH3易液化，是由于NH3分子间能形成氢键。
[答案] (1)NH3 (2)D
17．(10分)如表所示是元素周期表的前三周期，试回答下列问题：
(1)g的单质能与f元素的最高价氧化物对应水化物的溶液反应，请写出该反应的离子方程式______________________________________________。
(2)a、b、c、d、e的氢化物的沸点直角坐标图如图所示，序号“5”的氢化物的化学式为____________________________________________________。
请用杂化轨道理论解释该分子的空间结构：__________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
(3)电子排布式为[Ne]3s23p4的元素名称为________，其氢化物的空间结构为________，用价层电子对互斥理论解释该分子的空间结构为________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[解析] 据元素在元素周期表中的位置可知，a、b、c、d、e、f、g、h应分别是Li、C、N、O、F、Na、Al、S。(1)铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2OH－＋2Al＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(2)a、b、c、d、e的氢化物应为LiH、CH4、NH3、H2O、HF，这当中LiH中存在离子键，沸点高；而NH3、H2O、HF分子间可以形成氢键，沸点也高，所以沸点最低的是CH4。(3)根据电子排布式很明显是16号元素，所以应是硫元素。
[答案] (1)2OH－＋2Al＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(2)CH4 在形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生杂化形成4个能量相等的sp3杂化轨道，4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠形成CH4分子，sp3杂化轨道的夹角为109°28′，所以CH4分子呈正四面体形
(3)硫 V形 H2S的中心原子硫上有2对孤电子对和2对σ键电子对，价层电子对数为4，它们相互排斥，形成四面体，但四面体的两个顶点被孤电子对占据，所以H2S分子呈V形
18．(14分)(1)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为________，中心原子的杂化方式为________________。
(2)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为________。
(3)AlH中，Al的轨道杂化方式为_____________________________；例举与AlH空间结构相同的一种离子和一种分子：
________、________(填化学式)。
(4)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中，Sn原子的轨道杂化方式为________，SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°(填“>”“<”或“＝”)。
[解析]
(1)COCl2分子中有1个C===O键和2个C—Cl键，其中σ键的数目为3，π键的数目为1，二者个数比为3∶1，COCl2的价层电子对数为3，无孤电子对，采用sp2杂化。
(2)根据结构示意图，As的价层电子对数＝3＋1＝4，采用sp3杂化。
(3)AlH中，Al的价层电子对数＝4＋×(3＋1－1×4)＝4，所以Al原子为sp3杂化；等电子体的结构相似，所以与AlH空间结构相同的离子有NH、BH等，分子有CH4等。
(4)由价层电子对互斥理论可知，SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数＝2＋×(4－1×2)＝3，Sn原子的轨道杂化方式为sp2，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，孤对电子的斥力使SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角减小，小于120°。
[答案]
(1)3∶1 sp2 (2)sp3 (3)sp3 NH CH4 (4)sp2 <
19．(12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，其反应方程式为
，
异氰酸苯酯 2?氯?4?氨基吡啶 氯吡苯脲
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，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因为____________。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是__________，中心原子的杂化类型分别是__________________________________。
[解析] 根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是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，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余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)由于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的N===C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的原子半径小于N，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原子采用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原子采用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原子采用sp杂化。
[答案] (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
20．(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周期数相同；其中D原子的L电子层中，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电子层中未成对电子数与D相同，但还有空轨道；D与E同族。
请回答下列问题：
(1)A与其他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共价键，又含有非极性共价键的化合物是____________________(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，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是________(填化学式，下同)；酸根离子呈三角锥形结构的是________。
(3)BA4分子的空间结构为________；根据电子云重叠方式的不同，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键和π键的数目之比为________。
[解析] 由“A的核外电子总数与其周期数相同”可知A是H元素；由“D原子的L电子层中，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；由“B原子的L电子层中未成对电子数与D相同，但还有空轨道”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与其他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共价键，又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H4等。
(2)这些元素形成的含氧酸根离子中，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是NO、NO、CO；酸根离子呈三角锥形结构的是SO。
(3)CH4分子的空间结构为正四面体形；根据电子云重叠方式的不同，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H—C≡C—H，其分子中σ键和π键的数目之比为3∶2。
[答案] (1)NH3 sp3 H2O2、N2H4、C2H4 (2)NO、NO、CO SO (3)正四面体形 σ键
(4)3∶2
8/12探究水的结构与性质
【项目情境】
素养解读
水分子之间存在着氢键，使水的沸点比硫化氢的沸点高出139
℃，导致在通常状况下水为液态，地球上因此有了生命。冰中的水分子之间最大限度地形成氢键。由于氢键有方向性，每个水分子的两对弧对电子和两个氢原子只能沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的这一独特结构，使冰可以浮在水面上，从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活。
1.素养要求—宏观辨识与微观探析：能根据物质的结构描述或预测物质的性质。2．素养目标：通过“探究水的结构与性质”，要求学生体会结构与性质的关系，形成“结构决定性质”的理论认知。
【探究过程】
素养评价
【探究任务一：探究水分子的结构】问题1.
根据所学知识分析水分子的中心原子的杂化轨道类型及水分子的空间结构是怎样的？提示：水分子中氧原子以sp3杂化，水分子的空间结构是V形的。问题2.水分子中存在氢键，在冰中每个水分子被四个水分子包围形成变形的正四面体形，继而通过氢键相互连接成固态冰。结构如图所示：假设冰是所有水分子都被包围在四面体中的理想结构，请分析1
mol冰中有多少氢键？提示：在冰中每个氢原子分享到1个氢键，折合每摩尔冰中含有2
mol氢键。【探究任务二：探究水分子的性质】问题3.假设水分子中没有氢键，那么你估计水的熔、沸点将怎样变化？提示：熔、沸点降低。问题4.根据上述材料分析为什么冰的密度小于水的密度？提示：水分子形成冰后所有的水分子按一定的方向全部形成氢键，成为晶体，在冰的结构中形成许多空隙，造成体积膨胀，密度减小。问题5.请思考为什么氨气在水中溶解度很大？提示：氨气分子是极性分子，且氨气与水分子间形成氢键，所以氨气在水中溶解度很大。
1.微观探析—水平3：能从原子、分子水平分析水的结构。2．宏观辨识与微观探析—水平4：能依据物质的微观结构，描述或预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化。
2/3
