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2022版高考化学选考山东专用一轮总复习集训：专题八化学键分子结构与性质 专题综合检测
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这是一份2022版高考化学选考山东专用一轮总复习集训：专题八化学键分子结构与性质 专题综合检测，共10页。
【3年模拟】
时间:30分钟 分值:50分
一、选择题(每题2分,共14分)
1.(2020届聊城阳谷复习测试,11)下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是 ( )
A.CaO与CO2 B.NaCl与HCl C.SiC与SiO2 D.Cl2与I2
答案 C CaO是离子晶体,熔化时断裂离子键,熔点与化学键键能有关;CO2是分子晶体,熔化破坏的是分子间作用力,与化学键键能无关,A项错误。NaCl是离子晶体,熔化断裂离子键,熔点与化学键键能有关;HCl是分子晶体,熔化破坏的是分子间作用力,与化学键键能无关,B项错误。SiC和SiO2都是共价晶体,熔化断裂的都是共价键,都与化学键键能有关,C项正确。Cl2和I2在固态时都是分子晶体,熔化破坏的是分子间作用力,与化学键键能无关,D项错误。
2.(2019青州二中月考,12)下列物质空间构型和中心原子杂化类型都正确的是 ( )
A.CCl4 平面四边形 sp3杂化
B.H2O V字形 sp2杂化
C.BCl3 平面三角形 sp2杂化
D.NH4+ 正四面体 sp杂化
答案 C CCl4分子中中心原子的价层电子对数=4+12(4-4×1)=4,杂化方式为sp3,不含有孤电子对,分子的立体构型为正四面体,A项错误;H2O分子中中心原子的价层电子对数=2+12(6-2×1)=4,杂化方式为sp3,含有两对孤电子对,分子的立体构型为V形,B项错误;BCl3分子中中心原子的价层电子对数=3+12(3-3×1)=3,杂化方式为sp2,没有孤电子对,分子的立体构型为平面三角形,C项正确;NH4+中中心原子的价层电子对数=4+12(5-1-4×1)=4,杂化方式为sp3,不含有孤电子对,分子的立体构型为正四面体,故D错误。
解题关键 根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对数=配原子数+孤电子对数。
3.(2020浙江名校协作体3月联考,17)下列说法正确的是( )
A.氯化氢气体溶于水破坏离子键,产生H+和Cl-
B.硅晶体熔化与碘化氢分解需克服的化学键类型相同
C.NH3和HCl都极易溶于水,是因为都可以和H2O形成氢键
D.CO2和SiO2的熔、沸点和硬度相差很大,是由于它们所含的化学键类型不同
答案 B HCl是共价化合物,氯化氢气体溶于水时破坏共价键,产生H+和Cl-,A错误。硅晶体属于原子晶体,熔化断裂共价键;碘化氢属于分子晶体,碘化氢分解破坏共价键,因此需克服的化学键类型相同,B正确。NH3和HCl都极易溶于水,但HCl分子与H2O分子之间不存在氢键,C错误。CO2和SiO2的熔、沸点和硬度相差很大,是由于CO2属于分子晶体,分子之间以微弱的分子间作用力结合,而SiO2属于原子晶体,原子之间以共价键结合,熔化时破坏的作用力性质不同,D错误。
知识归纳 共价化合物溶解或熔化过程与化学键的关系
(1)溶解过程
能与水反应的共价化合物共价键被破坏;
属于共价化合物的电解质共价键断裂生成阴、阳离子。
部分非电解质共价键不被破坏。
(2)熔化过程
由分子构成的共价化合物共价键不破坏,破坏分子间作用力;
由原子构成的共价化合物破坏共价键。
4.(2020届潍坊青州二中月考,16)下列说法不正确的是 ( )
A.某粒子空间构型为平面三角形,则中心原子一定采取sp2杂化
B.某粒子空间构型为V形,则中心原子一定有孤电子对
C.某粒子空间构型为三角锥形,则该粒子一定是极性分子
D.某粒子空间构型为正四面体形,则键角一定是109.5°
答案 D 微粒立体构型是平面三角形,说明中心原子价层电子对数是3且不含孤电子对,则中心原子采取sp2杂化,A项正确;对于ABn型化合物,若中心原子A的价电子全部成键,n=2时分子构型为直线形,n=3时分子构型为平面三角形,n=4时分子构型为正四面体;若空间构型为V形,说明该微粒中含有孤电子对,B项正确;微粒立体构型是三角锥形,说明中心原子的价层电子对数为4且含有一对孤电子对,分子结构不对称,为极性分子,C项正确;分子的空间构型是正四面体形,键角不一定是109.5°,如白磷是正四面体结构,但其键角为60°,D项错误。
解题思路 本题考查分子或离子的空间构型判断,注意ABn型分子,若中心原子A的价电子全部成键,则n=2时分子空间构型为直线形,n=3时分子空间构型为平面三角形,n=4时分子空间构型为正四面体;若中心原子A有孤电子对,根据中心原子价层电子对理论判断VSEPR模型,结合孤电子对判断空间构型,题目难度中等。
5.(2020威海一模,5)下列叙述错误的是 ( )
A.C2H4分子中有π键
B.CH4的中心原子是sp3杂化
C.HCl和HI中化学键的类型和分子的极性都相同
D.价电子排布式为3s23p4的粒子其基态原子轨道表示式为
答案 D 乙烯分子中两个C原子之间形成碳碳双键,1个碳碳双键由1个σ键和1个π键组成,故A正确;CH4的中心碳原子价层电子对数为4,为sp3杂化,故B正确;HCl和HI中的共价键均为极性共价键,HCl和HI均为极性分子,故C正确;根据洪特规则,电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,且自旋方向相同,所以价电子排布式为3s23p4的粒子的基态原子轨道表示式为,故D错误。
6.(2016浙江10月选考,20,2分)下列说法不正确的是 ( )
A.Cl2、Br2、I2的分子间作用力依次减小
B.石英是由硅原子和氧原子构成的原子晶体,加热熔化时需破坏共价键
C.氢氧化钠在熔融状态下离子键被削弱,形成自由移动的离子,具有导电性
D.水电解生成氢气和氧气,有化学键的断裂和形成
答案 A A中Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大,故A错误;B中石英是由硅原子和氧原子构成的原子晶体,加热熔化时需破坏共价键,故B正确;C中氢氧化钠在熔融状态下离子键被削弱,电离形成自由移动的离子,因此能导电,故C正确;D中水电解生成氢气和氧气的过程中,有水中氢氧键的断裂和氢气中氢氢键、氧气中氧氧键的形成,故D正确。
7. (2020枣庄上学期期末,7)下列叙述中正确的有 ( )
①该原子的电子排布图: 最外层违背了洪特规则
②处于最低能量状态的原子叫基态原子,1s22s22px1→1s22s22py1过程中形成的是发射光谱
③运用价层电子对互斥理论,CO32-的空间构型为三角锥形
④具有相同核外电子排布的粒子,化学性质相同
⑤NCl3中N—Cl键的键长比CCl4中C—Cl键的键长短
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
答案 B ①洪特规则:电子在能量相同的轨道上排布时,总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同,该电子排布式违背了洪特规则,①说法正确;②2px和2py能量相同,该过程中形成的不是发射光谱,②说法错误;③CO32-中中心原子价层电子对数为3+4+2-3×22=3,即CO32-的空间构型为平面三角形,③说法错误;④具有相同核外电子排布的粒子,化学性质不一定相同,如O2-只具有还原性,Na+只具有氧化性,④说法错误;⑤同周期主族元素从左向右原子半径依次减小,即N的原子半径小于C,因此N—Cl键的键长比C—Cl键的键长短,⑤说法正确。
二、选择题(每题4分,共16分)
8.(2020届5·3原创,16)我国科学家发布了最新研究成果,在实验室迅速得到厘米尺寸的碳酸钙大块晶体材料。该方法使用乙醇代替水做溶剂,并使用三乙胺()做助剂,可以使碳酸钙晶体按照模具长成各种形状。此成果把传统有机聚合的方法运用到传统无机材料的制备上,打破了无机化学与高分子化学领域制备方法的界限,具有极高的研究价值。以下说法正确的是 ( )
A.该方法使用乙醇做溶剂,证明碳酸钙易溶于有机溶剂
B.三乙胺是极性分子
C.该研究成果证明碳酸钙应该属于有机高分子化合物
D.鉴别晶体与非晶体的方法是进行X-射线衍射实验
答案 BD A项,碳酸钙是难溶于水和乙醇的离子化合物。B项,三乙胺分子中N原子为sp3杂化,除形成3个N—C单键外还有1个孤电子对,不是平面对称性分子,属于极性分子。C项,碳酸钙是典型无机物,题目信息只是说明晶体形成方式不同。D项,晶体与非晶体的本质区别是内部构成微粒是否呈现周期性有序排列,X-射线衍射实验是目前较好的鉴别晶体与非晶体的方法。
9.(2020 5·3原创)五氧化二氮分子的电子式如下,分子中存在离域π键Π34,在固体状态下,由两种离子构成:NO2+(硝酰阳离子)和NO3-。下列有关说法正确的是 ( )
A.N、O元素的第一电离能:OO
B.阳离子NO2+呈平面三角形,阴离子NO3-呈三角锥形
C.N2O5分子中σ键与π键数目之比为3∶1
D.根据N2O5分子结构的对称性可知为非极性分子
答案 C 同一周期元素中电负性从左到右逐渐增大,N、O元素的电负性NO,选项A错误;NO2+与CO2 为等电子体,应为直线形, NO3-的中心原子价层电子对数为3+5+1-2×32=3,应为平面三角形,选项B错误;根据N2O5的结构看出分子中σ键数为6,π键数为2,比值为3∶1,选项C正确。N2O5分子结构中存在N—O—N键,O为sp3杂化,O原子周围还有两对孤电子对,应为V形,正、负电中心不重合,为极性分子,选项D错误。
思路点拨 (1)涉及第一电离能的题目,不仅要充分利用一般规律,还要注意特殊点。
①同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元素的第一电离能最小。
②同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小。
③特性:同周期主族元素,第ⅡA族、第ⅤA族元素的I1大于同周期第ⅢA族、第ⅥA族元素的I1。氢的第一电离能略低于氧,大于碳。
(2)用化合价和物质类别来判断元素的电负性大小。如:依据HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;也可根据Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,推知O的电负性大于Cl。
(3)分子立体构型判断可通过等电子体或计算价层电子对数来进行。
(4)σ键数与π键数的判断中牢记:只要有一个单键(包括配位键)就有一个σ键,双键有一个σ键和一个π键,三键有一个σ键和两个π键。
10.(2020届5·3原创,11)利用反应2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C 6CaSiO3+P4+10CO↑可制备白磷。下列关于该反应的说法正确的是 ( )
A.PO43-中P原子的杂化方式是sp2
B.SiO2晶体中每个Si与4个O形成共价键
C.CO分子内σ键和π键的个数之比为1∶2
D.P4分子中两个P—P键的夹角为109.5°
答案 BC PO43-中P原子的价层电子对数是4,P原子的杂化方式是sp3,故A错误。SiO2晶体中每个Si与4个O形成共价键,每个O与2个Si形成共价键,故B正确。1个CO分子内有1个σ键,2个π键,σ键和π键的个数之比为1∶2,故C正确。P4分子的空间构型是正四面体形,四个P原子在正四面体的四个顶点,所以P4分子中两个P—P键的夹角为60°,故D错误。
11.(2020届潍坊高三期中,9)镍的配合物常用于镍的提纯以及药物合成,如Ni(CO)4、[Ni(CN)4]2-、[Ni(NH3)6]2+等。下列说法正确的是 ( )
A.CO与CN-结构相似,CO分子内σ键和π键个数之比为1∶2
B.[Ni(NH3)6]2+中含有非极性共价键和配位键
C.Ni2+的电子排布式为[Ar]3d10
D.CN-中C原子的杂化方式是sp2
答案 A CO与CN-为等电子体,结构相似,CO分子内有一个碳氧三键,则σ键和π键个数之比为1∶2,A项正确;[Ni(NH3)6]2+中含有N—H极性共价键和N、Ni间形成的配位键,B项错误;Ni2+的电子排布式为[Ar]3d8,C项错误;CN-为直线形分子,C原子的杂化方式是sp,D项错误。
解题技巧 CO、CN-、N2是等电子体,结构相似。N2分子中有一个σ键和2个π键,故CO分子中σ键和π键个数比为1∶2。
三、非选择题(共30分)
12.(2020 5·3原创)富镍三元层状氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)作为下一代锂离子电池的正极材料被广泛关注和深入研究,纳米级TiO2形成的表面包覆对提高该材料的性能效果明显。回答下列问题:
(1)制备NCM811的过程中,残余的Li2CO3会破坏材料的界面。
ⅰ.CO32-的中心原子的价层电子对数为 ,立体构型是 ,其中C原子的杂化方式为 。
ⅱ.Li2CO3属于 晶体,该晶体中含有的化学键为 (填序号:①离子键 ②金属键 ③极性键
④非极性键 ⑤σ键 ⑥π键 ⑦配位键),Li2CO3的电子式为 。
(2)该电池初始充电过程中,会有C2H2等气体产生。C2H2分子中,σ键和π键数目之比为 ,其中C原子的杂化方式为 。试分析C2H2不易溶于水的原因: ,比较沸点:C3H8 N2H4(填“<”或“>”),解释原因: 。
答案 (1)ⅰ.3 平面三角形 sp2 ⅱ.离子 ①③⑤⑥
(2)3∶2 sp C2H2为非极性分子,H2O为极性分子,据“相似相溶”原理可知C2H2不易溶于水 < N2H4分子间形成氢键
解析 (1)ⅰ.CO32-中C原子的价层电子对数为3+4+2-3×22=3,没有孤电子对,C原子的杂化方式为sp2,CO32-的立体构型是平面三角形。ⅱ.Li2CO3由Li+和CO32-构成,属于离子晶体;其中Li+和CO32-之间形成离子键,CO32-中C、O原子间形成极性键,1个CO32-中有3个σ键、1个π键。
(2)碳碳单键为σ键,每个碳碳三键中有1个σ键、2个π键; C2H2的结构简式为,1个分子中有3个σ键和2个π键,σ键和π键数目之比为3∶2。
试题命制说明 考查价层电子对数目判断、离子立体构型、中心原子的杂化方式判断、σ键和π键数目判断、氢键对物质性质的影响。考查利用化学理论分析和解决实际问题的能力,体现了利用价层电子对互斥理论推断分子立体构型的证据推理和模型认知的学科核心素养。
13.(2020日照上学期期末联考,17节选)(12分)元素周期表中d区与ds区元素,又称过渡金属元素,应用广泛。
(1)我国秦陵内发掘了镀铬宝剑,震动了世界,因为这种铬盐氧化处理是近代才掌握的先进工艺。Cr3+基态核外M层电子排布式为 ;基态Zn原子核外K层和L层电子的电子云有 种不同的伸展方向。
(2)锌化铜是一种金属互化物,其化学式有多种形式,如CuZn、Cu5Zn8、CuZn3等。其中铜的第二电离能 (填“大于”“小于”或“等于”)锌的第二电离能。
(3)[Co(DMSO)6](ClO4)2是一种紫色晶体,其中DMSO为二甲基亚砜,化学式为OS(CH3)2。晶体中ClO4-的空间构型是 ,晶体中所含元素Co、Cl、O的电负性由大到小的顺序为 ;DMSO中硫原子的杂化轨道类型为 ,1个OS(CH3)2分子中σ键数目为 。
答案 (1)3s23p63d3 4 (2)大于
(3)正四面体 O>Cl>Co sp3 9
解析 (1)Cr的价电子排布式为3d54s1,失去3个电子时,M层电子排布式为3s23p63d3;基态Zn原子核外K层和L层电子排布式为1s22s22p6,s能级为球形,p能级为纺锤形,共有4种不同的伸展方向。
(2)Cu+的价电子排布式为3d10,处于全充满状态,而锌失去一个电子后的价电子排布式为3d104s1,最外层处于半充满状态,故铜的第二电离能大于锌的第二电离能。
(3)ClO4-中中心Cl原子孤电子对数为12×(7+1-2×4)=0,为sp3杂化,空间构型为正四面体形;Co、Cl、O的电负性由大到小的顺序为O>Cl>Co;DMSO为Co2+的配体,则OS(CH3)2中S含有1对孤电子对,有3条共价键,S为sp3杂化;1个OS(CH3)2分子中含有6个C—H键,2个C—S键,1个OS键,共有9个σ键。
14.(2019山东潍坊二模,35节选)《日华子本草》中已有关于雄黄的记载:“雄黄,通赤亮者为上,验之可以虫死者为真。”雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料,二者在自然界中共生。回答下列问题:
(1)基态砷原子的价电子排布图为 ,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为 。
(2)S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是 。
(3)雄黄(As4S4)的结构如图所示,S原子的杂化形式为 。
(4)SO2分子中的σ键数为 个,分子的空间构型为 。分子中的大π键可用符号Πmn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Π66),则SO2中的大π键应表示为 。SO2分子中S—O键的键角 NO3-中N—O键的键角(填“>”“<”“=”)。
答案 (1) 哑铃形
(2)N>P>S (3)sp3
(4)2 V形 Π34 <
解析 (1)As是33号元素,位于第四周期ⅤA族,价电子排布式为4s24p3,结合泡利原理、洪特规则,价电子排布图为,核外电子占据的最高能级为4p,其电子云轮廓图形状为哑铃形。
(2)同主族元素自上到下第一电离能减小,P原子3p轨道处于半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:N>P>S。
(3)S原子最外层电子数为6、As原子最外层电子数为5,S原子形成2个共价键、As原子形成3个共价键,故黑色球为S、白色球为As,S原子有2对孤电子对,S的价层电子对数为2+2=4,故S原子杂化方式为sp3杂化。
(4)SO2分子中S与2个O原子之间形成σ键,σ键数目为2,S原子孤电子对数为6-2×22=1,价层电子对数为2+1=3,故分子空间构型为V形。NO3-中N原子孤电子对数为5+1-2×32=0,价层电子对数为0+3=3,孤电子对与成键电子对之间排斥力大于成键电子对之间排斥力,SO2中键角被压缩程度更大,故SO2分子中S—O键的键角
【3年模拟】
时间:30分钟 分值:50分
一、选择题(每题2分,共14分)
1.(2020届聊城阳谷复习测试,11)下列各组物质的熔点均与所含化学键的键能有关的是 ( )
A.CaO与CO2 B.NaCl与HCl C.SiC与SiO2 D.Cl2与I2
答案 C CaO是离子晶体,熔化时断裂离子键,熔点与化学键键能有关;CO2是分子晶体,熔化破坏的是分子间作用力,与化学键键能无关,A项错误。NaCl是离子晶体,熔化断裂离子键,熔点与化学键键能有关;HCl是分子晶体,熔化破坏的是分子间作用力,与化学键键能无关,B项错误。SiC和SiO2都是共价晶体,熔化断裂的都是共价键,都与化学键键能有关,C项正确。Cl2和I2在固态时都是分子晶体,熔化破坏的是分子间作用力,与化学键键能无关,D项错误。
2.(2019青州二中月考,12)下列物质空间构型和中心原子杂化类型都正确的是 ( )
A.CCl4 平面四边形 sp3杂化
B.H2O V字形 sp2杂化
C.BCl3 平面三角形 sp2杂化
D.NH4+ 正四面体 sp杂化
答案 C CCl4分子中中心原子的价层电子对数=4+12(4-4×1)=4,杂化方式为sp3,不含有孤电子对,分子的立体构型为正四面体,A项错误;H2O分子中中心原子的价层电子对数=2+12(6-2×1)=4,杂化方式为sp3,含有两对孤电子对,分子的立体构型为V形,B项错误;BCl3分子中中心原子的价层电子对数=3+12(3-3×1)=3,杂化方式为sp2,没有孤电子对,分子的立体构型为平面三角形,C项正确;NH4+中中心原子的价层电子对数=4+12(5-1-4×1)=4,杂化方式为sp3,不含有孤电子对,分子的立体构型为正四面体,故D错误。
解题关键 根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式,价层电子对数=配原子数+孤电子对数。
3.(2020浙江名校协作体3月联考,17)下列说法正确的是( )
A.氯化氢气体溶于水破坏离子键,产生H+和Cl-
B.硅晶体熔化与碘化氢分解需克服的化学键类型相同
C.NH3和HCl都极易溶于水,是因为都可以和H2O形成氢键
D.CO2和SiO2的熔、沸点和硬度相差很大,是由于它们所含的化学键类型不同
答案 B HCl是共价化合物,氯化氢气体溶于水时破坏共价键,产生H+和Cl-,A错误。硅晶体属于原子晶体,熔化断裂共价键;碘化氢属于分子晶体,碘化氢分解破坏共价键,因此需克服的化学键类型相同,B正确。NH3和HCl都极易溶于水,但HCl分子与H2O分子之间不存在氢键,C错误。CO2和SiO2的熔、沸点和硬度相差很大,是由于CO2属于分子晶体,分子之间以微弱的分子间作用力结合,而SiO2属于原子晶体,原子之间以共价键结合,熔化时破坏的作用力性质不同,D错误。
知识归纳 共价化合物溶解或熔化过程与化学键的关系
(1)溶解过程
能与水反应的共价化合物共价键被破坏;
属于共价化合物的电解质共价键断裂生成阴、阳离子。
部分非电解质共价键不被破坏。
(2)熔化过程
由分子构成的共价化合物共价键不破坏,破坏分子间作用力;
由原子构成的共价化合物破坏共价键。
4.(2020届潍坊青州二中月考,16)下列说法不正确的是 ( )
A.某粒子空间构型为平面三角形,则中心原子一定采取sp2杂化
B.某粒子空间构型为V形,则中心原子一定有孤电子对
C.某粒子空间构型为三角锥形,则该粒子一定是极性分子
D.某粒子空间构型为正四面体形,则键角一定是109.5°
答案 D 微粒立体构型是平面三角形,说明中心原子价层电子对数是3且不含孤电子对,则中心原子采取sp2杂化,A项正确;对于ABn型化合物,若中心原子A的价电子全部成键,n=2时分子构型为直线形,n=3时分子构型为平面三角形,n=4时分子构型为正四面体;若空间构型为V形,说明该微粒中含有孤电子对,B项正确;微粒立体构型是三角锥形,说明中心原子的价层电子对数为4且含有一对孤电子对,分子结构不对称,为极性分子,C项正确;分子的空间构型是正四面体形,键角不一定是109.5°,如白磷是正四面体结构,但其键角为60°,D项错误。
解题思路 本题考查分子或离子的空间构型判断,注意ABn型分子,若中心原子A的价电子全部成键,则n=2时分子空间构型为直线形,n=3时分子空间构型为平面三角形,n=4时分子空间构型为正四面体;若中心原子A有孤电子对,根据中心原子价层电子对理论判断VSEPR模型,结合孤电子对判断空间构型,题目难度中等。
5.(2020威海一模,5)下列叙述错误的是 ( )
A.C2H4分子中有π键
B.CH4的中心原子是sp3杂化
C.HCl和HI中化学键的类型和分子的极性都相同
D.价电子排布式为3s23p4的粒子其基态原子轨道表示式为
答案 D 乙烯分子中两个C原子之间形成碳碳双键,1个碳碳双键由1个σ键和1个π键组成,故A正确;CH4的中心碳原子价层电子对数为4,为sp3杂化,故B正确;HCl和HI中的共价键均为极性共价键,HCl和HI均为极性分子,故C正确;根据洪特规则,电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占据一个轨道,且自旋方向相同,所以价电子排布式为3s23p4的粒子的基态原子轨道表示式为,故D错误。
6.(2016浙江10月选考,20,2分)下列说法不正确的是 ( )
A.Cl2、Br2、I2的分子间作用力依次减小
B.石英是由硅原子和氧原子构成的原子晶体,加热熔化时需破坏共价键
C.氢氧化钠在熔融状态下离子键被削弱,形成自由移动的离子,具有导电性
D.水电解生成氢气和氧气,有化学键的断裂和形成
答案 A A中Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大,故A错误;B中石英是由硅原子和氧原子构成的原子晶体,加热熔化时需破坏共价键,故B正确;C中氢氧化钠在熔融状态下离子键被削弱,电离形成自由移动的离子,因此能导电,故C正确;D中水电解生成氢气和氧气的过程中,有水中氢氧键的断裂和氢气中氢氢键、氧气中氧氧键的形成,故D正确。
7. (2020枣庄上学期期末,7)下列叙述中正确的有 ( )
①该原子的电子排布图: 最外层违背了洪特规则
②处于最低能量状态的原子叫基态原子,1s22s22px1→1s22s22py1过程中形成的是发射光谱
③运用价层电子对互斥理论,CO32-的空间构型为三角锥形
④具有相同核外电子排布的粒子,化学性质相同
⑤NCl3中N—Cl键的键长比CCl4中C—Cl键的键长短
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
答案 B ①洪特规则:电子在能量相同的轨道上排布时,总是尽可能分占不同的轨道且自旋方向相同,该电子排布式违背了洪特规则,①说法正确;②2px和2py能量相同,该过程中形成的不是发射光谱,②说法错误;③CO32-中中心原子价层电子对数为3+4+2-3×22=3,即CO32-的空间构型为平面三角形,③说法错误;④具有相同核外电子排布的粒子,化学性质不一定相同,如O2-只具有还原性,Na+只具有氧化性,④说法错误;⑤同周期主族元素从左向右原子半径依次减小,即N的原子半径小于C,因此N—Cl键的键长比C—Cl键的键长短,⑤说法正确。
二、选择题(每题4分,共16分)
8.(2020届5·3原创,16)我国科学家发布了最新研究成果,在实验室迅速得到厘米尺寸的碳酸钙大块晶体材料。该方法使用乙醇代替水做溶剂,并使用三乙胺()做助剂,可以使碳酸钙晶体按照模具长成各种形状。此成果把传统有机聚合的方法运用到传统无机材料的制备上,打破了无机化学与高分子化学领域制备方法的界限,具有极高的研究价值。以下说法正确的是 ( )
A.该方法使用乙醇做溶剂,证明碳酸钙易溶于有机溶剂
B.三乙胺是极性分子
C.该研究成果证明碳酸钙应该属于有机高分子化合物
D.鉴别晶体与非晶体的方法是进行X-射线衍射实验
答案 BD A项,碳酸钙是难溶于水和乙醇的离子化合物。B项,三乙胺分子中N原子为sp3杂化,除形成3个N—C单键外还有1个孤电子对,不是平面对称性分子,属于极性分子。C项,碳酸钙是典型无机物,题目信息只是说明晶体形成方式不同。D项,晶体与非晶体的本质区别是内部构成微粒是否呈现周期性有序排列,X-射线衍射实验是目前较好的鉴别晶体与非晶体的方法。
9.(2020 5·3原创)五氧化二氮分子的电子式如下,分子中存在离域π键Π34,在固体状态下,由两种离子构成:NO2+(硝酰阳离子)和NO3-。下列有关说法正确的是 ( )
A.N、O元素的第一电离能:O
B.阳离子NO2+呈平面三角形,阴离子NO3-呈三角锥形
C.N2O5分子中σ键与π键数目之比为3∶1
D.根据N2O5分子结构的对称性可知为非极性分子
答案 C 同一周期元素中电负性从左到右逐渐增大,N、O元素的电负性N
思路点拨 (1)涉及第一电离能的题目,不仅要充分利用一般规律,还要注意特殊点。
①同一周期,随着原子序数的增加,元素的第一电离能呈现增大的趋势,稀有气体元素的第一电离能最大,碱金属元素的第一电离能最小。
②同一主族,随着电子层数的增加,元素的第一电离能逐渐减小。
③特性:同周期主族元素,第ⅡA族、第ⅤA族元素的I1大于同周期第ⅢA族、第ⅥA族元素的I1。氢的第一电离能略低于氧,大于碳。
(2)用化合价和物质类别来判断元素的电负性大小。如:依据HClO中Cl为+1价、O为-2价,可知O的电负性大于Cl;也可根据Al2O3是离子化合物、AlCl3是共价化合物,推知O的电负性大于Cl。
(3)分子立体构型判断可通过等电子体或计算价层电子对数来进行。
(4)σ键数与π键数的判断中牢记:只要有一个单键(包括配位键)就有一个σ键,双键有一个σ键和一个π键,三键有一个σ键和两个π键。
10.(2020届5·3原创,11)利用反应2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C 6CaSiO3+P4+10CO↑可制备白磷。下列关于该反应的说法正确的是 ( )
A.PO43-中P原子的杂化方式是sp2
B.SiO2晶体中每个Si与4个O形成共价键
C.CO分子内σ键和π键的个数之比为1∶2
D.P4分子中两个P—P键的夹角为109.5°
答案 BC PO43-中P原子的价层电子对数是4,P原子的杂化方式是sp3,故A错误。SiO2晶体中每个Si与4个O形成共价键,每个O与2个Si形成共价键,故B正确。1个CO分子内有1个σ键,2个π键,σ键和π键的个数之比为1∶2,故C正确。P4分子的空间构型是正四面体形,四个P原子在正四面体的四个顶点,所以P4分子中两个P—P键的夹角为60°,故D错误。
11.(2020届潍坊高三期中,9)镍的配合物常用于镍的提纯以及药物合成,如Ni(CO)4、[Ni(CN)4]2-、[Ni(NH3)6]2+等。下列说法正确的是 ( )
A.CO与CN-结构相似,CO分子内σ键和π键个数之比为1∶2
B.[Ni(NH3)6]2+中含有非极性共价键和配位键
C.Ni2+的电子排布式为[Ar]3d10
D.CN-中C原子的杂化方式是sp2
答案 A CO与CN-为等电子体,结构相似,CO分子内有一个碳氧三键,则σ键和π键个数之比为1∶2,A项正确;[Ni(NH3)6]2+中含有N—H极性共价键和N、Ni间形成的配位键,B项错误;Ni2+的电子排布式为[Ar]3d8,C项错误;CN-为直线形分子,C原子的杂化方式是sp,D项错误。
解题技巧 CO、CN-、N2是等电子体,结构相似。N2分子中有一个σ键和2个π键,故CO分子中σ键和π键个数比为1∶2。
三、非选择题(共30分)
12.(2020 5·3原创)富镍三元层状氧化物LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)作为下一代锂离子电池的正极材料被广泛关注和深入研究,纳米级TiO2形成的表面包覆对提高该材料的性能效果明显。回答下列问题:
(1)制备NCM811的过程中,残余的Li2CO3会破坏材料的界面。
ⅰ.CO32-的中心原子的价层电子对数为 ,立体构型是 ,其中C原子的杂化方式为 。
ⅱ.Li2CO3属于 晶体,该晶体中含有的化学键为 (填序号:①离子键 ②金属键 ③极性键
④非极性键 ⑤σ键 ⑥π键 ⑦配位键),Li2CO3的电子式为 。
(2)该电池初始充电过程中,会有C2H2等气体产生。C2H2分子中,σ键和π键数目之比为 ,其中C原子的杂化方式为 。试分析C2H2不易溶于水的原因: ,比较沸点:C3H8 N2H4(填“<”或“>”),解释原因: 。
答案 (1)ⅰ.3 平面三角形 sp2 ⅱ.离子 ①③⑤⑥
(2)3∶2 sp C2H2为非极性分子,H2O为极性分子,据“相似相溶”原理可知C2H2不易溶于水 < N2H4分子间形成氢键
解析 (1)ⅰ.CO32-中C原子的价层电子对数为3+4+2-3×22=3,没有孤电子对,C原子的杂化方式为sp2,CO32-的立体构型是平面三角形。ⅱ.Li2CO3由Li+和CO32-构成,属于离子晶体;其中Li+和CO32-之间形成离子键,CO32-中C、O原子间形成极性键,1个CO32-中有3个σ键、1个π键。
(2)碳碳单键为σ键,每个碳碳三键中有1个σ键、2个π键; C2H2的结构简式为,1个分子中有3个σ键和2个π键,σ键和π键数目之比为3∶2。
试题命制说明 考查价层电子对数目判断、离子立体构型、中心原子的杂化方式判断、σ键和π键数目判断、氢键对物质性质的影响。考查利用化学理论分析和解决实际问题的能力,体现了利用价层电子对互斥理论推断分子立体构型的证据推理和模型认知的学科核心素养。
13.(2020日照上学期期末联考,17节选)(12分)元素周期表中d区与ds区元素,又称过渡金属元素,应用广泛。
(1)我国秦陵内发掘了镀铬宝剑,震动了世界,因为这种铬盐氧化处理是近代才掌握的先进工艺。Cr3+基态核外M层电子排布式为 ;基态Zn原子核外K层和L层电子的电子云有 种不同的伸展方向。
(2)锌化铜是一种金属互化物,其化学式有多种形式,如CuZn、Cu5Zn8、CuZn3等。其中铜的第二电离能 (填“大于”“小于”或“等于”)锌的第二电离能。
(3)[Co(DMSO)6](ClO4)2是一种紫色晶体,其中DMSO为二甲基亚砜,化学式为OS(CH3)2。晶体中ClO4-的空间构型是 ,晶体中所含元素Co、Cl、O的电负性由大到小的顺序为 ;DMSO中硫原子的杂化轨道类型为 ,1个OS(CH3)2分子中σ键数目为 。
答案 (1)3s23p63d3 4 (2)大于
(3)正四面体 O>Cl>Co sp3 9
解析 (1)Cr的价电子排布式为3d54s1,失去3个电子时,M层电子排布式为3s23p63d3;基态Zn原子核外K层和L层电子排布式为1s22s22p6,s能级为球形,p能级为纺锤形,共有4种不同的伸展方向。
(2)Cu+的价电子排布式为3d10,处于全充满状态,而锌失去一个电子后的价电子排布式为3d104s1,最外层处于半充满状态,故铜的第二电离能大于锌的第二电离能。
(3)ClO4-中中心Cl原子孤电子对数为12×(7+1-2×4)=0,为sp3杂化,空间构型为正四面体形;Co、Cl、O的电负性由大到小的顺序为O>Cl>Co;DMSO为Co2+的配体,则OS(CH3)2中S含有1对孤电子对,有3条共价键,S为sp3杂化;1个OS(CH3)2分子中含有6个C—H键,2个C—S键,1个OS键,共有9个σ键。
14.(2019山东潍坊二模,35节选)《日华子本草》中已有关于雄黄的记载:“雄黄,通赤亮者为上,验之可以虫死者为真。”雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料,二者在自然界中共生。回答下列问题:
(1)基态砷原子的价电子排布图为 ,核外电子占据的最高能级的电子云轮廓图形状为 。
(2)S、P和N三种元素第一电离能由大到小的顺序是 。
(3)雄黄(As4S4)的结构如图所示,S原子的杂化形式为 。
(4)SO2分子中的σ键数为 个,分子的空间构型为 。分子中的大π键可用符号Πmn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Π66),则SO2中的大π键应表示为 。SO2分子中S—O键的键角 NO3-中N—O键的键角(填“>”“<”“=”)。
答案 (1) 哑铃形
(2)N>P>S (3)sp3
(4)2 V形 Π34 <
解析 (1)As是33号元素,位于第四周期ⅤA族,价电子排布式为4s24p3,结合泡利原理、洪特规则,价电子排布图为,核外电子占据的最高能级为4p,其电子云轮廓图形状为哑铃形。
(2)同主族元素自上到下第一电离能减小,P原子3p轨道处于半充满稳定状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:N>P>S。
(3)S原子最外层电子数为6、As原子最外层电子数为5,S原子形成2个共价键、As原子形成3个共价键,故黑色球为S、白色球为As,S原子有2对孤电子对,S的价层电子对数为2+2=4,故S原子杂化方式为sp3杂化。
(4)SO2分子中S与2个O原子之间形成σ键,σ键数目为2,S原子孤电子对数为6-2×22=1,价层电子对数为2+1=3,故分子空间构型为V形。NO3-中N原子孤电子对数为5+1-2×32=0,价层电子对数为0+3=3,孤电子对与成键电子对之间排斥力大于成键电子对之间排斥力,SO2中键角被压缩程度更大,故SO2分子中S—O键的键角
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