高中化学第2章微粒间相互作用与物质性质测评含解析鲁科版选择性必修第二册

第2章测评

(时间:90分钟　分值:100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题意)

1.下列关于σ键和π键的理解不正确的是(　　)

A.σ键能单独存在,而π键一定不能单独存在

B.σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转

C.双键中一定有一个σ键和一个π键,三键中一定有一个σ键和两个π键

D.气体单质中一定存在σ键,可能存在π键

答案D

解析p电子云重叠时,首先“头碰头”最大重叠形成σ键,py、pz电子云垂直于px电子云,只能“肩并肩”地重叠形成π键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键,π键不能单独存在,A、C正确。σ键的特征是轴对称,可以旋转,π键呈镜面对称,不能绕键轴旋转,B正确。稀有气体为单原子分子,不存在化学键,D不正确。

2.已知Se与O元素同主族,As与N元素同主族。用价电子对互斥理论预测H2Se和AsCl3分子的空间结构正确的是(　　)

A.角形;三角锥形 B.直线形;三角锥形

C.直线形;三角形 D.角形;三角形

答案A

解析H2Se分子中Se原子有两对成键电子对和两对孤电子对参与排斥,故H2Se为角形结构。AsCl3分子中As原子有三对成键电子和一对孤电子对参与排斥,故AsCl3分子为三角锥形。

3.以下分子或离子的空间结构为正四面体且键角为109°28'的是(　　)

①CH4　②N　③CH3Cl　④P4

A.①②③ B.①②④ C.①② D.①④

答案C

解析CH4分子和N都是正四面体形,键角为109°28';P4分子也是正四面体形,但键角是60°;CH3Cl分子为一般的四面体形,不是正四面体形。

4.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,下列说法正确的是(　　)

A.NH3与BF3都是三角锥形结构

B.NH3与BF3都是极性分子

C.NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构

D.NH3·BF3中,NH3提供孤电子对,BF3中B原子提供空轨道

答案D

解析NH3是三角锥形结构,而BF3是三角形结构,B位于中心,因此,NH3是极性分子,BF3是非极性分子,A、B都不正确;NH3分子中有1对孤电子对,BF3中B原子最外层只有6个电子,有空轨道存在,二者通过配位键结合而使每个原子最外层都达到稳定结构,D正确;H原子核外只有2个电子,C不正确。

5.高氯酸铵为“神舟七号”提供轨道舱气体,高氯酸铵是一种火箭燃烧的重要载氧体,化学式为NH4ClO4,下列有关叙述不正确的是(　　)

A.高氯酸铵为离子化合物

B.高氯酸铵中只含有离子键

C.高氯酸铵中既有离子键又有共价键,同时还有配位键

D.高氯酸铵中阴、阳离子的个数比为1∶1

答案B

解析高氯酸铵中存在N和Cl之间的离子键,为离子化合物,Cl中存在共价键,N中存在共价键和配位键;在NH4ClO4中,N和Cl微粒个数比为1∶1。

6.下列分子中,各分子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是(　　)

A.NH3　三角形　sp3杂化

B.CCl4　正四面体　sp3杂化

C.H2O　角形　sp2杂化

D.C　三角锥形　sp3杂化

答案B

解析NH3中心原子的价电子对数=3+(5-3×1)=4,N的杂化方式为sp3,含有一对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,选项A错误;CCl4中心原子的价电子对数=4+(4-4×1)=4,C的杂化方式为sp3,没有孤电子对,分子的空间结构为正四面体,选项B正确;H2O中心原子的价电子对数=2+(6-2×1)=4,O的杂化方式为sp3,含有两对孤电子对,分子的空间结构为角形,选项C错误;C中心原子的价电子对数=3+(4+2-3×2)=3,C的杂化方式为sp2,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形。

7.下列说法正确的是(　　)

A.ABn型分子中,若中心原子没有孤电子对,则ABn为空间对称结构,属于非极性分子

B.水很稳定是因为水中含有大量的氢键

C.H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C分别形成两个、三个、四个键,故O、N、C分别采取sp、sp2、sp3杂化

D.配合物[Cu(H2O)4]SO4中,中心离子是Cu2+,配体是S,配位数是1

答案A

解析H2O很稳定是因为H—O键的键能大,B项错误;在NH3、H2O、CH4中N、O、C均采取sp3杂化,只不过NH3、H2O分子中孤电子对占据着杂化轨道,C项错误;配合物[Cu(H2O)4]SO4中配体是H2O,配位数是4,D项错误。

8.下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是(　　)

①C6H6　②C2H2　③C2H4　④C3H8　⑤CO2

⑥BeCl2　⑦SO3　⑧BF3

A.①②⑥⑦ B.③⑤⑦⑧

C.①③⑦⑧ D.③⑤⑥⑦

答案C

解析苯分子是平面形结构,其中的碳原子采取sp2杂化;乙炔分子是直线形结构,其中的碳原子采取sp杂化;乙烯分子是平面形结构,其中的碳原子采取sp2杂化;丙烷中的碳原子类似于甲烷中碳原子,采取sp3杂化;CO2分子是直线形结构,其中碳原子采取sp杂化;氯化铍分子是直线形结构,其中铍原子采取sp杂化;三氧化硫分子是三角形结构,其中S原子采取sp2杂化;三氟化硼分子是三角形结构,其中的B原子采取sp2杂化。C项正确。

9.下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一种化学元素。

下列说法正确的是(　　)

A.沸点:A2D<A2X

B.CA3分子是非极性分子

C.C形成的单质中σ键与π键个数之比为1∶2

D.B、C、D的简单氢化物互为等电子体

答案C

解析根据各元素在周期表中的位置可知,A为氢元素,B为碳元素,C为氮元素,D为氧元素,X为硫元素,Y为氯元素。A2D为H2O,A2X为H2S,H2O分子间能形成氢键,故沸点:H2O>H2S,A项错误;CA3为NH3,是极性分子,B项错误;N2中有一个σ键、两个π键,C项正确;B、C、D的简单氢化物分别是CH4、NH3、H2O,微粒中原子总数不同,不是等电子体,D项错误。

10.下列物质中都存在离子键、极性键和配位键的是 (　　)

A.氢氧化钠、过氧化钠、硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4、氢化钠

B.硝酸铵、氢化铵、氢氧化二氨合银[Ag(NH3)2]OH、硫酸铵

C.硫酸、氢氧化钠、氮化钙、氢氧化钡

D.氯化铵、氢氧化钠、双氧水、过氧化钙

答案B

解析硫酸四氨合铜中含有离子键、共价键和配位键,氢氧化钠、过氧化钠含有离子键和共价键,氢化钠只有离子键,A错误;铵根离子中存在极性共价键和配位键,氨分子中氮原子上有孤电子对,H+、Cu2+、Ag+有空轨道,能形成配位键,B正确;硫酸只含有共价键,氢氧化钠、氢氧化钡含有离子键和共价键,氮化钙只含离子键,C错误;氯化铵中含有离子键、共价键和配位键,氢氧化钠、过氧化钙含有离子键和共价键,双氧水只有共价键,D错误。

二、选择题(本题共5小题,每小题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1分,有选错的得0分)

11.N2F2分子中四个原子都在同一平面内,由于几何形状的不同,存在顺式和反式两种同分异构体。据此判断N2F2分子中两个氮原子之间化学键的组成为(　　)

A.一个σ键和两个π键

B.仅有一个σ键

C.仅有一个π键

D.一个σ键和一个π键

答案D

解析氮原子最外层有5个电子,形成3对共用电子对达到稳定结构,由题干知N2F2为平面结构,且有顺式和反式两种同分异构体,可推测知该分子中存在NN键,该分子的结构式为F—NN—F,所以两个氮原子之间含有一个σ键和一个π键。

12.NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(　　)

A.34 g H2O2中含有共用电子对的数目为3NA

B.28 g C2H4分子中的碳原子提供4NA个s轨道参与杂化

C.标准状况下22.4 L苯中含有σ键的数目为12NA

D.1 mol NH4BF4中含有配位键的数目为2NA

答案AD

解析34gH2O2的物质的量为1mol,其中含有共用电子对的数目为3NA,故A正确;28gC2H4的物质的量为1mol,每个碳原子提供1个s轨道和2个p轨道,杂化类型为sp2杂化,所以分子中的碳原子提供2NA个s轨道参与杂化,故B错误;标准状况下苯为液体,所以无法根据气体摩尔体积计算出苯的物质的量,故C错误;NH4BF4是一种离子化合物,阳离子是N,阴离子是B,阴、阳离子中各有一个配位键,所以1molNH4BF4中含有配位键的数目为2NA。

13.中科院国家纳米科学中心科研员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”,实现了氢键的实空间成像,为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键说法中不正确的是(　　)

A.由于氢键的存在,HF的稳定性强于H2S

B.由于氢键的存在,甲醚(CH3—O—CH3)比乙醇更易溶于水

C.由于氢键的存在,沸点:HF>HI

D.由于氢键的存在,冰能浮在水面上

答案AB

解析HF的氢键存在于分子之间,与稳定性没有关系,HF的稳定性强于H2S是因为F的非金属性强于S,故A错误;乙醇分子可以与水分子形成氢键,所以乙醇比甲醚(CH3—O—CH3)更易溶于水,故B错误;组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔、沸点越高,HF分子间容易形成氢键,导致沸点:HF>HI,故C正确;由于氢键的存在,使得冰中的水分子间空隙变大,冰的密度小于液态水,所以冰能浮在水面上,故D正确。

14.①PH3的空间结构为三角锥形,②BeCl2的空间结构为直线形,③CH4的空间结构为正四面体形,④CO2空间结构为直线形,⑤BF3的空间结构为正三角形,⑥NF3的空间结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是(　　)

A.①⑥为极性分子,②③④⑤为非极性分子

B.只有④为非极性分子,其余为极性分子

C.只有②⑤是极性分子,其余为非极性分子

D.只有①③是非极性分子,其余是极性分子

答案A

解析PH3、NF3分子的中心原子均有一个孤电子对,分子正负电荷重心不重合,都为极性分子;BeCl2、CH4、CO2、BF3四种分子的正负电荷重心重合,均为非极性分子,A正确。

15.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X原子的最外层电子数之比为4∶3,Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是(　　)

A.W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z>Y>W

B.Y、Z形成的分子的空间结构可能是正四面体

C.W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W>X>Y>Z

D.若有WY2存在,其分子中σ键与π键的数目之比为1∶1

答案BD

解析根据题意分析,W为C元素,X为Al元素,Y为Si或P或S元素,Z为Cl元素。同主族元素自上而下,电负性减小,若Y为Si元素,则电负性C>Si,故A错误;若Y、Z形成的分子为SiCl4,其空间结构为正四面体,故B正确;同周期自左而右,原子半径减小;电子层越多,原子半径越大,故原子半径X>W,故C错误;WY2分子为CS2,其结构式为SCS,双键中含有一个σ键、一个π键,故σ键与π键的数目之比1∶1,故D正确。

三、非选择题(本题共5小题,共60分)

16.(8分)已知N、P同属于元素周期表的ⅤA族元素,N在第2周期,P在第3周期。NH3分子呈三角锥形,氮原子位于锥顶,3个氢原子位于锥底,N—H键之间的夹角是107.3°。

(1)PH3分子与NH3分子的空间结构　　　　(填“相似”或“不相似”),P—H键　　　　(填“有”或“无”)极性,PH3分子　　　　　(填“有”或“无”)极性。 

(2)NH3与PH3相比,热稳定性更强的是　　　　。 

答案(1)相似　有　有　(2)NH3

解析(1)N原子与P原子为同一主族元素的原子,则NH3分子与PH3分子结构相似。P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键,为极性键。PH3分子是极性分子。

(2)由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律可知,N元素的非金属性比P元素强,则NH3比PH3的热稳定性强。

17.(12分)按要求填空:

(1)在下列物质中:①NH3　②HC≡CH　③NaOH

④O2　⑤溴化铵

只含有非极性键的是　　　　　　　(用序号填空,下同);含有极性键的非极性分子是　　　　　;含有离子键、共价键、配位键的是　。 

(2)磷、氮、氧是元素周期表中相邻的三种元素。

①氮元素的第一电离能　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)氧元素的第一电离能; 

②N2分子中氮氮键的键长　　　　白磷(P4)分子中磷磷键的键长。 

(3)已知氰胺结构简式为H2N—C≡N,则氰胺分子中碳原子的杂化轨道类型为　　　　杂化,一个氰胺分子中有　　　　个σ键。 

答案(1)④　②　⑤　(2)①大于　②小于

(3)sp　4

解析(1)①NH3为只含极性键的极性分子,②乙炔为含有极性键、非极性键的非极性分子,③NaOH是含有离子键、极性键的离子化合物,④O2是只含非极性键的非极性分子,⑤NH4Br是含有离子键、配位键和极性键的离子化合物。

(2)①N的价电子排布式为2s22p3,2p能级处于半满,能量较低,稳定,O的价电子排布式为2s22p4,因此氮元素的第一电离能大于氧元素的第一电离能;②N2分子中氮氮键的键长小于白磷分子中P—P键的键长。

(3)成键原子间只能形成一个σ键,三键中有两个π键,双键中有一个π键,根据氰胺的结构简式可知,碳原子有两个σ键,无孤电子对,C原子的杂化类型为sp;一个氰胺分子中含有σ键的数目为4。

18.(12分)(1)下列分子中属于非极性分子的是　　　(填序号)。 

①H2O　②CO2　③HCl　④CCl4　⑤NH3　⑥CO　⑦CH4　⑧HClO

(2)指出配合物K3[Co(CN)6]中的中心离子、配体及其配位数:　　　　、　　　　、　　　　。 

(3)判断BCl3分子的空间结构、中心原子成键时采取的杂化轨道类型及分子中共价键之间的键角　　　　、　　　　、　　　　。 

(4)请用“*”标出下列分子中的不对称碳原子。

答案(1)②④⑦　(2)Co3+　CN-　6

(3)正三角形　sp2　120°

(4)

解析(1)CO2是直线形分子,结构对称,属于非极性分子;CCl4、CH4均为正四面体结构,属于非极性分子;其他分子均为极性分子。

(2)在配合物中,一般是过渡元素的原子或离子存在空轨道,它们与含有孤电子对的分子或离子形成配位键。其中具有接受孤电子对的空轨道的原子或离子是中心原子或中心离子,如本题中的Co3+;提供孤电子对的分子或离子是配体,如本题中的CN-。

(3)硼原子的价电子均参与成键,其电子对数为3,则硼原子发生sp2杂化,BCl3分子的空间结构为正三角形。

(4)不对称碳原子是指连有四个不同原子或基团的碳原子。

19.(14分)数10亿年来,地球上的物质不断变化,大气的成分也发生了很大的变化。下表是原始大气和目前空气的主要成分:

用上表所涉及的分子填写下列空白。

(1)含有10个电子的分子有(填化学式,下同)　　　　　　。 

(2)由极性键构成的非极性分子有　。 

(3)与H+可直接形成配位键的分子有　　　　。 

(4)沸点最高的物质是　　　　,用所学的知识解释其沸点最高的原因　　　　　　　　　　　　。 

(5)分子中不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有　　　　,它的空间结构为　　　　。 

(6)极易溶于水、且水溶液呈碱性的物质的分子是　　　　,它之所以极易溶于水是因为它的分子和水分子之间能形成　　　　。 

(7)CO的结构可表示为OC,与CO结构最相似的分子是　　　　　　　　,这两种结构相似的分子中,分子的极性　　　　　　　　(填“相同”或“不相同”),CO分子中有一个键的形成与另外两个键不同,这个键叫　　　　　　　　。 

答案(1)H2O、Ne、CH4、NH3

(2)CH4、CO2　(3)NH3、H2O

(4)H2O　液态水中水分子间存在氢键,使分子间作用力增大,沸点升高

(5)CH4　正四面体

(6)NH3　氢键　(7)N2　不相同　配位键

解析(1)含10电子的分子有CH4、NH3、H2O、Ne等。

(2)具有中心对称结构的分子是非极性分子,如N2、O2、CH4、CO2,其中由极性键形成的非极性分子只有CH4和CO2,另两个非极性分子是由非极性键形成的。

(3)H2O可与H+直接形成配位键,形成H3O+(水合氢离子),NH3与H+以配位键结合成N。

(4)表中所涉及的物质都是由分子构成的。沸点的高低比较主要看分子间范德华力的强弱,但水分子间除了范德华力外,还有氢键的作用,分子间氢键的存在使水的沸点最高。

(5)碳原子最外层有4个电子,在甲烷分子中形成了4个共价键,不存在孤电子对,最外层电子都参加成键,中心原子采取sp3杂化,空间结构为正四面体形;

(6)极易溶于水且水溶液呈碱性的物质只有氨气。氨气极易溶于水,是因为氨分子与水分子间形成氢键,增大了氨气的溶解性。

(7)由一氧化碳的结构式可知,碳原子和氧原子之间存在三个共价键,氮气分子中两个氮原子之间也存在三个共价键,二者结构相似。CO分子中的三键是由两个不同的原子形成的,是极性共价键,而N2分子中的三键是由两个相同的氮原子形成的,是非极性共价键。CO中带箭头的键与其他共价键不同,该键属于配位键。

20.(14分)(1)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2+3CH3CH2OH+16H++13H2O4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH

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原子轨道杂化类型为　　　　;1 mol CH3COOH分子含有σ键的数目为　　　　(用NA表示)。 

(2)CS2分子中,C原子的杂化轨道类型是　　　　　　　　,写出两个与CS2具有相同空间结构的离子　　　　。 

(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。

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键之间的夹角　　(填“>”“<”或“=”)石墨烯中1号C与相邻C形成的C—C键之间的夹角。 

答案(1)①O　②sp3、sp2　7NA

(2)sp　SCN-、OCN-(合理即可)

(3)sp3　<

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中两个碳原子分别形成4个、3个σ键,均没有孤电子对,分别为sp3杂化、sp2杂化。CH3COOH分子中含有一个C—C键、三个C—H键、一个C—O键、一个CO键、一个O—H键,则1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为7NA。

(2)CS2分子中C原子形成2个σ键,孤电子对数为=0,则C原子发生sp杂化。与CS2具有相同空间结构的离子为CS2的等电子体,应含有3个原子,价电子数为16,常见的有SCN-、OCN-等。

(3)氧化石墨烯中,1号C形成三个C—C键及一个C—O键,该C原子以sp3杂化,与周围四个原子形成四面体结构,而石墨烯中与1号C原子发生sp2杂化,与周围三个碳原子形成三角形结构,则氧化石墨烯中1号C与相邻C形成的C—C键之间的键角小于石墨烯中1号C与相邻C形成的C—C键之间的键角。