高中化学选择性必修二 第二章 分子结构与性质达标检测练习

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第二章 分子结构与性质达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
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.(2020山东滕州一中高二月考)中科院国家纳米科学中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”,实现了氢键的实空间成像,为“氢键的本质”这一化学界争论了很多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键的说法中不正确的是(　　)
A.由于氢键的存在,冰能浮在水面上
B.由于氢键的存在,乙醇比甲醚更易溶于水
C.由于氢键的存在,沸点:HF>HCl>HBr>HI
D.氢键的存在影响了蛋白质分子独特的结构
2.下列反应能说明σ键比π键牢固的是(　　)
A.CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
B.CH2CH2+Br2 CH2BrCH2Br
C.2H2+O2 2H2O
D.H2+Cl2 2HCl
3.(2020山西省实验中学高二月考)下列性质的比较中,错误的是(　　)
A.稳定性:HF>H2O>H2S
B.沸点:NH3>PH3
C.键角:H2O>NH3>CH4
D.熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4
4.(2020江苏徐州一中高二期末调研)下列化合物中,含有3个手性碳原子的是(　　)
A. B.
C. D.
5.(2020天津第二十中学高二检测)下列各组分子的中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构不相同的是　(　　)
A.CCl4、SiCl4、SiH4
B.H2S、NF3、CH4
C.BCl3、、环己烷
D.SO3、、
6.下列说法不正确的是(　　)
A.分子中不一定存在化学键
B.分子中若存在共价键,则一定存在σ键
C.p轨道和p轨道既能形成σ键又能形成π键
D.含π键的物质一定不如只含σ键的物质稳定
7.(2020山东广饶一中高二月考)下列分子中中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是(　　)
A.CCl4中C原子为sp3杂化;正四面体形
B.H2S分子中S原子为sp2杂化;直线形
C.CS2中C原子为sp杂化;直线形
D.BF3中B原子为sp2杂化;平面三角形
8.沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构,DNA分子的两条链之间通过氢键结合,DNA分子复制前首先将双链解开。以下有关DNA分子的说法中正确的为(　　)

A.DNA分子中既含有极性键又含有非极性键
B.DNA分子中的化学键主要有共价键和氢键
C.DNA分子的双链解开的过程既有物理变化又有化学变化
D.DNA的两条链之间通过共价键结合
9.下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)
A.CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大
B.HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长
C.H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小
D.分子中共价键的键能越大,分子的熔、沸点越高
10.(2019山东济南高二检测)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,分子中键角均为109°28'
D.ABn型分子的中心原子最外层满足8电子稳定结构,则ABn不一定是非极性分子
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.下列有关叙述正确的是(　　)
A.NO3-为V形分子
B.ClO3-的空间结构为平面三角形
C.NO3-的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形
D.ClO3-的VSEPR模型、空间结构不相同
12.(原创)有一种有机物的键线式酷似牛,故称为牛式二烯炔醇。下列有关说法不正确的是　(　　)

A.牛式二烯炔醇的官能团可以用红外光谱测定
B.牛式二烯炔醇含有三个手性碳原子
C.1 mol牛式二烯炔醇含有6 mol π键
D.牛式二烯炔醇分子中C原子只存在sp和sp2杂化
13.(2020山东威海高三一模)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化学键的类型相同且均为极性分子
D.价电子排布式为3s23p4的基态原子轨道表示式为

14.(原创)下列关于物质结构与性质的说法,不正确的是(深度解析)
A.I3AsF6中存在I3+,I3+的空间结构为直线形
B.ABn(n≥2)型分子中,若中心原子没有孤电子对,则ABn分子空间结构对称,属于非极性分子

C.水分子间存在氢键,故H2O的熔、沸点及稳定性均大于H2S
D.DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构
15.As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示),溶于盐酸生成AsCl3,用LiAlH4还原AsCl3生成AlH3。下列说法正确的是(　　)

A.As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3
B.LiAlH4为共价化合物
C.AsCl3空间结构为平面三角形
D.AlH3分子键角大于109°28'
三、非选择题(本题共5小题,共60分)
16.(10分)设NA为阿伏加德罗常数的值,回答下列问题:
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为　　　　。 
(2)已知CO和CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为　　　　。HCN分子内σ键与π键数目之比为　　　　。 
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的。肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是N2O4(l)+2N2H4(l) 3N2(g)+4H2O(g)　ΔH=-1 038.7 kJ·mol-1。
若该反应中有4 mol N—H键断裂,则形成的π键有　　　　mol。 
(4)由C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为　　　　。 
(5)1 mol乙醛分子中含有σ键的数目为　　　　,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的数目为　　　　。 
(6)CH4、NH3、H2O、HF分子中,共价键的极性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　。 
17.(14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:

反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂　　　个σ键,断裂　　　个π键,设NA为阿伏加德罗常数的值。 
(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:　。 
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是　　　　　　　　　　,中心原子的杂化轨道类型分别是　　　　　　　　　　　。 
18.(12分)氧族元素和卤族元素都能形成多种物质,我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解。
(1)下面曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数递增的变化趋势,正确的是　　　　。 


(2)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质,溴化碘和水反应所得产物中有一种为三原子分子,该分子的电子式为　　　　。 
(3)F2与其他卤素单质反应可以生成ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)+3F2(g) 2ClF3(g)　ΔH=-313 kJ·mol-1;F—F键的键能为159 kJ·mol-1;Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol-1;则ClF3中Cl—F键的平均键能为　　　kJ·mol-1。ClF3的熔、沸点比BrF3的　　　(填 “高”或“低”)。 
(4)根据第一电离能数据判断:最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是　　　　。 
元素
氟
氯
溴
碘
第一电离能(kJ·mol-1)
1 681
1 251
1 140
1 008

(5)无机含氧酸HmROn可以写成(HO)mROn-m的形式,(n-m)的值越大,HmROn的酸性越强。则酸性:H2SeO4　　　　H2SeO3 (填“<”或“>”)。 
(6)S的常见单质S8的结构为,S原子的轨道杂化方式是　　　　。 
(7)一定条件下,CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示) 的水合物晶体。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。“可燃冰”中存在的分子间作用力是　　　　　　　　　　　　　　　。 

19.(10分)(2019四川成都实验外国语学校月考)过渡元素在生活、生产和科技等方面有广泛的用途。
(1)现代污水处理工艺中常利用聚合铁{简称PFS,化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,n<5,m<10}在水体中形成絮状物,以吸附重金属离子。下列说法中不正确的是　　　　(填字母)。 
A.PFS中铁元素显+2价
B.铁原子的价电子排布式是3d64s2
C.由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程
D.由下表可知气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子难
　　　　元素
电离能(kJ·mol-1)　　　　　　
Mn
Fe
I1
717
759
I2
1 509
1 561
I3
3 248
2 957
(2)PFS中SO42-中S原子采取　　　　杂化,离子的空间结构是　　　　。 
(3)O、S、Se为同主族元素,H2O、H2S和H2Se的键参数见下表。
化学式
键长
键角
H2O
0.99 nm
105°
H2S
1.34 nm
92.3°
H2Se
1.47 nm
91.0°

H2S的键角大于H2Se的键角的原因可能为　　　　　　　　　　　　　。 
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所在周期序数相同;D原子的L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层中未成对电子数与D相同,但有空轨道;D与E同族。请回答下列问题:
(1)A与B、C、D、E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键,又含有非极性键的是　　　　　　　　　　(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的是 
(写两种即可);酸根离子呈三角锥形的是　　　　　　　　。 
(3)BA4分子的空间结构为　　　　　　;根据原子轨道重叠方式的不同,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键与π键的数目之比为　　　　。 
答案全解全析
1.C
2.B
3.C
4.A
5.B
6.D
7.B
8.A
9.D
10.D
11.CD
12.D
13.D
14.AC
15.AD


1.C　由于氢键的存在,冰中水分子间形成孔穴,使体积膨胀,密度减小,因此冰能浮在水面上,与分子间存在氢键有关,A正确;乙醇与水分子间存在氢键,所以乙醇比甲醚更易溶于水,B正确;卤素的氢化物中只有HF分子间含有氢键,卤素的氢化物的沸点:HF>HI>HBr>HCl,C错误;氢键具有方向性和饱和性,所以氢键的存在影响了蛋白质分子独特的结构,D正确。
2.B　碳碳双键由1个σ键和1个π键组成,CH2 CH2发生加成反应时π键断裂,说明σ键比π键牢固。
3.C　元素的非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,所以稳定性:HF>H2O>H2S,A正确;NH3分子间含有氢键,沸点较高,则沸点:NH3>PH3,B正确;NH3、H2O、CH4分子中中心原子都是sp3杂化,中心原子杂化轨道类型相同时,孤电子对数越多,键角越小,三种分子的键角CH4>NH3>H2O,C错误;SiI4、SiBr4、SiCl4的结构相似,相对分子质量越大,熔点越高,则熔点:SiI4>SiBr4>SiCl4,D正确。
4.A　含有3个手性碳原子,故A正确;含有1个手性碳原子,故B错误;含有2个手性碳原子,故C错误;含有1个手性碳原子,故D错误。
5.B　A项,中心原子都是sp3杂化,其空间结构相同;B项,中心原子都是sp3杂化,孤电子对数不同,分子的空间结构不相同;C项,三氯化硼和氯乙烯的中心原子都是sp2杂化,环己烷中碳原子为sp3杂化;D项,三氧化硫和苯分子的中心原子为sp2杂化,而丙炔中碳原子存在sp和sp3杂化。
6.D　分子中不一定存在化学键,如稀有气体,A正确;分子中如果存在共价键则一定有σ键,可能有π键,B正确;p轨道与p轨道“头碰头”重叠形成σ键,“肩并肩”重叠形成π键,C正确;分子的稳定性取决于分子中化学键的强弱,例如:N2中虽有π键但N2很稳定,D错误。
7.B　CCl4中C原子形成4个σ键,孤电子对数为0,则C原子为sp3杂化,空间结构为正四面体形,故A正确;H2S分子中,S原子形成2个σ键,孤电子对数为6-2×12=2,则S原子为sp3杂化,H2S的空间结构为V形,故B错误;CS2中C原子形成2个σ键,孤电子对数为4-2×22=0,则C原子为sp杂化,CS2空间结构为直线形,故C正确;BF3中B原子形成3个σ键,孤电子对数为3-3×12=0,则B原子为sp2杂化,BF3空间结构为平面三角形,故D正确。
8.A　在DNA分子中,C—C键是非极性键,另外分子中还含有C—H键等极性键,A正确;氢键是分子间作用力,不属于化学键,B错误;DNA双链在解开的过程中仅破坏了氢键,故属于物理变化,C错误;DNA两条链之间通过氢键结合,D错误。
9.D　三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A正确;因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H形成的共价键的键长依次增长,B正确;O、S、Se的原子半径依次增大,故与H形成的共价键的键长依次增长,键能依次减小,C正确;分子的熔、沸点与分子间作用力有关,与共价键的键能无关,D错误。
10.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分子的空间结构不对称,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电子稳定结构,CH4是非极性分子,NH3的中心原子N最外层满足8电子稳定结构,但NH3为极性分子,正确。
11.CD　NO3-中N原子的价层电子对数=3+12×(5+1-3×2)=3,没有孤电子对,故A项错误、C项正确;ClO3-中氯原子的价层电子对数=3+12×(7+1-3×2)=4,有1对孤电子对,VSEPR模型为四面体形而空间结构为三角锥形,B项错误、D项正确。
12.D　红外光谱可以测定官能团,A项正确;牛式二烯炔醇含有3个手性碳原子,B项正确;1 mol牛式二烯炔醇含有6 mol π键,C项正确;牛式二烯炔醇分子中碳原子存在sp、sp2和sp3杂化,D项错误。
13.D　乙烯分子中两个C原子之间形成碳碳双键,双键中有一个σ键和一个π键,故A正确;甲烷分子中中心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σ键,且分子均为极性分子,故C正确;根据洪特规则,当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,且自旋状态相同,所以价电子排布式为3s23p4的基态原子轨道表示式为,故D错误。
14.AC　I3+的价层电子对数=2+7-1-2×12=4,含有2对孤电子对,故空间结构为V形,A项错误;依据判断极性分子和非极性分子的经验规律可知B项正确;非金属元素的简单氢化物的熔、沸点与氢键和范德华力有关,而稳定性与共价键键能有关,H2O的稳定性大于H2S是因为O—H键键能大于S—H键,C项错误;DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构,D项正确。
特别提醒　在分析C选项时需要注意,非金属元素的简单氢化物的熔、沸点与氢键和范德华力有关,若含有分子间氢键,物质熔、沸点较高,不含氢键时,比较范德华力的大小,范德华力越大,熔、沸点越高;而简单氢化物的稳定性与共价键键能有关,键能越大,分子越稳定。
15.AD　As2O3中每个As原子价层电子对数是4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断As原子杂化方式为sp3,故A正确;只含共价键的化合物为共价化合物,含有离子键的化合物为离子化合物,该物质是由Li+和AlH4-构成的,为离子化合物,故B错误;AsCl3中As原子价层电子对数=3+5-3×12=4,且含有一对孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为三角锥形,故C错误;AlH3中Al原子价层电子对数=3+3-3×12=3,且不含孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断其空间结构为平面三角形,所以其键角为120°,大于109°28',故D正确。
16.答案　(1)2NA　(2)1∶2　1∶1　(3)3　(4)5∶1　(5)6NA　7　(6)HF、H2O、NH3、CH4
解析　(1)CO2分子内含有碳氧双键,双键中一个是σ键,另一个是π键,则1 mol CO2中含有的σ键数目为2NA。
(2)N2的结构式为,推知:CO的结构式为,1个分子中含有1个σ键、2个π键;HCN的结构式为,HCN分子中σ键与π键数目之比为1∶1。
(3)反应中有4 mol N—H键断裂,即有1 mol N2H4参加反应,生成1.5 mol N2,则形成的π键有3 mol。
(4)设该化合物的分子式为CmHn,则6m+n=16,当m=2,n=4时符合题意,为C2H4,结构式为。单键为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,所以1个C2H4分子中σ键与π键个数比为5∶1。
(5)乙醛和CO(NH2)2的结构简式分别为、,故1 mol乙醛分子中含有σ键的数目为6NA,1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。
(6)两个成键原子的电负性差值越大,它们形成的共价键的极性越大。由于电负性:F>O>N>C,因此四种元素与H形成的共价键的极性:F—H>O—H>N—H>C—H。
17.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
解析　(1)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,孤电子对数均为1,属于sp3杂化;剩余的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)一般,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的非金属性大于N,原子半径O 18.答案　(1) a 　(2)H··O······I······　(3)172　低　(4)碘原子
(5)>　(6)sp3　(7)氢键、范德华力
解析　(1)一般同主族元素从上到下电负性逐渐减小,故a正确;F非金属性很强,没有正价,故b错误;HF分子间存在氢键,因此HF的沸点最高,故c错误;卤族元素单质从上到下,熔、沸点逐渐升高,故d错误。(2)溴化碘与水发生反应:IBr+H2OHIO+HBr,HIO的电子式类似于HClO的电子式,即HIO的电子式为H··O······I······。(3)设Cl—F键的键能为x kJ·mol-1,ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和=(242+3×159-6×x)kJ·mol-1=-313 kJ·mol-1,解得x=172;BrF3与ClF3结构相似,BrF3的相对分子质量大于ClF3的相对分子质量,因此BrF3的范德华力大于ClF3,故BrF3的熔、沸点高于ClF3。(4)根据表中数据,碘元素的第一电离能最小,容易失去电子,因此生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是碘原子。(5)H2SeO4可以写成(HO)2SeO2,H2SeO3可以写成(HO)2SeO,根据信息,推出H2SeO4的酸性强于H2SeO3。(6)根据结构,每个S原子有2个σ键,2对孤电子对,即价层电子对数为4,S原子的杂化类型为sp3。(7)根据结构,“可燃冰”中存在的分子间作用力是范德华力和氢键。
19.答案　(1) AD　(2) sp3　正四面体形　(3)S的电负性强于Se,成键电子对间的斥力大,故H2S的键角大
解析　(1)设[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m中Fe元素化合价为x,根据化合价代数和为0,可知2x-n+(3-n2)×(-2)=0,解得x=+3,A不正确;Fe原子核外电子数为26,铁原子的价电子数为8,且4s轨道排2个电子,3d轨道排6个电子,所以铁原子的价电子排布式是3d64s2,B正确;硫酸亚铁中铁元素的化合价是+2价,[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m中铁元素的化合价是+3价,铁离子水解生成氢氧化铁,所以由FeSO4溶液制PFS需经过氧化、水解和聚合的过程,C正确;由题表可知气态Fe2+再失去一个电子需要的能量比气态Mn2+再失去一个电子需要的能量小,所以气态Fe2+再失去一个电子比气态Mn2+再失去一个电子容易,D不正确。
(2)PFS中SO42-的中心原子S有4个σ键,且无孤电子对,采取sp3杂化,空间结构是正四面体形。
(3)由于S的电负性强于Se,成键电子对间的斥力大,故H2S的键角大。
20.答案　(1)NH3　sp3　C2H4、N2H4、H2O2(其他答案合理即可)
(2)NO3-、NO2-　SO32-
(3)正四面体形　σ键
(4)3∶2
解析　由“A的核外电子总数与其所在周期序数相同”可知A是H元素;由“D原子的L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层中未成对电子数与D相同,但有空轨道”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B、C、D、E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键,又含有非极性键的是C2H4、N2H4、H2O2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NO3-、NO2-等;酸根离子呈三角锥形结构的是SO32-。(3)CH4分子的空间结构为正四面体形;根据原子轨道重叠方式的不同,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,分子中σ键与π键的数目之比为3∶2。