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- 第3节 第1课时 共价键的极性 试卷 试卷 0 次下载
- 第二章过关检测卷(A) 试卷 0 次下载
- 第2节 分子晶体与共价晶体 试卷 试卷 1 次下载
- 第3节 第1课时 金属晶体与离子晶体 试卷 试卷 0 次下载
- 第4节 配合物与超分子 试卷 试卷 0 次下载
第二章过关检测卷(B)
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这是一份第二章过关检测卷(B)，共9页。
第二章过关检测卷(B)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括18个小题,每小题2分,共36分。每小题四个选项只有一项符合题目要求)
1.共价键、离子键和范德华力是粒子之间的不同作用力,下列物质中含有两种上述作用力的是( )。
①NaOH ②SiO2 ③Na2O2 ④金刚石 ⑤NaCl ⑥白磷
A.①③⑥ B.①②④
C.②④⑤ D.③④⑤
答案:A
解析:①NaOH是离子化合物,Na+与OH-之间存在离子键,氧原子与氢原子之间存在共价键;②SiO2是共价化合物,只存在共价键;③Na2O2是离子化合物,Na+与O22-间存在离子键,氧原子与氧原子之间存在共价键;④金刚石中只存在共价键;⑤NaCl是离子化合物,只存在离子键;⑥白磷存在P—P共价键,白磷分子间通过范德华力结合,故选A。
2.根据键能数据(H—Cl 431.8 kJ·mol-1,H—I 298.7 kJ·mol-1),可得出的结论是( )。
A.溶于水时,HI比HCl更容易电离,所以氢碘酸是强酸
B.HI的熔、沸点比HCl的熔、沸点高
C.HI比HCl稳定
D.拆开等物质的量的HI和HCl,HI消耗的能量多
答案:A
解析:比较H—I和H—Cl的键能大小可知H—I的键能小,易断裂,因此HCl比HI稳定,HI的酸性强,但由分子组成的物质的熔、沸点与键能无关。
3.科学家发现铂的两种化合物(短线表示化学键),a为,b为,两者有不同的特性,a具有抗癌作用,而b没有。a和b互为( )。
A.同分异构体
B.同素异形体
C.同位素
D.同一物质
答案:A
解析:观察a、b的组成和结构可知:两者分子式相同,空间结构不同,属于同分异构体。
4.在SO2分子中,分子的空间结构为V形,S采用sp2杂化,那么SO2的键角( )。
A.等于120° B.大于120°
C.小于120° D.等于180°
答案:C
解析:由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形,从理论上讲其键角应为120°,但是由于SO2分子中的S上有一个孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。
5.二甘醇可用作溶剂、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
答案:B
解析:二甘醇的分子式为C4H10O3,不符合通式CnH2nO3;二甘醇分子之间能形成O—H…O—,也存在范德华力;由“相似相溶”规律可知,二甘醇能溶于水和乙醇。
6.下列说法中错误的是( )。
A.氨水中含有分子间氢键
B.H2O的沸点比HF的沸点高,可能与氢键有关
C.氢键X—H…Y—的三个原子总在一条直线上
D.卤化氢中,HF沸点最高,是由于HF分子间存在氢键
答案:C
解析:因氟化氢分子之间存在氢键,所以HF是卤化氢中沸点最高的;氨水中除NH3分子之间存在氢键,NH3与H2O、H2O与H2O之间都存在氢键,A项正确。氢键中的X—H…Y—三原子应尽可能在一条直线上,但在特定条件下,如空间位置的影响下,也可能不在一条直线上,C项错误。
7.下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是( )。
A.F2>Cl2>Br2>I2
B.CF4>CCl4>CBr4>CI4
C.HF
解析:由分子构成的物质的熔、沸点高低由分子间作用力的大小决定,分子间作用力越大,熔、沸点越高,反之越低。卤素单质随相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增大,熔、沸点升高,A项错误。同理,B项错误。C项中四种物质的相对分子质量虽然逐渐增大,但是在HF分子间存在氢键,故HF的沸点是最高的,C项错误。
8.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B的杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )。
A.sp,范德华力 B.sp2,范德华力
C.sp2,氢键 D.sp3,氢键
答案:C
解析:B的最外层的3个电子都参与成键,故B采取sp2杂化;B(OH)3分子中的—OH可以与相邻分子中的H形成氢键,故C项正确。
9.冰山是一块大若山川的冰,脱离了冰川或冰架,在海洋里自由漂流。海船遇到冰山是很危险的。最著名的冰山遇险船就是1912年的巨轮泰坦尼克号。下列对冰的描述中不正确的是( )。
A.冰形成后,密度小于水,故冰山浮在水面上,导致游轮被撞沉
B.在冰中存在分子间氢键,导致冰山硬度大,能撞沉游轮
C.在冰中每个水分子能形成四个氢键
D.在冰中含有的作用力只有共价键和氢键
答案:D
解析:水在形成冰时,由于氢键的存在,使得密度减小,故冰浮在水面上;在冰中每个水分子能形成四个氢键,即一个水分子中的氧原子与其他水分子中氢原子形成两个氢键,而该水分子中的氢原子分别与其他水分子中的氧原子形成两个氢键;在水分子内含有O—H共价键,水分子间存在氢键,同时水分子间也存在范德华力。
10.已知三种有机化合物:①苯酚(),②花生油,③木糖醇[CH2OH(CHOH)3CH2OH],下列关于它们在常温下的水溶性的大小顺序正确的是( )。
A.①>②>③ B.③>①>②
C.③>②>① D.②>①>③
答案:B
解析:苯酚以及木糖醇都含有羟基,可与水形成分子间氢键,含有羟基数目越多,越易溶于水,溶解性③>①;花生油为酯类物质,难溶于水,溶解性最小。
11.(2020山东潍坊模拟)下列事实与氢键无关的是( )。
A.乙醇和水互溶
B.一定条件下,NH3与BF3可以形成NH3·BF3
C.羊毛制品水洗再晒干后变形
D.H2O和CH3COCH3的结构和极性并不相似,但两者能完全互溶
答案:B
解析:乙醇和水可形成分子间氢键,是乙醇与水可互溶的一个原因, A项不符合题意。NH3·BF3中,B提供空原子轨道、N提供孤电子对,B、N之间形成共价键,与氢键无关, B项符合题意。羊毛制品含有电负性很大的氮原子,水洗后,氮原子与氢原子形成氢键,水洗再晒干后变形, C项不符合题意。H2O和CH3COCH3的结构和极性并不相似,但CH3COCH3能与水形成分子间氢键,所以两者能完全互溶, D项不符合题意。
12.下列对应关系不正确的是( )。
选项
A
B
C
D
中心原子所在族
第ⅣA族
第ⅤA族
第ⅣA族
第ⅥA族
分子通式
AB4
AB3
AB2
AB2
分子的空间结构
正四面体形
平面三角形
直线形
V形
答案:B
解析:当中心原子在第ⅤA族,AB3分子的空间结构应是三角锥形;当中心原子在第ⅣA族,AB4分子的空间结构是正四面体形,AB2分子的空间结构是直线形;当中心原子在第ⅥA族,AB2分子的空间结构是V形。
13.NH3、H2S等是极性分子,CO2、BF3、CCl4等是含极性键的非极性分子。根据上述实例可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是( )。
A.分子中不能含有氢原子
B.在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量
C.在ABn分子中A原子上没有孤电子对
D.分子中每个共价键的键长应相等
答案:C
解析:题中五种分子的电子式分别为H··N··H····H、
H··S··H····、··O······C····O····、··F······B·· ··F···· ··F······、··Cl······C·· ··Cl······ ··Cl···· ··Cl······,其中NH3、H2S分子的中心原子上有孤电子对,导致正电中心和负电中心不重合,使分子具有极性。而CO2、BF3、CCl4分子的中心原子上没有孤电子对,正电中心和负电中心重合,分子无极性。
14.中美学者携手发现了全硼富勒烯团簇—B40,B40团簇的结构酷似中国的红灯笼(如图)。该材料可用于组装分子器件,在储氢储锂、半导体、超导、绿色催化等领域具有重要应用前景。下列有关说法正确的是( )。
A.B40与石墨烯的结构相同,两者互为同素异形体
B.43.2 g该物质含有2.408×1024个原子
C.B40中既含极性键又含有非极性键
D.全硼富勒烯团簇是一种新型的高分子材料
答案:B
解析:B40与石墨烯是不同元素形成的单质,不是同素异形体的关系, A项错误。 43.2 g B40为0.1 mol,0.1 mol B40含有4 mol B原子,即2.408×1024个原子, B项正确。不同非金属元素原子之间形成极性键,故B40中无极性键, C项错误。全硼富勒烯簇是一种单质,且相对分子质量不是很大,不是高分子, D项错误。
15.在半导体生产或灭火剂的使用中,会向空气中逸散气体,如NF3、CHClFCF3、C3F8,它们虽是微量的,但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中C采取sp2杂化
D.由价层电子对互斥模型可确定NF3分子中N采用sp2杂化,NF3分子呈平面三角形
答案:B
解析:由价层电子对互斥模型可确定NF3分子中N采用sp3杂化,NF3分子呈三角锥形,故NF3的结构类似NH3,属于极性分子,A、D项错误。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中存在一个手性碳原子,其属于手性分子,B项正确。C3F8中C均形成4个σ键,C采取sp3杂化,C项错误。
16.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
答案:C
解析: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32 g8×32 g·mol-1×8=1 mol,A项错误。根据SF6的结构模型可知,SF6是由S—F极性键构成的分子,B项错误。成键原子之间最多形成1个σ键,三键中有2个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。
17.甲醛(分子式为CH2O)是一种具有强烈刺激性气味的气体,被世界卫生组织确定为致癌和致畸形的污染性物质。下列关于其结构及性质的分析正确的是( )。
A.碳原子采取sp3杂化,氧原子采取sp杂化
B.甲醛分子中心原子上的价层电子对数为4,含有1个孤电子对,是三角锥形结构
C.甲醛分子与水分子间可以形成氢键,但甲醛分子之间不能形成氢键
D.甲醛分子为非极性分子
答案:C
解析:甲醛分子的中心碳原子上的孤电子对数=12×(4-2×1-1×2)=0,故中心原子上的价层电子对数为3,则分子中的碳原子采取sp2杂化,故甲醛分子的空间结构为平面三角形,A、B项错误。甲醛分子中的氧原子可以与水分子中的氢原子形成氢键,但由于甲醛分子中无形成氢键的氢原子,故甲醛分子间不能形成氢键,C项正确。虽然甲醛分子是平面三角形结构,但正、负电中心不重合,故甲醛分子为极性分子,D项错误。
18.有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中,正确的是( )。
A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
答案:C
解析:
二、非选择题(本题包括6个小题,共64分)
19.(10分)臭氧(O3)能吸收紫外线,保护人类赖以生存的环境。O3分子的结构如图所示,呈V形,键角为116.5°,中间的一个氧原子与另外两个氧原子分别构成一个共价键。中间氧原子提供2个电子,旁边两个氧原子各提供一个电子,构成一个特殊的化学键(虚线内部分),分子中三个氧原子共用这4个电子。请回答下列问题。
(1)O3为 (填“极性”或“非极性”)分子。
(2)分子中的大π键可用符号Πnm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O3中的大π键应表示为 。
(3)下列物质的分子与O3分子的空间结构最相似的是 (填字母)。
A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2
(4)分子中某一原子上没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对,O3分子中有 个孤电子对。
答案:(1)极性 (2)Π34 (3)C (4)5
解析:(1)O3为极性分子。(3)O3分子中中间氧原子采用sp2杂化;H2O分子中氧原子采用sp3杂化;CO2中碳原子采用sp杂化;BeCl2中铍原子采用sp杂化;SO2中硫原子采用sp2杂化,SO2为V形结构,所以SO2和O3的结构最相似。
20.(8分)数十亿年来,地球上的物质不断地发生变化,大气的成分也发生了变化。下表是原始大气和目前的空气的成分:
空气的成分
N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(He、Ne等)等
原始大气的成分
CH4、NH3、CO、CO2等
用上表中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)沸点最高的是 ,用所学知识解释其沸点高的原因: 。
(4)分子中不含孤电子对的分子(除稀有气体外)有 ,它的空间结构为 。
(5) 极易溶于水,它之所以极易溶于水是因为它的分子和水分子之间可形成 。
答案:(1)H2O、Ne、CH4、NH3
(2)CH4、CO2
(3)H2O 液态水分子间存在氢键,使分子间作用力较强,沸点较高
(4)CH4 正四面体形
(5)NH3 氢键
解析:(4)甲烷的电子式为H··C··H··H··H,不存在孤电子对,且中心碳原子为sp3杂化,故其空间结构为正四面体形。
21.(12分)(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。
(2)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
(3)①FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 。
②NH4H2PO4中,电负性最高的元素是 ;P的 杂化轨道与O的2p轨道形成 键。
答案:(1)sp3 sp3
(2)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键
(3)① ②O sp3 σ
解析:(1)1个乙二胺分子中每个N形成3个单键,含有1个孤电子对,N原子均属于sp3杂化;每个C形成4个单键,不存在孤电子对,C原子也是sp3杂化。
(2)As与N同族,则AsH3分子的空间结构类似于NH3,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键使其沸点升高,故AsH3的沸点比NH3的低。
(3)①氯化铁的双聚分子,就是两个氯化铁相连接在一起,已知氯化铁的化学键有明显的共价性,所以仿照共价键的形式将两个氯化铁连接在一起,即结构式为。
②一般来说,同周期主族元素从左到右,元素的电负性依次增大,同主族元素从上到下,元素的电负性依次减小,故NH4H2PO4中O的电负性是最大的。NH4H2PO4中P的杂化类型是sp3,P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。
22.(10分)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题。
(1)表中元素,电负性最强的是 (填元素符号),J的元素名称为 。
(2)D元素原子的价层电子的轨道表示式为 ,该元素形成的常见单质分子中σ键和π键的个数比为 。
(3)ME2L2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断ME2L2是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(4)在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种分子中,碳原子采取sp2杂化的分子有 (填序号)。
答案:(1)F 硅
(2) 1∶2
(3)非极性
(4)①③
解析:(1)根据元素周期表中元素的位置可知A~N分别为H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Cr(铬)、Co(钴),则电负性最强的为F。
(2)D为N,N为7号元素,核外电子排布式为1s22s22p3,故其价层电子的轨道表示式为。N2的结构式为N≡N,故N2分子中σ键和π键的个数比为1∶2。
(3)ME2L2为CrO2Cl2,能与CCl4、CS2等互溶,根据“相似相溶”规律,CCl4、CS2为非极性分子,则CrO2Cl2也为非极性分子。
(4)苯中碳原子采取sp2杂化,CH3OH中碳原子采取sp3杂化,HCHO中碳原子采取sp2杂化,CS2中碳原子采取sp杂化,CCl4中碳原子采取sp3杂化。
23.(10分)氮元素是地球大气中含量最多的元素。
(1)氮元素基态原子核外电子成对电子数与未成对电子数之比为 。
(2)氨分子中氮原子与氢原子之间的作用力是 ,而在氨水中,分子间的作用力有 。
(3)甘氨酸()是最简单的一种氨基酸,其相对分子质量为75,而戊烷的相对分子质量为72,与甘氨酸相差不大,但甘氨酸易溶解于水,戊烷却难溶解于水,出现这种差异的原因是 。
(4)氮的氢化物除氨气外,还有联氨,其结构简式为NH2—NH2。在联氨分子中,氮原子采取 杂化,联氨中的六个原子 (填“在”或“不在”)同一个平面上。
(5)三聚氰胺()俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸()后,三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过 结合,在肾脏内易形成结石。
答案:(1)4∶3
(2)共价键 氢键、范德华力
(3)甘氨酸分子与水分子之间存在氢键,而戊烷与水分子之间不能形成氢键
(4)sp3 不在
(5)氢键
解析:(1)基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3,故有两对成对电子,即4个成对电子,3个未成对电子。
(2)氨水中,氨分子与水分子、氨分子与氨分子、水分子与水分子之间都存在氢键及分子间作用力。
(3)甘氨酸分子中存在羧基和氨基,羧基中的羟基上的氧原子与水分子中氢原子、羟基上的氢原子与水分子中的氧原子、氨基上的氮原子与水分子中的氢原子、氨基上的氢原子与水分子中的氧原子都能形成氢键。
(4)NH2—NH2分子中,每个氮原子与两个氢原子和另外一个氮原子形成三个单键,氮原子最外层还有一个孤电子对,故每个氮原子周围是4个价层电子对,故氮原子采取sp3杂化;由此可推知,一个氮原子和与其相连的两个氢原子及另外一个氮原子类似于氨气的三角锥形结构,故六个原子不可能共面。
24.(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比NH3稳定的原因: 。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是 ,中心原子的杂化类型分别是 。
答案:(1)1
(2)sp2、sp3 sp2
(3)NA NA
(4)①H—O的键能大于H—N的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp
解析:(1)氯元素基态原子的核外电子排布式是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,根据反应的化学方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的NC中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素,O的原子半径小于N的原子半径,H—O的键能大于H—N的键能,所以H2O比NH3稳定。②H2O分子中氧原子上的价层电子对数=2+6-2×12=4,孤电子对数为2,所以H2O为V形结构,氧原子采用sp3杂化;NH3分子中氮原子上的价层电子对数=3+5-3×12=4,孤电子对数为1,所以NH3为三角锥形结构,氮原子采用sp3杂化;CO2分子中碳原子上的价层电子对数=2+4-2×22=2,不含孤电子对,所以CO2是直线形结构,碳原子采用sp杂化。
第二章过关检测卷(B)
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题包括18个小题,每小题2分,共36分。每小题四个选项只有一项符合题目要求)
1.共价键、离子键和范德华力是粒子之间的不同作用力,下列物质中含有两种上述作用力的是( )。
①NaOH ②SiO2 ③Na2O2 ④金刚石 ⑤NaCl ⑥白磷
A.①③⑥ B.①②④
C.②④⑤ D.③④⑤
答案:A
解析:①NaOH是离子化合物,Na+与OH-之间存在离子键,氧原子与氢原子之间存在共价键;②SiO2是共价化合物,只存在共价键;③Na2O2是离子化合物,Na+与O22-间存在离子键,氧原子与氧原子之间存在共价键;④金刚石中只存在共价键;⑤NaCl是离子化合物,只存在离子键;⑥白磷存在P—P共价键,白磷分子间通过范德华力结合,故选A。
2.根据键能数据(H—Cl 431.8 kJ·mol-1,H—I 298.7 kJ·mol-1),可得出的结论是( )。
A.溶于水时,HI比HCl更容易电离,所以氢碘酸是强酸
B.HI的熔、沸点比HCl的熔、沸点高
C.HI比HCl稳定
D.拆开等物质的量的HI和HCl,HI消耗的能量多
答案:A
解析:比较H—I和H—Cl的键能大小可知H—I的键能小,易断裂,因此HCl比HI稳定,HI的酸性强,但由分子组成的物质的熔、沸点与键能无关。
3.科学家发现铂的两种化合物(短线表示化学键),a为,b为,两者有不同的特性,a具有抗癌作用,而b没有。a和b互为( )。
A.同分异构体
B.同素异形体
C.同位素
D.同一物质
答案:A
解析:观察a、b的组成和结构可知:两者分子式相同,空间结构不同,属于同分异构体。
4.在SO2分子中,分子的空间结构为V形,S采用sp2杂化,那么SO2的键角( )。
A.等于120° B.大于120°
C.小于120° D.等于180°
答案:C
解析:由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形,从理论上讲其键角应为120°,但是由于SO2分子中的S上有一个孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。
5.二甘醇可用作溶剂、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
答案:B
解析:二甘醇的分子式为C4H10O3,不符合通式CnH2nO3;二甘醇分子之间能形成O—H…O—,也存在范德华力;由“相似相溶”规律可知,二甘醇能溶于水和乙醇。
6.下列说法中错误的是( )。
A.氨水中含有分子间氢键
B.H2O的沸点比HF的沸点高,可能与氢键有关
C.氢键X—H…Y—的三个原子总在一条直线上
D.卤化氢中,HF沸点最高,是由于HF分子间存在氢键
答案:C
解析:因氟化氢分子之间存在氢键,所以HF是卤化氢中沸点最高的;氨水中除NH3分子之间存在氢键,NH3与H2O、H2O与H2O之间都存在氢键,A项正确。氢键中的X—H…Y—三原子应尽可能在一条直线上,但在特定条件下,如空间位置的影响下,也可能不在一条直线上,C项错误。
7.下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是( )。
A.F2>Cl2>Br2>I2
B.CF4>CCl4>CBr4>CI4
C.HF
解析:由分子构成的物质的熔、沸点高低由分子间作用力的大小决定,分子间作用力越大,熔、沸点越高,反之越低。卤素单质随相对分子质量的增大,分子间作用力逐渐增大,熔、沸点升高,A项错误。同理,B项错误。C项中四种物质的相对分子质量虽然逐渐增大,但是在HF分子间存在氢键,故HF的沸点是最高的,C项错误。
8.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B的杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是( )。
A.sp,范德华力 B.sp2,范德华力
C.sp2,氢键 D.sp3,氢键
答案:C
解析:B的最外层的3个电子都参与成键,故B采取sp2杂化;B(OH)3分子中的—OH可以与相邻分子中的H形成氢键,故C项正确。
9.冰山是一块大若山川的冰,脱离了冰川或冰架,在海洋里自由漂流。海船遇到冰山是很危险的。最著名的冰山遇险船就是1912年的巨轮泰坦尼克号。下列对冰的描述中不正确的是( )。
A.冰形成后,密度小于水,故冰山浮在水面上,导致游轮被撞沉
B.在冰中存在分子间氢键,导致冰山硬度大,能撞沉游轮
C.在冰中每个水分子能形成四个氢键
D.在冰中含有的作用力只有共价键和氢键
答案:D
解析:水在形成冰时,由于氢键的存在,使得密度减小,故冰浮在水面上;在冰中每个水分子能形成四个氢键,即一个水分子中的氧原子与其他水分子中氢原子形成两个氢键,而该水分子中的氢原子分别与其他水分子中的氧原子形成两个氢键;在水分子内含有O—H共价键,水分子间存在氢键,同时水分子间也存在范德华力。
10.已知三种有机化合物:①苯酚(),②花生油,③木糖醇[CH2OH(CHOH)3CH2OH],下列关于它们在常温下的水溶性的大小顺序正确的是( )。
A.①>②>③ B.③>①>②
C.③>②>① D.②>①>③
答案:B
解析:苯酚以及木糖醇都含有羟基,可与水形成分子间氢键,含有羟基数目越多,越易溶于水,溶解性③>①;花生油为酯类物质,难溶于水,溶解性最小。
11.(2020山东潍坊模拟)下列事实与氢键无关的是( )。
A.乙醇和水互溶
B.一定条件下,NH3与BF3可以形成NH3·BF3
C.羊毛制品水洗再晒干后变形
D.H2O和CH3COCH3的结构和极性并不相似,但两者能完全互溶
答案:B
解析:乙醇和水可形成分子间氢键,是乙醇与水可互溶的一个原因, A项不符合题意。NH3·BF3中,B提供空原子轨道、N提供孤电子对,B、N之间形成共价键,与氢键无关, B项符合题意。羊毛制品含有电负性很大的氮原子,水洗后,氮原子与氢原子形成氢键,水洗再晒干后变形, C项不符合题意。H2O和CH3COCH3的结构和极性并不相似,但CH3COCH3能与水形成分子间氢键,所以两者能完全互溶, D项不符合题意。
12.下列对应关系不正确的是( )。
选项
A
B
C
D
中心原子所在族
第ⅣA族
第ⅤA族
第ⅣA族
第ⅥA族
分子通式
AB4
AB3
AB2
AB2
分子的空间结构
正四面体形
平面三角形
直线形
V形
答案:B
解析:当中心原子在第ⅤA族,AB3分子的空间结构应是三角锥形;当中心原子在第ⅣA族,AB4分子的空间结构是正四面体形,AB2分子的空间结构是直线形;当中心原子在第ⅥA族,AB2分子的空间结构是V形。
13.NH3、H2S等是极性分子,CO2、BF3、CCl4等是含极性键的非极性分子。根据上述实例可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是( )。
A.分子中不能含有氢原子
B.在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量
C.在ABn分子中A原子上没有孤电子对
D.分子中每个共价键的键长应相等
答案:C
解析:题中五种分子的电子式分别为H··N··H····H、
H··S··H····、··O······C····O····、··F······B·· ··F···· ··F······、··Cl······C·· ··Cl······ ··Cl···· ··Cl······,其中NH3、H2S分子的中心原子上有孤电子对,导致正电中心和负电中心不重合,使分子具有极性。而CO2、BF3、CCl4分子的中心原子上没有孤电子对,正电中心和负电中心重合,分子无极性。
14.中美学者携手发现了全硼富勒烯团簇—B40,B40团簇的结构酷似中国的红灯笼(如图)。该材料可用于组装分子器件,在储氢储锂、半导体、超导、绿色催化等领域具有重要应用前景。下列有关说法正确的是( )。
A.B40与石墨烯的结构相同,两者互为同素异形体
B.43.2 g该物质含有2.408×1024个原子
C.B40中既含极性键又含有非极性键
D.全硼富勒烯团簇是一种新型的高分子材料
答案:B
解析:B40与石墨烯是不同元素形成的单质,不是同素异形体的关系, A项错误。 43.2 g B40为0.1 mol,0.1 mol B40含有4 mol B原子,即2.408×1024个原子, B项正确。不同非金属元素原子之间形成极性键,故B40中无极性键, C项错误。全硼富勒烯簇是一种单质,且相对分子质量不是很大,不是高分子, D项错误。
15.在半导体生产或灭火剂的使用中,会向空气中逸散气体,如NF3、CHClFCF3、C3F8,它们虽是微量的,但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中C采取sp2杂化
D.由价层电子对互斥模型可确定NF3分子中N采用sp2杂化,NF3分子呈平面三角形
答案:B
解析:由价层电子对互斥模型可确定NF3分子中N采用sp3杂化,NF3分子呈三角锥形,故NF3的结构类似NH3,属于极性分子,A、D项错误。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中存在一个手性碳原子,其属于手性分子,B项正确。C3F8中C均形成4个σ键,C采取sp3杂化,C项错误。
16.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
答案:C
解析: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32 g8×32 g·mol-1×8=1 mol,A项错误。根据SF6的结构模型可知,SF6是由S—F极性键构成的分子,B项错误。成键原子之间最多形成1个σ键,三键中有2个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。
17.甲醛(分子式为CH2O)是一种具有强烈刺激性气味的气体,被世界卫生组织确定为致癌和致畸形的污染性物质。下列关于其结构及性质的分析正确的是( )。
A.碳原子采取sp3杂化,氧原子采取sp杂化
B.甲醛分子中心原子上的价层电子对数为4,含有1个孤电子对,是三角锥形结构
C.甲醛分子与水分子间可以形成氢键,但甲醛分子之间不能形成氢键
D.甲醛分子为非极性分子
答案:C
解析:甲醛分子的中心碳原子上的孤电子对数=12×(4-2×1-1×2)=0,故中心原子上的价层电子对数为3,则分子中的碳原子采取sp2杂化,故甲醛分子的空间结构为平面三角形,A、B项错误。甲醛分子中的氧原子可以与水分子中的氢原子形成氢键,但由于甲醛分子中无形成氢键的氢原子,故甲醛分子间不能形成氢键,C项正确。虽然甲醛分子是平面三角形结构,但正、负电中心不重合,故甲醛分子为极性分子,D项错误。
18.有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中,正确的是( )。
A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
答案:C
解析:
二、非选择题(本题包括6个小题,共64分)
19.(10分)臭氧(O3)能吸收紫外线,保护人类赖以生存的环境。O3分子的结构如图所示,呈V形,键角为116.5°,中间的一个氧原子与另外两个氧原子分别构成一个共价键。中间氧原子提供2个电子,旁边两个氧原子各提供一个电子,构成一个特殊的化学键(虚线内部分),分子中三个氧原子共用这4个电子。请回答下列问题。
(1)O3为 (填“极性”或“非极性”)分子。
(2)分子中的大π键可用符号Πnm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O3中的大π键应表示为 。
(3)下列物质的分子与O3分子的空间结构最相似的是 (填字母)。
A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2
(4)分子中某一原子上没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对,O3分子中有 个孤电子对。
答案:(1)极性 (2)Π34 (3)C (4)5
解析:(1)O3为极性分子。(3)O3分子中中间氧原子采用sp2杂化;H2O分子中氧原子采用sp3杂化;CO2中碳原子采用sp杂化;BeCl2中铍原子采用sp杂化;SO2中硫原子采用sp2杂化,SO2为V形结构,所以SO2和O3的结构最相似。
20.(8分)数十亿年来,地球上的物质不断地发生变化,大气的成分也发生了变化。下表是原始大气和目前的空气的成分:
空气的成分
N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(He、Ne等)等
原始大气的成分
CH4、NH3、CO、CO2等
用上表中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)沸点最高的是 ,用所学知识解释其沸点高的原因: 。
(4)分子中不含孤电子对的分子(除稀有气体外)有 ,它的空间结构为 。
(5) 极易溶于水,它之所以极易溶于水是因为它的分子和水分子之间可形成 。
答案:(1)H2O、Ne、CH4、NH3
(2)CH4、CO2
(3)H2O 液态水分子间存在氢键,使分子间作用力较强,沸点较高
(4)CH4 正四面体形
(5)NH3 氢键
解析:(4)甲烷的电子式为H··C··H··H··H,不存在孤电子对,且中心碳原子为sp3杂化,故其空间结构为正四面体形。
21.(12分)(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。
(2)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
(3)①FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为 。
②NH4H2PO4中,电负性最高的元素是 ;P的 杂化轨道与O的2p轨道形成 键。
答案:(1)sp3 sp3
(2)三角锥形 低 NH3分子间存在氢键
(3)① ②O sp3 σ
解析:(1)1个乙二胺分子中每个N形成3个单键,含有1个孤电子对,N原子均属于sp3杂化;每个C形成4个单键,不存在孤电子对,C原子也是sp3杂化。
(2)As与N同族,则AsH3分子的空间结构类似于NH3,为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键使其沸点升高,故AsH3的沸点比NH3的低。
(3)①氯化铁的双聚分子,就是两个氯化铁相连接在一起,已知氯化铁的化学键有明显的共价性,所以仿照共价键的形式将两个氯化铁连接在一起,即结构式为。
②一般来说,同周期主族元素从左到右,元素的电负性依次增大,同主族元素从上到下,元素的电负性依次减小,故NH4H2PO4中O的电负性是最大的。NH4H2PO4中P的杂化类型是sp3,P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。
22.(10分)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题。
(1)表中元素,电负性最强的是 (填元素符号),J的元素名称为 。
(2)D元素原子的价层电子的轨道表示式为 ,该元素形成的常见单质分子中σ键和π键的个数比为 。
(3)ME2L2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断ME2L2是 (填“极性”或“非极性”)分子。
(4)在①苯、②CH3OH、③HCHO、④CS2、⑤CCl4五种分子中,碳原子采取sp2杂化的分子有 (填序号)。
答案:(1)F 硅
(2) 1∶2
(3)非极性
(4)①③
解析:(1)根据元素周期表中元素的位置可知A~N分别为H、Li、C、N、O、F、Na、Mg、Al、Si、S、Cl、Cr(铬)、Co(钴),则电负性最强的为F。
(2)D为N,N为7号元素,核外电子排布式为1s22s22p3,故其价层电子的轨道表示式为。N2的结构式为N≡N,故N2分子中σ键和π键的个数比为1∶2。
(3)ME2L2为CrO2Cl2,能与CCl4、CS2等互溶,根据“相似相溶”规律,CCl4、CS2为非极性分子,则CrO2Cl2也为非极性分子。
(4)苯中碳原子采取sp2杂化,CH3OH中碳原子采取sp3杂化,HCHO中碳原子采取sp2杂化,CS2中碳原子采取sp杂化,CCl4中碳原子采取sp3杂化。
23.(10分)氮元素是地球大气中含量最多的元素。
(1)氮元素基态原子核外电子成对电子数与未成对电子数之比为 。
(2)氨分子中氮原子与氢原子之间的作用力是 ,而在氨水中,分子间的作用力有 。
(3)甘氨酸()是最简单的一种氨基酸,其相对分子质量为75,而戊烷的相对分子质量为72,与甘氨酸相差不大,但甘氨酸易溶解于水,戊烷却难溶解于水,出现这种差异的原因是 。
(4)氮的氢化物除氨气外,还有联氨,其结构简式为NH2—NH2。在联氨分子中,氮原子采取 杂化,联氨中的六个原子 (填“在”或“不在”)同一个平面上。
(5)三聚氰胺()俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸()后,三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过 结合,在肾脏内易形成结石。
答案:(1)4∶3
(2)共价键 氢键、范德华力
(3)甘氨酸分子与水分子之间存在氢键,而戊烷与水分子之间不能形成氢键
(4)sp3 不在
(5)氢键
解析:(1)基态氮原子核外电子排布式为1s22s22p3,故有两对成对电子,即4个成对电子,3个未成对电子。
(2)氨水中,氨分子与水分子、氨分子与氨分子、水分子与水分子之间都存在氢键及分子间作用力。
(3)甘氨酸分子中存在羧基和氨基,羧基中的羟基上的氧原子与水分子中氢原子、羟基上的氢原子与水分子中的氧原子、氨基上的氮原子与水分子中的氢原子、氨基上的氢原子与水分子中的氧原子都能形成氢键。
(4)NH2—NH2分子中,每个氮原子与两个氢原子和另外一个氮原子形成三个单键,氮原子最外层还有一个孤电子对,故每个氮原子周围是4个价层电子对,故氮原子采取sp3杂化;由此可推知,一个氮原子和与其相连的两个氢原子及另外一个氮原子类似于氨气的三角锥形结构,故六个原子不可能共面。
24.(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比NH3稳定的原因: 。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是 ,中心原子的杂化类型分别是 。
答案:(1)1
(2)sp2、sp3 sp2
(3)NA NA
(4)①H—O的键能大于H—N的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp
解析:(1)氯元素基态原子的核外电子排布式是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,根据反应的化学方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的NC中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素,O的原子半径小于N的原子半径,H—O的键能大于H—N的键能,所以H2O比NH3稳定。②H2O分子中氧原子上的价层电子对数=2+6-2×12=4,孤电子对数为2,所以H2O为V形结构,氧原子采用sp3杂化;NH3分子中氮原子上的价层电子对数=3+5-3×12=4,孤电子对数为1,所以NH3为三角锥形结构,氮原子采用sp3杂化;CO2分子中碳原子上的价层电子对数=2+4-2×22=2,不含孤电子对,所以CO2是直线形结构,碳原子采用sp杂化。
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