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人教版高中化学选择性必修2物质结构与性质第二章分子结构与性质测评含答案
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这是一份人教版高中化学选择性必修2物质结构与性质第二章分子结构与性质测评含答案，共13页。
第二章测评
一、选择题(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)
1.下列模型或示意图正确的是( )
2.下列描述正确的是( )
A.CS2为V形极性分子
B.SiF4与SO32-的中心原子均为sp3杂化
C.C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
D.水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键
3.下列各组分子的中心原子杂化轨道类型相同的是( )
A.CO2与C6H6 B.CH4与NH3 C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4
4.下列说法正确的是( )
A.HF、HCl、HBr、HI的沸点依次升高
B.H2O的熔、沸点高于H2S,是由于H2O分子之间可以形成氢键
C.乙醇分子与水分子之间只存在范德华力
D.氯的各种含氧酸酸性由强到弱的顺序为HClO>HClO2>HClO3>HClO4
5.(2021·天津高二检测)用短线“”表示共用电子对,用“”表示未成键孤电子对的式子叫路易斯结构式。R分子的路易斯结构式可以表示为。则以下叙述错误的是( )
A.R为三角锥形 B.R可以是BF3 C.R是极性分子 D.键角小于109°28'
6.下列说法正确的是( )
A.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,性质也相同
B.由酸性FCH2COOH>CH3COOH,可知酸性ClCH2COOH>CH3COOH
C.共价键都具有饱和性和方向性,都可以绕键轴旋转
D.除HF外,其他卤化氢沸点随着相对分子质量的增大而升高,是因为氢键的键能逐渐增大
7.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
8.下列描述正确的是( )
A.NH3为非极性分子
B.ClO3-的空间结构为平面三角形
C.NH4+中有4个完全相同的共价键
D.SiF4的中心原子为sp3杂化,SO32-的中心原子为sp2杂化
9.(2021·广东广州高二检测)某化合物的分子式为AB2,A为第ⅥA族元素,B为第ⅦA族元素,A和B在同一周期,它们的电负性值分别为3.44和3.98,已知AB2分子的键角为105°。下列推断不正确的是( )
A.AB2分子的空间结构为V形
B.A—B为极性共价键,AB2分子为非极性分子
C.AB2与H2O相比,AB2的熔点、沸点比H2O的低
D.AB2分子中无氢原子,分子间不能形成氢键,而H2O分子间能形成氢键
10.(2021·甘肃兰州高二检测)结合下表数据分析,下列有关说法不正确的是( )
物质
分子式
沸点/℃
溶解性
乙醇
C2H6O
78.5
与水以任意比混溶
乙二醇
C2H6O2
197.3
与水和乙醇以任意比混溶
A.乙醇与乙二醇含有的官能团相同,都能与NaOH发生反应
B.可以采用蒸馏的方法分离乙醇与乙二醇的混合物
C.乙醇、乙二醇都能与羧酸在一定条件下发生取代反应
D.丙三醇的沸点应高于乙醇的沸点
二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)
11.下列说法中正确的是( )
A.PCl3分子是三角锥形,这是因为磷原子是sp2杂化的结果
B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体形
D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形
12.X、Y、Z、Q、E、M六种元素中,基态X原子的价层电子排布式为2s2,Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,Z元素的某同位素原子常用于测定文物的年代,Q是元素周期表中电负性最大的元素,E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中,M的原子序数比E大1。下列说法正确的是( )
A.EYQ4中阴离子中心原子的杂化方式为sp3杂化
B.X、Y元素的第一电离能大小关系:X
D.MZ2仅含离子键,可用于制备乙炔
13.如表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是( )
A.W、R元素单质分子内都存在非极性键
B.X、Z元素都能形成双原子分子
C.最简单氢化物的熔、沸点:WH3
表1
分子
熔点/℃
沸点/℃
常温时在水中的溶解度
CO
-205.05
-191.49
2.3 mL
N2
-210.00
-195.81
1.6 mL
表2
化学键
C—O
CO
C≡O
N—N
NN
N≡N
键能/(kJ·mol-1)
351
745
1 071.9
193
418
946
A.CO与N2的价层电子总数相等
B.由表2可知,CO的活泼性不及N2
C.由表1可知,CO的熔、沸点高于N2,这是因为CO分子间作用力小于N2
D.由表1可知,室温时,CO在水中的溶解性大于N2,是因为CO分子有弱极性
15.短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。W是宇宙中最丰富的元素,W2X是维持生命过程的必需物质,WY可用于玻璃的刻蚀,ZX2是形成酸雨的主要物质之一,室温下化合物ZY4是气体。下列说法错误的是( )
A.Y的第一电离能在四种元素中最大
B.W2X和ZX2的中心原子分别为sp3和sp2杂化
C.W2X的沸点高于W2Z的沸点
D.ZY4分子中原子均为8电子结构
三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(11分)(2022·山东济宁高二期末)回答下列问题:
(1)Cd与Zn同族且相邻,写出基态Cd原子的价层电子排布式: 。
(2)O和S处于同一主族,第一电离能较大的是 。H2O和H2S分子中的键角较大的是 ,键长较短的是 。单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3,S32-的空间结构为 。
(3)Cu2+能与吡咯()的阴离子()形成双吡咯铜。已知吡咯分子中的大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),则吡咯分子中的大π键应表示为 。吡咯分子中N原子的杂化类型为 ,1 mol 吡咯分子中含有 mol σ键,噻吩()的沸点为84 ℃,吡咯()的沸点在129~131 ℃之间,吡咯的沸点较高,其原因是 。
(4)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知一些常见电子基团的吸电子效应的强度:RCO—>—F>—Cl>—Br>—I>—C≡CH>—C6H5>—H,则下列物质酸性由强到弱的顺序是 (填字母)。
A.CH3COOH B.ClCH2COOH
C.HC≡CCH2COOH D.C6H5CH2COOH
17.(10分)(2021·河北衡水高二检测)X是合成碳酸二苯酯的一种有效的氧化还原催化助剂,可由EDTA与Fe3+反应得到。
(1)EDTA中碳原子杂化轨道类型为 ;EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为 。
(2)Fe3+基态价层电子排布式为 。
(3)EDTA与正二十一烷的相对分子质量非常接近,但EDTA的沸点比正二十一烷的沸点高的原因是 。
(4)设NA代表阿伏加德罗常数的值,1 mol碳酸分子中含有σ键的数目为 。
18.(14分)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其相关结构或性质信息如下表所示。
元素
结构或性质信息
X
其原子最外层电子数是内层电子数的2倍
Y
基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1
Z
非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰
M
单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
Q
其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料
(1)Q元素基态原子的电子排布式是 。
(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能: > (填元素符号);X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的σ键和π键数目之比为 ,该化合物 (填“易”或“难”)溶于水。
(3)Y的最简单氢化物分子中含有 (填“极性”或“非极性”,下同)共价键,是 分子,该氢化物易液化,其原因是 。
(4)M的气态氢化物和氟化氢相比,稳定性强的是 (填写化学式),其原因是 ;沸点高的是 ,其原因是 。
19.(12分)卤族元素形成的单质和化合物有很多,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它们。
(1)卤族元素位于元素周期表的 区;溴的价层电子排布式为 。
(2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的,使氢氟酸分子缔合的作用力是 。
(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断,还原性最强的卤素原子是 (写出名称)。
元 素
氟
氯
溴
碘
第一电离能/(kJ·mol-1)
1 681
1 251
1 140
1 008
(4)已知下列5种羧酸:
①CF3COOH ②CH3COOH ③CH2FCOOH ④CH2ClCOOH ⑤CH3CH2COOH
其酸性由强到弱的顺序为 (填序号)。
(5)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。则1 mol H3BO3形成的晶体中有 mol氢键。
硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸B(OH)3·H2O,它电离生成少量[B(OH)4]-和H+,则[B(OH)4]-的空间结构为 ,其中B原子的杂化方式是 。
20.(13分)(2021·湖北黄冈高二检测)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 (填离子符号,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 。
参考答案
第二章测评
1.D CO2分子中3个原子共线,为直线形分子,故A项错误;B项是p-p π键电子云模型,故错误;砷原子结构示意图应为,故C项错误。
2.B CS2为直线形非极性分子;SiF4与SO32-的中心原子的价层电子对数均为4,因此中心原子均为sp3杂化;C2H2分子中σ键与π键的数目比为3∶2;水加热到很高温度都难分解是因O—H的键能较大。
3.B CO2分子中C原子采取sp杂化,苯分子中C原子采取sp2杂化;CH4和NH3分子中的C、N原子都是采取sp3杂化;BeCl2分子中Be原子采取sp杂化而BF3分子中的B原子采取sp2杂化;C2H2分子中C原子采取sp杂化而C2H4分子中C原子采取sp2杂化。
4.B HF分子间可以形成氢键,沸点最高,沸点高低顺序应为HF>HI>HBr>HCl,A错误;O元素的电负性较大,水分子间可以形成氢键,故H2O的熔、沸点高于H2S,B正确;乙醇分子与水分子之间可以形成氢键,C错误;Cl元素的化合价越高,对应氧化物的水化物酸性越强,酸性由弱到强的顺序应为HClO
6.B 互为手性异构体的分子性质有所不同,A错误;由提示可知,B项中F原子的存在使得酸性增强,故同族元素的Cl也有类似的作用,B正确;s轨道与s轨道发生电子云重叠形成的共价键没有方向性,σ键可以绕键轴旋转,π键不能旋转,C错误;在卤素氢化物中,只有HF分子间能形成氢键,D错误。
7.D 三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A选项正确;因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,B选项正确;O、S、Se的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C选项正确;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选项错误。
8.C NH3的空间结构为三角锥形,属于极性分子,A错误;ClO3-中氯原子为sp3杂化,ClO3-的空间结构为三角锥形,B错误;NH4+中N原子采取sp3杂化,空间结构为正四面体形,4个共价键完全相同,C正确;SiF4、SO32-的中心原子均为sp3杂化,D错误。
9.B 根据A、B的电负性值及所处位置关系,可判断A元素为O,B元素为F,该分子为OF2,因为OF2分子的键角为105°,AB2分子的空间结构为V形,A正确;O—F为极性共价键,OF2分子为极性分子,B错误;水分子中存在氢键,AB2的熔点、沸点比H2O的低,C、D正确。
10.A 醇羟基不能与NaOH发生反应,A错误;乙醇的沸点为78.5 ℃,乙二醇的沸点为197.3 ℃,二者沸点相差较大,可采用蒸馏的方法进行分离,B正确;乙醇、乙二醇都含有(醇)羟基,与羧酸在一定条件下能发生酯化反应(即取代反应),C正确;由乙醇与乙二醇的沸点数据可得,醇中含有的羟基数越多,相对分子质量越大,则沸点越高,丙三醇的沸点应高于乙醇的沸点,D正确。
11.C PCl3分子的价层电子对数为4,因此PCl3分子中磷原子为sp3杂化,A项错误;sp3杂化轨道是由原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道重新形成的能量相等、成分相同的4个轨道,B项错误;sp3杂化所得到的VSEPR模型为四面体形,C项正确;PCl3分子中1个孤电子对占据了1个杂化轨道,因此PCl3分子是三角锥形,D项错误。
12.AC 基态原子价层电子排布式为2s2的元素X是Be;Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,则Y为B元素;14C通常用于测定文物的年代,Z是碳元素;元素周期表中电负性最大的元素是F;硝石、明矾和草木灰中均含有的阳离子是K+,则E、M分别是K、Ca。
BF4-中B原子的价层电子对数为4,所以B是sp3杂化,A项正确;Be的2s轨道为全充满,故其第一电离能大于B,B项错误;CO32-中碳原子的价层电子对数是3,碳原子为sp2杂化,空间结构是平面三角形,C项正确;CaC2中含有离子键和共价键,D项错误。
13.BC 由元素在元素周期表中的位置可知,X为N元素、W为P元素、Y为S元素、R为Ar元素、Z为Br元素。白磷单质中存在非极性键,但稀有气体分子为单原子分子,分子中没有化学键,A错误;氮气、溴单质都是双原子分子,B正确;NH3分子间存在氢键,C正确;原子半径:W>X,故键长:W—H>X—H,键长越短,键能越大,故键能W—H
15.D 宇宙中最丰富的元素为H元素,故W为H元素。W2X是维持生命过程的必需物质,故W2X为H2O,X为O元素。WY可用于玻璃的刻蚀,WY为HF,故Y为F元素。ZX2是形成酸雨的主要物质之一,ZX2为SO2,Z为S元素。H、O、F、S四种元素中,第一电离能最大的为F元素,故A正确;H2O中O原子的杂化方式为sp3杂化,SO2中S原子的杂化方式为sp2杂化,故B正确;H2O分子间含有氢键,其沸点高于H2S,故C正确;在SF4中硫原子最外层有6个电子,再共用4个电子,最外层则有10个电子,而不是8电子稳定结构,故D错误。
16.答案 (1)4d105s2
(2)O H2O H2O V形
(3)Π56 sp2 10 吡咯形成分子间氢键,而噻吩不能形成分子间氢键,因此吡咯沸点较高
(4)BCDA
解析 (1)Cd与Zn同族且相邻,锌的原子序数为30,价电子排布式为3d104s2,Cd的原子序数是48,则基态Cd原子的价层电子排布式为4d105s2。
(2)同主族元素第一电离能自上而下逐渐减小,所以第一电离能较大的是O;O元素的电负性大于S元素,键合电子对偏向O元素,键合电子对与键合电子对间斥力增大,键角增大,则键角较大的是H2O;O元素的电负性大于S元素,电负性越大,对电子对的吸引力越大,且O原子的半径小于S原子,所以H2O的键长较短;S32-中心S原子的价层电子对数为2+12×(6+2-2×2)=4,空间结构为V形。
(3)中5个原子(4个C原子和1个N原子)、6个电子形成大π键,可表示为Π56,中N原子的价层电子对数为3,故N原子采取sp2杂化,1 mol 中含10 mol σ键;的沸点比高的原因是中含N—H键,吡咯能形成分子间氢键,而噻吩不能形成分子间氢键。
(4)电子基团的吸电子效应越强,羧基越能电离出氢离子,由—Cl>—C≡CH>—C6H5>—H,则酸性:ClCH2COOH>HC≡CCH2COOH>C6H5CH2COOH>CH3COOH。
17.答案 (1)sp2和sp3 H
解析 (1)EDTA中碳原子有饱和碳原子和形成双键的碳原子,杂化轨道类型为sp3和sp2;EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为H
(4)碳酸分子的结构式为,1 mol碳酸分子中含有σ键的数目为5NA。
18.答案 (1)[Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)
(2)N O 1∶1 难
(3)极性 极性 氨分子间可以形成氢键
(4)HF H—F的键能大于H—Cl HF HF分子间可以形成氢键
解析 根据题意推知X、Y、Z、M、Q分别是C、N、S、Cl、Fe。
(1)铁原子核外有26个电子,基态原子的电子排布式是[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)N原子的2p能级是半充满状态,较稳定,因此第一电离能:N>O。X和Z形成的化合物XZ2为CS2,根据结构式SCS可知,分子中σ键和π键数目之比为1∶1;CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律可判断CS2难溶于水。
(3)Y的最简单氢化物为NH3,N—H是极性共价键,分子结构呈三角锥形,结构不对称,为极性分子;氨气易液化的原因是氨分子间可以形成氢键。
(4)由于H—F的键能大于H—Cl,故氢化物的稳定性:HF>HCl;由于HF分子间可以形成氢键,故其沸点比HCl的高。
19.答案 (1)p 4s24p5 (2)氢键 (3)碘 (4)①>③>④>②>⑤ (5)3 正四面体形 sp3
解析 (3)由题表中数据可知,碘的第一电离能最小,即碘失去电子的能力最强,其还原性最强。
(4)F原子吸电子能力大于Cl,烃基是推电子基团,烃基中碳原子数越多,其推电子能力越强,故5种羧酸酸性由强到弱的顺序为①>③>④>②>⑤。
(5)由硼酸片层结构图可以看出,每个硼酸分子可以形成6个氢键,由于氢键存在于分子之间,故1 mol硼酸形成的晶体中有3 mol氢键。在[B(OH)4]-中,B原子价层电子对数为4,无孤电子对,故[B(OH)4]-是正四面体形结构,B原子采取sp3杂化。
20.答案 (1)NH3 sp3 H2O2、N2H4、C2H4(合理即可)
(2)NO3-、NO2-、CO32- 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元素分别与C、N、O元素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、C2H2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-、CO32-;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。
第二章测评
一、选择题(本题包括10个小题,每小题只有一个选项符合题意。每小题2分,共20分)
1.下列模型或示意图正确的是( )
2.下列描述正确的是( )
A.CS2为V形极性分子
B.SiF4与SO32-的中心原子均为sp3杂化
C.C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
D.水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键
3.下列各组分子的中心原子杂化轨道类型相同的是( )
A.CO2与C6H6 B.CH4与NH3 C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4
4.下列说法正确的是( )
A.HF、HCl、HBr、HI的沸点依次升高
B.H2O的熔、沸点高于H2S,是由于H2O分子之间可以形成氢键
C.乙醇分子与水分子之间只存在范德华力
D.氯的各种含氧酸酸性由强到弱的顺序为HClO>HClO2>HClO3>HClO4
5.(2021·天津高二检测)用短线“”表示共用电子对,用“”表示未成键孤电子对的式子叫路易斯结构式。R分子的路易斯结构式可以表示为。则以下叙述错误的是( )
A.R为三角锥形 B.R可以是BF3 C.R是极性分子 D.键角小于109°28'
6.下列说法正确的是( )
A.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,性质也相同
B.由酸性FCH2COOH>CH3COOH,可知酸性ClCH2COOH>CH3COOH
C.共价键都具有饱和性和方向性,都可以绕键轴旋转
D.除HF外,其他卤化氢沸点随着相对分子质量的增大而升高,是因为氢键的键能逐渐增大
7.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
8.下列描述正确的是( )
A.NH3为非极性分子
B.ClO3-的空间结构为平面三角形
C.NH4+中有4个完全相同的共价键
D.SiF4的中心原子为sp3杂化,SO32-的中心原子为sp2杂化
9.(2021·广东广州高二检测)某化合物的分子式为AB2,A为第ⅥA族元素,B为第ⅦA族元素,A和B在同一周期,它们的电负性值分别为3.44和3.98,已知AB2分子的键角为105°。下列推断不正确的是( )
A.AB2分子的空间结构为V形
B.A—B为极性共价键,AB2分子为非极性分子
C.AB2与H2O相比,AB2的熔点、沸点比H2O的低
D.AB2分子中无氢原子,分子间不能形成氢键,而H2O分子间能形成氢键
10.(2021·甘肃兰州高二检测)结合下表数据分析,下列有关说法不正确的是( )
物质
分子式
沸点/℃
溶解性
乙醇
C2H6O
78.5
与水以任意比混溶
乙二醇
C2H6O2
197.3
与水和乙醇以任意比混溶
A.乙醇与乙二醇含有的官能团相同,都能与NaOH发生反应
B.可以采用蒸馏的方法分离乙醇与乙二醇的混合物
C.乙醇、乙二醇都能与羧酸在一定条件下发生取代反应
D.丙三醇的沸点应高于乙醇的沸点
二、选择题(本题包括5个小题,每小题有1~2个选项符合题意。每小题4分,共20分)
11.下列说法中正确的是( )
A.PCl3分子是三角锥形,这是因为磷原子是sp2杂化的结果
B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体形
D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形
12.X、Y、Z、Q、E、M六种元素中,基态X原子的价层电子排布式为2s2,Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,Z元素的某同位素原子常用于测定文物的年代,Q是元素周期表中电负性最大的元素,E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中,M的原子序数比E大1。下列说法正确的是( )
A.EYQ4中阴离子中心原子的杂化方式为sp3杂化
B.X、Y元素的第一电离能大小关系:X
D.MZ2仅含离子键,可用于制备乙炔
13.如表为元素周期表前四周期的一部分,下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是( )
A.W、R元素单质分子内都存在非极性键
B.X、Z元素都能形成双原子分子
C.最简单氢化物的熔、沸点:WH3
表1
分子
熔点/℃
沸点/℃
常温时在水中的溶解度
CO
-205.05
-191.49
2.3 mL
N2
-210.00
-195.81
1.6 mL
表2
化学键
C—O
CO
C≡O
N—N
NN
N≡N
键能/(kJ·mol-1)
351
745
1 071.9
193
418
946
A.CO与N2的价层电子总数相等
B.由表2可知,CO的活泼性不及N2
C.由表1可知,CO的熔、沸点高于N2,这是因为CO分子间作用力小于N2
D.由表1可知,室温时,CO在水中的溶解性大于N2,是因为CO分子有弱极性
15.短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。W是宇宙中最丰富的元素,W2X是维持生命过程的必需物质,WY可用于玻璃的刻蚀,ZX2是形成酸雨的主要物质之一,室温下化合物ZY4是气体。下列说法错误的是( )
A.Y的第一电离能在四种元素中最大
B.W2X和ZX2的中心原子分别为sp3和sp2杂化
C.W2X的沸点高于W2Z的沸点
D.ZY4分子中原子均为8电子结构
三、非选择题(本题包括5个小题,共60分)
16.(11分)(2022·山东济宁高二期末)回答下列问题:
(1)Cd与Zn同族且相邻,写出基态Cd原子的价层电子排布式: 。
(2)O和S处于同一主族,第一电离能较大的是 。H2O和H2S分子中的键角较大的是 ,键长较短的是 。单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3,S32-的空间结构为 。
(3)Cu2+能与吡咯()的阴离子()形成双吡咯铜。已知吡咯分子中的大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),则吡咯分子中的大π键应表示为 。吡咯分子中N原子的杂化类型为 ,1 mol 吡咯分子中含有 mol σ键,噻吩()的沸点为84 ℃,吡咯()的沸点在129~131 ℃之间,吡咯的沸点较高,其原因是 。
(4)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知一些常见电子基团的吸电子效应的强度:RCO—>—F>—Cl>—Br>—I>—C≡CH>—C6H5>—H,则下列物质酸性由强到弱的顺序是 (填字母)。
A.CH3COOH B.ClCH2COOH
C.HC≡CCH2COOH D.C6H5CH2COOH
17.(10分)(2021·河北衡水高二检测)X是合成碳酸二苯酯的一种有效的氧化还原催化助剂,可由EDTA与Fe3+反应得到。
(1)EDTA中碳原子杂化轨道类型为 ;EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为 。
(2)Fe3+基态价层电子排布式为 。
(3)EDTA与正二十一烷的相对分子质量非常接近,但EDTA的沸点比正二十一烷的沸点高的原因是 。
(4)设NA代表阿伏加德罗常数的值,1 mol碳酸分子中含有σ键的数目为 。
18.(14分)X、Y、Z、M、Q是中学化学常见的五种元素,原子序数依次增大,其相关结构或性质信息如下表所示。
元素
结构或性质信息
X
其原子最外层电子数是内层电子数的2倍
Y
基态原子最外层电子排布为nsnnpn+1
Z
非金属元素,其单质为固体,在氧气中燃烧时有明亮的蓝紫色火焰
M
单质在常温、常压下是气体,基态原子的M层上有1个未成对的p电子
Q
其与X形成的合金为目前用量最多的金属材料
(1)Q元素基态原子的电子排布式是 。
(2)比较Y元素与氧元素的第一电离能: > (填元素符号);X和Z形成的化合物XZ2为一种液体溶剂,其分子中的σ键和π键数目之比为 ,该化合物 (填“易”或“难”)溶于水。
(3)Y的最简单氢化物分子中含有 (填“极性”或“非极性”,下同)共价键,是 分子,该氢化物易液化,其原因是 。
(4)M的气态氢化物和氟化氢相比,稳定性强的是 (填写化学式),其原因是 ;沸点高的是 ,其原因是 。
19.(12分)卤族元素形成的单质和化合物有很多,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它们。
(1)卤族元素位于元素周期表的 区;溴的价层电子排布式为 。
(2)在一定浓度的溶液中,氢氟酸是以二分子缔合(HF)2形式存在的,使氢氟酸分子缔合的作用力是 。
(3)请根据下表提供的第一电离能数据判断,还原性最强的卤素原子是 (写出名称)。
元 素
氟
氯
溴
碘
第一电离能/(kJ·mol-1)
1 681
1 251
1 140
1 008
(4)已知下列5种羧酸:
①CF3COOH ②CH3COOH ③CH2FCOOH ④CH2ClCOOH ⑤CH3CH2COOH
其酸性由强到弱的顺序为 (填序号)。
(5)硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。则1 mol H3BO3形成的晶体中有 mol氢键。
硼酸溶于水生成弱电解质一水合硼酸B(OH)3·H2O,它电离生成少量[B(OH)4]-和H+,则[B(OH)4]-的空间结构为 ,其中B原子的杂化方式是 。
20.(13分)(2021·湖北黄冈高二检测)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 (填离子符号,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 。
参考答案
第二章测评
1.D CO2分子中3个原子共线,为直线形分子,故A项错误;B项是p-p π键电子云模型,故错误;砷原子结构示意图应为,故C项错误。
2.B CS2为直线形非极性分子;SiF4与SO32-的中心原子的价层电子对数均为4,因此中心原子均为sp3杂化;C2H2分子中σ键与π键的数目比为3∶2;水加热到很高温度都难分解是因O—H的键能较大。
3.B CO2分子中C原子采取sp杂化,苯分子中C原子采取sp2杂化;CH4和NH3分子中的C、N原子都是采取sp3杂化;BeCl2分子中Be原子采取sp杂化而BF3分子中的B原子采取sp2杂化;C2H2分子中C原子采取sp杂化而C2H4分子中C原子采取sp2杂化。
4.B HF分子间可以形成氢键,沸点最高,沸点高低顺序应为HF>HI>HBr>HCl,A错误;O元素的电负性较大,水分子间可以形成氢键,故H2O的熔、沸点高于H2S,B正确;乙醇分子与水分子之间可以形成氢键,C错误;Cl元素的化合价越高,对应氧化物的水化物酸性越强,酸性由弱到强的顺序应为HClO
6.B 互为手性异构体的分子性质有所不同,A错误;由提示可知,B项中F原子的存在使得酸性增强,故同族元素的Cl也有类似的作用,B正确;s轨道与s轨道发生电子云重叠形成的共价键没有方向性,σ键可以绕键轴旋转,π键不能旋转,C错误;在卤素氢化物中,只有HF分子间能形成氢键,D错误。
7.D 三者的键角分别为109°28'、120°、180°,依次增大,A选项正确;因为F、Cl、Br的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,B选项正确;O、S、Se的原子半径依次增大,故与H形成共价键的键长依次增长,键能依次减小,C选项正确;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选项错误。
8.C NH3的空间结构为三角锥形,属于极性分子,A错误;ClO3-中氯原子为sp3杂化,ClO3-的空间结构为三角锥形,B错误;NH4+中N原子采取sp3杂化,空间结构为正四面体形,4个共价键完全相同,C正确;SiF4、SO32-的中心原子均为sp3杂化,D错误。
9.B 根据A、B的电负性值及所处位置关系,可判断A元素为O,B元素为F,该分子为OF2,因为OF2分子的键角为105°,AB2分子的空间结构为V形,A正确;O—F为极性共价键,OF2分子为极性分子,B错误;水分子中存在氢键,AB2的熔点、沸点比H2O的低,C、D正确。
10.A 醇羟基不能与NaOH发生反应,A错误;乙醇的沸点为78.5 ℃,乙二醇的沸点为197.3 ℃,二者沸点相差较大,可采用蒸馏的方法进行分离,B正确;乙醇、乙二醇都含有(醇)羟基,与羧酸在一定条件下能发生酯化反应(即取代反应),C正确;由乙醇与乙二醇的沸点数据可得,醇中含有的羟基数越多,相对分子质量越大,则沸点越高,丙三醇的沸点应高于乙醇的沸点,D正确。
11.C PCl3分子的价层电子对数为4,因此PCl3分子中磷原子为sp3杂化,A项错误;sp3杂化轨道是由原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道重新形成的能量相等、成分相同的4个轨道,B项错误;sp3杂化所得到的VSEPR模型为四面体形,C项正确;PCl3分子中1个孤电子对占据了1个杂化轨道,因此PCl3分子是三角锥形,D项错误。
12.AC 基态原子价层电子排布式为2s2的元素X是Be;Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子,则Y为B元素;14C通常用于测定文物的年代,Z是碳元素;元素周期表中电负性最大的元素是F;硝石、明矾和草木灰中均含有的阳离子是K+,则E、M分别是K、Ca。
BF4-中B原子的价层电子对数为4,所以B是sp3杂化,A项正确;Be的2s轨道为全充满,故其第一电离能大于B,B项错误;CO32-中碳原子的价层电子对数是3,碳原子为sp2杂化,空间结构是平面三角形,C项正确;CaC2中含有离子键和共价键,D项错误。
13.BC 由元素在元素周期表中的位置可知,X为N元素、W为P元素、Y为S元素、R为Ar元素、Z为Br元素。白磷单质中存在非极性键,但稀有气体分子为单原子分子,分子中没有化学键,A错误;氮气、溴单质都是双原子分子,B正确;NH3分子间存在氢键,C正确;原子半径:W>X,故键长:W—H>X—H,键长越短,键能越大,故键能W—H
15.D 宇宙中最丰富的元素为H元素,故W为H元素。W2X是维持生命过程的必需物质,故W2X为H2O,X为O元素。WY可用于玻璃的刻蚀,WY为HF,故Y为F元素。ZX2是形成酸雨的主要物质之一,ZX2为SO2,Z为S元素。H、O、F、S四种元素中,第一电离能最大的为F元素,故A正确;H2O中O原子的杂化方式为sp3杂化,SO2中S原子的杂化方式为sp2杂化,故B正确;H2O分子间含有氢键,其沸点高于H2S,故C正确;在SF4中硫原子最外层有6个电子,再共用4个电子,最外层则有10个电子,而不是8电子稳定结构,故D错误。
16.答案 (1)4d105s2
(2)O H2O H2O V形
(3)Π56 sp2 10 吡咯形成分子间氢键,而噻吩不能形成分子间氢键,因此吡咯沸点较高
(4)BCDA
解析 (1)Cd与Zn同族且相邻,锌的原子序数为30,价电子排布式为3d104s2,Cd的原子序数是48,则基态Cd原子的价层电子排布式为4d105s2。
(2)同主族元素第一电离能自上而下逐渐减小,所以第一电离能较大的是O;O元素的电负性大于S元素,键合电子对偏向O元素,键合电子对与键合电子对间斥力增大,键角增大,则键角较大的是H2O;O元素的电负性大于S元素,电负性越大,对电子对的吸引力越大,且O原子的半径小于S原子,所以H2O的键长较短;S32-中心S原子的价层电子对数为2+12×(6+2-2×2)=4,空间结构为V形。
(3)中5个原子(4个C原子和1个N原子)、6个电子形成大π键,可表示为Π56,中N原子的价层电子对数为3,故N原子采取sp2杂化,1 mol 中含10 mol σ键;的沸点比高的原因是中含N—H键,吡咯能形成分子间氢键,而噻吩不能形成分子间氢键。
(4)电子基团的吸电子效应越强,羧基越能电离出氢离子,由—Cl>—C≡CH>—C6H5>—H,则酸性:ClCH2COOH>HC≡CCH2COOH>C6H5CH2COOH>CH3COOH。
17.答案 (1)sp2和sp3 H
解析 (1)EDTA中碳原子有饱和碳原子和形成双键的碳原子,杂化轨道类型为sp3和sp2;EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为H
(4)碳酸分子的结构式为,1 mol碳酸分子中含有σ键的数目为5NA。
18.答案 (1)[Ar]3d64s2(或1s22s22p63s23p63d64s2)
(2)N O 1∶1 难
(3)极性 极性 氨分子间可以形成氢键
(4)HF H—F的键能大于H—Cl HF HF分子间可以形成氢键
解析 根据题意推知X、Y、Z、M、Q分别是C、N、S、Cl、Fe。
(1)铁原子核外有26个电子,基态原子的电子排布式是[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)N原子的2p能级是半充满状态,较稳定,因此第一电离能:N>O。X和Z形成的化合物XZ2为CS2,根据结构式SCS可知,分子中σ键和π键数目之比为1∶1;CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律可判断CS2难溶于水。
(3)Y的最简单氢化物为NH3,N—H是极性共价键,分子结构呈三角锥形,结构不对称,为极性分子;氨气易液化的原因是氨分子间可以形成氢键。
(4)由于H—F的键能大于H—Cl,故氢化物的稳定性:HF>HCl;由于HF分子间可以形成氢键,故其沸点比HCl的高。
19.答案 (1)p 4s24p5 (2)氢键 (3)碘 (4)①>③>④>②>⑤ (5)3 正四面体形 sp3
解析 (3)由题表中数据可知,碘的第一电离能最小,即碘失去电子的能力最强,其还原性最强。
(4)F原子吸电子能力大于Cl,烃基是推电子基团,烃基中碳原子数越多,其推电子能力越强,故5种羧酸酸性由强到弱的顺序为①>③>④>②>⑤。
(5)由硼酸片层结构图可以看出,每个硼酸分子可以形成6个氢键,由于氢键存在于分子之间,故1 mol硼酸形成的晶体中有3 mol氢键。在[B(OH)4]-中,B原子价层电子对数为4,无孤电子对,故[B(OH)4]-是正四面体形结构,B原子采取sp3杂化。
20.答案 (1)NH3 sp3 H2O2、N2H4、C2H4(合理即可)
(2)NO3-、NO2-、CO32- 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元素分别与C、N、O元素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、C2H2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-、CO32-;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。
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