2024届高考化学一轮复习课件 第五章 物质结构与性质、元素周期律 热点强化练5 分子结构与物质性质

热点强化练5　分子结构与物质性质

1.(2022·湖北荆州中学模拟)下列说法正确的是(　C　)

A.NCl3分子的极性比PCl3的大

B.N的空间结构为三角锥形

C.乙醇的沸点远高于丙烷,是因为乙醇分子间存在氢键

D.基态原子中,4s电子能量较高,总是在比3s电子离核更远的区域运动

解析:NCl3与PCl3分子都为三角锥形,因为N元素的电负性与Cl元素接近,NCl3分子的极性比PCl3的小,A错误;N中心N原子的价层电子对数为3+=3,空间结构为平面三角形,B错误;含分子间氢键的物质沸点较高,所以乙醇的沸点远高于丙烷,C正确;电子层是距离原子核由近到远排列的,则多电子原子中电子离核的平均距离4s>3s,离原子核越远,层数越大,能量越高,4s电子在4s区域出现的概率大,但不总是在比3s电子离核更远的区域运动,D错误。

2.(2022·山东德州教育科学研究院三模)2021年我国科学家在全球范围内首次实现了用CO2人工合成淀粉,其转化过程如图所示。以下说法正确的是(　B　)

A.过程Ⅰ中利用太阳光解水制H2,实现了太阳能到化学能的转化

B.过程Ⅱ的CH3OH→HCHO转化反应中有非极性键的断裂和极性键的形成

C.过程Ⅲ的产物中碳原子的杂化方式均为sp2

D.核磁共振氢谱是验证合成淀粉组成、结构的最佳方法

解析:过程Ⅰ中为二氧化碳和氢气反应生成甲醇,不是太阳光解水制H2,故A错误;过程Ⅲ的产物分子中连接双键的碳原子价层电子对数是3、饱和碳原子价层电子对数是4,则碳原子杂化类型是sp2、sp3,故C错误;核磁共振氢谱判断氢元素种类及各种氢原子个数之比,红外光谱测定化学键,所以红外光谱是验证合成淀粉组成、结构的最佳方法,故D错误。

3.(2022·山东日照三模)NH3和BF3可以反应生成氨硼烷(NH3·BF3)。下列说法错误的是(　B　)

A.NH3的沸点高于BF3的

B.NH3和BF3中N、B的杂化方式相同

C.1 mol NH3·BF3中,含有的σ键数为7NA

D.B原子的基态原子核外电子空间运动状态有 3种

解析:NH3的中心原子孤电子对数为=1、价层电子对数为3+1=4,为sp3杂化,BF3的中心原子孤电子对数为=0、价层电子对数为 3+0=3,为sp2杂化;故N、B的杂化方式不同,B错误;氨硼烷(NH3·BF3)分子中存在3个N—H、3个 B—F、含有1个N—B,均为σ键,则1 mol NH3·BF3中含有的σ键数为7NA,C正确。

4.(2022·湖北华中师大附中模拟)下列关于氧和硫及其化合物的说法中正确的是(　A　)

A.H2O和H2S均为V形分子,键角:H2O>H2S

B.OF2和SF6中,O与S的杂化方式相同

C.H2S与H2O2相对分子质量相等,由于键能:H—S<H—O,故沸点:H2S<H2O2

D.由于电负性:O>S,所以SO2和SO3均为极性分子

解析:OF2和SF6中,O的成键电子对数和孤电子对数之和为4,S的成键电子对数为6,杂化方式不同,B错误;H2S与H2O2相对分子质量相等,沸点H2S<H2O2的原因是H2O2存在分子间氢键,C错误;SO2是sp2杂化,分子不是直线形的,是V形分子,极性未抵消,是极性分子,SO3是平面三角形,S位于中心,没有孤对电子,正电中心和负电中心重合,极性抵消,为非极性分子,D错误。

5.(2022·江苏扬州中学三模)液氨是一种很好的溶剂,液氨可以微弱的电离产生N和N。NH3中的一个H原子若被—NH2取代可形成N2H4(联氨),若被—OH取代可形成NH2OH(羟胺)。在有N存在时,Cu(OH)2能溶于氨水形成 [Cu(NH3)4]2+。NH3经过一定的转化可以形成N2、NO、NO2、N2O4(无色)、HNO3等。下列有关NH2OH、NH3、N、N的说法正确的是(　C　)

A.NH2OH难溶于水

B.N的空间结构为直线形

C.NH3的键角比N中的大

D.[Cu(NH3)4]2+中提供孤电子对的原子是Cu

解析:NH2OH能与水形成分子间氢键,易溶于水,A错误;N中N的价层电子对数为2+=3,孤电子对数为1,离子的空间结构为V形,B错误;NH3与N的价层电子对数均为4,NH3有1对孤电子对,N有2对孤电子对,孤电子对与孤电子对之间的斥力大于孤电子对与成键电子对之间的斥力、大于成键电子对和成键电子对之间的斥力,孤电子对数越多,键角越小,故NH3的键角比N中的大,C正确。

6.(2022·湖北黄冈中学二模)某些化学物质之间有相似性,而根据其相似性往往可以作出一些合理的推断。下列有关元素及其化合物的推断正确的是(　C　)

A.CO2是非极性分子,可推断NO2也是非极性分子

B.C2H4分子中所有原子共平面,可推断N2H4分子中所有原子共平面

C.Al(OH)3可视为一元弱酸,可推断B(OH)3也是一元弱酸

D.采用sp杂化呈直线形,可推断也采用sp杂化呈直线形

解析:NO2的电子式为,与CO2的电子式类型不同,所以空间结构不是直线形,正负电中心不重合,是极性分子,故A错误;N2H4中N原子的杂化方式为sp3,不是平面形,所有原子不共平面,故B错误;B、Al同主族,B(OH)3的电离与氢氧化铝的相似,则B(OH)3也是一元弱酸,故C正确;的孤电子对数为=3,价层电子对数为3+2=5,中心I原子外层8个电子,其中两个分别和两端I原子生成共价键,剩余6个电子是3个孤对电子,于是中心I原子有5个价电子对,其中两对成键电子对,3个孤电子对,5个电子对是sp3d杂化,空间结构是直线形,故D错误。

7.(2022·山东烟台三模)下列说法错误的是(　A　)

A.H2O的沸点高于H2S是因为O的电负性大于S的

B.配离子[Co(NO3)4]2-中各元素第一电离能:Co<O<N

C.N与N的π键比P与P的强,可推断N≡N的稳定性比P≡P的高

D.[Cu(NH3)4]SO4中H—N—H的键角大于NH3中H—N—H的键角

解析:H2O的沸点高于H2S是因为H2O分子间能形成氢键,故A错误;N原子2p能级半充满,结构稳定,第一电离能大于同周期相邻元素,配离子]2-中各元素第一电离能Co<O<N,故B正确;键能越大越稳定,N与N的π键比P与P的强,可推断N≡N的稳定性比P≡P的高,故C正确;[Cu(NH3)4]SO4、NH3中N原子均采用sp3杂化,[Cu(NH3)4]SO4中N原子没有孤电子对,所以[Cu(NH3)4]SO4中H—N—H的键角大于NH3中H—N—H的键角,故D正确。

8.(2022·北京北大附中三模)下列事实不是氢键导致的是(　D　)

A.CH3CH2OH的沸点(78.5 ℃)显著高于CH3OCH3的沸点(-29.5 ℃)

B.对羟基苯甲醛()的熔点(115 ℃)显著高于邻羟基苯甲醛()的熔点(2 ℃)

C.NH3的水溶性显著高于PH3

D.H2O的热稳定性显著高于H2S

解析:非金属性越强,共价键越牢固,对应简单氢化物的稳定性越强,所以氢化物热稳定性H2O强于H2S,与氢键无关,故D符合题意。

9.(不定项)(2022·山东青岛二模)明星分子单三键交替纯碳原子18环的一种合成方法如图所示。下列分析错误的是(　C　)

A.C24O6中C原子有sp2和sp两种杂化方式

B.C18中存在大π键

C.C18和金刚石均为共价晶体

D.C24O6和C18均为非极性分子

解析:C24O6中形成三键的C原子采用sp杂化,形成双键的C原子采用sp2杂化,故A正确;C18中18个碳原子共平面,存在多个相互平行的p轨道,p轨道重叠可形成大π键,因此C18中存在大π键,故B正确;C18晶体由分子构成,属于分子晶体,故C错误;C24O6和C18正负电中心均重合,均属于非极性分子,故D正确。

10.(不定项)(2022·海南海口二模)我国科学家开发新型复合催化剂高选择性地利用CH3OH和CH3CH2CH2OH制备CH2C(CH3)CH2OH,反应原理是CH3OH+CH3CH2CH2OHCH2C(CH3)CH2OH+H2O+H2↑。下列说法正确的是(　AD　)

A.沸点:CH3CH2CH2OH>CH3OH

B.CH3OH、H2O、H2都是非极性分子

C.上述物质中,C原子都采取sp3杂化

D.1 mol CH2C(CH3)CH2OH中含12 mol σ键

解析:CH3OH、H2O是极性分子,B错误;CH2C(CH3)CH2OH 分子中C采取sp2、sp3杂化,C错误。

11.(2022·山东师范大学附中模拟,节选)(1)基态Ge原子核外电子排布式为[Ar]　　　　　　　;其中能量最高的电子占据电子层的符号为　　　　　　;SiO2、GeO2不能形成类似CO2分子中的π键,原因是　      　。 

(2)下图为硼酸晶体的片层结构,其中硼的杂化方式为　　　　　　。H3BO3在热水中比冷水中溶解度显著增大的主要原因是　          　。 

硼酸与NaOH溶液反应生成Na[B(OH)4],则Na[B(OH)4]中含有的化学键类型有　　　　　(填字母)。 

a.离子键 b.极性键

c.非极性键 d.σ键

e.配位键 f.氢键

解析:(1)二氧化硅和二氧化锗中硅原子和锗原子的原子半径较大,不能实现p轨道的重叠,所以不能形成类似二氧化碳分子中的π键。

(2)由硼酸晶体的片层结构可知,硼原子与3个羟基形成3个共价键,则硼原子的价层电子对数为3,采取的杂化方式为sp2;片层结构中硼酸分子间形成氢键,降低了在水中的溶解度,热水破坏了硼酸晶体中的氢键,且硼酸分子能与水分子形成分子间氢键,增大了硼酸在水中的溶解度,所以硼酸在热水中比在冷水中溶解度显著增大。

答案:(1)3d104s24p2　N　Si、Ge的原子半径较大,不能实现p轨道的重叠

(2)sp2　热水破坏了硼酸晶体中的氢键,且硼酸分子能与水分子形成分子间氢键　abde

12.(2022·湖南长郡中学一模,节选)(1)含硼阴离子[B6O7(OH)6]2-的结构如图所示。其中硼原子的杂化方式为　　　　　　,该结构中共有　　　种不同化学环境的氧原子。 

(2)BF3与H2O结合形成固态化合物 BF3·OH2…OH2,该物质在6.2 ℃时熔化电离出H3O+和一种含硼阴离子　　　　　　(填离子符号),该熔化电离过程破坏的作用力为　　　　　　,H3O+的空间结构为　　　　　　。 

解析:(1)根据结构,结构中有2种B原子,形成4个共价单键的B原子价层电子对数是4,形成3个共价单键的B原子价层电子对数是3,B原子杂化类型前者为sp3,后者为sp2;根据如图所示,共有4种不同化学环境的氧原子。(2)熔化时先断裂氢键,熔化时电离出H3O+,因此含硼阴离子为[BF3·OH]-,该熔化电离过程破坏的作用力为共价键和氢键,H3O+中心原子O杂化类型为sp3,空间结构为三角锥形。

答案:(1)sp2、sp3　4　(2)[BF3·OH]-　共价键和氢键　三角锥形

13.(2022·河北秦皇岛三模,节选)

(1)[Co(NO2)6]3-中三种元素的第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　(填元素符号)。已知:[Co(CN)6]4-是强还原剂,与水反应能生成[Co(CN)6]3-。[Co(CN)6]4-中含有σ键与π键的数目之比为　　　　　　,[Co(CN)6]3-中C的杂化方式为　　　　　　。 

(2)[Mn(NH3)2]2+中配体分子的空间结构是　　　　　　。[Mn(NH3)2]2+中键角∠HNH　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)NH3中键角∠HNH。 

解析:(1)六氰合钴离子中配位键属于σ键,氰酸根离子中的碳氮三键中含有1个σ键和2个π键,离子中σ键与π键的数目之比为(6+6)∶(6×2)=1∶1,形成碳氮三键的碳原子的杂化方式为sp。

(2)氨分子中氮原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,分子的空间结构为三角锥形;在配离子中,氨分子中氮原子的价层孤电子对与锰离子形成配位键,对原成键电子对的斥力减小,键角增大,[Mn(NH3)2]2+中键角∠HNH大于NH3中键角∠HNH。

答案:(1)N>O>Co　1∶1　sp

(2)三角锥形　大于

14.(2022·山东省实验中学模拟,节选)由于硅的价层有d轨道可以利用,而碳没有,因此化合物的结构具有较大差异:化合物N(SiH3)3(平面形)和 N(CH3)3(三角锥形)中,更易形成配合物的是　　　　　　(填化学式);已知甲基的供电子能力强于氢原子,则N(CH3)3、NH3中R—N—R(R代表C或H)键角较大的是　　　　　　(填化学式);1,3-二碘四硅双环[1.1.0]丁烷分子如图所示,该分子中四个硅原子共面且其中两个硅原子间形成π电子单键(特殊π键)。该分子中硅原子的杂化形式是　　　　　　,该分子形成的晶体中不存在的化学键是　　　　　　(填字母)。 

A.非极性键 B.离子键

C.氢键 D.配位键

解析:由于硅的价层有d空轨道可以利用,化合物N(SiH3)3(平面形)中没有孤电子对,而N(CH3)3(三角锥形)中N原子有孤电子对,易形成配位键,所以化合物N(CH3)3更易形成配合物。甲基的供电子能力强于氢原子,N(CH3)3中N—C键斥力更大,键角更大。因为分子中四个硅原子共面且其中两个硅原子间形成π电子单键(特殊π键),所以形成π电子单键的硅原子的杂化形式是sp2,而未形成π电子单键的硅原子连接4个单键,没有孤电子对,所以杂化方式为sp3。由1,3-二碘四硅双环[1.1.0]丁烷分子结构图可知,分子中含有Si—Si非极性键,不含有离子键、氢键、配位键,但氢键不是化学键,所以不存在的化学键是离子键、配位键。

答案:N(CH3)3　N(CH3)3　sp2、sp3　BD

15.(2022·河北衡水二模,节选)(1)与CO2互为等电子体的分子为　　　　　　;CO的结构式为　　　　　　(并标出配位键的方向);O原子能量最高的原子轨道形状为　　　　　　。 

(2)Cu元素可以形成配合物 [Cu(NH3)4](NO3)2。

①1 mol该配合物含有　　　　　　mol σ键。 

②已知分子中的大π键可用符号表示,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。则中的大π键可表示为　　　　　　。 

解析:(1)等电子体是原子总数相同、价电子总数相同的粒子,与CO2互为等电子体的分子为CS2、BeF2、BeCl2等;由于CO与N2互为等电子体,即CO中含有碳氧三键,其中有一个配位键是由O提供孤电子对,C提供空轨道,则CO的结构式为。

(2)Cu元素可以形成配合物[Cu(NH3)4](NO3)2。①已知[Cu(NH3)4](NO3)2中含有4个配位键、4×3=12(个)N—H均为σ键,每个N含有 3个 σ键,则1 mol该配合物含有(4+4×3+2×3) mol=22 mol σ键。②N中三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的不定域大 π键,则其大π键可表示为。

答案:(1)CS2、BeF2、BeCl2等(答案合理即可)　　哑铃形(或纺锤体形)

(2)①22　②