2024版新教材高考化学复习特训卷课练15化学键分子的结构和性质
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练
1.[人教必修第一册P110练习与应用T2改编]下列化合物中,含有非极性键的离子化合物是( )
A.Ba(OH)2 B.H2SO4
C.Na2O2 D.CaCl2
2.原子总数和价层电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相似,下列有关说法正确的是( )
A.CH4和NH互为等电子体,键角均为60°
B.NO和CO互为等电子体,空间结构相似
C.H3O+和PCl3互为等电子体,空间结构相似
D.B3N3H6和苯互为等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”重叠的轨道
3.[2023·济南检测](双选)三价铬离子能形成多种配位化合物,[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2是其中的一种。下列说法正确的是( )
A.该配合物中的配离子存在多种结构
B.对该配合物进行加热时,配体H2O比NH3更容易失去
C.提供电子对形成配位键的原子在基态时核外电子具有相同数目的空间运动状态
D.常温下,向含1 mol该配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,滴定结束后生成3 mol AgCl沉淀
4.科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法不正确的是( )
A.分子中N、N间形成的共价键是非极性键
B.该分子易溶于水,因分子中N、O均能与水分子中的氢原子形成氢键
C.分子中非硝基氮原子采取sp3杂化
D.分子中非硝基氮原子上有1对孤电子对
5.[2023·江苏扬州中学月考]甲醛是家庭装修常见的污染物。一种催化氧化甲醛的反应为HCHO+O2H2O+CO2。下列有关叙述正确的是( )
A.HCHO分子中σ键和π键的数目之比为2∶1
B.16O的中子数为16
C.H2O是由极性键构成的非极性分子
D.CO2的空间结构为直线形
6.[2023·湖北新高考联考协作体模拟]吡啶()的结构与苯相似,分子内存在大π键,能与水以任意比例互溶。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(如苯分子中的大π键可表示为)。下列关于吡啶的说法错误的是( )
A.其熔点主要取决于吡啶分子间作用力的大小
B.分子内的大π键可表示为
C.分子中C、N原子的杂化方式均为sp2杂化
D.吡啶分子具有高水溶性与吡啶分子内氮原子和水分子形成的氢键有关
7.[2023·山东烟台期末]下列关于分子性质的解释错误的是( )
A.H2O很稳定,因为水分子之间存在氢键
B.I2易溶于苯、CH4难溶于水,都可用“相似相溶”规律解释
C.HClO3酸性强于HClO,因为HClO3分子中非羟基氧原子数多
D.乳酸[CH3CH(OH)COOH]有一对对映异构体,因为其分子中含有一个手性碳原子
练
8.[2022·海南卷,10](双选)已知CH3COOH+Cl2ClCH2COOH+HCl,ClCH2COOH的酸性比CH3COOH强。下列有关说法正确的是( )
A.HCl的电子式为H+[]-
B.Cl—Cl键的键长比I—I键短
C.CH3COOH分子中只有σ键
D.ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH强
9.[2022·北京卷,9]由键能数据大小,不能解释下列事实的是( )
化学键
C—H
Si—H
C===O
C—O
Si—O
C—C
Si—Si
键能/
(kJ·mol-1)
411
318
799
358
452
346
222
A.稳定性:CH4>SiH4
B.键长:C===O
10.[2022·湖北卷,11]磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为O===P(N3)3。下列关于该分子的说法正确的是( )
A.为非极性分子
B.立体构型为正四面体形
C.加热条件下会分解并放出N2
D.分解产物NPO的电子式为N⋮⋮P
11.[2022·辽宁卷,7]
理论化学模拟得到一种N离子,结构如图。下列关于该离子的说法错误的是( )
A.所有原子均满足8电子结构
B.N原子的杂化方式有2种
C.空间结构为四面体形
D.常温下不稳定
12.[2022·江苏卷,5]下列说法正确的是( )
A.金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°
B.SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C.锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2
D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
练
13.[2023·清华附中调研]已知SiCl4与N甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.M2+中Si的配位数是6
B.1个M2+中含有42个σ键
C.SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4的沸点依次升高
D.气态SiCl4分子的空间结构为正四面体形
14.[2023·山东德州期末]元素H、C、N可组成多种杂环化合物,例如 (吡啶)、(吡咯),下列说法错误的是( )
15.[2023·山东济宁期末]肼(N2H4)又称为联氨,熔、沸点分别为1.4 ℃、113.5 ℃,可用如下方法制备肼:CO(NH2)2+ClO-+2OH-===N2H4+Cl-+CO+H2O。下列有关说法正确的是( )
A.N2H4中N原子杂化方式为sp2,为平面形分子
B.CO的空间结构为三角锥形
C.CO(NH2)2中C、N、O三种元素第一电离能大小顺序是C
16.下列有关N、P及其化合物的说法错误的是( )
A.N的电负性比P的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
B.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
C.NH3的成键电子对间排斥力较大,可推断NH3的键角比PH3的大
D.HNO3的分子间作用力较小,可推断HNO3的熔点比H3PO4的低
一、选择题:本题共10小题,每小题只有一个选项符合题意。
1.[2023·河北深州长江中学月考]下列说法不正确的是( )
A.稀有气体一般很难发生化学反应,是因为分子中键能较大
B.已知石墨转化为金刚石要吸热,则等量的石墨与金刚石相比,石墨总键能大
C.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,与共价键的键能大小有关
D.共价键的键能越大,键长越短
2.[2023·山东潍坊四中检测]胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如图所示:
下列有关胆矾的说法正确的是( )
A.Cu2+的价电子排布式为3d84s1
B.所有氧原子都采取sp3杂化
C.胆矾中含有的粒子间作用力有离子键、极性键、配位键和氢键
D.胆矾所含元素中,H、O、S的原子半径及电负性依次增大
3.
[2023·辽宁东北育才学校三模]SF6可用作高压发电系统的绝缘气体,分子呈正八面体结构,如图所示。有关SF6的说法正确的是( )
A.是非极性分子
B.键角∠FSF都等于90°
C.S与F之间共用电子对偏向S
D.S原子满足8电子稳定结构
4.[2023·重庆缙云教育联盟质检]
C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,结构如图。下列说法不正确的是( )
A.C60晶体易溶于苯、CS2,C60是非极性分子
B.1 mol C60分子中,含有σ键数目为60NA
C.C60与F2在一定条件下,发生反应生成C60F60
D.C60、金刚石和石墨互为同素异形体
5.[2023·山东济南摸底]下列关于Si、P、S、Cl及其化合物结构与性质的论述错误的是( )
A.中心原子的半径依次减小是H4SiO4、H3PO4、H2SO4、HClO4中羟基的数目依次减少的原因之一
B.结构简式为的物质中含有不对称原子P,该物质可能有旋光性
C.SiCl4、PCl3、SCl2中键角最大的是PCl3
D.实验测定分子的极性大小可以区别顺1,2二氯乙烯和反1,2二氯乙烯
6.[2023·湖北部分重点中学联考]短周期主族元素W、X、Y、Z、R的原子序数依次增大。W是唯一能形成裸露质子的元素;X的简单氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应;W与Y形成的二元化合物通常作绿色氧化剂;Z的核电荷数是Y的2倍。下列说法正确的是( )
A.第一电离能:Z>X>Y
B.1 mol Y的简单氢化物在固态状况下可以形成氢键数目为4NA
C.Z的一种同素异形体的结构为,该物质中Z原子杂化类型为sp3
D.R存在四种含氧酸,相同条件下其氧化性随中心原子化合价升高而增强
7.[2023·山东济南一模]关于H3CN===NCH3、H2NCH2COOH和O2NCH2CH3的结构与性质,下列说法正确的是( )
A.CH3N===NCH3有顺反异构现象
B.1 mol O2 NCH2CH3含有10 mol σ键
C.三种物质中,氮原子杂化方式相同
D.H2NCH2COOH在乙醇中溶解度低于O2NCH2CH3,原因是前者与乙醇形成氢键
8.[2023·山东临沂期中](双选)下列有关物质的结构与性质的叙述错误的是( )
A.Na的半径比Na-的大,则Na的还原性比Na-强
B.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的高,与氢键无关
C.F的电负性比Cl的大,可推断CF3COOH的酸性强于CCl3COOH
D.N与N形成的π键比P与P形成的强,可推断N≡N的稳定性比P≡P的强
9.[2023·辽宁名校联盟联考](双选)化合物[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配体分子NH3、H2O的空间结构和相应的键角如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.基态Cr原子的核外电子排布式应为[Ar]3d44s2
B.[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中Cr3+提供空轨道,N、O、Cl提供孤电子对与Cr3+形成配位键,[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中中心离子的配位数为6
C.NH3分子中的N原子、H2O分子中的O原子均为sp3杂化
D.H2O的键角(104.5°)小于NH3的键角(107.3°)是因为氧的电负性大于氮的电负性
10.关于NH3性质的解释合理的是( )
选项
性质
解释
A
比PH3容易液化
NH3分子间的范德华力更大
B
熔点高于PH3
N—H键的键能比P—H大
C
能与Ag+以配位键结合
NH3中氮原子有孤电子对
D
氨水中存在NH
NH3·H2O是离子化合物
二、非选择题:本题共3小题。
11.[2023·山东青岛期初]卤素在现代生产生活中作用日益显著。回答下列问题:
(1)基态Cl原子核外电子的空间运动状态有________种。
(2)N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为____________;已知NF3熔、沸点低于NH3,原因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)SiCl4可发生水解反应,机理如下:
已知中间体SiCl4(H2O)的中心原子Si采取的杂化类型为sp3d,则该Si原子的价层电子对数为________,下列关于该Si原子VSEPR模型的空间结构推断合理的是________(填序号)。
a.正四面体 b.三角双锥 c.正八面体
试解释CCl4不易水解的原因:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12.[2023·重庆巴蜀中学适应性月考]氮族元素包括氮、磷、砷、锑、铋等,它们的单质及其化合物在生产生活中具有十分重要的应用。回答下列问题:
(1)As元素原子核外电子占据的最高能层的符号是________。基态Bi3+的价层电子排布式为________。
(2)NH3、PH3、AsH3分子的键角大小顺序为________________。HNO3的酸性强于HNO2的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(H3O)3(NH4)4(N5)6Cl。其中N为平面五边形结构,N的杂化方式为________,N中含有的大π键表示为________,H3O+的空间结构是________。
(4)氨硼烷(NH3BH3)是种具有潜力的固体储氢材料,分子中接受电子对的原子是________。与氨硼烷互为等电子体的分子是________(写名称),其熔点比NH3BH3低,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)PCl5固体是离子化合物,由PCl和PCl构成,晶体结构和氯化铯类似。假设P原子间的最短距离为a nm,则PCl5固体的密度为____________ g·cm-3(写出表达式)。
13.[2023·四川巴中零模]H、C、N、O、Na、Fe、Cu是常见的七种元素,请回答下列问题:
(1)N、O、Na元素第一电离能由小到大的顺序是__________(用元素符号表示);Cu原子的价电子排布图为______________。
(2)基态Fe3+、Cu2+核外电子排布式中,未成对电子数较多的是________;Cu2+在水中呈现蓝色是因为形成了水合铜离子,其化学式为____________,水分子与铜离子间结合的化学键名称为________。
(3)根据价层电子对互斥理论判断下列分子或离子中,空间结构是Ⅴ形的是________(填序号)。
①H3O+ ②H2O ③NO
(4)(CN)2分子中键与键之间的夹角为180°,有对称性,分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构,其结构式为__________________;1个分子中含有________个π键;C原子的杂化类型为________。
课练15 化学键、分子的结构和性质
狂刷小题 夯基础
[练基础]
1.C Ba(OH)2中含有离子键和极性键,A项错误;H2SO4中仅含有共价键,是共价化合物,B项错误;Na2O2中含有离子键(Na+和O之间)和非极性键(O内部),C项正确;CaCl2中仅含有离子键,D项错误。
2.B CH4和NH互为等电子体,二者均是正四面体结构,键角是109°28′,A项错误;NO和CO的原子总数为4,价层电子总数为24,二者互为等电子体,空间结构相似,B项正确;H3O+和PCl3的价层电子总数不相等,不互为等电子体,C项错误;苯和B3N3H6互为等电子体,苯分子中存在“肩并肩”重叠的轨道,故B3N3H6分子中也存在“肩并肩”重叠的轨道,D项错误。
3.AB 该配合物中的配位体在中心离子Cr3+周围可形成不同的八面体结构,A正确。配位原子电负性越大,吸引电子的能力越强,给出电子对和中心原子形成的配位键越弱,电负性O>N,故加热时配体H2O比NH3更易失去,B正确。该配合物中提供电子对形成配位键的原子有N、O和Cl,它们核外电子的空间运动状态分别有5种、5种、9种,C错误。根据电离方程式[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]Cl2===[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2++2Cl-可知,常温下,向含1 mol该配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,滴定结束后生成2 mol AgCl沉淀,D错误。
4.B 同种元素间形成的化学键为非极性键,A项正确;N(NO2)3分子中的氮、氧原子上没有连接氢原子,故不能与水分子形成氢键,B项错误;由分子中N—N—N键角都是108.1°可知,该分子中氮原子的骨架不是平面结构,属于三角锥形,这种结构是非硝基氮原子上有1对孤电子对的排斥导致的,因此非硝基氮原子上有1对孤电子对,3对σ键电子对,该氮原子采取sp3杂化,C、D项正确。
5.D HCHO分子中含有2个C—H键,1个C===O键,则σ键和π键的数目之比为3∶1,A项错误;16O的质量数为16,质子数为8,则中子数=质量数-质子数=8,B项错误;H2O分子的空间结构为Ⅴ形,正、负电荷中心不重合,是由极性键构成的极性分子,C项错误;CO2中,C原子的价层电子对数为2+(4-2×2)=2,为sp杂化,空间结构为直线形,D项正确。
6.B 吡啶为分子晶体,其熔点主要取决于吡啶分子间作用力的大小,A正确;吡啶中参与形成大π键的原子数、电子数均为6,大π键应表示为,B错误;吡啶分子中C、N原子的杂化方式均为sp2杂化,C正确;吡啶分子具有高水溶性与吡啶分子内氮原子和水分子形成的氢键有关,D正确。
7.A H2O很稳定,因为水分子中的O—H键键能较大,不容易断裂,A错误;I2易溶于苯、CH4难溶于水是因为相似相溶规律,B正确;HClO3分子中非羟基氧原子数多,所以HClO3酸性强于HClO,C正确;乳酸分子中有一个手性碳原子,因此乳酸有一对对映异构体,D正确。
[练高考]
8.BD HCl为共价化合物,电子式为H,A项错误;Cl的原子半径比I小,Cl—Cl键的键长比I—I键短,B项正确;CH3COOH的结构简式为,含有碳氧双键,因此含有σ键、π键,C项错误;Cl的电负性比I强,ClCH2COOH中O—H键的极性更大,更易电离出氢离子,因此ClCH2COOH的酸性比ICH2COOH强,D项正确。
9.C 键能越大越稳定,A项不符合题意;键长越短键能越大,B项不符合题意;SiO2为共价晶体,熔点由共价键决定,CO2为分子晶体,熔点由范德华力决定,C项符合题意;金刚石、晶体硅均为共价晶体,键能C—C>Si—Si,故硬度金刚石>晶体硅,D项不符合题意。
10.C 从结构简式可知该分子正负电荷中心不重合,是极性分子,A项错误;P连接的四个原子或原子团不完全相同,故立体构型不可能为正四面体形,B项错误;O===P(N3)3的分解产物为NPO(D项中提示),N元素化合价降低,由得失电子守恒知,其分解还会产生N2,C项正确;NPO的电子式是∶N⋮⋮P,D项错误。
11.B 由N的结构式可知,所有N原子均满足8电子稳定结构,A正确;中心N原子为sp3杂化,与中心N原子直接相连的N原子为sp2杂化,与端位N原子直接相连的N原子为sp杂化,端位N原子为sp2杂化,则N原子的杂化方式有3种,B错误;中心N原子为sp3杂化,则其空间结构为四面体形,C正确;N中含叠氮结构(—===N===),常温下不稳定,D正确。
12.B A项,金刚石中C原子为sp3杂化,键角为109°28′,石墨烯中C原子为sp2杂化,键角为120°,错误;B项,Si—H、Si—Cl均为极性键,SiH4、SiCl4都是正四面体结构,正、负电荷中心重合,均属于非极性分子,正确;C项;32Ge基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,错误;D项,金刚石和晶体硅为共价晶体,石墨为混合型晶体,锗、锡、铅为金属晶体,错误。
[练模拟]
13.B 由图可知,M2+中Si的配位数为6,A项正确;单键为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,则1个M2+中含有54个σ键,B项错误;SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4均为分子晶体,随着相对分子质量的增大,范德华力逐渐增大,沸点逐渐升高,C项正确;SiCl4中Si原子价层电子对数为4+(4-4×1)=4,空间结构为正四面体形,D项正确。
14.C 由元素周期律可知同周期从左到右,元素电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,电负性:H
16.A NCl3和PCl3均为三角锥形的极性分子,结构相似,则共价键的极性越大,分子的极性越大,成键原子的电负性相差越大,共价键的极性越大,由于N和Cl的电负性都较大,而P的电负性相对较小,则P—Cl键的极性比N—Cl键的极性大,所以PCl3分子的极性比NCl3分子的极性大,A错误;共价三键由1个σ键和2个π键构成,由于N原子之间形成的π键比P原子间形成的π键强,则N≡N键的稳定性比P≡P键的高,B正确;NH3分子中成键电子对之间的排斥力更大,则NH3的键角比PH3的大,C正确;HNO3和H3PO4均为分子晶体,熔点与分子间作用力有关,分子间作用力小的熔点低,D正确。
综合测评 提能力
1.A 稀有气体是单原子分子,不存在化学键,难发生化学反应的原因是电子排布具有比较稳定的结构,与化学键无关,A项错误;物质的能量越低,该物质越稳定,即键能越大,石墨转化为金刚石要吸热,则等量的石墨与金刚石相比,石墨总键能大,B项正确;HF、HCl、HBr、HI的键长逐渐增大,键能逐渐减小,则热稳定性依次减弱,C项正确;共价键的键长越短,其键能越大,D项正确。
2.C Cu的原子序数为29,基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1,则Cu2+的价电子排布式为3d9,A项错误;通常端位的原子不考虑杂化过程,B项错误;Cu2+、SO间存在离子键,SO中S原子与O原子间和H2O中H、O原子间存在极性键,Cu2+、H2O间存在配位键,H2O、H2O间和SO、H2O间存在氢键,C项正确;同主族元素从下至上,电负性逐渐增大,则O的电负性大于S,D项错误。
3.A 结构对称、正负电荷中心重合的分子为非极性分子,由SF6分子结构可知其为非极性分子,A正确;当2个F原子处于对角位置时,键角∠FSF等于180°,B错误;由于F的电负性比S大,S与F之间共用电子对偏向F,C错误;该化合物中S元素最外层电子数为12,则S原子不满足8电子稳定结构,D错误。
4.B C60是分子晶体,易溶于苯、CS2,根据相似相溶规律可知C60是非极性分子,A项正确;根据结构可知,每一个碳原子形成3个σ键,每个σ键被两个C原子共用,则每个碳原子形成σ键的个数为,1 mol C60分子形成的σ键数目为NA×60=90NA,B项错误;C60属于碳烯,能够与F2发生加成反应,反应的化学方程式为C60+30F2C60F60,C项正确;同素异形体是指同种元素组成的不同单质,C60、金刚石和石墨互为同素异形体,D项正确。
5.C 中心原子的半径越小,R—O—H中R—O键越强,O—H键极性越大,越易断裂,羟基数目越少,A项正确;中心P原子所连的4个原子团互不相同,为手性P原子,该物质可能有旋光性,B项正确;SiCl4、PCl3、SCl2的中心原子价层电子对数均为4,属于sp3杂化,但孤电子对对成键电子对的排斥作用比成键电子对对成键电子对的排斥作用大,则键角:SiCl4>PCl3>SCl2,C项错误;顺1,2二氯乙烯属于轴对称结构,反1,2二氯乙烯属于中心对称结构,分子极性的大小不同,D项正确。
6.C 短周期主族元素W、X、Y、Z、R的原子序数依次增大,W是唯一能形成裸露质子的元素,则W为H;X的简单氢化物与其最高价氧化物对应的水化物能发生化合反应,则X为N;W与Y形成的二元化合物通常作绿色氧化剂,则Y为O;Z的核电荷数是Y的2倍,则Z为S,R为Cl。同主族元素从上到下第一电离能逐渐减小,第一电离能:N>O>S,A项错误;1 mol H2O形成冰时,存在氢键的数目为2NA,B项错误;S8中S原子连接原子数为2,孤电子对数为2,价层电子对数为4,为sp3杂化,C项正确;Cl形成的含氧酸有HClO、HClO2、HClO3、HClO4,随Cl元素化合价升高,酸性依次增强,但氧化性依次减弱,D项错误。
7.A H3C—N===N—CH3中两个甲基可以在双键同一边,也可以在不同边,因此存在顺反异构现象,A正确;1 mol O2N—CH2CH3含有9 mol σ键,B错误;三种物质中,H3C—N===N—CH3中氮原子杂化方式为sp2杂化 ,H2NCH2COOH中氮原子杂化方式为sp3杂化,O2NCH2CH3中氮原子杂化方式为sp2杂化,C错误;在乙醇中,H2NCH2COOH中H2N—和—COOH能与乙醇形成分子间氢键,因此H2NCH2COOH溶解度高于O2NCH2CH3,D错误。
8.AB 基态Na原子核外电子排布式为1s22s22p63s1,基态Na-核外电子排布式为1s22s22p63s2,电子层数相同,核电荷数相同,电子数越多,粒子半径越大,则Na的半径比Na-的小,而Na的还原性比Na-强,是因为Na-的核外电子排布处于全满状态,相对稳定,不易失去电子,A项错误;邻羟基苯甲醛含有分子内氢键,对羟基苯甲醛含有分子间氢键,分子内氢键会导致物质熔、沸点降低,分子间氢键会导致物质熔、沸点升高,B项错误;F的电负性比Cl的大,则CF3COO-的吸电子能力更强,CF3COOH的羧基中羟基的极性更强,酸性更强,C项正确;N与N形成的π键比P与P形成的强,根据键能越大稳定性越强判断,N≡N的稳定性比P≡P的强,D项正确。
9.AD Cr原子核外有24个电子,基态原子的核外电子排布式为[Ar]3d54s1,A项错误;[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中Cr3+提供空轨道,N、O、Cl提供孤电子对与Cr3+形成配位键,中心离子的配位数为N、O、Cl三种原子的个数和,即3+2+1=6,B项正确;中心原子N、O价层电子对数均为4,均为sp3杂化,C项正确;NH3中N含有一个孤电子对,H2O中O含有两个孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力更大,导致H2O中键角小,D项错误。
10.C NH3比PH3容易液化,是因为NH3分子间可以形成氢键,使分子间的相互作用力增大,A错误;NH3分子间可以形成氢键,使分子间的相互作用力增大,故NH3熔点比PH3高,与键能无关,B错误;NH3能够和Ag+以配位键结合是因为NH3分子中有孤电子对,而Ag+有空轨道,C正确;虽然氨水中存在由NH3·H2O电离出的NH,但是NH3·H2O是共价化合物,不是离子化合物,D错误。
11.答案:(1)9 (2)F>N>O NH3分子间存在氢键,因此沸点高于无分子间氢键的NF3 (3)5 b C原子最外层L层,只有s和p轨道,无多余的d轨道接收水分子的孤电子对而进行sp3d杂化,所以不易水解
解析:(1)基态Cl原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,核外电子的空间运动状态种类与轨道数相同,共9个。(2)同一周期元素从左往右,第一电离能呈增大趋势,但基态N原子2p能级处于半充满状态,很难失去1个电子,第一电离能比O大,则N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为F>N>O;NH3分子间能形成氢键,NF3不能,导致NF3熔、沸点低于NH3。(3)已知中间体SiCl4(H2O)的中心Si原子采取sp3d杂化,共5个杂化轨道,可容纳5个价层电子对;当价层电子对数为4时,VSEPR模型的空间结构是正四面体形,当价层电子对数为5时,VSEPR模型的空间结构是三角双锥形,当价层电子对数为6时,VSEPR模型的空间结构是正八面体形;根据SiCl4水解过程的机理可知,Si原子M层上能形成sp3d杂化,能与水分子中O原子上的孤电子对形成配位键,但C原子最外层为L层,只有s和p轨道,无多余的d轨道接收水分子的孤电子对而进行sp3d杂化,所以不易水解。
12.答案:(1)N 6s2 (2)NH3>PH3>AsH3 HNO3的非羟基氧原子数比HNO2多 (3)sp2 三角锥形 (4)B 乙烷 NH3BH3分子间存在氢键 (5)
解析:(1)As的原子序数为33,核外电子排布式为[Ar]3d104s24p3,则占据的最高能层的符号为N;Bi为第六周期第ⅤA族元素,基态Bi原子的价层电子排布式为6s26p3,则基态Bi3+的价层电子排布式为6s2。(2)NH3、PH3、AsH3结构相似,中心原子均含有1个孤电子对和3个成键电子对,但N、P、As的原子半径依次增大,键合电子之间的排斥力依次减小,键角依次减小,则键角大小顺序为NH3>PH3>AsH3;HNO3中含有2个非羟基氧,HNO2中含有1个非羟基氧,HNO3中N的正电性强于HNO2中N的正电性,使羟基中O—H键极性增强,羟基更易电离出H+,酸性更强。(3)根据题中信息判断:N为平面正五边形结构,键角接近120°,则N原子为sp2杂化;阴离子N中,5个原子均用于形成大π键,每个N原子提供1个电子,整个阴离子得1个电子,共6个电子用于形成大π键,则大π键应表示为;H3O+中,中心O原子价层电子对数为3+(6-1-3×1)=4,空间结构为三角锥形。(4)N原子有孤电子对,B原子有空轨道,可接受电子对;等电子体是指原子总数相同、价电子总数也相同的微粒,用2个C原子替换N原子与B原子,可得与NH3BH3互为等电子体的分子为CH3CH3,名称为乙烷;由于NH3BH3分子中N原子的电负性较大,分子间会形成氢键,导致NH3BH3熔点比CH3CH3高。(5)CsCl晶胞类似于体心立方堆积,体心离子与顶点离子距离最近,该距离长度等于晶胞体对角线长度的,已知P原子间的最短距离为a nm,则晶胞边长为 nm,晶胞体积为×10-21 cm3,晶胞中PCl和PCl的离子数目均为1,晶胞的质量m= g= g,晶体密度ρ== g·cm-3。
13.答案:(1)Na
解析:(1)Na为活泼金属,极易失去最外层电子,则第一电离能最小,N原子2p能级电子处于半充满状态,第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能由小到大的顺序为Na
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