2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测（三十七）分子结构与性质（含解析）新人教版

课时跟踪检测（三十七）分子结构与性质

1．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是(　　)

 A．N2分子与CO分子中都含有三键

 B．CO分子中有一个π键是配位键

 C．N2与CO互为等电子体

 D．N2与CO的化学性质相同

 解析：选D　N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。

2．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是(　　)

 A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子

 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°

 C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子

 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子

 解析：选C　A．SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，错误；B.BF3键角为120°，是平面三角形结构；而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤电子对，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，错误；C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正确；D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形分子，错误。

3．现有下列两组命题，②组命题正确，且能用①组命题正确解释的是(　　)

 解析：选C　HCl比HI稳定，是由于H—Cl键键能大于H—I键键能，故A、B两项错误；HI沸点比HCl高，是由于HI的相对分子质量大于HCl的相对分子质量，HI分子间作用力大于HCl分子间作用力，故C正确，D错误。

4．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法错误的是(　　)

 A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化

 B．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，几何构型均为三角锥形

 C．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面

 D．两个—CH3或一个CH和一个CH结合均可得到CH3CH3

 解析：选A　CH、—CH3、CH分别具有6个、7个和8个价电子，电子总数分别是：8个、9个和10个，它们不是等电子体，A说法错误；CH与NH3、H3O＋均具有8个价电子、4个原子，互为等电子体，几何构型均为三角锥形，B说法正确；根据价层电子对互斥模型，CH中C原子的价电子对数为3 ，碳原子采取sp2杂化，其空间构型是平面三角形，C说法正确；两个—CH3或一个CH和CH结合都能得到CH3CH3, D说法正确。

5．通常把原子总数和价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同，则下列有关说法中正确的是(　　)

 A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°

 B．NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构

 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构

 D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道

 解析：选B　甲烷是正四面体形结构，键角是109°28′，A错；NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构，B对；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错；苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在，D错。

6．某化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属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103.3°。下列推断不正确的是(　　)

 A．AB2分子的立体构型为V形

 B．A—B键为极性共价键，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

 解析：选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。O—F键为极性共价键。因为OF2分子的键角为103.3°，OF2分子中键的极性不能抵消，所以为极性分子。

7．(2019·全国卷Ⅰ·节选)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________、________。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_____________________________________________________，

 其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。

 解析：乙二胺中N、C原子价层电子对数均为4，均采用sp3方式杂化。乙二胺中氮原子有孤对电子，Mg2＋、Cu2＋存在空轨道，两者易形成配位键。由于半径Cu2＋>Mg2＋，Cu2＋的配位数比Mg2＋大，故乙二胺与Cu2＋形成的配合物更稳定。

 答案：sp3　sp3　乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键　Cu2＋

8．(2019·全国卷Ⅱ·节选)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe­Sm­As­F­O组成的化合物。元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为________，其沸点比NH3的________(填“高”或“低”)，其判断理由是________________________________________________________________________。

 解析：AsH3和NH3为等电子体，NH3为三角锥形，因此AsH3也为三角锥形。因为NH3分子间存在氢键，所以AsH3的沸点比NH3低。

 答案：三角锥形　低　NH3分子间存在氢键

9．(2019·全国卷Ⅲ·节选)磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料，具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等特点，文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。

 (1)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________，其中Fe的配位数为________。

 (2)苯胺()的晶体类型是________。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是__________________________________________________________。

 解析：(1)在蒸汽状态下FeCl3以双聚分子存在，即分子式为Fe2Cl6；每个Fe原子与3个Cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另1个Cl原子提供的孤对电子形成配位键，结构式可表示为；由结构式可知，Fe的配位数为4。

 (2)苯胺是有机化合物，属于分子晶体。由于苯胺分子中N原子电负性大、原子半径小，易形成分子间氢键N—H…N，导致熔、沸点比相对分子质量相近的甲苯高。

 答案：

 (2)分子晶体　苯胺分子之间存在氢键

10．(2018·全国卷Ⅰ·节选)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是________、中心原子的杂化形式为________。LiAlH4中，存在______(填标号)。

 A．离子键　　　　　　　 B．σ键

 C．π键   D．氢键

 解析：LiAlH4的阴离子为AlH，AlH中Al的杂化轨道数为＝4，Al采取sp3杂化，为正四面体构型。LiAlH4是离子化合物，存在离子键，H和Al间形成的是共价单键，为σ键。

 答案：正四面体　sp3　AB

11．(2018·江苏高考)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。

 (1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为________________(用文字描述)。

 (2)Fe2＋基态核外电子排布式为_________________________________________________。

 (3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。

 (4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。

 (5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。

 解析：(1)SO中S原子的价层电子对数＝＝4，因此S原子为sp3杂化。NO中N原子的价层电子对数＝＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤对电子，因此空间构型为平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NO为O3的等电子体。(4)N与N可形成叁键，因此有1个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤对电子，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。

 答案：(1)sp3　平面(正)三角形

 (2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6

 (3)NO　(4)1∶2

12．(2017·全国卷Ⅰ·节选)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为________，中心原子的杂化形式为________。

 解析：I中I原子为中心原子，则其孤电子对数为×(7－1－2)＝2，且其形成了2个σ键，中心原子采取sp3杂化，I空间构型为V形结构。

 答案：V形　sp3

13．(2017·全国卷Ⅱ·节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。

 (1)从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为________，不同之处为________。(填标号)

 A．中心原子的杂化轨道类型

 B．中心原子的价层电子对数

 C．立体结构

 D．共价键类型

 (2)R中阴离子N中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号Π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Π)，则N中的大π键应表示为________。

(3)图中虚线代表氢键，其表示式为(NH)N—H…Cl、________、________。

 解析：(1)结合题图可知：晶体R中两种阳离子为NH和H3O＋，其中心原子均采取sp3杂化；NH中成键电子对数为4，H3O＋中含1个孤电子对和3个成键电子对，即中心原子的价层电子对数均为4；两种阳离子中均存在极性键，不存在非极性键。NH和H3O＋分别为正四面体结构和三角锥形结构，即立体结构不同。(2)从题图可以看出：阴离子N呈五元环状结构，其含有的σ键总数为5个；N中参与形成大π键的电子数为6，故可将其中的大π键表示为Π。(3)根据题给表示式可知，除表示出形成氢键的原子外，还要表示出形成氢键的原子所在的原子团和该原子在原子团中的成键情况，因此氢键的表示式还有(H3O＋)O—H…N(N)、(NH)N—H…N(N)。

 答案：(1)ABD　C　(2)5　Π　

 (3)(H3O＋)O—H…N(N)　(NH)N—H…N(N)

14．(2017·全国卷Ⅲ·节选)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。

 (1)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。

 (2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为____________________________，原因是________________________________________。

 (3)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。

 解析：(1)CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp3杂化。(2)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(3)Mn(NO3)2是离子化合物，存在离子键；此外在NO中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键(Π键)，所以Mn(NO3)2中的化学键有σ键、π键和离子键。

 答案：(1)sp　sp3　(2)H2O＞CH3OH＞CO2＞H2　H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大　(3)离子键和π键(Π键)

15．(1)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。

 ①NH3分子的立体构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。

 ②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。

 ③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4晶体内不存在______(填标号)。

 a．离子键   b．共价键

 c．配位键   d．范德华力

 (2)ⅥA族元素氧、硫、硒(Se)的化合物在研究和生产中有许多重要用途。

 ①H2Se的酸性比H2S________(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为________，SO离子的立体构型为________。

 ②H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10－3和2.5×10－8，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10－3，请根据结构与性质的关系解释H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：

 ________________________________________________________________________。

 解析：(1)①NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化，其分子的立体构型为三角锥形；氨基(—NH2)中氮原子的杂化方式也为sp3杂化，其分子的立体构型为V形。N2H4的结构为H2N—NH2，相当于2个氨基，所以氮原子的杂化方式也为sp3杂化。②1个N2H4分子含有4个N—H键，即4 mol N—H键断裂同时生成1.5 mol N2，N2的结构式为N≡N，含1个σ键和2个π键，所以会形成3 mol π键。③N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体，N2H和SO之间存在离子键，N2H中N和H之间形成6个共价键(其中2个配位键)，N和N之间形成共价键，SO中S和O之间形成共价键，不含范德华力。

 (2)①Se的原子半径大于S的原子半径，H2Se与H2S相比，H2Se中Se原子对H原子的作用力较弱，H2Se在水中更容易电离出H＋，所以其酸性较强；SeO3中Se原子采取sp2杂化，故其立体构型为平面三角形；SO中S原子采取sp3杂化，含有一对孤电子对，故其立体构型为三角锥形。

 ②H2SeO3中Se为＋4价，而H2SeO4中Se为＋6价，Se的正电性更高，导致Se—O—H中O原子的电子更易向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强。

 答案：(1)①三角锥形　sp3　②3　③d

 (2)①强　平面三角形　三角锥形

 ②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2，H2SeO3中的Se为＋4价，而H2SeO4中的Se为＋6价，正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更易向Se偏移，越易电离出H＋

16．科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。

 (1)下列关于CH4和CO2的说法正确的是________(填字母序号)。

 a．固态CO2属于分子晶体

 b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子

 c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2

 d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp

 (2)在Ni催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。

 Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有________mol σ键。

 (3)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

 ①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是___________________________

 ________________________________________________________________________。

 ②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，

 根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________。

 解析：(1)CO2是由非金属元素形成的分子晶体，a选项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，c选项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp3，CO2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是sp，d选项正确。

 (2)1个CO分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。

 (3)①“可燃冰”中存在范德华力，另外水分子间还存在氢键。②分子与H2O的结合能越大表明越容易与H2O结合，且CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径。

 答案：(1)ad　(2)8

 (3)①氢键、范德华力　②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4

17．在人类文明的历程中，许多物质发挥过重要作用，如铁、硝酸钾、青霉素、聚乙烯、二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。

 (1)KNO3中NO的立体构型为________，写出与NO互为等电子体的另一种阴离子的化学式：_________________________________________________________。

(2)6­氨基青霉烷酸的结构如图所示。结构中S原子的杂化方式是________；组成中C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是__________________________________________。

 (3)富勒烯(C60)的结构如图所示，该物质能与氯气反应形成C60Cl10分子，1 mol C60Cl10分子中含有碳碳单键的数目为________。

 (4)已知配合物CrCl3·6H2O中心离子Cr3＋配位数为6，向含0.1 mol CrCl3·6H2O的溶液中滴加2 mol·L－1 AgNO3溶液，反应完全后共消耗AgNO3溶液50 mL，则该配离子的化学式为______________________________________

 ________________________________________________________________________。

 答案：(1)平面三角形　CO　(2)sp3　N>O>C

 (3)65NA　(4)[CrCl2(H2O)4]＋