鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 共价键与分子的空间结构第3课时同步达标检测题

第3课时　分子的空间结构与分子性质

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.下列各组物质中,都是由极性键构成的极性分子的一组是(　　)

A.CH4和Br2

B.NH3和H2O

C.H2S和CCl4

D.CO2和HCl

答案B

解析A项中CH4、Br2为非极性分子;C项中CCl4为非极性分子;D项中CO2为非极性分子。

2.(2021安徽马鞍山第二中学高二检测)下列分子中,不含不对称碳原子的是(　　)

A. B.

C. D.CH3CHClCH2CHO

答案B

解析如果一个碳原子连接四个不同的原子或基团,这样的碳原子叫不对称碳原子,B选项中的物质不含不对称碳原子。

3.CO2、CH4、BF3都是非极性分子,SO2、H2O、NH3都是极性分子,由此推测ABn型分子是非极性分子的经验规律是(　　)

A.所有原子在同一平面

B.分子中每个键的键长应相等

C.A的相对原子质量小于B

D.在ABn中A原子没有孤电子对

答案D

解析CO2、CH4、BF3的中心原子的所有价电子都参与成键,没有孤电子对,都是对称结构,而SO2、H2O、NH3的中心原子最外层都有未参与成键的孤电子对,都不是对称结构。

4.下列化合物分子中含有两个不对称碳原子的是(　　)

A.

B.

C.

D.

答案B

解析根据不对称碳原子的定义判断,A项中有一个不对称碳原子,B项中有两个不对称碳原子,C项中有三个不对称碳原子,D项中没有不对称碳原子。

5.(2021山东烟台高二检测)下列叙述正确的是(　　)

A.NH3、CO、CO2都是极性分子

B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子

C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强

D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子

答案B

解析A项中CO2属于非极性分子;C项中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱;D项中H2O是角形结构。

6.下列化合物中,化学键的类型和分子的极性或非极性皆相同的是(　　)

A.CO2和SO2 B.CH4和PH3

C.BF3和NH3 D.HCl和HI

答案D

解析题目所给各物质分子中均含极性键。CO2、CH4、BF3都为非极性分子,SO2、PH3、NH3、HCl、HI都为极性分子。

7.已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示,如图所示,则有关H2O2的结构的说法中正确的是(　　)

A.分子的正、负电荷重心重合

B.分子的正、负电荷重心不重合

C.H2O2是含极性键的非极性分子

D.H2O2是只含非极性键的极性分子

答案B

解析由H2O2分子的空间结构可知,其正、负电荷重心不重合,H2O2是含极性键和非极性键的极性分子。

8.有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序依次增大。C、D都能分别与A按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A和气态物质EB4。E的M层电子数是K层电子数的2倍。回答下列问题。

(1)写出元素的名称:A.　　　　;E.　　　　。 

(2)画出E的原子结构示意图　　　　　　　　。 

(3)写出D2A2的电子式　　　　　　　　。 

(4)C2A是由　　　　(填“极性”或“非极性”,下同)键形成的　　　　分子;EB4是由　　　　键形成的　　　　分子。 

(5)任写一种与C2A互为等电子体的微粒　　　　(写化学式)。 

答案(1)氧　硅　(2) (3)Na+]2-Na+

(4)极性　极性　极性　非极性

(5)H2S(合理即可)

解析E的M层电子数是K层电子数的2倍,故E应为Si,且可知EA2为SiO2,气态EB4为SiF4,由反应4HF+SiO2SiF4↑+2H2O可知,C为H,A为O,C、D分别与A形成原子个数比为1∶1或2∶1的化合物,可判断D为Na。

关键能力提升练

9.(双选)(2021山东滕州一中高二检测)下列叙述正确的是(　　)

A.NH3是极性分子,分子中氮原子处在3个氢原子所组成的三角形的中心

B.CCl4是非极性分子,分子中碳原子处在4个氯原子所组成的正四面体形的中心

C.H2O是极性分子,分子中氧原子不处在2个氢原子所连成的直线的中央

D.CO2是非极性分子,分子中碳原子不处在2个氧原子所连成的直线的中央

答案BC

解析NH3是三角锥形的极性分子,A错误;CCl4是以碳原子为中心的正四面体形结构,B正确;水分子是角形分子,C正确;CO2是碳原子在2个氧原子中央的直线形分子,D错误。

10.下列有机化合物分子中属于手性分子的是(　　)

①乳酸[CH3CH(OH)COOH]

②2-丁醇[CH3CH(OH)CH2CH3]

③　④丙三醇

A.只有① B.①和②

C.①②③ D.①②③④

答案C

解析写出各分子的结构简式:

①、②、

③、④,由此可知①②③中存在不对称碳原子(用*标记的),都属于手性分子;而④中中间的碳原子连有2个—CH2OH,不是不对称碳原子,不属于手性分子。

11.X、Y为两种不同元素,由它们组成的下列物质的分子中,肯定有极性的是(　　)

A.XY4 B.XY3 C.XY2 D.XY

答案D

解析若A、B、C项中分子空间结构均匀对称,即:A为正四面体结构,B为三角形结构,C为直线形结构,则均为非极性分子。但D为双原子构成的化合物,一定为极性分子。

12.科学家最近研制出有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键之间的键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　)

A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键

B.分子中四个氮原子共平面

C.该物质既有氧化性又有还原性

D.该分子为非极性分子

答案C

解析由于N、O为不同元素的原子,其电负性不同,所以N、O原子间形成的是极性键,A错误;四个氮原子形成三角锥形结构,所以B错误;该分子结构不对称,所以是极性分子,D错误。

13.科学家发现铂的两种化合物a()和b()。实验测得a和b具有不同的特性:a具有抗癌作用,而b没有。则下列关于a、b的叙述正确的是(　　)

A.a和b属于同一种物质

B.a和b互为同分异构体

C.a和b都为极性分子

D.a和b的空间结构是四面体形

答案B

解析因为a和b具有不同的特性,所以a和b一定不是同一种物质。性质不同说明结构不同,而a与b的分子式是相同的,所以a和b互为同分异构体。a和b的空间结构若是四面体形,两个氯原子就不存在相邻和相间之分,因此a与b的空间结构只能是平面四边形。根据分子的空间结构,a中正、负电荷重心不重合,为极性分子,b中正、负电荷重心重合,为非极性分子。

14.有机化合物具有手性,发生下列反应后,生成的产物中仍有手性分子的是(　　)

①与H2发生加成反应　②与乙酸发生酯化反应

③发生水解反应

A.①② B.②③ C.只有① D.只有②

答案B

解析原有机化合物中与—OH相连的碳原子为不对称碳原子,与H2加成后,该碳原子连有两个乙基,不再具有手性;与乙酸发生酯化反应后,该碳原子所连四个取代基不同,仍具有手性;发生水解反应后,该碳原子所连四个取代基也不同,仍具有手性。故选B项。

15.下列物质结构图中,代表原子序数从1到10的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分),小黑点代表形成共价键的最外层电子,短线代表共价键,如F2的结构可表示为。

(1)试写出A、B、C、D四种图示所代表的分子式:

A　　　　,B　　　　,C　　　,D　　　　。 

(2)将上述四种物质的液体呈细流流下,将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近细流,细流发生偏转的是　　　　　　　　(填分子式)。 

(3)写出B分子中极性共价键的类型和个数　　　　　　　　。 

(4)A、C分子中,中心原子以何种类型的杂化轨道成键?其分子空间结构是什么形状?

答案(1)NH3　HCN　BF3　CO(NH2)2

(2)NH3、HCN、CO(NH2)2

(3)2个σ键,2个π键

(4)NH3分子中氮原子以sp3杂化轨道成键,呈三角锥形;BF3分子中,硼原子以sp2杂化轨道成键,呈三角形。

解析根据题给条件,很容易判断出A、B、C、D四种物质分别为NH3、HCN、BF3、CO(NH2)2;其中,NH3、HCN、CO(NH2)2为极性分子,易被静电吸引或排斥而使其液体流偏移,BF3为非极性分子;H—C≡N中,含有一个C—Hσ键,一个C—Nσ键,两个π键。

学科素养拔高练

16.回答下列问题:

(1)根据“相似相溶”原理,极性溶质能溶于极性溶剂,非极性溶质一般能溶于非极性溶剂。

①在a.苯、b.CH3OH、c.HCHO、d.CS2、e.CCl4五种分子中,碳原子采取sp2杂化的分子有　　　　　　(填字母)。CS2分子的空间结构是　　　　,是　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。 

②CrO2Cl2常温下为深红色液体,能与CCl4、CS2等互溶,据此可判断CrO2Cl2是　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。 

③金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液体Ni(CO)4,Ni(CO)4分子呈正四面体结构。Ni(CO)4易溶于下列　　　　(填字母)。 

a.水 b.CCl4

c.C6H6(苯) d.NiSO4溶液

(2)双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂,已知H2O2分子的结构如下图所示。H2O2分子不是直线形的,两个氢原子犹如在半展开的书的两面纸上,书面夹角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。试回答:

①下列关于H2O2的说法中正确的是　　　　(填字母)。 

a.分子中有极性键

b.分子中有非极性键

c.氧原子的轨道发生sp2杂化

d.分子是非极性分子

②H2O2分子的电子式为　　　　　　　　。 

③H2O2分子中氧元素的化合价为　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

④H2O2难溶于CS2,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)已知白磷(P4)的结构如右图所示,可知每个磷原子以　　　　个共价键与另外的　　　　个磷原子结合成正四面体形结构,它应该是　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子,在CS2中　　　　(填“能”或“不能”)溶解,磷原子的杂化方式为　　　　。 

答案(1)①ac　直线形　非极性　②非极性

③bc

(2)①ab　②H

③-1　因为O—O键为非极性键,O—H键为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素化合价为-1

④因为H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2

(3)3　3　非极性　能　sp3杂化

解析(1)①C6H6、HCHO中每个碳原子与3个原子形成3个σ键,碳原子采取sp2杂化;CH3OH、CCl4中每个碳原子形成4个σ键,采取sp3杂化;CS2与CO2为等电子体,碳原子杂化轨道数为=2,碳原子采取sp杂化。CS2为直线形,属于非极性分子。②CCl4、CS2是非极性溶剂,根据“相似相溶”原理可知,CrO2Cl2是非极性分子。③由常温下Ni(CO)4易挥发可知,Ni(CO)4为共价化合物分子,由于Ni(CO)4为正四面体形,所以Ni(CO)4为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知,Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。

(2)①H2O2中H—O键为极性键,O—O键为非极性键,各键排列不对称,H2O2为极性分子,氧原子价电子对数为=4,氧原子采取sp3杂化。②由H2O2的分子结构可知,其电子式为H。③通过共用电子对发生的偏移可判断元素在化合物中的化合价。④H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据相似相溶原理可知H2O2难溶于CS2。

(3)P4分子中每个磷原子与3个磷原子以3个共价键结合成正四面体形结构,各键排列对称,属非极性分子,CS2是直线形分子,属非极性分子,故P4易溶于CS2。磷原子形成3个σ键,且有一对孤电子对,所以磷原子采取sp3杂化。