新高考化学一轮总复习练15第五章第15讲化学键分子结构与性质含解析

第15讲　化学键　分子结构与性质

A组　基础必做题

1．下列有关电子式的叙述正确的是(　C　)

A．H、He、Li的电子式分别为H·、·He·、·Li︰

B．氯原子的电子式为，Cl－的电子式为

C．钠离子、镁离子、铝离子的电子式分别为Na＋、Mg2＋、Al3＋

D．Na2O的电子式为，H2O的电子式为

[解析]　锂原子的电子式应为Li·，A错误；Cl－的电子式应为[︰︰]－，B错误；金属阳离子的电子式与离子符号相同，C正确；H2O的电子式应为H︰︰H，D错误。

2．(2022·江西南昌月考)过氧化氢(H2O2)溶液俗称双氧水，医疗上常用3%的双氧水进行伤口消毒。H2O2能与SO2反应生成H2SO4，H2O2的分子结构如图所示。下列说法错误的是(　B　)

A．H2O2的结构式为H—O—O—H

B．H2O2为只含有极性键的共价化合物

C．H2O2与SO2在水溶液中反应的离子方程式为SO2＋H2O2===2H＋＋SO

D．H2O2与SO2反应过程中有共价键断裂，同时有共价键形成

[解析]　H2O2的结构式为H—O—O—H，A项正确；H2O2为共价化合物，含有H—O极性键和O—O非极性键，B项错误；H2O2与SO2在溶液中反应生成H2SO4，其离子方程式为SO2＋H2O2===2H＋＋SO，C项正确；反应H2O2＋SO2===H2SO4中有共价键的断裂和形成，D项正确。

3．(2022·广东佛山质检)医用酒精和“84”消毒液混合，产生ZQ、X2W4Y、XW3Q等多种物质，已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素。下列叙述错误的是(　D　)

A．简单气态氢化物的热稳定性：Y>X

B．W与Z可形成离子化合物ZW

C．简单离子半径：Q－>Y2－>Z＋

D．常温下，XW3Q为气态，且X、W、Q均满足8电子稳定结构

[解析]　医用酒精的主要成分为CH3CH2OH，“84”消毒液的主要成分为NaClO，则反应后必定含有C、H、O、Na、Cl等元素，已知W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的短周期主族元素，则W为H，X为C，Y为O，Z为Na，Q为Cl。由于O的非金属性强于C，则简单气态氢化物热稳定性：H2O>CH4，故A正确；W与Z可形成离子化合物NaH，故B正确；简单离子半径：Cl－>O2－>Na＋，故C正确；常温下，CH3Cl为气态，但氢原子不满足8电子稳定结构，故D错误。

4．1968年2月，由李俊贤院士主持研制的高性能化学推进剂——偏二甲肼[(CH3)2NNH2]诞生，生产工艺和产品质量都达到世界先进水平。下列相关说法不正确的是(　A　)

A．偏二甲肼中，C—H键的极性强于N—H键的极性

B．偏二甲肼分子中既有极性键又有非极性键

C．偏二甲肼分子中的碳、氮原子均采取sp3杂化

D．可用红外光谱法测定偏二甲肼的立体构型

[解析]　氮原子的非金属性大于碳原子，故N—H键的极性大于C—H键，A错误。

5．(2022·山东青岛期末改编)第三代永磁体材料——钕铁硼(NdFeB)因其优异的综合磁性能，被广泛应用于计算机、通信信息等高科技产业。

(1)铁、钴、镍元素性质非常相似，基态钴原子价电子轨道表示式为____。

(2)在CO2低压合成甲醇反应中Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，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__离子键和π键(或π键)__。

(3)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸气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__4__。

(4)新型储氢材料氨硼烷(NH3BH3)常温下以固体稳定存在，极易溶于水。氨硼烷受热析氢的过程之一如图所示。

①NH3BH3分子中，B原子采取__sp3__杂化。N—B化学键称为__配位__键，其电子对由__N__提供。

②NH2BH2的氮硼键键能大于NH3BH3，其原因为__NH2BH2分子中除了存在σ键还存在π键__。

③CDB的结构简式为____。

6．(2022·吉林长春调研)锂－磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，可通过下列反应制备：

2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3·H2O===Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O

请回答下列问题：

(1)上述化学方程式中涉及的N、O、P元素的电负性由小到大的顺序是__P<N<O__。

(2)基态硫原子的价电子排布式为__3s23p4__。

(3)(NH4)2SO4中含有化学键的类型为__离子键、(极性)共价键__。

(4)PO的立体构型是__正四面体形__，其中磷原子的杂化方式为__sp3__。

(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN溶液，生成配合物[Cu(CN)4]2－，则1 mol CN－中含有的π键数目为　2NA　,1 mol [Cu(CN)4]2－中含有的σ键数目为__8NA__。

[解析]　(1)同周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大，则电负性：N<O；同主族元素的电负性自上而下逐渐减弱，则电负性：N>P，所以电负性：P<N<O。(2)基态硫原子核外有16个电子，根据核外电子排布规律，其价电子排布式为3s23p4。(3)(NH4)2SO4分子中存在N—H极性共价键和S—O极性共价键，NH和SO之间存在离子键。(4)PO中磷原子的价层电子对数为4＋＝4，则磷原子采取sp3杂化，故PO的立体构型为正四面体形。(5)CN－中C、N两原子之间存在C≡N键，1个CN－中存在1个σ键、2个π键，故1 mol CN－含有2 mol π键。[Cu(CN)4]2－中Cu2＋为中心离子，CN－为配体，Cu2＋与CN－之间以配位键结合，即每个CN－与Cu2＋间有1个σ键，故1 mol [Cu(CN)4]2－含有8 mol σ键。

B组　能力提升题

7．(2020·山东等级考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是(　A　)

A．其熔点主要取决于所含化学键的键能

B．形成大π键的电子全部由N提供

C．分子中B和N的杂化方式相同

D．分子中所有原子共平面

[解析]　B3N3H6与苯的结构相似，属于共价化合物，共价化合物的熔点与分子间作用力有关，与化学键的键能无关，A项错误；B3N3H6中形成大π键的电子全部由N提供，B项正确；由于B3N3H6和苯的结构类似，则该分子中B和N均为sp2杂化，C项正确；由于B3N3H6和苯分子结构相似，则B3N3H6分子中12个原子共面，D项正确。

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

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]　根据A、B的电负性值及所处位置关系，可判断A为O元素，B为F元素，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。

9．(双选)2019年，牛津大学研究人员发现，一种铝的配位物能将苯环转换成直链烃类。由于苯可以从石油中获取，这一发现有望拓展石油化工的产品范围，其工作原理如图：下列说法错误的是(　CD　)

A．上述涉及非金属元素电负性由大到小的顺序是O>N>C>H

B．配离子c中Al3＋配位数是5

C．d化合物共平面的碳原子数最多7个

D．Al2O3、AlN、AlCl3分属不同晶体类型，熔点依次增大

[解析]　同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增强，则电负性：O>N>C，非金属性越强，电负性越大，故电负性O>N>C>H，故A正确；配离子c中Al3＋配体个数为5，则配位数是5，故B正确；乙烯为平面形结构，与乙烯直接相连的原子在同一个平面上，结合三点确定一个平面判断，可知d化合物共平面的碳原子数最多8个，故C错误；一般熔、沸点为原子晶体>离子晶体>分子晶体，Al2O3、AlN、AlCl3分属离子晶体、原子晶体、分子晶体，AlCl3、Al2O3、AlN熔点依次增大，故D错误。

10．(2022·宁夏石嘴山模拟)在抗击新冠病毒肺炎中瑞德西韦是主要药物之一，瑞德西韦的结构如图所示，下列说法正确的是(　B　)

A．瑞德西韦中N、O、P元素的电负性：N>O>P

B．瑞德西韦分子可以发生水解反应、加成反应、氧化反应和还原反应

C．瑞德西韦中所有的N都为sp3杂化

D．瑞德西韦结构中存在σ键、π键，不存在大π键

[解析]　依据元素周期律，同周期元素，越靠右电负性越强，同主族元素，越靠上，电负性越强，故N、O、P元素的电负性由大到小的顺序为O>N>P，A错误；该物质含酯基，可发生水解反应；含苯环，可与氢气发生加成反应，该反应也是还原反应；该有机物有羟基，可发生氧化反应，B正确；该物质中有氮原子形成碳氮双键，该氮原子采取sp2杂化，C错误；该物质含苯环，存在大π键，D错误。

11．(2022·辽宁盘锦模拟)Fe、Co、Ni均为第Ⅷ族元素，它们的化合物在生产生活中有着广泛的应用。

(1)基态Fe原子的核外电子排布式为__[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2__；在[Fe(OCN)6]4－中，C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。

(2)Co3＋的一种配离子[Co(N3)(NH3)5]2＋中，配位体N中心原子杂化类型为__sp__；NH3的空间构型为__三角锥形__；NH3的沸点高于CH4，这是因为__NH3分子间存在氢键__。

(3)1 mol [Ni(CN)4]2－中含有σ键的数目为__8NA或8×6.02×1023__，与CN－互为等电子体的一种分子为__CO(合理即可)__(填化学式)。

(4)Ni的晶胞结构如图所示，镍晶体中每个镍原子周围距离最近的镍原子数目为__12__。

[解析]　(1)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。(2)N中中心原子价层电子对数＝2＋＝2，则中心原子杂化类型为sp；氨气分子中N原子价层电子对数＝3＋＝4，N上有1对孤电子对，根据价层电子对互斥理论，氨气分子空间构型为三角锥形；NH3分子间存在氢键导致NH3的沸点明显高于CH4。(3)在[Ni(CN)4]2－中，CN－与Ni2＋之间有4个配位键，在每个CN－中有一个σ键，所以1 mol [Ni(CN)4]2－中含有σ键的数目为8×6.02×1023或8NA；CN－含有2个原子，价电子总数为4＋5＋1＝10，故其等电子体的分子为CO或N2等。(4)以顶点Ni原子为研究对象，与之最近的Ni原子位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，Ni晶体中每个Ni原子周围距离最近的Ni原子数目为＝12。

12．(2021·全国乙，35)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：

(1)对于基态Cr原子，下列叙述正确的是__AC__(填标号)。

A．轨道处于半充满时体系总能量低，核外电子排布应为[Ar]3d54s1

B．4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动

C．电负性比钾高，原子对键合电子的吸引力比钾大

(2)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子是__N、O、Cl__，中心离子的配位数为__6__。

(3)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。

PH3中P的杂化类型是__sp3__。NH3的沸点比PH3的__高__，原因是__NH3存在分子间氢键__，H2O的键角小于NH3的，分析原因__NH3含有一对孤对电子，而H2O含有两对孤对电子，H2O中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大__。

(4)在金属材料中添加AlCr2颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。AlCr2具有体心四方结构，如图所示，处于顶角位置的是__Al__原子。设Cr和Al原子半径分别为rCr和rAl，则金属原子空间占有率为__×100__%(列出计算表达式)。

[解析]　(1)轨道处于半充满时体系总能量低，故基态Cr原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，A项正确；根据核外电子的电子云图，4s电子运动的区域不一定比3s电子运动的区域离核更远，B项错误；K原子和Cr原子都是第四周期元素，Cr的电负性大于K，Cr原子对键合电子的吸引力比K大，C项正确。(2)H2O中的氧原子、NH3中的氮原子和Cl－中都有孤电子对，可作配位原子，故配位原子为O、N、Cl，中心离子的配位数为3＋2＋1＝6。(3)PH3中中心原子的价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝4，故P原子的杂化方式为sp3；由于NH3存在分子间氢键，故NH3的沸点高于PH3；H2O中的氧原子有两对孤电子对，而NH3中的氮原子只有一对孤电子对，H2O中O原子的孤电子对数更多，对成键电子对的斥力更大，键角更小。(4)根据均摊法，该晶胞中黑球的个数为8×＋1＝2，白球的个数为8×＋2＝4，个数之比为1︰2，根据化学式AlCr2可知，黑球代表Al，白球代表Cr，故处于顶角位置的原子为Al。晶胞的体积为a2×c，晶胞所含原子的体积为π(4r＋2r)，则金属原子的空间占有率为×100%＝×100%。