化学第三节 分子结构与物质的性质第1课时课后测评

这是一份化学第三节 分子结构与物质的性质第1课时课后测评，共6页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
A 级·基础达标练
一、选择题
1．(2021·北京丰台区高二检测)近年来，利用电化学催化方法进行CO2转化的研究引起了世界范围内的高度关注。如图是以Cu作为催化剂时CO2转化为甲酸的反应过程，下列有关说法不正确的是( B )
A．过程①说明在催化剂作用下，O—C—O之间形成了一种特殊的化学键
B．过程②和③吸收了能量并形成了O—H键和C—H键
C．CO2和HCOOH中均只含有极性共价键
D．每1 mlCO2完全转化为甲酸需得2 ml e－
解析：过程①中碳氧双键断裂，O—C—O之间形成了一种特殊的化学键，故A正确；化学键的形成要放出能量，故过程②和③放出了能量并形成了O—H键和C—H键，故B错误；形成于不同种原子之间的共价键为极性共价键，故CO2和HCOOH中均只含有极性共价键，故C正确；二氧化碳转化为甲酸时，碳元素由＋4价变为＋2价，故1 ml CO2完全转化为甲酸需得2 ml e－，故D正确。
2．X、Y为两种不同的元素，下列化学式一定为极性分子的是( A )
A．XY B．XY2
C．XY3D．XY4
解析：A项中在XY分子中X、Y是不同的原子，吸引电子能力不同，正、负电荷中心不重合，一定是极性分子；B项中三原子在同一条直线上时就是非极性分子，如CO2；C项中四原子若在同一平面内就是非极性分子，如BF3；不在同一平面内就是极性分子，如NH3；D项中该分子无论是四面体结构还是平面结构都是对称性分子，是非极性分子。
3．(2021·合肥高二检测)下列物质中，由极性键和非极性键构成的非极性分子是 ( A )
A．C2H2 B．NH3
C．H2O D．NaOH
解析：乙炔含有C—H极性键，C—C非极性键，正负电中心重合，属于非极性分子，故A正确；氨气正负电中心不重合，属于极性分子，故B错误；水正负电中心不重合，属于极性分子，故C错误；氢氧化钠为离子晶体，不含分子，故D错误。
4．(2021·哈尔滨高二检测)下列共价键①H—H、②H—F、③H—O、④N—H中，键的极性由小到大的顺序正确的是( C )
A．①②③④ B．④③②①
C．①④③② D．②③④①
解析：对于元素周期表中同属第二周期的元素，与氢元素形成共价键时，极性由小到大分别是N—H、H—O、H—F，H—H键由吸引电子能力相同的同种原子形成，共价键无极性，故极性由小到大为①④③②。
5．(2021·烟台高二检测)中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法正确的是( B )
A．H2O2中存在非极性共价键，是非极性分子
B．反应I中涉及极性键的断裂和非极性键的形成
C．非极性分子中一定有非极性键，极性分子中一定有极性键
D．H2O是非极性分子
解析：H2O2是极性分子，故A错误；反应I是在催化剂作用下H2O生成H2和H2O2，涉及极性键H—O键的断裂和非极性键H—H键、O—O键的形成，故B正确；分子的极性与分子内共价键的极性和分子的空间构型密切相关，分子中的正负电中心是否重合是分子极性的依据，正负电中心重合是非极性分子，不重合是极性分子，如甲烷是极性键形成的非极性分子，故C错误；H2O是极性分子，故D错误。
二、非选择题
6．已知有下列分子：①CH4、②NH3、③H2O、④CO2、⑤BF3、⑥PCl3、⑦H2S、⑧SO3、⑨SiCl4、⑩C2H2。
(1)其中为直线形非极性分子的有 ④⑩ (填序号，下同)；
(2)其中为平面正三角形非极性分子的有 ⑤⑧ ；
(3)其中为正四面体形非极性分子的有 ①⑨ ；
(4)其中为V形结构的极性分子的有 ③⑦ ；
(5)其中为三角锥形的极性分子的有 ②⑥ 。
解析：根据杂化轨道数＝σ键数目＋孤电子对数，确定杂化轨道，再结合孤电子对数确定空间构型；①CH4分子中σ键数目为4，孤电子对数为0，所以分子空间构型为正四面体形非极性分子；②NH3分子中σ键数目为3，孤电子对数为0，所以分子空间构型为三角锥形的极性分子；③H2O分子中σ键数目为2，孤电子对数为2，所以分子空间构型为V形结构的极性分子；④CO2分子结构式为O===C===O，键角180°，所以分子空间构型为直线形非极性分子；⑤BF3分子中σ键数目为3，孤电子对数为0，所以分子空间构型为平面正三角形非极性分子；⑥PCl3分子中σ键数目为3，孤电子对数为1，所以分子空间构型为三角锥形的极性分子；⑦H2S分子中σ键数目为2，孤电子对数为2，所以分子空间构型为V形结构的极性分子；⑧SO3分子中σ键数目为3，孤电子对数为0，所以分子空间构型为平面正三角形非极性分子；⑨SiCl4分子中σ键数目为4，孤电子对数为0，所以分子空间构型为正四面体形非极性分子；⑩C2H2分子空间构型为直线形非极性分子。所以其中为直线形非极性分子的有④⑩；其中为平面正三角形非极性分子的有⑤⑧；其中为正四面体形非极性分子的有①⑨；其中为V形结构的极性分子的有③⑦；其中为三角锥形的极性分子的有②⑥。
7．有下列粒子：
①CH4 ②CH2===CH2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤NHeq \\al(＋,4)
⑥BF3 ⑦H2O
填写下列空白(填序号)：
(1)呈正四面体形的是 ①⑤ 。
(2)中心原子轨道为sp3杂化的是 ①④⑤⑦ ，为sp2杂化的是 ②⑥ ，为sp杂化的是 ③ 。
(3)所有原子共平面的是 ②③⑥⑦ ，共线的是 ③ 。
(4)含有极性键的极性分子的是 ④⑦ 。
解析：(1)①CH4中C原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体形结构，②C2H4中C原子采取sp2杂化，空间构型为平面形分子，③C2H2中C原子采取sp杂化，空间构型为直线形分子，④NH3中氮原子采取sp3杂化，空间构型为三角锥形分子，⑤NHeq \\al(＋,4)中氮原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体结构，⑥BF3中硼原子采取sp2杂化，空间构型为平面三角形分子，⑦H2O中O原子采取sp3杂化，空间构型为V形分子；
(2)①CH4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以采取sp3杂化，②C2H4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以采取sp2杂化，③C2H2中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋0＝2，所以采取sp杂化，④NH3中氮原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以采取sp3杂化；⑤NHeq \\al(＋,4)中氮原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以采取sp3杂化；⑥BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以采取sp2杂化，⑦H2O中O原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以采取sp3杂化；所以中心原子轨道为sp3杂化的是①④⑤⑦，中心原子轨道为sp2杂化的是②⑥；为sp杂化的是③；
(3)①CH4是正四面体形结构，所有原子不共面也不共线，②C2H4是平面形分子，所有原子共平面而不共线；③CH≡CH是直线形分子，所有原子共平面也共线；④NH3是三角锥形分子，所有原子不共面也不共线，⑤NHeq \\al(＋,4)是正四面体结构，所有原子不共线，也不共线，⑥BF3是平面三角形分子，所有原子共平面而不共线；⑦H2O是V形分子，所有原子共平面而不共线；
(4)①CH4中C上无孤电子对，形成4个σ键，为正四面体形结构，只含C—H极性键，结构对称，为非极性分子；②CH2===CH2中C上无孤电子对，每个C形成3个σ键，为平面结构，含C===C、C—H键，为非极性分子；③CH≡CH中C上无孤电子对，每个C形成2个σ键，为直线形结构，含C≡C、C—H键，为非极性分子；④NH3中N上有1对孤电子对，N形成3个σ键，为三角锥形，只含N—H键，为极性分子；⑤NHeq \\al(＋,4)为离子；⑥BF3中B上无孤电子对，形成3个σ键，为平面三角形，只含B—F键，为非极性分子；⑦H2O中O上有2对孤电子对，O形成2个σ键，为V形，含O—H极性键，为极性分子。
B 级·能力提升练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．(2021·广州高二检测)分子中的各原子不在同一平面内，但是非极性分子的是 ( D )
A．氨 B．水
C．乙烯 D．甲烷
解析：氨气分子为三角锥形，属于极性分子，故A错误；水分子是V形结构，属于极性分子，故B错误；乙烯是平面结构，分子中的各原子在同一平面内，故C错误；甲烷是正四面体结构，分子中各原子不在同一平面内，而且是非极性分子，故D正确。
2．下列选项中，键的极性相同，分子极性也相同的是( D )
A．H2O、CO2 B．PCl3、SO3
C．BF3、NF3 D．COCl2、CH2O
解析：H2O和CO2中的键均为极性键，H2O分子构型为V形，是极性分子；CO2分子构型为直线形，是非极性分子，故A不选；PCl3、SO3中的键均为极性键，PCl3分子构型为三角锥形，是极性分子；SO3分子构型为平面三角形，是非极性分子，故B不选；BF3、NF3中的键均为极性键，BF3分子构型为平面三角形，是非极性分子；NF3分子构型为三角锥形，是极性分子，故C不选；COCl2、CH2O中的键均为极性键，两者分子构型都是平面三角形，所以分子极性大致相同，故D选。
3．(2021·深圳高二检测)①PH3的分子构型为三角锥形，②BeCl2的分子构型为直线形，③CH4分子的构型为正四面体形，④CO2为直线形分子，⑤BF3分子构型为平面正三角形，⑥NF3分子结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是( A )
A．①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子
B．只有④为非极性分子，其余为极性分子
C．只有②⑤是极性分子，其余为非极性分子
D．只有①③是非极性分子，其余是极性分子
解析：①PH3的分子构型为三角锥形，正负电中心不重合，为极性分子；②BeCl2的分子构型为直线形，该分子中正负电中心重合，为非极性分子；③CH4分子的构型为正四面体形，C原子位于正四面体的中心，该分子中正负电中心重合，为非极性分子；④CO2为直线形分子，结构式为O===C===O，该分子中正负电中心重合，为非极性分子；⑤BF3分子构型为平面正三角形，B原子位于正三角形的中心，该分子中正负电中心重合，为非极性分子；⑥NF3分子结构为三角锥形，正负电中心不重合，为极性分子；所以①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子。
4．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子，并用质谱仪探测到了它存在的证据。若该氧分子具有空间对称结构，下列关于该氧分子的说法正确的是( B )
A．与O2互为同位素
B．不可能含有极性键
C．该分子为极性分子
D．该物质为一种新型的氧化物
解析：同位素是针对核素而言的，该物质为一种分子，与O2互为同素异形体，A错误。根据题目信息知，该物质为O4，是氧元素的一种新的单质，在O4中，同种元素之间只能形成非极性键，且空间结构对称，因此该分子为非极性分子。
5．(2021·西安高二检测)下列说法中正确的是( C )
A．含有非极性键的分子一定是非极性分子
B．非极性分子中一定含有非极性键
C．由极性键形成的双原子分子一定是极性分子
D．两个原子之间共用两对电子，形成的化学键一定有极性
解析：空间构型不对称的分子为极性分子，如O3分子的结构如图，
只含非极性键，空间构型不对称，正负电中心不重合，是极性分子，故A错误；含有极性键的分子不一定是极性分子，如CO2是非极性分子，故B错误；由极性键形成的双原子分子，分子中正负电中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的，不对称的，所以是极性分子，故C正确；两个原子之间共用两对电子可以是相同原子形成，如C===C，为非极性键，也可以是不同原子形成如C===O为极性键，故D错误。
二、非选择题
6．(2021·武汉高二检测)按要求填空：
(1)在下列物质中：①NH3、②HC≡CH、③NaOH、④O2、⑤溴化铵(用序号填空)
其中只含有非极性键的是 ④ ；只含有极性键的是 ① ；含有离子键、共价键、配位键的是 ⑤ 。
(2)A的原子的2p轨道上只有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，写出该原子价电子的轨道表示式： Is22s22p4 。
(3)乙炔HC≡CH中C原子以 sp 方式杂化，实验室中一般用CaC2与水反应制取，同时生成一种碱，写出CaC2与水反应的化学方程式 CaC2＋2H2O===C2H2↑＋Ca(OH)2 。
解析：(1)①NH3存在N—H极性共价键；②HC≡CH存在C—H极性共价键，C≡C非极性共价键；③NaOH存在O—H极性共价键；④O2存在O===O非极性共价键；⑤溴化铵中NHeq \\al(＋,4)与溴离子存在离子键，NHeq \\al(＋,4)内部存在共价键、配位键；
(2)2p轨道上有1个电子的自旋方向与其他电子的自旋方向相反，则2p轨道上有4个电子，即1s22s22p4，是氧原子；
(3)乙炔HC≡CH为直线形结构，C原子以sp方式杂化；碳化钙与水反应生成氢氧化钙和乙炔，方程式：CaC2＋2H2O===C2H2↑＋Ca(OH)2。
7．北斗卫星导航系统是中国自行研制并开发的，其中第八颗和第九颗北斗卫星是被长征三号甲运载火箭送入太空预定转移轨道的。已知运送卫星的火箭所需燃料除液态过氧化氢外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。
(1)该氮氢化合物的电子式为 ， 其中N原子采取 sp3 杂化方式，该分子是 极性 (填“极性”或“非极性”)分子。
(2)若该物质与液态过氧化氢恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，在该反应的反应物和生成物中既含有极性键又含有非极性键的是 N2H4和H2O2 ，只含有非极性键的是 N2 ，只含有极性键的是 H2O 。
(3)NH3分子中的N原子上有一对孤电子对，能发生反应：NH3＋HCl===NH4Cl。试写出将上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式： N2H4＋2HCl===N2H6Cl2 。
(4)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为 ，由此可知它 含有 (填“含有”或“不含”)非极性键。
解析：(1)由该物质的相对分子质量和氢元素的质量分数，计算可知其分子式为N2H4，它的结构可看作是NH3分子中的一个H原子被—NH2取代后所得，该分子的结构式为，分子中的键全部是单键，故N原子的杂化方式与NH3分子中的N原子杂化方式相同，也是sp3杂化，该分子为极性分子。
(2)两者反应后生成的物质无毒又不污染环境，故得到的是N2和H2O，反应的化学方程式为N2H4 ＋2H2O2===N2＋4H2O，两种反应物中都含有极性键和非极性键，在生成物H2O中只含有极性键，N2中只含有非极性键。
(3)因为在N2H4分子中的N原子上各有一对孤电子对，故一分子N2H4能与两分子HCl反应，反应的化学方程式为N2H4＋2HCl===N2H6Cl2。
(4)因为N2O和CO2分子结构相似，故都为直线形，CO2的结构式为O===C===O，而N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，故N2O的结构式为N===N===O，其电子式为，分子中既含有氮氧极性键又含有氮氮非极性键。