2024届鲁科版高考化学一轮复习第4章第3节微粒间相互作用与物质性质作业含答案

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第4章 第3节 微粒间相互作用与物质性质
[基础练]
1．用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，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：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原子价电子是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，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都是三角锥形分子，而PCl5是三角双锥形分子，错误。
答案：C
2．(2022·河北衡水模拟)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，XZ能腐蚀玻璃；W与Y同族，且W的原子序数是Y的两倍。四种元素形成的化合物有如下反应：XWY3Z＋XZ===X2Z＋＋WY3Z－。下列说法错误的是(　　)
A．原子半径：W>Y>Z>X
B．简单氢化物的还原性：W>Y>Z
C．电负性：Z>Y>W>X
D．WY3Z－中W原子的杂化轨道类型为sp2
解析：根据题意XZ能腐蚀玻璃，可知为HF，X为H元素，Z为F元素；W与Y同族，且W的原子序数是Y的两倍，可知Y为O元素，W为S元素。电子层数多的半径大，同周期从左到右半径依次减小，所以原子半径S>O>F>H，A正确；W、Y、Z的简单氢化物分别为H2S、H2O、HF，元素的非金属性越强，简单氢化物的还原性越弱，还原性H2S>H2O>HF，B正确；电负性：F>O>S>H，C正确；SO3F－中S原子含4个σ键，无未成对电子，为sp3杂化，D错误。
答案：D
3．(2022·江苏南通高三模拟)自然界中的含硫矿物有硫磺、黄铁矿(主要含FeS2)、雄黄(As4S4)、芒硝(Na2SO4·10H2O)等。以黄铁矿为原料经过煅烧可以获得SO2，SO2经过催化氧化反应2SO2＋O22SO3可制取SO3。SO3与H2O反应可以制取H2SO4。工业制硫酸尾气中的SO2可用氨水吸收。As4S4结构如图所示，各原子最外层均达到8电子稳定结构。下列关于FeS2、As4S4、SO2、SO说法正确的是(　　)
A．FeS2中不含共价键
B．As4S4结构图中X表示的是As原子
C．SO2分子的空间结构为直线形
D．SO中S的轨道杂化方式为sp3杂化
解析：FeS2中S的化合价为－1价，硫原子之间存在共价键，故A错误；As4S4结构中S只能形成2个共价键，As有3个单电子，可以形成3个共价键，图中X表示的是S原子，故B错误；SO2分子中有2个共价键，1对孤对电子，价层电子对为3，空间结构为V形，故C错误；SO中S的价层电子对为4，轨道杂化方式为sp3杂化，故D正确。
答案：D
4．(2022·浙江高三模拟)科学家合成了一种新化合物(如图所示)，其中R、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是Y核外电子数的一半。下列叙述正确的是(　　)

A．离子半径：r>r
B．XZ3分子的VSEPR模型为三角锥形
C．Z的含氧酸的酸性强于X的含氧酸酸性
D．图中物质的阴离子中所有原子都满足8电子稳定结构
解析：R可形成阳离子R＋，则R为第一主族元素。Z能够形成一个共价键，可能是第七主族元素或氢元素，但由于这四种元素同周期，Z不可能是氢元素，由此可确定Z的最外层电子数为7个，则Y核外电子数为14个，即Y是硅元素，R是钠元素，Z是氯元素。对于元素X，根据化合物的化合价代数和为0，可知X为－3价，则X是磷元素，从而得出R、X、Y、Z分别为Na、P、Si、Cl元素。同周期元素，阴离子半径大于阳离子半径，即r(Na＋)P，所以其最高价氧化物的含氧酸强于X的含氧酸酸性，C错误；根据图示共价键数目和得电子数目可知，物质的阴离子中所有原子都满足8电子稳定结构，D正确。
答案：D
5．(2021·福建卷，8)某种食品膨松剂由原子序数依次增大的R、W、X、Y、Z五种主族元素组成。五种元素分处三个短周期，X、Z同主族，R、W、X的原子序数之和与Z的原子序数相等，Y原子的最外层电子数是Z原子的一半。下列说法正确的是(　　)
A．简单氢化物的稳定性：W>X>Z
B．Y的氧化物是两性氧化物
C．R、W、X只能组成共价化合物
D．最高正价：YS，故简单氢化物的稳定性：H2O>NH3>H2S，A错误；Y的氧化物Al2O3是两性氧化物，B正确；R、W、X能组成离子化合物NH4NO3，C错误；最高正价：Y为＋3，W为＋5，X一般没有正价，D错误。
答案：B
6．(2022·山西吕梁高三模拟)化合物M(结构简式如图)是DNA结构的重要组成部分，由原子半径依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W构成，其中X元素与其他元素不在同一周期，W的一种核素常用于测定文物年代。下列说法正确的是(　　)

A．M是共价化合物，分子中每个原子都满足8电子稳定结构
B．非金属性：W>Z>Y>X
C．WY2、X2Y、WX4分子的空间结构分别为直线形、V形、正四面体形
D．最高价含氧酸的酸性：W>Z
解析：化合物M由原子半径依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W构成，W的一种核素常用于测定文物年代，W为碳元素；其中X元素与其他元素不在同一周期，且X能与碳形成1个共价键，则X为氢元素；Z可以形成3个共价键且Z的原子半径小于碳的原子半径，则Z为氮元素；Y可以形成2个共价键且Y的原子半径小于氮的原子半径，则Y为氧元素。M分子中氢原子为2电子稳定结构，A错误；同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强；同主族由上而下，金属性增强，非金属性变弱；非金属性：O>N>C>H，B错误；CO2中心原子碳原子为sp杂化、H2O中心原子氧原子为sp3杂化、CH4中心原子碳原子为sp3杂化，故其分子的空间结构分别为直线形、V形、正四面体形，C正确；非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，最高价含氧酸的酸性：H2CO3S>N
解析：N原子有7个电子，按排布规则其基态电子轨道表达式为，A正确；每个苯环碳碳键之间存在6个σ键，碳氢键有5个σ键，Se与苯环之间均为σ键，共25个σ键，故0.1 mol Ⅰ共含2.5 mol σ键，B正确；Ⅱ中没有饱和碳原子，碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp，C正确；Ⅲ中N、O、S的电负性：O>N>S，D错误。
答案：D
[提升练]
8．(2021·河北卷，11)(双选)如图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X和Z同主族，Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是(　　)

A．X和Z的最高化合价均为＋7价
B．HX和HZ在水中均为强酸，电子式可表示为H与H
C．四种元素中，Y原子半径最大，X原子半径最小
D．Z、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物
解析：结合图中所示结构可知图中两种化合物均为共价化合物，已知X和Z同主族，可得X和Z同为第ⅦA族元素，Y为第ⅤA族元素，W为第ⅢA族或第ⅤA族元素，再结合W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，Y原子序数为W原子价电子数的3倍推知W、X、Y、Z分别为N、F、P、Cl，据此答题。X和Z分别是F、Cl，F无正价，A错误；HX和HZ分别是HF和HCl，HF在水中不是强酸，B错误；四种元素W(N)、X(F)、Y(P)、Z(Cl)中，W(N)、X(F)有两个电子层，Y(P)、Z(Cl)有三个电子层，半径大于W(N)和X(F)，Y(P)原子序数小于Z(Cl)，故Y原子半径在这四种元素中最大；X(F)原子序数大于W(N)，故X原子半径在这四种元素中最小，C正确；Z(Cl)、W(N)和氢三种元素可形成氯化铵，属于同时含有离子键和共价键的化合物，D正确。
答案：CD
9．(2022·江苏南通高三模拟)某小组同学用下图装置(略去加热仪器等)制备Na2S2O3·5H2O。

已知烧瓶C中发生反应如下：Na2S＋H2O＋SO2===Na2SO3＋H2S
2H2S＋SO2===3S＋2H2O
S＋Na2SO3===Na2S2O3
下列说法正确的是(　　)
A．H2S的稳定性比H2O强
B．SO2为V形分子
C．SO2与H2S的反应体现SO2的还原性
D．SO、S2O的中心原子的轨道杂化类型为sp2
解析：O、S元素位于同一主族，非金属性：O>S，则氢化物的稳定性：H2O>H2S，故A错误；SO2分子中心S原子的价层电子对数为2＋＝3，有1对孤电子，其VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，故B正确；SO2与H2S反应生成S单质和水，SO2发生还原反应，表现出氧化性，故C错误；SO的中心原子的价层电子对数为3＋＝4，VSEPR模型为四面体形，中心原子采取sp3杂化，S2O与SO是等电子体，其中心原子的价层电子对数为4＋＝4，VSEPR模型为正四面体形，中心原子采取sp3杂化，即二者中心原子的轨道杂化类型为sp3，故D错误。
答案：B
10．(双选)短周期元素X、Y、Z、W、E原子核外电子数依次增多。X的原子半径是短周期元素中最小的；Y、Z、W位于同一周期，Z元素基态原子中p轨道所含电子数与s轨道相等；E与W同主族。它们组成的某种分子的结构式如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．简单阴离子半径：Z＜W＜E
B．同主族元素中E的最高价氧化物对应水化物的酸性最强
C．电负性：Y＜Z＜E
D．离子YZ的中心原子的杂化方式是sp2杂化
解析：X的原子半径是短周期元素中最小的，则X为H元素；Y、Z、W位于同一周期，Z元素基态原子中p轨道所含电子数与s轨道相等，则Z的电子排布式为1s22s22p4，Z为O元素，则W为F元素；E与W同主族，E为Cl元素。由分子结构式可知，Y形成4个共价键，则其为C元素。综上所述，X、Y、Z、W、E分别为H、C、O、F、Cl元素。由分析可知，Z、W、E分别为O、F、Cl，简单阴离子半径：F－＜O2－＜Cl－，A不正确；E为Cl元素， E的最高价氧化物对应水化物HClO4为最强的含氧酸，所以是同主族元素中最高价氧化物对应水化物酸性最强的，B正确；Z、W、E分别为O、F、Cl，非金属性Cl＜O＜F，则电负性：Cl＜O＜F，C不正确；Y、W分别为C、O，CO离子的中心C原子的价层电子对数为3，则杂化方式是sp2杂化，D正确。
答案：BD
[综合练]
11．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。请回答下列问题：
(1)基态氯原子核外未成对电子数为________。
(2)氯吡苯脲分子中，氮原子的杂化类型为________，碳原子的杂化类型为________，该分子________(填“是”或“不是”)手性分子。
(3)查阅文献知，可用2­氯­4­氨基吡啶与异氰酸苯酯反应生成氯吡苯脲。反应方程式如下：

反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂________个σ键、________个π键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O比NH3稳定的原因：________________________________。
②CO2的水溶液中含有CO，则该阴离子的VSEPR模型名称为____________，中心原子的杂化类型为________。
解析：(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。
(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化；氯吡苯脲的结构中没有手性碳原子，该分子不是手性分子。
(3)由于σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N===C键中的π键和2­氯­4­氨基吡啶分子中的N—H键；故每生成1 mol氯吡苯脲，断裂1 mol σ键，断裂1 mol π键，则断裂NA或6.02×1023个σ键，断裂NA或6.02×1023个π键。
(4)①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O键的键能大于H—N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。
②CO 分子中C原子的价层电子对数为3＋＝3，不含孤电子对，所以是平面三角形结构，C原子采用sp2杂化。
答案：(1)1　(2)sp2、sp3　sp2　不是
(3)6.02×1023　6.02×1023
(4)H—O键的键能大于H—N键的键能　平面三角形　sp2
12．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：
(1)X、Y的元素符号依次为__________、________。
(2)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是________和________，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是________________(写分子式)，理由是_______________________________。
(3)Q的元素符号是______________，它属于第______________周期，它的核外电子排布式为____________，在形成化合物时它的最高化合价为____________。
(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键________________。
解析：X原子核外的M层中只有两对成对电子，核外电子排布应为1s22s22p63s23p4，为S元素，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，应为C元素，Z是地壳内含量最高的元素，为O元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，原子序数为24，为Cr元素，E在元素周期表的各元素中电负性最大，应为F元素，结合元素对应单质、化合物的结构和性质解答该题。
(1)由以上分析可知，X为S，Y为 C。
(2)SO2中，S和O形成2个σ键，有1个孤电子对，为V形，CO2中，C和O形成2个双键，没有孤电子对，为直线形，SO2是极性分子，H2O也是极性分子，相似相溶，而CO2是非极性分子，故SO2在水中溶解度更大。
(3)Q为Cr，原子序数为24，位于周期表第四周期ⅥB族，价电子层电子排布式为3d54s1，最高化合价为＋6价。
(4)HF分子中的F与H2O分子中的H，HF分子的H与H2O分子中的O，HF与HF分子之间，H2O与H2O分子之间均可形成氢键。
答案：(1)S　C　(2)V形　直线形　SO2　因为CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大　(3)Cr　四　1s22s22p63s23p63d54s1　＋6　(4)F—H…O、O—H…F、F—H…F、O—H…O