新教材适用2023_2024学年高中化学专题4分子空间结构与物质性质测评B苏教版选择性必修2

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专题4测评(B)(时间:90分钟　满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.下列分子中,均为具有极性键的非极性分子组的是 (　　)。A.H2、NH3、H2SB.CS2、BF3、CO2C.CH3Cl、CHCl3、CH4D.SO2、NO2、C2H2答案：B解析：NH3、H2S、CH3Cl、CHCl3、SO2、NO2均为极性分子。2.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是(　　)。A.sp,范德华力B.sp2,范德华力C.sp2,氢键D.sp3,氢键答案：C解析：B原子最外层的3个电子都参与成键,故B原子可以形成sp2杂化轨道;B(OH)3分子中的—OH可以与相邻分子中的H原子形成氢键。3.用价层电子对互斥模型预测下列分子或离子的空间结构,其中不正确的是(　　)。A.N为正四面体形B.CS2为直线形C.HCN为折线形(V形)D.PCl3为三角锥形答案：C解析：N、CS2、HCN、PCl3结构中中心原子的价电子对数分别为4、2、2、4,价电子对分布的几何构型为正四面体形、直线形、直线形、四面体形,其中前三者中心原子的杂化轨道上没有孤电子对,微粒的空间结构就是价电子对分布的几何构型,PCl3分子中P的杂化轨道上有1对孤电子对,所以PCl3为三角锥形。4.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,下列说法正确的是(　　)。A.NH3与BF3都是极性分子B.NH3与BF3都是平面三角形结构C.NH3·BF3中B、N原子最外层都达到8电子稳定结构D.NH3·BF3中,NH3提供空轨道,BF3提供孤电子对答案：C解析：BF3分子中,B原子最外层有3个电子,与3个F原子形成三个B—F键,B原子周围没有孤电子对,NH3分子中,N原子最外层有5个电子,与3个H原子形成三个N—H键,N原子周围有1对孤电子对,根据价电子对互斥模型可知,BF3分子为非极性分子,空间结构为平面三角形,NH3分子为极性分子,空间结构为三角锥形,NH3·BF3中B原子有空轨道,N原子有孤电子对,所以NH3提供孤电子对,BF3提供空轨道,形成配位键,使B、N原子都达到8电子稳定结构。5.下列说法中正确的是(　　)。A.乙烯中CC键的键能是乙烷中C—C键的键能的2倍B.1个氮气分子中含有1个σ键和2个π键C.能够用来衡量化学键强弱的物理量有原子化热、晶格能、键能、范德华力、氢键D.N中4个N—H键的键能不相同答案：B解析：A项,乙烯中CC键中有1个σ键和1个π键,π键不如σ键的强度大,因此CC键的键能比乙烷中C—C键的键能的2倍小,错误;B项,氮气分子中两个N原子通过N≡N键结合,其中含有1个σ键和2个π键,正确;C项,能够用来衡量化学键强弱的物理量有原子化热、晶格能、键能,而范德华力、氢键不属于化学键,错误;D项,N中4个N—H键尽管形成过程不同,但是它们的键能相同,错误。6.下列对应关系不正确的是(　　)。答案：B解析：当中心原子在第ⅤA族,AB3分子的空间结构应是三角锥形;当中心原子在第ⅣA族,AB4分子的空间结构是正四面体形,AB2分子的空间结构是直线形;当中心原子在第ⅥA族,AB2分子的空间结构是V形。7.下列各组微粒中,都互为等电子体的是(　　)。A.CO、NO、NaH、N2B.SO2、N、CNO-C.C、N、BeCl2D.SiF4、Si、S、P答案：D解析：A项,CO的价电子数为4+6=10,NO的价电子数为5+6=11,NaH是离子化合物,不存在分子,N2的价电子数为5+5=10,不符合题意;B项,SO2的价电子数为6+6×2=18,N的价电子数为5+6×2-1=16,的价电子数为5×3+1=16,CNO-的价电子数为4+5+6+1=16,不符合题意;C项,C的价电子数为4+6×3+2=24,N的价电子数为5+6×3+1=24,BeCl2的价电子数为2+7×2=16,不符合题意;D项,SiF4的价电子数为4+7×4=32,Si的价电子数为4+6×4+4=32,S的价电子数为6+6×4+2=32,P的价电子数为5+6×4+3=32,符合题意。8.硼元素可形成三个等电子体阴离子:B、B和B,则m、n值分别为(　　)。A.5　3B.2　4C.3　1D.1　2答案：A解析：化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子互为等电子体,m=5、n=3时,三种阴离子的价电子总数相等,故A项正确。9.下列各组分子的中心原子杂化类型相同,其键角不相等的是(　　)。A.CCl4、SiCl4、SiH4B.H2S、NF3、CH4C.BCl3、CH2CHCl、环己烷D.SO3、C6H6(苯)、CH3C≡CH答案：B解析：A项,中心原子都采用sp3杂化,空间结构均为正四面体形,其键角相等;B项,中心原子都是sp3杂化,但空间结构不同,H2S为V形,NF3为三角锥形,CH4为正四面体形,分子的键角不相等;C项,三氯化硼和氯乙烯的中心原子都是sp2杂化,环己烷中碳原子为sp3杂化;D项,SO3和苯的中心原子都是sp2杂化,而丙炔中碳原子为sp和sp3杂化。10.已知SO3、BF3、CCl4、PCl5、SF6都是非极性分子,而H2S、NH3、NO2、SF4、BrF5都是极性分子,由此可推出ABn型分子属于非极性分子的经验规律是(　　)。A.ABn型分子中A、B均不含氢原子B.A元素的相对原子质量必小于B元素的相对原子质量C.分子中所有原子都在同一平面上D.ABn型的价电子对数等于n答案：D解析：当ABn型分子的价电子对数等于n时,分子采取对称的空间结构,形成非极性分子,D项正确。当n=2、3、4、5、6且A原子上无孤电子对时,ABn型分子的空间结构分别为直线形、平面正三角形、正四面体形、三角双锥形、正八面体形,分子中所有原子不一定都在同一平面上,C项错误。CH4是ABn型的非极性分子,A项错误。A元素的相对原子质量可以大于B元素的相对原子质量,也可以小于B元素的相对原子质量,如SO3和BF3,B项错误。二、选择题(本题共5小题,每小题4分,共20分。每小题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)11.有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中,正确的是(　　)。A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子答案：C解析：12.顺铂[Pt(NH3)2Cl2]是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物;碳铂是1,1-环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称,属于第二代铂族抗癌药物,结构如图所示,其毒副作用低于顺铂。下列说法正确的是(　　)。A.碳铂中所有碳原子在同一平面上B.顺铂分子中氮原子的杂化方式是sp2C.碳铂分子中采取sp3杂化的碳原子与采取sp2杂化的碳原子数目之比为2∶1D.1 mol 1,1-环丁二羧酸含有σ键的数目为12NA(设NA代表阿伏加德罗常数的值)答案：C解析：根据碳铂的结构简式可知,与相连的碳原子采取sp3杂化,分别与四个碳原子成键,因此所有碳原子不可能在同一平面上,A项错误;顺铂分子中N与H形成3个σ键,与Pt形成1个配位键,因此顺铂分子中氮原子采取sp3杂化,B项错误;碳铂分子中采取sp3杂化的碳原子有4个,采取sp2杂化的碳原子有2个,即数目之比为2∶1,C项正确;由题中信息可知,1,1-环丁二羧酸的结构简式为,补全碳环上的氢原子,可得1mol该有机物中含有σ键的数目为18NA,D项错误。13.硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示。下列叙述正确的是(　　)。A.Xm-的化学式为(H4B4O9)2-B.硼原子轨道的杂化类型有sp2、sp3C.配位键存在于4、6原子之间D.硼砂晶体中有离子键、配位键两种化学键答案：AB解析：由原子半径可知,模型中1、3、5、6代表O原子,2、4代表B原子,可知Xm-是(H4B4O9)m-,H为+1价,B为+3价,O为-2价,依据化合物中各元素的化合价代数和为0的原则可得m=2,则Xm-的化学式为(H4B4O9)2-,A项正确;2号B原子与O原子形成3个σ键,价电子对数为3,则2号B原子采取sp2杂化,4号B原子与O原子形成4个键,其中1个键是配位键,价电子对数为4,则4号B原子采取sp3杂化,B项正确;B原子含有空轨道,O原子杂化轨道上含有孤电子对,4、5原子之间存在配位键,C项错误;硼砂晶体中有离子键、共价键(包含配位键),D项错误。14.X、Y、Z是三种短周期元素,其中X、Y位于同一族,Y、Z处于同一周期。X原子的最外层电子排布是2s22p4。Z原子的核外电子数比Y原子少1。下列说法不正确的是(　　)。A.CX2(C是原子核内含6个质子的元素)分子是非极性分子B.ZH3分子的空间结构为平面三角形C.Z4分子是非极性分子D.H2YO4的酸性比H3ZO4的酸性弱答案：BD解析：X原子的最外层电子排布是2s22p4,则X是氧,它在第2周期第ⅥA族。Y是跟氧同族的短周期元素,则Y在第3周期第ⅥA族,Y是硫。Z与Y在同周期,Z原子的核外电子数比Y原子少1,则Z在第3周期第ⅤA族,Z是磷。CO2是非极性分子;PH3的空间结构与NH3相似,为三角锥形结构;P4是非极性分子;H2SO4的酸性比H3PO4的酸性强,故A、C项正确。15.科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的新物质三硝基胺[N(NO2)3],其结构如图所示。已知该分子中N—N—N 的键角都是108.1°,下列有关说法不正确的是(　　)。A.分子中N、N间形成的共价键是非极性键B.该分子易溶于水,是因为分子中N、O均能与水分子形成氢键C.分子中非硝基氮原子采取sp2杂化D.分子中非硝基氮原子上有1对孤电子对答案：BC解析：分子中N、N间形成的共价键是同种原子间形成的非极性键,A项正确。分子中的N、O上没有连接H,因此不能与水分子形成氢键,故B项错误。分子中非硝基氮原子有3个σ键和1对孤电子对,采取sp3杂化,故C项错误。分子中非硝基氮原子上有1对孤电子对,故D项正确。三、非选择题(本题共5小题,共60分)16.(15分)Ⅰ.(1)基态Cr原子外围电子轨道表示式为　　　　　　　　　,核外有　　　　　种不同运动状态的电子。 (2)CH3CH2OH与H2O可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为　。 Ⅱ.根据等电子体原理可知:(1)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子数为　　　　,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为　　　　　　　　　　。 (2)试预测的空间结构为　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)仅由第2周期元素组成的共价分子中互为等电子体的有　　　　组。 (4)氨分子中N—H键的键角比水分子的O—H键的键角大的原因是　　　　　　　　。 答案：Ⅰ.(1)　24(2)H2O与CH3CH2OH分子间能形成氢键Ⅱ.(1)7　O>N>C(2)直线形(3)2(4)H2O分子中有2对孤电子对,而NH3分子中有1对孤电子对,孤电子对对成键电子对有较强的排斥作用,导致水分子的O—H键的键角较小解析：Ⅰ.(1)Cr为24号元素,外围电子排布式为3d54s1,轨道表示式为;Cr原子核外有24个电子,每个电子的运动状态各不相同。(2)CH3CH2OH含有羟基,可以与水形成分子间氢键。Ⅱ.(1)苯环上的碳原子以及形成双键的碳原子均为sp2杂化,所以有7个;化合物乙中羟基中的O原子、氨基中的N原子以及非苯环上的C原子均为sp3杂化,非金属性越强,电负性越大,所以电负性O>N>C。(2)与CO2所含原子总数相同,价电子总数相同,互为等电子体,根据CO2的空间结构可知应为直线形。(3)仅由第2周期元素组成的共价分子中互为等电子体的有CO和N2、CO2和N2O,共2组。(4)H2O分子中有2对孤电子对,而NH3分子中有1对孤电子对,孤电子对对成键电子对有较强的排斥作用,导致水分子的O—H键的键角较小。17.(10分)研究物质的微观结构,有助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题。(1)化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料,它可由六元环状化合物(HBNH)3通过3CH4+2(HBNH)3+6H2O3CO2+6H3BNH3制得。下列有关叙述中不正确的是　　　　。 A.反应前后碳原子的轨道杂化类型不变B.CH4、H2O、CO2分子的空间结构分别是正四面体形、V形、直线形C.第一电离能:N>O>C>BD.化合物A中存在配位键(2)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色,与其d轨道的电子排布有关。一般地,若为d0或d10排布时无颜色;若为d1~d9排布时有颜色;如[Cu(H2O)4]2+显蓝色。据此判断25号元素Mn形成的配离子[Mn(H2O)6]2+　　　　(填“有”或“无”)颜色。 (3)H—C≡C—COOH分子内含有的σ键、π键的个数依次为　　　　　,其中碳原子的杂化方式为　　　　　。 (4)青蒿素是从黄花蒿中提取得到的一种无色针状晶体,分子结构如图所示,则青蒿素分子中含有　　　　个手性碳原子。 (5)某元素的原子的M层为全充满状态,且N层电子只有一种运动状态,其单质晶体中微粒的堆积方式是下图中的　　　　(填“甲”“乙”或“丙”)。 答案：(1)A(2)有(3)6、3　sp和sp2(4)7(5)丙解析：(1)CH4中碳原子的杂化类型为sp3;CO2的结构式为OCO,碳原子的杂化类型是为sp,故A项说法错误。CH4中C的杂化类型为sp3,杂化轨道上无孤电子对,空间结构为正四面体形;H2O中O的杂化类型为sp3,因为O杂化轨道上有2对孤电子对,即H2O的空间结构为V形;CO2中C的杂化类型为sp,CO2的空间结构为直线形,故B项说法正确。同周期从左向右元素的第一电离能呈增大趋势,但ⅡA族>ⅢA族、ⅤA族>ⅥA族,因此第一电离能的大小顺序是N>O>C>B,故C项说法正确。B原子最外层有3个电子,B原子与3个H原子形成3个共价键后,最外层不再有未成键电子,N原子最外层有5个电子,N原子与3个H原子形成3个共价键后,最外层剩余1对孤电子对,但化合物A中B形成4个共价键,应是B提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键,故D项说法正确。(2)根据配离子[Mn(H2O)6]2+可知Mn显+2价,Mn2+的价电子排布式为3d5,根据信息,此配离子有颜色。(3)原子之间只能形成1个σ键,双键中有一个π键,三键中有2个π键,因此1mol题给有机物中含有6molσ键和3molπ键。形成三键的两个碳原子的杂化类型为sp;羧基中的一个碳原子的杂化类型为sp2。(4)手性碳原子连接4个不同的原子或基团,故青蒿素分子中手性碳原子(标注“”)如图,共7个。(5)M层全充满,N层只有1个电子,则此原子是Cu,金属铜是面心立方堆积,即采取丙中的堆积方式。18.(8分)为了比较温室效应气体对全球增温现象的影响,科学家以CO2为相对标准,引入了“温室效应指数”的概念(如表)。请回答下列问题。(1)6种气体中,温室效应指数最大的物质属于　　　　　　　(填“极性分子”或“非极性分子”)。 (2)在水分子中,O原子上的价电子对数为　　　　。 (3)N2O4分子的结构式为,分子为平面结构。N2O4分子中N原子的杂化方式为　　　　,在N2O4分子的结构式上,将你认为是配位键的共价键加上箭头:　　　　。 (4)根据等电子体原理,判断O3分子的空间结构为　　　　。 答案：(1)极性分子　(2)4　(3)sp2杂化　　(4)V形解析：CCl2F2是极性分子。水分子中O原子上的价电子对数为4。N2O4分子为平面结构,分子中每个N原子形成一个氮氧双键,即一个N原子形成三个σ键和一个π键,N原子的杂化方式为sp2杂化。两个N原子之间不能形成配位键,NO键中,有一个σ键和一个π键,也不可能形成配位键,因此只有氮氧单键之间形成配位键,即N→O。根据等电子原理,O3分子与SO2分子的空间结构相同,为V形。19.(12分)有A、B、C、D四种主族元素,原子序数依次增大,A元素原子2p轨道上有2个未成对电子。B元素原子的p轨道中有3个未成对电子,其简单气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大。C的最高化合价和最低化合价的代数和为4,其最高价氧化物中含C的质量分数为40%,且其核内质子数等于中子数。D元素原子得一个电子填入3p轨道后,3p轨道为全充满状态。请回答下列问题。(1)AC2分子中含有　　　　个π键,属于　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。(2)B的简单气态氢化物的空间结构为　　　,B原子采用　　　　杂化。(3)写出A的常见氧化物与B的氧化物中互为等电子体的一组物质:　　　　　　　　　　　　　　　　。(4)C元素的电负性　　　　(填“>”“<”或“=”)D元素的电负性,用一个化学方程式表示: 　　　　　　　　　。 答案：(1)2　非极性　(2)三角锥形　sp3　(3)CO2和N2O　(4)<　H2S+Cl22HCl+S↓解析：由题意可知,A元素原子的核外电子排布式为1s22s22p2或1s22s22p4,A可能为碳元素或氧元素。B元素原子的价电子排布式为ns2np3,为第ⅤA族元素,由B的气态氢化物的溶解度可知B为氮元素。因A的原子序数比B的小,则A为碳元素。C的最高正化合价和最低负化合价的代数和为4,则C为第ⅥA族元素,由其最高价氧化物中含C的质量分数为40%,且其核内质子数等于中子数,则C为硫元素。D元素原子得一个电子填入3p轨道后,3p轨道为全充满状态,则D元素原子的价电子排布式为3s23p5,D为氯元素。(1)CS2的结构式为SCS,分子中含有2个π键,为直线形结构,属于非极性分子。(2)NH3分子中N原子采用sp3杂化,其中一个杂化轨道被孤电子对占有,空间结构为三角锥形。(3)碳元素的常见氧化物有CO和CO2,其中CO2与氮的氧化物N2O互为等电子体。(4)硫、氯同周期,一般来说,同周期元素的电负性随原子序数的递增而增大,所以电负性:SINi的原因是　 　。(4)某镍白铜合金的立方晶胞结构如图所示。①晶胞中铜原子与镍原子的数量比为　　　　。②若合金的密度为d g·cm-3,晶胞参数a=　　　　　　　　 nm。答案：(1)1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　2(2)①正四面体形　②配位键　N③高于　NH3分子间可形成氢键(3)金属　铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子(4)①3∶1　②×107解析：(1)Ni是28号元素,根据核外电子的排布规律可知,其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。根据洪特规则可知,Ni原子3d能级上8个电子尽可能分占5个不同的轨道,其未成对电子数为2。(2)①S中,S原子的价电子对数为=4,成键电子对数为4,故S的空间结构为正四面体形。②[Ni(NH3)6]2+中,由于Ni2+具有空轨道,而NH3中N原子含有孤电子对,两者可通过配位键形成配离子。③由于NH3分子间可形成氢键,故NH3的沸点高于PH3的沸点。(3)Cu、Ni均属于金属晶体,它们均通过金属键形成晶体。因Cu元素基态原子的外围电子排布式为3d104s1,3d能级全充满,较稳定,失去第2个电子较难,因此ICu>INi。(4)①由晶胞结构图可知,Ni原子处于立方晶胞的顶点,Cu原子处于立方晶胞的面心,根据均摊法,每个晶胞中含有Cu原子的个数为6×=3,含有Ni原子的个数为8×=1,故晶胞中Cu原子与Ni原子的数量比为3∶1。②根据m=ρV可得,1mol晶胞的质量为(64×3+59)g=a3×dg·cm-3×6.02×1023,则a=cm=×107nm。选项ABCD中心原子所在族第ⅣA族第ⅤA族第ⅣA族第ⅥA族分子通式AB4AB3AB2AB2分子的空间结构正四面体型平面三角形直线形V形物质大气中的含量(体积百分比)/%温室效应指数CO20.031H2O10.1CH42×10-430N2O43×10-5160O34×10-62 000CCl2F24.8×10-825 000