分子结构与性质 专题训练及答案

1、分子结构与性质 专题训练及答案非选择题(本题包括 7 小题,共 100 分)1.(14 分)(2018 南充模拟)可以由下列反应合成三聚氰胺:CaO+3CCaC +2CO,CaC +N2 2CaCN +C,CaCN +2H O2 2 2NH CN+Ca(OH) ,NH CN 与水反应生成尿素 2 2 2CO(NH ) ,尿素合成三聚氰胺。2 2(1)写出与 Ca 在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式:_;CaCN 中阴离子为2C 错误！未找到引用源。,与 C 错误！未找到引用源。互为等电子体的分子有 N O 和_(填化学式),由此可以推知2C 错误！未找到引用源。的

2、空间构型为_。(2)三聚氰胺( )俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸( )后,三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过_结合,在肾脏内易形成结石。(3)CaO 晶胞如图所示,CaO 晶体中 Ca2+的配位数为_,Ca2+采取的堆积方式为_,O2-处于 Ca2+堆积形成的空隙 中;CaO 晶体和 NaCl 晶体的晶格能分别为 3 401 kJ·mol-1、786 kJ·mol-1。导致两者晶格能差异的主要原因是 _。(4)配位化合物 K Fe(CN) 遇亚铁离子会产生蓝色沉淀,因此可用于检验亚铁离子,已知铁原子的最外层电子数和配体3 n提供电子数之和为 14,求 n=_。【

3、解析】(1)与 Ca 在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子是锌,根据构造原理,基态的锌原子核外 电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s2 或Ar3d104s2;与 C 错误！未找到引用源。互为等电子体的分子有 N O 和 CO ;等电子2 2体具有相同的价电子数、原子总数,结构相似,二氧化碳分子是直线形,所以 C 错误！未找到引用源。离子的空间构型是 直线形。(2)三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键,所以是通过分子间氢键结合,在肾脏内易形成结石。(3)以钙离子为中心,沿 X、Y、Z 三轴进行切割,结合图片知,钙离子的配位数是 6,Ca2+采取的堆积方式为

4、面心立方最密堆积,O2-处于 Ca2+堆积形成的八面体空隙中;晶格能大小与离子带电量成正比,CaO 晶体中 Ca2+、O2-的带电量大于 NaCl 晶体 中 Na+、Cl-的带电量,导致的氧化钙晶格能大于氯化钠的晶格能。(4)CN-是常见的配位体,在配位化合物 K Fe(CN) 中每个配体可以提供 2 个电子,而铁原子最外层有 2 个电子,根据铁原3 n子的最外层电子数和配体提供电子数之和为 14,可得 2+2n=14,所以 n=6。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s2 或Ar3d104s2 CO 直线形 (2)氢键 (3)62面心立方最密堆积 CaO 晶体中 Ca2+、O

5、2-的带电量大于 NaCl 晶体中 Na+、Cl-的带电量 (4)62.(14 分)(2018·汉中模拟)X、Y、Z、W 为原子序数递增的短周期主族元素,R 为过渡元素。Y 的最高价氧化物对应的水 化物是强酸,Z 元素基态原子中有 2 个未成对电子,基态 W 原子的价层电子排布式为 nsn-1npn-1,X 与 W 为同主族元素。基 态的 R 原子 M 能层全充满,核外有且仅有 1 个未成对电子。请回答下列问题:(1) 基态 R 原子的核外价层电子排布式为_。(2) X、Y、Z 三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_(填“元素符号”)。- 1 -3(3) 元素 Y 的简单气态氢化物的

6、沸点_(填“高于”或“低于”)元素 X 的简单气态氢化物的沸点,其主要原因是 _,元素 Y 的简单气态氢化物中 Y 原子的杂化类型为_,元素 X 的简单气态氢化物分子的空间构型为 _。(4) Y 的气态氢化物在水中可形成氢键,其氢键最可能的形式为_(填字母序号)。(5)分子中的大 键可用符号错误！未找到引用源。表示,其中 m 代表参与形成大 键的原子数,n 代表参与形成大 键的电子数,X 的最高价氧化物分子中的大 键应表示为_,其中 键与 键数目之比为_。 R 元素与 Y 元素形成某种化合物的晶胞结构如图所示(黑球代表 R 原子),若该晶胞的边长是 a cm,则该晶体的密度为 _g·

7、cm (用 N 表示阿伏加德罗常数的值)。A【解析】基态 W 原子的价层电子排布式为 nsn-1npn-1,则 n=3,基态 W 原子的价层电子排布式为 3s23p2,W 是硅元素;X 与 W 为同主族元素,X 是碳元素;X、Y、Z、W 为原子序数递增,Z 元素基态原子中有 2 个未成对电子,Z 是氧元素,Y 的最高价氧 化物对应的水化物是强酸,Y 是氮元素;R 为过渡元素,基态的 R 原子 M 能层全充满,核外有且仅有 1 个未成对电子,R 是铜 元素。(1) 基态铜原子的核外有 29 个电子,价层电子排布式为 3d104s1。(2) 同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,氮原子 2p

8、轨道半充满,第一电离能大于 O,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。(3) NH 分子间有氢键,NH 的沸点高于 CH 的沸点,元素 NH 中氮原子价电子对数是 4,氮原子的杂化类型为 sp3,CH 分子的 3 3 4 3 4空间构型为正四面体。(4)水中氢原子与 NH 中氮原子形成氢键,故选 B。3(5)分子中的大键可用符号错误！未找到引用源。表示,其中 m 代表参与形成大键的原子数,n 代表参与形成大键 的电子数,CO 分子中的大键应表示为错误！未找到引用源。,二氧化碳的结构是 ,双键中有 1 个键和 12个键,二氧化碳中键与键数目之比为 11

9、。根据均摊原则,1 个晶胞中铜原子数是 12×错误！未找到引用源。=3、 氮原子数是 8×错误！未找到引用源。=1,所以该晶胞的化学式是 Cu N,摩尔质量是 206 g·mol-1,1 个晶胞的质量是错3误！未找到引用源。 g,该晶胞的边长是 a cm,则晶胞的体积是 a3cm3,该晶体的密度为错误！未找到引用源。g·cm-3(用 N 表示阿伏加德罗常数的值)。A答案:(1)3d104s1 (2)N>O>C (3)高于 NH 分子间形成氢键 sp33正四面体(4)B (5)错误！未找到引用源。 11 错误！未找到引用源。3.(18 分)(2

10、018·咸阳模拟)A 族的碳、硅等元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:(1)在基态 14C 原子中,核外存在_对自旋相反的电子;C 错误！未找到引用源。离子的几何构型为_。 (2)利用反应 Cu Cl +C H +2NH Cu C (乙炔亚铜,红色)+2NH Cl 可检验乙炔。乙炔分子中 键与 键数目之比为2 2 2 2 3 2 2 4_,NH Cl 中含有的化学键类型有_。4(3)“分子机器设计和合成”的研究对象之一为“分子开关”,“分子开关”与大环主体分子苯芳烃、杯芳烃等有关。- 2 -1 如图为对叔丁基杯4芳烃,由 4 个羟基构成杯底,羟基间的相互作用力是

11、_。对叔丁基杯4芳烃中碳原子的 杂化方式有_。2 杯芳烃可用于某些B 族元素金属离子如 La3+及 Se2+的萃取,基态 Se2+核外电子排布式为_。57 21(4)金刚砂(SiC)的晶胞结构如图所示,每个碳原子周围距离最近的碳原子数目为_个;若晶胞的边长为 a pm,则金刚砂的密度表达式为_g·cm-3。【解析】(1)碳原子核外电子排布为 1s22s22p2,其电子排布图为,则在基态14C 原子中,核外存在 2 对自旋相反的电子;C 错误！未找到引用源。中中心原子价层电子对个数=错误！未找到引用源。=3,碳原子采用 sp2 杂化,轨道 构型为平面三角形,成键原子有 3 个,分子空间

12、构型为平面三角形;(2)乙炔的结构式为 ,单键为键,三键含有 1 个键、2个键,故乙炔分子中键与键数目之比为 3 2;NH Cl 中铵根离子与氯离子之间存在离子键,氮与氢原子之间存在共价键和配位键;4(3) 对叔丁基杯4芳烃中,O 的非金属性很强,在羟基之间存在氢键;叔丁基杯4芳烃中含有苯环和饱和烃基,故碳原 子的杂化方式有 sp2 和 sp3;硒是 34 号元素,硒原子核外有 34 个电子,硒原子失去 2 个电子变成 Se2+,根据构造原理可 知 Se2+核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p2 或Ar3d104s24p2;(4) 金刚砂为原子晶体,每个硅原子连接

13、 4 个碳原子,硅原子的配位数为 4,每个硅原子又连接其他 3 个碳原子,所以每个 碳原子周围最近的碳原子数目为 3×4=12;该晶胞中碳原子个数=8×错误！未找到引用源。+6×错误！未找到引用源。=4,硅原子个数为 4,晶胞边长=a×10-10cm,体积 V=(a×10-10cm)3,=错误！未找到引用源。=误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 g·cm-3。答案:(1)2 平面三角形 (2)32 离子键、共价键、配位键(或离子键、共价键) (3)氢键 sp2、sp3 错1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3

14、d104s24p2(4)12 错误！未找到引用源。4.(12 分)短周期元素 A、B、C、D 原子序数依次增大,且 C 元素最高价氧化物对应的水化物能电离出电子数相等的阴、 阳离子。A、C 位于同一主族,A 为非金属元素,B 的最外层电子数是次外层电子数的 3 倍,B、C 的最外层电子数之和与 D 的最外层电子数相等。E 单质是生活中常见金属,其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏。请回答下列问题:(1) 写出 E 元素原子基态电子排布式:_。(2) 写出由 B、C 两种元素组成 11 化合物的电子式_,该物质中含有的化学键类型有_。(3) 由上述 A、B、C、D 四种元素中的三种组成某种盐,水溶液

15、显碱性,是家用消毒剂的主要成分。将该盐溶液滴入淀粉 KI 溶液中,溶液变为蓝色,则反应的离子方程式为 _。(4) 由上述 A、B、C、D 四种元素中的两种或多种元素组成的化合物有多种,写出一种既含有极性键又含有非极性键的共 价化合物_。(5) B、D 两种元素可形成多种阴离子,如 D 错误！未找到引用源。、D 错误！未找到引用源。、D 错误！未找到引用源。 等,在这三种阴离子中中心原子的杂化方式分别为_,离子的立体构型分别为_。- 3 -【解析】根据题意可推知:A 是 H;B 是 O;C 是 Na;D 是 Cl;E 是 Fe。(1) Fe 原子基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63

16、d64s2 或 Ar3d64s2。(2) 由 B、C 两种元素组成 11 化合物为 Na O ,其电子式是 ,Na O 中含有离子键和共价键(非极性2 2 2 2共价键)。(3)由上述 A、B、C、D 四种元素中的三种组成某种盐,水溶液显碱性,是家用消毒剂的主要成分。将该盐溶液滴入淀粉 KI 溶液中,溶液变为蓝色,说明该盐有强的氧化性,则该盐是 NaClO,则反应的离子方程式为 2I-+ClO-+H O I +Cl-+2OH-。2 2(4)四种元素形成的含有非极性键的共价化合物应含有过氧键,应为 H O 。2 2(5)B、D 两种元素可形成的三种阴离子为 Cl 错误！未找到引用源。、Cl 错误

17、！未找到引用源。、Cl 错误！未找到引用源。,三种离子中 Cl 的价层电子对数均为 4,均为 sp3 答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或 Ar3d64s2)杂化,立体构型分别为 V 形、三角锥形、正四面体形。(2)离子键和共价键(或非极性键)(3)2I-+ClO-+H O I +Cl-+2OH-2 2(4)H O2 2(5)sp3、sp3、sp3 V 形、三角锥形、正四面体形【加固训练】A、B、C、D、E 是原子序数依次增大的短周期主族元素。A 元素可形成多种同素异形体,其中一种是自然界最硬的 物质;B 的原子半径在短周期主族元素中最大;C 原子核外电子占据 7 个不同

18、的原子轨道;D 的单质在常温常压下是淡黄色 固体。(1) E 在元素周期表中的位置是_;B 的基态原子核外电子排布式为_。(2) A、D、E 中电负性最大的是_(填元素符号);B、C 两元素第一电离能较大的是_(填元素符号)。 (3)A 和 D 两元素非金属性较强的是_(填元素符号),写出能证明该结论的一个事实依据_ _。 (4)化合物 AD 分子中共有_个 键和_个 键,AD 分子的立体构型是_。2 2(5)C 与 E 形成的化合物在常温下为白色固体,熔点为 190 ,沸点为 182.7 ,在 177.8 升华,推测此化合物为_ 晶体。工业上制取上述无水化合物方法如下:C 的氧化物与 A、E

19、 的单质在高温条件下反应,已知每消耗 12 kg A 的单质,过程中转移 2×103mol e-,写出相应反应的化 学方程式:_。【解析】A、B、C、D、E 是原子序数依次增大的短周期主族元素。A 元素可形成多种同素异形体,其中一种是自然界最 硬的物质,因此 A 是碳元素;B 的原子半径在短周期主族元素中最大,则 B 是 Na;C 原子核外电子占据 7 个不同的原子轨道, 则 C 的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p1,所以 C 是 Al;D 的单质在常温常压下是淡黄色固体,则 D 是 S,E 的原子序数大 于 S,且是短周期元素,因此 E 是 Cl。(1) E 的原子序

20、数是 17,位于元素周期表的第 3 周期、第A 族;B 是钠,根据核外电子排布规律可知,其基态原子核外电 子排布式为 1s22s22p63s1。(2) 非金属性越强,电负性越大,则 A、D、E 中电负性最大的是 Cl;金属性越强,第一电离能越小,则 B、C 两元素第一电离 能较大的是 Al。(3) 非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强。已知 H CO 是弱酸,而 H SO 是强酸,因此 A 和 D 两元素非金属2 3 2 4性较强的是 S。(4)双键是由 1 个键和 1 个键组成的,CS 的结构式为 S C S,因此分子中共有 2 个键和 2 个键。分子的立体构2型与 CO 分子相似

21、,属于直线形结构。2(5)C 与 E 形成的化合物在常温下为白色固体,熔点为 190 ,沸点为 182.7 ,在 177.8 升华,推测此化合物为分子 晶体。工业上制取上述无水化合物方法如下:C 的氧化物与 A、E 的单质在高温条件下反应,12 kg 碳的物质的量是 12 000 g÷12 g·mol-1=1 000 mol,由于过程中转移 2×103 mol e-,因此碳元素在反应中失去 2 个电子,即其氧化产物是 CO,所以该反应的化学方程式为 Al O +3C+3Cl2 3 2答案:(1)第 3 周期、第A 族 1s22s22p63s13CO+2AlCl 。

22、3- 4 -3 2-3(2) Cl Al(3) S H CO 是弱酸,H SO 是强酸(或其他合理答案) (4)2 2 直线形2 3 2 4(5)分子 Al O +3C+3Cl2 3 23CO+2AlCl35.(12 分)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶2Cr 错误！未找到引用源。+3CH CH OH+16H+13H O 4Cr(H O) 3+3CH COOH2 3 2 2 2 6 3(1)Cr3+基态核外电子排布式为_;配合物Cr(H O) 2 63+中,与 Cr3+形成配位键的原子是_(填元素符号)。(2)CH COOH 中 C 原子轨道杂化类型为_;1 mol CH COOH 分子含有

23、 键的数目为_。3 3(3)与 H O 互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式);H O 与 CH CH OH 可以任意比例互溶,除因为它们都是极2 2 3 2性分子外,还因为_。【解析】(1)Cr 为 24 号元素,价电子为 24-18=6,d 轨道半满状态下较稳定,则 Cr 的核外电子排布为Ar3d54s1,失去电子 时,先失最外层上的电子,所以 Cr3+的核外电子排布为Ar3d3。H O 中的 O 含有孤电子对,所以 O 为配位原子。2(2)甲基中碳为 sp3 杂化,羧基中的碳为 sp2 中含有 7 mol 键。杂化。单键全部为键,双键中有一个键和一个键,所以 1 mol CH COOH

24、3(3)H O 中 O 的价电子数与 F 2+相等,所以 H O 和 H F+2 2互为等电子体。H O 与 CH CH OH 之间可以形成分子间氢键,故两者可以2 3 2任意比例互溶。答案:(1)1s22s22p63s23p63d3(或Ar3d3) O(2)sp 、sp 7 mol(或 7N )A(3)H F+ H O 与 CH CH OH 之间可以形成氢键2 2 3 26.(12 分)有 A、B、C、D、E 五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于 30)。A 的基态原子 2p 能级有 3 个电子;C 的基态原子 2p 能级有 1 个单电子;E 原子最外层有 1 个单电子,其次外层有 3

25、 个能级且均排满电子;D 与 E 同周期,价电 子数为 2。则:(1)写出基态 E 原子的价电子排布式_。基态 A 原子的第电离能比 B 的大,其原因是_。(2) B 元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的,原因是_。(3) A 的最简单氢化物分子的空间构型为_,其中 A 原子的杂化类型是_。(4) 向 E 的硫酸盐溶液中通入 A 的气态氢化物至过量,产生蓝色沉淀,随后沉淀溶解得到深蓝色溶液,向溶液中加入适量 乙醇,析出蓝色晶体。1 该蓝色晶体的化学式为_,加入乙醇的目的是_。2 写出该配合物中配离子的结构简式_。(5)C 和 D 形成的化合物的晶胞结构如图所示,则 D 的配位数是_,已知

26、晶体的密度为 g·cm ,阿伏加德罗常 数为 N ,求晶胞边长 a =_cm(含用 、N 的计算式表示)。A A【解析】A、B、C、D、E 五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于 30),A 的基态原子 2p 能级有 3 个单电子,原子 核外电子排布为 1s22s22p3,则 A 是 N;C 的基态原子 2p 能级有 1 个单电子,且 C 的原子序数大于 A,其原子核外电子排布为 1s22s22p5,所以 C 是 F,结合原子序数可推知 B 是 O 元素;E 原子核外有成单电子,其次外层有 3 个能级且均排满电子,且原 子序数小于 30,则 E 处于第 4 周期,其基态原子的价电

27、子排布式 3d104s1,则 E 是 Cu;D 与 E 同周期,价电子数为 2,则 D 是 Ca。(1) Cu 的核电荷数为 29,基态 Cu 的电子排布式是 1s22s22p63s23p63d104s1,则价电子排布式为 3d104s1。基态 N 的核外电子 排布为 1s22s22p3,p 轨道为半充满结构,较稳定,故其第电离能比 O 的大;(2) 水分子间能存在氢键,氢键比范德华力更强,H O 的沸点是同族元素中最高的;2- 5 -(3)NH 分子的空间构型为三角锥形,氨气分子中氮原子价层电子对个数=3+错误！未找到引用源。(5-3×1)=4,所以 N 采 3用 sp3杂化;(4

28、)向 CuSO 的水溶液中逐滴加入氨水,离子方程式为 Cu2+2NH ·H O Cu(OH) +2N 错误！未找到引用源。,至过量,观4 3 2 2察到溶液由天蓝色最终变为深蓝色,生成Cu(NH ) 2+,反应的离子方程式为3 4Cu(OH) +4NH ·H O Cu(NH ) 2+2OH-+4H O;2 3 2 3 4 2该蓝色晶体的化学式为Cu(NH ) SO ·H O,加入乙醇的目的是向深蓝色透明溶液加入乙醇,由于Cu(NH ) SO 在乙醇3 4 4 2 3 4 4中的溶解度小于在水中的溶解度,所以会析出深蓝色的晶体:Cu(NH ) SO ·H

29、O,则加入乙醇的作用是降低了Cu(NH ) SO ·H O 的溶解度;3 4 4 2 3 4 4 2Cu(NH ) 3 42+的结构式为;(5)晶胞中顶点 Ca 最靠近的 F 共有 8 个,则 Ca 的配位数是 8;白色球为 F、黑色球为 Ca,由晶胞结构可知,晶胞中白色球 数目=8、黑色球数目=8×错误！未找到引用源。+6×错误！未找到引用源。=4,则晶胞质量=4×错误！未找到引用源。 g=错误！未找到引用源。 g,晶胞的体积=错误！未找到引用源。 g÷ g·cm-3=错误！未找到引用源。cm3,故晶胞边 长 a=错误！未找到引用源

30、。cm。答案:(1)3d104s1基态氮原子的 2p 能级处于较稳定的半充满状态(2)水分子间存在氢键,氢键比范德华力更强 (3)三角锥形 sp3(4)Cu(NH ) SO ·H O 降低硫酸四氨合铜晶体的溶解度3 4 4 2(5) 8 错误！未找到引用源。7.(18 分)(能力挑战题)(2017·全国卷)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N ) (H O) (NH ) Cl(用 R5 6 3 3 4 4代表)。回答下列问题:(1) 氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为_。(2) 元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子

31、亲和能(E )。第二周期部分元1素的 E 变化趋势如图(a)所示,其中除氮元素外,其他元素的 E 自左而右依次增大的原因是_;1 1氮元素的 E 呈现异常的原因是_。1(3)经 X 射线衍射测得化合物 R 的晶体结构,其局部结构如图(b)所示。从结构角度分析,R 中两种阳离子的相同之处为_,不同之处为_。(填标号) A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数- 6 -C. 立体结构D. 共价键类型R 中阴离子错误！未找到引用源。中的 键总数为_个。分子中的大 键可用符号错误！未找到引用源。表示,其中 m 代表参与形成大 键的原子数,n 代表参与形成大 键的电子数(如苯分子中的大 键可表示为错误！未 找到引用源。 ),则错误！未找到引用源。中的大 键应表示为_。图(b)中虚线代表氢键,其表示式为(N 错误！未找到引用源。)NHCl、_、 _。(4)R 的晶体密度为 d g·cm-3,其立方晶胞参数为 a nm,晶胞中含有 y 个(N ) (H O) (NH ) Cl单元,该单元的相对质量为5 6 3 3 4 4M,则