专题4分子空间结构与物质性质第一单元分子的空间结构- 高二化学上学期苏教版（2019）选择性必修2

专题4分子空间结构与物质性质第一单元分子的空间结构—高二化学上学期苏教版（2019）选择性必修2一、选择题（共16题）1．关于CO2和SO2的说法中，正确的是A．C和S上都没有孤电子对B．C和S都是sp3杂化C．都是AB2型，所以空间结构都是直线型D．CO2的空间结构是直线型，SO2的空间结构是V型2．茚地那韦被用于新型冠状病毒肺炎的治疗，其结构简式如图所示(未画出其空间结构)。下列说法正确的是A．每个茚地那韦分子中含有4个手性碳原子B．虚线框内的所有碳、氧原子均处于同一平面C．茚地那韦可与氯化铁溶液发生显色反应D．茚地那韦属于芳香族化合物3．下列说法正确的是A．和的中心原子的杂化轨道类型相同B．和都是正四面体形分子且键角均为C．已知酸性：，是因为分子中有3个非羟基，HClO分子中只有一个羟基D．和都是三角锥形分子4．下列现象与氢键有关的是①HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的熔、沸点高②乙醇可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小④NH3比PH3稳定⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的熔、沸点低A．②③④⑤ B．①②③⑤ C．①②③④ D．①②③④⑤5．有关NH3分子的结构分析正确的是A．中心原子孤电子对数为0，分子为平面三角形，键角为120°B．中心原子孤电子对数为0，分子为三角锥形，键角为107°C．中心原子孤电子对数为1，分子为三角锥形，键角为107°D．中心原子孤电子对数为1，分子为平面三角形，键角为109°28′6．目前，科学家发现在负压和超低温条件下，可将水形成像棉花糖一样的气凝胶的冰，该冰称为“气态冰”。下列说法不正确的是A．该冰中含有水分子 B．“气态冰”与普通冰化学性质相同C．18g“气态冰”在标准状况下体积等于22.4L D．构成“气态冰”的分子为极性分子7．下面的排序不正确的是A．离子半径：Fe2+>Fe3+ B．硬度：晶体硅>金刚石C．键角：NH3>H2O D．热分解温度：BaCO3>CaCO38．下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是A．CCl4和SiCl4的熔点B．对羟基苯甲醛()和邻羟基苯甲醛()的沸点C．I2在水中的溶解度和I2在CCl4溶液中的溶解度D．NH3和HF的沸点9．煤炭的大量使用，导致地球二氧化碳的剧增，从而加剧了地球温室效应。煤炭燃烧的化学方程式可简单表示为。下列说法错误的是。A．基态碳原子有2个未成对电子B．含9mol中子C．的核外电子排布式是D．氧原子容纳电子的能级类型为3个10．“碳中和”有利于全球气候改善。下列有关CO2的说法错误的是A．CO2是Ⅴ形的极性分子 B．CO2可催化还原为甲酸C．CO2晶体可用于人工增雨 D．CO2是侯氏制碱法的原料之一11．在ClO几何构型中，O-Cl-O的键角应为A．109.5° B．小于109.5° C．大于109.5° D．120°12．下列物质的结构或性质与氢键无关的是A．冰的密度比水的小 B．乙醇在水中的溶解度C．金刚石熔点高 D．DNA的双螺旋结构13．下列叙述正确的是A．钾原子由激发态转变为基态可获得吸收光谱B．磷化铜()用于制造磷青铜，电负性：C．用原子轨道描述氢分子中化学键的形成：D．俗称光气的二氯甲醛()分子中键角恰好为14．新型分子N8呈首尾不分的链状结构，其中N原子共有四种成键方式，除端位外，其它N原子采用3种不同的杂化轨道成键。若N8分子中形式电荷为0的N原子数为x，采用sp2杂化的N原子数为y，采用sp3杂化的N原子数为z，则x、y、z分别为A．3，2，3 B．4，3，2 C．4，2，2 D．4，2，315．醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。结构如图所示灯笼形状，有关它的说法错误的是A．二价铬与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬B．铬为d2sp3杂化C．铬铬之间的四重键为一个σ键，2个π键和1个δ键D．该化合物是抗磁性的16．、、、为原子序数依次增大的四种短周期元素，已知、元素的原子序数之和是、元素的原子序数之和的3倍，且、元素是同主族元素。甲、乙、丙、丁、戊五种二元化合物的组成如下表：甲乙丙丁戊、、、、C、物质间存在反应：甲+乙→单质+丙；丁+戊→单质(淡黄色固体)+丙。下列说法正确的是A．甲、乙、丙、丁、戊均为只含极性键的极性分子B．原子半径：；电负性：C．可用酒精洗涤粘在容器内壁上的单质D．若甲与乙恰好反应生成单质，则乙为双原子分子二、综合题（共4题）17．某烟道气的主要成分是CO2，并含有少量硫氧化物、氮氧化物等杂质。其中的硫元素可在高温下通过CH4的作用回收，主要反应如下：2SO2(g)+CH4(g)⇌CO2(g)+2H2O(g)+S2(g)+Q(Q＞0)(1)以mol/(L•min)为单位，SO2的反应速率是S2生成速率的_________倍。(2)恒容条件下，不能说明该反应已经达到平衡状态的是_______(选填编号)a.混合气体中水蒸气含量不再变化b.混合气体密度不发生变化c.容器内压强不再变化d.混合物平均相对分子质量不再变化达到平衡后升高体系温度，则平衡常数K_________(填“增大”、“减小”、或“不变”)。(3)请在下式中标出上述反应中电子转移的方向和数目：_____2SO2(g)+CH4(g)⇌…该反应的氧化产物是_________。SO2的主要性质除氧化性、漂白性外还有________性。(4)该反应混合物中有两种极性分子，分别是______和_____；固态硫的分子式可能是S8，它与S2互为________。(5)烟道气中的NO2也能与CH4反应并生成无害气体，完全转化3.0molNO2气体时，需要甲烷的物质的量为__________mol.18．X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子；X、Z中未成对电子数均为2；U是第三周期元素形成的简单离子中半径最小的元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子。请回答下列问题：(1)X、Y、Z的第一电离能从大到小的顺序是_______(用元素符号表示，下同)。(2)写出W的价电子排布式________，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有_______。(3)根据等电子体原理，可知化合物XZ的结构式是______，YZ2-的VSEPR模型是________。(4)X、Y、Z的简单氢化物的键角从大到小的顺序是________(用化学式表示)，原因是____________________。(5)由元素Y与U元素组成的化合物A，晶胞结构如图所示（黑球表示Y原子，白球表示U原子），请写出化合物A的化学式_______，该物质硬度大，推测该物质为______晶体。其中Y元素的杂化方式是____________。(6)U的晶体属立方晶系，其晶胞边长为405Pm，密度是2.70g·cm-3，通过计算确定其晶胞的类型________________（堆简单立方堆积、体心立方堆积或面心立方最密堆积）（已知：4053=6.64×107)。19．门捷列夫在研究周期表时预言了“类硅”元素锗和“类铝”元素镓等11种元素。锗及其化合物应用于航空航天测控、光纤通讯等领域。一种提纯二氧化锗粗品(主要含GeO2、As2O3)的工艺如图：已知：ⅰ.GeO2与碱反应生成Na2GeO3.ⅱ.GeCl4极易水解，GeCl4沸点86.6℃。ⅲ.As位于同主族P的下一周期，As2O3+2NaOH=2NaAsO2+H2O。(1)Ge位于同主族Si的下一周期，则Ge核外电子排布式为_______。(2)Ge为共价晶体，其晶胞与金刚石晶胞相似，则一个晶胞中含有_______个Ge原子。(3)“氧化”过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，其离子方程式为_______。(4)AsH3的中心原子轨道杂化为_______。AsH3的沸点比NH3低的原因_______。(5)盐酸蒸馏生成GeCl4，反应的化学方程式为_______。(6)高纯二氧化锗的含量采用碘酸钾滴定法进行测定。称取ag高纯二氧化锗样品，加入氢氧化钠在电炉溶解，用次亚磷酸钠还原为Ge2+，以淀粉为指示剂，用bmol/L的碘酸钾标准溶液滴定，消耗碘酸钾的体积为VmL。(20℃以下，次亚磷酸钠不会被碘酸钾和碘氧化)资料：3Ge2++IO+6H+=3Ge4++I-+3H2O，IO+5I-+6H+=3I2+3H2O。此样品中二氧化锗的质量分数是_______(用表达式表示)。20．次磷酸钠(NaH2PO2)是具有珍珠光泽的晶体或白色结晶性粉末，易溶于水、乙醇、甘油，微溶于氨水，不溶于乙醚。次磷酸钠(NaH2PO2)广泛应用于化学镀镍，其制备与镀镍过程如下图所示：据此回答下列问题：(1)基态Ni原子的核外电子排布式为___________，PH3的分子空间构型为___________。(2)“碱溶”过程中，发生反应化学方程式为___________，H3PO2为一元弱酸，则NaH2PO2溶液中离子浓度大小关系为___________。(3)“沉降池”中，通入氨气的目的是___________，“净化”操作需要过滤、洗涤、干燥，洗涤时，选用的洗涤剂为___________。(4)“滤液2”经分离提纯可以得H3PO4，写出“镀镍”过程发生的离子反应方程式___________，充分反应后，向“滤液2”中，加入适量Ca(OH)2悬浊液，生成CaSO4和CaHPO4混合沉淀，此时=___________。[已知：Ksp(CaSO4)=7×10-5(mol／L)2；Ksp(CaHPO4)=1×10-7(mol／L)2]参考答案1．D【详解】A．C的孤电子对数为，S的孤电子对数为，故A错误；B．C的价层电子对数为，S的价层电子对数为，则C和S分别是sp杂化，sp2杂化，故B错误；C．C的价层电子对数为2，孤电子对数为0，S的价层电子对数为3，S的孤电子对数为1，则CO2的空间结构是直线型，SO2的空间结构是V型，故C错误；D．由C分析可知，CO2的空间结构是直线型，SO2的空间结构是V型，故D正确；故选D。2．D【详解】A．手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，茚地那韦含有5个手性碳原子，如图，故A正确；B．苯环12个原子均共面，环烷烃碳原子不共面，故虚线框内不是所有碳、氧原子均处于同一平面，故B错误；C．能与氯化铁溶液发生显色反应则含有酚羟基，茚地那韦无酚羟基，故C错误；D．茚地那韦中含有苯环，属于芳香族化合物，故D正确；故选D。3．D【详解】A．中中心原子B的价层电子对数为3，B为sp2杂化；中中心原子N的价层电子对数为4，N为sp3杂化，故A错误；B．是正四面体形分子且键角为，故B错误；C．已知酸性：，是因为分子中有1个非羟基氧原子，HClO分子中只有0个非羟基氧原子，故C错误；D．和中中心原子都采用sp3杂化，都只有1对孤电子对，都是三角锥形分子，故D正确；故选D。4．B【详解】①因第ⅦA族中，HF中分子之间存在氢键，则HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高，故①选；②乙醇、水分子之间能形成氢键，乙醇可以和水以任意比互溶，故②选；③冰中存在氢键，使得水分子排列更加规则，体积变大，则冰的密度比液态水的密度小，故③选；④分子的稳定性与化学键的强弱有关，与氢键无关，故④不选；⑤对羟基苯甲酸易形成分子之间氢键，而邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，故⑤选；与氢键有关的有①②③⑤，故选B。5．C【详解】NH3分子的中心原子为N，其孤电子对数是(5-3×1)=1；每个N连接3个H，成键电子对是3，所以价层电子对数为4，VSEPR模型为正四面体，但由于有一个孤电子对，所以其分子构型为三角锥形，键角为107°，故选C。6．C【详解】A．“气态冰”与普通冰一样都是由H2O分子构成，A正确；B．“气态冰”与普通冰一样都是由H2O分子构成，因此物质的化学性质相同，B正确；C．18g“气态冰”的物质的量是1mol，由于状态为固态，所以不能使用气体摩尔体积计算其体积，C错误；D．构成“气态冰"的分子是H2O，由于H2O分子中O原子上有两对孤电子对，所以分子为极性分子，D正确；答案为：C。7．B【详解】A．核电荷数相同，电子数越多，半径越大，离子半径：Fe2+>Fe3+，故A正确；B．二者均为原子晶体，原子半径越小，键长越短，键能越大，硬度越大，即硬度：金刚石>晶体硅，故B错误；C．N、O均为sp3杂化，NH3有一对孤电子对，H2O有两对孤电子对，孤电子对之间排斥力>孤电子对与共用电子对间排斥力>共用电子对之间的排斥力，键角NH3>H2O，故C正确；D．RCO3热分解生成RO和CO2，R2+离子半径越小，结合O2—越容易，热分解温度越低，热分解温度BaCO3>CaCO3，故D正确；答案选B。8．B【详解】A．CCl4和SiCl4的相对分子质量后者大，CCl4和SiCl4的熔点，后者高，故A不符；B．对羟基苯甲醛()分子间氢键较强，对羟基苯甲醛()的沸点高于邻羟基苯甲醛()的沸点，故B符合；C．根据相似相溶原理，I2是非极性子，水是极性分子，I2在水中的溶解度小，CCl4是非极性子，I2在CCl4溶液中的溶解度大，故C不符；D．HF分子间氢键强，NH3比HF的沸点低，故D不符；故选B。9．C【详解】A．基态碳原子2p轨道有2个未成对电子，A正确；B．的中子数为9，则含9mol中子，B正确；C．基态的质子数为6，则核外电子数为6个，核外电子排布式是，C错误；D．O原子容纳电子的能级为1s、2s、2p，故能级类型为3个，D正确；故选C。10．A【详解】A．CO2的中心原子C的价层电子对数为2，无孤电子对，CO2的空间构型为直线形，其正负电荷中心重合，为非极性分子，A项错误；B．CO2可以被H2在催化剂作用下还原为甲酸，B项正确；C．固态二氧化碳(干冰)升华时吸热，可用于人工增雨，C项正确；D．侯氏制碱法中发生反应：NaC1+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4C1，CO2是生产原料之一，D项正确；故选A。11．B【详解】略12．C【详解】A．冰晶体中每个水分子周围与4个紧邻的水分子以氢键结合，形成四面体结构，使空间利用率降低，体积增大，密度小于水，冰的密度比水的小与氢键有关，故A不符合题意；B．乙醇分子和水分子间能形成氢键，可以和水分子以任意比例互溶，则乙醇在水中的溶解度与氢键有关，故B不符合题意；C．金刚石是原子晶体，晶体中共价键较强，具有很高的熔点，则金刚石熔点高与氢键无关，故C符合题意；D．DNA的双螺旋结构是因为肽键中的氧原子与氢原子之间形成了氢键，则DNA的双螺旋结构与氢键有关，故D不符合题意；故选C。13．B【详解】A．钾原子由激发态转变为基态可获得释放光谱，故A错误；B．磷化铜()用于制造磷青铜，根据同周期从左到右电负性依次递增，同主族从上到下电负性依次减弱，可得电负性：，故B正确；C．，左边第一个是氢原子原子轨道，左边第二个不是氢原子的原子轨道，因此图示不能描述氢分子中化学键的形成，故C错误；D．俗称光气的二氯甲醛()分子的空间构型是平面三角形，但碳氧双键和碳氯键不相同，键角不是，故D错误；故答案为：B14．C【详解】略15．B【详解】略16．D【分析】根据单质D为淡黄色固体，则D为S元素；A、B、C、D为原子序数依次增大的四种短周期元素，C、D元素是同主族元素，在C为O元素；C、D元素的原子序数之和是A、B元素的原子序数之和的3倍，A、B元素的原子序数之和为8，戊为O、S两种元素组成的化合物，且丁+戊→单质D(淡黄色固体)+丙，其反应方程式为：2H2S+SO2=3S↓+2H2O、3H2S+SO2=3H2O+4S↓，则A为H元素，B为N元素；甲+乙→单质B+丙，其反应方程式为：8NH3+6NO2=7N2+12H2O、4NH3+6NO=5N2+6H2O，则甲为NH3，乙为NO2或NO，丙为H2O，丁为H2S，戊为SO3或SO2。【详解】A．若戊为SO3，则SO3是平面正三角形，含极性键的非极性分子，A错误；B．同周期从左到右元素原子半径减小，电负性增大；同主族从上到下元素原子半径增大，电负性减小，故原子半径：S>N>O；电负性：O>N>S，B错误；C．D为S单质，硫微溶于酒精，不能达到洗涤目的，应用二硫化碳洗涤，C错误；D．根据4NH3+6NO=5N2+6H2O，若2mol甲与3mol乙恰好反应生成2.5mol单质B，则乙为NO，是双原子分子，D正确；故答案为：D。17．2b减小CO2酸性氧化物SO2H2O同素异形体1.5【详解】(1)根据反应方程式分析，每消耗2molSO2，生成1molS2(g)，则SO2的反应速率是S2生成速率的2倍；(2)a．反应达到平衡时，各物质的浓度不再改变，所以混合气体中水蒸气含量不再变化，能说明化学反应是否达到平衡，故a不选；b．反应物和生成物均为气体的反应，气体总质量反应前后质量守恒，保持不变，恒容容器体积不发生改变，则整个反应达到化学平衡前后，混合气体的密度都不变，不能根据密度说明化学反应是否达到平衡，故b选；c．随着反应进行，气体分子数增加，气体压强增大，当容器内压强不再变化时，可以说明化学反应是否达到平衡，故c不选；d．反应前后质量守恒，混合气体总质量不变，随着反应进行，混合气体的物质的量发生改变，所以当混合物平均相对分子质量不再变化时，可以说明反应是否达到平衡，故d不选；综上所述答案为b；该反应为放热反应，达到平衡后升高体系温度，平衡左移，平衡常数K减小；(3)反应为氧化还原反应，SO2做氧化剂，在反应中得到电子，CH4做还原剂，在反应中失去电子，根据电子守恒可得电子转移数目为8，所以答案为：；反应中C元素化合价升高，氧化产物是CO2，SO2的主要性质除氧化性、漂白性外还有还原性和酸性氧化物的性质；(4)极性分子是指分子中正负电荷中心不重合的分子，则分别是SO2和H2O；S8与S2为S元素的不同单质，互为同素异形体；(5)烟道气中的NO2也能与CH4反应并生成无害气体，可判断为CO2和H2O和N2，反应的化学方程式为：2NO2+CH4=CO2+N2+2H2O，完全转化3.0molNO2气体时，根据反应方程式计算，则需要甲烷的物质的量为1.5mol。【点睛】当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化，解题时要注意，选择判断的物理量，随着反应的进行发生变化，当该物理量由变化到定值时，说明可逆反应到达平衡状态。18．N>O>C3d104s1K、CrCO平面三角形CH4>NH3>H2O3种氢化物的中心原子价层电子多少均为4，VSEPR模型均为正四面体结构，但中心原子的孤电子对数依次增加，导致键角变小AlN原子sp3面心立方最密堆积【详解】X、Y、Z、U、W是原子序数依次增大的前四周期元素。其中Y的原子核外有7种运动状态不同的电子，则Y为氮元素；U是第三周期元索形成的简单离子中半径最小的元素，则U为铝元素；X、Z中未成对电子数均为2，X的原子序数小于N，而Z的原子序数介于N氮、铝之间；X、Z的核外电子排布分别为1s22s22p2，1s22s22p4，故X为碳元素、Z为氧元素；W的内层电子全充满，最外层只有1个电子，原子序数大于铝，只能处于第四周期，核外电子数为2+8+18+1=29，故W为铜元素。（1）同周期元素随原子序数增大，第一电离能呈增大趋势，但N元素2p能级为半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能N>O>C；（2）W为铜元素，价电子排布式为3d104s1，W同周期的元素中，与W原子最外层电子数相等的元素还有3d64s1，为K元素、3d54s1为Cr元素；（3）根据等电子体原理，可知化合物CO与N2互为等电子体，CO的结构式是CO，YZ2—为NO2—，中心原子价电子对数=2+×（5+1-2×2）=3，VSEPR模型是平面三角形；（4）X、Y、Z的最简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O，三种氢化物的中心原子价层电子对数均为4，VSEPR模型均为正四面体形，但中心原子的孤电子对数依次增大，导致键角变小，故键角：CH4>NH3>H2O；（5）晶胞中N原子数目为4，铝原子数目为8×+6×=4，故该化合物化学式为AlN，该物质硬度大，属于原子晶体，Y原子形成4个共价键，故Y原子杂化方式为sp3；（6）设晶胞中铝原子数目为N(Al)，则N(Al)=g=(405×10-10)3×2.70g/cm3，解得N(Al)=4.00，所以其晶胞的类型为面心立方密堆积。点睛：本题考查核外电子排布、电离能、杂化方式、晶胞计算。关键是准确推断元素，周期表中特殊位置的元素归纳是解答本题的关键基础。19．1s22s22p63s23p63d104s24p283AsO+ClO+6OH−=3AsO+Cl−+3H2Osp3杂化NH3分子间形成氢键，作用力强，沸点高NaGeO3+6HCl=2NaCl+GeCl4+3H2O【分析】二氧化锗粗品（主要含GeO2、As2O3）中加入NaOH溶液碱浸，发生的反应为GeO2+2NaOH═Na2GeO3+H2O、As2O3+2NaOH═2NaAsO2+H2O，向溶液中加入NaClO3氧化除砷，发生的反应为：3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O，向溶液中加入稀盐酸并蒸馏，“蒸馏”过程中的反应为：Na2GeO3+6HCl═2NaCl+GeCl4+3H2O，蒸馏分离出GeCl4，向GeCl4中加入高纯水，发生的水解反应：GeCl4+(n+2)H2O=GeO2•nH2O↓+4HCl，然后过滤得到母液和GeO2•nH2O，将GeO2•nH2O烘干得到高纯的GeO2；【详解】(1)Si位于元素周期表的第三周期ⅣA族，Ge位于同主族Si的下一周期，则Ge在周期表中的位置是第四周期第IVA族，为32号元素，则Ge核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p2；(2)Ge晶胞与金刚石晶胞相似，晶胞内部有4个Ge原子，其它原子处于顶点与面心，晶胞中Ge原子数目；(3)“氧化除砷”的过程是将NaAsO2氧化为Na3AsO4，同时氯酸钠被还原生成氯化钠，反应方程式为：3NaAsO2+NaClO3+6NaOH=3Na3AsO4+NaCl+3H2O，对应的离子反应方程式为3AsO+ClO+6OH−=3AsO+Cl−+3H2O；(4)对于AsH3中As原子孤电子对数=，杂化轨道数目=3+1=4，则As原子采取sp3杂化方