高中化学选修3专题4分子空间结构与物质性质单元测试

(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分，每小题只有一个选项符合题意)1．下列各物质中的中心原子不是采用sp3杂化的是()A．NH3 B．H2OC．CO2 D．CCl4解析：选C。NH3为三角锥形，但中心原子氮原子采用sp3杂化，形成4个等同的轨道，其中一个由孤电子对占据，余下的3个未成对电子各占一个。H2O为V形，但其中的氧原子也是采用sp3杂化形成4个等同的轨道，其中两对孤电子对分别占据两个轨道，剩余的2个未成对电子各占一个。CCl4分子中C原子也采用sp3杂化，但CO2分子中C原子为sp杂化，CO2为直线形分子。2．下列分子中与CO互为等电子体的是()A．NO B．O2C．N2 D．NaH解析：选C。具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子互为等电子体。一个CO分子含有2个原子、10(即6＋4)个价电子，因此CO的等电子体也应该含有2个原子、10个价电子。一个NO分子含有2个原子、11(即6＋5)个价电子；一个O2分子含有2个原子、12(即2×6)个价电子；一个N2分子含有2个原子、10(即2×5)个价电子，因此，N2是CO的等电子体。NaH是离子化合物，既不是分子也不是离子，不属于等电子体范畴。3．下列各组离子中因有配位离子生成而不能大量共存的是()A．K＋、Na＋、Cl－、NOeq\o\al(－,3)B．Mg2＋、Ca2＋、SOeq\o\al(2－,4)、OH－C．Fe2＋、Fe3＋、H＋、NOeq\o\al(－,3)D．Ba2＋、Fe3＋、Cl－、SCN－答案：D4．在乙烯分子中有5个σ键、1个π键，它们分别是()A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键C．C—H之间是sp2形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键D．C—C之间是sp2形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键解析：选A。乙烯分子中C原子发生sp2杂化，杂化轨道共形成4个C—Hσ键，1个C—Cσ键，未杂化的2p轨道形成π键，A项说法正确。5．下列分子和离子中中心原子价层电子对几何构型为四面体且分子或离子空间构型为V形的是()A．NH＋4 B．PH3C．H3O＋ D．OF2解析：选D。中心原子价层电子对构型为四面体，所以应该是sp3杂化，V形结构只有3个原子组成，所以选项D对。A选项三角锥形的NH3结合一个H＋形成四面体。B中PH3为三角锥形。C中H3O＋为V形H2O结合一个H＋形成平面三角形。6．下列关于配合物组成的说法正确的是()A．配合物的内界是指配合物中的阳离子B．可提供空轨道接受孤电子对的金属离子常做配合物的中心原子C．配合物离子只能存在于晶体中D．Na3AlF6的中心原子配位数为3解析：选B。内界是指由中心原子与配位体组成的单元，所以A错误；由配合物可以形成溶液，如银氨溶液中存在配合物氢氧化二氨合银，所以C错误；Na3AlF6的中心原子配位数为6，所以D错误。7．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为()A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化B．NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道C．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子解析：选C。氨气分子、甲烷分子中的氮原子、碳原子都采用sp3型杂化，但由于NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强，导致相应的键角变小，空间构型相应地也发生变化。8．在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ＝d·q。下列说法正确的是()A．CS2分子中μ＝0B．偶极矩的大小顺序为邻硝基氯苯<间硝基氯苯<对硝基氯苯C．实验测得μ(PF3)＝1.03可知，PF3分子是平面三角构型D．治癌药Pt(NH3)2Cl2的一种异构体μ＞0，其在水中的溶解性较小解析：选A。本题是一个信息题，首先要理解偶极矩的含义。当μ＝0，即说明d＝0，因为电量不可能为0，而d＝0，也即是正、负电荷重心重合，则转化为教材中的非极性分子的定义。A项CS2分子为非极性分子，所以μ＝0，正确。B项中对位的d是最小的，即μ是最小的，错误。PF3可能存在平面三角形和三角锥形两种情况，但是平面三角形的μ＝0，所以PF3为三角锥形，C项错误。μ＞0则为极性分子，根据相似相溶规则，在水中的溶解性应较大，D项错误。9．碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为()A．CCl4与I2相对分子质量相差较小，而H2O与I2相对分子质量相差较大B．CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子C．CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子解析：选D。根据“相似相溶规则”，非极性分子构成的溶质易溶于非极性分子构成的溶剂中；极性分子构成的溶质易溶于极性分子构成的溶剂中。CCl4和I2都是非极性分子，H2O是极性分子，相比较而言，I2更易在CCl4中溶解而不易溶于水中，D项正确。其余选项都没有揭示问题的实质。10．两种非金属元素，A、B所形成的下列分子中，属于极性分子的是()A．①② B．②③C．③④ D．②④解析：选D。对于多原子分子是否是极性分子，取决于结构是否对称，正负电荷的重心是否重合。①正四面体、③平面正三角形都是结构对称的，都是非极性分子，而②④的结构不对称，是极性分子。11．下列分子中，中心原子为sp3杂化且属于极性分子的是()A．NH3 B．BF3C．CO D．CCl4解析：选A。A项中NH3虽然只形成三个共价键但却是sp3杂化，其中N的一对孤电子对占一个轨道，三个未成对电子各占其余三个轨道；B项中BF3是sp2杂化且属于非极性分子；C项中CO属于极性分子但C原子不是sp3杂化；D项中C原子是sp3杂化，但CCl4是非极性分子。12．向含等物质的量的[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2的溶液中分别加入过量的AgNO3溶液，生成AgCl沉淀的质量比是()A．1∶2∶3 B．2∶1∶3C．1∶3∶2 D．3∶2∶1解析：选C。在配合物外界中的Cl－易发生电离，电离后与AgNO3发生Ag＋＋Cl－=AgCl↓，而内界中配位离子难以电离，不与AgNO3反应。13．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是()A．分子中中心原子通过sp3杂化成键时，该分子不一定为正四面体结构B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对C．[Cu(NH3)4]2＋和CH4两种微粒中中心原子Cu和C都是通过sp3杂化轨道成键D．CCl4分子中有四个完全等同的σ键解析：选C。分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构，如NH3中N原子采用sp3杂化轨道成键，但NH3属于三角锥形，A项正确；杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，B项正确；[Cu(NH3)4]2＋中中心原子Cu采用dsp2(sp2d)杂化轨道成键，而CH4分子中中心原子C是采用sp3杂化轨道成键，C项错误；D项正确。14．三氯化磷分子的空间构型是三角锥形，下列关于三氯化磷分子空间构型的叙述，不正确的是()A．PCl3分子中的三个共价键的键长、键角都相等B．PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键C．PCl3分子中三个共价键键能、键角均相等D．PCl3是非极性分子解析：选D。P—Cl键是由不同原子形成的，属于极性共价键，三个P—Cl键相同，键长、键能都相等，三个P—Cl键之间的夹角均为100°，PCl3为三角锥形结构，分子中正电荷重心和负电荷重心不重合，属于极性分子。15．实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲()，它遇Fe2＋形成红色配合物，结构如下图，下面说法不正确的是()A．邻二氮菲中C和N均采用sp2杂化B．该红色配离子中配位数为6C．铁与氮之间的化学键为离子键D．邻二氮菲中所有原子共平面解析：选C。铁与氮之间的化学键为配位键。二、非选择题(本题包括5小题，共55分)16．(10分)CrO3、NaBH4常用于醛、酮与醇的相互转化，由硼酸[H3BO3或B(OH)3]可以合成NaBH4。(1)写出Cr元素原子在基态时的核外电子排布式：__________________________________。(2)与BHeq\o\al(－,4)互为等电子体的一种阳离子是________，BHeq\o\al(－,4)离子的空间构型为________。(3)硼酸是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图)。下列有关说法正确的是________。A．硼酸晶体属于原子晶体B．H3BO3分子的稳定性与氢键有关C．分子中硼原子最外层为8e－稳定结构D．1molH3BO3的晶体中含有3mol氢键解析：(1)Cr为24号元素，注意3d为半充满的特殊性。(2)等电子体必须原子数目及价电子数相等。BH－4类似于B(OH)－4，也为sp3杂化，即为正四面体形。(3)硼酸中存在氢键，故为分子晶体，A项错。稳定性与键能有关，氢键只影响熔沸点，B项错。C项，B只有6个电子，错。D项，1molH3BO3的晶体中含有3mol氢键，正确。答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar]3s54s1(2)NHeq\o\al(＋,4)正四面体形(3)D17．(4分)Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。(1)[Cu(NH3)4]Cl2中存在的化学键类型有________(填序号)。A．配位键 B．极性共价键C．非极性共价键 D．离子键(2)某种含Cu2＋的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应：HOCH2CHCH2→CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为________。解析：[Cu(NH3)4]2＋中铜离子与氨分子之间的化学键是配位键，氨分子内部的化学键是极性键，配离子与Cl－之间为离子键。HOCH2CHCH2中的C原子，有一个采取sp3杂化，两个采取sp2杂化。CH3CH2CHO中的C原子有两个采取sp3杂化，一个采取sp2杂化。答案：(1)ABD(2)sp218．(8分)丁二酮肟常用于检验Ni2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，其结构如下图所示。(1)该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是________________，氮镍之间形成的化学键是________________；(2)该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在________；(3)该结构中，碳原子的杂化轨道类型有________。解析：(2)在及中，氧氢之间除形成共价键外，还可以形成氢键。(3)该结构中—CH3中的碳原子是sp3杂化、中的碳原子是sp2杂化。答案：(1)一个σ键、一个π键配位键(2)氢键(3)sp2、sp319．(14分)W、X、Y3种元素原子序数依次减小。W的原子序数为24；X原子p轨道共有11个电子；Y是第3周期主族元素，其部分电离能(I)如下表。请回答下列问题：电离能/kJmol－1I1I2I3I4I5Y584182327511158414837(1)W基态原子的电子排布式为________________。(2)电负性：X________Y(填“>”、“＝”或“<”)。(3)R是与X同主族的短周期元素。R的氢化物沸点比X的氢化物更高，原因是__________________________________________________________________。(4)氨为常见化工原料，氨分子中N原子采用________杂化，该分子的空间构型为________，分子中N、H原子之间形成________键(填“σ”或“π”)；已知W3＋能与氨分子形成配离子[W(NH3)6]3＋，该配离子中存在的化学键有________(填标号)。A．金属键 B．离子键C．共价键 D．配位键解析：(1)由W的原子序数为24可知W为铬元素，其基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1；(2)X原子p轨道共有11个电子，即2p6和3p5，故X为氯元素；Y是第3周期主族元素，其部分电离能(I)如表所示I4远大于I3，判断Y为铝；电负性是氯>铝，即X>Y；(3)R是与X同主族的短周期元素，故R的氢化物为HF，HF分子间形成了氢键，而HCl分子间只有范德华力，所以R的氢化物沸点比X的氢化物更高；(4)氨为常见化工原料，氨分子中N原子采用sp3杂化，该分子的空间构型为三角锥形，分子中N、H原子之间形成σ键；已知W3＋能与氨分子形成配离子[W(NH3)6]3＋，该配离子中存在的化学键有共价键、配位键。答案：(1)1s22s22p63s23p63d54s1(2)>(3)HF分子间形成了氢键，而HCl分子间只有范德华力(4)sp3三角锥形σCD20．(19分)(2014·高考福建卷)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，与石墨相似，具有层状结构，可作高温润滑剂。立方相氮化硼是超硬材料，有优异的耐磨性。它们的晶体结构如图所示。(1)基态硼原子的电子排布式为________________________________________________________________________。(2)关于这两种晶体的说法，正确的是________(填序号)。a．立方相氮化硼含有σ键和π键，所以硬度大b．六方相氮化硼层间作用力小，所以质地软c．两种晶体中的B—N键均为共价键d．两种晶体均为分子晶体(3)六方相氮化硼晶体层内一个硼原子与相邻氮原子构成的空间构型为________，其结构与石墨相似却不导电，原因是________________________________________________________________________。(4)立方相氮化硼晶体中，硼原子的杂化轨道类型为________。该晶体的天然矿物