02-第二章　分子结构与性质

第二章分子结构与性质注意事项1.全卷满分100分。考试用时90分钟。2.可能用到的相对原子质量:H1C12N14O16Na23S32Cl35.5K39Mn55Fe56。一、选择题(本题共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.下列有关叙述错误的是()A.利用手性催化剂生产手性药物可只得到一种或主要得到一种手性分子B.氢键是一种特殊化学键,它广泛存在于自然界中C.互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异D.由酸性ClCH2COOH>CH3COOH,可知酸性FCH2COOH>CH3COOH2.下列说法正确的是()A.N2F4的电子式为B.是手性分子C.I3AsF6晶体中,I3D.N2H4中N的杂化轨道:3.下列说法正确的是()A.价层电子对互斥模型中,π键电子对数计入中心原子的价层电子对数B.简单氢化物热稳定性:HF>H2O>NH3C.强度:氢键>化学键>范德华力D.沸点:>4.咪唑()具有类似于苯的平面结构,易溶于水。下列说法错误的是()A.咪唑的水溶液中存在氢键B.分子中C—N键的极性小于N—H键的极性C.分子中C—H键的键长比N—H键的键长长D.咪唑中N原子电负性最小5.下列各组分子的中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构不相同的是()A.CCl4、SiCl4、SiH4B.H2S、NF3、CH4C.BCl3、、环己烷D.SO3、、6.工业上用合成气(CO和H2)制取乙醇的反应为2CO+4H2CH3CH2OH+H2O;以CO、O2、NH3为原料,可合成尿素[CO(NH2)2]。下列叙述错误的是()A.H2O分子的VSEPR模型为四面体形B.CH3CH2OH分子中—CH2—上的C原子的杂化方式为sp3C.在上述制取乙醇反应涉及的4种物质中,沸点从低到高的顺序为H2<CO<H2O<CH3CH2OHD.CO(NH2)2分子中含有的σ键与π键的数目之比为7∶17.有一种有机物的键线式酷似牛,故称为牛式二烯炔醇。下列有关说法不正确的是()A.牛式二烯炔醇的官能团可以用红外光谱测定B.1个牛式二烯炔醇含有3个手性碳原子C.1mol牛式二烯炔醇分子中含有6molπ键D.牛式二烯炔醇分子中C原子只存在sp和sp2杂化8.下列关于BeF2和SF2的说法正确的是()A.BeF2分子中,中心原子Be的价层电子对数为2,成键电子对数为2,其空间结构为直线形B.SF2分子中,中心原子S的价层电子对数为4,成键电子对数为2,其空间结构为四面体形C.BeF2和SF2分子的VSEPR模型分别为直线形和V形D.SF2的键角比BeF2的大9.某化合物的分子式为AB2,A属于第ⅥA族元素,B属于第ⅦA族元素,A和B在同一周期,它们的电负性分别为3.44和3.98,已知AB2分子的键角为103.3°。下列推断不正确的是()A.AB2分子的空间结构为V形B.A—B键为极性共价键,AB2分子为非极性分子C.AB2分子中A原子采取sp3杂化D.AB2分子中无氢原子,分子间不能形成氢键10.X、Y为同周期主族元素,Y有8种不同运动状态的电子,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]的形式存在。下列说法错误的是()A.Y形成的单质可能是极性分子B.[XY3]中心原子杂化方式为sp2C.[XY2]+空间结构为直线形D.X、Y形成的简单氢化物稳定性:X>Y11.已知HNO3、H2SO4的结构如图所示,下列说法不正确的是()A.NO3-、B.HNO3、H2SO4分子中N、S的杂化轨道类型分别为sp2、sp3C.等物质的量的NO3-、SO42D.HNO3、H2SO4都能与水分子形成分子间氢键12.5氨基四唑硝酸盐受热迅速生成以N2为主的气体,并放出大量的热,其结构简式如图,其中五元环为平面结构,下列说法正确的是()A.基态N原子核外电子的运动状态有3种B.阴离子的空间构型为三角锥形C.该化合物的阳离子中除—NH2外C、N原子的杂化方式都相同D.该化合物因存在类似于苯分子的大π键,所以非常稳定13.下列事实的解释不正确的是()事实解释A气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难Mn2+的价层电子排布式为3d5,3d轨道为半充满状态,比较稳定;Fe2+的价层电子排布式为3d6,再失去一个电子可达到3d轨道半充满的稳定状态BH3O+中H—O—H键角比H2O中的大H3O+的中心原子的孤电子对数为1,H2O的中心原子的孤电子对数为2,孤电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<成键电子对之间的斥力C熔点:HF>HClHF分子间能形成氢键D酸性:CF3COOH>CCl3COOH氟的电负性大于氯的电负性,F—C键的极性大于Cl—C键的极性,使CF3—的极性大于CCl3—的极性,导致CF3COOH的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出H+14.下列关于物质结构与性质的说法,不正确的是()A.I3AsF6中存在I3+,I3B.ABn(n≥2)型分子中,若中心原子没有孤电子对,则ABn分子空间结构对称,属于非极性分子C.水分子间存在氢键,故H2O的熔、沸点及稳定性均大于H2SD.DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构15.一种物质结构如图所示,其中X、Y、Z、Q、W为1~20号元素,原子序数依次增大,Z与Q同主族,Q和W的简单离子具有相同的电子层结构。下列说法错误的是()A.原子半径:W>QB.Z的简单氢化物的熔点低于Q的简单氢化物的熔点C.阴离子QZ42-D.W2Q2Z3溶液与Q的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液反应有黄色浑浊和无色气体产生二、非选择题(本题共5小题,共55分)16.(10分)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:(1)元素Mn与O中,基态原子核外未成对电子数较多的是。

(2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为,原因是。

(3)①H2O分子内O—H键、②分子间的范德华力、③氢键,从强到弱依次为(填序号)。

(4)H2O2是一种无色液体,其结构如图所示。根据“相似相溶”规律,H2O2在水中的溶解度(填“大于”“小于”或“等于”)其在CCl4中的溶解度。

(5)基态Co原子的核外电子占据的最高能层符号为,CO2分子中σ键与π键数目之比为。

17.(10分)设NA为阿伏加德罗常数的值,回答下列问题:(1)1molCO2中含有的σ键数目为。

(2)由C、H元素形成的化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数比为。

(3)1mol乙醛分子中含有σ键的数目为,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的数目为。

(4)CH4、NH3、H2O、HF分子中,共价键的极性由强到弱的顺序是。

18.(9分)H与O可以形成H2O和H2O2两种化合物。请回答:(1)H+可与H2O形成H3O+,H3O+的空间结构名称为。

(2)H2O2是(填“极性”或“非极性”)分子。H2O2晶体中有:①O—O键、②O—H键、③范德华力、④氢键,则作用力由强到弱依次为(用序号表示)。

(3)某些金属离子可以催化H2O2分解的原因是:其最外层未排满的d轨道可以存储电子,降低活化能,使分解反应容易发生。根据以上原理,下列金属离子不能催化H2O2分解的是。

A.Al3+B.Mg2+C.Cu2+D.Mn2+E.Fe2+(4)SF6分子的空间结构为正八面体形,如图所示。1molSF6中含有molS—F键。

19.(12分)按要求回答下列问题。(1)H2O和SO42-的中心原子的杂化轨道类型分别为,试判断H2O和SO42(2)成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3,分子结构如图,As原子的杂化方式为,雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体,SnCl4分子的空间结构为。

(3)某物质结构简式如图,回答下列问题:分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子构成的空间结构为;CSe2首次是由H2Se和CCl4反应制取的,试比较CSe2、H2Se、CCl4三种分子的键角(按由大到小顺序排列)。

(4)S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3,S32-的空间结构为(5)[H2F]+[SbF6]是一种超强酸,则[H2F]+的空间结构为。

(6)Na3AsO4中含有的化学键类型包括;AsO43-的空间结构为20.(14分)A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大,A的核外电子总数与其所在周期序数相同;D原子的L层中,成对电子与未成对电子占据的轨道数相同,并且无空轨道;B原子的L层中未成对电子数与D相同,但有空轨道;D与E同族。请回答下列问题:(1)A与B、C、D、E元素形成的二元共价化合物中,一种化合物分子呈三角锥形,该分子的化学式为,其中心原子的杂化方式为;A分别与B、C、D形成的共价化合物中既含有极性键,又含有非极性键的是(填化学式,任意写出三种)。

(2)这些元素形成的含氧酸根离子中,中心原子的价层电子对数为3的是(写两种即可);含氧酸根离子呈三角锥形的是。

(3)BA4分子的空间结构为;根据原子轨道重叠方式的不同,该分子中共价键的类型为。

(4)B的一种氢化物的相对分子质量是26,其分子中σ键与π键的数目之比为。

附加题1.下列说法中正确的是()A.NO2、BF3、NCl3中没有一个分子中原子的最外层都满足了8电子稳定结构B.P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28'C.NH4+的电子式为D.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2.我国科学家首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。部分流程如图(部分产物略去):CO2CH3OHHCHO→……→(C6H10O5)n(淀粉)下列有关说法错误的是()A.1个CO2分子中存在1个σ键、1个π键B.CH3OH和HCHO均为极性分子C.CO2、CH3OH和HCHO分子中的碳原子杂化方式各不相同D.相同压强下,CH3OH的沸点比CO2高,因为前者能形成分子间氢键答案与解析第二章分子结构与性质1.B2.B3.B4.D5.B6.C7.D8.A9.B10.D11.C12.C13.B14.C15.B1.B利用手性催化剂生产药物时可只得到一种或主要得到一种手性分子,故A正确;氢键不是化学键,是一种比较强的分子间作用力,故B错误;互为手性异构体的分子互为镜像,且分子组成和原子排列都完全相同,物理性质不同,化学性质也有一定的差异,故C正确;F和Cl都是吸电子基,F或Cl取代了乙酸分子中甲基上的H,使得FCH2COOH和ClCH2COOH中羧基中的羟基的极性更大,所以酸性FCH2COOH>CH3COOH,ClCH2COOH>CH3COOH,故D正确。2.BN2F4的电子式为,故A错误;的中间碳原子连接的四个原子或基团不相同,是手性分子,故B正确;I3+的孤电子对数为12×(712×1)=2,价层电子对数为4,有两个孤电子对,空间结构为V形,与水分子空间结构相同,故C错误;N2H4中每个N原子形成3个σ键,含有1个孤电子对,N原子的杂化方式为sp3,故D3.B价层电子对互斥模型中,π键电子对数不计入中心原子价层电子对数,A错误;已知非金属性F>O>N,非金属性越强,简单氢化物的热稳定性越强,即HF>H2O>NH3,B正确;氢键是一种分子间作用力,其强度弱于化学键,C错误;由于邻羟基苯甲酸能够形成分子内氢键,而对羟基苯甲酸能形成分子间氢键,故沸点:邻羟基苯甲酸小于对羟基苯甲酸,D错误。4.D咪唑的水溶液中存在氢键,A正确;氮的电负性大于碳,则分子中C—N键的极性小于N—H键的极性,B正确;氮原子半径小于碳原子,则分子中C—H键的键长比N—H键的键长长,C正确;咪唑中N的电负性最大,D错误。5.BA项,中心原子都是sp3杂化,其空间结构相同;B项,中心原子都是sp3杂化,孤电子对数不同,分子的空间结构不相同;C项,BCl3和CH2CHCl的中心原子都是sp2杂化,环己烷中碳原子为sp3杂化;D项,三氧化硫和苯分子的中心原子均为sp2杂化,而丙炔中碳原子存在sp和sp3杂化。6.C水分子中O原子价层电子对数为2+6-2×12=4,所以VSEPR模型为四面体形,A正确。CH3CH2OH分子中—CH2—上的C原子形成了4个σ键,没有孤电子对,杂化轨道数目为4,所以其杂化方式为sp3,B正确。四种物质都是由分子构成的,分子之间通过分子间作用力结合,在室温下H2和CO是气体,H2O和CH3CH2OH是液体,气体的沸点小于液体的沸点,分子间作用力H2<CO,所以物质的沸点H2<CO;H2O和CH3CH2OH分子之间都存在范德华力和氢键,由于氢键数目:H2O>CH3CH2OH,所以物质的沸点CH3CH2OH<H2O,故四种物质的沸点从低到高的顺序为H2<CO<CH3CH2OH<H2O,C错误。1个CO(NH2)2分子中含有的σ键数目为7,含有的π键数目是1,所以分子中含有的σ7.D红外光谱可以测定官能团,A项正确;1个牛式二烯炔醇分子中含有3个手性碳原子,B项正确;1mol牛式二烯炔醇分子中含有6molπ键,C项正确;牛式二烯炔醇分子中碳原子存在sp、sp2和sp3杂化,D项错误。8.ABeF2分子的中心原子Be的价层电子对数是12×(22×1)+2=2,成键电子对数为2,无孤电子对,因此BeF2分子的VSEPR模型和空间结构均为直线形,A正确;SF2分子中,中心原子S的价层电子对数是12×(62×1)+2=4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,因此SF2分子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为V形,B错误;由上述分析知,BeF2分子的VSEPR模型为直线形,SF2分子的VSEPR模型为四面体形,C错误;BeF2为直线形,SF2为V形,BeF2的键角比SF2的大9.BAB2分子中A属于第ⅥA族元素,价层电子数目为6,B属于第ⅦA族元素,则该分子中A的价层电子对数为2+6-1×22=4,有2个孤电子对,所以为V形结构,故A正确;B元素的电负性更大,A—B键为极性共价键,为V形结构,正电中心和负电中心不重合,为极性分子,故B错误;A的价层电子对数为4,则A原子采取的是sp3杂化,故C正确;A属于第ⅥA族元素,B属于第ⅦA族元素,AB2分子中不可能有H原子,10.DY有8种不同运动状态的电子,则Y为O,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]的形式存在,X、Y为同周期主族元素,则X为N。Y(O)形成的单质O3是V形结构,是极性分子,故A正确;[XY3]为NO3-,中心原子氮原子价层电子对数为3+12(5+12×3)=3,则杂化方式为sp2,故B正确;[XY2]+即NO2+,中心原子氮原子价层电子对数为2+12(512×2)=2,则空间结构为直线形,故C正确;非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,因此X、Y形成的简单氢化物稳定性:H211.CNO3-中氮原子的价层电子对数=3+5+1-3×22=3,氮原子采用的是sp2杂化,无孤电子对,则NO3-空间结构为平面三角形,SO42-中硫原子的价层电子对数=4+6+2-4×22=4,采用的是sp3杂化,则SO42-的空间结构为正四面体形,故A、B正确;根据NO3-中氧原子个数,可知1个NO3-中含有σ键的个数为3,根据SO42-中氧原子个数,可知1个SO42-中含有12.C基态N原子核外电子的运动状态有7种,A错误;阴离子为NO3-,NO3-中心原子N原子的价层电子对数为3+12(5+12×3)=3,无孤电子对,其空间构型为平面三角形,B错误;该化合物的阳离子中除—NH2外C、N原子均为sp2杂化,故C正确;5氨基四唑硝酸盐受热迅速生成以N2为主的气体,13.BH3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,因为H2O中氧原子有2个孤电子对,H3O+中氧原子只有1个孤电子对,成键电子对之间的斥力<孤电子对与成键电子对之间的斥力<孤电子对之间的斥力,B错误。14.CI3+的价层电子对数=2+12×(712×1)=4,含有2个孤电子对,故空间结构为V形,A项正确;若中心原子没有孤电子对,则ABn型分子属于非极性分子,B项正确;非金属元素的简单氢化物的熔、沸点与氢键和范德华力有关,而稳定性与共价键键能有关,H2O的稳定性大于H2S是因为O—H键的键能大于S—H键的键能,C项错误;DNA15.BX、Y、Z、Q、W为1~20号元素,原子序数依次增大,由题图可知,X、Y、Z形成的共价键数目分别为1、4、2,Z与Q同主族,则X为H元素、Y为C元素、Z为O元素、Q为S元素;Q和W的简单离子具有相同的电子层结构,则W为K元素。K的原子半径大于S,故A正确;水分子能形成分子间氢键,硫化氢不能形成分子间氢键,所以水的熔点高于硫化氢,故B错误;SO42-中硫原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0,则SO42-的VSEPR模型和离子的空间构型都为正四面体形,故C正确;硫代硫酸钾溶液与稀硫酸反应生成硫酸钾、硫和二氧化硫气体16.答案(除标注外,每空1分)(1)Mn(2)H2O>CH3OH>CO2>H2(2分)H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大(2分)(3)①、③、②(2分)(4)大于(5)N1∶1解析(1)基态O原子价层电子排布式为2s22p4,所以其核外未成对电子数是2,而基态Mn原子价层电子排布式为3d54s2,所以其核外未成对电子数是5,因此核外未成对电子数较多的是Mn。(2)H2O与CH3OH均为极性分子,常温常压下均呈液态,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,常温常压下均呈气态,CO2相对分子质量较大,范德华力较大,则CO2的沸点高于H2的沸点,所以沸点:H2O>CH3OH>CO2>H2。(3)共价键的键能大于氢键的作用力,H2O分子间氢键的作用力大于范德华力,故H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为O—H键、氢键、分子间的范德华力。(4)由题图可知过氧化氢是极性分子,水分子也是极性分子,而CCl4是正四面体结构,是非极性分子,故H2O2在水中的溶解度大于其在CCl4中的溶解度。(5)Co为27号元素,原子核外电子数为27,其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,基态Co原子的核外电子占据的最高能层符号为N;CO2分子结构式为OCO,1个双键含1个σ键、1个π键,所以1个CO2分子中含有2个σ键、2个π键,则σ键与π键数目之比为1∶1。17.答案(每空2分)(1)2NA(2)5∶1(3)6NA7(4)HF、H2O、NH3、CH4解析(1)CO2分子内含有碳氧双键,双键中一个是σ键,另一个是π键,则1molCO2中含有的σ键数目为2NA。(2)设该化合物的分子式为CmHn,则6m+n=16,当m=2,n=4时符合题意,为C2H4,结构式为。单键为σ键,双键中有1个σ键和1个π键,所以1个C2H4分子中σ键与π键个数比为5∶1。(3)乙醛和CO(NH2)2的结构简式分别为、,故1mol乙醛分子中含有σ键的数目为6NA,1个CO(NH2)2分子中含有7个σ键。(4)两个成键原子的电负性差值越大,它们形成的共价键的极性越大。由于电负性:F>O>N>C,故四种元素与H形成的共价键的极性:F—H>O—H>N—H>C—H。18.答案(除标注外,每空2分)(1)三角锥形(2)极性②、①、④、③(3)AB(4)6(1分)解析(1)H3O+中心原子价层电子对数为3+12×(613×1)=4,中心O原子为sp3杂化,有一个孤电子对,(2)根据H2O2分子结构示意图可知,该分子空间结构不对称,为极性分子;O—O键键能小于O—H键,共价键的键能大于氢键的作用力,氢键的作用力大于范德华力,综上所述,作用力由强到弱依次为②、①、④、③。(3)根据题意,若金属离子最外层d轨道未排满电子,则可催化H2O2分解,Cu2+价电子排布式为3d9,Mn2+价电子排布式为3d5,Fe2+价电子排布式为3d6,最外层d轨道上均未排满电子,能催化H2O2分解,综上所述,AB符合题意。(4)1个SF6分子中含有6个F原子,形成6个S—F键,所以1molSF6中含有6molS—F键。19.答案(除标注外,每空1分)(1)sp3、sp3H2O、SO42-中的中心原子价层电子对数均为4,H2O分子键角小于SO42-的键角,因为H2O中的O存在2个孤电子对,SO42(2)sp3正四面体形(3)四面体形CSe2>CCl4>H2Se(2分)(4)V形(5)V形(6)离子键、共价键正四面体形解析(4)S32-中心S原子价层电子对