2023届新高考新教材化学人教版一轮训练-第五章第3讲　化学键　分子结构与性质

第五章第3讲化学键分子结构与性质一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．下列物质中含有相同的化学键类型的是()A．NaCl、HCl、H2O、NaOHB．Cl2、Na2S、HCl、SO2C．Na2O2、H2O2、H2O、O3D．HBr、CO2、H2O、CS2解析：DA．四种物质分别含有离子键、共价键、共价键、离子键和共价键，错误；B.四种物质分别含有共价键、离子键、共价键、共价键，错误；C.四种物质分别含有离子键和共价键、共价键、共价键、共价键，错误；D.四种物质均含有共价键，正确。2．下列说法正确的是()①S8分子中S原子采用的轨道杂化方式为sp3②C2H4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键③SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角<120°④H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大A．①② B．③④C．①②③ D．①③④解析：D①S8是一个环形分子，每个S与两个其他S原子相连，S原子形成两个孤电子对，两个σ键，所以S是sp3杂化，故正确；②碳碳双键中一个是σ键，还有一个是π键，所以除了碳氢σ键(s­sp2σ键)，还有sp2­sp2σ键，故错误；③SnBr2分子中，Sn原子的价层电子数目是eq\f(4＋2,2)＝3，配位原子数为2，故Sn含有1个孤电子对，SnBr2空间结构为V形，根据价层电子对互斥理论可以判断其键角小于120°，故正确；④H3O＋价层电子互斥模型为四面体形，氧原子采取sp3杂化，H2O中O原子有两个孤电子对，H3O＋中O原子有一个孤电子对，因为孤电子对间的排斥力>孤电子对与成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力，导致H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，故正确。3．某一化合物的分子式为AB2，A属第ⅥA族元素，B属第ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为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与H2O相比，AB2的熔、沸点比H2O的低D．AB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键解析：B根据A、B的电负性值及所处位置关系，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2。O—F键为极性共价键。因为OF2分子的键角为103.3°，OF2分子中键的极性不能抵消，所以为极性分子。4．毒奶粉主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺。下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是()A．所有氮原子均采取sp3杂化B．一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键C．属于极性分子D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键解析：BC=N键中N原子采取sp2杂化，—NH2中N原子采取sp3杂化，A错误；1个三聚氰胺分子中含有6个N—H键、6个C—N键和3个C=N键，每个双键中含有1个σ键，故1个三聚氰胺分子中含有15个σ键，B正确；由三聚氰胺的结构简式可知，该分子结构对称，是非极性分子，C错误；三聚氰胺分子中只含有极性键，不含非极性键，D错误。5．(2021·原创)下列关于N、P、S及其化合物结构与性质的论述错误的是()A．[Zn(NH3)6]2＋中H—N—H的键角大于NH3分子中H—N—H的键角B．P可形成分子PF3和PF5，它们的几何构型分别为三角锥形和三角双锥形C．若氨晶体中每个氢原子都形成氢键，则每个NH3与周围4个NH3通过氢键相结合D．SO2分子中的大π键可以表示为Πeq\o\al(4,3)解析：CA项，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，氨分子中含有孤电子对，而[Zn(NH3)6]2＋中N原子上的孤电子对与锌离子形成配位键，所以[Zn(NH3)6]2＋中H—N—H键角>NH3分子中H—N—H的键角，正确；B项，PF3中P的价层电子对数＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，有一个孤电子对，所以空间结构为三角锥形，PF5中P的价层电子对数＝5＋eq\f(5－5×1,2)＝5，无孤电子对，所以空间结构为三角双锥形，正确；C项，若氨晶体中每个氢原子都形成氢键，则1个NH3中3个H原子与其他的NH3分子的N原子形成3个氢键，1个N原子与其他NH3分子的H原子形成3个氢键，则每个NH3与周围6个NH3通过氢键相结合，错误；D项，杂化轨道只用于形成单键或用来容纳未参与成键的孤对电子，未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。SO2分子中的S、O都采用sp2杂化，S和2个O之间各有一对共用电子，这样2个O各自还有5个未用价电子，S还有4个未用价电子。2个O各有4个价电子形成2对孤对电子，S有2个价电子形成1对孤对电子，这样，2个O还剩余2个价电子，S还剩余2个价电子，这4个价电子形成一个大π键Πeq\o\al(4,3)，正确。6．(2021·平阴一中月考)连花清瘟胶囊用于治疗流行性感冒，其主要成分的结构简式如图所示。下列关于该有机化合物的说法错误的是()A．分子中只有1个手性碳原子B．1mol该有机化合物消耗Na与NaOH的物质的量之比为3∶2C．键角α>βD．分子中共平面的碳原子最多有7个解析：D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，该有机化合物中只有虚线圈内的碳原子为手性碳原子，只有一个，A正确；该有机化合物能与Na反应的基团有酚羟基、醇羟基和羧基，能与NaOH反应的基团有酚羟基和羧基，所以1mol该有机化合物消耗Na与NaOH的物质的量之比为3∶2，B正确；氧原子上有孤对电子，导致β键角更小，C正确；与苯环相连的碳原子与苯环在同一平面上，与羧基相连的碳原子可以通过单键旋转到苯环平面，故分子中最多共平面的碳原子不止7个，D错误。7．(2021·青岛期末)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，最外层电子数满足Z＝X＋Y；化合物Y2X4的电子总数为18个；基态Z原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，且最高能级有两个未成对电子；W的氢化物水溶液及最高价氧化物对应水化物均为强酸。下列叙述错误的是()A．X、Y、W三种元素能形成离子化合物B．X2Y—YX2的水溶液呈碱性C．元素的电负性：Y<ZD．Y2Z分子中只含σ键，不含π键解析：DY2X4型常见化合物有N2O4、C2H4、N2H4，根据电子总数为18，推测Y2X4为N2H4，即X为H，Y为N；Z的最外层电子数＝X最外层电子数＋Y最外层电子数＝6，故Z可能为O或S，又Z电子总数是最高能级电子数的2倍，O和S最高能级均为4个电子，即np4，故Z的电子总数为8，Z为O；W的氢化物为强酸，短周期满足此要求的只有HCl，故W为Cl。X为H，Y为N，W为Cl，三者可形成离子化合物NH4Cl，A正确；该化合物为两个氨基相连，即N2H4(肼)，肼溶于水能发生类似NH3与水的反应，且生成物能电离出OH－，故溶液显碱性，B正确；Y为N，Z为O，电负性：O>N，C正确；Y2Z即N2O，其等电子体为CO2，故两者结构相同，根据CO2结构式O=C=O可知，双键中有一条为σ键，另一条为π键，D错误。8．离子液体是在室温或接近室温时呈液态的盐类物质，应用广泛。1­乙基­3­甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体结构如图所示，下列相关叙述错误的是()A．该离子液体中C、N杂化方式均有sp2和sp3两种B．阴离子呈正四面体形，存在共价键和配位键C．阳离子中σ键数目是π键数目的10倍D．该离子液体与水能够形成氢键解析：C该离子液体中根据C原子连接的化学键有1个双键判断应采用的是sp2杂化，还有碳原子连接的是四个单键，判断采用的是sp3杂化。N原子连接的有1个双键判断是sp2杂化，另一个N原子连接的都是单键判断是sp3杂化，故A正确；阴离子BFeq\o\al(－,4)中的B原子采用sp3杂化，根据VSEPR模型判断空间结构是正四面体，根据杂化理论判断B原子中有空轨道，F－有孤对电子，故还含有配位键，B正确；根据单键是σ键，双键是一个σ键和一个π键判断该物质中含有σ键是19个，π键2个，σ键数目不是π键数目的10倍，故C错误；该物质中含有电负性大的N和F原子故能与水中的氢原子形成氢键，D正确。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)9．下列有关共价键和键参数的说法不正确的是()A．一个丙烯(C3H6)分子中含有7个σ键和1个π键B．碳碳双键比碳碳单键键能更大，故碳碳双键更稳定C．C－H键比Si－H键键长更短，故CH4比SiH4更稳定D．由于孤电子对的存在，H2O分子的键角小于109°28′解析：ABA．丙烯的结构简式为CH2=CHCH3，成键原子之间只能形成一个σ键，因此丙烯中含有8个σ键和1个π键，故A说法错误；B.碳碳双键中有一个σ键和一个π键，π键不稳定，容易断裂，故B说法错误；C.C的原子半径小于Si，因此C－H键长比Si－H键长短，因此CH4比SiH4稳定，故C说法正确；D.中心原子O含有孤电子对数为(6－2)/2＝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，因此H2O分子中键角小于109°28′，故D说法正确。10．下列对分子的性质的解释，不正确的是()A．碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用相似相溶原理解释B．酸性：H3PO4>HClO，因为H3PO4的非羟基氧原子数比HClO的多C．SiCl4分子中硅氯键的极性比CCl4中碳氯键的弱D．青蒿素分子式为C15H22O5，结构如图，该分子中包含7个手性碳原子解析：C碘是非极性分子，易溶于非极性溶剂四氯化碳，甲烷属于非极性分子，难溶于极性溶剂水，所以都可用相似相溶原理解释，所以A正确；H3PO4的非羟基氧原子数比HClO的多，含氧酸中非羟基氧原子数越多，酸性越强，所以磷酸的酸性强于次氯酸，所以B正确；碳元素的电负性大于硅元素，因此Si、Cl间的电负性差别较大，Si—Cl的极性强，故C错误；手性碳原子是指碳原子周围相连的4个原子或原子团都不相同。根据青蒿素的结构简式图知，该分子中包含7个手性碳原子，故D正确。11．(2021·武汉模拟)曾经有一种“本宝宝福禄双全”的有机化合物刷爆朋友圈，其结构简式为。下列关于该有机化合物的说法错误的是()A．基态Cl原子的核外电子有17种运动状态B．分子中存在大π键Πeq\o\al(6,6)C．HClO4中Cl的价层电子对数为4D．与足量H2发生加成反应后，该分子中有3个手性碳原子解析：D基态Cl原子的核外有17个电子，每个电子的运动状态均不相同，则电子有17种运动状态，A正确；分子中存在苯环，存在Πeq\o\al(6,6)大π键，B正确；HClO4分子中Cl原子的价层电子对数＝4＋eq\f(1,2)×(7＋1－2×4)＝4，C正确；与足量H2发生加成反应后，该分子中含有4个手性碳原子，如图中(*)所示，D错误。12.(2021·泰安一模)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，四种元素形成的化合物甲的结构如图所示。且W与X、Y、Z均可形成电子数相等的分子，W2Z常温常压下为液体。下列说法正确的是()A．YW3分子中的键角为120°B．W2Z的稳定性大于YW3C．物质甲分子中存在7个σ键D．Y元素的氧化物对应的水化物为强酸解析：BCW为H元素，X为C元素，Y为N元素，Z为O元素。A.YW3为NH3，NH3的构型为三角锥形，键角为107°，故A错误；B.非金属性：O>N，则H2O的稳定性大于NH3，故B正确；C.双键中含有1个σ键和1个π键，根据图示可知，物质甲分子中存在7个σ键，故C正确；D.N的氧化物对应水化物不一定为强酸，如亚硝酸为弱酸，故D错误。三、非选择题13．城市为保持街道整洁、湿润，在路面或广场上喷洒含化学式为XY2的溶液作保湿剂。X原子的结构示意图为，X的阳离子与Y的阴离子的电子层结构相同。元素Z、W均为短周期元素，它们原子的最外层电子数均是其电子层数的2倍，Z与Y相邻且Z、W能形成一种WZ2型分子。(1)m＝________，该保湿剂的化学式为________。(2)Z、W元素的名称为________、________。(3)下列说法正确的是________(填选项字母)。A．XY2和WZ2都为离子化合物B．XY2中仅含离子键，WZ2中仅含共价键C．H2Z比HY的稳定性强D．X的阳离子比Y的阴离子半径大(4)下列化学用语表达正确的是________(填选项字母)。A．XY2的电子式：B．WZ2的结构式：Z=W=ZC．Y元素的单质与H2Z水溶液反应的离子方程式为Y2＋Z2－=2Y－＋Z↓D．用电子式表示XY2的形成过程为解析：(1)由X原子的结构示意图可知，a为2，b为8，m为20，该元素为Ca，根据CaY2可知Y为－1价，又因Y－与Ca2＋的电子层结构相同，可知Y为Cl，该保湿剂的化学式为CaCl2。(2)Z、W原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，且Z、W能形成一种ZW2型分子，则Z、W是C或S。Z与Y相邻，则Z是S，W是C。(3)A项，CS2是共价化合物，错误；B项，CaCl2中只含离子键，CS2中只含共价键，且是极性共价键，正确；C项，氯的非金属性强于硫，因此稳定性：HCl>H2S，错误；D项，核外电子排布相同的离子，原子序数越小，离子半径越大，因此半径：Ca2＋<Cl－，错误。(4)A项，CaCl2为离子化合物，电子式为，错误；B项，CS2是直线形分子，结构式为S=C=S，正确；C项，Cl2与H2S水溶液反应的离子方程式为Cl2＋H2S=2H＋＋2Cl－＋S↓，错误；D项，用电子式表示XY2的形成过程，正确。答案：(1)20CaCl2(2)硫碳(3)B(4)BD14．科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是__________(填序号)。a．固态CO2属于分子晶体b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为__________，该元素位于元素周期表中的第__________族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有__________molσ键。(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与H2O的结合能E/(kJ·mol－1)CH40.43616.40CO20.51229.91①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是__________。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是__________。解析：(1)非金属性越强，则电负性越大，故H、C、O的电负性依次增大。(2)CO2是由非金属元素形成的分子晶体，a选项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，c选项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp3，CO2为直线形分子，故碳原子的杂化类型是sp，d选项正确。(3)①Ni的原子序数为28，故基态Ni原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2；在元素周期表中，Ni位于第四周期第Ⅷ族。②1个CO分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1molNi(CO)4中含有8molσ键。(4)①可燃冰中存在分子间作用力即范德华力，另外水分子间还存在氢键。②分子与H2O的结合能越大表明越容易与H2O结合。答案：(1)H＜C＜O(2)a、d(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2Ⅷ②8(4)①氢键、范德华力②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH415．(2021·太原模拟)根据原子结构，分子结构与性质相关知识，回答下列问题：(1)基态硅原子的价电子轨道表示式是________________，核外有________种不同运动状态的电子。(2)NH3分子的VSEPR模型为________；SO3分子的空间结构为________。(3)根据等电子原理，写出CN－的电子式________；SCN－中心原子的杂化方式为________。(4)沸点比较：SiH4________CH4(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是___________。(5)在下列物质①P4②NH3③HCN④BF3⑤H2O⑥SO3⑦CH3Cl⑧H2O2中，属于含有极性键的极性分子的是(填序号)________。(6)碳可以形成多种有机化合物，右图所示是噻吩的结构，分子中所有原子都在一个平面上。①噻吩中所有元素的电负性由大到小的顺序________。②噻吩结构中C原子的杂化方式为__________________________________。③分子中的大π键可以用符号Πeq\o\al(n,m)表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Πeq\o\al(6,6))。请问噻吩中的大π键表示为_______。(7)键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热，回答下列问题：已知H—H键能为436kJ·mol－1，N—H键能为391kJ·mol－1，N≡N键能为946kJ·mol－1，合成氨反应中，反应前充入N2和H2各6mol，达到平衡时，N2的转化率为15%，试计算这种情况下，反应________能量(填“吸收”或“放出”)________kJ。解析：(1)硅是14号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，价电子轨道表示式是;Si的14个电子的运动状态均不同，故有14种不同运动状态的电子。(2)NH3分子的价层电子对数为3＋eq\f(1,2)(5－3×1)＝4，故VSEPR模型为四面体形；SO3分子的价层电子对数为3＋eq\f(1,2)(6－3×2)＝3，没有孤电子对，故SO3分子的空间结构为平面三角形。(3)CN－由2个原子组成，价电子数为10，是N2的等电子体，