2.3 分子结构与物质的性质（精讲）（原卷版）

PAGE82.3分子结构与物质的性质（精讲）考点一共价键的极性【例1-1】（秋·浙江衢州·高二校联考期末）下列物质中，由极性键构成的极性分子的是A． B． C． D．【例1-2】（秋·湖北武汉·高二华中师大一附中校考期中）Ⅰ.有以下物质：①H2O

②NH3

③NH

④CH4

⑤C2H4

⑥C2H2

⑦P4

⑧O3。(1)上述微粒中，既含有极性键又含有非极性键的是_______。(2)上述微粒中，既含有σ键又含有π键的是_______。(3)上述微粒中，非极性分子有_______。(4)上述微粒中，含有sp3杂化的原子的微粒有_______。(5)上述微粒中，为正四面体构型的有_______。(6)上述微粒中，原子中含有孤电子对的有_______。Ⅱ.请回答下列与10电子和18电子微粒相关的问题：(7)18电子微粒中化学性质最稳定的_______。(填化学式)(8)18电子微粒中有一种强氧化性的四原子分子，该分子是_______(填“极性”或者“非极性”)，含有的共价键种类是_______，画出其电子式_______。(9)10电子微粒中有两种可以相互反应生成另外两种10电子微粒，产物中有一种是单核离子，该反应的离子方程式是_______。【一隅三反】1．（吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是A．CH4和CCl4 B．CO2和CS2 C．NH3和CH4 D．H2O和HBr2．（秋·广东广州·高二执信中学校考期中）下列有关漂白剂说法正确的是A．SO2含有极性键的非极性分子B．O3是含有非极性键的非极性分子C．H2O2是含有极性键和非极性键的极性分子D．NaClO是含有配位键和离子键的离子化合物3．（春·河北唐山·高二校考阶段练习）在我国南海300~500m深的海底存在着大量的“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物。在常温、常压下它会分解成水和甲烷，因而得名。下列关于甲烷和水这两种分子极性的描述正确的是A．两种分子都是极性分子B．两种分子都是非极性分子C．CH4是极性分子D．H2O是极性分子，CH4是非极性分子4．（秋·四川绵阳·高二四川省绵阳江油中学校考期中）下列分子既有σ键又有π键，且属于非极性分子的是A．C2H4 B．Cl2 C．H2O D．HCl考点二分子间的作用力【例2-1】（春·黑龙江齐齐哈尔·高二齐齐哈尔市第八中学校校考期中）下列有关化学键、氢键和范德华力的叙述中，不正确的是A．在由分子所构成的物质中，不一定含有共价键B．氢键不是化学键而是分子间的一种作用力，所以氢键只存在于分子与分子之间C．范德华力是分子间存在的一种作用力，分子的极性越大，范德华力越大D．共价键是原子之间通过共用电子对形成的化学键，共价键有方向性和饱和性【例2-2】（·高二课时练习）下列各组物质能形成分子间氢键的是A．和 B．和C．和 D．和HI【例2-3】（吉林·高二吉林市田家炳高级中学校考期末）下列现象与氢键有关的是①H2O的熔、沸点比VIA族其它元素氢化物的高②水分子高温下也很稳定③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低A．①②③④ B．①③④ C．①②③ D．①②④【一隅三反】1．（春·黑龙江大庆·高二大庆中学校考期中）下列现象与氢键有关的是①HF的熔、沸点比HCl的高②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小④HF、NH3都极易溶于水⑤水分子高温下也很稳定A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④2．（·高二课时练习）关于氢键，下列说法中正确的是A．氢键比范德华力强，所以它属于化学键B．分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高C．含氢原子的物质之间均可形成氢键D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于水分子间存在氢键3（·高二课时练习）下列关于范德华力的叙述正确的是(深度解析)A．是一种较弱的化学键 B．分子间存在的强于化学键的相互作用C．直接影响所有物质的熔、沸点 D．稀有气体的分子间存在范德华力考点三分子手性【例3-1】（秋·四川达州·高二达州市第一中学校校考阶段练习）下列分子属于手性分子的是A．CHFBr2 B．CH3CH2OHC． D．【例3-2】．（秋·宁夏银川·高二银川二中校考期中）丙氨酸分子为手性分子，存在手性异构体，其结构如图所示。下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是A．Ⅰ和Ⅱ分子中均存在个手性碳原子B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，都是非极性分子C．Ⅰ和Ⅱ化学键类型相同D．Ⅰ和Ⅱ分子互为同分异构体，性质完全相同【一隅三反】1．（春·北京西城·高二校考期中）下列分子中含有“手性碳原子”的是A．CBr2F2 B．CH3CH2OH C．CH3CH2CH3 D．CH3CH(OH)COOH2．（·吉林辽源·高二校考期中）下列分子含有“手性”碳原子，属于手性分子的是A．CH3CH2OH B．CH3CHO C． D．H2N-CH2-COOH3．（秋·江苏盐城·高二盐城市伍佑中学校考期中）下列分子中含有手性碳原子的是A．CF2Cl2 B．CH3CH2OHC． D．CH2＝CH—COOH课后检测一、选择题：本题共11小题，每小题2分，共22分。每小题只有一个选项符合题意。1．(烟台第二中学高二月考)下列说法中正确的是()A．键能越小，表示化学键越牢固，难以断裂B．两原子核越近，键长越长，化学键越牢固，性质越稳定C．破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量D．键能、键长只能定性地分析化学键的特性答案C解析键能越大，表示化学键越牢固，难以断裂，故A错误；两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定，故B错误；破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量，故C正确；键能、键长能定量分析化学键的特性，故D错误。2．(烟台第二中学高二月考)下列有关化学键类型的叙述正确的是()A．全部由非金属元素原子构成的化合物中肯定不存在离子键B．所有物质中都存在化学键C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键答案D解析全部由非金属元素原子构成的化合物中可能存在离子键，如：氯化铵，故A错误；有的物质中不存在化学键，如稀有气体分子中不含化学键，故B错误；已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在3个σ键和2个π键，故C错误；乙烷分子中只有单键，所以只存在σ键，不存在π键，故D正确。3．下列说法中不正确的是()A．N2分子有一个σ键，两个π键B．同一分子内σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键D．气体单质中，一定有σ键，可能有π键答案D解析N2分子的结构式为N≡N，含有一个σ键，两个π键，故A正确；共价键重叠程度越大，越稳定，同一分子内σ键比π键强，故B正确；两个原子间形成共价键时，头碰头式的重叠方式只有一个，则两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键，故C正确；单原子分子不含共价键，如氦气，故D错误。4．下列关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法正确的是()A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子B．SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子C．CS2为非极性分子，在三种物质中熔、沸点最低D．NH3在水中溶解度很大只是因为NH3是极性分子答案B解析根据相似相溶规律，水是极性分子，CS2是非极性分子，所以CS2在水中的溶解度很小，故A项错误；因为SO2和NH3都是极性分子，水也是极性分子，根据相似相溶规律，二者均易溶于水，故B项正确；CS2在常温下是液体，SO2和NH3在常温下是气体，CS2的熔、沸点最高，故C项错误；NH3在水中溶解度很大，除了因为NH3是极性分子外，还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键，故D项错误。5．(徐州一中高二期末调研)无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是()A．分子间作用力 B．非极性共价键C．氢键 D．极性共价键答案D解析水分子是由H原子和O原子构成的，H原子和O原子之间存在极性共价键，“释放出氢原子”必须破坏水分子内的氢氧键，这是一种共价键。6．(河南高二期末)氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是()A．不和氢氧化钠溶液发生反应B．分子中N≡C的键长大于C—C的键长C．分子中含有2个σ键和4个π键D．分子中既有极性键，又有非极性键答案D解析氯气能与NaOH反应，氰气与氯气的性质相似，则能和氢氧化钠溶液发生反应，A项错误；分子中N原子半径小于碳原子，则分子中的N≡C的键长小于C—C的键长，B项错误；分子中含有3个σ键和4个π键，C项错误；分子中C—C为非极性键，N≡C为极性键，D项正确。7．PH3是一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似。下列判断错误的是()A．PH3分子呈三角锥形B．PH3和NH3分子中孤对电子数相同C．PH3分子中H原子之间是非极性键D．PH3分子稳定性低于NH3分子，因为N—H键能高答案C解析PH3分子结构和NH3相似，氨气是三角锥形结构，A正确；N元素和P元素属于同一主族，所以PH3和NH3分子中孤电子对数相同，B正确；P和H是不同的非金属元素，则二者形成的化学键是极性键，H原子之间不成键，C不正确；P元素的非金属性弱于氮元素的非金属性，N—H键能较高，故PH3分子稳定性低于NH3分子的稳定性，D正确。8．三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如下图所示，已知其燃烧热ΔH＝－3677kJ·mol－1(P被氧化为P4O10)，下列有关P4S3的说法不正确的是()A．分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构B．P4S3中硫元素为－2价，磷元素为＋3价C．一个P4S3分子中含有三个非极性共价键D．热化学方程式为：P4S3(s)＋8O2(g)=P4O10(s)＋3SO2(g)ΔH＝－3677kJ·mol－1答案B解析P原子最外层有5个电子，S原子最外层有6个电子，根据P4S3的结构可知，P形成3个共价键、S形成2个共价键，所以分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构，故A正确；若P4S3中硫元素为－2价，磷元素为＋3价，化合价代数和不等于0，故B错误；同种原子间的共价键是非极性共价键，一个P4S3分子中含有三个非极性共价键，故C正确；燃烧热是1mol可燃物完全燃烧放出的热量，所以P4S3燃烧的热化学方程式为：P4S3(s)＋8O2(g)=P4O10(s)＋3SO2(g)ΔH＝－3677kJ·mol－1，故D正确。9．(厦门外国语学校高二月考)下列关于苯乙炔的说法错误的是()A．该分子有8个σ键，5个π键B．该分子中碳原子有sp和sp2杂化C．该分子存在非极性键D．该分子中有8个碳原子在同一平面上答案A解析苯乙炔分子中含14个σ键，苯环中的碳原子都是sp2杂化，每个碳原子与另外两个相邻的碳以碳碳键相连，且每个碳原子还与氢原子形成一个碳氢键。同时六个碳原子还会各自提供一个p轨道和1个电子共同形成大π键，共含3个π键，故A错误；分子中苯环中碳碳键是介于单双键之间的特殊化学键，碳原子都是sp2杂化，碳碳三键中是sp杂化，该分子中碳原子有sp和sp2杂化，故B正确；同种原子间形成的共价键为非极性键，碳碳键为非极性键，故C正确；苯环是平面形结构，碳碳三键是直线形结构，因此该分子中有8个碳原子在同一平面上，故D正确。10．(贵州罗甸县第一中学高二期末)下列关于价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的叙述中不正确的是()A．VSEPR模型可用来预测分子的空间结构B．分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构C．分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定D．中心原子上的孤电子对不参与互相排斥答案D解析价层电子对互斥理论可用来预测分子的空间结构，故A正确；空间结构与价层电子对相互排斥有关，因此分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构，故B正确；多原子分子内，两个共价键之间的夹角，分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定，故C正确；中心原子上的孤电子对参与相互排斥，如H2O中中心原子为O，O有2个孤电子对，空间结构为V形，甲烷中中心原子为C，无孤电子对，空间结构为正四面体，故D错误。11．(宁夏银川二中高二月考)下列共价键①H—H、②H—F、③H—O、④N—H、⑤P—H中，键的极性由小到大的顺序正确的是()A．①②③④⑤ B．⑤④③②①C．①⑤④③② D．②③④⑤①答案C解析对于元素周期表中，同周期的元素从左到右原子半径减小，原子核对外层电子的引力增强，与氢元素形成共价键时极性增强，则极性由小到大分别是N—H、H—O、H—F；同主族的元素从上到下原子半径增大，原子核对外层电子的引力减弱，与氢元素形成共价键时极性减弱，对于第ⅤA族的元素，与氢元素形成共价键时，极性：N—H大于P—H；H—H属于非极性键，极性由小到大的顺序为：①⑤④③②。二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。12．(云南大关县第二高级中学高二期末)若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是()A．氢键；分子间作用力；极性键B．氢键；氢键；非极性键C．氢键；极性键；分子间作用力D．分子间作用力；氢键；非极性键答案A解析固态水中和液态水中含有氢键，当雪花→水→水蒸气主要是氢键被破坏，但属于物理变化，共价键没有破坏，水蒸气→氧气和氢气，为化学变化，破坏的是极性共价键，故在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是氢键、分子间作用力、极性键。13．(新疆高二期末)下列事实与氢键有关的是()A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B．水加热到很高的温度都难以分解C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高D．水结成冰体积膨胀答案D解析HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱与共价键有关系，A不选；水加热到很高的温度都难以分解与共价键有关系，B不选；CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高与分子间作用力有关系，C不选；水结成冰体积膨胀与氢键有关系，D选。14．(四川省南充高级中学高二月考)下列说法不正确的是()A．的σ键和π键比例为4∶1B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋C．Na、P、Cl的电负性依次减小D．CH3CH(OH)COOH分子中有手性碳原子答案AC解析的分子式为C4H8O4N2Cu，σ键和π键个数分别为18、2，其比例为9∶1，A错误；根据题给数据可知，I2与I3差距较大，则其最外层有2个电子，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋，B正确；Na、P、Cl为同一周期元素，原子序数依次增大，则电负性依次增大，C错误。15．下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()A．常压下五种元素的单质中，Z单质的沸点最高B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同C．Y元素的非金属性比W元素的非金属性强D．W的氢化物的沸点比X的氢化物的沸点低答案CD解析根据元素在元素周期表中的位置可判断，X是N、Y是S、Z是Br、W是P、R是Ar。常压下五种元素的单质中，硫的沸点最高，故A错误；溴离子含有36个电子，和Ar的不同，故B错误；同周期自左向右非金属性逐渐增强，则S元素的非金属性比P元素的非金属性强，故C正确；氨气分子间含有氢键，所以氨气的沸点高于磷化氢的沸点，故D正确。16．(江苏省徐州一中高二期末)下列化合物中，含有3个手性碳原子的是()A. B.C. D.答案A解析含有3个手性碳原子，故A正确；含有2个手性碳原子，故B错误；含有1个手性碳原子，故C错误；含有1个手性碳原子，故D错误。三、非选择题：本题共5个小题，共58分。17．(8分)Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②Y原子价电子(外围电子)排布为msnmpn；③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)Z2＋的核外电子排布式是_______________________________________________。(2)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是________(填字母)。a．稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙b．稳定性：甲>乙，沸点：甲<乙c．稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙d．稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙(3)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为________(用元素符号作答)。(4)Q的一种氢化物相对分子质量为26，其分子中σ键与π键的个数之比为________。答案(1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(2)b(3)Si<C<N(4)3∶2解析Z原子序数为29，则Z是Cu。Y原子价电子排布为msnmpn，则n为2，Y是第ⅣA族短周期元素，且Q、R、X、Y原子序数依次递增，由③知R、Q在第二周期，由④知Q为C，X在第ⅥA族，原子序数X<Y，则X为O，Y为Si，R为N。(1)Cu2＋核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。(2)稳定性是CH4>SiH4，因为C非金属性比Si强；沸点是SiH4>CH4，因为组成和结构相似的分子，其相对分子质量越大，分子间作用力越强，其沸点越高，故选b。(3)C、N、Si元素中N非金属性最强，其第一电离能数值最大。(4)C的相对分子质量为26的氢化物是C2H2，乙炔分子中碳原子与碳原子间形成了一个σ键和两个π键，碳原子与氢原子间形成两个σ键，则乙炔分子中σ键与π键个数之比是3∶2。18．(12分)(云南双江第一完全中学高二月考)(1)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为________，中心原子的杂化方式为________。(2)AlHeq\o\al(－,4)中，Al原子的轨道杂化方式为________；列举与AlHeq\o\al(－,4)空间结构相同的一种离子和一种分子：______、________(填化学式)。(3)用价层电子对互斥模型推断SnBr2分子中，Sn原子的轨道杂化方式为________，SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°(填“＞”“＜”或“＝”)。答案(1)3∶1sp2(2)sp3NHeq\o\al(＋,4)CH4(3)sp2＜解析(1)COCl2分子中有1个C=O和2个C—Cl，所以COCl2分子中σ键的数目为3，π键的数目为1，个数比3∶1，中心原子C的价层电子对数＝3＋eq\f(4－1×2－2,2)＝3，故中心原子杂化方式为sp2。(2)AlHeq\o\al(－,4)中Al原子孤电子对数＝eq\f(3＋1－1×4,2)＝0，杂化轨道数目＝4＋0＝4，Al原子杂化方式为sp3，与AlHeq\o\al(－,4)空间结构相同的离子，可以用C原子替换Al原子则不带电荷：CH4，可以用N原子与1个单位正电荷替换Al原子：NHeq\o\al(＋,4)。(3)SnBr2分子中Sn原子价层电子对个数＝2＋eq\f(1,2)×(4－2×1)＝3，所以Sn原子的轨道杂化方式为sp2杂化，且含有一对孤电子对，所以该分子为V形分子，孤电子对对成键电子对有排斥作用，所以其键角小于120°。19．(11分)芦笋中的天冬酰胺(结构如下图)和微量元素硒、铬、锰等，具有提高身体免疫力的功效。(1)天冬酰胺所含元素中，________(填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多。(2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有________种。(3)H2S和H2Se的参数对比见下表。化学式键长/nm键角沸点/℃H2S1.3492.3°－60.75H2Se1.4791.0°－41.50①H2Se含有的共价键类型为________。②H2S的键角大于H2Se的原因可能为_____________________________________。(4)已知钼(Mo)位于第五周期ⅥB族，钼、铬、锰的部分电离能如下表所示：编号I5/kJ·mol－1I6/kJ·mol－1I7/kJ·mol－1I8/kJ·mol－1A699092201150018770B670287451545517820C525766411212513860A是________(填元素符号)，B的价电子排布式为____________________________。答案(1)氮(2)2(3)①极性键②S的电负性强于Se，形成的共用电子对斥力大，H2S的键角大(4)Mn3d54s1解析(1)组成天冬酰胺的H、C、N、O分别有1、2、3、2个未成对电子。(2)碳原子全形成单键为sp3杂化，有1个双键的为sp2杂化，故有2种杂化方式。(3)①不同种元素形成的为极性键。②S的电负性强于Se，形成的共用电子对斥力大，故H2S键角大。(4)钼、铬、锰价电子数分别为6、6、7，根据电离能判断得出A、B、C分别有7、6、6个价电子，相同级别的电离能B大于C，所以B为铬，A为锰；铬的价电子排布式为3d54s1。20．(15分)(烟台第二中学高二月考)X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常见元素，其原子序数依次增大。X元素的一种核素的质量数为12，中子数为6；Y元素是动植物生长不可缺少的、构成蛋白质的重要组成元素；Z的基态原子核外9个原子轨道上填充了电子且有2个未成对电子，与X不同族；W是一种常见元素，可以形成3种氧化物，其中一种氧化物是具有磁性的黑色晶体。(1)写出下列元素的名称X__________，Y__________，Z__________。(2)X—H和Y—H属于极性共价键，其中极性较强的是________(X、Y用元素符号表示)。X的第一电离能比Y的________(填“大”或“小”)。(3)写出X的单质与Z的最高价氧化物对应水化物的浓溶液反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(4)W的基态原子的价电子排布式为________。(5)Y元素的核外电子轨道表示式为________。(6)已知一种Y4分子结构如图所示：断裂1molY—Y吸收167kJ的热量，生成1molY≡Y放出942kJ热量。则由1molY4气态分子变成2molY2气态分子________(填“吸收”或“放出”)______kJ。答案(1)碳氮硫(2)N—H小(3)C＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(4)3d64s2(5)(6)放出882解析X、Y、Z、W