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分子结构与性质 突破训练（三）‎ ‎1．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；范德华力；极性键 　B．氢键；氢键；非极性键 C．氢键；极性键；范德华力 D．范德华力；氢键；非极性键 解析：选A　雪花水水蒸气氧气、氢气。‎ ‎2．下列物质沸点的比较，正确的是(　　)‎ A．乙烷＞丙烷 B．正戊烷＞异戊烷 C．丙烷＞乙醇 D．乙醇＞乙二醇 解析：选B　A项，烷烃的相对分子质量越大，沸点越高，则沸点：丙烷＞乙烷，错误；B项，戊烷的同分异构体有正戊烷、异戊烷和新戊烷，正戊烷、异戊烷、新戊烷支链逐渐增多，有机物同分异构体中，支链越多，沸点越低，则沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷，正确；C项，含有分子间氢键的物质比不含氢键的物质的沸点高，乙醇分子间存在氢键，丙烷分子间不形成氢键，则沸点：乙醇＞丙烷，错误；D项，氢键数目：乙二醇＞乙醇，故沸点：乙醇＜乙二醇，错误。‎ ‎3．S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法中错误的是(　　)‎ A．S2Cl2为非极性分子 B．分子中既含有极性键又含有非极性键 C．与S2Br2结构相似，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2‎ D．与水反应的化学方程式可能为 ‎2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl 解析：选A　根据S2Cl2‎ 11‎ 的分子结构可知，它属于极性分子，故A错误，B正确；由于S2Cl2与S2Br2的结构相似，而相对分子质量：S2Br2>S2Cl2，故C正确；由少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，知其与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，故D正确。‎ ‎4.下列化合物中含有手性碳原子的是 (　　) ‎ A.CCl2F2 B.CH3—CHCl—COOH C.CH3CH2OH D.CH2Cl—OH ‎【答案】B ‎5.日常生活中的防晒霜的主要成分有氨基苯甲酸、羟基丙酮等,它们之所以能“防晒”是因为 (　　)‎ A.它们是有机物,涂用后形成了一层“保护层”‎ B.它们挥发时吸热降低皮肤温度 C.它们含π键,能够有效吸收紫外线 D.它们能与皮肤形成一层“隔热层”,阻碍照射 ‎[解析] 氨基苯甲酸、羟基丙酮等是含有π键的物质,能够有效地吸收紫外线,故可使人免受伤害。‎ ‎6.向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色的透明溶液,下列对此现象说法正确的是 (　　)‎ A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后[Cu(H2O)4]2+的数目不变 B.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+‎ C.向反应后的深蓝色溶液中加入乙醇,不会产生任何现象 D.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+给出孤对电子,NH3提供空轨道 ‎[解析] 向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,生成氢氧化铜蓝色沉淀;继续添加氨水,氢氧化铜与氨水反应生成[Cu(NH3)4]2+配离子,得到深蓝色的透明溶液。反应后溶液中存在大量的[Cu(NH3)4]2+,则[Cu(H2O)4]2+数目减小,错误;B正确;[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,则向反应后的深蓝色溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体,错误;在[Cu(NH3)4]2+中,NH3‎ 11‎ 是配体,提供孤对电子,Cu2+是中心离子,提供空轨道,错误。‎ ‎7.含有非极性共价键的离子化合物是 (　　)‎ A.HC≡CH B.KOH C.Na2O2 D.CaCl2‎ ‎[解析] 乙炔分子中C原子之间存在非极性共价键、C原子和H原子之间存在极性共价键,为共价化合物,A错误;KOH中钾离子和氢氧根离子之间存在离子键、O原子和H原子之间存在极性共价键,为离子化合物,B错误;过氧化钠中钠离子和过氧根离子之间存在离子键、O原子和O原子之间存在非极性共价键,C正确;CaCl2中钙离子和氯离子之间只存在离子键,为离子化合物,D错误。 ‎ ‎8.碳、硫、氧、氮是中学常见元素,下列说法不正确的是 (　　)‎ A.CO2、SO2、NH3都是直线形分子 B.CO2、NH3、H2S的键角依次减小 C.H2O2、N2H4分子的中心原子都是 sp3杂化 D.C、N、F的电负性依次增大 ‎[解析] CO2分子中C原子价层电子对个数是2且不含孤电子对,为直线形分子,SO2分子中S原子价层电子对个数是3且含有一个孤电子对,为V形分子,NH3分子中N原子价层电子对个数是4且含有一个孤电子对,所以为三角锥形,A错误;CO2是直线形分子、NH3分子为三角锥形分子且含有1个孤电子对、硫化氢为V形分子且含有2个孤电子对,且孤电子对之间的排斥力大于孤电子对和成键电子对之间的排斥力,所以CO2、NH3、H2S 的键角依次减小,B正确;H2O2分子中O原子价层电子对个数是4、N2H4分子中N原子价层电子对个数是4,根据价层电子对互斥理论知,O、N原子都采用sp3杂化,C正确;同一周期元素,元素电负性随着原子序数增大而增大,所以C、N、F的电负性依次增大,D正确。‎ ‎9.已知Q、X、Y、Z、W为周期表中前四周期原子序数依次增大的元素,它们具有以下特征: ‎ ‎①Q为元素周期表中原子半径最小的元素;‎ ‎②X原子最高能级中的电子为半充满;‎ 11‎ ‎③Y原子的最外层电子数是内层电子数的3倍;‎ ‎④Z是海水中除氢、氧元素外含量最多的元素;‎ ‎⑤W为过渡元素,它的基态原子价层电子排布中成对电子数和未成对电子数相同,且成对电子数为最外层电子数的两倍。‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)W的基态原子的价层电子排布式为　　　　。 ‎ ‎(2)Q、X两种元素组成的最简单化合物M的空间构型为　　　　　　,其中心原子采取　　　　杂化;化合物M极易液化的原因是　　　　　　　;Q、X两种元素还可以组成化合物XQ5,其晶体中所含化学键类型有　　　　。 ‎ ‎(3)由Y、Z两种元素组成的三角锥形结构的阴离子的化学式为　　　　,任意写出一种它的等电子体的化学式:　　　。 ‎ ‎(4)W单质的晶体在不同温度下有两种原子堆积方式,晶胞分别如图K41-1A、B所示:‎ ‎ ‎ 图K41-1‎ 图B中原子堆积方式为　　　　,图A、图B中W原子的配位数之比为　　　　,图A、图B晶胞的棱长分别为a cm和b cm,则图A、图B两种晶体的密度之比为　　　　　。 ‎ ‎【答案】(1)3d64s2　(2)三角锥形　sp3　氨分子之间容易形成氢键,分子间的作用力增强　离子键、共价键、配位键 ‎(3)Cl　S(或P)‎ ‎(4)面心立方堆积　2∶3　b3∶2a3‎ ‎[解析] 由题给信息推知,Q为H,X为N,Y为O,Z为Cl,W为Fe。 (1)Fe的原子序数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,故其基态价层电子排布式为3d64s2。 (2)Q、X组成的最简单化合物为NH3,中心原子N的价层电子对数为4,则N为sp3杂化,因含有未成键的孤对电子,故NH3‎ 11‎ 的空间构型为三角锥形;氨分子之间容易形成氢键,分子间的作用力增强,故极易液化;NH5为铵根离子与氢负离子组成的离子化合物NH4H,含有离子键,N的4个N—H键中有一个为配位键,故NH5的化学键类型有离子键、共价键、配位键。 (3)Y为O,Z为Cl,两种元素形成三角锥形结构的阴离子,证明该阴离子中心原子为sp3杂化,则阴离子为A,故Y、Z形成的阴离子化学式为Cl;Cl原子数为4,总价电子数为26,为三角锥形结构;符合条件的等电子体的化学式为S或P。(4)W为Fe,在图A中为体心立方堆积,其原子配位数为8,在图B中为面心立方堆积,其原子配位数为12,故A、B原子的配位数之比为8∶12=2∶3;A晶胞的密度为(×56÷a3) g/cm3, B晶胞的密度为(×56÷b3) g/cm3。故A、B两种晶体的密度之比为b3∶2a3。‎ ‎10.(1)纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热,可用作燃料。已知A和B为短周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:‎ 电离能(kJ/mol)‎ I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ A ‎932‎ ‎1821‎ ‎15 399‎ ‎21 771‎ B ‎738‎ ‎1451‎ ‎7733‎ ‎10 540‎ ‎①某同学根据上述信息,推断B的核外电子排布如图K41-2所示,该同学所画的电子排布图违背　　　　　,B元素位于周期表五个区域中的　　　　区。 ‎ ‎②ACl2分子中A的杂化类型为　　　　,ACl2的空间构型为　　　　。 ‎ ‎(2)氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈,目前所采用或正在研究的主要储氢材料有:配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。‎ 11‎ ‎①Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。‎ a.Ti2+基态的外围电子排布式可表示为　　　　。 ‎ b.B的空间构型是　　　　　(用文字描述)。 ‎ ‎②液氨是富氢物质,是氢能的理想载体,利用N2+3H22NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是　　　(多项选择)。 ‎ A.NH3分子中N原子采用sp3杂化 B.相同压强时,NH3沸点比PH3低 C.[Cu(NH3)4]2+中,N原子是配位原子 D.CN-的电子式为 ‎③2008年,Yoon等人发现Ca与C60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。C60晶体易溶于苯、CS2,C60是　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。 ‎ 图K41-3‎ ‎(3)已知硫酸(H2SO4)和高碘酸(H5IO6)的结构分别如图K41-3Ⅰ、Ⅱ所示:‎ 请从结构角度比较二者酸性强弱: H2SO4　　　(填“>”“‎ ‎[解析] (1)①由图中电子轨道排布可知,3s能级未填满就填充3p能级,所以违背能量最低原理;由表中电离能可知,二者都是第三电离能剧增,化合价均为+2价,都为短周期元素,则A为铍,B为Mg,Mg的价层电子排布为3s2,处于周期表中s区。②BeCl2分子中Be形成2个σ键,杂化轨道数为2,采取sp杂化,没有孤电子对,为直线形。(2)①钛是22号元素,Ti2+核外有20个电子,根据构造原理知其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2,所以Ti2+基态的外围电子排布式可表示为3d2;B中B原子价层电子对数为4+(3+1-4×‎ 11‎ ‎1)=4,且没有孤电子对,所以是正四面体形结构;②NH3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对,所以其价层电子对数是4,采用sp3杂化,A项正确;相同压强时,氨气分子间存在氢键,PH3分子间不存在氢键,所以NH3沸点比PH3高,B项错误;[Cu(NH3)4]2+中,N原子提供孤电子对,所以N原子是配位原子,C项正确;CN-的电子式为,D项正确。③苯、CS2都是非极性分子,根据相似相溶原理知,C60是非极性分子。(3)根据同种元素形成的含氧酸的酸性判断依据,将酸写成(HO)mROn,n值越大,酸性越强。根据结构可知,硫酸(H2SO4)为(OH)2SO2,高碘酸(H5IO6)为(OH)5IO,则酸性H2SO4>H5IO6。‎ ‎11．氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：‎ ‎(1)基态氮原子的价电子排布式是__________________________。‎ ‎(2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。‎ ‎①NH3分子的空间构型是______________；N2H4分子中氮原子的杂化类型是________________________。‎ ‎②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应为：‎ N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)。若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有__________mol。‎ 解析：(1)根据构造原理可知，基态氮原子的价电子排布式是2s22p3。‎ ‎(2)①在氨气分子中，中心原子含有的孤电子对数是(5－1×3)×＝1，所以氨气是三角锥形结构，氮原子采取sp3杂化。而肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物，所以N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型也是sp3杂化。‎ ‎②根据化学方程式可知，反应中有4 mol N—H键断裂，形成1.5 mol氮气。氮气中含有氮氮三键，而三键是由1个σ键和2个π键构成的，则形成的π键有1.5 mol×2＝3 mol。‎ 答案：(1)2s22p3‎ ‎(2)①三角锥形　sp3　②3‎ 11‎ ‎12．A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，B与C能层数相同，D与E能层数相同，C与D价电子层结构相同，基态时B、C、D原子核外皆有2个未成对电子，A、E只有1个未成对电子，A能分别与B、C、D、E形成不同的分子。‎ ‎(1)写出基态时B原子的价电子排布图：________；写出E－的结构示意图：__________。‎ ‎(2)写出BCD的电子式：__________；写出E2C的结构式：__________。‎ ‎(3)根据题目要求完成以下填空：‎ EC中心原子杂化方式：__________；‎ DC3中心原子杂化方式：__________；‎ EC的键角：__________；‎ BC的键角：__________；‎ DE2分子的立体构型；__________；‎ B2A2分子的立体构型：__________。‎ ‎(4)一种由A、B、C三种元素组成的分子A2BC2，该分子中σ键数目为__________，π键数目为__________。‎ ‎(5)根据等电子体原理，指出与BC2互为等电子体的离子__________(一种即可)。‎ 解析：A只有1个未成对电子，且A的原子序数在五种元素中最小，则A是H元素；B、C是同周期元素，B、C是第二周期元素，D、E是第三周期元素，E也只有1个未成对电子，结合E的原子序数和所在周期判断E是Cl元素；C、D的价电子层结构相同，则C、D是同主族元素，基态时B、C、D原子核外皆有2个未成对电子，B的原子序数小于C，则B的2p能级有2个电子，C的2p能级有4个电子，所以B是C元素，C是O元素，则D是S元素。(2)BCD的化学式为COS，根据元素的价键原则，C与O、S分别形成双键，电子式为；E2C的化学式为Cl2O，所以O原子分别与Cl原子形成一个共价键，结构式为Cl—O—Cl。(3)根据VSEPR理论，ClO的中心原子的价层电子对数＝3＋(7＋1－6)＝4，所以中心原子杂化方式是sp3‎ 11‎ 杂化；同理可计算，SO3中心原子杂化方式是sp2杂化；ClO微粒中的中心原子的杂化方式是sp3杂化，无孤电子对，所以空间构型是正四面体形，键角是109°28′；CO的中心原子的杂化方式是sp2杂化，无孤电子对，所以空间构型是平面三角形，键角是120°；SCl2分子中中心原子的杂化方式是sp3杂化，有2对孤电子对，所以立体构型是V形；C2H2分子中中心原子的杂化方式是sp杂化，立体构型是直线形。(4)一种由A、B、C三种元素组成的分子A2BC2，化学式为CH2O2，该物质是甲酸，分子中含有4个σ键、1个π键。(5)与CO2互为等电子体的物质为三原子微粒，价电子数是16，若为离子，则有N、AlO、SCN－、CNO－等。‎ 答案：(1) 　‎ ‎(2) 　Cl—O—Cl ‎(3)sp3　sp2　109°28′　120°　V形　直线形 ‎(4)4　1‎ ‎(5)N、AlO、SCN－、CNO－(任写一种)‎ ‎12．四种常见元素的性质或结构信息如下表所示，请回答下列问题：‎ 元素 相关信息 A 基态原子核外电子占据3个能级且最高能级上有3个电子 B B的单质是最常见的半导体材料 R 位于第四周期第ⅠB族 D 是非金属元素，其形成的某种单质是电的良导体，有的分子形状似足球 ‎(1)R的基态原子价层电子排布式为__________，这四种元素的第一电离能由大到小的顺序为__________(写元素符号)。‎ ‎(2)A、B、D均可形成多种氢化物，在最常见的三种氢化物中，分子构型为三角锥形的氢化物的分子式为__________。任意写出一种中心原子存在sp2、sp3两种杂化类型的物质的结构简式：__________。与A的常见单质互为等电子体的上述元素的氧化物是__________。‎ 11‎ ‎(3)B、D均可形成氧化物，等物质的量的B、D的最高价氧化物中σ键数目之比为__________。‎ 已知有下列两组数据：‎ 键能/(kJ·mol－1)‎ 熔点/K 沸点/K BO2‎ B—O：452‎ ‎1 923‎ ‎2 503‎ DO2‎ D===O：615，D—O：348‎ ‎216‎ ‎195‎ 请解释键能大小与两种氧化物熔点、沸点高低差异过大的原因：______________________________________________________________。‎ ‎(4)在一定条件下，Cl－与R2＋可形成一种无限长链离子，研究表明该离子中每个氯原子最外层均达到8电子稳定结构，有些氯与R之间存在配位键，若该长链离子中含有n个R，则该离子的化学式为__________。‎ ‎(5)A元素能形成组成为Pt(AH3)2Cl2的配合物，该配合物存在两种同分异构体：一种为淡黄色(Q)，不具有抗癌作用，在水中的溶解度小；另一种为黄绿色(P)，具有抗癌作用，在水中的溶解度较大。‎ ‎①Q是__________分子(填“极性”或“非极性”)；‎ ‎②P的结构简式为____________________(AH3配体作为一个整体写)。‎ 解析：四种元素分别为氮、硅、铜、碳 ‎(1)铜的价层电子排布式为3d104s1；三种非金属元素的非金属性由强到弱的顺序为氮大于碳大于硅，故第一电离能由大到小的顺序为氮大于碳大于硅大于铜。(2)最常见的三种氢化物为氨气、四氢化硅、甲烷，其中氨气为三角锥形分子，碳和硅形成的氢化物中，当碳或硅形成4个单键时为sp3杂化，当形成一个双键时为sp2‎ 11‎ 杂化，由此就可写出相应的结构简式。一氧化碳和氮气互为等电子体。(3)二氧化硅中每个硅原子形成4个σ键，是sp3杂化，二氧化碳中碳原子形成2个σ键，且无孤电子对，等物质的量的二氧化硅和二氧化碳中的σ键的数目比为2∶1。因为二氧化碳属于分子晶体而二氧化硅属于原子晶体，前者熔点、沸点由比较微弱的范德华力(与化学键强弱无关)决定的，而后者是由强大的共价键决定的。(4)由图知，每个铜离子单独结合两个氯离子，又与另2个铜离子共用2个氯离子，故长链中铜离子和氯离子的数目比为1∶3，化学式为(CuCl3)。(5)若Pt(NH3)2Cl2为四面体结构，此结构中氨气和氯离子之间只存在相邻的关系，因此只有一种结构，当Pt(NH3)2Cl2为平面四边形结构时，两个氨气间就存在对位与邻位两种关系，因Q的溶解度较小，而水为极性分子，故Q是非极性分子。‎ 答案：(1)3d104s1　N＞C＞Si＞Cu ‎(2)NH3　CH2===CH—CH3　CO ‎(3)2∶1　二氧化碳是分子晶体，其熔沸点高低是由比较微弱的范德华力决定的，而与化学键强弱无关，二氧化硅属于原子晶体，其熔沸点高低是由强大的共价键决定的 ‎(4)(CuCl3) ‎(5)①非极性　②‎ ‎5．(1)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n＝________。CO与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为______。‎ ‎(2)甲醛(H2CO)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为______，甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。‎ 解析：(1)Ni有10个价电子，即配体CO提供8个电子(或4对孤对电子)故n＝4。CO与N2互为等电子体，故CO中存在三键，包括一个σ键、两个π键。(2)甲醇中碳原子形成四个σ键，为sp3杂化。甲醇分子内O—C—H键角接近109°28′，甲醛分子的空间构型为平面形，键角接近120°。‎ 答案：(1)4　1∶2　(2)sp3　小于 11‎