2023版高考化学一轮总复习第十二章物质结构与性质第39讲分子结构和性质限时训练

PAGEPAGE2分子结构和性质[选题细目表]考查知识点根底题中档题较难题1.共价键的相关判断1、2112.分子构型、杂化轨道的判断34、93.微粒间作用力的判断5、4.分子结构和性质知识的综合应用6、7、810一、选择题(此题包括7个小题，每题6分，共42分，每题仅有一个选项符合题意)1．以下说法中正确的选项是()A．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长B．分子中含有共价键，那么至少含有一个σ键C．含有非极性键的分子一定是非极性分子D．键能越大，键长越长，那么分子越稳定解析：键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，A错；单键一定是σ键，双键由1个σ键和1个π键构成，三键由1个σ键和2个π键构成，故分子中含有共价键，那么至少含1个σ键，B正确；含非极性键的分子不一定是非极性分子，如H2O2，C错；键能越大，键长越短，分子越稳定，D错。答案：B2．以下有关乙炔分子的说法正确的选项是()A．分子中碳原子采取sp2杂化B．碳原子的杂化轨道只用于形成π键C．分子中含3个σ键、2个π键D．碳碳σ键比π键重叠程度小，易断裂解析：乙炔分子中碳原子采取sp杂化，杂化轨道只用于形成σ键，未参与杂化的轨道可用于形成π键，A、B错误；乙炔分子中含2个C—Hσ键、1个C—Cσ键和2个π键，C正确；σ键是头碰头的重叠，π键是肩并肩的重叠，σ键比π键重叠程度大，σ键比π键稳定，D错。答案：C3．(2022·衡水模拟)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，以下判断正确的选项是()A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子解析：A项，SO2是V形分子；CS2、HI是直线型的分子，错误；B项，BF3键角为120°，是平面三角形结构；而Sn原子价电子是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，错误；C项，CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正确；D项，PCl3、NH3、都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，错误。答案：C4．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。那么分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是()A．sp，范德华力 B．sp2，范德华力C．sp2，氢键 D．sp3，氢键解析：由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。答案：C5．以下说法正确的选项是()A．水很稳定(1000℃以上才会局部分解)是因为水中存在大量的氢键B．甲烷可与水形成氢键C．乙醇分子跟水分子之间只存在范德华力D．氟化氢的沸点比氯化氢的沸点高是由于氟化氢分子间存在氢键解析：水很稳定是因为水分子内的共价键较强，与氢键无关，A错；氢键必须是与电负性很大的原子(N、O、F)形成共价键的氢原子和电负性很强的原子之间才能形成，碳原子电负性较小，故甲烷与水不能形成氢键，B错；乙醇分子跟水分子之间除存在范德华力外还可形成氢键，C错；氟原子电负性很大，故HF分子间可形成氢键，导致HF沸点大幅升高，D正确。答案：D6．PH3一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似，但P－H键键能比N－H键键能低。以下判断错误的选项是()A．PH3分子呈三角锥形B．PH3分子是极性分子C．PH3沸点低于NH3沸点，因为P－H键键能低D．PH3分子稳定性低于NH3分子，因为N－H键键能高解析：PH3同NH3构型相同，因中心原子上有一对孤电子对，均为三角锥形，属于极性分子，故A、B项正确；PH3的沸点低于NH3，是因为NH3分子间存在氢键，C项错误；PH3的稳定性低于NH3，是因为N—H键键能高，D项正确。答案：C7．某化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属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，AB2分子的键角为103.3°。以下推断不正确的选项是()A．AB2分子的空间构型为“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的熔点、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：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。答案：B二、非选择题(此题包括4个小题，共58分)8．(14分)(1)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分子中氮原子轨道的杂化类型是________。②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反响是：N2O4(l)＋2N2H4(l)=3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1038.7kJ·mol－1假设该反响中有4molN—H键断裂，那么形成的π键有________mol。③肼能与硫酸反响生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，那么N2H6SO4晶体内不存在________(填标号)。a．离子键b．共价键c．配位键d．范德华力(2)ⅥA族元素氧、硫、硒(Se)的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请答复：①H2Se的酸性比H2S________(填“强〞或“弱〞)。气态SeO3分子的立体构型为________，SOeq\o\al(2－,3)离子的立体构型为________。②H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10－3和2.5×10－8，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10－2，请根据结构与性质的关系解释：H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3杂化，其分子的空间构型为三角锥形；氨基(—NH2)中氮原子的杂化方式也为sp3杂化，其分子的空间构型为V形。N2H4的结构为H2N—NH2，相当于2个氨基，所以氮原子的杂化方式也为sp3杂化。②1个N2H4分子含有4个N—H键，即4molN—H键断裂同时生成1.5molN2，N2的结构式为N≡N，含1个σ键和2个π键，所以会形成3molπ键；③N2H6SO4和(NH4)2SO4都是离子晶体，N2Heq\o\al(2＋,6)和SOeq\o\al(2－,4)之间存在离子键，N2Heq\o\al(2＋,6)中N和H之间形成6个共价键(其中2个配位键)，N和N之间形成共价键，SOeq\o\al(2－,4)中S和O之间形成共价键，不含范德华力。(2)①Se的原子半径大于S的原子半径，H2Se与H2S相比，H2Se中Se原子对H原子的作用力较弱，H2Se在水中更容易电离出H＋，所以其酸性较强；SeO3中Se原子采取sp2杂化且有3个配位原子，故其立体构型为平面三角形；SOeq\o\al(2－,3)中S原子采取sp3杂化且有3个配位原子，故其立体构型为三角锥形。②H2SeO3中Se为＋4价，而H2SeO4中Se为＋6价，Se的正电性更高，导致Se—O—H中O原子的电子向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强。答案：(1)①三角锥形sp3②3③d(2)①强平面三角形三角锥形②H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2，H2SeO3中的Se为＋4价，而H2SeO4中的Se为＋6价，正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移，越易电离出H＋9．(2022·江苏卷)(14分)[Zn(CN)4]2－在水溶液中与HCHO发生如下反响：4HCHO＋[Zn(CN)4]2－＋4H＋＋4H2O=[Zn(H2O)4]2＋＋4HOCH2CN(1)Zn2＋基态核外电子排布式为___________________。(2)1molHCHO分子中含有σ键的数目为____________mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是____________。HOCH2CN的结构简式(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为________。(5)[Zn(CN)4]2－中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2－的结构可用示意图表示为____________。解析：(1)Zn为30号元素，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2，失去最外层的2个电子即可得到Zn2＋，Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(2)HCHO的结构式为，单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，1个HCHO分子中含有3个σ键，故1molHCHO中含有σ键3mol。(3)根据HOCH2CN的结构简式可知，“CH2”中的C原子形成4个σ键，该碳原子采取sp3杂化；“CN〞中的C原子形成1个σ键、2个π键，(4)等电子体是指原子总数相同、价电子总数相同的微粒，H2O分子中有3个原子、8个价电子，根据质子—电子互换法可知，符合条件的阴离子为NHeq\o\al(－,2)。(5)Zn2＋提供空轨道，CN－中C原子提供孤电子对，两者形成配位键，结构可表示为或。答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(2)3(3)sp3和sp(4)NHeq\o\al(－,2)(5)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或))10．(2022·福建卷)(15分)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。(1)以下关于CH4和CO2的说法正确的选项是________(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键能，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(2)在Ni作用下，CH4和CO2反响可获得化工原料CO和H2。Ni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。(3)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如以下图所示)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－1CH40.43616.40CO20.51229.91①“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。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)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，故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。(2)1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。(3)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的结合能越大说明越容易与H2O结合。答案：(1)ad(2)8(3)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CH411．(2022·泰安模拟)(15分)ⅤA族的氮、磷、砷(As)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含ⅤA族元素的化合物在医药生产中有许多重要用途。请答复以下问题：(1)基态氮原子的价电子轨道表示式是____________；基态砷原子的电子排布式为_________________________________________。(2)砷与同周期第ⅦA族的溴的第一电离能相比，较大的是________。(3)AsH3是无色稍有大蒜味的气体。AsH3的沸点高于PH3，其主要原因是___________________________________________________________________________________________________。(4)①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。那么N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。②Na3AsO4可作杀虫剂。AsOeq\o\al(3－,4)的空间构型为__________，与其互为等电子体的一种分子为________。(5)某砷的氧化物俗称