《高中化学》专题突破卷06化学键分子结构与性质晶体结构与性质（解析版）

专题突破卷06物质结构与性质元素周期律（二）——化学键分子结构与性质晶体结构与性质（考试时间：75分钟试卷满分：100分）一、选择题（本题共15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一项是符合题目要求的）1．玻璃是常见的非晶体，在生产、生活中有着广泛的应用。有关玻璃的说法错误的是（）A.玻璃内部微粒排列是长程无序和短程有序的B.玻璃熔化时吸热，温度不断上升C.水晶和玻璃都是非晶体D.利用X射线衍射实验可以鉴别玻璃和水晶【答案】C【解析】根据玻璃是非晶体知，构成玻璃的粒子在空间的排列是长程无序和短程有序的，A正确；玻璃是非晶体，没有固定的熔点，玻璃熔化时吸热，温度不断上升，B正确；水晶的主要成分是二氧化硅，是共价晶体，玻璃是非晶体，C错误；区分晶体与非晶体最科学的方法是对固体进行X射线衍射实验，D正确。2．维生素C的结构简式是，它能防治坏血病，该分子中有几个手性碳原子()A.1 B.2C.3 D.4【答案】B【解析】该分子中属于手性碳原子的是左边第二、三号碳，它们均是连接四个不同原子或原子团的碳原子，所以含有2个手性碳原子。3．(2024·河北石家庄检测)我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应为HCHO＋O2eq\o(→,\s\up7(催化剂))CO2＋H2O。下列有关说法正确的是()A．CO2只含有非极性共价键B．0.5molHCHO含有1molσ键C．HCHO、CO2分子中只含有σ键D．H2O中含有极性共价键【答案】D【解析】CO2中只含有极性共价键，A错误；根据结构式可知，0.5molHCHO含有1.5molσ键，B错误；HCHO、CO2分子中既含有σ键又含有π键，C错误；H2O中含有极性共价键，D正确。4．已知几种共价键的键能如下：化学键H—NN≡NCl—ClH—Cl键能/(kJ·mol－1)390.8946242.7431.8下列说法错误的是()A．键能：N≡N＞N=N＞N—NB．H(g)＋Cl(g)=HCl(g)ΔH＝－431.8kJ·mol－1C．H—N键能小于H—Cl键能，所以NH3的沸点高于HClD．2NH3(g)＋3Cl2(g)=N2(g)＋6HCl(g)ΔH＝－463.9kJ·mol－1【答案】C【解析】A项，氮氮三键键长＜氮氮双键键长＜氮氮单键键长，键长越短，键能越大，所以键能：N≡N＞N=N＞N—N，正确；B项，H(g)＋Cl(g)=HCl(g)的焓变为H—Cl键能的相反数，则ΔH＝－431.8kJ·mol－1，正确；C项，NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键，而HCl不能，错误；D项，根据ΔH＝E(反应物)－E(生成物)，则2NH3(g)＋3Cl2(g)=N2(g)＋6HCl(g)ΔH＝6E(H—N)＋3E(Cl—Cl)－E(N≡N)－6E(H—Cl)＝－463.9kJ·mol－1，正确。5．关于σ键和π键的形成过程，下列说法不正确的是()A．HCl分子中的σ键是由两个s轨道“头碰头”重叠形成的B．N2分子中的π键为p-pπ键，π键不能绕键轴旋转C．CH4中的碳原子为sp3杂化，4个sp3杂化轨道分别与氢原子的s轨道形成σ键D．乙烯(CH2=CH2)中的碳碳之间形成了1个σ键和1个π键【答案】A【解析】HCl分子中的σ键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道“头碰头”重叠形成的，故A错误；N2分子中p轨道与p轨道通过“肩并肩”重叠形成p-pπ键，π键为镜面对称，不能绕键轴旋转，故B正确；CH4中的碳原子为sp3杂化，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与氢原子的s轨道重叠，形成C—Hσ键，故C正确；CH2=CH2中的碳碳之间形成双键，双键中有1个σ键和1个π键，故D正确。6．（2024·广东清远期中）下列有关共价键和键参数的说法不正确的是（）A.1个乙烯C2H4分子中含有5个σB.C—H的键长比Si—H短，故CH4比SiHC.BF3、H2OD.1个N原子与3个H原子结合形成1个NH3【答案】C【解析】1个C2H4分子中含有4个C—H和1个C=C，1个C=C中含有1个σ键和1个π键，即1个C2H4分子中含有5个σ键和1个π键，故A正确；碳原子的半径小于硅原子的半径，所以C—H的键长比Si—H的键长短，键长越短共价键的强度越大，故CH4比SiH4稳定，故B正确；BF3的空间结构为平面正三角形，键角为120∘，H2O的空间结构为V形，键角为105∘，CO2的空间结构为直线形，键角为180∘，H2O7．S2Cl2的分子结构与H2O2相似，如图所示。下列有关说法错误的是()A.S2Cl2是极性分子B.S2Cl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构C.S2Cl2分子中既含有极性键又含有非极性键D.S2Cl2的相对分子质量比H2O2大，熔、沸点高【答案】D【解析】该分子中，电荷的分布是不均匀的，不对称的，正负电荷中心不重合，所以是极性分子，故A正确；硫原子形成了2对共用电子对，最外层有6个电子，故硫原子满足8电子稳定结构，氯原子形成了一个共用电子对，氯原子最外层有7个电子，所以氯原子满足8电子稳定结构，故B正确；S2Cl2分子中S—S键为非极性键，S—Cl键为极性键，故C正确；H2O2分子间可以形成氢键，其熔、沸点高于S2Cl2，故D错误。8．[2023·湖南长沙期中]下列关于各微粒的描述完全正确的一项是（）选项ABCD分子或离子的化学式H2PCl3NO2BH4中心原子的杂化轨道类型spsp3sp2sp3VSEPR模型名称直线形平面三角形平面三角形正四面体形分子或离子的空间结构直线形平面三角形V形三角锥形【答案】C【解析】H2F+的中心原子氟原子的价层电子对数为2+12×7−1−2×1=4，孤电子对数为2，则氟原子的杂化方式为sp3，H2F+的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为V形，故A错误；PCl3的中心原子磷原子的价层电子对数为3+12×5−3×1=4，孤电子对数为1，则磷原子的杂化方式为sp3,PCl9．下列事实与氢键无关的是（）A.相同压强下H2O的沸点高于B.一定条件下，NH3与BF3C.羊毛制品水洗再晒干后变形D.H2O和【答案】B【解析】1个水分子能与周围的水分子形成4个氢键，1个HF分子只能与周围的HF分子形成2个氢键，所以相同压强下H2O的沸点高于HF的沸点，故A不符合题意；NH3与BF3可以形成配位键从而形成NH3⋅BF3，与氢键无关，故B符合题意；羊毛的主要成分是蛋白质，蛋白质分子与水分子之间形成氢键，破坏了蛋白质的结构，所以羊毛制品水洗再晒干后变形，故10．二茂铁[(C5H5)2Fe]分子是一种金属有机配合物，是燃油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示，下列说法正确的是()A．二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5Heq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5)))之间为离子键B．1mol环戊二烯()中含有σ键的数目为5NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)C．分子中存在π键D．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2【答案】C【解析】含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键，所以二茂铁中Fe2＋与环戊二烯离子(C5Heq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5)))之间为配位键，故A错误；一个环戊二烯()分子中含有σ键的数目为11个，故1mol环戊二烯()中含有σ键的数目为11NA，故B错误；碳碳双键中有1个π键，所以该分子中存在π键，故C正确；铁原子核外有26个电子，失去最外层两个电子变为亚铁离子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，故D错误。11．关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质，下列说法错误的是()A.CH3OH为极性分子B.N2H4空间结构为平面形C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同【答案】B【解析】A.甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的，为四面体结构，是由极性键组成的极性分子，A正确；B.N2H4中N原子的杂化方式为sp3，不是平面形，B错误；C.N2H4分子中连接N原子的H原子数多，存在氢键的数目多，而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氢键，另一端的两个甲基基团比较大，影响了分子的排列，沸点较N2H4的低，C正确；D.CH3OH为四面体结构，—OH结构类似于水的结构，(CH3)2NNH2的结构简式为，两者分子中C、O、N杂化方式均为sp3，D正确；故选B。12．(2024·山东聊城三模)A、B为原子序数依次增大的短周期主族元素，基态原子的最外层均有2个未成对电子，A、B形成的二元化合物在自然界中普遍存在，并有多种结构，如图是其中一种结构的晶胞示意图。下列说法正确的是()A．该二元化合物是分子晶体B．每个晶胞拥有A原子的数目为6个C．该二元化合物A、B两原子的杂化方式不同D．该二元化合物中只有B原子满足8电子稳定结构【答案】B【解析】周期表中基态原子的最外层均有2个未成对电子的元素在第ⅣA族和第ⅥA族，短周期中符合此条件的有碳、硅、氧、硫四种元素，由图中看出，一个A原子周围有2个B，一个B原子周围有4个A，A、B原子个数比应该是2∶1，可以形成CO2、CS2、SiO2等物质，又知A、B原子序数依次增大，只有A是O元素，B是Si元素符合，形成的化合物是SiO2。SiO2是原子晶体，故A错误；由图可知晶胞中B原子(即Si原子)所在位置有4个在棱上，2个在面上，1个在晶胞内，该晶胞中含有Si原子个数为4×eq\f(1,4)＋2×eq\f(1,2)＋1＝3，按照Si与O原子1∶2，所以含有6个氧原子，故B正确；SiO2中Si原子和O原子都是sp3杂化，杂化方式相同，故C错误；硅最外层有4个电子，一个硅与周围4个氧原子形成共价键，O原子最外层有6个电子，与2个硅形成共价键，因此Si原子和O原子都满足8电子稳定结构，故D错误。13．(CH3)3SiCl可作为下列有机合成反应的催化剂。下列说法正确的是()A．CH3CN中σ键与π键的个数相等B．甲分子中采取sp2杂化的碳原子有6个C．有机物乙的沸点低于对羟基苯甲醛()的沸点D．常温下，(CH3)3SiCl中Si—Cl键比(CH3)3SiI中Si—I键易断裂【答案】C【解析】CH3CN分子中单键为σ键，三键中含有1个σ键和2个π键，则由结构简式可知，CH3CN分子中含有5个σ键，2个π键，σ键与π键的个数不相等，故A错误；由结构简式可知，甲分子中苯环中的碳原子和羰基中碳原子的杂化方式为sp2，共有7个，故B错误；氯元素的电负性大于碘元素，所以(CH3)3SiCl中Si—Cl键比(CH3)3SiI中Si—I键难断裂，故D错误。14．(2023·浙江金华一模)某种化学品的结构如图所示，已知W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素，其中W、X、Y在同一周期，Z、M同处另一周期，M的简单阳离子半径是同周期中最小的，则下列说法中正确的是()A．元素电负性大小的顺序：X>W>Y>ZB．W的某种单质的分子，是极性分子且分子中含有极性键C．同一周期中，元素第一电离能处在Z和M之间的有2种D．该分子中Y原子的杂化方式为sp2【答案】B【解析】W、X、Y、Z、M均为短周期主族元素，其中W、X、Y在同一周期，Z、M同处另一周期，M的简单阳离子半径是同周期中最小的，可知M为Al元素，化合物中Z形成6个共价键，Z为S元素；X形成1个共价键、Y形成4个共价键、W形成2个共价键，则X为F元素、Y为C元素、W为O元素。同周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小，则电负性：F>O>S>C，故A错误；O3的空间结构为V形，分子中正电中心和负电中心不重合，O3是极性分子，分子中含有极性键，故B正确；同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的第一电离能呈现增大趋势，ⅡA族、ⅤA族反常，则元素第一电离能处在Al和S之间的有Si1种，故C错误；Y为C原子，价层电子对数是4，杂化方式为sp3，故D错误。15．氮化铬的晶胞结构如图所示，A点分数坐标为(0,0,0)。氮化铬的晶体密度为dg·cm－3，摩尔质量为Mg·mol－1，晶胞参数为anm，NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A．铬原子的价电子排布图为B．B点的分数坐标为(1,1,1)C．距离Cr原子最近的Cr原子有8个D．a＝eq\r(3,\f(4M,NAd))×107nm【答案】D【解析】Cr原子的价层电子排布式为3d54s1，其价电子排布图为，A错误；A点分数坐标为(0,0,0)，根据坐标系，B点位于棱心上，则B点分数坐标为eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)，1，1))，B错误；以位于体心的Cr原子为例，距离Cr原子最近的Cr原子位于棱心，共有12个，C错误；该晶胞中，位于顶点和面心的N原子个数为8×eq\f(1,8)＋6×eq\f(1,2)＝4，位于体心和棱心的Cr原子个数为12×eq\f(1,4)＋1＝4，则ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(\f(4M,NA),a×10－73)g·cm－3＝dg·cm－3，解得a＝eq\r(3,\f(4M,NAd))×107nm，D正确。二、非选择题（本题包括4小题，共55分）16．（12分）(2024·河南部分重点中学联考)(1)Ni(CO)4中CO称为配体，其配位原子是碳原子而不是氧原子，理由是____________________________________。(2)Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)]Br，下列说法正确的是__________(填字母标号)。A．CH3CN与Mn原子配位时，提供孤电子对的是C原子B．Mn原子的配位数为6C．CH3CN中C原子的杂化类型为sp2、sp3D．CH3CN中σ键与π键数目之比为5∶2(3)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]－生成，则[Al(OH)4]－中存在__________。A．共价键B．非极性键C．配位键D．σ键E．π键(4)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3＋的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，无明显现象。则第一种配合物可表示为____________________，第二种配合物可表示为__________________。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液，则产生的现象是_________________________。【答案】(1)C的电负性小于O，供电子能力强于O（2分）(2)BD（2分）(3)ACD（2分）(4)[CoBr(NH3)5]SO4（2分）[Co(SO4)(NH3)5]Br（2分）生成淡黄色沉淀（2分）【解析】(2)CH3CN中N有孤电子对，C没有孤电子对，因此CH3CN与Mn原子配位时，提供孤电子对的是N原子，A错误；该配合物中配体为5个CO和1个CH3CN，故Mn原子的配位数为6，B正确；CH3CN中的甲基C为sp3杂化，—CN中的C为sp杂化，C错误；CH3CN即CH3CN，其中单键全是σ键，三键中含一个σ键、两个π键，故CH3CN中σ键与π键数目之比为5∶2，D正确。(3)[Al(OH)4]－中OH－和Al3＋之间存在配位键，属于共价键，H、O之间形成共价键，也是极性键、σ键。(4)由题意知，在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出来，说明SOeq\o\al(2－,4)在外界；在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，无明显现象，说明SOeq\o\al(2－,4)在内界，则第一种配合物可表示为[CoBr(NH3)5]SO4，第二种配合物可表示为[Co(SO4)(NH3)5]Br。第二种配合物中Br－在外界，若向其溶液中滴加AgNO3溶液，会生成淡黄色沉淀。17．（9分）钙钛矿类杂化材料（CH3NH3）PbI3在太阳能电池领域具有重要的应用价值。（CH3NH3）PbI3的晶胞结构如图所示，其中B代表Pb2＋。（1）代表I－的为。（2）原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。其中，原子分数坐标A为（0，0，0），B为12,12（3）已知（CH3NH3）PbI3的摩尔质量为Mg·mol－1，则该晶体的密度为ρ＝g·cm－3（设NA为阿伏加德罗常数的值）。（4）该晶胞沿体对角线方向的投影图为（填字母）。【答案】（1）C（2分）（2）1,12,12【解析】（1）B代表Pb2＋；晶胞中A原子位于顶角，一个晶胞中A原子数目为8×18＝1，C原子位于晶胞面心，一个晶胞中C原子数目为6×12＝3，结合化学式（CH3NH3）PbI3可知，代表I－的为C。（2）原子分数坐标可用于表示晶胞内部各原子的相对位置。其中，原子分数坐标A为（0，0，0），B为12,12,12，与图可知，C原子为右侧面心，则C的原子分数坐标为1,12,12。（3）（CH3NH3）PbI3的摩尔质量为Mg·mol－1，晶胞质量为MNAg；晶胞边长为apm，则晶胞体积为（apm）3＝a318．（18分）已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大，其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍；D原子L层上有2对成对电子；E＋原子核外有3个电子层且M层3d轨道电子全充满。请回答下列问题：(1)E元素在元素周期表中的位置是__________________，属于________区。(2)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为____________(填元素符号)，第一电离能最大的原因是______________________________________________。(3)D元素与氟元素相比，电负性：D________F(填“>”“＝”或“<”)，下列表述中能证明这一事实的是________(填字母)。A．常温下氟气的颜色比D单质的颜色深B．氟气与D的氢化物剧烈反应，生成D的单质C．氟与D形成的化合物中D元素呈正价态D．比较两元素的单质与氢气化合时得电子的数目(4)只含C、A两种元素的离子化合物CA5，它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构，其电子式为________________________________，它的晶体中含有多种化学键，但一定不含的化学键是__________(填字母)。A．极性键 B．非极性键C．配位键 D．金属键(5)B2A4是重要的基本石油化工原料。1molB2A4分子中含________molσ键。【答案】(1)第四周期第ⅠB族（2分）ds（2分）(2)C<O<N（2分）氮的2p轨道半充满，较稳定（2分）(3)<（2分）BC（2分）(4)（2分）BD（2分）(5)5（2分）【解析】根据A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等可知，A为H元素；B原子核外电子有6种不同的运动状态，s轨道电子数是p轨道电子数的两倍，B为C元素；D原子L层上有2对成对电子，D为O元素；B、C、D的原子序数依次增大，故C为N元素；E＋原子核外有3个电子层且M层3d轨道电子全充满，故E为Cu元素。(1)E为Cu元素，Cu在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族，属于ds区。(2)B、C、D三种元素分别是C、N、O元素，N的2p轨道半充满，较稳定，其第一电离能最大，C的第一电离能最小，第一电离能由小到大的顺序为C<O<N。(3)D为O元素，电负性比F元素的小；A．常温下氟气的颜色比氧气的颜色深，属于物理性质，而电负性是化学性质，故A不选；B．氟气与氧的氢化物(即H2O)剧烈反应，生成氧气，说明氟气的氧化性比氧气的强，证明氟的电负性大于氧的，故B选；C．氟与氧形成的化合物中氧元素呈正价态，说明F得电子能力较强，电负性较大，故C选；D．单质与氢气化合时得电子的数目的多少与电负性无关，故D不选。(4)只含N、H两种元素的离子化合物NH5，它的所有原子的最外层都符合相应的稀有气体原子电子层结构，故其电子式为，含有离子键，铵根离子中含有极性键和配位键，不含非极性键和金属键。(5)C2H4为乙烯，1个C2H4分子中含有5个σ键，1个π键，因此1molC2H4分子中含5molσ键。19．（16分）A、B、C、D、E为短周期的五种非金属元素，其中A、B、C的基态原子的价层电子排布式分别为asa、bsbbpb、csccp2c，D与B同主族，E位于C的下一周期，且E是同周期元素中电负性最大的。试回答下列问题：(1)由A、B、C、D、E五种元素中的两种或三种元素可组成多种物质，分子①BC2、②DE4、③A2C、④BA3E中，属于极性分子的是________(填序号，下同)；中心原子采取sp3杂化的是__________。(2)A、B两元素能组成一种分子中原子个数比为1∶1的常见溶剂，其分子式为__________；相同条件下，该物质在BE4中的溶解度________(填“大于”或“小于”)其在A2C中的溶解度。(3)阴离子DCeq\o\al(2－,3)与ECeq