2023届新高考化学一轮分层练案(二十二)化学键分子结构与性质

一轮分层练案（二十二）化学键分子结构与性质（基础课）一、选择题(本题包括10小题，每小题只有1个选项符合题意)1．下列说法中正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)()A．O2－的电子式为，则O2－核外有8个电子B．1molNH4Cl中含有的H—Cl键的数目为NAC．CrO5中Cr元素的化合价为＋6价，每个CrO5分子中存在两个过氧键D．20gNa2O和Na2O2的混合物中，所含阴、阳离子数目之比无法确定【答案】CO2－的电子式为，表示O2－的最外层有8个电子，但其核外有10个电子，A错误；NH4Cl是离子化合物，NHeq\o\al(＋,4)与Cl－间形成离子键，无H—Cl共价键存在，B错误；根据化合物中所有元素化合价的代数和为0原则，CrO5中5个O共为－6价，说明以－1价氧存在的共有两个过氧根，一个氧化合价为－2价，C正确；Na2O和Na2O2都是离子化合物，其中含有的阴、阳离子数目之比都是1∶2，与物质质量的多少无关，D错误。2.三硫化磷(P4S3)可用于制造火柴，分子结构如图所示。下列说法不正确的是()A．P4S3中磷元素为＋3价B．P4S3属于共价化合物C．P4S3含有非极性键D．1molP4S3分子含有9mol共价键【答案】A图示最上方的P原子与S原子形成3个极性共价键，共用电子对偏向非金属性强的S原子，则P为＋3价；底面的P与S形成1个共价键，共用电子对偏向S原子，则P为＋1价；P—P键为非极性共价键，共用电子对不偏移，故P4S3中P元素为＋3价和＋1价，故A错误；只含有共价键的化合物属于共价化合物，P4S3属于共价化合物，故B正确；P4S3分子中P原子与P原子之间存在化学键，同种原子之间形成非极性键，所以含有非极性键，故C正确；根据图示可知，1molP4S3分子中含有6molP—S极性共价键和3molP—P非极性共价键，所以1molP4S3分子含有9mol共价键，故D正确。3．原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a－的核外电子结构与氦相同，b和c的次外层有8个电子，c－和d＋的核外电子结构相同。下列叙述正确的是()A．a元素的三种核素的氧化物互为同素异形体B．a和其他3种元素均能形成共价化合物C．d和其他3种元素均能形成离子化合物D．元素a与b、c、d均能形成18电子微粒【答案】C根据题意可知，a为H，b为S，c为Cl，d为K元素。H的三种核素的氧化物是化合物，同素异形体是单质，故A错误；H与K形成的KH是离子化合物，故B错误；K与S、Cl、H均能形成离子化合物，故C正确；H与K、S、Cl分别形成KH、H2S、HCl，其中KH为20电子微粒，H2S、HCl为18电子微粒，故D错误。4．下图为N2分子在催化剂作用下发生一系列转化的示意图，下列叙述正确的是()A．若N≡N键能是akJ·mol－1，H—H键能是bkJ·mol－1，H—N键能是ckJ·mol－1，则每生成2molNH3，放出(6c－a－3b)kJ热量B．NH3分子和H2O分子的中心原子杂化类型不同C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂D．在催化剂b作用下发生转化得到的两种生成物，均为直线形分子【答案】A反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，则根据键能数据可知，该反应的反应热ΔH＝akJ·mol－1＋3bkJ·mol－1－2×3ckJ·mol－1，则每生成2molNH3，放出(6c－a－3b)kJ热量，A正确；水分子中价电子数＝2＋eq\f(1,2)(6－2×1)＝4，水分子中含有2个孤电子对，所以氧原子采取sp3杂化，氨气中价层电子对数＝3＋eq\f(1,2)(5－3×1)＝4且含有1个孤电子对，所以N原子采用sp3杂化，杂化方式相同，B错误；催化剂a表面是氢气氮气反应生成氨气，催化剂a表面发生了非极性键(氢氢键和氮氮键)的断裂，催化剂b表面发生了非极性共价键(氧氧双键)的断裂，C错误；在催化剂b作用下发生转化得到的两种生成物H2O和NO，NO为直线形分子，H2O为V形分子，D错误。5．下列说法正确的是()A．PCl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道C．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形D．AB3型分子的空间结构必为平面三角形【答案】CPCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对，属于sp3杂化，含有1个孤电子对，所以空间结构为三角锥形，故A错误；能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道，则sp3杂化轨道是能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道，故B错误；凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体，而分子的几何构型还与含有的孤电子对数有关，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形，故C正确；AB3型的分子空间结构与中心原子的孤电子对数也有关，如BF3中B原子没有孤电子对，为平面三角形，NH3中N原子有1个孤电子对，为三角锥形，故D错误。6．常温下，NCl3是一种黄色黏稠状液体，常用于漂白，也用于柠檬等水果的熏蒸处理。下列关于NCl3的说法中不正确的是()A．NCl3是由极性键构成的非极性分子B．NCl3的性质很活泼，很容易水解生成氨和次氯酸C．NCl3分子中N原子采取了sp3杂化D．NCl3的沸点高于NF3【答案】AN和Cl之间构成的是极性键，价层电子对数＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝1，空间结构为三角锥形，属于极性分子，故A说法错误；NCl3分子中，氮的化合价为－3，氯的化合价为＋1，故水解产物是氨气和次氯酸，故B说法正确；中心原子N原子的价层电子对数为4，价层电子对数等于杂化轨道数，即杂化类型为sp3杂化，故C说法正确；由于NF3和NCl3均为组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，故D说法正确。7．X、Y、Z、R为前四周期元素且原子序数依次增大。X的单质与H2化合生成气体G，其水溶液呈碱性；游离态的Y常存在于火山喷口附近和地壳的岩层里；R基态原子3d轨道的电子数是4s轨道电子数的3倍。Y、Z分别与钠元素可形成化合物Q和J。J的水溶液与AgNO3溶液反应可生成不溶于稀硝酸的白色沉淀L。下列说法正确的是()A．G分子的空间结构是四面体形B．G分子中X原子的杂化轨道类型是sp3C．Q和J都含共价键D．R位于第四周期ⅠB族【答案】BG为氨，分子中含有3条共价键，1对孤电子对，空间结构为三角锥形，A说法错误；G分子为氨，其中N原子的杂化轨道类型是sp3，B说法正确；Q和J即硫化钠和氯化钠，化合物中只含有离子键，C说法错误；R为Fe，位于第四周期第Ⅷ族，D说法错误。8．用价层电子对互斥模型可以预测空间结构，也可以推测键角大小，下列判断错误的是()A．CS2、BeCl2都是直线形的分子B．BF3键角为120°，NF3键角小于120°C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子D．NH3、PCl3、SF6都是三角锥形的分子【答案】DBF3中价层电子对数＝3＋eq\f(3－3×1,2)＝3，所以为平面三角形结构，键角为120°；NF3中价层电子对数＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，且含有一个孤电子对，所以NF3为三角锥形结构，由于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，所以NF3的键角小于120°，B正确；CH2O中C原子形成3个σ键，C原子形成的是sp2杂化，故平面三角形结构；BF3、SO3中的中心B、S原子都是sp2杂化，故形成的都是平面三角形的分子，C正确；NH3、PCl3中价层电子对数＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，且含有一个孤电子对，所以NH3、PCl3为三角锥形结构；而SF6中S原子是以sp3d2杂化轨道形成σ键，为正八面体形分子，D错误。9．德国科学家发现新配方：他使用了远古地球上存在的O2、N2、CH3、NH3、H2O和HCN，再使用硫醇和铁盐等物质合成RNA的四种基本碱基。下列说法错误的是()A．基态Fe3＋价电子排布为3d5B．O2、N2、HCN中均存在σ键和π键C．CH4、NH3、H2O分子间均存在氢键D．沸点：C2H5SH(乙硫醇)＜C2H5OH【答案】CFe为26号元素，原子核外有26个电子，基态原子核外电子排布式为[Ar]3d64s2，失去外层3个电子形成Fe3＋，所以基态Fe3＋价电子排布为3d5，故A正确；O2分子中存在双键，N2分子中存在三键，HCN分子中存在三键，双键有一个σ键和一个π键，三键有一个σ键和两个π键，故B正确；C元素的电负性较弱，CH4分子间不存在氢键，故C错误；乙醇含有—OH，分子间存在氢键，所以沸点高于乙硫醇，故D正确。10．一种叠氮桥基配位化合物C的合成方法如图，下列叙述正确的是()A．基态Br价电子排布式为3d104s24p5B．NaN3中Neq\o\al(－,3)空间结构为V形C．物质C中氮原子杂化形式有sp、sp2、sp3D．CH3OH是手性分子【答案】CBr价电子为7，为N层电子，Br价电子排布式为4s24p5，故A错误；Neq\o\al(－,3)与CO2为等电子体，电子数都为16，为直线形分子，故B错误；物质C中氮原子成键方式有三种方式，氮原子杂化形式为sp、sp2、sp3，故C正确；手性分子应连接4个不同的原子或原子团，CH3OH不是手性分子，故D错误。二、非选择题11．(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋是否为sp3杂化________(填“是”或“否”)，理由为____________________________________。(2)用价电子对互斥模型推断甲醛中H—C—H的键角________120°(填“>”“<”或“＝”)(3)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S=O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构____________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。(4)抗坏血酸的分子结构如图所示，该分子中碳原子的轨道杂化类型为________________________。解析：(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，说明[Cu(NH3)4]2＋应为平面正方形，产生顺反异构体，由此判断Cu2＋不为sp3杂化，理由：若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构。(2)甲醛碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥模型可知双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。(3)当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以分子空间结构为四面体；因为X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强，F原子的得电子能力大于氯原子，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F。(4)由图可知，碳原子杂化类型分别为sp2和sp3。【答案】(1)否若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构(2)<(3)四面体>(4)sp2、sp312．回答下列问题：Ⅰ.我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe－Sm－As－F－O组成的化合物。回答下列问题：(1)预测As的氢化物分子的立体结构为__________，其沸点比NH3低的理由是______________。(2)Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋的价层电子排布式为________。Ⅱ.氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。(1)Al与B同主族，写出与Al满足对角线规则的短周期元素的单质与氢氧化钠溶液反应的离子方程式________________________。(2)NH3BH3分子中，N—B化学键称为________键，其电子对由________提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O=3NHeq\o\al(＋,4)＋BOeq\o\al(－,3)＋9H2。BOeq\o\al(－,3)的结构如图所示：在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为________。解析：Ⅰ.(1)As与N、P为同主族，则其氢化物分子为AsH3，立体结构为三角锥形；NH3分子间存在氢键，而AsH3分子间只存在分子间的作用力，则AsH3沸点比NH3低。(2)Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm形成离子时，先失去最外层电子，则Sm3＋的价层电子排布式为4f5。Ⅱ.(1)与Al满足对角线规则的短周期元素的单质为Be，Be的性质类似与Al，Al能与强碱反应，则Be与NaOH反应生成偏铍酸钠和氢气，离子方程式为Be＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋H2↑。(2)N—B化学键称为配位键；电子对有氮原子提供；NH3BH3分子中B原子有4条共价键，为sp3杂化，根据图像，BOeq\o\al(－,3)中B有3条共价键，为sp2杂化。【答案】Ⅰ.(1)三角锥形NH3分子间存在氢键(2)4f5Ⅱ.(1)Be＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋H2↑(2)配位Nsp3sp213．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，NN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，故共用3对电子，电子式为；SCN－由3个原子组成，共有16个价电子，与CO2是等电子体，杂化方式与CO2一样为sp杂化。(4)SiH4与CH4都是分子晶体，且结构相似，分子晶体的熔、沸点与范德华力有关，相对分子质量