《第2章 分子结构与性质》试卷及答案-高中化学选择性必修2 物质结构与性质-2024-2025学年

《第2章分子结构与性质》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列分子中的中心原子采用sp3杂化方式的是（）。A.BeCl2B.CH4C.CO2D.C2H22、下列物质中，属于非极性分子是：A、二氧化硫（SO2）B、二氧化碳（CO2）C、氯化氢（HCl）D、四氯化碳（CCl4）3、下列关于分子间作用力的描述，正确的是（）A、所有分子间都存在氢键B、非极性分子之间只存在范德华力C、极性分子之间只存在偶极-偶极相互作用D、分子间作用力越大，分子晶体的熔点一定越高4、下列分子或离子中，中心原子采取sp3d杂化的是（）A、NH3B、BF3C、CH4D、SF65、某固体化合物在固态时为分子结构，但在加热到一定温度后转变为晶体结构，这种转变主要与以下哪个因素有关？（）A、温度B、压力C、水分D、化合物分子间的氢键6、下列关于甲烷分子（CH4）结构的描述中，正确的是（）A.甲烷分子中碳原子采用sp3杂化，形成4个等价的sp3杂化轨道B.甲烷分子中碳原子采用sp2杂化，形成3个等价的sp2杂化轨道C.甲烷分子中碳原子采用sp杂化，形成2个等价的sp杂化轨道D.甲烷分子中碳原子采用sp3杂化，形成4个等价的sp杂化轨道，但分子构型为平面三角形7、下列分子中，中心原子采取不等性sp³杂化的分子是（C）A、CH₄B、NH₃C、PCl₃D、CO₂解析：不等性sp³杂化是指中心原子的sp³杂化轨道中，有一个未成对电子并与分子中的一个孤对电子配对，其它三根sp³杂化轨道分别与三个原子成键。PCl₃中磷原子的价层电子对数为4（3个单键加1个孤对电子），因此采取不等性sp³杂化。8、以下关于分子间作用力的说法中，正确的是（）A.分子间作用力使得所有的气体都能在常温常压下液化B.分子间作用力的强弱与分子的极性无关C.分子间作用力与分子的德华力相关，并且分子间的距离越大，作用力就越强D.分子间作用力是导致物质从气态变为液态的主要作用力9、下列关于共价键的描述，正确的是（）A.共价键的形成是由于两个原子间电子的转移B.共价键的形成是由于两个原子间电子的共享C.共价键的形成仅限于相同元素之间D.共价键的形成可以产生正负离子10、下列分子中，分子的空间构型为平面三角形的是（）。A.CH4B.BF3C.NH3D.H2O11、关于乙烷（CH3CH3）的分子结构，以下描述正确的是：A.乙烷分子是线性的B.乙烷分子中碳原子之间通过双键相连C.乙烷分子中的碳原子都处于同一平面D.乙烷分子中的氢原子处于碳原子形成的V字型平面12、下列物质中，分子的极性最小的是：A、CH4B、H2OC、NH3D、CO213、下列分子中，中心原子采用sp³等性杂化的是（）。BeCl₂NH₃CH₄BF₃14、下列关于共价键的描述中，正确的是：A.共价键只能存在于两种不同的非金属原子之间B.共价键的形成依赖于原子的电子最外层是否满足“八隅体”结构C.只有两个电子参与成键的两个原子的共价键一定是单键D.共价键中，原子间电子对的共享程度越高，键的强度越大15、下列关于分子轨道理论的描述中，正确的是：A.同一原子的不同电子在同一能级上的分子轨道中，能级相同，但能量不同。B.分子轨道理论认为，化学键的形成与破坏仅与电子的排布有关。C.分子轨道理论中，π键比σ键更强。D.分子轨道理论可以完全解释共价键的形成与性质。16、下列分子中，中心原子为sp杂化的是（）。A.CH4（碳原子sp3杂化）B.H2O（氧原子sp3杂化）C.BF3（硼原子sp2杂化）D.SO2（硫原子sp2杂化）二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题1.下列关于分子结构与性质的叙述，正确的是：A.氧气分子（O₂）和臭氧分子（O₃）都是由氧原子构成，但它们的分子结构相同，因此性质也完全相同。B.氮气分子（N₂）中的氮原子之间存在三键，这使得氮气分子的键能很高，不易被化学试剂分解。C.甲烷（CH₄）分子中的碳原子采用sp³杂化轨道，形成四个等价的σ键，因此甲烷分子是正四面体结构。D.氯化氢（HCl）分子中的氢原子和氯原子之间存在共价键，但由于氯原子的电负性大于氢原子，所以HCl分子是极性分子。第二题题目：已知某有机化合物A，其分子式为C₄H₈。A可以发生加成反应，但不能发生消去反应。请回答以下问题：（1）根据A的分子式，推测A可能的结构简式有哪些？（2）若A可以发生加成反应，推测A可能含有的官能团是什么？为什么A不能发生消去反应？（3）设计一个实验方案，证明A中含有的官能团。第三题题目描述：已知某元素X的基态原子电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹。请完成以下要求：1.用价层电子对互斥理论（VSEPR理论）预测该元素X的最简单杂化方式及分子几何构型。2.根据元素X原子周围结合原子的数量和配位原子的排列方式，预期X原子与相邻原子之间的键角大小。3.分析X原子在该原子团内的电负性分布情况，并解释原因为何。第四题题目：以下是一组关于分子结构和性质的论述，请判断哪些论述是正确的，并简述理由。（每论述满分为2分，共10分）1.分子晶体的熔点低，且硬度小。2.同一类型的双原子分子中，氧分子（O2）的键长比氮分子（N2）的键长长。3.碳酸的沸点高于甲烷，这是由于碳酸分子间存在氢键。4.PCl3与PH3是等电子体，它们的化学性质相似。5.金属Fe与铁离子Fe2+的核外电子数相同，因此两者的性质完全相同。《第2章分子结构与性质》试卷及答案一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列分子中的中心原子采用sp3杂化方式的是（）。A.BeCl2B.CH4C.CO2D.C2H2答案：B.CH4解析：CH4（甲烷）的中心碳原子形成四个sp3杂化轨道，分别与四个氢原子形成四个σ键，形成正四面体的空间构型。选项A中BeCl2的铍原子采用sp杂化，选项C中的CO2的碳原子采用sp杂化，选项D中的C2H2的碳原子各采用sp杂化。2、下列物质中，属于非极性分子是：A、二氧化硫（SO2）B、二氧化碳（CO2）C、氯化氢（HCl）D、四氯化碳（CCl4）答案：D解析：在四氯化碳分子中，碳原子的电负性大于氯原子的电负性，但是分子中氯原子的数量和位置使得整个分子呈对称结构，分子内电荷的分布均匀，因此该分子为非极性分子。其他选项中，二氧化硫、二氧化碳分子结构不对称，氯化氢分子结构一端带正电，一端带负电，都是极性分子。3、下列关于分子间作用力的描述，正确的是（）A、所有分子间都存在氢键B、非极性分子之间只存在范德华力C、极性分子之间只存在偶极-偶极相互作用D、分子间作用力越大，分子晶体的熔点一定越高答案：B解析：A选项错误，氢键只存在于含有氢原子与高电负性原子（如氧、氮、氟）相连的分子之间。C选项错误，极性分子之间除了存在偶极-偶极相互作用外，还可能存在范德华力。D选项错误，分子间作用力确实影响分子晶体的熔点，但不是决定性因素，还需要考虑分子的其他性质。B选项正确，非极性分子之间确实只存在范德华力（包括色散力和诱导力）。4、下列分子或离子中，中心原子采取sp3d杂化的是（）A、NH3B、BF3C、CH4D、SF6答案：D解析：在选项中，BF3采取sp2杂化，CH4采取sp3杂化，而NH3采取sp3杂化（有孤对电子）。SF6是采取sp3d2杂化的例子，其中中央的S原子与六个F原子形成六个等价的σ键。因此，正确答案是D。注意：实际选择题的答案需要根据具体情况进行分析，上述解析基于假设的题目进行解读。5、某固体化合物在固态时为分子结构，但在加热到一定温度后转变为晶体结构，这种转变主要与以下哪个因素有关？（）A、温度B、压力C、水分D、化合物分子间的氢键答案：D解析：当固体化合物在固态时为分子结构，加热到一定温度后转变为晶体结构，这种转变通常是由于化合物分子间的氢键断裂导致的。在固态分子结构中，分子间通过氢键相互吸引，而在高温下氢键断裂，使得分子间的吸引力减弱，从而形成了晶体结构。温度、压力和水分虽然也可能影响物质的结构变化，但在本题情境下，氢键的断裂是导致从分子结构转变为晶体结构的关键因素。6、下列关于甲烷分子（CH4）结构的描述中，正确的是（）A.甲烷分子中碳原子采用sp3杂化，形成4个等价的sp3杂化轨道B.甲烷分子中碳原子采用sp2杂化，形成3个等价的sp2杂化轨道C.甲烷分子中碳原子采用sp杂化，形成2个等价的sp杂化轨道D.甲烷分子中碳原子采用sp3杂化，形成4个等价的sp杂化轨道，但分子构型为平面三角形答案：A解析：甲烷分子中碳原子有4个价电子，与4个氢原子分别形成共价键，因此碳原子需要4个等价的杂化轨道来与氢原子成键。根据杂化轨道理论，碳原子采用sp3杂化，形成4个等价的sp3杂化轨道，这4个杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个σ键。甲烷分子的实际构型是正四面体形，而不是平面三角形。因此，正确答案是A。7、下列分子中，中心原子采取不等性sp³杂化的分子是（C）A、CH₄B、NH₃C、PCl₃D、CO₂解析：不等性sp³杂化是指中心原子的sp³杂化轨道中，有一个未成对电子并与分子中的一个孤对电子配对，其它三根sp³杂化轨道分别与三个原子成键。PCl₃中磷原子的价层电子对数为4（3个单键加1个孤对电子），因此采取不等性sp³杂化。答案：C8、以下关于分子间作用力的说法中，正确的是（）A.分子间作用力使得所有的气体都能在常温常压下液化B.分子间作用力的强弱与分子的极性无关C.分子间作用力与分子的德华力相关，并且分子间的距离越大，作用力就越强D.分子间作用力是导致物质从气态变为液态的主要作用力答案：D解析：分子间作用力是导致物质从气态变为液态的主要作用力。这是因为当分子间的距离较近时，分子间作用力会增强，当这种作用力超过分子内部分子的相互作用（如键能）时，分子之间就会结合成液态。选项A是不正确的，因为并非所有气体都能在常温常压下液化；选项B错误，因为分子间作用力与分子的极性和德华力都有关系；选项C也不正确，因为分子间作用力与分子间距离并非成正比关系，分子间距离越大，作用力通常越弱。9、下列关于共价键的描述，正确的是（）A.共价键的形成是由于两个原子间电子的转移B.共价键的形成是由于两个原子间电子的共享C.共价键的形成仅限于相同元素之间D.共价键的形成可以产生正负离子答案：B解析：共价键的形成是由于两个原子间电子的共享，而不是电子的转移，所以选项B正确。选项A错误，因为共价键不是由电子转移形成的。选项C错误，因为共价键可以存在于不同元素之间。选项D错误，因为共价键不会产生正负离子。10、下列分子中，分子的空间构型为平面三角形的是（）。A.CH4B.BF3C.NH3D.H2O答案：B.BF3解析：BF3的分子构型是平面三角形。由于硼原子有3个价电子，可以提供3个σ键，同时满足双分子需求，且硼原子的价层电子对为3个，没有孤对电子，所以BF3表现为平面三角形结构。选项ACH4是正四面体结构；CNH3是三角锥形结构；DH2O是弯曲结构。11、关于乙烷（CH3CH3）的分子结构，以下描述正确的是：A.乙烷分子是线性的B.乙烷分子中碳原子之间通过双键相连C.乙烷分子中的碳原子都处于同一平面D.乙烷分子中的氢原子处于碳原子形成的V字型平面答案：D解析：乙烷分子是由两个甲基（CH3）基团通过单键相连而成。碳原子四周都形成四面体结构，因此氢原子并不全部处于同一平面。选项A、B和C描述均不正确，而选项D正确地指出了乙烷分子中氢原子位于四个碳原子的四面体角上。12、下列物质中，分子的极性最小的是：A、CH4B、H2OC、NH3D、CO2答案：D解析：分子的极性取决于分子中电荷分布的不均匀程度。在选项中，CH4（甲烷）为非极性分子，因为它的分子构型为正四面体，四个C-H键的偶极矩相互抵消。H2O（水）为极性分子，因为它的分子构型为V形，O-H键的偶极矩不能相互抵消。NH3（氨）也是极性分子，因为它的分子构型为三角锥形，N-H键的偶极矩不能相互抵消。而CO2（二氧化碳）是非极性分子，尽管C=O键是极性的，但由于分子的线性结构，两个C=O键的偶极矩相互抵消。因此，分子的极性最小的是CO2。13、下列分子中，中心原子采用sp³等性杂化的是（）。BeCl₂NH₃CH₄BF₃答案：C解析：本题考查分子的杂化类型。A)BeCl₂中Be原子的价层电子对数是2，采用sp杂化。B)NH₃中N原子的价层电子对数是4（3个N-H键+1个孤对电子），采用sp³不等性杂化。C)CH₄中C原子的价层电子对数是4，采用sp³等性杂化，形成正四面体构型。D)BF₃中B原子的价层电子对数是3，采用sp²杂化，形成平面三角形构型。因此，选项C（CH₄）中心原子采用sp³等性杂化。14、下列关于共价键的描述中，正确的是：A.共价键只能存在于两种不同的非金属原子之间B.共价键的形成依赖于原子的电子最外层是否满足“八隅体”结构C.只有两个电子参与成键的两个原子的共价键一定是单键D.共价键中，原子间电子对的共享程度越高，键的强度越大答案：D解析：共价键是由两个原子共用一对或多对电子所形成的化学键。选项A错误，因为共价键也可以存在于同种非金属原子之间，如氢分子（H₂）。选项B错误，虽然“八隅体”规则是许多元素形成共价键时的趋势，但并非所有共价键都遵循这一规则。选项C错误，因为两个电子参与成键的可以是双键或三键，不一定都是单键。选项D正确，共价键中电子对的共享程度越高，即电子对更偏向于一个原子，键的强度也越大。15、下列关于分子轨道理论的描述中，正确的是：A.同一原子的不同电子在同一能级上的分子轨道中，能级相同，但能量不同。B.分子轨道理论认为，化学键的形成与破坏仅与电子的排布有关。C.分子轨道理论中，π键比σ键更强。D.分子轨道理论可以完全解释共价键的形成与性质。答案：D解析：选项D正确，分子轨道理论可以完全解释共价键的形成与性质，这是该理论的一个重要特点。选项A错误，同一原子的不同电子在同一能级上的分子轨道中，能级相同，能量也相同。选项B错误，化学键的形成与破坏不仅与电子的排布有关，还与原子间的相互作用力有关。选项C错误，π键通常比σ键弱。16、下列分子中，中心原子为sp杂化的是（）。A.CH4（碳原子sp3杂化）B.H2O（氧原子sp3杂化）C.BF3（硼原子sp2杂化）D.SO2（硫原子sp2杂化）答案：D解析：A项中的CH4中碳原子采用的是sp3杂化；B项中的H2O中氧原子采用的是sp3杂化；C项中的BF3中硼原子采用的是sp2杂化；D项中的SO2中硫原子采用的确实是sp2杂化，形成了一个平面型的V形结构，与O键合的两个S–O键之间的夹角大约为120°。所以正确答案是D。二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题1.下列关于分子结构与性质的叙述，正确的是：A.氧气分子（O₂）和臭氧分子（O₃）都是由氧原子构成，但它们的分子结构相同，因此性质也完全相同。B.氮气分子（N₂）中的氮原子之间存在三键，这使得氮气分子的键能很高，不易被化学试剂分解。C.甲烷（CH₄）分子中的碳原子采用sp³杂化轨道，形成四个等价的σ键，因此甲烷分子是正四面体结构。D.氯化氢（HCl）分子中的氢原子和氯原子之间存在共价键，但由于氯原子的电负性大于氢原子，所以HCl分子是极性分子。答案：C解析：A项错误，尽管氧气分子和臭氧分子都是由氧原子构成，但它们的分子结构不同，氧气分子是O₂，臭氧分子是O₃，因此性质也不同。B项错误，氮气分子（N₂）中的氮原子之间存在三键，确实使得氮气分子的键能很高，但这并不意味着它不易被化学试剂分解，只是分解它需要更多的能量。C项正确，甲烷（CH₄）分子中的碳原子采用sp³杂化轨道，形成四个等价的σ键，因此甲烷分子呈正四面体结构。D项错误，氯化氢（HCl）分子中的氢原子和氯原子之间存在共价键，但由于氯原子的电负性大于氢原子，HCl分子是极性分子，而不是非极性分子。第二题题目：已知某有机化合物A，其分子式为C₄H₈。A可以发生加成反应，但不能发生消去反应。请回答以下问题：（1）根据A的分子式，推测A可能的结构简式有哪些？（2）若A可以发生加成反应，推测A可能含有的官能团是什么？为什么A不能发生消去反应？（3）设计一个实验方案，证明A中含有的官能团。答案：（1）A可能的结构简式有：CH₂=CHCH₂CH₃（1-丁烯）CH₃CH=CHCH₃（2-丁烯）CH₂=CHCH₂CH₂（环丁烷）CH₂=CH-CH=CH₂（1,3-丁二烯）（2）A可能含有的官能团是碳碳双键（C=C）。A不能发生消去反应的原因是，消去反应通常发生在含有β-氢原子的碳原子上，而A的结构中碳碳双键两端的碳原子上没有β-氢原子。（3）实验方案：取少量A与溴水混合，观察溴水褪色。如果溴水褪色，说明A中含有碳碳双键，因为碳碳双键可以与溴发生加成反应。取少量A与NaOH醇溶液混合，加热回流。如果反应后有机层变薄，说明A中含有碳碳双键，因为碳碳双键可以在碱性条件下与醇发生消除反应，生成烯烃。解析：（1）根据分子式C₄H₈，A可能是烯烃或环烷烃。烯烃具有碳碳双键，环烷烃具有环状结构。（2）A可以发生加成反应，说明其分子中含有碳碳双键。由于没有β-氢原子，因此不能发生消去反应。（3）通过溴水褪色实验可以检测碳碳双键的存在。通过与NaOH醇溶液的反应可以进一步证明碳碳双键的存在。第三题题目描述：已知某元素X的基态原子电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s¹。请完成以下要求：1.用价层电子对互斥理论（VSEPR理论）预测该元素X的最简单杂化方式及分子几何构型。2.根据元素X原子周围结合原子的数量和配位原子的排列方式，预期X原子与相邻原子之间的键角大小。3.分析X原子在该原子团内的电负性分布情况，并解释原因为何。答案与解析：1.价层电子对互斥理论预测分子几何构型：元素X的基态电子排布表明它是15号元素氮（N）的类比元素。从15号之后，一个元素的价电子情况可以参考周期表的趋势。X的最外层电子排布为3d⁵4s¹。以氮为例，氮的价电子排布为2s²2p³。在3p轨道上有3个价电子。采用价层电子对互斥理论（VSEPR），考虑成对电子（单电子用虚线算作一个对方电子对）会影响分子空间构型的方式。X原子的价电子数目为5+1=6（三对成对电子加一个未成对电子），趋于形成六个价层电子对。根据VSEPR理论，这将导致中心原子尝试使价电子对的排斥最小化，最稳定的构型是价电子对相互排斥形成的最紧凑的几何构型。此时价层电子对分布包括三个成键电子对(3个3d轨道上的单电子，记为3个3d1单电子)和1个未共用电子对(一个未成对的4s电子)。考虑到场强效应：未成对电子将使分子更倾向于使其三个成键电子对形成三角锥形，分子的几何构型是三角锥形(trigonalpyramidal)。换句话说，X原子周围的四个电子对(三个成对电子和一个单电子)将尝试以最小化相互排斥的方式布置，形成三角锥形，整体构型为三角锥形。2.预期X原子与相邻原子之间的键角：X的三角锥形分子构型中，考虑到三个成键电子对之间的角度分布和未成对电子对对键角的影响，分子内形成了两个顶点成键电子对之间的键角为大约107°（约等同于NH₃中的键角）。正常NH₃分子键角是107.3°左右，由于电子之间存在空间相互作用（Sommerfeld缩减效应和Pawlow效应），导致键角略小于严格计算出的理想角度109.5°（正四面体）。3.X原子在该原子团内的电负性分布情况及原因分析：X的三角锥形分子构型中，四个电子对之间产生了不同程度的电子云计算，能够进一步解释电负性分布的情况。三角锥形分子构型表示X原子周围接触三对电子，成键电子对会有相互的斥力作用，导致电子云在同一平面上的密度增大，而在空