山东专用2024高考化学一轮复习课时作业32分子结构与性质含解析

PAGEPAGE11课时作业32分子结构与性质时间：45分钟一、单项选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．氮元素可形成卤化物、叠氮化物及协作物等很多化合物，下列说法不正确的是(C)A．NF3分子的空间构型为三角锥形B．叠氮酸(HN3)是一种弱酸，可部分电离出H＋和Neq\o\al(－,3)，则N2O与Neq\o\al(－,3)互为等电子体C．叠氮化物与Co3＋等形成协作物，如：[Co(N3)(NH3)5]SO4，则其中钴的配位数为8D．NaN3与KN3的结构类似，则NaN3的晶格能大于KN3的晶格能解析：NF3分子N原子的价层电子对数为3＋eq\f(1,2)×(5－3×1)＝4，孤电子对数为1，所以分子空间构型为三角锥形，A正确；原子数和价电子数都相同的微粒互为等电子体，N2O与Neq\o\al(－,3)互为等电子体，B正确；叠氮化物与Co3＋等形成协作物，如[Co(N3)(NH3)5]SO4，配体为Neq\o\al(－,3)和NH3，所以钴的配位数为6，C错误；离子半径越大，晶格能越小，钾离子半径大于钠离子，所以NaN3的晶格能大于KN3的晶格能，D正确。2．下列关于价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的叙述中不正确的是(D)A．VSEPR模型可用来预料分子的立体构型B．分子中价电子对相互排斥确定了分子的立体构型C．中心原子上的孤电子对也要占据中心原子四周的空间并参加相互排斥D．分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定解析：分子中键角越大，价电子对相互排斥力越小，分子的能量就越低，分子越稳定，D项不正确。3．下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一种化学元素。下列说法正确的是(C)A．稳定性：A2D<A2XB．CA3分子的立体结构为平面三角形C．C形成的单质中σ键与π键个数之比为1∶2D．B、C、D形成的气态氢化物互为等电子体解析：依据元素在周期表中的位置可知，A是H、B是C、C是N、D是O、X是S、Y是Cl。元素非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，非金属性O>S，所以稳定性H2O>H2S，故A错。CA3分子为NH3，NH3分子中N原子有3个σ键，一对孤电子对，所以NH3分子的立体结构为三角锥形，故B错。N形成的单质为N2，一个氮气分子中含有一个三键，所以氮气分子中σ键与π键个数之比为1∶2，故C正确。B、C、D形成的气态氢化物分别为CH4、NH3和H2O，不互为等电子体，故D错。4．下列有关氢键的说法正确的是(D)5．碳、硫、氧、氮是中学常见元素，下列说法不正确的是(A)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且含有一对孤电子对，为V形分子，NH3分子中N原子价层电子对个数是4且含有一对孤电子对，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对孤电子对，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，依据价层电子对互斥理论知，O、N原子都采纳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。二、非选择题6．(1)POeq\o\al(3－,4)的空间构型是正四面体形，CH2＝CHCN中碳原子的杂化方式为sp、sp2；NC(CH2)4CN分子中σ键与π键数目之比为15∶4。(2)BFeq\o\al(－,4)中B的杂化形式为sp3，其等电子体为CCl4(任写一种)。与其VSEPR模型相同，且有1对孤电子对的相对分子质量最小的分子是NH3。(3)①已知高碘酸有两种结构，化学式分别为H5IO6()和HIO4；前者为五元酸，后者为一元酸，请比较二者的酸性强弱：H5IO6<(填“>”“＝”或“<”)HIO4。②TiCl4熔点为－24℃，沸点为136.4℃。可溶于甲苯，固态TiCl4属于分子晶体。③用锌还原TiCl4的HCl溶液，可制得绿色协作物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。1mol该协作物中含有σ键数目为18NA(用NA表示)。(4)下图是某含铜协作物的晶体结构示意图。①晶体中H2O和SOeq\o\al(2－,4)的中心原子的杂化类型分别为sp3、sp3，试推断H2O和SOeq\o\al(2－,4)的键角大小关系并说明缘由：H2O分子键角小于SOeq\o\al(2－,4)的键角。因为H2O中O存在2对孤电子对而SOeq\o\al(2－,4)中的S不存在，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力。②图中的氢键有(H2O)O—H…O(H2O)和(H2O)O—H…O(SOeq\o\al(2－,4))。③写出该协作物的化学式：[Cu(H2O)4]SO4·H2O。(5)①SeOeq\o\al(2－,3)中Se原子的杂化类型为sp3，与其互为等电子体的一种分子的分子式是NF3(或PF3、NCl3、PCl3等)。②CuSO4和Cu(NO3)2是自然界中重要的铜盐，向CuSO4溶液中加入过量稀氨水，产物的外界离子的空间构型为正四面体，Cu(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在离子键、π键。(6)①已知反应6P2H4=P4＋8PH3↑。P2H4分子中磷原子杂化类型是sp3；P4分子的几何构型是正四面体。②NH3的沸点比PH3高，其缘由是NH3分子间可以形成氢键，PH3不能；NH3分子中键角比PH3分子中键角大，其缘由是N的电负性大于P，成键电子对偏向N，从而增加了成键电子对间的斥力，键角变大。③氮原子间可形成氮氮双键或氮氮三键，而磷原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，缘由是磷的原子半径大，磷原子间形成的σ键较长，p­p轨道间肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键。解析：(1)POeq\o\al(3－,4)的价层电子对数是4，不存在孤电子对，空间构型是正四面体形；CH2＝CHCN中形成碳碳双键的碳原子是sp2杂化，又因为C与N之间是三键，则该碳原子的杂化方式为sp杂化；NC(CH2)4CN分子中除C与N之间是三键以外，其余均是单键．由于单键均是σ键，三键中含有1个σ键和2个π键，则σ键与π键数目之比为15∶4。(2)BFeq\o\al(－,4)中B成键电子对数为4，杂化形式为sp3；等电子体具有相同的价电子数和原子数，BFeq\o\al(－,4)价电子数为32，原子数为5，其等电子体可以为CCl4。BFeq\o\al(－,4)的VSEPR模型为四面体，具有四面体空间构型，且有1对孤电子对的分子成键电子对数为4－1＝3，相对分子质量最小的分子是NH3。(3)①中心原子上非羟基氧原子数目越多，对羟基的作用越剧烈，酸性越强；所以酸性H5IO6<HIO4。②依据给定信息可知，TiCl4的熔沸点较低，属于分子晶体。③1molTi3＋与1molCl－和5molH2O，形成6molσ键，5molH2O内含有5×2＝10molσ键，外界1molH2O内含有2molσ键，共含有6mol＋10mol＋2mol＝18molσ键，数目为18NA。(4)①晶体中H2O和SOeq\o\al(2－,4)的价层电子对数均为4，故中心原子的杂化类型均为sp3；H2O的键角小于SOeq\o\al(2－,4)的键角，因为H2O中O存在2对孤电子对而SOeq\o\al(2－,4)中的S没有孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对对成键电子对的斥力，故键角更小；②图(c)中的氢键有(H2O)O—H…O(H2O)和(H2O)O—H…O(SOeq\o\al(2－,4))；③该协作物中，中心离子是Cu2＋，配体是H2O，配位数是4，阴离子是硫酸根离子，还有一个结晶水。(5)①SeOeq\o\al(2－,3)中Se原子孤对电子对数＝eq\f(6－2×3＋2,2)＝1，σ键个数＝3，所以Se原子为sp3杂化；SeOeq\o\al(2－,3)价电子总数为26，通过增减Se和O的电子数，进行推断，与其互为等电子体的一种分子的分子式可以是NF3(或PF3、NCl3、PCl3等)。②SOeq\o\al(2－,4)中心原子的孤电子对数＝eq\f(6＋2－4×2,2)＝0，含4个σ键，为sp3杂化，空间构型为正四面体；Cu(NO3)2中的化学键除了σ键外，Cu2＋与NOeq\o\al(－,3)之间存在离子键，NOeq\o\al(－,3)中存在π键。(6)①P2H4分子中磷原子可以形成3个σ键，还有1对孤电子对，所以磷原子杂化类型是sp3杂化；在白磷中，磷原子的5个价电子中的3个形成了3个σ键，还剩下1对未成键价电子对，其非π键价层电子对总数是4，须要形成4个杂化轨道而采纳sp3杂化，所以白磷分子是正四面体形结构。②NH3和PH3为分子晶体，NH3分子间可以形成氢键，PH3不能，故NH3的沸点比PH3高；N的电负性大于P，NH3中N—H键的键长比PH3中P—H键的键长要短，所以在NH3中成键电子对更靠近N，排斥力更大，以致键角更大。③P原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p­p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，所以难以形成π键。7．氮是一种典型的非金属元素，其单质及化合物在生活和生产中具有广泛的用途。回答下列问题：(1)磷元素与氮元素同主族，基态磷原子有3个未成对电子，白磷的分子式为P4，其结构如图甲所示。科学家目前合成了N4分子，N4分子中氮原子的杂化轨道类型是sp3，N—N—N键角为60°；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，推想其用途可为用于制造火箭推动剂或炸药(其他合理答案也可)。(2)NH3与Zn2＋可形成[Zn(NH3)6]2＋，其部分结构如图乙所示。①NH3的立体构型为三角锥形。②[Zn(NH3)6]2＋中存在的化学键类型有配位键、共价键；NH3分子中H—N—H键角为107°，推断[Zn(NH3)6]2＋离子中H—N—H键角>(填“>”“<”或“＝”)107°。③肼(N2H4)可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2取代形成的另一种氮的氢化物。与N2H4互为等电子体的分子有CH3OH(或CH3SH等)(写出一种即可)。解析：(1)磷原子的价电子排布式为3s23p3，基态原子有3个未成对电子；N4分子与P4分子的结构相像，为正四面体形，N4分子中每个氮原子形成3个σ键、含有1对孤电子对，杂化轨道数目为4，氮原子实行sp3杂化；正四面体中的每个面为正三角形，则N—N—N键角为60°；N4分解后能产生N2并释放出大量能量，可以用于制造火箭推动剂或炸药。(2)①NH3中氮原子形成3个σ键，有1对未成键的孤电子对，杂化轨道数为4，实行sp3杂化，分子立体构型是三角锥形。②[Zn(NH3)6]2＋中存在的化学键类型有配位键、共价键，受配位键的影响，[Zn(NH3)6]2＋中H—N—H键角大于107°。③等电子体是指原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子。与N2H4互为等电子体的分子有CH3OH、CH3SH等。8．(2024·河北石家庄质量检测)氧元素为地壳中含量最高的元素，可形成多种重要的单质和化合物。(1)氧元素位于元素周期表中p区；其次周期元素中，第一电离能比氧大的有3种。(2)O3可用于消毒。O3的中心原子的杂化形式为sp2杂化；其分子的VSEPR模型为平面三角形，与其互为等电子体的离子为NOeq\o\al(－,2)(其他合理答案也可)(写出一种即可)。(3)含氧有机物中，氧原子的成键方式不同会导致有机物性质不同。C2H5OH的沸点高于CH3OCH3的缘由为乙醇分子间可形成氢键；C2H5OH不能用无水CaCl2干燥是因为Ca2＋和C2H5OH可形成[Ca(C2H5OH)4]2＋，该离子的结构式可表示为。(4)氧元素可分别与Fe和Cu形成低价态氧化物FeO和Cu2O。①FeO立方晶胞结构如图甲所示，则Fe2＋的配位数为6；与O2－紧邻的全部Fe2＋构成的几何构型为正八面体。②Cu2O立方晶胞结构如图乙所示，若O2－与Cu＋之间最近距离为apm，则该晶体的密度为eq\f(27\r(3),2NAa3)×1030g·cm－3。(用含a、NA的代数式表示，NA代表阿伏加德罗常数的值)解析：本题考查原子核外电子排布、杂化轨道理论、分子的空间构型、等电子体、微粒间的相互作用、晶胞结构的计算等。(1)O元素的价电子排布式为2s22p4，因此氧元素位于元素周期表的p区；同一周期从左往右元素的第一电离能呈增大趋势，但由于N原子的2p轨道处于半充溢的状态，比较稳定，其第一电离能比O大，故其次周期中，第一电离能比O大的元素共有3种，分别是N、F、Ne。(2)O3与SO2互为等电子体，结构相像，在二氧化硫分子中，硫原子的价层电子对数为2＋eq\f(6－2×2,2)＝3，中心原子的杂化方式为sp2，VSEPR模型为平面三角形，因此臭氧分子的中心原子的杂化方式也为sp2，VSEPR模型也为平面三角形；与臭氧分子互为等电子体的离子有NOeq\o\al(－,2)。(3)由于乙醇分子间可以形成氢键，而甲醚不行以，因此乙醇的沸点要高于甲醚；乙醇与钙离子形成的化合物中含有配位键，乙醇分子中的O供应孤电子对，钙离子供应空轨道。(4)①在立方体中，距离Fe2＋最近的O2－有6个，因此Fe2＋的配位数为6；与O2－最近的Fe2＋共有6个，形成的空间构型为正八面体。②在氧化亚铜晶胞中，Cu＋位于晶胞体内，因此一个晶胞中含有4个Cu＋，O2－位于晶胞的体内和顶点上，一个晶胞中含有1＋8×eq\f(1,8)＝2个O2－，因此一个晶胞的质量为eq\f(64×4＋16×2,NA)g＝eq\f(288,NA)g，O2－与Cu＋的最短距离等于晶胞体对角线长度的eq\f(1,4)，因此晶胞的边长等于eq\f(4\r(3),3)a×10－10cm，因此晶胞的密度为eq\f(m,V)＝eq\f(27\r(3),2NAa3)×1030g·cm－3。9．(2024·桂林质检)碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：(1)基态钒原子的结构示意图为。(2)VOeq\o\al(3－,4)的中心原子上的孤电子对数为0，一个VOeq\o\al(3－,4)中含有4个σ键。(3)2­巯基烟酸氧钒协作物(图1中W)是副作用小且能有效调整血糖的新型药物。①该药物中N原子的杂化方式是sp2。②X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的依次为X>Z>Y，缘由是X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增加水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，但Z分子中的六元环不是苯环。已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成大π键。大π键可用表示，其中m、n分别代表参加形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中的大π键表示为。③下列微粒中存在大π键的是AD(填字母)。A．O3B．SOeq\o\al(2－,4)C．H2SD．NOeq\o\al(－,3)④CS2分子中大π键可以表示为。(4)偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨、水。偏钒酸铵的阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为NH4VO3。(5)某六方硫钒化合物晶体的晶胞结构如图4所示(○表示V，●表示S)，该晶胞的化学式为VS。图3为该晶胞的俯视图。①请在图4中用○标出V原子的位置。答案：②已知晶体的密度为dg·cm－3，计算晶胞参数h＝eq\f(2×32＋51,a2dNA×\f(\r(3),2)×10－14)cm。(列出计算式即可)解析：(1)钒为23号元素，钒的原子结构示意图为：。(2)VOeq\o\al(3－,4)的中心原子为V，V上的孤电子对数为0,1个V原子与4个O原子结合形成化学键，所以一个VOeq\o\al(3－,4)中含有4个σ键。(3)①该药物中N原子形成2个σ键，1个π键，N原子的价层电子对数＝孤电子对数＋σ键个数＝1＋2＝3，所以N原子实行sp2杂化。②X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增加水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解，因此X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的依次为X>Z>Y。③从已知信息来看，形成大π键的条件是：原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。依据价层电子对互斥理论，O3的立体构型为V形，SOeq\o\al(2－,4)的立体构型为正四面体，H2S的立体构型为V形，NOeq\o\al(－,3)的立体构型为平面三角形。因此SOeq\o\al(2－,4)肯定不存在大π键，H2S中H原子没有p轨道，也不存在大π键，O3和NOeq\o\al(－,3)可以形成大π键。所以选AD。④CS2是直线形分子，又有p轨道，因此可以形成三原子四电子的大π键：。(4)由题图2可知每个V与3个O形成阴离子，结合题意可知V的化合价为＋5，则偏钒酸铵的化学式为NH4VO3。(5)①该晶胞的化学式为VS，结合题图4可知，一个该晶胞含有2个V原子和2个S原子，结合该晶胞的俯视图，可知V原子位于晶胞中八个顶点和竖直方向的四条棱上。②因为一个该晶胞中有2个VS，所以一个晶胞的质量为eq\f(2×32＋51,NA)g，依据题图3得到晶胞底面积为：a×eq\f(\r(3),2)anm2，所以晶胞的体积为a×eq\f(\r(3),2)a×(10－7cm)2×h，则dg·cm－3＝eq\f(\f(2×32＋51,NA)g,a×\f(\r(3),2)a×10－7cm2×h)，所以h＝eq\f(2×32＋51,a2dNA×\f(\r(3),2)×10－14)cm。10．(2024·河南郑州质量检测)砷化镍可用于制作发光器件、光导体激光器、太阳能电池和高速集成电路。(1)基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2，基态As原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为哑铃(或纺锤)形。(2)第一电离能：As>Se(填“>”或“<”)，缘由是As元素原子的4p轨道上的电子呈半充溢状态，比较稳定。As2O3(砒霜)是两性氧化物，As2O3溶于盐酸生成AsCl3，AsCl3用LiAlH4还原生成AsH3。(3)①AlHeq\o\al(－,4)的中心原子的杂化方式为sp3，其空间构型为正四面体形；写出一种与AlHeq\o\al(－,4)互为等电子体的分子的化学式：SiH4(或CH4)。②AsH3分子中H—As—H键角<109°28′(填“>”“＝”或“<”)。AsH3的沸点低于NH3，其缘由是液态NH3分子间能形成氢键，AsH3分子间只有范德华力。(4)有机砷()是治疗昏睡病不行缺少的药物，该有机砷中存在的化学键的种类为abc(填序号)。a．离子键 b．σ键c．π键 d．碳碳双键(5)砷化镍激光在医学上用于治疗皮肤及黏膜创面的感染、溃疡等，砷化镍晶胞如图所示，该晶胞密度ρ＝eq\f(268,\f(\r(3),2)ab2NA×10－30)或eq\f(2×5