苏教版高中化学选修三专题四《分子空间结构与物理性质》专题评估.docx
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苏教版高中化学选修三专题四《分子空间结构与物理性质》专题评估
高中化学学习材料
(灿若寒星**整理制作)
(时间90分钟,满分100分)
一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)
1.下列不属于配位化合物的是( )
A.六氟合铝酸钠
B.氢氧化二氨合银(银氨溶液)
C.六氰合铁酸钾
D.十二水硫酸铝钾
解析:
解此类题方法较为灵活,从四个选项中看,我们对十二水硫酸铝钾很熟,而对其余三种较为陌生,而D选项物质是由K+、Al3+、SO
及H2O分子组成的离子化合物,所以D肯定不是配位化合物,答案选D。
A选项物质俗称冰晶石,是电解法制铝的助熔剂;C选项物质俗称黄血盐,可检验Fe3+。
答案:
D
2.下列化学用语表示正确的是( )
A.CO2分子的球棍模型:
B.三氟化氮的电子式:
C.质子数为6、质量数为14的原子:
N
D.熔融状态下硫酸氢钾的电离方程式:
KHSO4
K++HSO
解析:
A项为直线形,B项F原子外漏电子,C项为
C,D项熔融状态下KHSO4电离出K+和HSO
。
答案:
D
3.(2011·安徽高考)科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如下图所示)。
已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中四个氮原子共平面
C.该物质既有氧化性又有还原性
D.15.2g该物质含有6.02×1022个原子
解析:
本题考查物质的结构与性质,意在考查考生对分子结构的认识,并通过分子结构推测其化学性质。
N、O属于不同种原子,N—O键为极性键,A项错误;处于中心位置的N原子为sp3杂化,4个N原子处于三角锥的四个顶点,不可能共面,B项错误;分子中N原子的平均化合价为+3,既能升高也能下降,该物质既有氧化性又有还原性,C项正确;15.2g(即0.1mol)该物质含有的原子数为0.1×10×6.02×1023=6.02×1023,D项错误。
答案:
C
4.有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是( )
A.两个碳原子采用sp杂化方式
B.两个碳原子采用sp2杂化方式
C.每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键
D.两个碳原子形成两个π键
解析:
乙炔分子为直线形结构,碳原子采用sp杂化方式,每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道,形成两个π键。
答案:
B
5.关于原子轨道的说法不正确的是( )
A.中心原子采取相同类型的杂化轨道成键的分子,其几何构型不一定相同
B.sp杂化轨道是由同一个原子中能量相近的一个s轨道和一个p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道
C.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键
D.乙烯与氢气反应会变成乙烷,碳原子的杂化类型由sp2杂化变为sp3杂化
解析:
NH3属于AB3型,但N原子属于sp3杂化轨道成键。
答案:
C
6.下列说法中正确的是( )
A.PCl3分子是三角锥形,这是因为P原子是以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轨道混合形成的四个sp3杂化轨道
C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其几何构型不一定是四面体
D.AB3型的分子空间构型必为平面三角形
解析:
PCl3分子的价电子对数=
=4,因此PCl3分子中P原子以sp3杂化,sp3杂化轨道是原子最外层电子层上的1个s轨道和3个p轨道“混合”起来,形成能量相等、成分相同的4个杂化轨道。
sp3杂化所得到空间构型应为四面体,如甲烷分子。
但是如果杂化轨道被孤对电子占据,则构型将发生变化,如NH3分子是三角锥型,H2O分子是V型。
PCl3分子中一对孤对电子占据了一个杂化轨道,因此,PCl3分子是三角锥形(如图所示)。
答案:
C
7.碘单质在水溶液中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大,这是因为( )
A.CCl4与I2分子量相差较小,而H2O与I2分子量相差较大
B.CCl4与I2都是直线型分子,而H2O不是直线型分子
C.CCl4和I2都不含氢元素,而H2O中含有氢元素
D.CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子
解析:
根据相似相溶原则解释。
答案:
D
8.膦(PH3)又称磷化氢,在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体,电石气的杂质中常含有磷化氢。
它的分子构型是三角锥形。
则关于PH3的叙述正确的是( )
A.PH3分子中有未成键的孤电子对
B.PH3是非极性分子
C.PH3是一种强氧化剂
D.PH3分子的P-H键是非极性键
解析:
PH3分子的结构类似于NH3分子的结构,为三角锥形,分子中含三个极性的P—H键,有一对孤电子对,磷元素为-3价,具有较强的还原性。
答案:
A
9.如图为[Co(NH3)6]3+的立体结构,其中数字处的小圆圈表示NH3分子,且各相邻的NH3分子间的距离相等,Co3+离子位于八面体的中心。
若其中两个NH3被Cl取代,所形成的[Co(NH3)4Cl2]+同分异构体的种数有( )
A.2种 B.3种
C.4种D.5种
解析:
两个Cl(或两个NH3)可能在同一正方形的相邻顶点或相对顶点上,即有2种情况。
答案:
A
10.NH3、H2O、CH4三分子中键角的大小顺序正确的是( )
A.NH3>H2O>CH4
B.CH4>NH3>H2O
C.H2O>CH4>NH3
D.H2O>NH3>CH4
解析:
NH3、H2O、CH4分子的价电子对的几何分布均为正四面体构型,价电子对间的夹角理应为109.5°,由于NH3分子有一对孤电子对,H2O分子有两对孤电子对,孤电子对对成键电子对有较大的斥力,使成键电子对之间的夹角减小。
所以三个分子的键角从大到小的顺序是CH4>NH3>H2O
答案:
B
11.[双选题]下列关于丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]的两种空间构型(Ⅰ和Ⅱ)的说法中正确的是( )
A.Ⅰ和Ⅱ结构和性质完全相同
B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,互为同分异构体
C.Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D.Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类和数目均相等
解析:
上述两种分子,其化学键的种类和数目均相等,并且排列方式完全相同,但如同左手与右手一样互为镜像,在三维空间里不能重合,它们互为手性异构体,B、D正确,A错误;两种分子的电荷中心都不能重合,都属于极性分子,C错误。
答案:
BD
12.下列说法中错误的是( )
A.SO2、SO3都是极性分子
B.在NH
和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键
C.元素电负性越大的原子,吸引电子的能力越强
D.原子晶体中原子以共价键结合,具有键能大、熔点高、硬度大的特性
解析:
A选项中,SO3是平面三角形分子,为非极性分子,错误。
答案:
A
13.氨气分子空间构型是三角锥形,而甲烷是正四面体形,这是因为( )
A.两种分子的中心原子杂化轨道类型不同,NH3为sp2型杂化,而CH4是sp3型杂化
B.NH3分子中N原子形成三个杂化轨道,CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C.NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强
D.氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子
解析:
两种分子的中心原子杂化轨道类型均为sp3型杂化,NH3分子中有一对未成键的孤对电子,它对成键电子的排斥作用较强,使分子结构不对称,NH3分子呈三角锥形,是极性分子;而CH4分子中无未成键的孤对电子,分子结构为对称的正四面体形,是非极性分子。
答案:
C
14.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,下列说法正确的是( )
A.NH3与BF3都是三角锥形
B.NH3与BF3都是极性分子
C.NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构
D.NH3·BF3中,NH3提供孤对电子,BF3提供空轨道
解析:
NH3是三角锥形结构,而BF3是平面三角形结构,B位于中心,因此,NH3是极性分子,BF3是非极性分子,A、B都不正确;NH3分子中有1对孤电子,BF3中B原子最外层只有6个电子,正好有1个空轨道,二者通过配位键结合而使每个原子最外层都达到稳定结构,C错误,D正确。
答案:
D
15.下列对分子性质的解释中,不正确的是( )
A.水很稳定(1000℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致
B.乳酸(
)有一对对映异构体,因为其分子中含有一个手性碳原子
C.碘易溶于四氯化碳,甲烷难溶于水都可用相似相溶原则解释
D.凡中心原子采取sp3杂化,其杂化轨道的空间构型都是四面体
解析:
水稳定是由于H—O键牢固,而氢键只影响熔沸点,A项错。
答案:
A
16.中国爆发三鹿婴幼儿奶粉受污染事件,导致食用了受污染奶粉的婴幼儿产生肾结石病症,其原因就是奶粉中含有三聚氰胺。
其结构式如图所示:
它是一种纯白色单斜棱晶体,无味,快速加热至300℃可升华,可溶于甲醇、甲醛、乙酸等有机溶剂。
下列关于三聚氰胺的说法正确的是( )
A.三聚氰胺中含有三个手性碳原子
B.碳原子的杂化方式均为sp3杂化
C.三聚氰胺属于分子晶体
D.6个氮原子均形成三根键,无孤电子对
解析:
从结构式分析,碳原子形成四根键,其中有一双键,故没有手性,将双键看成单键,可知C为sp2杂化,A、B项错误。
从性质看,它加热易升华,且易溶于有机溶剂,则应为分子晶体的特性,C项正确。
N原子最外层有5个电子,而结构中只形成三根键,则还应存在一对孤对电子,D项错。
答案:
C
二、非选择题(本题包括6小题,共52分)
17.(6分)写出符合下列条件的相应分子或离子的化学式:
(1)氧原子采用sp3杂化轨道形成两个σ键________,氧原子采用sp3杂化轨道形成三个σ键________;
(2)硼原子采用sp2杂化轨道形成三个σ键________,硼原子采用sp3杂化轨道形成四个σ键________;
(3)氮原子采用sp3杂化轨道形成四个σ键________,氮原子形成两个π键____________。
答案:
(1)H2O H3O+
(2)BF3(或B(OH)3) BF
[(或B(OH)
)] (3)NH
N2
18.(8分)如下图所示是甲醛分子模型的示意图。
根据该图和所学的化学键知识回答下列问题:
(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化的方式是________,做出该判断的主要理由是________________________。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断,其中正确的是(用序号填空)________。
①单键;②双键;③极性键;④非极性键;⑤σ键;⑥π键;⑦σ键和π键。
(3)甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角________(填“=”“>”或“<”)120°,出现该现象的主要原因是________________________________。
解析:
本题考查的是杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子的立体构型与成键的类型、键参数等知识的综合运用。
(1)原子杂化轨道的类型不同,分子的空间构型也不同。
由图可知,甲醛分子的空间构型为平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子的杂化方式是sp2杂化。
(2)碳与氧的电负性不同,所以碳氧键是极性键。
醛的分子中都含有羰基(C===O),所以甲醛分子中的碳氧键是双键。
一般来说,双键是σ键和π键的组合。
(3)由于碳氧双键中存在π键,它对C—H键电子对的排斥作用较强,所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。
答案:
(1)sp2杂化 甲醛分子的空间构型为平面三角形
(2)②③⑦ (3)< 碳氧双键中存在π键,它对C—H键电子对的排斥作用较强
19.(12分)(2011·江苏高考)原子序数小于36的X、Y、Z、W四种元素,其中X是形成化合物种类最多的元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子,W的原子序数为29。
回答下列问题:
(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为________,1molY2X2含有σ键的数目为________。
(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高,其主要原因是________。
(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体,元素Z的这种氧化物的分子式是________。
(4)元素W的一种氯化物晶体的晶胞结构如图所示,该氯化物的化学式是________,它可与浓盐酸发生非氧化还原反应,生成配合物HnWCl3,反应的化学方程式为_______________________________
________________________________________________________________________。
解析:
本题考查杂化类型、化学键的判断,根据晶胞写化学式及物质沸点高低比较等知识,意在考查考生综合运用物质结构原理的能力。
X是形成化合物种类最多的元素,则为H元素,Y原子基态时最外层电子数是其内层电子总数的2倍,则Y为C元素;由Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对电子,推出Z为N元素,W的原子序数为29,则为Cu元素。
(1)C2H2中C原子轨道的杂化类型是sp杂化;1molC2H2中含有3molσ键,2molπ键。
(2)NH3的沸点比CH4高的原因是NH3分子间存在氢键,而氢键的作用力比普通的分子间作用力强。
(4)根据晶胞示意图,Cu为4个,Cl为8×
+6×
=4(个),则化学式为CuCl,其与浓盐酸发生非氧化还原反应生成HnCuCl3,由于Cu显+1价,推出n=2,则反应的化学方程式为:
2HCl+CuCl===H2CuCl3。
答案:
(1)sp杂化 3mol或3×6.02×1023个
(2)NH3分子间存在氢键
(3)N2O
(4)CuCl CuCl+2HCl(浓)===H2CuCl3
(或CuCl+2HCl(浓)===H2[CuCl3])
20.(8分)为了比较温室效应气体对目前全球增温现象的影响,科学家通常引用“温室效应指数”,以二氧化碳为相对标准。
表中有(A)至(I)共9种气体在大气中的体积百分比及其温室效应指数。
选项
物质
大气中的含量
(体积百分比)
温室效应指数
A
N2
78
0
B
O2
21
0
C
H2O
1
0.1
D
CO2
0.03
1
E
CH4
2×10-4
30
F
N2O
3×10-5
160
G
O3
4×10-5
2000
H
CCl3F
2.8×10-8
21000
I
CCl2F2
4.8×10-8
25000
(1)下列由极性键形成的极性分子是________。
A.N2B.O2
C.H2OD.CO2
E.CH4
(2)下列说法不正确的是________。
A.CCl3F与CCl2F2互为等电子体
B.CCl2F2无同分异构体,说明其中碳原子采用sp3方式杂化
C.CH4是目前引起温室效应的主要原因
D.H2O的沸点是九种物质中最高的,是因为水分子间能形成氢键
(3)在半导体生产或灭火剂的使用中,会向空气逸出气体如:
NF3、CHClFCF3、C3F8,它们虽是微量的,但有些是强温室气体。
下列推测不正确的是________。
A.由价层电子对互斥理论可确定NF3分子呈三角锥形
B.C3F8在CCl4中的溶解度比在水中大
C.CHClFCF3存在手性异构
D.第一电离能:
N (4)某物质的实验式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液亦不产生沉淀,以强碱处理并没有NH3放出,写出它的配合物化学式_______________________________。 解析: (1)N2、O2是由非极性键构成的非极性分子,H2O为V形结构,是由H-O极性键构成的极性分子,CO2分子是直线形结构,是由极性键构成的非极性分子,CH4是空间正四面体结构,是由极性键构成的非极性分子。 (2)由表可知,虽然其他物质温室效应指数高,但CO2含量大,是引起温室效应的主要原因。 (3)N原子2p轨道半充满,稳定,第一电离能N>O。 (4)实验式为PtCl4·2NH3的物质,其水溶液不导电,说明它不是离子化合物,在溶液中不能电离出阴阳离子。 加入AgNO3溶液不产生沉淀,用强碱处理没有NH3放出,说明氯离子和氨分子均为配位体,所以该物质的配位化学式为[Pt(NH3)2Cl4]。 答案: (1)C (2)C (3)D (4)[Pt(NH3)2Cl4] 21.(8分)下表为长式周期表的一部分,其中的编号代表对应的元素。 请回答下列问题: (1)表中属于d区的元素是________(填编号)。 (2)科学发现,②、④、⑨三种元素的原子形成的晶体具有超导性,其晶胞的结构特点如右图(图中② ④ ⑨ ),则该化合物的化学式为________(用元素符号表示)。 (3)某元素的基态外围电子排布式为nsnnpn+1,该元素原子的核外最外层电子的孤电子对数为________;该元素与元素①形成的分子X构型为________,X在①与③形成的分子Y中的溶解度很大,其主要原因是________________________。 X分子中中心原子为________杂化,与Cu2+形成的配离子化学式为_____________________________________。 解析: (1)⑨为d区,⑩为ds区,其余为s、p区 (2)②为C,④为Mg,⑨为Ni,根据晶胞结构可计算出1个晶胞中含Mg1个,含C1个,含Ni6× =3个。 (3)该元素外围电子排布为2s22p3,最外层孤电子对为2s2只有1对,则该元素为N,NH3为三角锥形,中心原子采取sp3杂化。 答案: (1)⑨ (2)MgCNi3或CMgNi3 (3)1 三角锥形 X和Y分子间能形成氢键 sp3 [Cu(NH3)4]2+ 22.(8分)四种常见元素的性质或结构信息如下表。 试根据信息回答有关问题。 元素 A B C D 性质 结构 信息 原子核外有两个电子层,最外层有3个未成对的电子 原子的M层有1对成对的p电子 原子核外电子排布为 [Ar]3d104sx,有+1、+2两种常见化合价 有两种常见氧化物,其中有一种是冶金工业常用的还原剂 (1)写出B原子的电子排布式________。 (2)A元素的氢化物的沸点比同主族相邻元素氢化物沸点________(填“高”或“低”),其原因是______________________________________________。 (3)D元素最高价氧化物的熔点比同主族相邻元素最高价氧化物的熔点______(填“高”或“低”),其原因是____________________________________________。 (4)往C元素的硫酸盐溶液中逐滴加入过量A元素的氢化物水溶液,可生成的配合物的化学式为________,简要描述该配合物中化学键的成键情况__________________________ _______________________________________________________________________。 (5)“”表示上述相关元素的原子中除去最外层电子的剩余部分,“∘”表示氢原子,小黑点“·”表示没有形成共价键的最外层电子,短线表示共价键。 则在以上分子中,中心原子采用sp3杂化形成化学键的是________(填写序号);在②的分子中有________个σ键和________个π键。 解析: (1)元素B原子的M层有1对成对的p电子,则M层的p轨道有4个电子,其电子排布式为: 1s22s22p63s23p4。 (2)A元素由其性质或结构信息可知是N元素,其氢化物的分子间存在氢键,故沸点比同主族相邻元素氢化物高。 (3)D元素有两种常见氧化物,其中一种常用作冶金工业还原剂,则D是C元素,CO2是分子晶体,SiO2是原子晶体,故CO2熔点低。 (4)C元素是Cu,CuSO4与过量氨水可生成配合物: [Cu(NH3)4]SO4,中心原子与配位体之间是配位键,内界与外界之间是离子键。 (5)①是NH3,②是CH≡CH,③是CH4,④是H2S,中心原子采用sp3杂化的是①③④,在CH≡CH分子中有3个σ键和2个π键。 答案: (1)1s22s22p63s23p4 (2)高 因为A的氢化物分子间存在氢键 (3)低 晶体类型不同 (4)[Cu(NH3)4]SO4 中心原子与配位体之间以配位键相结合,内界与外界之间以离子键相结合 (5)①③④ 3 2
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