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备战高考化学综合题专练化学键附详细答案
备战高考化学综合题专练∶化学键附详细答案
一、化学键练习题(含详细答案解析)
1.
已知①Na2O2②O2③HClO④H2O2⑤Cl2⑥NaClO⑦O3七种物质都具有强氧化性。
请回答下列问题:
(1)上述物质中互为同素异形体的是_____(填序号,下同)。
(2)含非极性键的共价化合物是_________。
(3)属于离子化合物的有______种。
(4)Na2O2、HClO、H2O2均能用于制备O2。
①HClO在光照条件下分解生成O2和HCl,用电子式表示HCl的形成过程:
_________________________。
②写出Na2O2与H2O反应制备O2的化学方程式:
____________________________________。
③H2O2在二氧化锰催化作用下可以制备O2。
若6.8gH2O2参加反应,则转移电子数目为_________,生成标准状况下O2体积为_______L。
【答案】②⑦④2
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑1.204x1023或0.2NA2.24
【解析】
【分析】
根据物质的分类的依据,熟悉同素异形体、离子化合物的概念,用电子式表示共价化合物的物质形成的过程。
【详解】
(1)同种元素组成的结构不同的单质互为同素异形体。
故O2与O3互为同素异形体;
(2)Na2O2既含有非极性共价键又含有离子键的离子化合物;HClO是含有极性键共价键而不含非极性共价键的化合物;H2O2既含有极性共价键又含有非极性共价键的化合物;NaClO既含有极性共价键又含有离子键的离子化合物;O2、O3、Cl2属于单质,不属于化合物,故含非极性键的共价化合物是④H2O2;
(3)由
(2)可知,Na2O2、NaClO属于离子化合物,故属于离子化合物的有2种;
(4)HCl是共价化合物,用电子式表示HCl的形成过程是:
;
(5)Na2O2与H2O反应生成氧气和氢氧化钠,其反应的化学方程式为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑;
(6)2H2O2
O2↑+2H2O,每生成1mol转移2mol电子,故6.8gH2O2的物质的量:
=0.2mol,生成氧气的物质的量为0.1mol,转移的电子的数目为0.1mol×2×6.02×1023mol-1=1.204x1023;V(O2)=0.1mol×22.4L·mol1=2.24L。
2.
(1)下面列出了几组物质:
A.金刚石与石墨;B.丙烯与环丙烷;C.氕与氘;D.甲烷与戊烷;E.液氨与氨水;F.
与
;G.
与
,请将物质的合适组号填写在空格上。
①同位素_________
②同素异形体_________
③同系物_________
④同分异构体_________
⑤同一物质_________。
(2)下列物质中:
①Ar②MgBr2③Na2O2④H2SO4⑤CS2⑥NH4Br⑦BaO⑧RbOH。
只存在共价键的是_________(填序号,下同),只存在离子键的是_________,既存在离子键又存在极性共价键的是_________,既存在离子键又存在非极性共价键的是_________。
(3)异丁烷的一氯代物有_________种,新戊烷的一氯代物有_________种。
C3H2Cl6的同分异构体有_________种,C5HCl11的同分异构体有_________种,乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应所得产物最多有_________种。
【答案】CADB、FG④⑤②⑦⑥⑧③214810
【解析】
【分析】
【详解】
(1)上述物质中,①氕与氘的质子数相同,中子数不同的同一种元素的不同核素称为同位素,故答案为:
C;
②金刚石和石墨是由同一种元素组成的不同种单质,互为同素异形体,故答案为:
A;
③甲烷和戊烷是结构相似,分子组成相差4个CH2原子团的同一类有机物,互称为同系物,故答案为:
D;
④丙烯与环丙烷的分子式均为C3H6,但结构不同,
与
的分子式均为C5H12相同,但结构不同,分子式相同,结构不同的化合物互为同分异构体,故答案为:
B、F;
⑤
与
属于同一种物质,故答案为:
G;
(2)①Ar为单原子分子,不含有化学键;
②MgBr2是离子化合物,Mg2+和Br-形成离子键;
③Na2O2是离子化合物,Na+和O22-形成离子键,O22-中O和O形成非极性共价键;
④H2SO4是共价化合物,只存在极性共价键;
⑤CS2是共价化合物,C和S形成极性共价键;
⑥NH4Br是离子化合物,NH4+和Br-形成离子键,NH4+中N和H形成极性共价键;
⑦BaO是离子化合物,Ba2+和O2-形成离子键;
⑧RbOH是离子化合物,Rb+与OH-形成离子键,OH-中H和O形成极性共价键;
综上所述,只存在共价键的是④⑤,只存在离子键的是②⑦,既存在离子键又存在极性共价键的是⑥⑧,既存在离子键又存在非极性共价键的是③,故答案为:
④⑤;②⑦;⑥⑧;③;
(3)异丁烷(2-甲基丙烷)有两种等效氢,其一氯代物有2种;
新戊烷(2,2-二甲基丙烷)只有一种等效氢,其一氯代物有1种;
分子式为C3H2Cl6的有机物可以看作C3Cl8中的两个Cl原子被两个H原子取代,碳链上的3个碳中,两个氢原子取代一个碳上的氯原子,有两种,CCl3-CCl2-CClH2(取代那面甲基上的氢原子时一样)、CCl3-CH2-CCl3;分别取代两个碳上的氯原子,有两种:
CCl2H-CCl2-CCl2H(两个边上的),CCl2H-CHCl-CCl3(一中间一边上),故C3H2Cl6共有4种;
C5HCl11可看作C5C12中的一个Cl被H取代,先定碳骨架:
C5有三种碳骨架:
、
、
,后根据对称性移动官能团:
氢原子的位置有
、
、
,因此C5HCl11的同分异构体有3+4+1=8种;
乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应所得产物中,一氯取代物有1种,二氯取代物有2种,三氯取代物有2种,四氯取代物有2种(与二氯取代物个数相同),五氯取代物有1种(与一氯取代物个数相同),六氯取代物1种,另外还有氯化氢生成,所以共有10种;
综上所述,答案为:
2;1;4;8;10。
3.
《NatureEnergy》报道了巾科院大连化学物理研究所科学家用Ni-BaH2/Al2O3、Ni-LiH等作催化剂,实现了在常压、100-300℃的条件下合成氨。
(1)在元素周期表中,氧和与其相邻且同周期的两种元素的第一电离能由大到小的顺序为__;基态Ni2+的核外电子排布式为___,若该离子核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于___(填“基”或“激发”)态。
(2)氨在粮食生产、国防中有着无可替代的地位,也是重要的化工原料,可用于合成氨基酸、硝酸、TNT等。
甘氨酸(NH2CH2COOH)是组成最简单的氨基酸,熔点为182℃,沸点为233℃。
①硝酸溶液中NO3⁻的空间构型为____。
②甘氨酸中N原子的杂化类型为____,分子中σ键与π键的个数比为____,晶体类型是___,其熔点、沸点远高于相对分子质量几乎相等的丙酸(熔点为-2l℃,沸点为141℃)的主要原因:
一是甘氨酸能形成内盐;二是____。
(3)NH3分子中的键角为107°,但在[Cu(NH3)4]2+离子中NH3分子的键角如图l所示,导致这种变化的原因是____
(4)亚氨基锂(Li2NH)是一种储氢容量高、安全性能好的固体储氢材料,其晶胞结构如图2所示,若晶胞参数为dpm,密度为ρg/cm3,则阿伏加德罗常数NA=____(列出表达式)mol-l。
【答案】F>N>O1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8激发平面三角形sp39:
1分子晶体分子数相同时,甘氨酸分子间形成的氢键数目比丙酸分子间形成的氢键数目多(或甘氨酸中氨基的存在也会使分子间产生氢键)形成配合离子后,配位键与NH3中N—H键之间的排斥力小于原孤对电子与NH3中N—H键之间的排斥力,故配合离子中NH3的N—H键间的键角变大;
【解析】
【详解】
(1)与氧相邻且同周期的元素为N和F,由于N原子最外层电子为半充满状态,第一电离能较大,所以三者第一电离能由大到小的顺序为F>N>O;Ni元素为28号元素,失去最外层两个电子形成Ni2+,基态Ni2+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8;基态Ni2+的核外电子空间运动状态有1+1+3+1+3+5=14种,若该离子核外电子空间运动状态有15种,则该离子处于激发态;
(2)①NO3⁻的中心原子价层电子对数为
=3,孤电子对数为0,所以空间构型为平面三角形;
②甘氨酸(NH2CH2COOH)中N原子形成两个N-H键和一个N-C键,达到饱和状态,价层电子对数为4,所以为sp3杂化;分子中碳氧双键中存在一个π键,其余共价键均为σ键,所以分子中σ键与π键的个数比为9:
1;甘氨酸熔沸点较低属于分子晶体;分子数相同时,甘氨酸分子间形成的氢键数目比丙酸分子间形成的氢键数目多(或甘氨酸中氨基的存在也会使分子间产生氢键);
(3)形成配合离子后,配位键与NH3中N—H键之间的排斥力小于原孤对电子与NH3中N—H键之间的排斥力,故配合离子中NH3的N—H键间的键角变大;
(4)根据均摊法,该晶胞中Li原子个数为8,其分子式为Li2NH,则晶胞中NH原子团的个数为4,则晶胞的质量为m=
g,晶胞参数为dpm=d×10-10cm,所以晶胞的体积V=d3×10-30cm3,则密度
,解得NA=
。
【点睛】
含有—OH、—NH2等基团的物质容易形成分子间氢键,使熔沸点升高;甲烷和氨气均为sp3杂化,但由于σ键对σ键的排斥力小于孤电子对σ键的排斥力,所以甲烷分子中键角比氨气分子中键角大。
4.
(1)双氧水(H2O2)是一种绿色氧化剂,它的电子式为__。
(2)在常压下,乙醇的沸点(78.2℃)比甲醚的沸点(-23℃)高。
主要原因是__。
(3)联氨(又称肼,分子式N2H4)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。
联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。
①肼的水溶液显碱性原因是__(请用肼在水中一级电离的方程式来表示)。
②联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为__。
【答案】
乙醇分子间形成了氢键,而甲醚却不能N2H4+H2O⇌NH2NH3++OH-N2H6(HSO4)2
【解析】
【分析】
【详解】
(1)双氧水(H2O2)是一种绿色氧化剂,双氧水是共价化合物,电子式为
;
(2)在常压下,乙醇的沸点(78.2℃)比甲醚的沸点(-23℃)高。
主要原因是乙醇分子间形成了氢键,而甲醚却不能;
(3)①联氨在水中的电离方程式与氨相似,则联氨的第一步电离方程式为:
N2H4+H2O⇌NH2NH3++OH-,则肼的水溶液显碱性。
②联氨为二元弱碱,第一步电离方程式为:
N2H4+H2O⇌N2H5++OH-,第二步电离方程式为:
N2H5++H2O⇌N2H62++OH-,则联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为N2H6(HSO4)2。
5.
现有下列物质:
①KCl②CH4③NH4NO3④I2⑤Na2O2⑥HClO4⑦N2⑧CO⑨SO2⑩金刚石⑪CH3CH2OH⑫MgO⑬MgCl2⑭KOH⑮HCl⑯Al2O3
请回答下列问题。
(1)两性氧化物是___(填序号),其电子式为___。
(2)最简单的有机化合物是___(填序号),用电子式表示其形成过程:
___。
(3)属于共价化合物的是___(填序号),含有共价键的离子化合物是___(填序号)。
(4)由两种元素组成,且含有离子键和共价键的化合物为___(填序号),这两种元素的单质反应生成该化合物的化学方程式为___。
【答案】⑯
②
②⑥⑧⑨⑪⑮③⑤⑭⑤2Na+O2
Na2O2
【解析】
【分析】
(1)两性氧化物指的是能与碱和酸反应生成盐和水的氧化物;
(2)最简单的有机化合物是CH4,甲烷为共价化合物;
(3)一般来说,活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,含有离子键的化合物为离子化合物,离子化合物中可能含有共价键,只含共价键的化合物为共价化合物;
(4)由两种元素组成,且离子键、共价键都含有的是Na2O2。
【详解】
(1)两性氧化物指的是能与碱和酸反应生成盐和水的氧化物,这里只有Al2O3,Al2O3是离子化合物,其电子式为:
,故答案为:
⑯;
;
(2)最简单的有机化合物是CH4,甲烷为共价化合物,用电子式表示其形成过程为:
,故答案为:
②;
;
(3)只含共价键的化合物为共价化合物,CH4、HClO4、CO、SO2、CH3CH2OH、HCl中只含共价键,属于共价化合物;含有共价键的离子化合物有:
NH4NO3、Na2O2、KOH,故答案为:
②⑥⑧⑨⑪⑮;③⑤⑭ ;
(4)由两种元素组成,且离子键、共价键都含有的是Na2O2,钠和氧气反应生成过氧化钠的化学方程式:
2Na+O2
Na2O2,故答案为:
⑤;2Na+O2
Na2O2。
【点睛】
一般来说,活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键,非金属元素之间易形成共价键,不同非金属元素之间易形成极性键,同种非金属元素之间易形成非极性键,含有离子键的化合物为离子化合物,离子化合物中可能含有共价键,只含共价键的化合物为共价化合物。
6.
现有短周期元素性质的部分数据如下表,其中x的值表示不同元素的原子吸引电子的能力大小,若x值越大,元素的非金属性越强,金属性越弱。
x值相对较大的元素在所形成的分子中化合价为负。
⑩原子的核外电子层数与核外电子总数相同。
元素编号
元素性质
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
x
3.44
2.55
0.98
3.16
2.19
3.98
0.93
3.04
1.91
常见化合价
最高价
+4
+1
+1
+4
最低价
-2
-1
-3
-1
-3
(1)根据以上条件,推断③④⑤的元素符号分别为:
___,__,__。
(2)②的最高价氧化物的固体属于__晶体,空间构型__。
(3)用电子式表示下列原子相互结合成的化合物电子式:
①+⑦+⑩:
___,
①+⑩形成原子个数比为1:
1的化合物:
__。
(4)写出①与⑦所形成仅含离子键的化合物和④与⑩所形成的化合物反应的离子方程式:
___。
【答案】LiClP分子直线形
Na2O+2H+=2Na++H2O
【解析】
【分析】
【详解】
①最低价为-2,是O或者S。
⑩原子的核外电子层数与核外电子总数相同,则只有H满足,最外层电子数是1,电子层数也是1。
②和⑨的最高价均为+4,同为ⅣA族,②的非金属性比⑨强,则②为C,⑨为Si;③和⑦的最高价均为+1,同为ⅠA族,⑦的金属性强,则⑦为Na,③为Li。
④和⑥的最低价均为-1,为ⅦA族,⑥非金属性强,则⑥为F,④为Cl,⑤和⑧最低价均为-3,为ⅤA族元素,⑧的非金属性较强,则⑧为N,⑤为P。
如果①是S,则①的非金属性比Cl低,但是①的非金属性比Cl高,则①为O。
【点睛】
根据上述的分析,①为O,②为C,③为Li,④为Cl,⑤为P,⑥为F,⑦为Na,⑧为N,⑨为Si,⑩为H。
(1)根据分析,③④⑤分别为Li、Cl、P;
(2)②的最高价氧化物是CO2,形成的晶体由CO2分子构成,属于分子晶体;CO2价层电子对数为
,没有孤对电子对,则CO2的空间构型为直线形;
(3)①⑦⑩构成的物质为NaOH,由Na+和OH-构成,其电子式为
;
①⑩形成1:
1的化合物为H2O2,其电子式为
;
(4)①和⑦形成仅含有离子键的化合物为Na2O,④和⑩形成的化合物为HCl,其离子方程式为Na2O+2H+=2Na++H2O。
7.
同一周期(短周期)各元素形成单质的沸点变化如下图所示(按原子序数连续递增顺序排列)。
该周期部分元素氟化物的熔点见下表。
氟化物
AF
BF2
DF4
熔点/K
1266
1534
183
(1)A原子核外共有_______种不同运动状态的电子、_______种不同能级的电子;
(2)元素C的最高价氧化物对应水化物的电离方程式为__________;
(3)解释上表中氟化物熔点差异的原因:
_______;
(4)在E、G、H三种元素形成的氢化物中,热稳定性最大的是_______(填化学式)。
A、B、C三种原子形成的简单离子的半径由大到小的顺序为______(填离子符号)。
【答案】114AlO2-+H++H2O
Al(OH)3
Al3++3OH-NaF与MgF2为离子晶体,离子之间以离子键结合,离子键是强烈的作用力,所以熔点高;Mg2+的半径比Na+的半径小,离子电荷比Na+多,故MgF2的熔点比NaF高;SiF4为分子晶体,分子之间以微弱的分子间作用力结合,故SiF4的熔点低HClNa+>Mg2+>Al3+
【解析】
【分析】
图中曲线表示8种元素的原子序数(按递增顺序连续排列)和单质沸点的关系,H、I的沸点低于0℃,根据气体的沸点都低于0℃,可推断H、I为气体,气体元素单质为非气体,故为第三周期元素,则A为Na,B为Mg,C为Al,D为Si,E为P、G为S,H为Cl,I为Ar。
(1)原子中没有运动状态相同的电子,由几个电子就具有几种运动状态;
根据核外电子排布式判断占有的能级;
(2)氢氧化铝为两性氢氧化物,有酸式电离与碱式电离;
(3)根据晶体类型不同,以及同种晶体类型影响微粒之间作用力的因素解答;
(4)同周期自左而右非金属性增强,非金属性越强氢化物越稳定;
电子层结构相同核电荷数越大离子半径越小,据此解答。
【详解】
由上述分析可知:
A为Na,B为Mg,C为Al,D为Si,E为P、G为S,H为Cl,I为Ar。
(1)A为Na元素,原子核外电子数为11,故共有11种不同运动状态的电子,原子核外电子排布式为1s22s22p63s1,可见有4种不同能级的电子;
(2)Al(OH)3为两性氢氧化物,在溶液中存在酸式电离和碱式电离两种形式的电离作用,电离方程式为:
AlO2-+H++H2O
Al(OH)3
Al3++3OH-;
(3)NaF与MgF2为离子晶体,阳离子与阴离子之间以强烈的离子键结合,断裂化学键需消耗较高的能量,因此它们的熔沸点较高;由于Mg2+的半径比Na+的半径小,带有的电荷比Na+多,所以MgF2的熔点比NaF高;而SiF4为分子晶体,分子之间以微弱的分子间作用力结合,破坏分子间作用力消耗的能量较少,故SiF4的熔点低;
(4)同一周期元素从左到右元素的非金属性逐渐增强,元素的非金属性:
Cl>S>P。
元素的非金属性越强,其相应的简单氢化物就越稳定,故HCl最稳定性,Na+、Mg2+、Al3+核外电子排布都是2、8,电子层结构相同,对于电子层结构相同的离子来说,离子的核电荷数越大,离子半径越小,故离子半径Na+>Mg2+>Al3+。
【点睛】
本题考查核外电子排布规律、晶体结构与性质的关系、元素周期律等的应用,根据图象信息判断出元素是解题关键,突破口为二、三周期含有气体单质数目。
8.
Q、R、X、Y、Z是原子序数依次增大的五种短周期元素,在短周期的所有元素中Q的原子半径与Z的原子半径之比最小(不包括稀有气体),R、X、Y三种元素的原子核外电子层数相同,同一周期中R的一种单质的熔点最高,Y与Q、R、X、Z均能形成多种常见化合物。
(1)周期表中的位置:
_________,其原子核外有______种不同形状的电子云。
这五种元素中,最外层有两个未成对电子的元素是________(用元素符号表示)。
(2)Q分别与X、Y形成的最简单化合物的稳定性______>______(用分子式表示)
(3)Q与R两元素组成的分子构型可能是________(填写序号)。
a.直线型b.平面形c.三角锥形d.正四面体
(4)元素X、Y在周期表中位于同一主族,化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化(其中D是淀粉水解的最终产物):
非金属X_______Y(填“>”或“<”),请用事实说明该结论:
__________。
【答案】第二周期第VA族2COH2O>NH3abd<2H2S+O2=2H2O+S↓
【解析】
【分析】
Q、R、X、Y、Z是原子序数依次增大的五种短周期元素,在短周期的所有元素中Q的原子半径与Z的原子半径之比最小(不包括稀有气体),则Q的原子半径最小,Z的原子半径最大,所以Q是H元素,Z是Na元素;R、X、Y三种元素的原子核外电子层数相同,这三种元素处于第二周期,同一周期中R的一种单质的熔点最高,金刚石的熔点最高,所以R是C元素,Y与Q、R、X、Z均能形成多种常见化合物,则Y是O元素,所以X是N元素。
【详解】
根据上述分析可知Q是H,R是C,X是N,Y是O,Z是Na元素。
(1)X是N元素,原子核外电子排布为2、5,所以其处于第二周期第VA族,其核外电子排布式为1s22s22p3,有s、p两种轨道,故有两种不同形状的电子云,这五种元素中,最外层有两个未成对电子的元素是C和O元素;
(2)Q分别与X、Y形成的最简单化合物是NH3、H2O,元素的非金属性越强,其氢化物的稳定性越强,O的非金属性大于N元素,所以氢化物的稳定性:
H2O>NH3;
(3)Q与R两元素组成的分子可能是甲烷、乙烯、乙炔、苯等烃类物质,其中甲烷为正四面体结构,乙烯为平面结构,乙炔为直线形结构,故合理选项是abd;
(4)X是N,Y是O,二者是同一周期的元素,元素的非金属性越强,其相应的氢化物的稳定性越强,最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,活动性强的可以把活动性弱的置换出来,所以可根据置换反应:
2H2S+O2=2H2O+S↓,比较出元素的非金属性:
N 【点睛】 本题考查原子结构与元素周期律的关系,正确推断元素的种类是解答本题的关键,要正确把握元素周期律的递变规律,掌握元素周期律的应用及判断方法。 9. X、Y、Z、W四种短周期元素,其原子序数依次增大。 X的某种原子没有中子,Y的单质可用作保护气,Z的最外层电子数和Y的最内层电子数相等,且四者的原子序数之和为37,下列说法错误的是 A.X与Y可形成1: 3型或者2: 4型的共价化合物 B.X与Z、W和Z都可形成2: 1型的离子化合物 C.Y和Z的简单离子半径: Y>Z D.W的含氧酸的酸性在同一周期和同一主族中都是最强的 【答案】D 【解析】 【分析】 X、Y、Z、W四种短周期元素,其原子序数依次增大。 X的某种原子没有中子,X为H(氢),Y的单质可用作保护气,Y为N(氮),Z的最外层电子数和Y的最内层电子数相等,且四者的原子序数之和为37,Z为Mg(镁),W为Cl(氯)。 【详解】 根据题意推测: X为H(氢)、Y为N(氮)、Z为Mg(镁)、W为Cl(氯)。 A.N和H可以形成NH3,也可形成N2H4,二者都是共价化合物,A正确; B.H和Mg可形成MgH2,Cl和Mg可形成MgCl2,二者都是2: 1型离子化合物,B正确; C.N3-和Mg2+电子层数相同,但Mg2+的原子序数更大,对核外电子的吸引能力较大,半径较小,C正确; D.Cl的最高价含氧酸是同周期和同主族最强的,D未说明最高价,D错误。 故选C。 【点睛】 本题考查
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