2023年高考真题变式分类汇编:极性分子和非极性分子2
2023年高考真题变式分类汇编:极性分子和非极性分子2
一、多选题
1.(2022高三上·益阳期末)下列说法中,正确的是
A.表示能级有两个轨道
B.处于最低能量的原子叫做基态原子
C.都是极性分子
D.和的中心原子的杂化轨道类型均为杂化
【答案】B,D
【知识点】原子核外电子的能级分布;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A.表示能级有两个电子,能级有3个轨道,A不符合题意;
B.处于最低能量状态的原子叫作基态原子,B符合题意;
C.的空间构型为三角锥形,分子内正负电荷中心不重合,均是极性分子,是直线形结构,分子内正负电荷中心重合,是非极性分子,C不符合题意;
D.的中心原子孤电子对,价层电子对数,故中心原子为杂化,内中心原子孤电子对数,价层电子对数,故中心原子为杂化,D项符合题意;
故答案为:BD。
【分析】A.p能级有3个轨道;
B.处于最低能量状态的原子叫作基态原子;
C.正负电荷重心重合的是非极性分子,正负电荷重心不重合的是极性分子;
D.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定杂化类型。
2.(2019高二下·海南期末)已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示,如图所示,下列有关H2O2结构的说法正确的是( )
A.H2O2中有3个σ键、1个π键
B.H2O2为非极性分子
C.H2O2中氧原子为sp3杂化
D.H2O2沸点高达158 ℃,可推测H2O2分子间可形成氢键
【答案】C,D
【知识点】极性分子和非极性分子;含有氢键的物质;物质结构中的化学键数目计算
【解析】【解答】A.过氧化氢分子内氧与氢原子之间都是单键,所以H2O2中有3个σ键,没有π键,A不符合题意;
B.H2O2分子中正负电荷中心不重合,为极性分子,B不符合题意;
C.H2O2中氧原子周围有两个单键和两个孤对电子对,所以氧原子为sp3杂化,C符合题意;
D.氢键主要存在于N、F、O三种元素的氢化物分子之间,可使物质的熔沸点变大,而H2O2沸点高达158℃,可推测H2O2分子间可形成氢键,D符合题意;
故答案为:CD
【分析】A.H2O2中不含有π键;
B.H2O2分子中正负电荷的中心不重合;
C.根据分子结构,确定其中心原子的轨道杂化方式;
D.氢键的存在,会使得沸点增大;
二、选择题
(2022·江苏)阅读下列材料,完成5~7题:
周期表中IVA族元素及其化合物应用广泛。甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-1),是常见燃料;Si、 Ge是重要的半导体材料,硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF,弱酸)反应生成H2SiF6 (H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF62- ); 1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅-锗;我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的冶炼、加工技术,制造出许多精美的青铜器;Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料,不同铅化合物一般具有不同颜色,历史上曾广泛用作颜料。
3.下列说法正确的是( )
A.金刚石与石墨烯中的夹角都为
B.、都是由极性键构成的非极性分子
C.锗原子()基态核外电子排布式为
D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
4.下列化学反应表示正确的是( )
A.与HF溶液反应:
B.高温下还原:
C.铅蓄电池放电时的正极反应:
D.甲烷的燃烧:
5.下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.石墨能导电,可用作润滑剂
B.单晶硅熔点高,可用作半导体材料
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大,古代用青铜铸剑
D.含铅化合物颜色丰富,可用作电极材料
【答案】3.B
4.A
5.C
【知识点】原子核外电子排布;极性键和非极性键;极性分子和非极性分子;晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用;离子方程式的书写
【解析】【分析】(1)A.金刚石中碳原子sp3杂化,石墨烯中碳原子sp2杂化;
C.锗原子核外有32个电子,根据构造原理书写其核外电子排布式;
D.元素形成的石墨为混合晶体,而硅形成的晶体硅为原子晶体;
(2)A.二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸和水;
B.GeS2与H2共热发生反应生成Ge和H2S,H2S在高温下分解生成S和H2;
C.铅蓄电池放电时正极发生还原反应;
D.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量;
(3)A.石墨质软,易滑动,常用作润滑剂;
B.晶体硅是介于导体和绝缘体之间的半导体材料,用于制半导体材料;
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大;
D.含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应,可用作电极材料。
3.A.金刚石中的碳原子为正四面体结构,夹角为109°28′,故A不符合题意;
B.的化学键为Si-H,为极性键,为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子;的化学键为Si-Cl,为极性键,为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子,故B符合题意;
C.锗原子()基态核外电子排布式为[Ar],故C不符合题意;
D.ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体,而硅形成的晶体硅为原子晶体,故D不符合题意;
故答案为:B。
4.A.由题意可知,二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸和水,反应的离子方程式为,故A符合题意;
B.硫化锗与氢气共热反应时,氢气与硫化锗反应生成锗和硫化氢,硫化氢高温下分解生成硫和氢气,则反应的总方程式为,故B不符合题意;
C.铅蓄电池放电时,二氧化铅为正极,酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水,电极反应式为正极反应,故C不符合题意;
D.由题意可知,1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ,反应的热化学方程式为,故D不符合题意;
故答案为:A。
5.A.石墨是过渡型晶体,质软,可用作润滑剂,故A不符合题意
B.单晶硅可用作半导体材料与空穴可传递电子有关,与熔点高无关,故B不符合题意;
C.青铜是铜合金,比纯铜熔点低、硬度大,易于锻造,古代用青铜铸剑,故C符合题意;
D.含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应,所以可用作电极材料,与含铅化合物颜色丰富无关,故D不符合题意;
故答案为:C。
6.(2022·天津市)下列叙述错误的是( )
A.是极性分子
B.原子的中子数为10
C.与互为同素异形体
D.和互为同系物
【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子;同素异形体;同系物
【解析】【解答】A.的空间构型为V形,不是中心对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,故A不符合题意;
B.原子的中子数18 8=10,故B不符合题意;
C.与是氧元素形成的不同单质,两者互为同素异形体,故C不符合题意;
D.结构相似,在分子组成上相差一个或n个CH2的化合物互为同系物,属于酚,属于醇,两者结构不相似,因此两者不互为同系物,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】A.的空间构型为V形,正负电荷中心不重合,属于极性分子;
B.原子符号左上角为质量数,左下角为质子数,质量数=质子数+中子数,核外电子数=核内质子数=核电荷数;
C.与均为氧元素形成的单质,互为同素异形体;
D.结构相似,在分子组成上相差一个或n个CH2的化合物互为同系物。
7.(2022·湖北)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为。下列关于该分子的说法正确的是( )
A.为非极性分子
B.立体构型为正四面体形
C.加热条件下会分解并放出
D.分解产物的电子式为
【答案】C
【知识点】判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】A.磷酰三叠氮分子结构不对称,分子的正负电荷中心不重合,为极性分子,A项不符合题意;
B.磷酰三叠氮分子含有三个P-N键及一个P=O双键,则立体构型为四面体构型,B项不符合题意;
C.磷酰三叠氮是一种高能分子,加热条件下会分解并放出,C项符合题意;
D.为共价化合物,各原子达到8电子稳定结构,则其电子式为,D项不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据正负电荷中心是否重合判断分子的极性;
B. 为四面体构型;
D.是共价化合物。
8.(2021·海南)SF6可用作高压发电系统的绝缘气体,分子呈正八面体结构,如图所示。有关SF6的说法正确的是( )
A.是非极性分子 B.键角 都等于90°
C. 与 之间共用电子对偏向S D. 原子满足8电子稳定结构
【答案】A
【知识点】原子核外电子排布;物质的结构与性质之间的关系;键能、键长、键角及其应用;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.结构对称、正负电荷重心重合的分子为非极性分子,SF6分子呈正八面体结构,S 原子位于正八面体的中心,该分子结构对称、正负电荷重心重合,所以为非极性分子,A符合题意;
B.SF6是结构对称、正负电荷重心重合的分子,故键角 不都等于90°,B不符合题意;
C.由于F的电负性比S的大,S与F之间共用电子对偏向F,C不符合题意;
D.中心元素价电子数+化合价的绝对值=8时该分子中所有原子都达到8电子稳定结构,但氢化物除外,该化合物中S元素化合价+价电子数=6+6=12,则S原子不是8电子稳定结构,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】
A.根据结构图,是正八面体结构,结构对称属于非极性分子;
B.不全是九十度;
C.其氟原子的电负性较大,偏向氟原子;
D.据图分析,硫原子不满足8电子稳定结构。
9.(2021·山东)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是( )
A.CH3OH为极性分子
B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
【答案】B
【知识点】物质的组成、结构和性质的关系;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A.甲醇可以看作是甲烷中氢原子被羟基取代的产物,甲烷是含有极性键的非极性分子,但是甲醇是含有极性键的极性分子,故A不符合题意
B.N2H4中的氮原子是sp3杂化,应该是两个三角锥形形成的构型,故B符合题意
C.N2H4和 (CH3)2NNH2 均含有氮原子,均含有孤对电子,均易形成氢键,但是前者氢原子的个数多,形成的氢键多,沸点高,故C不符合题意
D. CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均为sp3杂化,杂化方式相同,故D不符合题意
【分析】A.根据正负电荷中心是否重合进行判断
B.根据氮原子的成键方式即可判断杂化方式
C.比较形成氢键的个数即可
D.分别找出成键方式即可判断杂化方式
10.(2022高三上·潍坊期末)碳氮硫共脱除工艺可以协同除去工业废水中的S2-、NO和CH3COO-,过程如图所示。已知:成键原子共平面,每个原子能提供一个相互平行的p轨道且p轨道电子数小于参加成键的p轨道数的两倍时可形成离域π键。下列说法错误的是
A.N2和CO2都是非极性分子
B.NO和NO的空间构型相同
C.NO中存在离域π键
D.冰醋酸中CH3COOH分子间存在范德华力和氢键
【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;分子间作用力
【解析】【解答】A.为含有非极性键的非极性分子,为含有极性键的非极性分子,A不符合题意;
B.的价层电子对为:,没有孤电子对,空间构型为平面三角形,的价层电子对为:,有一对孤电子对,空间构型为V性,B符合题意;
C.中N原子以杂化轨道成键,离子中存在3个σ键,为平面三角形,三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的离域大π键,C不符合题意;
D.冰醋酸中分子间存在范德华力,因为羧基中含有,所以含有氢键,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.根据正负电荷中心是否重合判断分子极性;
C.三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的离域大π键;
D.冰醋酸中CH3COOH分子间存在范德华力和氢键。
11.(2022高三上·如皋月考)碱式碳酸氧钒铵晶体是制备多种含钒产品的原料。有关说法错误的是
A.的空间构型为正四面体形
B.基态V4+的核外电子排布式为[Ar]3d1
C.中C的轨道杂化类型为sp2杂化
D.H2O是非极性分子
【答案】D
【知识点】原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A. N原子价层电子对数为4+=4,采用sp3杂化,的空间构型为正四面体形,故A不符合题意;
B. 23号钒元素基态V4+的核外电子排布式为[Ar]3d1,故B不符合题意;
C. 中C原子价层电子对数为3+4+2 2×32=3,C轨道杂化类型为sp2杂化,故C不符合题意;
D. H2O中O原子价层电子对数为2+6 2×12=4,采用sp3杂化,是V形结构,正负电荷中心不重叠,是极性分子,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、杂化轨道=中心原子成键电子对数+孤电子对数,若杂化轨道数=2,为sp杂化,杂化轨道数=3,为sp2杂化,杂化轨道数=4,为sp3杂化;
杂化轨道数=2,为直线;
杂化轨道数=3,成键电子数=3,为三角形;
杂化轨道数=3,成键电子数=2,为V形;
杂化轨道数=4,成键电子数=4,为四面体;
杂化轨道数=4,成键电子数=3,为三角锥;
杂化轨道数=4,成键电子数=2,为V形;
B、钒元素的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2,则失去4个电子后为1s22s22p63s23p63d1;
C、杂化轨道=中心原子成键电子对数+孤电子对数,若杂化轨道数=2,为sp杂化,杂化轨道数=3,为sp2杂化,杂化轨道数=4,为sp3杂化;
D、水分子为极性分子。
12.(2022高三上·江阴期末)用NaClO氧化NH3可制备火箭推进剂的燃料N2H4。下列说法正确的是
A.NH3是非极性分子
B.NaClO仅含离子键
C.N2H4中N元素的化合价为-2
D.中子数为8的氮原子可表示为
【答案】C
【知识点】化学键;极性分子和非极性分子;元素、核素;常见元素的化合价
【解析】【解答】A.NH3中含有极性键,空间结构为三角锥形,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,选项A不符合题意;
B.NaClO含Cl-O共价键及离子键,选项B不符合题意;
C.设肼中氮元素的化合价为x,根据在化合物中正负化合价代数和为零可得:2x+(+1)×4=0,解得x=-2,选项C符合题意;
D.中子数为8的氮原子,质量数为15,可表示为,选项D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A、氨分子为极性分子;
B、铵根离子或金属离子与非金属离子或酸根离子的结合是离子键,非金属原子和非金属原子的结合是共价键;
C、结合氢元素的化合价判断;
D、质量数=质子数+中子数。
13.(2022高三上·汕尾期末)陈述I和II均正确,但不具有因果关系的是
选项 陈述 I 陈述 II
A 金刚砂的熔沸点高 金刚砂(SiC)可用作切割钢板的砂轮
B 碘单质和 CCl4 都是非极性分子 碘单质易溶于 CCl4
C 盐卤中氯化镁、硫酸钾属于电解质 盐卤可使豆浆中的蛋白质聚沉
D 活性炭具有吸附性 活性炭可用作制糖业的脱色剂
A.A B.B C.C D.D
【答案】A
【知识点】极性分子和非极性分子;电解质在水溶液中的电离
【解析】【解答】A.金刚砂(SiC)可用作切割钢板的砂轮是利用其硬度大,耐磨性好,与熔沸点高无关,选项A符合题意;
B.碘和四氯化碳都属于非极性分子,根据相似相溶原理,所以碘易溶于四氯化碳,选项B不符合题意;
C.盐卤中氯化镁、硫酸钾属于电解质,可以中和胶体微粒表面吸附的离子的电荷,使蛋白质分子凝聚起来得到豆腐豆腐,选项C不符合题意;
D.活性炭具有吸附性,可用作制糖业脱色剂,选项D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.利用其硬度大,耐磨性好;
B.根据相似相溶原理;
C.电解质可以中和胶体微粒表面吸附的离子的电荷,发生聚沉;
D.活性炭具有吸附性,可用作脱色剂。
14.(2022高二上·南通期末)铜氨液可以吸收CO,其反应为:。下列说法正确的是
A.价层电子排布式为:
B.CO为非极性分子
C.空间构型为三角锥形
D.中含有3mol配位键
【答案】C
【知识点】原子核外电子排布;化学键;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.基态铜原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1,失去4s上的1个电子变成Cu+,则 价层电子排布式为:,A不符合题意;
B.CO为含有极性键的双原子分子,则为极性分子,B不符合题意;
C.中心原子价层电子对数为:3+=4,采取sp3杂化,有1对孤对电子,所以分子的空间构型为三角锥形,C符合题意;
D.中Cu+提供空轨道,NH3和CO为配位体,所以中含有4mol配位键,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.Cu为29号元素,基态Cu原子失去4s上的1个电子变成Cu+;
B.CO正负电荷中心不重合,为极性分子;
D.中,NH3和CO为配位体。
15.(2022高二上·菏泽期末)X、Y为同周期主族元素, Y有8种不同运动状态的电子,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在。下列说法错误的是
A.Y形成的单质可能是极性分子
B.[XY3] -中心原子杂化方式为sp2
C.[XY2]+空间结构为直线形
D.X、Y形成的简单氢化物稳定性: X> Y
【答案】D
【知识点】物质的结构与性质之间的关系;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.Y(O)形成的单质(O3)是“V”形结构,因此是极性分子,Y(O)形成的单质(O2)是非极性分子,故A不符合题意;
B.[XY3]-即中心原子氮原子价层电子对数为,则杂化方式为sp2,故B不符合题意;
C.[XY2]+即中心原子氮原子价层电子对数为,则空间结构为直线形,故C不符合题意;
D.根据非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,因此X、Y形成的简单氢化物稳定性: Y(H2O)> X(NH3),故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】Y有8种不同运动状态的电子,则Y为O元素, 二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在,则X为N元素。
16.(2022高二上·衢州期末)下列物质中,由极性键构成的极性分子的是
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】极性键和非极性键;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.是由极性键构成的极性分子,A符合题意;
B.BF3是由极性键构成的非极性分子,B不符合题意;
C.是由极性键构成的非极性分子,C不符合题意;
D.是由极性键构成的非极性分子,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】由同种原子构成的共价键是非极性键,不同原子构成的共价键是极性键,极性分子的正负电荷中心不重合。
17.(2022高三上·石景山期末)如图是月球基地运行功能愿景图的一部分。下列说法错误的是
A.可以通过热还原法得到 B.分子的共价键是键
C.可以通过电解法得到 D.水是非极性分子
【答案】D
【知识点】化学键;极性分子和非极性分子;金属冶炼的一般原理
【解析】【解答】A.工业冶炼铁常用方法是高炉炼铁,原理是高温下用CO还原氧化铁,A不符合题意;
B.H原子的核电子排布式是1s1,H原子间以1s轨道的电子共用形成共价键,因此是键,B不符合题意;
C.Al是比较活泼的金属,不能用一般的还原剂通过热还原法制得,通常用熔融下电解法制取,C不符合题意;
D.水分子中O原子有2个孤电子对,VSEPR模型为四面体形,分子空间结构为V形,正、负电中心不重合,是极性分子,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.氧化铁与一氧化碳反应生成铁与二氧化碳;
B.H原子中未成对电子为s电子;
C.铝为活泼金属,工业上用电解法冶炼;
D.水分子正负电荷中心不重合,为极性分子。
18.(2022高三上·东莞期末)用氨水吸收硫酸工厂尾气中的,发生的反应为:。下列说法正确的是
A.分子的空间结构呈V形
B.的电子式为
C.是非极性分子
D.的VSEPR模型为平面三角形
【答案】A
【知识点】判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.SO2中S原子的价层电子对数=2+=3,含一对孤电子对,VSEPR模型为平面三角形,空间结构为V形,A符合题意;
B.的电子式为 ,B不符合题意;
C.H2O中O原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+=4,所以采取sp3杂化,分子构型为V型,为极性分子,C不符合题意;
D.中S原子孤电子对数==1,价层电子对数=1+3=4,VSEPR模型为四面体形,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定VSEPR模型,再确定空间立体构型;
B.氨气是共价化合物;
C.利用分子构型,正负电荷重心重合的是非极性分子;
D.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定VSEPR模型。
19.(2022高二下·广州期末)下列关于H2O和H2S的说法中错误的是
A.都是极性分子
B.H-O比H-S键长更短,键能更大
C.分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
D.H2O的沸点比H2S高,是因为水分子间形成了氢键
【答案】C
【知识点】共价键的形成及共价键的主要类型;极性分子和非极性分子;氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】A.两个分子的共价键均是极性键,分子结构均不呈中心对称,所以两个分子均是极性分子,A不符合题意;
B.原子半径越小,相同类型的共价键键长越短,键能越大,B不符合题意;
C.分子中氢原子是2电子稳定,C符合题意;
D.氧原子原子半径小,电负性强,H-O键极性强,H原子原子核裸漏时间长,带正电状态明显,O原子带负电状态明显,所以水分子间能形成氢键,物态变化时水需要更多能量破坏氢键,故水的沸点更高,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.非极性分子是指分子里电荷分布是对称的(正负电荷中心能重合)的分子。极性分子是指分子里电荷分布不对称(正负电荷中心不能重合)的分子;
B.原子半径越小,相同类型的共价键键长越短,键能越大;
C.分子中氢原子是2电子稳定;
D.分子间含有氢键,熔沸点较高。
20.(2022高二下·越秀期末)我国力争于2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一。下列关于和说法正确的是
A.固态属于共价晶体
B.键角大于键角
C.分子中含有极性共价键,是极性分子
D.干冰中每个分子周围紧邻12个分子
【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子;晶体的定义
【解析】【解答】A. 从图中看出晶体由二氧化碳分子构成,固态属于分子晶体,故A不符合题意;
B. 甲烷是正四面体构型,键角为109.5°,二氧化碳为直线形分子,键角为180°,键角小于键角,故B不符合题意;
C. 分子中含有极性共价键,但分子为正四面体,结构对称,是非极性分子,故C不符合题意;
D. 干冰为面心立方堆积,干冰中每个分子周围紧邻12个分子,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A. 从图中看出晶体由二氧化碳分子构成;
B. 依据分子构型分析;
C.同种原子之间的共价键为非极性键;不同种原子之间的共价键为极性键;非极性分子是指分子里电荷分布是对称的(正负电荷中心能重合)的分子。极性分子是指分子里电荷分布不对称(正负电荷中心不能重合)的分子;
D. 晶胞结构为面心立方堆积。
21.(2022高二下·吉林期末)通常状况下,是无色透明液体,下列对的有关叙述错误的是
A.分子中的所有原子均达到8电子稳定结构
B.中P原子采用杂化
C.分子是极性分子
D.分子中四个原子共平面
【答案】D
【知识点】物质的结构与性质之间的关系;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A.分子中的P、Cl原子通过共用电子对,使所有原子均达到8电子稳定结构,A不符合题意;
B.中P原子价层电子对数为3+=4,采用sp3杂化,B不符合题意;
C.分子中存在极性键且不能抵消,是极性分子,C不符合题意;
D.分子中P采用sp3杂化,为三角锥形结构,四个原子不共平面,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.中P、Cl均达到8电子稳定结构;
B.中P原子的价层电子对数为4;
C.正负电荷中心不重合,为极性分子;
D.空间构型为三角锥形。
22.(2022高二下·朝阳期末)下列关于的说法错误的是( )
A.是极性键构成的极性分子
B.分子中含键,该共价键电子云图形是轴对称的
C.分子的键角为107°,表明共价键有方向性
D.分子中的N有孤电子对,可以与形成配位键
【答案】B
【知识点】化学键;共价键的形成及共价键的主要类型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.N-H键为极性键,为三角锥形,为极性分子,故A不符合题意;
B.分子中含键,故B符合题意;
C.分子为三角锥形,键角为107°,表明共价键有方向性,故C不符合题意;
D.分子中的N有孤电子对,可以与形成配位键,如NH,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.氨气分子含有N-H极性键,氨气分子正负电荷中心不重合,为极性分子;
C.共价键具有方向性;
D.分子中的N有孤电子对,可以与形成配位键。
23.(2022高二下·清远期末)HC3N是一种星际分子,分子内不含环状结构,下列有关这种星际分子的说法错误的是( )
A.HC3N的结构可能为H-C≡C-C≡N
B.HC3N为极性分子
C.HC3N中所含有的σ键与π键数目比为1:1
D.HC3N分子中所有原子不可能都在一条直线上
【答案】D
【知识点】化学键;共价键的形成及共价键的主要类型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.不饱和度为,所以的结构可能为,A不符合题意;
B.结合的结构可判断出该分子的正负电荷重心不重合,为极性分子,B不符合题意;
C.结构为,含有4个σ键与4个π键,所以所含有的σ键与π键数目比为1:1,C不符合题意;
D.所有原子在一条直线上,D项符合题意;
故答案为:D。
【分析】A. HC3N的不饱和度为4,不含环状结构,可能含有两个三键;
B.HC3N的正负电荷重心不重合,为极性分子;
C.单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,三键中含有1个σ键和2个π键。
24.(2022高二下·苏州期末)纯碱()是重要的基础化工原料,我国化学家侯德榜在1943年提出了著名侯氏制碱法。原理为:将通入氨化的饱和食盐水中析出晶体,将得到的晶体加热分解生成。下列有关、、和的说法正确的是( )
A.电负性:
B.沸点:
C.键角:
D.为极性分子,CO2为非极性分子
【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子;元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】A.同周期主族元素的电负性由左向右逐渐增大,同主族元素的电负性由上向下逐渐减小,所以该配离子中的非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H,故A不符合题意;
B.氨气与二氧化碳都是分子晶体,氨气分子间存在氢键,所以沸点:CO2 < NH3,故B不符合题意;
C.铵根离子为正四面体构形,碳酸根离子为平面三角形,键角:,故C不符合题意;
D.NH3为三角锥形,正负电荷中心不重合,属于极性分子,CO2为直线形结构,正负电荷中心重合,属于非极性分子,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.元素的非金属性越强,电负性越大;
B.氨气分子间存在氢键,导致其沸点升高;
C.孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,孤电子对越多键角越小;
D.根据正负电荷中心是否重合判断分子的极性。
25.(2022高二下·泰州期末)参与有机合成是实现“碳中和”的途径之一、高温、高压条件下和可合成尿素。与苯酚经过一系列反应可制得水杨酸(沸点),水杨酸和甲醇(沸点)发生如下反应制取冬青油(沸点:+CH3OH+H2O。下列说法正确的是( )
A.是极性分子
B.第一电离能:
C. 的沸点高于
D.在合成尿素的反应中作氧化剂
【答案】C
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;极性分子和非极性分子;氧化还原反应
【解析】【解答】A.二氧化碳的分子构型为直线形,为非极性分子,A不符合题意;
B.同周期第一电离能越靠右越大,但是第ⅢA族和第ⅥA族反常,故第一电离能:,B不符合题意;
C.水杨酸苯环上的两个支链在邻位,容易形成分子内氢键,而中两个支链在对位,容易形成分子间氢键,从而分子间作用力较大,沸点较高,C符合题意;
D.合成尿素的反应不是氧化还原反应,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.二氧化碳正负电荷中心重合,为非极性分子;
B.同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素;
D.合成尿素的反应中没有元素的化合价发生变化,为非氧化还原反应。
26.(2022高二下·北海期末)交警用三氧化铬()硅胶可以查酒驾。元素的几种化合物转化关系如图所示。下列判断错误的是( )
A.根据相似相溶原理,乙醇易溶于水
A.中各原子均满足8电子稳定结构
B.、都只有极性键但分子极性不同
C.基态铬原子的价电子排布式为
【答案】C
【知识点】原子核外电子排布;极性分子和非极性分子;相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】A.乙醇和水都是极性分子,根据相似相溶原理,乙醇易溶于水,且乙醇分子之间可以形成氢键,使其溶解度增大,故A不符合题意;
B.的电子式为:,各原子均满足8电子稳定结构,故B不符合题意;
C.、,中、均为极性键,前者是非极性分子,后者为极性分子,故C不符合题意;
D.电子排布处于全充满或半充满状态是稳定状态,则基态铬原子的价电子排布式为,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.乙醇和水均为极性分子;
B. 中所有原子均满足8电子稳定结构;
C.中含有C-Cl极性键,正负电荷中心重合,为非极性分子;中含有、C-Cl极性键,正负电荷中心不重合,为极性分子。
27.(2022高二下·昌平期末)磷元素可组成多种物质。白磷化学性质活泼,需要放在水中保存,图a为1个白磷分子的结构示意图。黑磷在微电子和光探测领域有独特的应用价值,其晶体是与石墨类似的层状结构,图b为相邻两层的结构示意图。
下列说法错误的是( )
A.1mol白磷中有非极性键
B.白磷不溶于水与分子极性有关
C.黑磷结构中层与层之间的作用力是共价键
D.白磷与黑磷结构不同造成性质不同
【答案】C
【知识点】化学键;极性键和非极性键;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A. 白磷为正四面体,有6条棱,1mol白磷中有非极性键,故A不符合题意;
B. 白磷是非极性分子,水是极性分子,白磷不溶于水与分子极性有关,故B不符合题意;
C. 黑磷结构中层与层之间的作用力是分子间作用力,故C符合题意;
D. 物质的结构决定物质的性质,白磷与黑磷结构不同造成性质不同,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.1个白磷分子中含有6个P-P键;
B.根据相似相溶原理判断;
D.白磷与黑磷结构不同,因此两者性质不同。
三、非选择题
28.(2022高三上·朝阳期末)配合物顺铂是临床使用的第一代铂类抗癌药物。
(1)的配体为和,写出的电子式: 。
(2)顺铂的抗癌机理:在铜转运蛋白的作用下,顺铂进入人体细胞发生水解,生成的与结合,破坏的结构,阻止癌细胞增殖。如:
①基态原子价层电子的轨道表示式为 ,属于 区元素。
②生成物中a、b示的作用力类型分别是 。
③在中,配体与铂(II)的结合能力: (填“>”或“<”)。此外,顺铂还能躲避癌细胞对受损的修复,使癌细胞彻底死亡。
(3)顺铂和反铂互为同分异构体,两者的结构和性质如下。
顺铂 反铂
结构
25℃时溶解度/g 0.2577 0.0366
①推测中的杂化轨道类型不是,依据是 。
②顺铂在水中的溶解度大于反铂的原因是 。
(4)顺铂的发现与铂电极的使用有关。铂晶胞为正方体,边长为,结构如下图。
①铂晶体的摩尔体积 (阿伏加德罗常数为)。
②通常情况下铂电极为惰性电极,但在溶液中使用会产生而略有损耗,分析原因: 。
资料:i.单位物质的量的物质所具有的体积叫做摩尔体积;ii.。
【答案】(1)
(2);ds;配位键、氢键;<
(3)若的杂化轨道类型为,则为四面体结构,不存在同分异构现象;顺铂是极性分子,反铂是非极性分子
(4);在作用下,在阳极失电子生成,还原性增强
【知识点】原子核外电子排布;化学键;晶胞的计算;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】(1)是共价化合物,电子式为:。
(2)①Cu是29号元素,基态原子价层电子的轨道表示式为,属于ds区元素;
②a表示N和Pt之间的配位键,b表示H和O之间的氢键;
③NH3具有较强的电子捕获能力,可以与铂形成更紧密的配体键,从而增强与铂之间的结合能力更强,则配体与铂(II)的结合能力:<。
(3)①若的杂化轨道类型为,则为四面体结构,不存在同分异构现象,所以中的杂化轨道类型不是;
②顺铂是极性分子,反铂是非极性分子,水是极性分子,根据相似相溶的原理,顺铂在水中的溶解度大于反铂。
(4)①铂晶胞中Pt的个数为8+6=4,n(Pt)= mol,晶胞的体积为a3×10-27m3,=;
②在作用下,在阳极失电子生成,还原性增强,所以在溶液中使用会产生而略有损耗。
【分析】(1)NH3中N原子和每个H原子共用一对电子,且N原子还有一个孤电子对;
(2)①基态Cu原子价层电子排布式为3d104s1;Cu属于ds区元素;
②生成物中a为分子内共价键,N原子提供孤电子对、Pt提供空轨道;b为分子间之间的作用力;
③配原子和中心原子之间存在配位键,增强原子之间的结合力;
(3)①若的杂化轨道类型为,则为四面体结构,不存在同分异构现象;
②根据相似相溶原理分析;
(4)①根据均摊法和计算;
②在作用下,在阳极失电子生成,还原性增强。
29.(2022高二下·枣庄期末)过渡区金属元素原子或离子易形成配合物,广泛用作催化剂。例如Ni、Fe、Mo三种元素可以合成一种新型高效催化剂,在碱性条件下可展示出优异的OER(电催化析氧)催化活性。回答下列问题:
(1)电催化析氧过程中常用通NH3的方法来调节溶液酸碱性:
I.若溶液中有次氯酸盐,NH3有可能被氧化成NH2-NH2,NH2-NH2中N原子的杂化方式是 。
II.若溶液中含有铜离子,可形成配离子[Cu(NH3)4]2+。
①[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,若其中两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为 。
②Cu2+还可与其他微粒形成配离子,如与乙二胺形成,此配离子内部不含有的化学键类型是 (填标号)。
A.离子键 B.非极性键 C.配位键 D.氢键
③上述乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺。但乙二胺比三甲胺的沸点高很多,原因是 。
(2)下列状态的铁中,失去最外层的一个电子所需能量最大的是____(填标号)。
A. B.
C. D.
(3)配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,是获得高纯度纳米镍的原料,推测Ni(CO)4属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
(4)立方NiO(氧化镍)晶体的晶胞结构如图所示,晶胞边长为apm,则NiO晶体的密度为 g/cm3(NA表示阿伏加德罗常数)。
【答案】(1)sp3;平面正方形(或正方形);A;乙二胺分子间可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
(2)A
(3)非极性
(4)
【知识点】原子核外电子排布;晶胞的计算;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】(1)I.NH2-NH2中N原子形成3个单键和一个孤电子对,故氮原子的杂化方式是sp3;II.①[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,可能是平面正方形,也可能是正四面体,且当[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代时,能得到两种不同结构的产物,可判断其空间构型为平面正方形;②由其结构可知,配离子内含有配位键、N-H极性键、 C-C非极性键和氢键,不含离子键,
故答案为:A;②氮的电负性强,乙二胺分子间可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,因此乙二胺比三甲胺的沸点高很多;
(2)通过分析可知,A是三价铁,失去一个电子所需能量较大,B是二价铁失去一个电子比三价铁小一些,C是激发态的二价铁,失去一个电子比二价铁更小一些,D是激发态的三价铁,失去一个电子比三价铁,小,
故答案为:A;
(3)CCl4、苯属于非极性分子,根据相似相溶的原理,可知Ni(CO)4属于非极性分子;
(4)该晶胞中O2-个数,晶胞体积,晶胞密度。
【分析】(1)I.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定杂化类型;
II.①依据题目的信息确定构型;②配离子内含有配位键、不同原子之间的共价键为极性键、 同原子之间的共价键为非极性键和氢键是电负性原子和与另一个电负性原子共价结合的氢原子间形成的键;
(2)电离能逐级增大,半满和全满时比较稳定;
(3)根据相似相溶的原理;
(4)利用均摊法确定原子数,再利用计算。
30.(2022高二下·肇庆期末)已知A、B、C、D为原子序数依次增大的短周期元素,A的核外电子总数与其周期序数相同;B的基态原子的核外有3个能级,且每个能级上的电子数相等;D的基态原子2p轨道中含有两种不同自旋方向的电子,且电子数之比为3∶1。回答下列问题:
(1)B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(2)简单氢化物的稳定性:C D(填“>”或“<”),原因为 .
(3)分子式为ABC的化合物属于 (填“极性”或“非极性")分子,其结构中键与键的比例为 。
(4)桂皮中含有的肉桂醛()是一种食用香料,广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果和调味品中,根据其结构特征,分析预测其可发生如下反应,完成表格。
序号 参与反应的试剂 反应方程式 反应类型
① 新制的氢氧化铜
② 溴的四氯化碳溶液
【答案】(1)N>O>C
(2)<;O的原子半径比N小,电负性大于N,H-O键键能大于H-N键,的稳定性大于
(3)极性;1∶1
(4)+2Cu(OH)2+NaOHCu2O↓+3H2O+;氧化反应;;加成反应
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;键能、键长、键角及其应用;极性分子和非极性分子;醛与Cu(OH)2的反应
【解析】【解答】根据题目所给信息分析,A核外电子总数是1,周期序数是1,A是H;B三个能级是1s、2s、2p,每个能级电子数目相同,所以B是6号元素C; D的2p能级上有4个电子,所以D是8号元素是O;按照排序,C是N;
(1)同周期VA族元素由于基态原子2p能级半满,原子更稳定,所以其第一电离能大于同周期VIA族元素,所以本问应填“N>O>C”;
(2)同周期元素随着原子序数增大,电负性增大,原子半径减小,H-O键键能大于H-N键键能,气态氢化物稳定性增强,所以本问第一空应填“<”;第二空应填“O的原子半径比N小,电负性大于N,H-O键键能大于H-N键,的稳定性大于”;
(3)HCN分子内共价键均是极性键,分子结构本身无对称性,故是“极性”分子;分子结构中H-C键是σ键,C≡N键中有一条是σ键,两条是π键,所以两种共价键数量之比为“1﹕1”;
(4)①肉桂醛与新制氢氧化铜发生氧化反应,生成羧酸盐和氧化亚铜和水,方程式是“+2Cu(OH)2+NaOHCu2O↓+3H2O+”,反应类型是“氧化反应”;肉桂醛与溴的四氯化碳溶液接触,发生加成反应,反应方程式是“”,反应类型是“加成反应”。
【分析】A的核外电子总数与其周期序数相同,则A为H元素,B的基态原子的核外有3个能级,且每个能级上的电子数相等,则B是6号元素C元素, D的基态原子2p轨道中含有两种不同自旋方向的电子,且电子数之比为3∶1,则D的2p能级上有4个电子,D为O元素,C为N元素。
31.(2022高二下·宁德期末)学习物质结构和性质的知识,能使你想象的翅膀变得更加有力。
(1)的空间结构为 ,属于 分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)我国空间站日常运行所需电源主要由太阳能电池提供,太阳能电池主要材料是砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe),它们可以直接把光能转化成电能给空间站供电。
①Cd与Zn是相邻周期同族元素,基态Cd的价电子排布为 。
②砷化镓(GaAs)能够承受太空高温环境,原因是 。
(3)二个甲酸分子通过氢键形成二聚体(含八元环),画出该二聚体的结构: 。
(4)具有高稳定性、超导电性的二维硼烯氧化物()的部分结构如图所示,则该氧化物的化学式为 ,其中B-B键的键长 B-O键的键长(填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1)平面三角形或平面正三角形;非极性
(2)4d105s2;砷化镓(GaAs)属于共价晶体,共价键键能强,熔点高
(3)
(4)B2O;>
【知识点】原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用;化学式及其计算
【解析】【解答】(1)的成键电子对为3,孤电子对为,故其空间构型为平面三角形或平面正三角形,则BF3分子中的正负电荷中心重合,属于非极性分子;
(2)①Cd与Zn是相邻周期同族元素位于第ⅡB族,故其价电子排布为4d105s2;
②可以从晶体类型的角度分析,砷化镓(GaAs)属于共价晶体,共价键键能强,熔点高;
(3)其中一个甲酸分子的羟基上的氢和另一个甲酸分子的羧基上的氧形成了氢键,从形成环状结构,其二聚体的结构为:;
(4)在每个环中,有氧原子个数,B原子数,该氧化物的化学式为B2O;B原子半径大于O原子半径,故B-B键的键长>B-O键的键长。
【分析】(1)根据价层电子对互斥理论进行分析。分子中的正负电荷重心重合的为非极性分子,反之为极性分子。
(2)①Cd与Zn是相邻周期同族元素位于第ⅡB族,注意价电子为最外层电子。
②砷化镓(GaAs)属于原子晶体,熔点高。
(3)甲酸分子中羟基上的氢和另一个甲酸分子中羧基上的氧能形成氢键,从形成环状结构。
(4)根据均摊法进行分析。B原子半径>O原子半径,则B-B键的键长>B-O键的键长。
32.(2022高二下·珠海期末)氮族、氧族元素及其化合物种类繁多,有许多用途,部分物质的熔沸点如下表所示:
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点/℃。 0 -85.5 115.2 -75.5 16.8 10.3 1.4
沸点/℃ 100 -60.3 444.6 -10.0 45.0 337.0 113.5
(1)H2O、N2H4的熔沸点要比H2S的熔沸点高很多,主要原因为 。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。
(3)如图为S8的结构,S原子的杂化轨道类型是 。
(4)键角:H2O (填“大于”或“小于”)H2S,原因为 。
(5)N2H4是火箭发射常用的燃料,N2H4的电子式为 ,它属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
(6)已知含氧酸的酸性与结构中非羟基氧的数目有关,强酸一般有两个非羟基氧(如硫酸:),中强酸一般有一个非羟基氧(如磷酸:)。已知亚磷酸(H3PO3)是一种二元中强酸。请写出亚磷酸的结构式 。
【答案】(1)H2O、N2H4存在分子间氢键
(2)H2S
(3)sp3
(4)大于;O原子半径小于S原子半径,成键电子对距离近,斥力大,因此键角H2O>H2S
(5);极性
(6)
【知识点】极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;氢键的存在对物质性质的影响;结构式
【解析】【解答】(1)水和肼都能形成分子间氢键,硫化氢不能形成分子间氢键,所以水和肼的分子间作用力强于硫化氢,沸点高于硫化氢,故答案为:H2O、N2H4存在分子间氢键;
(2)硫化氢分子中硫原子的价层电子对数为4,二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数都为3,则硫化氢分子中硫原子价层电子对数不同于二氧化硫和三氧化硫分子,故答案为:H2S;
(3)由图可知,S8分子中硫原子的价层电子对数为4,原子的杂化轨道类型为sp3杂化,故答案为:sp3;
(4)水分子和硫化氢分子都是V形结构,氧原子的原子半径小于硫原子,水分子中成键电子对距离小于硫化氢,斥力小于硫化氢,所以水分子的键角大于硫化氢分子,故答案为:大于;原子半径小于S原子半径,成键电子对距离近,斥力大,因此键角H2O>H2S;
(5)肼是共价化合物,电子式为,肼分子的结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,故答案为:;极性;
(6)由中强酸一般有一个非羟基氧可知,亚磷酸分子中含有一个非羟基氧和2个羟基,有一个氢原子直接与磷原子相连,结构式为,故答案为:。
【分析】(1) H2O、N2H4均能形成分子间氢键;
(2) H2S中S原子的价层电子对数为4,SO2、SO3中S原子的价层电子对数为3;
(3)S8分子中S原子的价层电子对数为4,采用sp3杂化;
(4) O原子半径小于S原子半径,成键电子对距离近,斥力大,因此键角H2O>H2S;
(5) N2H4的电子式为;N2H4的正负电荷中心不重合,为极性分子;
(6)中强酸一般有一个非羟基氧,则亚磷酸的结构式为。
33.(2022高二下·清远期末)我国科学家及其合作团队研究发现,六方相(hep)Fe—H、Fe—C和Fe—O合金在地球内核温压下转变成超离子态。该研究表明地球内核并非传统认知的固态,而是由固态铁和流动的轻元素组成的超离子态。请用所学知识回答下列问题:
(1)基态铁原子最外层电子所在能级的电子云轮廓图为 形。
(2)H、C、O三种元素的电负性由大到小的排序为 (填元素符号)。
(3)锰和铁处于同一周期,锰、铁电离能数据如表所示:
元素
Mn 717.3 1509.9 3248
Fe 762.5 1561.9 2953
请解释的主要原因: 。
(4)H、C、O三种元素可以组成很多种物质。
①、、、、中属于非极性分子的有 (填化学式)。
②的沸点 (填“大于”、“小于”或“等于”)的沸点。
(5)用X射线衍射仪测定发现铁晶体有两种晶胞结构,如图1、图2所示。
①原子坐标参数可以描述晶胞内部各微粒的相对位置。设图1中1号原子的坐标参数为(0,0,0),3号原子的坐标参数为(1,1,1),则2号原子的坐标参数为 。
②若图2中晶胞参数为apm,则该晶胞的空间利用率()为 (用含π的式子表示)%。
【答案】(1)球
(2)O>C>H
(3)的价层电子排布式为,3d轨道为稳定的半充满结构,较难失去1个电子,而的价层电子排布式为,易失去1个电子达到3d轨道半充满的稳定状态
(4)、;小于
(5)(1,,);
【知识点】原子核外电子的运动状态;元素电离能、电负性的含义及应用;晶胞的计算;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】(1)铁元素的原子序数26,价电子排布式为3d64s2,最外层电子所在能级的4s电子云轮廓图为球形,故答案为:球形;
(2)元素的非金属性越强,电负性越大,碳、氢、氧三种元素的非金属性强弱顺序为O>C>H,则电负性的大小顺序为O>C>H,故答案为:O>C>H;
(3)的价层电子排布式为,3d轨道为稳定的半充满结构,较难失去1个电子,而的价层电子排布式为,易失去1个电子达到3d轨道半充满的稳定状态,所以,故答案为:的价层电子排布式为,3d轨道为稳定的半充满结构,较难失去1个电子,而的价层电子排布式为,易失去1个电子达到3d轨道半充满的稳定状态;
(4)①甲醇、过氧化氢和臭氧的分子结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,甲烷和二氧化碳的分子结构对称,正负电荷中心重合,属于非极性分子,故答案为:、;
②邻羟基苯甲酸能形成分子内羟基,对羟基苯甲酸能形成分子间氢键,所以邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸,沸点小于对羟基苯甲酸,故答案为:小于;
(5)①由位于顶点的1号原子和3号原子的坐标参数为(0,0,0)、(1,1,1)可知,晶胞的边长为1,则位于面心的2号原子的坐标参数为(1,,),故答案为:(1,,);
②由晶胞结构可知,晶胞中铁原子的个数为8×+1=2,设铁原子半径为rpm,由处于体对角线的3个原子相切可知,r为体对角线的,则,所以晶胞的空间利用率为=,故答案为:。
【分析】(1)基态铁原子最外层电子所在能级为s能级,s能级的电子云轮廓图为球形;
(2)元素的非金属性越强,电负性越大;
(3)原子轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定,失电子较难;
(4)①极性分子正负电荷中心不重合;
②邻羟基苯甲酸能形成分子内羟基,对羟基苯甲酸能形成分子间氢键;
(5)根据均摊法和 空间利用率=计算。
34.(2022高二下·丽水期末)回答下列问题
(1)已知:三氟乙酸()的,三氯乙酸()的,则比较两者的酸性强弱:三氟乙酸 三氯乙酸(填“>”“<”),原因是 。
(2)已知邻羟基苯胺的结构为,邻羟基苯胺的沸点 对羟基苯胺的沸点(填“低于”“高于”),原因是 。
【答案】(1)>;氟的电负性大于氯的电负性,F-C键的极性大于Cl-C键的极性,使的极性大于的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子
(2)低于;邻羟基苯胺容易形成分子内氢键,沸点降低,对羟基苯胺容易形成分子间氢键,沸点升高,因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点
【知识点】极性分子和非极性分子;氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】(1)三氟乙酸(CF3COOH)的pKa=0.23,三氯乙酸(CCl3COOH)的pKa=0.65,则酸性:三氟乙酸>三氯乙酸,因为氟的电负性大于氯的电负性,F-C键的极性大于Cl-C键的极性,使CF3C-的极性大于CCl3C-的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子。
(2)邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点,因为邻羟基苯胺容易形成分子内氢键,沸点降低,对羟基苯胺容易形成分子间氢键,沸点升高,因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点。
【分析】(1)电负性:F>Cl,极性:F-C>Cl>C,三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子;
(2)邻羟基苯胺能形成分子内氢键,而对羟基苯胺能形成分子间氢键,当对羟基苯胺熔融时,需要消耗较多的能量克服分子间氢键,所以邻羟基苯胺的熔点低于对羟基苯胺。
35.(2022高二下·丽水期末)前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大,已知X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍;基态Y原子s能级的电子总数比p能级的多1;Z原子基态成对电子数是未成对电子数的3倍;W原子的简单离子半径在第三周期元素形成的简单离子中最小;T为应用最广泛的金属,其基态原子中有4个未成对电子。回答下列问题:
(1)基态原子T的电子排布式是 。
(2)元素Y、Z、W第一电离能由小到大的顺序为 (用元素符号回答)。
(3)离子的空间构型为 。
(4)常温下是一种浅黄色液体,熔点-20℃,不溶于水、易溶于苯。每个XZ分子与T原子间均有1个配位键。分子的结构可能为下图中的 (填“甲”或“乙”),理由是 。
【答案】(1)
(2)Al
(4)甲;不溶于水、易溶于苯,说明该分子是非极性分子,甲的结构对称,对应分子为非极性分子
【知识点】原子核外电子排布;元素电离能、电负性的含义及应用;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】(1)T为Fe,为26号元素,所以Fe的基态原子的电子排布式为:;
(2)Y元素为N,Z元素为O,W为Al,非金属第一电离能大于金属,所以Al的第一电离能最小,N电子排布式为:1s22s22p3,处于半充满状态,稳定,所以N>O,综上,元素Y、Z、W第一电离能由小到大的顺序为:Al
(4)为,已知每个CO分子与Fe形成一个配位键,且不溶于水、易溶于苯,说明为非极性分子,符合条件的为甲结构,故
故答案为:甲;理由为:不溶于水、易溶于苯,说明该分子是非极性分子,甲的结构对称,对应分子为非极性分子。
【分析】W原子的简单离子半径在第三周期元素形成的简单离子中最小,则W为Al元素,T为应用最广泛的金属,其基态原子中有4个未成对电子,则T为Fe元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,则X为C元素,基态Y原子s能级的电子总数比p能级的多1,Y为N元素,Z原子基态成对电子数是未成对电子数的3倍,则Z为O元素。
36.(2021高二上·雅安期末)回答下列问题:
(1)分子中所有原子均满足8电子构型,分子中键和键的个数比为 ,中心原子的杂化方式为 。
(2)的分子结构如图所示,其中原子的杂化方式为 。
(3)中,原子的杂化方式为 ;列举与立体构型相同的一种离子和一种分子 、 (填化学式)。
(4)用价层电子对互斥理论推断分子中,价层电子对数为 ,的VSEPR模型名称是 ;属于 分子(填“极性”或“非极性”)分子中的键角 (填“>”“<”或“=”)。
【答案】(1);
(2)
(3);;
(4)3;平面三角形;极性;<
【知识点】化学键;键能、键长、键角及其应用;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1)COCl2中有1个C=O和2个C-Cl,所以COCl2分子中键的数目为3,键的数目为1,键和键的个数比3:1,中心原子杂化方式为sp2。
(2)中1个As与3个O形成3个As-O,含有1对孤电子对,价层电子对数是4,As的杂化类型为sp3。
(3)中中心原子Al上的孤电子对数=,键电子对数是4,则价层电子对数是4,Al原子的杂化类型为sp3,的空间结构为正四面体形;与空间结构相同的离子和分子是和CH4。
(4)SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数=2+0.5×(4-2×1)=3,Sn的杂化类型为sp2,其VSEPR模型名称是平面三角形,但含有1对孤电子对,所以该分子空间结构为V形,属于极性分子,而孤电子对对成键电子对有排斥作用,所以其键角小于120°。
【分析】(1)单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键;COCl2中C原子形成1个C=O和2个C-Cl,杂化方式为sp2;
(2)As与3个O形成3个As-O,含有1对孤电子对;
(3)中中心原子Al的价层电子对数为4,不含孤电子对;
(4)SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数=2+0.5×(4-2×1)=3;VSEPR模型名称是平面三角形;正负电荷中心不重合,属于极性分子;孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,孤电子对越多键角越小。
37.(2021高三上·邯郸期末)中国医学工作者曾因“硒与克山病”和“硒预防肝癌研究”的突破性科研成果而两次获得由国际生物无机化学家协会颁发的“施瓦茨奖”。请回答下列问题:
(1)基态Se原子的价电子排布图为 ,Se与其同周期且相邻的两种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(2)SeO2与水反应能生成H2SeO3,H2SeO3中Se原子的杂化轨道类型为 ,H2SeO3与H2SO3相比酸性较强的是 (填化学式)。
(3)SeO3属于 (填“极性”或“非极性”)分子。SeO3与SeO2相比,O-Se-O键角较大的是 (填化学式),原因为 。
(4)一种由In、Cd、Se三种元素组成的化合物的立方晶胞结构如图所示:
①该化合物的化学式为 ;
②若晶胞密度为dg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中距离最近的两个Se原子的核间距为 pm。
【答案】(1);Br>As>Se
(2)sp3;H2SO3
(3)非极性;SeO3;SeO2中含有1对孤电子对,SeO3中无孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对与成键电子对之间的斥力,SeO3中键角较大
(4)In2CdSe4;
【知识点】原子核外电子排布;化学键;晶胞的计算;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1)硒是34号元素,位于元素周期表第4周期第VIA族.基态硒原子的价电子排布图为 ;与硒同周期且相邻的两种元素为As和Br,同周期从左到右第一电离能增大,As的4p能級半充满,较稳定,故第一电离能由大到小的顺序为Br>As>Se。
(2)H2SeO3中Se的价层电子对数为4,杂化方式为sp3;H2SeO3与H2SO3均可写为(HO)2 RO,非羟基氧个数相同,由于S的电负性更强,对羟基氧电子对吸引能力较强,羟基氧上的氢较易电离,故酸性更强的是H2SO3。
(3)SeO3中Se的价层电子对数为3,无孤电子对,SeO3属于非极性分子;SeO2中Se 的价层电子对数为3,有一对孤电子对,由于孤电子对与键合电子对之间的斥力大于成键电子对与成键电子对之间的斥力,故SeO3中键角更大。
(4)①由晶胞结构和均摊法可知,1个晶胞中含In 原子数目=4 ×=2个,含Cd原子数目=8 ×=1个,含Se原子数目为4个,故该化合物的化学式为In2CdSe4。
②由晶胞结构可知,晶胞中距离最近的两个Se原子核间距为面对角线的一半,由晶胞密度计算得到晶胞参数为 pm,故晶胞中距离最近的两个Se原子的核间距为pm。
【分析】(1)硒位于元素周期表第4周期第VIA族,据此确定其价电子排布图;根据第一电离能的递变规律分析。
(2)根据价层电子对互斥理论确定Se原子的杂化轨道类型。酸性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。
(3)根据SeO3的结构分析;结合键角的影响因素分析。
(4)①根据均摊法确定晶胞中所含原子的个数比,从而确定其化学式。
②根据晶胞结构和密度公式进行计算。
2023年高考真题变式分类汇编:极性分子和非极性分子2
一、多选题
1.(2022高三上·益阳期末)下列说法中,正确的是
A.表示能级有两个轨道
B.处于最低能量的原子叫做基态原子
C.都是极性分子
D.和的中心原子的杂化轨道类型均为杂化
2.(2019高二下·海南期末)已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示,如图所示,下列有关H2O2结构的说法正确的是( )
A.H2O2中有3个σ键、1个π键
B.H2O2为非极性分子
C.H2O2中氧原子为sp3杂化
D.H2O2沸点高达158 ℃,可推测H2O2分子间可形成氢键
二、选择题
(2022·江苏)阅读下列材料,完成5~7题:
周期表中IVA族元素及其化合物应用广泛。甲烷具有较大的燃烧热(890.3 kJ·mol-1),是常见燃料;Si、 Ge是重要的半导体材料,硅晶体表面SiO2能与氢氟酸(HF,弱酸)反应生成H2SiF6 (H2SiF6在水中完全电离为H+和SiF62- ); 1885年德国化学家将硫化锗(GeS2)与H2共热制得了门捷列夫预言的类硅-锗;我国古代就掌握了青铜(铜-锡合金)的冶炼、加工技术,制造出许多精美的青铜器;Pb、PbO2是铅蓄电池的电极材料,不同铅化合物一般具有不同颜色,历史上曾广泛用作颜料。
3.下列说法正确的是( )
A.金刚石与石墨烯中的夹角都为
B.、都是由极性键构成的非极性分子
C.锗原子()基态核外电子排布式为
D.ⅣA族元素单质的晶体类型相同
4.下列化学反应表示正确的是( )
A.与HF溶液反应:
B.高温下还原:
C.铅蓄电池放电时的正极反应:
D.甲烷的燃烧:
5.下列物质性质与用途具有对应关系的是( )
A.石墨能导电,可用作润滑剂
B.单晶硅熔点高,可用作半导体材料
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大,古代用青铜铸剑
D.含铅化合物颜色丰富,可用作电极材料
6.(2022·天津市)下列叙述错误的是( )
A.是极性分子
B.原子的中子数为10
C.与互为同素异形体
D.和互为同系物
7.(2022·湖北)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为。下列关于该分子的说法正确的是( )
A.为非极性分子
B.立体构型为正四面体形
C.加热条件下会分解并放出
D.分解产物的电子式为
8.(2021·海南)SF6可用作高压发电系统的绝缘气体,分子呈正八面体结构,如图所示。有关SF6的说法正确的是( )
A.是非极性分子 B.键角 都等于90°
C. 与 之间共用电子对偏向S D. 原子满足8电子稳定结构
9.(2021·山东)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是( )
A.CH3OH为极性分子
B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
10.(2022高三上·潍坊期末)碳氮硫共脱除工艺可以协同除去工业废水中的S2-、NO和CH3COO-,过程如图所示。已知:成键原子共平面,每个原子能提供一个相互平行的p轨道且p轨道电子数小于参加成键的p轨道数的两倍时可形成离域π键。下列说法错误的是
A.N2和CO2都是非极性分子
B.NO和NO的空间构型相同
C.NO中存在离域π键
D.冰醋酸中CH3COOH分子间存在范德华力和氢键
11.(2022高三上·如皋月考)碱式碳酸氧钒铵晶体是制备多种含钒产品的原料。有关说法错误的是
A.的空间构型为正四面体形
B.基态V4+的核外电子排布式为[Ar]3d1
C.中C的轨道杂化类型为sp2杂化
D.H2O是非极性分子
12.(2022高三上·江阴期末)用NaClO氧化NH3可制备火箭推进剂的燃料N2H4。下列说法正确的是
A.NH3是非极性分子
B.NaClO仅含离子键
C.N2H4中N元素的化合价为-2
D.中子数为8的氮原子可表示为
13.(2022高三上·汕尾期末)陈述I和II均正确,但不具有因果关系的是
选项 陈述 I 陈述 II
A 金刚砂的熔沸点高 金刚砂(SiC)可用作切割钢板的砂轮
B 碘单质和 CCl4 都是非极性分子 碘单质易溶于 CCl4
C 盐卤中氯化镁、硫酸钾属于电解质 盐卤可使豆浆中的蛋白质聚沉
D 活性炭具有吸附性 活性炭可用作制糖业的脱色剂
A.A B.B C.C D.D
14.(2022高二上·南通期末)铜氨液可以吸收CO,其反应为:。下列说法正确的是
A.价层电子排布式为:
B.CO为非极性分子
C.空间构型为三角锥形
D.中含有3mol配位键
15.(2022高二上·菏泽期末)X、Y为同周期主族元素, Y有8种不同运动状态的电子,二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在。下列说法错误的是
A.Y形成的单质可能是极性分子
B.[XY3] -中心原子杂化方式为sp2
C.[XY2]+空间结构为直线形
D.X、Y形成的简单氢化物稳定性: X> Y
16.(2022高二上·衢州期末)下列物质中,由极性键构成的极性分子的是
A. B. C. D.
17.(2022高三上·石景山期末)如图是月球基地运行功能愿景图的一部分。下列说法错误的是
A.可以通过热还原法得到 B.分子的共价键是键
C.可以通过电解法得到 D.水是非极性分子
18.(2022高三上·东莞期末)用氨水吸收硫酸工厂尾气中的,发生的反应为:。下列说法正确的是
A.分子的空间结构呈V形
B.的电子式为
C.是非极性分子
D.的VSEPR模型为平面三角形
19.(2022高二下·广州期末)下列关于H2O和H2S的说法中错误的是
A.都是极性分子
B.H-O比H-S键长更短,键能更大
C.分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
D.H2O的沸点比H2S高,是因为水分子间形成了氢键
20.(2022高二下·越秀期末)我国力争于2060年前实现碳中和。与重整是利用的研究热点之一。下列关于和说法正确的是
A.固态属于共价晶体
B.键角大于键角
C.分子中含有极性共价键,是极性分子
D.干冰中每个分子周围紧邻12个分子
21.(2022高二下·吉林期末)通常状况下,是无色透明液体,下列对的有关叙述错误的是
A.分子中的所有原子均达到8电子稳定结构
B.中P原子采用杂化
C.分子是极性分子
D.分子中四个原子共平面
22.(2022高二下·朝阳期末)下列关于的说法错误的是( )
A.是极性键构成的极性分子
B.分子中含键,该共价键电子云图形是轴对称的
C.分子的键角为107°,表明共价键有方向性
D.分子中的N有孤电子对,可以与形成配位键
23.(2022高二下·清远期末)HC3N是一种星际分子,分子内不含环状结构,下列有关这种星际分子的说法错误的是( )
A.HC3N的结构可能为H-C≡C-C≡N
B.HC3N为极性分子
C.HC3N中所含有的σ键与π键数目比为1:1
D.HC3N分子中所有原子不可能都在一条直线上
24.(2022高二下·苏州期末)纯碱()是重要的基础化工原料,我国化学家侯德榜在1943年提出了著名侯氏制碱法。原理为:将通入氨化的饱和食盐水中析出晶体,将得到的晶体加热分解生成。下列有关、、和的说法正确的是( )
A.电负性:
B.沸点:
C.键角:
D.为极性分子,CO2为非极性分子
25.(2022高二下·泰州期末)参与有机合成是实现“碳中和”的途径之一、高温、高压条件下和可合成尿素。与苯酚经过一系列反应可制得水杨酸(沸点),水杨酸和甲醇(沸点)发生如下反应制取冬青油(沸点:+CH3OH+H2O。下列说法正确的是( )
A.是极性分子
B.第一电离能:
C. 的沸点高于
D.在合成尿素的反应中作氧化剂
26.(2022高二下·北海期末)交警用三氧化铬()硅胶可以查酒驾。元素的几种化合物转化关系如图所示。下列判断错误的是( )
A.根据相似相溶原理,乙醇易溶于水
A.中各原子均满足8电子稳定结构
B.、都只有极性键但分子极性不同
C.基态铬原子的价电子排布式为
27.(2022高二下·昌平期末)磷元素可组成多种物质。白磷化学性质活泼,需要放在水中保存,图a为1个白磷分子的结构示意图。黑磷在微电子和光探测领域有独特的应用价值,其晶体是与石墨类似的层状结构,图b为相邻两层的结构示意图。
下列说法错误的是( )
A.1mol白磷中有非极性键
B.白磷不溶于水与分子极性有关
C.黑磷结构中层与层之间的作用力是共价键
D.白磷与黑磷结构不同造成性质不同
三、非选择题
28.(2022高三上·朝阳期末)配合物顺铂是临床使用的第一代铂类抗癌药物。
(1)的配体为和,写出的电子式: 。
(2)顺铂的抗癌机理:在铜转运蛋白的作用下,顺铂进入人体细胞发生水解,生成的与结合,破坏的结构,阻止癌细胞增殖。如:
①基态原子价层电子的轨道表示式为 ,属于 区元素。
②生成物中a、b示的作用力类型分别是 。
③在中,配体与铂(II)的结合能力: (填“>”或“<”)。此外,顺铂还能躲避癌细胞对受损的修复,使癌细胞彻底死亡。
(3)顺铂和反铂互为同分异构体,两者的结构和性质如下。
顺铂 反铂
结构
25℃时溶解度/g 0.2577 0.0366
①推测中的杂化轨道类型不是,依据是 。
②顺铂在水中的溶解度大于反铂的原因是 。
(4)顺铂的发现与铂电极的使用有关。铂晶胞为正方体,边长为,结构如下图。
①铂晶体的摩尔体积 (阿伏加德罗常数为)。
②通常情况下铂电极为惰性电极,但在溶液中使用会产生而略有损耗,分析原因: 。
资料:i.单位物质的量的物质所具有的体积叫做摩尔体积;ii.。
29.(2022高二下·枣庄期末)过渡区金属元素原子或离子易形成配合物,广泛用作催化剂。例如Ni、Fe、Mo三种元素可以合成一种新型高效催化剂,在碱性条件下可展示出优异的OER(电催化析氧)催化活性。回答下列问题:
(1)电催化析氧过程中常用通NH3的方法来调节溶液酸碱性:
I.若溶液中有次氯酸盐,NH3有可能被氧化成NH2-NH2,NH2-NH2中N原子的杂化方式是 。
II.若溶液中含有铜离子,可形成配离子[Cu(NH3)4]2+。
①[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,若其中两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间构型为 。
②Cu2+还可与其他微粒形成配离子,如与乙二胺形成,此配离子内部不含有的化学键类型是 (填标号)。
A.离子键 B.非极性键 C.配位键 D.氢键
③上述乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺。但乙二胺比三甲胺的沸点高很多,原因是 。
(2)下列状态的铁中,失去最外层的一个电子所需能量最大的是____(填标号)。
A. B.
C. D.
(3)配合物Ni(CO)4常温下为液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,是获得高纯度纳米镍的原料,推测Ni(CO)4属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
(4)立方NiO(氧化镍)晶体的晶胞结构如图所示,晶胞边长为apm,则NiO晶体的密度为 g/cm3(NA表示阿伏加德罗常数)。
30.(2022高二下·肇庆期末)已知A、B、C、D为原子序数依次增大的短周期元素,A的核外电子总数与其周期序数相同;B的基态原子的核外有3个能级,且每个能级上的电子数相等;D的基态原子2p轨道中含有两种不同自旋方向的电子,且电子数之比为3∶1。回答下列问题:
(1)B、C、D的第一电离能由大到小的顺序为 (填元素符号)。
(2)简单氢化物的稳定性:C D(填“>”或“<”),原因为 .
(3)分子式为ABC的化合物属于 (填“极性”或“非极性")分子,其结构中键与键的比例为 。
(4)桂皮中含有的肉桂醛()是一种食用香料,广泛用于牙膏、洗涤剂、糖果和调味品中,根据其结构特征,分析预测其可发生如下反应,完成表格。
序号 参与反应的试剂 反应方程式 反应类型
① 新制的氢氧化铜
② 溴的四氯化碳溶液
31.(2022高二下·宁德期末)学习物质结构和性质的知识,能使你想象的翅膀变得更加有力。
(1)的空间结构为 ,属于 分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)我国空间站日常运行所需电源主要由太阳能电池提供,太阳能电池主要材料是砷化镓(GaAs)、碲化镉(CdTe),它们可以直接把光能转化成电能给空间站供电。
①Cd与Zn是相邻周期同族元素,基态Cd的价电子排布为 。
②砷化镓(GaAs)能够承受太空高温环境,原因是 。
(3)二个甲酸分子通过氢键形成二聚体(含八元环),画出该二聚体的结构: 。
(4)具有高稳定性、超导电性的二维硼烯氧化物()的部分结构如图所示,则该氧化物的化学式为 ,其中B-B键的键长 B-O键的键长(填“>”“<”或“=”)。
32.(2022高二下·珠海期末)氮族、氧族元素及其化合物种类繁多,有许多用途,部分物质的熔沸点如下表所示:
H2O H2S S8 SO2 SO3 H2SO4 N2H4
熔点/℃。 0 -85.5 115.2 -75.5 16.8 10.3 1.4
沸点/℃ 100 -60.3 444.6 -10.0 45.0 337.0 113.5
(1)H2O、N2H4的熔沸点要比H2S的熔沸点高很多,主要原因为 。
(2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。
(3)如图为S8的结构,S原子的杂化轨道类型是 。
(4)键角:H2O (填“大于”或“小于”)H2S,原因为 。
(5)N2H4是火箭发射常用的燃料,N2H4的电子式为 ,它属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
(6)已知含氧酸的酸性与结构中非羟基氧的数目有关,强酸一般有两个非羟基氧(如硫酸:),中强酸一般有一个非羟基氧(如磷酸:)。已知亚磷酸(H3PO3)是一种二元中强酸。请写出亚磷酸的结构式 。
33.(2022高二下·清远期末)我国科学家及其合作团队研究发现,六方相(hep)Fe—H、Fe—C和Fe—O合金在地球内核温压下转变成超离子态。该研究表明地球内核并非传统认知的固态,而是由固态铁和流动的轻元素组成的超离子态。请用所学知识回答下列问题:
(1)基态铁原子最外层电子所在能级的电子云轮廓图为 形。
(2)H、C、O三种元素的电负性由大到小的排序为 (填元素符号)。
(3)锰和铁处于同一周期,锰、铁电离能数据如表所示:
元素
Mn 717.3 1509.9 3248
Fe 762.5 1561.9 2953
请解释的主要原因: 。
(4)H、C、O三种元素可以组成很多种物质。
①、、、、中属于非极性分子的有 (填化学式)。
②的沸点 (填“大于”、“小于”或“等于”)的沸点。
(5)用X射线衍射仪测定发现铁晶体有两种晶胞结构,如图1、图2所示。
①原子坐标参数可以描述晶胞内部各微粒的相对位置。设图1中1号原子的坐标参数为(0,0,0),3号原子的坐标参数为(1,1,1),则2号原子的坐标参数为 。
②若图2中晶胞参数为apm,则该晶胞的空间利用率()为 (用含π的式子表示)%。
34.(2022高二下·丽水期末)回答下列问题
(1)已知:三氟乙酸()的,三氯乙酸()的,则比较两者的酸性强弱:三氟乙酸 三氯乙酸(填“>”“<”),原因是 。
(2)已知邻羟基苯胺的结构为,邻羟基苯胺的沸点 对羟基苯胺的沸点(填“低于”“高于”),原因是 。
35.(2022高二下·丽水期末)前四周期元素X、Y、Z、W、T的原子序数依次增大,已知X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍;基态Y原子s能级的电子总数比p能级的多1;Z原子基态成对电子数是未成对电子数的3倍;W原子的简单离子半径在第三周期元素形成的简单离子中最小;T为应用最广泛的金属,其基态原子中有4个未成对电子。回答下列问题:
(1)基态原子T的电子排布式是 。
(2)元素Y、Z、W第一电离能由小到大的顺序为 (用元素符号回答)。
(3)离子的空间构型为 。
(4)常温下是一种浅黄色液体,熔点-20℃,不溶于水、易溶于苯。每个XZ分子与T原子间均有1个配位键。分子的结构可能为下图中的 (填“甲”或“乙”),理由是 。
36.(2021高二上·雅安期末)回答下列问题:
(1)分子中所有原子均满足8电子构型,分子中键和键的个数比为 ,中心原子的杂化方式为 。
(2)的分子结构如图所示,其中原子的杂化方式为 。
(3)中,原子的杂化方式为 ;列举与立体构型相同的一种离子和一种分子 、 (填化学式)。
(4)用价层电子对互斥理论推断分子中,价层电子对数为 ,的VSEPR模型名称是 ;属于 分子(填“极性”或“非极性”)分子中的键角 (填“>”“<”或“=”)。
37.(2021高三上·邯郸期末)中国医学工作者曾因“硒与克山病”和“硒预防肝癌研究”的突破性科研成果而两次获得由国际生物无机化学家协会颁发的“施瓦茨奖”。请回答下列问题:
(1)基态Se原子的价电子排布图为 ,Se与其同周期且相邻的两种元素的第一电离能由大到小的顺序为 (用元素符号表示)。
(2)SeO2与水反应能生成H2SeO3,H2SeO3中Se原子的杂化轨道类型为 ,H2SeO3与H2SO3相比酸性较强的是 (填化学式)。
(3)SeO3属于 (填“极性”或“非极性”)分子。SeO3与SeO2相比,O-Se-O键角较大的是 (填化学式),原因为 。
(4)一种由In、Cd、Se三种元素组成的化合物的立方晶胞结构如图所示:
①该化合物的化学式为 ;
②若晶胞密度为dg·cm-3,阿伏加德罗常数的值为NA,则晶胞中距离最近的两个Se原子的核间距为 pm。
答案解析部分
1.【答案】B,D
【知识点】原子核外电子的能级分布;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A.表示能级有两个电子,能级有3个轨道,A不符合题意;
B.处于最低能量状态的原子叫作基态原子,B符合题意;
C.的空间构型为三角锥形,分子内正负电荷中心不重合,均是极性分子,是直线形结构,分子内正负电荷中心重合,是非极性分子,C不符合题意;
D.的中心原子孤电子对,价层电子对数,故中心原子为杂化,内中心原子孤电子对数,价层电子对数,故中心原子为杂化,D项符合题意;
故答案为:BD。
【分析】A.p能级有3个轨道;
B.处于最低能量状态的原子叫作基态原子;
C.正负电荷重心重合的是非极性分子,正负电荷重心不重合的是极性分子;
D.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定杂化类型。
2.【答案】C,D
【知识点】极性分子和非极性分子;含有氢键的物质;物质结构中的化学键数目计算
【解析】【解答】A.过氧化氢分子内氧与氢原子之间都是单键,所以H2O2中有3个σ键,没有π键,A不符合题意;
B.H2O2分子中正负电荷中心不重合,为极性分子,B不符合题意;
C.H2O2中氧原子周围有两个单键和两个孤对电子对,所以氧原子为sp3杂化,C符合题意;
D.氢键主要存在于N、F、O三种元素的氢化物分子之间,可使物质的熔沸点变大,而H2O2沸点高达158℃,可推测H2O2分子间可形成氢键,D符合题意;
故答案为:CD
【分析】A.H2O2中不含有π键;
B.H2O2分子中正负电荷的中心不重合;
C.根据分子结构,确定其中心原子的轨道杂化方式;
D.氢键的存在,会使得沸点增大;
【答案】3.B
4.A
5.C
【知识点】原子核外电子排布;极性键和非极性键;极性分子和非极性分子;晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用;离子方程式的书写
【解析】【分析】(1)A.金刚石中碳原子sp3杂化,石墨烯中碳原子sp2杂化;
C.锗原子核外有32个电子,根据构造原理书写其核外电子排布式;
D.元素形成的石墨为混合晶体,而硅形成的晶体硅为原子晶体;
(2)A.二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸和水;
B.GeS2与H2共热发生反应生成Ge和H2S,H2S在高温下分解生成S和H2;
C.铅蓄电池放电时正极发生还原反应;
D.燃烧热是1mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量;
(3)A.石墨质软,易滑动,常用作润滑剂;
B.晶体硅是介于导体和绝缘体之间的半导体材料,用于制半导体材料;
C.青铜比纯铜熔点低、硬度大;
D.含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应,可用作电极材料。
3.A.金刚石中的碳原子为正四面体结构,夹角为109°28′,故A不符合题意;
B.的化学键为Si-H,为极性键,为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子;的化学键为Si-Cl,为极性键,为正四面体,正负电荷中心重合,为非极性分子,故B符合题意;
C.锗原子()基态核外电子排布式为[Ar],故C不符合题意;
D.ⅣA族元素中的碳元素形成的石墨为混合晶体,而硅形成的晶体硅为原子晶体,故D不符合题意;
故答案为:B。
4.A.由题意可知,二氧化硅与氢氟酸溶液反应生成强酸和水,反应的离子方程式为,故A符合题意;
B.硫化锗与氢气共热反应时,氢气与硫化锗反应生成锗和硫化氢,硫化氢高温下分解生成硫和氢气,则反应的总方程式为,故B不符合题意;
C.铅蓄电池放电时,二氧化铅为正极,酸性条件下在硫酸根离子作用下二氧化铅得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水,电极反应式为正极反应,故C不符合题意;
D.由题意可知,1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出热量为890.3kJ,反应的热化学方程式为,故D不符合题意;
故答案为:A。
5.A.石墨是过渡型晶体,质软,可用作润滑剂,故A不符合题意
B.单晶硅可用作半导体材料与空穴可传递电子有关,与熔点高无关,故B不符合题意;
C.青铜是铜合金,比纯铜熔点低、硬度大,易于锻造,古代用青铜铸剑,故C符合题意;
D.含铅化合物可在正极得到电子发生还原反应,所以可用作电极材料,与含铅化合物颜色丰富无关,故D不符合题意;
故答案为:C。
6.【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子;同素异形体;同系物
【解析】【解答】A.的空间构型为V形,不是中心对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,故A不符合题意;
B.原子的中子数18 8=10,故B不符合题意;
C.与是氧元素形成的不同单质,两者互为同素异形体,故C不符合题意;
D.结构相似,在分子组成上相差一个或n个CH2的化合物互为同系物,属于酚,属于醇,两者结构不相似,因此两者不互为同系物,故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】A.的空间构型为V形,正负电荷中心不重合,属于极性分子;
B.原子符号左上角为质量数,左下角为质子数,质量数=质子数+中子数,核外电子数=核内质子数=核电荷数;
C.与均为氧元素形成的单质,互为同素异形体;
D.结构相似,在分子组成上相差一个或n个CH2的化合物互为同系物。
7.【答案】C
【知识点】判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】A.磷酰三叠氮分子结构不对称,分子的正负电荷中心不重合,为极性分子,A项不符合题意;
B.磷酰三叠氮分子含有三个P-N键及一个P=O双键,则立体构型为四面体构型,B项不符合题意;
C.磷酰三叠氮是一种高能分子,加热条件下会分解并放出,C项符合题意;
D.为共价化合物,各原子达到8电子稳定结构,则其电子式为,D项不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.根据正负电荷中心是否重合判断分子的极性;
B. 为四面体构型;
D.是共价化合物。
8.【答案】A
【知识点】原子核外电子排布;物质的结构与性质之间的关系;键能、键长、键角及其应用;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.结构对称、正负电荷重心重合的分子为非极性分子,SF6分子呈正八面体结构,S 原子位于正八面体的中心,该分子结构对称、正负电荷重心重合,所以为非极性分子,A符合题意;
B.SF6是结构对称、正负电荷重心重合的分子,故键角 不都等于90°,B不符合题意;
C.由于F的电负性比S的大,S与F之间共用电子对偏向F,C不符合题意;
D.中心元素价电子数+化合价的绝对值=8时该分子中所有原子都达到8电子稳定结构,但氢化物除外,该化合物中S元素化合价+价电子数=6+6=12,则S原子不是8电子稳定结构,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】
A.根据结构图,是正八面体结构,结构对称属于非极性分子;
B.不全是九十度;
C.其氟原子的电负性较大,偏向氟原子;
D.据图分析,硫原子不满足8电子稳定结构。
9.【答案】B
【知识点】物质的组成、结构和性质的关系;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A.甲醇可以看作是甲烷中氢原子被羟基取代的产物,甲烷是含有极性键的非极性分子,但是甲醇是含有极性键的极性分子,故A不符合题意
B.N2H4中的氮原子是sp3杂化,应该是两个三角锥形形成的构型,故B符合题意
C.N2H4和 (CH3)2NNH2 均含有氮原子,均含有孤对电子,均易形成氢键,但是前者氢原子的个数多,形成的氢键多,沸点高,故C不符合题意
D. CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均为sp3杂化,杂化方式相同,故D不符合题意
【分析】A.根据正负电荷中心是否重合进行判断
B.根据氮原子的成键方式即可判断杂化方式
C.比较形成氢键的个数即可
D.分别找出成键方式即可判断杂化方式
10.【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;分子间作用力
【解析】【解答】A.为含有非极性键的非极性分子,为含有极性键的非极性分子,A不符合题意;
B.的价层电子对为:,没有孤电子对,空间构型为平面三角形,的价层电子对为:,有一对孤电子对,空间构型为V性,B符合题意;
C.中N原子以杂化轨道成键,离子中存在3个σ键,为平面三角形,三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的离域大π键,C不符合题意;
D.冰醋酸中分子间存在范德华力,因为羧基中含有,所以含有氢键,D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.根据正负电荷中心是否重合判断分子极性;
C.三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的离域大π键;
D.冰醋酸中CH3COOH分子间存在范德华力和氢键。
11.【答案】D
【知识点】原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A. N原子价层电子对数为4+=4,采用sp3杂化,的空间构型为正四面体形,故A不符合题意;
B. 23号钒元素基态V4+的核外电子排布式为[Ar]3d1,故B不符合题意;
C. 中C原子价层电子对数为3+4+2 2×32=3,C轨道杂化类型为sp2杂化,故C不符合题意;
D. H2O中O原子价层电子对数为2+6 2×12=4,采用sp3杂化,是V形结构,正负电荷中心不重叠,是极性分子,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A、杂化轨道=中心原子成键电子对数+孤电子对数,若杂化轨道数=2,为sp杂化,杂化轨道数=3,为sp2杂化,杂化轨道数=4,为sp3杂化;
杂化轨道数=2,为直线;
杂化轨道数=3,成键电子数=3,为三角形;
杂化轨道数=3,成键电子数=2,为V形;
杂化轨道数=4,成键电子数=4,为四面体;
杂化轨道数=4,成键电子数=3,为三角锥;
杂化轨道数=4,成键电子数=2,为V形;
B、钒元素的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d34s2,则失去4个电子后为1s22s22p63s23p63d1;
C、杂化轨道=中心原子成键电子对数+孤电子对数,若杂化轨道数=2,为sp杂化,杂化轨道数=3,为sp2杂化,杂化轨道数=4,为sp3杂化;
D、水分子为极性分子。
12.【答案】C
【知识点】化学键;极性分子和非极性分子;元素、核素;常见元素的化合价
【解析】【解答】A.NH3中含有极性键,空间结构为三角锥形,正负电荷的中心不重合,属于极性分子,选项A不符合题意;
B.NaClO含Cl-O共价键及离子键,选项B不符合题意;
C.设肼中氮元素的化合价为x,根据在化合物中正负化合价代数和为零可得:2x+(+1)×4=0,解得x=-2,选项C符合题意;
D.中子数为8的氮原子,质量数为15,可表示为,选项D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A、氨分子为极性分子;
B、铵根离子或金属离子与非金属离子或酸根离子的结合是离子键,非金属原子和非金属原子的结合是共价键;
C、结合氢元素的化合价判断;
D、质量数=质子数+中子数。
13.【答案】A
【知识点】极性分子和非极性分子;电解质在水溶液中的电离
【解析】【解答】A.金刚砂(SiC)可用作切割钢板的砂轮是利用其硬度大,耐磨性好,与熔沸点高无关,选项A符合题意;
B.碘和四氯化碳都属于非极性分子,根据相似相溶原理,所以碘易溶于四氯化碳,选项B不符合题意;
C.盐卤中氯化镁、硫酸钾属于电解质,可以中和胶体微粒表面吸附的离子的电荷,使蛋白质分子凝聚起来得到豆腐豆腐,选项C不符合题意;
D.活性炭具有吸附性,可用作制糖业脱色剂,选项D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.利用其硬度大,耐磨性好;
B.根据相似相溶原理;
C.电解质可以中和胶体微粒表面吸附的离子的电荷,发生聚沉;
D.活性炭具有吸附性,可用作脱色剂。
14.【答案】C
【知识点】原子核外电子排布;化学键;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.基态铜原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1,失去4s上的1个电子变成Cu+,则 价层电子排布式为:,A不符合题意;
B.CO为含有极性键的双原子分子,则为极性分子,B不符合题意;
C.中心原子价层电子对数为:3+=4,采取sp3杂化,有1对孤对电子,所以分子的空间构型为三角锥形,C符合题意;
D.中Cu+提供空轨道,NH3和CO为配位体,所以中含有4mol配位键,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.Cu为29号元素,基态Cu原子失去4s上的1个电子变成Cu+;
B.CO正负电荷中心不重合,为极性分子;
D.中,NH3和CO为配位体。
15.【答案】D
【知识点】物质的结构与性质之间的关系;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.Y(O)形成的单质(O3)是“V”形结构,因此是极性分子,Y(O)形成的单质(O2)是非极性分子,故A不符合题意;
B.[XY3]-即中心原子氮原子价层电子对数为,则杂化方式为sp2,故B不符合题意;
C.[XY2]+即中心原子氮原子价层电子对数为,则空间结构为直线形,故C不符合题意;
D.根据非金属性越强,其简单氢化物的稳定性越强,因此X、Y形成的简单氢化物稳定性: Y(H2O)> X(NH3),故D符合题意。
故答案为:D。
【分析】Y有8种不同运动状态的电子,则Y为O元素, 二者形成的一种化合物固态时以[XY2]+[XY3]-的形式存在,则X为N元素。
16.【答案】A
【知识点】极性键和非极性键;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.是由极性键构成的极性分子,A符合题意;
B.BF3是由极性键构成的非极性分子,B不符合题意;
C.是由极性键构成的非极性分子,C不符合题意;
D.是由极性键构成的非极性分子,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】由同种原子构成的共价键是非极性键,不同原子构成的共价键是极性键,极性分子的正负电荷中心不重合。
17.【答案】D
【知识点】化学键;极性分子和非极性分子;金属冶炼的一般原理
【解析】【解答】A.工业冶炼铁常用方法是高炉炼铁,原理是高温下用CO还原氧化铁,A不符合题意;
B.H原子的核电子排布式是1s1,H原子间以1s轨道的电子共用形成共价键,因此是键,B不符合题意;
C.Al是比较活泼的金属,不能用一般的还原剂通过热还原法制得,通常用熔融下电解法制取,C不符合题意;
D.水分子中O原子有2个孤电子对,VSEPR模型为四面体形,分子空间结构为V形,正、负电中心不重合,是极性分子,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.氧化铁与一氧化碳反应生成铁与二氧化碳;
B.H原子中未成对电子为s电子;
C.铝为活泼金属,工业上用电解法冶炼;
D.水分子正负电荷中心不重合,为极性分子。
18.【答案】A
【知识点】判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.SO2中S原子的价层电子对数=2+=3,含一对孤电子对,VSEPR模型为平面三角形,空间结构为V形,A符合题意;
B.的电子式为 ,B不符合题意;
C.H2O中O原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+=4,所以采取sp3杂化,分子构型为V型,为极性分子,C不符合题意;
D.中S原子孤电子对数==1,价层电子对数=1+3=4,VSEPR模型为四面体形,D不符合题意;
故答案为:A。
【分析】A.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定VSEPR模型,再确定空间立体构型;
B.氨气是共价化合物;
C.利用分子构型,正负电荷重心重合的是非极性分子;
D.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定VSEPR模型。
19.【答案】C
【知识点】共价键的形成及共价键的主要类型;极性分子和非极性分子;氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】A.两个分子的共价键均是极性键,分子结构均不呈中心对称,所以两个分子均是极性分子,A不符合题意;
B.原子半径越小,相同类型的共价键键长越短,键能越大,B不符合题意;
C.分子中氢原子是2电子稳定,C符合题意;
D.氧原子原子半径小,电负性强,H-O键极性强,H原子原子核裸漏时间长,带正电状态明显,O原子带负电状态明显,所以水分子间能形成氢键,物态变化时水需要更多能量破坏氢键,故水的沸点更高,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.非极性分子是指分子里电荷分布是对称的(正负电荷中心能重合)的分子。极性分子是指分子里电荷分布不对称(正负电荷中心不能重合)的分子;
B.原子半径越小,相同类型的共价键键长越短,键能越大;
C.分子中氢原子是2电子稳定;
D.分子间含有氢键,熔沸点较高。
20.【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子;晶体的定义
【解析】【解答】A. 从图中看出晶体由二氧化碳分子构成,固态属于分子晶体,故A不符合题意;
B. 甲烷是正四面体构型,键角为109.5°,二氧化碳为直线形分子,键角为180°,键角小于键角,故B不符合题意;
C. 分子中含有极性共价键,但分子为正四面体,结构对称,是非极性分子,故C不符合题意;
D. 干冰为面心立方堆积,干冰中每个分子周围紧邻12个分子,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A. 从图中看出晶体由二氧化碳分子构成;
B. 依据分子构型分析;
C.同种原子之间的共价键为非极性键;不同种原子之间的共价键为极性键;非极性分子是指分子里电荷分布是对称的(正负电荷中心能重合)的分子。极性分子是指分子里电荷分布不对称(正负电荷中心不能重合)的分子;
D. 晶胞结构为面心立方堆积。
21.【答案】D
【知识点】物质的结构与性质之间的关系;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A.分子中的P、Cl原子通过共用电子对,使所有原子均达到8电子稳定结构,A不符合题意;
B.中P原子价层电子对数为3+=4,采用sp3杂化,B不符合题意;
C.分子中存在极性键且不能抵消,是极性分子,C不符合题意;
D.分子中P采用sp3杂化,为三角锥形结构,四个原子不共平面,D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.中P、Cl均达到8电子稳定结构;
B.中P原子的价层电子对数为4;
C.正负电荷中心不重合,为极性分子;
D.空间构型为三角锥形。
22.【答案】B
【知识点】化学键;共价键的形成及共价键的主要类型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.N-H键为极性键,为三角锥形,为极性分子,故A不符合题意;
B.分子中含键,故B符合题意;
C.分子为三角锥形,键角为107°,表明共价键有方向性,故C不符合题意;
D.分子中的N有孤电子对,可以与形成配位键,如NH,故D不符合题意;
故答案为:B。
【分析】A.氨气分子含有N-H极性键,氨气分子正负电荷中心不重合,为极性分子;
C.共价键具有方向性;
D.分子中的N有孤电子对,可以与形成配位键。
23.【答案】D
【知识点】化学键;共价键的形成及共价键的主要类型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A.不饱和度为,所以的结构可能为,A不符合题意;
B.结合的结构可判断出该分子的正负电荷重心不重合,为极性分子,B不符合题意;
C.结构为,含有4个σ键与4个π键,所以所含有的σ键与π键数目比为1:1,C不符合题意;
D.所有原子在一条直线上,D项符合题意;
故答案为:D。
【分析】A. HC3N的不饱和度为4,不含环状结构,可能含有两个三键;
B.HC3N的正负电荷重心不重合,为极性分子;
C.单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,三键中含有1个σ键和2个π键。
24.【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子;元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】A.同周期主族元素的电负性由左向右逐渐增大,同主族元素的电负性由上向下逐渐减小,所以该配离子中的非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H,故A不符合题意;
B.氨气与二氧化碳都是分子晶体,氨气分子间存在氢键,所以沸点:CO2 < NH3,故B不符合题意;
C.铵根离子为正四面体构形,碳酸根离子为平面三角形,键角:,故C不符合题意;
D.NH3为三角锥形,正负电荷中心不重合,属于极性分子,CO2为直线形结构,正负电荷中心重合,属于非极性分子,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.元素的非金属性越强,电负性越大;
B.氨气分子间存在氢键,导致其沸点升高;
C.孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,孤电子对越多键角越小;
D.根据正负电荷中心是否重合判断分子的极性。
25.【答案】C
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;极性分子和非极性分子;氧化还原反应
【解析】【解答】A.二氧化碳的分子构型为直线形,为非极性分子,A不符合题意;
B.同周期第一电离能越靠右越大,但是第ⅢA族和第ⅥA族反常,故第一电离能:,B不符合题意;
C.水杨酸苯环上的两个支链在邻位,容易形成分子内氢键,而中两个支链在对位,容易形成分子间氢键,从而分子间作用力较大,沸点较高,C符合题意;
D.合成尿素的反应不是氧化还原反应,D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.二氧化碳正负电荷中心重合,为非极性分子;
B.同一周期元素的第一电离能随着原子序数增大而增大,但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素;
D.合成尿素的反应中没有元素的化合价发生变化,为非氧化还原反应。
26.【答案】C
【知识点】原子核外电子排布;极性分子和非极性分子;相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】A.乙醇和水都是极性分子,根据相似相溶原理,乙醇易溶于水,且乙醇分子之间可以形成氢键,使其溶解度增大,故A不符合题意;
B.的电子式为:,各原子均满足8电子稳定结构,故B不符合题意;
C.、,中、均为极性键,前者是非极性分子,后者为极性分子,故C不符合题意;
D.电子排布处于全充满或半充满状态是稳定状态,则基态铬原子的价电子排布式为,故D符合题意;
故答案为:D。
【分析】A.乙醇和水均为极性分子;
B. 中所有原子均满足8电子稳定结构;
C.中含有C-Cl极性键,正负电荷中心重合,为非极性分子;中含有、C-Cl极性键,正负电荷中心不重合,为极性分子。
27.【答案】C
【知识点】化学键;极性键和非极性键;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】A. 白磷为正四面体,有6条棱,1mol白磷中有非极性键,故A不符合题意;
B. 白磷是非极性分子,水是极性分子,白磷不溶于水与分子极性有关,故B不符合题意;
C. 黑磷结构中层与层之间的作用力是分子间作用力,故C符合题意;
D. 物质的结构决定物质的性质,白磷与黑磷结构不同造成性质不同,故D不符合题意;
故答案为:C。
【分析】A.1个白磷分子中含有6个P-P键;
B.根据相似相溶原理判断;
D.白磷与黑磷结构不同,因此两者性质不同。
28.【答案】(1)
(2);ds;配位键、氢键;<
(3)若的杂化轨道类型为,则为四面体结构,不存在同分异构现象;顺铂是极性分子,反铂是非极性分子
(4);在作用下,在阳极失电子生成,还原性增强
【知识点】原子核外电子排布;化学键;晶胞的计算;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;电子式、化学式或化学符号及名称的综合
【解析】【解答】(1)是共价化合物,电子式为:。
(2)①Cu是29号元素,基态原子价层电子的轨道表示式为,属于ds区元素;
②a表示N和Pt之间的配位键,b表示H和O之间的氢键;
③NH3具有较强的电子捕获能力,可以与铂形成更紧密的配体键,从而增强与铂之间的结合能力更强,则配体与铂(II)的结合能力:<。
(3)①若的杂化轨道类型为,则为四面体结构,不存在同分异构现象,所以中的杂化轨道类型不是;
②顺铂是极性分子,反铂是非极性分子,水是极性分子,根据相似相溶的原理,顺铂在水中的溶解度大于反铂。
(4)①铂晶胞中Pt的个数为8+6=4,n(Pt)= mol,晶胞的体积为a3×10-27m3,=;
②在作用下,在阳极失电子生成,还原性增强,所以在溶液中使用会产生而略有损耗。
【分析】(1)NH3中N原子和每个H原子共用一对电子,且N原子还有一个孤电子对;
(2)①基态Cu原子价层电子排布式为3d104s1;Cu属于ds区元素;
②生成物中a为分子内共价键,N原子提供孤电子对、Pt提供空轨道;b为分子间之间的作用力;
③配原子和中心原子之间存在配位键,增强原子之间的结合力;
(3)①若的杂化轨道类型为,则为四面体结构,不存在同分异构现象;
②根据相似相溶原理分析;
(4)①根据均摊法和计算;
②在作用下,在阳极失电子生成,还原性增强。
29.【答案】(1)sp3;平面正方形(或正方形);A;乙二胺分子间可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
(2)A
(3)非极性
(4)
【知识点】原子核外电子排布;晶胞的计算;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】(1)I.NH2-NH2中N原子形成3个单键和一个孤电子对,故氮原子的杂化方式是sp3;II.①[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,可能是平面正方形,也可能是正四面体,且当[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代时,能得到两种不同结构的产物,可判断其空间构型为平面正方形;②由其结构可知,配离子内含有配位键、N-H极性键、 C-C非极性键和氢键,不含离子键,
故答案为:A;②氮的电负性强,乙二胺分子间可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键,因此乙二胺比三甲胺的沸点高很多;
(2)通过分析可知,A是三价铁,失去一个电子所需能量较大,B是二价铁失去一个电子比三价铁小一些,C是激发态的二价铁,失去一个电子比二价铁更小一些,D是激发态的三价铁,失去一个电子比三价铁,小,
故答案为:A;
(3)CCl4、苯属于非极性分子,根据相似相溶的原理,可知Ni(CO)4属于非极性分子;
(4)该晶胞中O2-个数,晶胞体积,晶胞密度。
【分析】(1)I.依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数,由价层电子对数确定杂化类型;
II.①依据题目的信息确定构型;②配离子内含有配位键、不同原子之间的共价键为极性键、 同原子之间的共价键为非极性键和氢键是电负性原子和与另一个电负性原子共价结合的氢原子间形成的键;
(2)电离能逐级增大,半满和全满时比较稳定;
(3)根据相似相溶的原理;
(4)利用均摊法确定原子数,再利用计算。
30.【答案】(1)N>O>C
(2)<;O的原子半径比N小,电负性大于N,H-O键键能大于H-N键,的稳定性大于
(3)极性;1∶1
(4)+2Cu(OH)2+NaOHCu2O↓+3H2O+;氧化反应;;加成反应
【知识点】元素电离能、电负性的含义及应用;键能、键长、键角及其应用;极性分子和非极性分子;醛与Cu(OH)2的反应
【解析】【解答】根据题目所给信息分析,A核外电子总数是1,周期序数是1,A是H;B三个能级是1s、2s、2p,每个能级电子数目相同,所以B是6号元素C; D的2p能级上有4个电子,所以D是8号元素是O;按照排序,C是N;
(1)同周期VA族元素由于基态原子2p能级半满,原子更稳定,所以其第一电离能大于同周期VIA族元素,所以本问应填“N>O>C”;
(2)同周期元素随着原子序数增大,电负性增大,原子半径减小,H-O键键能大于H-N键键能,气态氢化物稳定性增强,所以本问第一空应填“<”;第二空应填“O的原子半径比N小,电负性大于N,H-O键键能大于H-N键,的稳定性大于”;
(3)HCN分子内共价键均是极性键,分子结构本身无对称性,故是“极性”分子;分子结构中H-C键是σ键,C≡N键中有一条是σ键,两条是π键,所以两种共价键数量之比为“1﹕1”;
(4)①肉桂醛与新制氢氧化铜发生氧化反应,生成羧酸盐和氧化亚铜和水,方程式是“+2Cu(OH)2+NaOHCu2O↓+3H2O+”,反应类型是“氧化反应”;肉桂醛与溴的四氯化碳溶液接触,发生加成反应,反应方程式是“”,反应类型是“加成反应”。
【分析】A的核外电子总数与其周期序数相同,则A为H元素,B的基态原子的核外有3个能级,且每个能级上的电子数相等,则B是6号元素C元素, D的基态原子2p轨道中含有两种不同自旋方向的电子,且电子数之比为3∶1,则D的2p能级上有4个电子,D为O元素,C为N元素。
31.【答案】(1)平面三角形或平面正三角形;非极性
(2)4d105s2;砷化镓(GaAs)属于共价晶体,共价键键能强,熔点高
(3)
(4)B2O;>
【知识点】原子核外电子排布;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;晶体的类型与物质的性质的相互关系及应用;化学式及其计算
【解析】【解答】(1)的成键电子对为3,孤电子对为,故其空间构型为平面三角形或平面正三角形,则BF3分子中的正负电荷中心重合,属于非极性分子;
(2)①Cd与Zn是相邻周期同族元素位于第ⅡB族,故其价电子排布为4d105s2;
②可以从晶体类型的角度分析,砷化镓(GaAs)属于共价晶体,共价键键能强,熔点高;
(3)其中一个甲酸分子的羟基上的氢和另一个甲酸分子的羧基上的氧形成了氢键,从形成环状结构,其二聚体的结构为:;
(4)在每个环中,有氧原子个数,B原子数,该氧化物的化学式为B2O;B原子半径大于O原子半径,故B-B键的键长>B-O键的键长。
【分析】(1)根据价层电子对互斥理论进行分析。分子中的正负电荷重心重合的为非极性分子,反之为极性分子。
(2)①Cd与Zn是相邻周期同族元素位于第ⅡB族,注意价电子为最外层电子。
②砷化镓(GaAs)属于原子晶体,熔点高。
(3)甲酸分子中羟基上的氢和另一个甲酸分子中羧基上的氧能形成氢键,从形成环状结构。
(4)根据均摊法进行分析。B原子半径>O原子半径,则B-B键的键长>B-O键的键长。
32.【答案】(1)H2O、N2H4存在分子间氢键
(2)H2S
(3)sp3
(4)大于;O原子半径小于S原子半径,成键电子对距离近,斥力大,因此键角H2O>H2S
(5);极性
(6)
【知识点】极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断;氢键的存在对物质性质的影响;结构式
【解析】【解答】(1)水和肼都能形成分子间氢键,硫化氢不能形成分子间氢键,所以水和肼的分子间作用力强于硫化氢,沸点高于硫化氢,故答案为:H2O、N2H4存在分子间氢键;
(2)硫化氢分子中硫原子的价层电子对数为4,二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数都为3,则硫化氢分子中硫原子价层电子对数不同于二氧化硫和三氧化硫分子,故答案为:H2S;
(3)由图可知,S8分子中硫原子的价层电子对数为4,原子的杂化轨道类型为sp3杂化,故答案为:sp3;
(4)水分子和硫化氢分子都是V形结构,氧原子的原子半径小于硫原子,水分子中成键电子对距离小于硫化氢,斥力小于硫化氢,所以水分子的键角大于硫化氢分子,故答案为:大于;原子半径小于S原子半径,成键电子对距离近,斥力大,因此键角H2O>H2S;
(5)肼是共价化合物,电子式为,肼分子的结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,故答案为:;极性;
(6)由中强酸一般有一个非羟基氧可知,亚磷酸分子中含有一个非羟基氧和2个羟基,有一个氢原子直接与磷原子相连,结构式为,故答案为:。
【分析】(1) H2O、N2H4均能形成分子间氢键;
(2) H2S中S原子的价层电子对数为4,SO2、SO3中S原子的价层电子对数为3;
(3)S8分子中S原子的价层电子对数为4,采用sp3杂化;
(4) O原子半径小于S原子半径,成键电子对距离近,斥力大,因此键角H2O>H2S;
(5) N2H4的电子式为;N2H4的正负电荷中心不重合,为极性分子;
(6)中强酸一般有一个非羟基氧,则亚磷酸的结构式为。
33.【答案】(1)球
(2)O>C>H
(3)的价层电子排布式为,3d轨道为稳定的半充满结构,较难失去1个电子,而的价层电子排布式为,易失去1个电子达到3d轨道半充满的稳定状态
(4)、;小于
(5)(1,,);
【知识点】原子核外电子的运动状态;元素电离能、电负性的含义及应用;晶胞的计算;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】(1)铁元素的原子序数26,价电子排布式为3d64s2,最外层电子所在能级的4s电子云轮廓图为球形,故答案为:球形;
(2)元素的非金属性越强,电负性越大,碳、氢、氧三种元素的非金属性强弱顺序为O>C>H,则电负性的大小顺序为O>C>H,故答案为:O>C>H;
(3)的价层电子排布式为,3d轨道为稳定的半充满结构,较难失去1个电子,而的价层电子排布式为,易失去1个电子达到3d轨道半充满的稳定状态,所以,故答案为:的价层电子排布式为,3d轨道为稳定的半充满结构,较难失去1个电子,而的价层电子排布式为,易失去1个电子达到3d轨道半充满的稳定状态;
(4)①甲醇、过氧化氢和臭氧的分子结构不对称,正负电荷中心不重合,属于极性分子,甲烷和二氧化碳的分子结构对称,正负电荷中心重合,属于非极性分子,故答案为:、;
②邻羟基苯甲酸能形成分子内羟基,对羟基苯甲酸能形成分子间氢键,所以邻羟基苯甲酸的分子间作用力小于对羟基苯甲酸,沸点小于对羟基苯甲酸,故答案为:小于;
(5)①由位于顶点的1号原子和3号原子的坐标参数为(0,0,0)、(1,1,1)可知,晶胞的边长为1,则位于面心的2号原子的坐标参数为(1,,),故答案为:(1,,);
②由晶胞结构可知,晶胞中铁原子的个数为8×+1=2,设铁原子半径为rpm,由处于体对角线的3个原子相切可知,r为体对角线的,则,所以晶胞的空间利用率为=,故答案为:。
【分析】(1)基态铁原子最外层电子所在能级为s能级,s能级的电子云轮廓图为球形;
(2)元素的非金属性越强,电负性越大;
(3)原子轨道中电子处于全满、全空、半满时较稳定,失电子较难;
(4)①极性分子正负电荷中心不重合;
②邻羟基苯甲酸能形成分子内羟基,对羟基苯甲酸能形成分子间氢键;
(5)根据均摊法和 空间利用率=计算。
34.【答案】(1)>;氟的电负性大于氯的电负性,F-C键的极性大于Cl-C键的极性,使的极性大于的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子
(2)低于;邻羟基苯胺容易形成分子内氢键,沸点降低,对羟基苯胺容易形成分子间氢键,沸点升高,因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点
【知识点】极性分子和非极性分子;氢键的存在对物质性质的影响
【解析】【解答】(1)三氟乙酸(CF3COOH)的pKa=0.23,三氯乙酸(CCl3COOH)的pKa=0.65,则酸性:三氟乙酸>三氯乙酸,因为氟的电负性大于氯的电负性,F-C键的极性大于Cl-C键的极性,使CF3C-的极性大于CCl3C-的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子。
(2)邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点,因为邻羟基苯胺容易形成分子内氢键,沸点降低,对羟基苯胺容易形成分子间氢键,沸点升高,因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点。
【分析】(1)电负性:F>Cl,极性:F-C>Cl>C,三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子;
(2)邻羟基苯胺能形成分子内氢键,而对羟基苯胺能形成分子间氢键,当对羟基苯胺熔融时,需要消耗较多的能量克服分子间氢键,所以邻羟基苯胺的熔点低于对羟基苯胺。
35.【答案】(1)
(2)Al
(4)甲;不溶于水、易溶于苯,说明该分子是非极性分子,甲的结构对称,对应分子为非极性分子
【知识点】原子核外电子排布;元素电离能、电负性的含义及应用;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子
【解析】【解答】(1)T为Fe,为26号元素,所以Fe的基态原子的电子排布式为:;
(2)Y元素为N,Z元素为O,W为Al,非金属第一电离能大于金属,所以Al的第一电离能最小,N电子排布式为:1s22s22p3,处于半充满状态,稳定,所以N>O,综上,元素Y、Z、W第一电离能由小到大的顺序为:Al
(4)为,已知每个CO分子与Fe形成一个配位键,且不溶于水、易溶于苯,说明为非极性分子,符合条件的为甲结构,故
故答案为:甲;理由为:不溶于水、易溶于苯,说明该分子是非极性分子,甲的结构对称,对应分子为非极性分子。
【分析】W原子的简单离子半径在第三周期元素形成的简单离子中最小,则W为Al元素,T为应用最广泛的金属,其基态原子中有4个未成对电子,则T为Fe元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,则X为C元素,基态Y原子s能级的电子总数比p能级的多1,Y为N元素,Z原子基态成对电子数是未成对电子数的3倍,则Z为O元素。
36.【答案】(1);
(2)
(3);;
(4)3;平面三角形;极性;<
【知识点】化学键;键能、键长、键角及其应用;判断简单分子或离子的构型;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1)COCl2中有1个C=O和2个C-Cl,所以COCl2分子中键的数目为3,键的数目为1,键和键的个数比3:1,中心原子杂化方式为sp2。
(2)中1个As与3个O形成3个As-O,含有1对孤电子对,价层电子对数是4,As的杂化类型为sp3。
(3)中中心原子Al上的孤电子对数=,键电子对数是4,则价层电子对数是4,Al原子的杂化类型为sp3,的空间结构为正四面体形;与空间结构相同的离子和分子是和CH4。
(4)SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数=2+0.5×(4-2×1)=3,Sn的杂化类型为sp2,其VSEPR模型名称是平面三角形,但含有1对孤电子对,所以该分子空间结构为V形,属于极性分子,而孤电子对对成键电子对有排斥作用,所以其键角小于120°。
【分析】(1)单键均为σ键,双键含有1个σ键和1个π键;COCl2中C原子形成1个C=O和2个C-Cl,杂化方式为sp2;
(2)As与3个O形成3个As-O,含有1对孤电子对;
(3)中中心原子Al的价层电子对数为4,不含孤电子对;
(4)SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数=2+0.5×(4-2×1)=3;VSEPR模型名称是平面三角形;正负电荷中心不重合,属于极性分子;孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力,孤电子对越多键角越小。
37.【答案】(1);Br>As>Se
(2)sp3;H2SO3
(3)非极性;SeO3;SeO2中含有1对孤电子对,SeO3中无孤电子对,孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对与成键电子对之间的斥力,SeO3中键角较大
(4)In2CdSe4;
【知识点】原子核外电子排布;化学键;晶胞的计算;极性分子和非极性分子;原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1)硒是34号元素,位于元素周期表第4周期第VIA族.基态硒原子的价电子排布图为 ;与硒同周期且相邻的两种元素为As和Br,同周期从左到右第一电离能增大,As的4p能級半充满,较稳定,故第一电离能由大到小的顺序为Br>As>Se。
(2)H2SeO3中Se的价层电子对数为4,杂化方式为sp3;H2SeO3与H2SO3均可写为(HO)2 RO,非羟基氧个数相同,由于S的电负性更强,对羟基氧电子对吸引能力较强,羟基氧上的氢较易电离,故酸性更强的是H2SO3。
(3)SeO3中Se的价层电子对数为3,无孤电子对,SeO3属于非极性分子;SeO2中Se 的价层电子对数为3,有一对孤电子对,由于孤电子对与键合电子对之间的斥力大于成键电子对与成键电子对之间的斥力,故SeO3中键角更大。
(4)①由晶胞结构和均摊法可知,1个晶胞中含In 原子数目=4 ×=2个,含Cd原子数目=8 ×=1个,含Se原子数目为4个,故该化合物的化学式为In2CdSe4。
②由晶胞结构可知,晶胞中距离最近的两个Se原子核间距为面对角线的一半,由晶胞密度计算得到晶胞参数为 pm,故晶胞中距离最近的两个Se原子的核间距为pm。
【分析】(1)硒位于元素周期表第4周期第VIA族,据此确定其价电子排布图;根据第一电离能的递变规律分析。
(2)根据价层电子对互斥理论确定Se原子的杂化轨道类型。酸性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强。
(3)根据SeO3的结构分析;结合键角的影响因素分析。
(4)①根据均摊法确定晶胞中所含原子的个数比,从而确定其化学式。
②根据晶胞结构和密度公式进行计算。
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