2022高考化学一轮复习专练55分子结构与性质含解析

专练55　分子结构与性质

一、单项选择题

1．[2021·河北冀州中学月考]下列说法不正确的是(　　)

A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强

B．两个原子之间形成共价键时，只能形成一个σ键

C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键

D．N2分子中一个σ键，两个π键

2．固体界面上强酸的吸附和离解是多相化学在环境、催化、材料科学等领域研究的重要课题。下图为少量HCl气体分子在253K冰表面吸附和溶解过程的示意图。下列叙述错误的是(　　)

A．冰表面第一层中，HCl以分子形式存在

B．冰表面第二层中，H＋浓度为5×10－3mol·L－1(设冰的密度为0.9g·cm－3)

C．冰表面第三层中，冰的氢键网络结构保持不变

D．冰表面各层之间，均存在可逆反应HClH＋＋Cl－

3．关于原子轨道的说法正确的是(　　)

A．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的

B．sp3杂化轨道是由同一原子中能量最近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道

C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型都是正四面体

D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

4．氢键广泛地存在于自然界中，可以说，正是氢键的存在才孕育了地球上的生命，下列有关氢键的叙述中正确的是(　　)

①氢键的存在才使得水为液态，否则地球生命何以生存　②冰中的氧原子周围是四个氢原子，其中两个形成的是氢键，所以冰内部是以氧原子为中心原子形成的无数的四面体结构，这种分子构型使得同质量的冰的体积比液态水大，所以冰浮在水面上，如果冰的密度比液态水的密度大，地球生命将不堪设想　③DNA双链间存在着氢键　④蛋白质分子中存在氢键

A．①②③④B．①③④

C．②③④D．③④

5．[2021·高阳中学高三月考]碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是(　　)

A．分子式为C3H2O3

B．分子中含6个σ键

C．分子中只有极性键

D．8.6g该物质完全燃烧得到6.72LCO2

6．PH3是一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似，但P—H键键能比N—H键键能低。下列判断错误的是(　　)

A．PH3分子是极性分子

B．PH3分子呈三角锥形

C．PH3沸点低于NH3沸点，因为P—H键键能低

D．PH3分子稳定性低于NH3分子，是因为N—H键键能高

7．下列各组微粒的空间构型相同的是(　　)

①NH3和H2O　②NH和H3O＋　③NH3和H3O＋　④O3和SO2　⑤CO2和BeCl2　⑥SiO和SO

⑦BF3和Al2Cl6

A．全部B．除④⑥⑦以外

C．③④⑤⑥D．②⑤⑥

8．[2021·郑州一中月考]下列叙述正确的是(　　)

A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8e－稳定结构

B．CCl4和NH3都是以极性键结合的极性分子，P4和NO2都是共价化合物

C．在CaO和SiO2晶体中，都不存在单个小分子

D．π键是由两个P电子“头碰头”重叠形成，σ键是镜面对称、而π键是轴对称

9．S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法中错误的是(　　)

A．分子中既含有极性键又含有非极性键

B．S2Cl2为非极性分子

C．与S2Br2结构相似，熔、沸点S2Br2>S2Cl2

D．与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl

10．向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是(　　)

A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变

B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋

C．配位化合物中只有配位键

D．在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤对电子，NH3提供空轨道

二、不定项选择题

11．下列分子中指定的碳原子(用*标记)不属于手性碳原子的是(　　)

A．苹果酸HOOC－*CH2—CHOH－COOH

B．丙氨酸

C．葡萄糖

D．甘油醛

12．[2021·河北武邑高三专项测试]第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子，其立体结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时，分子结构如下图所示，下列关于RCl5分子的说法中不正确的是(　　)

A．每个原子都达到8电子稳定结构

B．键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种

C．分子中5个R—Cl键键能都相同

D．RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3

13．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(　　)

A．沸点A2D＞A2X

B．CA3分子是非极性分子

C．B、C、D形成的气态氢化物互为等电子体

D．C形成的单质中σ键与π键个数之比为1:2

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都是极性分子

B．NH3与BF3都是三角锥形结构

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

15．用价层电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是(　　)

A．SO2、CS2、HI都是直线形分子

B．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子

C．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子

D．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°

16．[2021·怀宁中学六校联考]二茂铁[(C5H5)2Fe]的发现是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件，它开辟了有机金属化合物研究的新领域。已知二茂铁熔点是173℃(在100℃时开始升华)，沸点是249℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚等非极性溶剂。下列说法不正确的是(　　)

A．二茂铁属于分子晶体

B．在二茂铁结构中，C5H与Fe2＋之间形成的化学键类型是离子键

C．已知：环戊二烯的结构式为：，则其中仅有1个碳原子采取sp3杂化

D．C5H中一定含π键

三、非选择题

17．[2021·唐山高三模块测试]W、M、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大，W的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代；M的氧化物是导致酸雨的主要物质之一，X的某一种单质在高空大气层中保护人类免遭太阳光中紫外线的强烈侵袭；Y的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态；Z能形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。

(1)Y3＋基态电子排布式可表示为________。

(2)MX的空间构型是________。(用文字描述)

(3)M可形成多种氢化物，其中MH3的碱性强于M2H4的原因是______________。

(4)根据等电子原理，WX分子的结构式为________。

(5)1molWX2中含有的σ键数目为________。

(6)H2X分子中X原子轨道的杂化类型为________。

18．[2021·河南开封一模]硼是一种用途广泛的化工原料，主要用于生产硼砂、硼酸和硼的各种化合物。

(1)基态硼原子的核外电子排布式为________________，硼与同周期相邻两元素的第一电离能由大到小的顺序是________________。

(2)硼酸[B(OH)3]的晶体具有与石墨相似的层状结构，同层分子间相互作用如图1所示。则分子中B原子的杂化轨道类型为________，同层分子间的主要作用力是________。

(3)在BF3分子中，F—B—F的键角是________，该分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的空间构型为________。

(4)一种硼酸盐的阴离子为B3O，其结构中只有一个六元环，B的空间化学环境相同，O有两种空间化学环境，画出B3O的结构图(注明所带电荷数)________。

(5)

六方氮化硼在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似(如图2所示)，硬度与金刚石相当，晶胞边长为361.5pm，立方氮化硼的密度是________g·cm－3(只要求列算式，不必计算出数值，阿伏加德罗常数的值为NA)。

专练55　分子结构与性质

1．C　σ键头碰头重叠，π键肩并肩重叠，σ键重叠程度大，形成的共价键强，A正确；两个原子之间形成共价键，最多有一个σ键，B正确；稀有气体的单质中不存在化学键，则不含σ键、π键，故C错误；氮气中存在N≡N，有一个σ键，两个π键，D正确。

2．D　本题涉及的考点有HCl的电离、H＋浓度计算和水分子间氢键等。根据题目提供的新信息，准确提取实质性内容，考查了学生接受、吸收、整合化学信息的能力。从原子、分子水平认识物质的结构和变化，体现了宏观辨识与微观探析的学科核心素养。

由图可知，在冰表面第一层氯化氢以分子形式存在，在第二层氯化氢以离子形式存在，而第三层只有水分子，则在第一、二层之间存在可逆反应：HClH＋＋Cl－，A、C项正确，D项错误：1L冰中水的物质的量为＝50mol，第二层中，n(Cl－):n(H2O)＝10－4:1，n(Cl－)＝5×10－3mol，则c(H＋)＝c(Cl－)＝＝＝5×10－3mol·L－1，B项正确。

3．B　CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道，A错，B正确；凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型是四面体，不一定都是正四面体，如CH3Cl不是正四面体，C错；AB3型的共价化合物，其中心原子可采用sp3杂化轨道成键，也可采用sp2杂化轨道成键，D错。

4．A　水中氢键的存在使水具有特殊的物理性质，从而适合地球生命的存在，另外，生命体内的许多大分子中存在着氢键，所以氢键对维持生物大分子的空间构型和生理活性具有重要的意义。

5．A　双键两端的碳原子上各有一个氢原子，分别数出C、H、O的原子个数，可得分子式为C3H2O3，A正确；分子中碳碳双键和碳氧双键中各有1个σ键，碳氧单键全部是σ键(4个)，碳氢单键也是σ键(2个)，共有8个σ键，B错误；该分子中的碳氧键、碳氢键都是极性键，而碳碳双键属于非极性键，C错误；此选项没有说明温度和压强，以及二氧化碳的状态，所以所得二氧化碳的体积是不确定的，只有在标准状况下，0.3molCO2气体的体积才是6.72L，故D错误。

6．C　PH3分子中心原子以sp3杂化且含有1个孤电子对，分子呈三角锥形，是极性分子，A、B正确；PH3的沸点低于NH3，是因为NH3分子间存在氢键，C错；分子的稳定性与键能的大小有关，D正确。

7．C　①NH3中价层电子对个数＝3＋×(5－3)＝4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形，H2O中价层电子对个数＝2＋×(6－2)＝4且含有两个孤电子对，所以为V形结构，二者空间构型不同，故①错误；②NH中价层电子对个数是4且不含孤电子对，为正四面体形结构；H3O＋中O原子价层电子对个数＝3＋(6－1－3×1)＝4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，二者空间构型不同，故②错误；③NH3为三角锥形结构、H3O＋也为三角锥形结构，所以二者空间构型相同，故③正确；④O3、SO2中价层电子对个数都是3，且都含有一对孤电子对，所以分子空间构型都是V形，故④正确；⑤CO2分子中价层电子对＝σ键电子对＋中心原子上的孤电子对＝2＋(4－2×2)＝2，所以二氧化碳是直线型结构，BeCl2中Be价层电子对＝σ键电子对＋中心原子上的孤电子对＝2＋(2－2)＝2，也是直线型结构，二者空间构型相同，故⑤正确；⑥SiO和SO中价层电子对个数都是4且不含孤电子对，所以空间构型都是正四面体结构，所以空间构型相同，故⑥正确；⑦BF3中B价层电子对＝σ键数＋孤对电子对数＝3＋0＝3，所以分子构型为平面正三角形，气态氯化铝通常以二聚分子形式存在，Al2Cl6结构，Al采用sp3杂化轨道成键，为正四面体结构，二者空间构型不同，故⑦错误；所以C选项是正确的。

8．C　NCl3中N和Cl都满足8e－稳定结构，A错误；CCl4是以极性键结合的非极性分子，P4是单质，不属于化合物，B错误；CaO是离子晶体，SiO2是原子晶体，二者都不存在单个小分子，C正确；π键为两个或多个电子以“肩并肩”方式重叠形成，σ键是轴对称，π键是镜面对称，故D项错误。

9．B　根据S2Cl2的分子结构可知，该分子中既含有极性键又含有非极性键，属于极性分子，A正确，B错；S2Cl2与S2Br2的结构相似，相对分子质量S2Br2>S2Cl2，熔、沸点S2Br2>S2Cl2，C正确；根据题意可知，其与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，D正确。

10．B　发生的反应为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH、Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，[Cu(NH3)4]2＋是深蓝色的，A错，B正确；配位化合物中一定含有配位键，也可能含有其他化学键，C错；Cu2＋提供空轨道，而NH3提供孤对电子，D错。

11．A　中*号碳原子上连有两个一样的氢原子，不是手性碳原子，A正确；中*号碳原子上连有四个不一样的基团：氢原子、甲基、羧基和氨基，是手性碳原子，B错误；中*号碳原子上连有四个不一样的基团：氢原子、－CH2OH、羟基以及剩余的大取代基，是手性碳原子，C错误；中*号碳原子上连有四个不一样的基团：氢原子、－CH2OH、羟基以及醛基，是手性碳原子，D错误。

12．AC　RCl5中R的最外层电子数为10，A错误；顶点与平面形成的夹角为90°，中间是平面三角形，键角为120°，两顶点与中心R形成的夹角为180°，B正确；分子结构示意图显示R—Cl有两类键长，则键能不完全相同，C错误；RCl5分解得到的产物RCl3是三角锥形，D正确。

13．AD　根据各元素在周期表中的位置可知，A为H、B为C、C为N、D为O、X为S、Y为Cl。A2D是H2O、A2X是H2S，H2O分子间能形成氢键，沸点H2O>H2S，A正确；CA3是NH3是极性分子，B错；B、C、D的氢化物分别是CH4、NH3、H2O，微粒中原子数不同，不互为等电子体，C错；N2中有1个σ键，2个π键，D正确。

14．D　NH3是三角锥形，是极性分子，BF3是平面三角形，是非极性分子，A、B错；H原子核外只有2个电子，C错；NH3分子中有1对孤对电子，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，D正确。

15．B　SO2分子的中心原子中含有孤电子对，是V形分子，A错；COCl2、BF3、SO3是平面三角形分子，B正确；NH3、PCl3中价层电子对个数＝3＋×(5－3×1)＝4且含有一个孤电子对，均为三角锥形结构，PCl5中价层电子对个数＝5＋×(5－5×1)＝5且不含孤电子对，为三角双锥形结构，C错；BF3中价层电子对个数＝3＋×(3－3×1)＝3，为平面三角形结构，键角为120°，SnBr2中价层电子对个数＝2＋×(4－2×1)＝3且含有一个孤电子对，为V形结构，SnBr2键角小于120°，D错。

16．B　根据二茂铁的物理性质，熔点低，易升华，易溶于有机溶剂，说明二茂铁为分子晶体，A正确；碳原子含有孤电子对，铁原子含有空轨道，两者形成配位键，B错误；1号碳原子含有4个σ键无孤电子对，杂化类型为sp3,2、3、4、5碳原子有3个σ键无孤电子对，杂化类型为sp2，因此仅有1个碳原子采取sp3杂化，C正确；C5H中，碳原子没有达到饱和，存在碳碳双键，成键原子间只能形成一个σ键，另一个键必然形成π键，D正确。

17．(1)1s22s22p63s23p63d3

(2)平面三角形

(3)N2H4中分子N为－2价，而NH3分子中N为－3价，负电性更高，导致N原子的孤对电子更易提供出来与H＋结合，故碱性更强

(4)C≡O　(5)2NA　(6) sp3

解析：W、M、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代，则W为C元素；X的某一种单质在高空大气层中保护人类免遭太阳光中紫外线强烈侵袭，则X为O元素；M的氧化物是导致酸雨的主要物质之一，原子序数小于O，故M为N元素；Z能形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物，则Z为Cu；Y的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态，原子序数小于Cu，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，则Y为Cr元素。

(1)Y3＋为Cr3＋，Cr3＋基态的电子排布式为1s22s22p63s23p63d3；

(2)NO中N原子价层电子对数为：3＋＝3，N原子没有孤对电子，故其空间构型为平面三角形；

(3)M2H4为N2H4，N2H4中分子N为－2价，而NH3分子中N为－3价，负电性更高，导致N原子的孤对电子更易提供出来与H＋结合，故MH3的碱性强于N2H4；

(4)CO与N2互为等电子体，根据等电子原理，二者结构相似，氮气的结构式为N≡N，故CO的结构式为：C≡O；

(5)CO2的结构式为：O===C===O,1molCO2中含有2molσ键；

(6)H2O分子中O原子成2个σ键，含有2对孤对电子，故杂化轨道数目为4，O原子采取sp3杂化。

18．(1)1s22s22p1　C>Be>B

(2)sp2　氢键

(3)120°　非极性分子　正四面体

(4)

(5)

解析：(1)B是5号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p1；同周期主族元素第一电离能有逐渐增大的趋势，但Be的2s轨道全充满，处于较稳定状态，第一电离能较B大，故Be、B、C的第一电离能由大到小的顺序为C>Be>B。(2)由图可知，B原子形成3个B—Oσ键，没有孤电子对，则B原子的杂化轨道数为3，采取sp2杂化；由硼酸的晶体结构可知，同层分子间的主要作用力为氢键。(3) BF3中B原子的孤电子对数为×(3－3×1)＝0，B原子形成3个σ键，所以BF3分子为平面正三角形，键角为120°，该分子为极性键形成的非极性分子，BF的中心原子B的孤电子对数为×(3＋1－4×1)＝0，B原子形成4个σ键，所以BF的空间构型为正四面体。(4)B为＋3价，O为－2价，故B3O中n＝3，结构中只有一个六元环，B的空间化学环境相同，O有两种空间化学环境，故六元环中有3个B原子、3个O原子，B、O原子依次间隔连接，且每个B原子还连接1个不在六元环上的O原子，故结构图为。(5)同周期主族元素以左到右原子半径逐渐减小，故图中大球表示B原子，小球表示N原子，则晶胞中N原子个数是4，B原子个数为8×＋6×＝4，晶胞体积为(361.5×10－10cm)3，则晶体密度为g·cm－3。