第二章　分子结构与性质 高分进阶特训 试卷

第二章　分子结构与性质

(题目较难，选做)

一、选择题

1．中科院国家纳米科学中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了很多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键的说法中不正确的是(　　)

A．由于氢键的存在，冰能浮在水面上

B．由于氢键的存在，乙醇比甲醚更易溶于水

C．由于氢键的存在，沸点：HF＞HCl＞HBr＞HI

D．氢键的存在影响了蛋白质分子独特的结构

【答案】C

【解析】由于氢键的存在，冰中水分子间形成孔穴，使体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上，与分子间存在氢键有关，A正确；乙醇与水分子间存在氢键，所以乙醇比甲醚更易溶于水，B正确；卤素的氢化物中只有HF分子间含有氢键，卤素的氢化物的沸点：HF＞HI＞HBr＞HCl，C错误；氢键具有方向性和饱和性，所以氢键的存在影响了蛋白质分子独特的结构，D正确。

2．下列反应能说明σ键比π键牢固的是(　　)

A．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl B．CH2CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br

C．2H2＋O22H2O D．H2＋Cl22HCl

【答案】B

【解析】碳碳双键由1个σ键和1个π键组成，CH2CH2发生加成反应时π键断裂，说明σ键比π键牢固。

3．某一化合物分子式为AB2，A属于第ⅥA族元素，B属于第ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98。下列推断不正确的是(　　)

A．AB2分子的空间构型为V形

B．AB键为极性键，AB2分子为非极性分子

C．AB2与水相比，AB2的熔沸点比水的熔沸点低

D．A原子的杂化方式是sp3杂化

【答案】B

【解析】由题意可知A为氧，B为氟。AB2分子中含有两个AB键和2对孤电子对，为V形结构，A正确；由于A和B是不同元素的原子，所以AB键为极性共价键，其空间结构为V形结构，正负电荷重心不重合，为极性分子，B错误；H2O分子之间存在氢键，而OF2不含有氢键，故H2O的熔沸点高于OF2，C正确；中心原子价层电子数为6＋1×2＝8，所以是4对价层电子对，中心原子采取sp3杂化，D正确。

4．三氧化铬(CrO3)与臭氧反应，得蓝色结晶五氧化铬[化学式为CrO5或CrO(O2)2]，其结构式为，下列说法不正确的是(　　)

A．五氧化铬具有强氧化性

B．五氧化铬中Cr元素的化合价为＋6

C．利用三氧化铬与臭氧反应得蓝色结晶，可检测臭氧

D．五氧化铬是含共价键的离子化合物

【答案】D

【解析】五氧化铬具有强氧化性，A正确；五氧化铬中Cr元素的化合价为＋6，B正确；三氧化铬与臭氧反应得蓝色结晶，有明显实验现象，利用该反应可以检测臭氧，C正确；五氧化铬中含有极性共价键、非极性共价键，不含离子键，不是离子化合物，D错误。

5．下列各组分子的中心原子杂化轨道类型相同，分子的空间结构不相同的是　(　　)

A．CCl4、SiCl4、SiH4

B．H2S、NF3、CH4

C．BCl3、CH2CHCl、环己烷

D．SO3、、CH3CCH

【答案】B

【解析】A项，中心原子都是sp3杂化，空间结构相同；B项，中心原子都是sp3杂化，孤电子对数不同，分子的空间结构不相同；C项，三氯化硼和氯乙烯的中心原子都是sp2杂化，环己烷中碳原子为sp3杂化；D项，三氧化硫和苯分子的中心原子为sp2杂化，而丙炔中碳原子存在sp和sp3杂化。

6．下列分子中中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是(　　)

A．CCl4中C原子为sp3杂化；正四面体形

B．H2S分子中S原子为sp2杂化；直线形

C．CS2中C原子为sp杂化；直线形

D．BF3中B原子为sp2杂化；平面三角形

【答案】B

7．沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构，DNA分子的两条链之间通过氢键结合，DNA分子复制前首先将双链解开。以下有关DNA分子的说法中正确的是(　　)

A．DNA分子中既含有极性键又含有非极性键

B．DNA分子中的化学键主要有共价键和氢键

C．DNA分子的双链解开的过程既有物理变化又有化学变化

D．DNA的两条链之间通过共价键结合

【答案】A

【解析】在DNA分子中，C—C键是非极性键，另外分子中还含有C—H键等极性键，A正确；氢键是分子间作用力，不属于化学键，B错误；DNA双链在解开的过程中仅破坏了氢键，故属于物理变化，C错误；DNA两条链之间通过氢键结合，D错误。

8．下列有关共价键的键参数的说法不正确的是(　　)

A．CH4、C2H4、CO2分子中的键角依次增大

B．HF、HCl、HBr分子中的键长依次增长

C．H2O、H2S、H2Se分子中的键能依次减小

D．分子中共价键的键能越大，分子的熔、沸点越高

【答案】D

【解析】三者的键角分别为109°28′、120°、180°，依次增大，A正确；因为F、Cl、Br的原子半径依次增大，故与H形成的共价键的键长依次增长，B正确；O、S、Se的原子半径依次增大，故与H形成的共价键的键长依次增长，键能依次减小，C正确；分子的熔、沸点与分子间作用力有关，与共价键的键能无关，D错误。

9．下列说法正确的是(　　)

A．非极性分子中的原子上一定不含孤电子对

B．平面三角形分子一定是非极性分子

C．二氯甲烷(CH2Cl2)分子的中心原子采取sp3杂化，分子中键角均为109°28′

D．ABn型分子的中心原子最外层满足8电子稳定结构，则ABn不一定是非极性分子

【答案】D

【解析】CCl4是非极性分子，氯原子上含有孤电子对，A错误； HCHO分子的中心原子C上无孤电子对，价层电子对数为3，空间结构为平面三角形，C原子位于三角形内部，HCHO分子的空间结构不对称，为极性分子，B错误； 甲烷分子的空间结构是正四面体形，键角均为109°28′，二氯甲烷分子的空间结构是四面体形，键角发生了变化，不等于109°28′，C错误； CH4的中心原子C最外层满足8电子稳定结构，CH4是非极性分子，NH3的中心原子N最外层满足8电子稳定结构，但NH3为极性分子，D正确。

10．(原创)下列关于物质结构与性质的说法，不正确的是(　　)

A．I3AsF6中存在I，I的空间结构为V形

B．ABn(n≥2)型分子中，若中心原子没有孤电子对，则ABn分子空间结构对称，属于非极性分子

C．水分子间存在氢键，故H2O的熔、沸点及稳定性均大于H2S

D．DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构

【答案】C

【解析】I含有2对孤电子对，故空间结构为V形，A正确；依据判断极性分子和非极性分子的经验规律可知B正确；非金属元素的简单氢化物的熔、沸点与氢键和范德华力有关，而稳定性与共价键键能有关，H2O的稳定性大于H2S是因为O—H键键能大于S—H键，C错误；DNA分子的两条链中的碱基以氢键结合形成双螺旋结构，D正确。

二、非选择题

11．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为l，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。

(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为______。

(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为__________，羰基碳原子的杂化轨道类型为______。

(3)查文献可知，可用2­氯­4­氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲：

设NA为阿伏加德罗常数的值。反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂________个σ键，断裂________个π键。

(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较复杂，有H2O、NH3、CO2等。

①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：__________。

②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是__________________________，中心原子的杂化轨道类型分别是______________________。

【答案】(1)1　(2)sp2、sp3　sp2　(3)NA　NA

(4)①H—O键的键能大于H—N键的键能　②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp

【解析】(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。

(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数均为1，属于sp3杂化；剩余的1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。(3)一般地，σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中NC键中的π键和2­氯­4­氨基吡啶分子中的N—H键。(4)①O、N属于同周期元素，O的非金属性大于N，原子半径：O＜N，H—O键的键长小于H—N键的键长，H—O键的键能大于H—N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子为sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子为sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子为sp杂化。

12．氧族元素和卤族元素都能形成多种物质，我们可以利用所学物质结构与性质的相关知识去认识和理解。

(1)下面曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数递增的变化趋势，正确的是________。

(2)溴化碘(IBr)的化学性质类似于卤素单质，溴化碘和水反应所得产物中有一种为三原子分子，该分子的电子式为________________。

(3)F2与其他卤素单质反应可以生成ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)　ΔH＝－313 kJ·mol－1；F—F键的键能为159 kJ·mol－1；Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol－1；则ClF3中Cl—F键的平均键能为______kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的______(填 “高”或“低”)。

(4)根据第一电离能数据判断：最有可能生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是________。

(5)无机含氧酸HmROn可以写成(HO)mROn－m的形式，(n－m)的值越大，HmROn的酸性越强。则酸性：H2SeO4________H2SeO3 (填“＞”或“＜”)。

(6)S的常见单质S8的结构为，S原子的轨道杂化方式是________。

(7)一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示) 的水合物晶体。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。“可燃冰”中存在的分子间作用力是__________。

【答案】(1)a　(2)H　(3)172　低　(4)碘原子　(5)＞　(6)sp3　(7)氢键、范德华力

【解析】(1)一般同主族元素从上到下电负性逐渐减小，a正确；F非金属性很强，没有正价，b错误；HF分子间存在氢键，因此HF的沸点最高，c错误；卤族元素单质从上到下，熔、沸点逐渐升高，d错误。(2)溴化碘与水发生反应：IBr＋H2OHIO＋HBr，HIO的电子式类似于HClO的电子式，即HIO的电子式为H。(3)设Cl—F键的键能为x kJ·mol－1，ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和＝(242＋3×159－6×x)kJ·mol－1＝－313 kJ·mol－1，解得x＝172；BrF3与ClF3结构相似，BrF3的相对分子质量大于ClF3的相对分子质量，因此BrF3的范德华力大于ClF3，故BrF3的熔、沸点高于ClF3。(4)根据表中数据，碘元素的第一电离能最小，容易失去电子，因此可生成较稳定的单核阳离子的卤素原子是碘原子。(5)H2SeO4可以写成(HO)2SeO2，H2SeO3可以写成(HO)2SeO，根据信息，推出H2SeO4的酸性强于H2SeO3。(6)根据结构，每个S原子有2个σ键，2对孤电子对，即价层电子对数为4，S原子的杂化类型为sp3。(7)根据结构，“可燃冰”中存在的分子间作用力是范德华力和氢键。