专题4分子空间结构与物质性质综合练习

这是一份专题4分子空间结构与物质性质综合练习，共10页。
专题4分子空间结构与物质性质综合练习
2022——2023学年下学期高二化学苏教版（2019）选择性必修2
一、 单选题
1. 下列说法中正确的是(    )
A. 超分子是由两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质
B. 干冰晶体中，一个CO2分子周围有12个CO2分子紧邻；CsCl和NaCl晶体中阴、阳离子的配位数都为6
C. 若将基态 15P原子的核外电子排布式写成1s22s22p63s23px23py1，则违背了泡利原理
D. 位于s区、d区、ds区的元素都是金属元素
2. NH3分子中H—N—H的键角为107.3°。如图是[Zn(NH3)4]2+的部分结构以及H—N—H的键角的测量值。NH3形成配离子[Zn(NH3)4]2+后H—N—H的键角变大的原因是  (    )
A. NH3分子中N原子上的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱
B. NH3分子中N原子上的孤电子对进入Zn2+的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用增强
C. Zn2+对NH3分子的吸引作用
D. N原子的杂化类型改变
3. 下列有关过氧化氢的叙述中不正确的是(    )
A. 氧原子采取的是sp2杂化 B. 分子中有3个σ键
C. 过氧化氢是极性分子 D. 每个氧原子上有两个孤对电子对
4. [Zn(CN)4]2−在水溶液中可与HCHO发生反应生成[Zn(H2O)4]2+和HOCH2CN，下列说法错误的是。(    )
A. Zn2+基态核外电子排布式为[Ar]3d10
B. 1 mol HCHO分子中含有σ键的数目约为1.806×1024
C. HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是sp3
D. ZnCN42−中Zn2+与CN−的C原子形成配位键，结构可表示为
5. 甲醛分子式为CH2O，有强烈刺激性气味的气体，甲醛在常温下是气态，被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。下列关于其结构及性质的分析正确的是(    )
A. C原子采取sp3杂化，O原子采取sp杂化
B. 甲醛分子中心原子价层电子对数为4，含有一对孤电子对，是三角锥形结构
C. 一个甲醛分子中含有3个σ键和1个π键
D. 甲醛分子为非极性分子
6. 甲醛分子式为CH2O，有强烈刺激性气味的气体，甲醛在常温下是气态，被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。下列关于其结构及性质的分析正确的是(    )
A. C原子采取sp3杂化，O原子采取sp杂化
B. 甲醛分子中心原子价层电子对数为4，含有一对孤电子对，是三角锥形结构
C. 一个甲醛分子中含有3个σ键和1个π键
D. 甲醛分子为非极性分子
7. 下列说法正确的是(    )
A. 次氯酸分子的结构式为H−O−Cl，其分子为直线形的极性分子
B. 乳酸( )分子中含有一个手性碳原子
C. SO2和SO3分子中心原子分别为sp2和sp3杂化，空间构型分别为V形、平面三角形
D. 配位键常用A→B表示，其中A原子可以提供接受孤电子对的空轨道
8. 甲醛分子式为CH2O，有强烈刺激性气味的气体，甲醛在常温下是气态，被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。下列关于其结构及性质的分析正确的是(    )
A. C原子采取sp3杂化，O原子采取sp杂化
B. 甲醛分子中心原子价层电子对数为4，含有一对孤电子对，是三角锥形结构
C. 一个甲醛分子中含有3个σ键和1个π键
D. 甲醛分子为非极性分子
9. 下列对分子性质的解释中，正确的是(    )
A. NH3极易溶于水而CH4难溶于水只是因为NH3是极性分子，CH4是非极性分子
B. 由于乳酸()中存在一个手性碳原子，导致该物质存在互为镜像的两个手性异构体；生产中可利用“手性合成”法主要得到其中一种手性分子
C. 水很稳定(1000∘C以上才会部分分解)是因为水分子间存在大量的氢键
D. 许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而，只有过渡金属才能形成配合物。
10. 下列叙述中正确的是
A. CH2Cl2和CCl4均是四面体形的非极性分子
B. IO 3−的空间结构为平面三角形
C. 所有的分子中都存在共价键，有共价键就一定有σ键
D. SO 42−和SO 32−的中心原子均为sp3杂化，且SO 42−的键角大于SO 32−
11. 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3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对电子，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
12. 钙钛矿光催化剂CsPbBr3−Nipy具有高活性和选择性。带有负电荷的CsPbBr3将带正电的Nipy固定在其表面，用于可见光驱动CO2还原。下列说法错误的是(    )
A. 电负性：Br>Pb>Cs B. Nipy中Ni2+的配位数为6
C. 三联呲啶中N原子的杂化方式为sp2 D. CO2还原过程中有极性键、非极性键断裂和形成
13. 下列有关说法中不正确的是(    )
A. 水合铜离子的模型如图1所示，1个水合铜离子中有4个配位键
B. CaF2晶体的晶胞如图2所示，每个CaF2晶胞平均占有4个Ca2+
C. H原子的电子云图如图3所示，H原子核外电子在原子核附近做圆周运动
D. 金属Cu中Cu原子堆积模型如图4所示，该晶胞中Cu原子数目为4
14. 硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm−(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示(图中球的相对大小可代表原子半径的相对大小)。下列有关叙述正确的是  (    )
A. Xm−可表示为B4O8H42− B. 硼原子的轨道杂化类型有sp2、sp3
C. 配位键存在于4、6原子之间 D. 硼砂晶体中有离子键、配位键两种化学键
15. 有机化学中常用的强氧化剂五氧化铬中的Cr可以提供杂化空轨道与吡啶()形成配合物，结构如图所示，下列说法不正确的是。(    )
A. 该配合物中只存在一种杂化方式
B. 吡啶中的N是配位原子
C. 该配合物中铬为+6价，五氧化铬化学式可写作CrOO22
D. 可能存在Cr2O2O252−离子，性质比五氧化铬更不稳定
二、填空题
16. 顺铂的结构简式为，具有抗癌作用；反铂的结构简式为，无抗癌作用；碳铂的结构简式为。顺铂进入人体后，一个氯原子缓慢被水分子取代，形成[PtCl(NH3)2(H2O)]+。请回答下列问题：
(1)下列说法正确的是__________(填序号)。
A.碳铂分子中有一个手性碳原子
B.顺铂的同分异构体无抗癌活性，属于极性分子
C.碳铂的中心原子铂(Ⅱ)的配位数为4
D.[PtCl(NH3)2(H2O)]+中H2O的H原子与Pt形成配位键
(2)根据碳铂的结构简式推断，1 mol 1，1−环丁二羧酸中含有σ键的数目为______________(用计算式表示即可)。
(3)顺铂和反铂的物理性质有很大差异，其中只有___________易溶于水，原因是______________________________________________。
(4)NH3还能与很多化合物通过配位键发生相互作用。一种可作储氢材料的化合物X是NH3与第二周期另一种元素的氢化物相互作用的产物，X是乙烷的等电子体；加热化合物X会缓慢释放出H2，并转化成化合物Y，Y是乙烯的等电子体。
①化合物X的结构式为___________________(必须标明配位键)。
②化合物X、Y中N原子分别采取_____________和__________杂化。

17. N、O、S、Cl、Cu五种元素的单质及其化合物在现代工业生产中有着广泛应用。请回答下列问题：
(1)第一电离能：N________(填“>”或“Ge>Pb>Cs，则电负性：Br>Pb>Cs，选项A正确；
B.根据Nipy中Ni2+与三联吡啶螯合配位成环，配位键数目为6，选项B正确；
C.三联吡啶中N原子形成C−N键及C=N双键，N原子形成三个σ键，没有孤电子对，其杂化方式为sp2，选项C正确：
D.CO2与H2O还原为CO和CH4的过程中只有极性键和形成，选项D错误；
答案选D。
  
13.【答案】C 
【解析】
【分析】
本题考查了配合物、晶胞计算、电子云等知识，难度不大，解题关键是对图要仔细观察，同时正确理解基本概念。
【解答】
A.中心Cu2+与配体H2O间形成配位键，则铜离子与水分子的氧原子形成4个配位键，故A正确；
B.Ca2+占据面心和顶点，则1个晶胞中含有Ca2+的数目为8×18+6×12=4个，故B正确；
C.H原子核外电子在原子核附近做非规则运动，不是圆周运动，故C错误；
D.1个晶胞中含有Cu的数目为8×18+6×12=4个，故D正确。  
14.【答案】B 
【解析】观察模型及原子半径B>O>H可知，模型中1、3、5、6号球代表O原子，2、4号球代表B原子，Xm−可表示为H4B4O9m−，H为+1价，B为+3价，O为−2价，根据化合价规则可得m=2，则Xm−可表示为H4B4O92−，A项错误；
2号B原子形成3个化学键，价电子对数=σ键个数+12(a−xb)=3+12×(3−3×1)=3，则2号B原子为sp2杂化，4号B原子形成4个化学键，其中1个键是配位键，价电子对数为4，则4号B原子为sp3杂化，B项正确；
B原子含有空轨道，O原子含有孤对电子，5号O原子连接的是H原子，孤电子对更易提供出来，则4、5号原子之间形成配位键，C项错误；
硼砂晶体中有离子键、共价键、配位键，D项错误。

15.【答案】A 
【解析】略

16.【答案】(1)C 
(2)18×6.02×1023 
(3)顺铂；顺铂是极性分子，易溶于极性溶剂 
(4)① 
②sp3；sp2 
【解析】
【分析】本题综合考查了物质结构与性质，涉及配合物的结构、中心原子杂化类型的判断、等电子体、相似相溶原理等。判断σ键与π键的数目，要根据物质的结构；判断中心原子杂化方式，要正确计算中心原子价电子数。

【解答】
(1)A项，根据碳铂的结构简式可知，碳铂分子中不存在手性碳原子，错误；
B项，顺铂的同分异构体为，其结构对称，属于非极性分子，错误；
C项，碳铂的中心原子Pt的配位原子为2个O和2个N，其配位数为4，正确；
D项，[PtCl(NH3)2(H2O)]+中H2O的O原子上有孤电子对，故O原子与Pt形成配位键，错误。
(2)单键都是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，故1 mol 1，1−环丁二羧酸中含有18 mol σ键，所含σ键的数目为18×6.02×1023。
(3)顺铂易溶于水，因为它是极性分子，易溶于极性溶剂。
(4)X是NH3与第二周期另一种元素的氢化物相互作用的产物，且X是乙烷的等电子体，则X中应含有14个价电子，故X为BH3·NH3；Y是乙烯的等电子体，则Y为BH2=NH2。
①X中B提供空轨道，N含有孤电子对，可形成配位键，则X的结构式为。
②中N原子形成3个σ键，1个配位键，采取sp3杂化，BH2=NH2中N原子形成3个σ键，采取sp2杂化。
  
17.【答案】(1)>；
O，同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则电负性：S；C>Fe>K
DE
Π56
sp2
10
12
56×6+14×23 32a2cNA
 
【解析】(1)可以用光谱仪摄取铁元素的原子光谱。
(2)FeCl3的熔沸点不高，属于分子晶体，SO42−中心原子价层电子对数为4，且不含孤电子对，故其立体构型是正四面体形。
(3)①N为7号元素，基态N原子的轨道表达式为。
②等电子体是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团，铁氰化钾中的配体为CN−，其价电子数为10，原子数为2，与CN−互为等电子体的极性分子的化学式为CO。
③铁氰化钾中，所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为N>C>Fe>K。
④铁氰化钾中，钾离子和铁氰根离子间是离子键，C和N之间存在σ键和π键，不存在氢键和金属键，故本题选DE。
(4)中的大π键存在于5个C原子之间，共有6个电子参与形成大π键，故表示为Π56，其中1号C原子形成3个σ键，杂化方式为sp2。
(5)羧基铁中，碳原子和铁原子之间、氧原子和碳原子之间均存在配位键，故1 mol FeCO5分子中含10 mol配位键。
(6)可以根据题图正六棱柱，想象两个六棱柱上下摞在一起，结合Fe构成正四面体知，距离重叠面面心的铁原子最近的铁原子有重叠面顶点的6个铁原子和分别处于上、下两个六棱柱中的3个铁原子，共12个。该结构中铁原子数为3+2×12+12×16=6，氦原子数为2，则该磁性氮化铁的晶体密度ρ=mV=56×6+14×2NA3 32a2cg⋅cm−3=56×6+14×23 32a2cNAg⋅cm−3。


19.【答案】(1)N、O、Cl   6 
(2)sp3   NH3含有1对孤电子对，而H2O含有2对孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大 
【解析】略

20.【答案】(1)sp3杂化  高  NH3分子间存在氢键  NH3中N原子上有一个孤电子对，H2O中O原子上有两个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的排斥力比成键电子对间的排斥力大
(2)正四面体  4  sp3
(3)sp3  sp3  乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键  Cu2+
(4)  4  O  sp3  σ
 
【解析】(1)PH3中心原子P原子的杂化轨道数为3+5−3×12=4，根据杂化轨道理论，为sp3杂化；NH3分子间存在氢键，而PH3分子间不存在氢键，故NH3沸点高于PH3；NH3中N原子上有一个孤电子对，H2O中O原子上有两个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的排斥力比成键电子对间的排斥力大，所以H2O的键角小于NH3的键角。
(2)PO43−中中心P原子的价电子对数为4+12×(5+3−4×2)=4，不含孤电子对，因此其空间构型为正四面体，P原子采取sp3杂化方式，形成4个sp3杂化轨道。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子形成3个σ键，有1个孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3杂化。C原子形成4个σ键，杂化轨道数为4，采取sp3杂化。乙二胺的2个N可以提供孤对电子给金属离子形成配位键，Cu为过渡金属，Cu2+与乙二胺具有很强的结合力，故Cu2+与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高。
(4)蒸汽状态下双聚分子Fe2Cl6的结构式为，铁原子的配位数为4。同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性：O>N；同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，则电负性：N>P；PH3中H元素显正价，P元素显负价，则电负性：P>H。由此可得电负性：O>N>P>H，故NH4H2PO4中，电负性最高的是氧(O)。P与O原子形成4个σ键，且无孤电子对，则P采用sp3杂化，P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键。