2024届高考化学一轮复习 课时跟踪检测（二十三） 化学键 分子结构与性质 （含答案）

课时跟踪检测（二十三） 化学键 分子结构与性质

一、选择题

1．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是(　 )

A．H2O2分子中的H—O—O的键角为109°28′

B．CO2分子中C原子为sp杂化

C．BF3分子中的B原子为sp3杂化

D．1 mol CH3COOH分子中含有1 mol π键和6 mol σ键

2．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是(　 )

A．sp，范德华力　　　　　　 B．sp2，范德华力

C．sp2，氢键   D．sp3，氢键

3．关于CH3—N===N—CH3、H2NCH2COOH和O2NCH2CH3的结构与性质，下列说法正确的是(　 )

A．CH3—N===N—CH3有顺反异构现象

B．1 mol O2NCH2CH3含有10 mol σ键

C．三种物质中，氮原子杂化方式相同

D．在乙醇中溶解度，H2NCH2COOH低于O2NCH2CH3，原因是前者与乙醇形成氢键

4．C3O2是金星大气的成分之一，化学性质与CO相似。C3O2分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。下列叙述错误的是(　 )

A．元素的第一电离能：O＞C

B．3p轨道上有1对成对电子的基态X原子与基态O原子的性质相似

C．C3O2中C原子的杂化方式为sp3

D．C3O2分子中σ键和π键的个数比为1∶1

5．下列关于元素及化合物的结构和性质的叙述正确的是(　 )

A．稳定性：H2Se<H2S<H2O，三者都是V形分子

B．SO3和H2SO4中的硫原子都采取sp3杂化

C．P4分子和NH中的键角都为109°28′

D．F2能与NaCl溶液反应置换出Cl2

6．科学研究表明，PCl5在气态条件下为分子形态，在熔融条件下能发生电离：2PCl5PCl＋PCl，下列说法错误的是(　 )

A．PCl5分子中的化学键为极性键

B．PCl5在熔融状态下具有一定的导电性

C．PCl呈正四面体结构

D．PCl中P只用3s、3p轨道参与成键

7．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法正确的是(　 )

A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°

B．NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构

C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构

D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道

8．我国科研人员发现了一种新型超导体Bi3O2S2Cl，由[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－交替堆叠构成。已知Bi位于第六周期ⅤA族，下列有关说法错误的是(　 )

A．Bi的价电子排布式为5d106s26p3

B．有关元素的电负性：O>Cl>S

C．Bi3O2S2Cl属于含共价键的离子化合物

D．该新型超导体的组成元素全部位于元素周期表p区

9.As2O3(砒霜)可用于白血病的治疗，As2O3是两性氧化物(分子结构如图所示)，溶于盐酸生成AsCl3，AsCl3用LiAlH4还原生成AlH3。下列说法正确的是(　 )

A．As2O3 分子中As原子的杂化方式为sp3

B．LiAlH4为共价化合物

C．AsCl3空间结构为平面正三角形

D．AlH3分子键角小于109.5°

A．基态Cl原子的核外电子有17种运动状态

B．分子中存在大π键Π

C．HClO4中Cl的价层电子对数为4

D．与足量H2发生加成反应后，该分子中有3个手性碳原子

11．氧化石墨烯和还原石墨烯是两种新型材料，由氧化石墨烯制备还原石墨烯的原理如图所示。下列说法错误的是(　 )

A．1个N2H4分子中含有σ键的数目为5

B．氧化石墨烯中碳原子均为sp2杂化

C．还原石墨烯中有三种不同的含氧官能团

D．在水中的溶解度：还原石墨烯<氧化石墨烯

二、非选择题

12．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：

(1)X、Y的元素符号依次为________、________。

(2)XZ2与YZ2分子的空间结构分别是______和________，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是________(填分子式)，理由是__________________________________

________________________________________________________________________。

(3)Q的元素符号是________，它的基态原子的核外电子排布式为________________________，在形成化合物时它的最高化合价为________。

(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键：________________________________。

13．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，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。

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，其产物较为复杂，其中有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______________________，H2O、NH3、CO2中心原子的杂化类型分别是__________。

14．[Ni(IMI)6](NO3)2等过渡金属咪唑类配合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)基态Ni原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为____________________，占据最高能层的电子云轮廓图为__________形。

(2)Ni与Ca位于同一周期且最外层电子数相同，镍的熔点和沸点均比钙高，这是因为________________________________________________________________________。

③分子中的大π键可用符号Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π)，则中形成的大π键的电子数为________。

课时跟踪检测（二十三） 化学键 分子结构与性质

一、选择题

1．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是(　 )

A．H2O2分子中的H—O—O的键角为109°28′

B．CO2分子中C原子为sp杂化

C．BF3分子中的B原子为sp3杂化

D．1 mol CH3COOH分子中含有1 mol π键和6 mol σ键

解析：选B　H2O2分子中H—O—O的键角，受O原子上孤电子对的影响，小于109°28′，A错误；CO2分子中C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp杂化，B正确；BF3分子中B原子的最外层电子数为3，形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，C错误；1 mol CH3COOH分子中含有1 mol π键和7 mol σ键，D错误。

2．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是(　 )

A．sp，范德华力　　　　　　 B．sp2，范德华力

C．sp2，氢键   D．sp3，氢键

解析：选C　由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。

3．关于CH3—N===N—CH3、H2NCH2COOH和O2NCH2CH3的结构与性质，下列说法正确的是(　 )

A．CH3—N===N—CH3有顺反异构现象

B．1 mol O2NCH2CH3含有10 mol σ键

C．三种物质中，氮原子杂化方式相同

D．在乙醇中溶解度，H2NCH2COOH低于O2NCH2CH3，原因是前者与乙醇形成氢键

解析：选A　CH3—N===N—CH3中两个甲基可以在同一边，也可以在不同边，因此存在顺反异构现象，故A正确；1个—CH2CH3含有6个σ键，1个—NO2含有2个σ键，还有1个N—C σ键，则1 mol O2N—CH2CH3含有9 mol σ键，故B错误；三种物质中，CH3—N===N—CH3中氮原子杂化方式为sp2杂化，H2NCH2COOH中氮原子杂化方式为sp3杂化，O2NCH2CH3中氮原子杂化方式为sp2杂化，故C错误；在乙醇中，H2NCH2COOH中H2N—和—COOH能与乙醇形成分子间氢键，因此H2NCH2COOH溶解度高于O2NCH2CH3，故D错误。

4．C3O2是金星大气的成分之一，化学性质与CO相似。C3O2分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。下列叙述错误的是(　 )

A．元素的第一电离能：O＞C

B．3p轨道上有1对成对电子的基态X原子与基态O原子的性质相似

C．C3O2中C原子的杂化方式为sp3

D．C3O2分子中σ键和π键的个数比为1∶1

解析：选C　同周期主族元素从左到右第一电离能呈增大趋势，第一电离能：O＞C，A项正确；3p轨道上有1对成对电子的基态X原子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，X为S，S与O同主族，性质相似，B项正确；根据C3O2分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构，可知C3O2的结构式为O===C===C===C===O，故C原子的杂化类型为sp，C项错误；根据双键含有1个σ键、1个π键，可知C3O2分子中σ键、π键的个数比为1∶1，D项正确。

5．下列关于元素及化合物的结构和性质的叙述正确的是(　 )

A．稳定性：H2Se<H2S<H2O，三者都是V形分子

B．SO3和H2SO4中的硫原子都采取sp3杂化

C．P4分子和NH中的键角都为109°28′

D．F2能与NaCl溶液反应置换出Cl2

解析：选A　元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，非金属性O>S>Se，所以氢化物的稳定性强弱顺序是H2O>H2S>H2Se，与H2O结构相似，三者都是V形分子，选项A正确；SO3中S的价层电子对数为3＋＝3，采取sp2杂化；H2SO4中S的价层电子对数为4＋＝4，采取sp3杂化，选项B错误；P4分子的键角为60°，NH的键角为109°28′，选项C错误；F2与NaCl溶液反应时是F2先与水反应生成HF和O2，不能置换出Cl2，选项D错误。

6．科学研究表明，PCl5在气态条件下为分子形态，在熔融条件下能发生电离：2PCl5PCl＋PCl，下列说法错误的是(　 )

A．PCl5分子中的化学键为极性键

B．PCl5在熔融状态下具有一定的导电性

C．PCl呈正四面体结构

D．PCl中P只用3s、3p轨道参与成键

解析：选D　PCl5分子中的化学键为P—Cl，为极性共价键，A说法正确；PCl5在熔融状态下发生电离，生成PCl、PCl，存在自由移动的离子，具有一定的导电性，B说法正确；PCl中心P原子为sp3杂化，四个氯原子呈正四面体结构，C说法正确；PCl中心P原子，孤电子对数＝(5＋1－1×6)＝0，有6条共价键，用3s、3p、3d轨道参与成键，D说法错误。

7．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法正确的是(　 )

A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°

B．NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构

C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构

D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道

解析：选B　CH4与NH是正四面体结构，键角是109°28′，A错误；NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构，B正确；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错误；苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在这种轨道，D错误。

8．我国科研人员发现了一种新型超导体Bi3O2S2Cl，由[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－交替堆叠构成。已知Bi位于第六周期ⅤA族，下列有关说法错误的是(　 )

A．Bi的价电子排布式为5d106s26p3

B．有关元素的电负性：O>Cl>S

C．Bi3O2S2Cl属于含共价键的离子化合物

D．该新型超导体的组成元素全部位于元素周期表p区

解析：选A　Bi的价电子排布式为6s26p3，A错误；O的电负性为3.5，Cl的电负性为3.0，B正确；该化合物由[Bi2O2]2＋和[BiS2Cl]2－组成，属于离子化合物，组成离子的原子之间是共价键，C正确；Bi、O、S、Cl都属于p区，D正确。

9.As2O3(砒霜)可用于白血病的治疗，As2O3是两性氧化物(分子结构如图所示)，溶于盐酸生成AsCl3，AsCl3用LiAlH4还原生成AlH3。下列说法正确的是(　 )

A．As2O3 分子中As原子的杂化方式为sp3

B．LiAlH4为共价化合物

C．AsCl3空间结构为平面正三角形

D．AlH3分子键角小于109.5°

解析：选A　As2O3分子中形成了3个As—O共价键，As原子上还有一个孤电子对，As原子的杂化轨道数目为4，所以As原子的杂化方式为sp3杂化，A正确；LiAlH4为离子化合物，阳离子是Li＋，阴离子为AlH，B错误；AsCl3中有3个σ键，孤电子对数为×(5－3×1)＝1，As原子为sp3杂化，含有一个孤电子对，所以空间结构为三角锥形，C错误；AlH3中有3个σ键，无孤电子对，空间结构为平面三角形，所以键角大于109.5°，D错误。

A．基态Cl原子的核外电子有17种运动状态

B．分子中存在大π键Π

C．HClO4中Cl的价层电子对数为4

D．与足量H2发生加成反应后，该分子中有3个手性碳原子

解析：选D　基态Cl原子的核外有17个电子，每个电子的运动状态均不相同，则电子有17种运动状态，A正确；分子中存在苯环，存在Π大π键，B正确；HClO4分子中Cl原子的价层电子对数＝4＋×(7＋1－2×4)＝4，C正确；与足量H2发生加成反应后，该分子中含有4个手性碳原子()，如图中所示，D错误。

11．氧化石墨烯和还原石墨烯是两种新型材料，由氧化石墨烯制备还原石墨烯的原理如图所示。下列说法错误的是(　 )

A．1个N2H4分子中含有σ键的数目为5

B．氧化石墨烯中碳原子均为sp2杂化

C．还原石墨烯中有三种不同的含氧官能团

D．在水中的溶解度：还原石墨烯<氧化石墨烯

解析：选B　N2H4的结构式是,1个N2H4分子中含有σ键的数目为5，故A正确；氧化石墨烯含有双键碳、单键碳，碳原子杂化方式为sp2、sp3杂化，故B错误；还原石墨烯含有—OH、—COOH、C—O—C三种不同的含氧官能团，故C正确；氧化石墨烯中含有的羟基数大于还原石墨烯，在水中的溶解度：还原石墨烯＜氧化石墨烯，故D正确。

二、非选择题

12．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题：

(1)X、Y的元素符号依次为________、________。

(2)XZ2与YZ2分子的空间结构分别是______和________，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是________(填分子式)，理由是__________________________________

________________________________________________________________________。

(3)Q的元素符号是________，它的基态原子的核外电子排布式为________________________，在形成化合物时它的最高化合价为________。

(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键：________________________________。

答案：(1)S　C　(2)V形　直线形　SO2　CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大　(3)Cr　1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　＋6    (4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O

13．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，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。

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，其产物较为复杂，其中有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______________________，H2O、NH3、CO2中心原子的杂化类型分别是__________。

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，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余另1个氮原子是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定，根据化学方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N===C中的π键和2­氯­4­氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N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原子采用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原子采用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原子采用sp杂化。

答案：(1)1　(2)sp2、sp3　sp2　(3)NA　NA　

(4)①H—O的键能大于H—N的键能

②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp

14．[Ni(IMI)6](NO3)2等过渡金属咪唑类配合物用途非常广泛。回答下列问题：

(1)基态Ni原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为____________________，占据最高能层的电子云轮廓图为__________形。

(2)Ni与Ca位于同一周期且最外层电子数相同，镍的熔点和沸点均比钙高，这是因为________________________________________________________________________。

③分子中的大π键可用符号Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π)，则中形成的大π键的电子数为________。

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(3)①分子中碳原子均形成双键，所以碳原子的杂化方式是sp2。

②单键都是σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，则分子中σ键与π键的数目之比为5∶2。

③中碳原子和形成双键的氮原子各有1个电子，形成单键的氮原子有2个电子，则形成的大π键的电子数为6。