化学选择性必修2第2节 共价键与分子的空间结构精练

这是一份化学选择性必修2第2节 共价键与分子的空间结构精练，共10页。试卷主要包含了单选题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1. 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
2. 下列描述中正确的是( )
A. CS2为V形的极性分子B. ClO 3−的空间构型为平面三角形
C. SF6中没有6对完全相同的成键电子对D. SiF4和SO 32−的中心原子均为sp3杂化
3. 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
4. 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
5. 下列说法不正确的是( )
A. HOCH2CHOHCH2OH和CH3CHClCH2CH3都有手性碳原子
B. NH4+与H3O+中心原子的价层电子对数相同
C. BF3中硼原子的杂化类型与苯中碳原子的杂化类型相同
D. SO2和O3是等电子体，但两者具有不同的化学性质
6. 下列叙述正确的是
A. 该配合物中配体是H2NCH2CH2NH2，配位数是2。
B. I 3+离子的空间构型为V形，中心原子的杂化形式为sp3
C. CO、CN−等与N2互为等电子体，则CO和CN−的结构式分别为C≡O、C≡N−
D. HNO3分子的中心原子的价层电子对数为4，该分子的VSEPR模型是正四面体形
7. 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
8. 下列描述中正确的是( )
A. CS2为V形的极性分子B. ClO 3−的空间构型为平面三角形
C. SF6中没有6对完全相同的成键电子对D. SiF4和SO 32−的中心原子均为sp3杂化
9. 下列说法不正确的是( )
A. 碘易溶于四氯化碳，甲烷难溶于水都可用相似相溶规律解释
B. 乳酸分子()中含有一个手性碳原子
C. CO32−的立体构型为三角锥型，中心原子的杂化方式为sp3
D. 酸性：磷酸>次氯酸
10. 下列叙述正确的是
A. 该配合物中配体是H2NCH2CH2NH2，配位数是2。
B. I 3+离子的空间构型为V形，中心原子的杂化形式为sp3
C. CO、CN−等与N2互为等电子体，则CO和CN−的结构式分别为C≡O、C≡N−
D. HNO3分子的中心原子的价层电子对数为4，该分子的VSEPR模型是正四面体形
11. 下列关于分子的结构和性质的描述中，错误的是
A. PF5和PCl5分子均为三角双锥结构，两者的沸点关系为：PF5N>CB. 该有机物中碳原子采取sp、sp2杂化
C. 基态氢原子电子云轮廓图为哑铃形D. PO 43−的空间结构与VSEPR模型相同
13. 硫的化合物很多，如SO2、SO3、SO2Cl2、Na2SO3、三聚的SO33等，三聚的SO33的结构如图所示。下列说法正确的是。
A. SO2Cl2为正四面体结构B. SO2、SO3分子的VSEPR模型不一样
C. SO42−、SO32−中S原子都是sp3杂化D. 40gSO33分子中含有2.5mlσ键
14. 三氟化氯(ClF3)是极强助燃剂，能发生自耦电离：2ClF3⇀↽ClF4−+ClF2+，其分子的空间构型如图，下列推测合理的是
A. ClF3分子的中心原子杂化轨道类型为sp2B. ClF3与Fe反应生成FeCl2和FeF2
C. ClF3分子是含有极性键的非极性分子D. BrF3比ClF3更易发生自耦电离
15. 下列描述正确的是( )
A. ClO3−的空间构型为平面三角形B. SF6中有6对相同的成键电子对
C. 含π键的物质不如只含σ键的物质稳定D. SiF4和SO32−的中心原子均为sp2杂化
二、实验题
16. 三氯化六氨合钴(Ⅲ)CNH36Cl3是黄色或橙黄色晶体，实验室以CCl2为原料经催化制备CNH36Cl3，步骤如下：
I.CCl2的制备：CCl2可以通过钴和氯气反应制得，实验室制备纯净CCl2可用如图实验装置(已知：CCl2易潮解)。
(1)B装置用于制备氯气，其反应的化学方程式为_____A装置中洗气瓶内所装试剂的名称为_____
(2)组装好仪器进行实验时，要先加入浓盐酸，使B装置中开始生成氯气，待A装置内充满黄绿色气体，再加热A装置中的钴粉，目的是_______
II.三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备。其原理为：2CCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2=2CNH36Cl3+2H2O
已知：三氯化六氨合钴不溶于乙醇，常温水中溶解度较小。
(3)水浴温度不低于60℃的原因是_______
(4)下列说法不正确的是_______(填标号)。
A.NH4Cl除作为反应物外，还有调节溶液的pH、增强H2O2的氧化性的作用
B.活性炭是脱色剂、固体2是活性炭
C.加入浓盐酸，析出产品的反应方程式为CNH363++3Cl−=CNH36Cl3↓
D.可用乙醇水溶液洗涤产品
III.晶体结构测定与钴含量分析。
(5)测定晶体结构最科学的方法是_______，从而获取晶胞形状和大小、分子或原子在微观空间的有序排列。CNH363+中心离子的价层电子对为6，其空间结构为_______
(6)利用C3+将KI氧化成I2，C3+被还原后的产物为C2+。然后用0.015ml⋅L−1Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，Na2S2O3所得产物为S4O62−。若称取样品的质量为0.295g，滴定I2时，达到终点消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为54.00mL。该样品中钴元素的质量分数为_______％。
17. 钒(23V)是我国的丰产元素，广泛应用于催化及钢铁工业，有“化学面包”、金属“维生素”之称。回答下列问题：
(1)钒原子的核外电子排布式为______，在元素周期表中的位置为______。
(2)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓为______形；气态SO3以单分子形式存在，其分子的立体构型为______形；固体SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S−O键长有a、b两类，b的键长大于a的键长的原因为______。
(3)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子中V的杂化轨道类型为______；也可得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为______。
(4)钒的某种氧化物晶胞结构如图所示。该氧化物的化学式为______，若它的晶胞参数为x nm，则晶胞的密度为______g/cm3。
18. 下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。
请回答下列问题：
(1)元素f的基态原子电子排布式为_____________。
(2)a与b反应的产物的分子中中心原子的杂化形式为____，该分子是
____(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)c的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因是_________________。
(4)e、f两元素的部分电离能数据列于下表：
比较两元素的I2、I3可知，气态e2+再失去一个电子比气态f2+再失去一个电子难。对此，你的解释是___________________。
(5)d单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。
则晶胞中与d原子距离最近且相等的d原子数目最多为____，一个晶胞中d原子的数目为____。
简答题
19. 均由两种短周期元素组成的A、B、C、D化合物分子，都含有18个电子，它们分子中所含原子数目依次为2、3、4、6。A和C分子中的原子个数比为1:1，B和D分子中的原子个数比为1:2，D可作为火箭推进剂的燃料。请回答下列问题：
(1)A、B、C、D分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为______________________________(填元素符号)。
(2)A与HF相比，其熔、沸点较低，原因是_____________________________________。
(3)B分子的立体构型为__________形，该分子属于__________(填“极性”或“非极性”)分子。由此可以预测B分子在水中的溶解度较__________(填“大”或“小”)。
(4)A、B两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为________________________(填化学式)，若设A的中心原子为X，B的中心原子为Y，比较下列物质的酸性强弱(填“>”“C，A项错误；
B.该有机物分子中苯环上碳原子采取sp2杂化，侧链上碳原子采取sp3杂化，B项错误；
C.基态氢原子电子排布式为1s1，电子云轮廓图为球形，C项错误；
D.PO43−中P价层有4个电子对，没有孤电子对，空间结构和VSEPR模型都是正四面体形，D项正确。
13.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查物质的结构与性质，为高频考点，涉及分子空间构型的判断、杂化理论等知识，题目难度不大，侧重基础知识的考查。
【解答】
A.SO2Cl2分子中与中心S原子形成共价键的O、Cl原子半径不同，因此该分子呈四面体结构，但不是正四面体结构，A错误；
B.SO2中S原子的价层电子对数=2+6−2×22=3，SO3分子S原子的价层电子对数=3+6−2×32=3，故SO2、SO3分子的VSEPR模型均为平面三角形，B错误；
C.SO32−的中心原子S的价层电子对数=12(6+2−2×3)+3=4，SO42−的中心原子S的价层电子对数=4+6+2−4×22=4，S原子都是sp3杂化， C正确；
D.40g(SO3)3分子中的σ键为40240ml×12=2ml，D错误。

14.【答案】D
【解析】A.三氟化氯中氯原子的价层电子对数为5，杂化方式不可能为sp2杂化，故A错误；
B.由三氟化氯是极强助燃剂可知，三氟化氯与铁反应生成氯化铁和氟化铁，故B错误；
C.由图可知，三氟化氯是结构不对称的三角锥形分子，属于含有极性键的极性分子，故C错误；
D.溴元素的电负性小于氯元素，溴氟键的极性强于氯氟键，则三氟化溴比三氟化氯更易发生自耦电离，故D正确；
故选D。
15.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查分子的构型、原子杂化方式判断等知识点，侧重考查基本理论，难点是判断原子杂化方式，知道孤电子对个数的计算方法，为易错点，题目难度中等。
【解答】
A.ClO3−中Cl的价层电子对数=3+12×(7+1−2×3)=4，含有一对孤电子对，则离子的空间构型为三角锥形，故A错误；
B.SF6中价层电子对数=6+12×(6−6×1)=6，且不含孤电子对，所以有6对完全相同的成键电子对，故B正确；
C.如氮气中含有π键，氯气中只含σ键，但是氮气比氯气稳定，故C错误；
D.SiF4中硅原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以硅原子采用sp3杂化，SO32−中价层电子对数=3+12×(6+2−3×2)=4，所以硫原子为sp3杂化，故D错误。
故选B。

16.【答案】(1)2KMnO4+16HCl(浓) =2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O；浓硫酸
(2)排尽装置中的空气，防止加热时钴被氧气氧化
(3)温度低，反应速率小
(4) B
(5) X射线行射仪；正八面体
(6)16.2
【解析】
【分析】
本题考查物质的制备实验，涉及物质的分离与提纯、对操作的分析评价等，侧重实验分析能力及知识综合应用能力的考查，题目难度中等。
【解答】
(1)CCl2的制备时，实验室用高锰酸钾和浓盐酸制备氯气，其原理为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。CCl2易潮解，A中洗气瓶应装浓硫酸干燥。
(2)钴和铁类似，在温度较高时，能与氧气反应，所以用氯气排尽装置中的空气，防止加热时钴被氧气氧化。
(3)三氯化六氨合结(Ⅲ)的制备时，要保持较高温度来提高反应速率。
(4)A.氯化铵水溶液显酸性，有调节溶液的pH、增强H2O2的氧化性的作用，A正确;
B.活性炭是催化剂，B错误；
C.加入浓盐酸，析出产品的反应方程式为[C(NH3)6]3++3Cl−=[C(NH3)6]Cl3↓，C正确；
D.三氯化六氨合钴不溶于乙醇，可用乙醇水溶液洗涤产品，D正确；
(5)测定晶体结构最常见的仪器是X射线行射仪；[C(NH3)6]3+中心离子采取d2sp3杂化，配位数为6，其空间结构为正八面体。
(6)按得失电子守恒、元素质量守恒，测定过程中存在关系式：2C∼I2∼2Na2S2O3，则0.295g产品中钴的百分含量是0.015×54.00×10−3×590.295×100%=16.2%。
17.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d34s2 ; 第四周期第VB族;
(2)哑铃；平面正三角；a键含有双键的成分，键能大，键长较短，b键为单键，键能较小，键长较长；
(3)sp3； NaVO3；
(4)VO2 ；166×1021NAx3
【解析】解：(1)V原子核外有23个电子，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d34s2，在元素周期表中的位置为第四周期第VB族；
(2)基态S原子电子占据最高能级为3p能级，p能级的电子云轮廓为哑铃形；气态SO3分子中S原子价层电子对数=3+6−3×22=3且不含孤电子对，该分子的立体构型形为平面正三角形；固体SO3中a键含有双键的成分，键能大，键长较短，b键为单键，键能较小，键长较长；
(3)钒酸钠(Na3VO4)阴离子中V的价层电子对数=4+5+3−4×22=4且不含孤电子对，V原子的杂化轨道类型为sp3；根据图知，偏钒酸钠的化学式为NaVO3；
(4)该晶胞中V原子个数=1+8×18=2、O原子个数=2+4×12=4，则V、O原子个数之比=2：4=1：2，化学式为VO2；晶胞体积=(x×10−7cm)3，晶体密度=mV=83NA×2(x×10−7)3g/cm3=166×1021NAx3g/cm3。
本题考查物质结构和性质，涉及晶胞计算、原子杂化方式判断、微粒空间构型判断、原子核外电子排布式书写等知识点，综合性较强，明确原子结构、物质结构、晶胞结构是解本题关键，难度一般。
18.【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2； (2) sp3；极性；
(3)电子从能量较高的轨道跃迁到能力较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量；
(4)Mn2+的3d轨道电子为半充满状态较稳定；
(5)12；4。
【解析】
【分析】
本题考查物质结构和性质，涉及原子核外电子排布、晶胞计算等知识点，利用均摊法计算晶胞中原子个数，掌握核外电子排布特点及规则以及杂化理论，分子极性判断为解题关键，题目难度中等．
【解答】
根据元素在周期表中的位置知，a、b、c、d、e、f元素分别是H、N、Mg、Al、Mn、Fe元素，
(1)元素f为26号元素，其3d、4s电子为其外围电子即价电子，3d能级上有6个电子、4s能级上有2个电子，其价电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，
故答案为：1s22s22p63s23p63d64s2；
(2)a为H，b为N，则NH3分子中N原子是sp3杂化，为极性分子，
故答案为：sp3杂化；极性；
(3)金属镁在空气中燃烧产生刺眼的白光，主要从电子跃迁角度解释，电子从能量较高的轨道跃迁到能力较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量，
故答案为：电子从能量较高的轨道跃迁到能力较低的轨道时，以光(子)的形式释放能量；
(4)Mn2+转化为Mn3+时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而Fe2+到Fe3+时，3d能级由不稳定的3d6到稳定的3d5半充满状态，需要的能量相对要少，
故答案为：Mn2+的3d轨道电子为半充满状态较稳定；
(5)d为Al元素，该晶胞中Al原子配位数3×8×12=12，一个晶胞中平均含有铝原子个数8×18+6×12=4，
故答案为：12；4。
19.【答案】(1)N>O>Cl>S；
(2)HF分子之间存在氢键；
(3)V；极性；大；
(4)HClO4>H2SO4；S；
(2)A为HCl，因为HF的分子之间存在氢键和范德华力，而HCl分子之间只存在范德华力，所以HF的熔、沸点高于HCl；
(3)B分子为H2S，其结构类似于H2O，因为H2O分子中O原子以sp3杂化，分子构型为V形，所以H2S分子也为V形，属于极性分子；由此可以预测B分子在水中的溶解度较大；
(4)A、B的中心原子为Cl和S，其最高价氧化物对应的水化物为HClO4和H2SO4，因为非金属性Cl>S，所以酸性HClO4>H2SO4；X、Y的化合价越高酸性越强，所以HClOC；
BD都是原子，但是B是基态、D是激发态，能量：BD，所以失去一个电子能量：B>D。A微粒是B失去一个电子得到的，且A轨道中电子处于全满状态，较稳定，所以失去一个电子能量BKCl；
(5)①同周期从左往右电负性逐渐增强，故有N