2021高三化学人教版一轮课后限时集训：38 分子结构与性质 Word版含解析

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1．(2019·绵阳模拟)下列描述正确的是 ( )
A．CS2为V形极性分子
B．SiF4与SOeq \\al(2－,3)的中心原子均为sp3杂化
C．C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
D．水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键
[答案] B
2．下列有关分子的结构和性质的说法正确的是 ( )
A．H2O2和C2H2均为直线形的非极性分子
B．NF3和PCl3均为三角锥形分子，中心原子均为sp3杂化
C．H3BO3和H3PO3均一定为三元酸，结构式均为 (X＝B，P)
D．CH4和白磷(P4)分子均为正四面体形分子，键角均为109°28′
[答案] B
3．下列说法中正确的是( )
A．卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键
B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高
C．H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大
D．X—H…Y的三个原子总在一条直线上
A [B项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C项，水中氢键键能比HF中氢键键能小；D项，X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上。]
4．关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物，下列说法中正确的是( )
A．配体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
C [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O配体是Cl－、H2O，提供孤电子对；中心离子是Ti3＋，配合物中配位离子Cl－不与Ag＋反应，外界中的Cl－与Ag＋反应，据此分析解答。]
5．胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列说法正确的是 ( )
A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp2杂化
B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键，不存在离子键
C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
D．胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去
D [H2O中氧原子形成2个σ键，有2个孤电子对，为sp3杂化，硫酸根离子中羟基氧原子是sp3杂化，非羟基氧原子不是中心原子，不参与杂化，故A错误；在题述结构示意图中，存在O→Cu配位键，H—O、S—O共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键，故B错误；胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子晶体，故C错误；由于胆矾晶体中有两类结晶水，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，结合方式不同，因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物，故D正确。]
6．经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空：
(1)若所得Fe3＋和SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显红色。该离子的离子符号是________，配体中的配位原子是________。
(2)若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为_____________________________________________
___________________________________________________________________。
[答案] (1)[Fe(SCN)]2＋ S
(2)FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl
7．(1)(2017·全国卷Ⅰ)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在Ieq \\al(＋,3)。Ieq \\al(＋,3)的几何构型为________________________，中心原子的杂化形式为____________________。
(2)(2017·全国卷Ⅲ)①CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。
②Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在_________________________。
(3)①V2O5常用作SO2 转化为SO3的催化剂。SO2 分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为______ ；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________ ；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为________ (填图1中字母)，该分子中含有________个σ键。
图1
图2
②V2O5 溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为________。
(4)①碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是
_________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
②CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_________________
___________________________________________________________________。
[解析] (1)Ieq \\al(＋,3)的价层电子对数为2＋eq \f(1,2)(7－1－2×1)＝4。
(3)①SO2 分子中S原子价层电子对数是3对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，其中a为硫氧双键，b为硫氧单键，较短的键为a，该分子中含有12个σ键。②VOeq \\al(3－,4)中，V形成4个σ键，孤电子对数为eq \f(5＋3－4×2,2)＝0，为正四面体结构；由链状结构可知每个V与3个O形成阴离子，且V的化合价为＋5，则形成的化合物的化学式为NaVO3。
(4)①碳原子核外最外层有4个电子，在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子，也很难得到4个电子形成阴离子。因此，碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。
②CS2分子中，存在σ键和π键。CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。根据等电子理论，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、COS和N2O，离子有NOeq \\al(＋,2)、SCN－。
[答案] (1)V形 sp3 (2)①sp sp3 ②离子键和π键 (3)①3 V形 sp2杂化 sp3杂化 a 12
②正四面体形 NaVO3
(4)①C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构
②σ键和π键 sp CO2、SCN－(或COS等)
8．(2019·云南七校联考，节选)很多物质含有B、C、N三种元素中的一种或几种，回答下列问题：
(1)碳元素有12C、13C和14C等同位素，14C原子核外存在________对自旋相反的电子。B、C、N三种元素的电负性由大到小的顺序是________。
(2)硼酸(H3BO3)能够吸收中子，屏蔽核辐射。
①硼酸晶体中，B的杂化轨道类型是________。
②硼酸是一元弱酸，其呈酸性的机理是：硼酸与水作用时，硼原子与水电离产生的OH－以配位键结合形成Y－，导致溶液中c(H＋)>c(OH－)。Y－的结构简式是__________；硼酸与水作用时，每生成一个Y－，断裂________个σ键。
(3)三溴化硼、三氯化硼的分子结构与三氟化硼相似，如果把B—X(X为卤素原子)键都视为单键来计算键长，计算值与实测值结果如表。硼卤键键长实测值比计算值要小得多，可能的原因是_________________________________________。
(4)NH3可用于合成尿素、硫酸铵等氮肥。某化肥厂从生产的硫酸铵中检出一种组成为N4H4(SO4)2的物质。该物质在水溶液中以SOeq \\al(2－,4)和N4Heq \\al(4＋,4)两种正四面体构型的离子存在。N4Heq \\al(4＋,4)遇碱生成一种形似白磷的N4分子，白磷(P4)分子的结构如图所示，写出N4Heq \\al(4＋,4)的结构(标明其中的配位键)___________________________。
白磷(P4)分子
[解析] (1)C原子核外电子排布式为1s22s22p2，则14C原子核外存在2对自旋相反的电子。同周期主族元素从左到右元素的电负性逐渐增大，则B、C、N三种元素的电负性由大到小的顺序是N＞C＞B。(2)①B的杂化轨道类型是sp2杂化。②硼酸与水作用时，硼原子与水电离产生的OH－以配位键结合形成Y－，则Y－为，因此形成Y－时要破坏水中的O—H键，每生成一个Y－，断裂1个σ键。(3)硼卤键键长实测值比计算值要小得多，可能的原因是B原子上有一个空的2p轨道，还可以和卤素原子形成π键。(4)N4Heq \\al(4＋,4)中每个N原子与另外3个N原子形成共价键，同时与1个氢离子形成配位键，则N4Heq \\al(4＋,4)的结构为。
[答案] (1)2 N＞C＞B
(2)①sp2杂化 ②(或) 1
(3)B与X原子间还有π键形成
(4)
9．(2019·各地模拟题精选)(1)依据VSEPR理论推测S2Oeq \\al(2－,3)的立体构型为________，中心原子S的杂化方式为________，[Ag(S2O3)2]3－中存在的化学键有________(填字母序号)。
A．离子键 B．极性键 C．非极性键 D．金属键
E．配位键
(2)氯气与熟石灰反应制漂白粉时会生成副产物Ca(ClO3)2，ClOeq \\al(－,3)中心原子的杂化形式为________、立体构型是________。
(3)甲醇(CH3OH)在Cu催化作用下被氧化成甲醛(HCHO)。甲醛分子内σ键与π键个数之比为______。甲醇分子内的O—C—H键角____________(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角，理由是_____________
____________________________________________________________________。
(4)呋喃()分子中，碳原子和氧原子的杂化方式分别为________、________；1 ml 吡咯()分子中含有________ml σ键，分子中N采用杂化方式为________。
[解析] (1)硫代硫酸根离子中一个硫原子相当于氧原子，中心硫原子孤电子对数为eq \f(6＋2－2×4,2)＝0，价层电子数为0＋4＝4；[Ag(S2O3)2]3－中Ag＋与S2Oeq \\al(2－,3)之间形成配位键，硫原子之间形成非极性键，硫与氧原子之间形成极性键。
(3)甲醛中C原子形成3个σ键，为sp2杂化，是平面三角形结构，键角为120°，甲醇分子内碳原子形成4个σ键，无孤电子对，杂化方式为sp3杂化，是四面体结构，O—C—H键角约为109°28′，键角小于120°，所以甲醇分子内O—C—H键角比甲醛分子内O—C—H键角小。
[答案] (1)四面体形 sp3 BCE
(2)sp3 三角锥形
(3)3∶1 小于 甲醇分子中碳采用sp3杂化，键角约为109°28′，而甲醛分子中碳采用sp2杂化，键角约为120°
(4)sp2 sp3 10 sp3
10．(2019·模拟题精选)(1)①VCl2溶液与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成配离子[V(En)2]2＋(En是乙二胺的简写)，该配离子中所含非金属元素的电负性由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。乙二胺分子中氮原子的杂化轨道类型为________，乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，且相对分子质量相近，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是______________________________________
____________________________________________________________________。
②钒能形成多种配合物，钒的两种配合物X、Y的化学式均为V(NH3)3ClSO4，取X、Y的溶液进行实验(已知配体难电离出来)，所用试剂及所得现象如表所示：
则X的配离子为________，Y的配体是________。
(2)NH3与H2O可与Zn2＋形成配合物
[Zn(NH3)3(H2O)]2＋，与Zn2＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。
(3)NH3的相对分子质量比N2O的小，但其沸点却比N2O的高，其主要原因是_________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)H2O比NH3的熔沸点高的理由是__________________________________
________________________________________________________________。
(5)HF的水溶液中存在的氢键有_____________________________________
___________________________________________(用A—H…B形式表示)。
(6) 的熔点_______(填“高”或“低”)理由是
____________________________________________________________。
(7)乙醇在水中的溶解度比CH3CH3大的多的理由是
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
[答案] (1)①N＞C＞H sp3 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键
②[V(NH3)3Cl]2＋ NH3、SOeq \\al(2－,4)
(2)N、O (3)NH3分子间形成氢键
(4)H2O分子间形成氢键比NH3的多
(5)F—H…O F—H…F O—H…F O—H…O
(6)低形成分子内氢键而形成分子间氢键，后者熔点较高
(7)乙醇与H2O能形成分子间氢键，溶解度增大
11．(2019·德州模拟)镍是有机合成的重要催化剂。
(1)基态镍原子的价电子排布式___________________________________。
(2)镍和苯基硼酸共催化剂实现了丙烯醇
(CH2===CH—CH2OH)的绿色高效合成。丙烯醇中碳原子的杂化类型有______________________；丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇(CH2===CH—CH2OH)分子量相等，但丙醛比丙烯醇的沸点低的多，其主要原因是____________________。
(3)羰基镍[Ni(CO)4]用于制备高纯度镍粉。羰基镍[Ni(CO)4]中Ni、C、O 的电负性由大到小的顺序为________。
(4)Ni2＋能形成多种配离子，如[Ni(NH3)6]2＋、[Ni(SCN)3]－ 等。NH3 的立体构型为________；与SCN－互为等电子体的分子有____________________(填分子式)。
[解析] (2)丙烯醇中碳原子形成了一个碳碳双键，其余为碳氧、碳氢单键，所以C原子的杂化类型有sp2和sp3杂化，丙醛(CH3CH2CHO)与丙烯醇(CH2===CH—CH2OH)相对分子量相等，但丙醛比丙烯醇的沸点低的多，是因为丙烯醇分子间存在氢键。 (4)NH3分子中N原子是sp3杂化，且具有一对孤对电子，则NH3的立体构型为三角锥形，与SCN－互为等电子体的分子有N2O或CO2。
[答案] (1)3d84s2 (2)sp2、sp3 丙烯醇中分子间存在氢键 (3)O>C>Ni (4)三角锥形 N2O或CO2
12．(2019·厦门模拟)钴及其化合物在生产生活中有广泛的应用。回答下列问题：
(1)基态钴原子价电子排布式为________。
(2)C3＋在水中易被还原成C2＋，而在氨水中可稳定存在，其原因为________
________________________________________________________________。
(3)[C(NOeq \\al(－,3))4]2－中C2＋的配位数为4，配体中N的杂化方式为________，该配离子中各元素I1由小到大的顺序为________(填元素符号)，1 ml该配离子中含σ键数目为________NA。
(4)八面体配合物CCl3·3NH3结构有________种，其中极性分子有________种。
(5)配合物C2(CO)8的结构如下图，该配合物中存在的作用力类型有________(填字母)。
A．金属键 B．离子键
C．共价键 D．配位键
E．氢键 F．范德华力
[解析] (3)配体NOeq \\al(－,3)中心原子N的价电子层电子为3对，为平面三角形，杂化方式为sp2；非金属性越强，第一电离能越大，由于N的电子排布是半满稳定结构，所以第一电离能大于O，所以I1由小到大的顺序为C＜O＜N；硝酸根中σ键有3个，则一个[C(NOeq \\al(－,3))4]2－中含σ键数目为4＋3×4＝16，则1 ml该配离子中含σ键数目为16NA。(4)根据八面体的立体构型知，配合物CCl3·3NH3结构有2种，因为不能形成对称结构，其中极性分子也是2种。
[答案] (1)3d74s2 (2)C3＋可与NH3形成较稳定的配合物 (3)sp2 C