选择性必修2第二章 分子结构与性质本章综合与测试同步达标检测题

本章复习提升

易混易错练

易错点1　化学键的分类

1.(2019天津新华中学检测,)了解有机物分子中化学键特征以及原子的成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的描述不正确的是(　　)

A.烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键

B.炔烃分子中碳碳三键由1个σ键、2个π键组成

C.甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键

D.苯环中存在6个碳原子共有的一个大π键

易错点2　键参数及其应用

2.(2020山东枣庄高三上期末,)下列叙述中正确的有　(　　)

①电子排布图 违背了洪特规则

②处于最低能量状态的原子叫基态原子,1s22s22→1s22s22过程中形成的是发射光谱

③运用价层电子对互斥模型推测,C的空间结构为三角锥形

④具有相同核外电子排布的粒子,化学性质相同

⑤NCl3中N—Cl键的键长比CCl4中C—Cl键的键长短

A.1个 B.2个 C.3个 D.4个

3.(2020辽宁阜新海州中学高三月考,)白磷与氧气可发生反应:P4+5O2 P4O10。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P—P:a kJ·mol-1、P—O:b kJ·mol-1、:c kJ·mol-1、:d kJ·mol-1。根据如图所示分子结构和有关数据计算1 mol白磷与氧气反应放出的热量,其中正确的是(　　)

A.(6a+5d-4c-12b)kJ B.(4c+12b-6a-5d)kJ

C.(4c+12b-4a-5d)kJ D.(4a+5d-4c-12b)kJ

易错点3　中心原子杂化轨道类型的确定

4.(2020天津静海一中高二月考,)(1)I3AsF6中存在。的空间结构为　　　　,中心原子的杂化轨道类型为　　　　。 

(2)CS2分子中,C原子的杂化轨道类型是　　　　。 

(3)将F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子空间结构为　　　　,其中氧原子的杂化方式为　　　　。 

(4)CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为　　　　。 

易错点4　VSEPR模型与粒子空间结构之间的关系

5.(2019黑龙江大庆第四中学高二下期中,)下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是(　　)

A.S B.Cl C.N D.Cl

6.(2019山西长治高二下第一次月考,)美国化学家鲍林具有独特的化学想象力:只要给他物质的分子式,他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致,根据VSEPR模型,下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是(　　)

A.N和N B.H3O+和Cl

C.N和C D.P和S

易错点5　分子结构与性质的综合应用

7.(2020河北正定中学高二月考,)下列说法中正确的是(　　)

A.NO2、SO2、BF3、NCl3分子中原子的最外层都不满足8电子稳定结构

B.P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28'

C.N的电子式为[H····H]+,离子呈平面正方形结构

D.NH3分子中中心原子上有一对未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强

8.(2020山西省实验中学高二月考,)下列叙述正确的是(　　)

A.BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键间的夹角为180°,BeCl2是由极性键构成的非极性分子

B.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于水分子间存在氢键

C.PCl3分子中三个共价键的键长、它们之间的夹角都相等,故为非极性分子

D.NH3分子中N原子形成三个杂化轨道,CH4分子中C原子形成4个杂化轨道

9.(2020河北沧州高二月考,)已知短周期主族元素X、Y、Z、W、R 原子序数依次增大。X元素的原子是所有元素原子中半径最小的;Y、W同主族,Z、W同周期;X与Y可形成具有18个电子的化合物G,酸性条件下,在含W阴离子的溶液中加入G可得到W单质;Z是同周期中金属性最强的元素。下列说法不正确的是(　　)

A.原子半径:X<Y<W<R<Z

B.由Y、Z元素可形成两种离子化合物,其阳离子与阴离子物质的量之比都是2∶1

C.沸点:X2Y>X2W

D.W与R可形成共价化合物WR2,且WR2是极性分子

思想方法练

利用抽象问题具体化思想解决杂化轨道类型与分子空间结构的关系的问题

1.(2020山东潍坊高三模拟,)硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一。下列说法正确的是(　　)

A.硒的摄入量越多对人体越好

B.Se空间结构为正四面体形

C.H2Se的熔、沸点比H2S高

D.H2SeO4的酸性比H2SO4强

2.(2020山西省实验中学高二月考,)三硫化四磷(P4S3)是黄绿色针状晶体,易燃、有毒,分子结构之一如图所示。下列有关P4S3的说法中不正确的是(　　)

A.P4S3中各原子最外层均满足8电子稳定结构

B.P4S3中磷元素为+3价

C.P4S3中P原子和S原子均为sp3杂化

D.1 mol P4S3分子中含有6 mol极性共价键

3.()下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是(　　)

①BF3　②CH2CH2　③　④

⑤NH3　⑥CH4

A.①②③ B.①⑤⑥ 

C.②③④ D.③⑤⑥

4.()臭氧(O3)能吸收紫外线,保护人类赖以生存的环境。O3分子的结构如图所示,呈V形,键角为116.5°,中间的氧原子与另外两个氧原子分别形成一个非极性共价键。中间氧原子提供2个电子,旁边两个氧原子各提供一个电子,形成一个特殊的化学键(虚线内部分),分子中三个氧原子共用这4个电子。请回答下列问题:

(1)O3中的非极性共价键是　　　　键,特殊的化学键是　　　　键(填“σ”或“π”)。 

(2)分子中的大π键可用符号表示,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),则O3中的大π键应表示为　　　　。 

(3)O3与O2互为　　　　　　　。 

(4)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是　　　　(填字母)。 

A.H2O B.CO2 

C.SO2 D.BeCl2

(5)分子中某一原子上没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对,O3分子中有　　　　对孤电子对。 

5.()如图是甲烷分子中C原子sp3杂化轨道电子云图:

(1)甲烷分子中C—H键的键角为　　　　　　　　。 

(2)乙烯和乙炔的电子式分别为　　　　　　　　、　　　　　　　　,请你比较乙烯和乙炔分子中“”和“”的键长大小:　　　　　　　　　　　　。乙炔和乙烯一样都能和溴水发生加成反应并使溴水褪色,请你预测在同浓度同体积的溴水中分别通入乙烯和乙炔时,　　　　　　(选填“乙烯”或“乙炔”)使溴水褪色的时间短;同温同压下,使等体积等浓度的溴水正好褪色,消耗的　　　　(选填“乙烯”或“乙炔”)少。 

(3)苯分子中C原子以sp2杂化轨道成键,6个C原子中每个C原子的2s轨道和其中2个2p轨道形成3个sp2杂化轨道,其中1个sp2杂化轨道与1个H原子形成1个σ键、另外2个sp2杂化轨道分别与另外2个C原子的sp2杂化轨道形成2个σ键而形成1个六元环,而每个C原子未参与杂化的另1个2p轨道均垂直于这个六元环所处的平面且相互之间“肩并肩”重叠形成1个“大π键”,如下图:

请你猜想:

②   苯分子中每个碳碳键的键长是否相等?　　　　　; 

②苯分子中碳碳键的键长与C—C键、键、键的键长相比,处于　　　　　　　　　　　的键长之间。 

答案全解全析

易混易错练

1.C　烷烃分子中碳原子均形成4个共价键,杂化轨道数为4,均采用sp3杂化轨道成键;碳碳三键由1个σ键、2个π键组成;甲苯分子中甲基中的C采用sp3杂化;苯环中碳原子采用sp2杂化轨道成键,6个碳原子上未参与杂化的2p轨道相互重叠形成一个大π键。

2.B　2p能级有4个电子,应优先单独占据一个轨道,而且自旋状态相同,则该电子排布图违背了洪特规则,故①正确;处于最低能量状态的原子叫做基态原子,但电子排布式为1s22s22、1s22s22的原子能量相同,1s22s22→1s22s22过程中没有能量释放,故②错误;C中中心原子价层电子对数=3+×(4+2-3×2)=3,没有孤电子对,碳原子采取sp2杂化,离子的空间结构为平面三角形,故③错误;O2-、Mg2+核外都有10个电子,其电子层结构相同,前者具有还原性,后者具有氧化性,两者化学性质不同,故④错误;C原子的半径大于N原子的半径,所以CCl4中C—Cl键键长比NCl3中N—Cl键键长要长,故⑤正确。

3.B　化学反应的实质是反应物中化学键的断裂和生成物中化学键的形成。依据键能的数据可以计算化学反应的热效应,即ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。根据反应P4+5O2 P4O10,并结合物质的分子结构可知,1个白磷分子中含有6个P—P键,1个氧气分子中含有1个键,1个P4O10分子中含有4个键和12个P—O键,因此该反应的ΔH=(6a+5d-4c-12b)kJ·mol-1,由于该反应为放热反应,ΔH为负值,故1 mol白磷反应放出的热量为(4c+12b-6a-5d)kJ。

4.答案　(1)V形　sp3

(2)sp

(3)V形　sp3

(4)sp3、sp2

解析　(1)的价层电子对数为2+(7-1-2×1)=4,中心原子有2对孤电子对,故其空间结构为V形,中心原子的杂化轨道类型为sp3。

(2)CS2分子中,C原子价层电子对数为2+(4-2×2)=2,中心原子没有孤电子对,故其杂化轨道类型是sp。

(3)OF2分子的中心原子的价层电子对数为2+(6-2×1)=4,中心原子还有2对孤电子对,故其分子的空间结构为V形,氧原子的杂化方式为sp3。

(4)CH3COOH中C原子有两种,甲基中的碳原子与相邻原子形成4个共用电子对,没有孤电子对,故其杂化轨道类型为sp3;羧基中的碳原子与氧原子形成双键,还分别与甲基上的碳原子、羟基中的氧原子各形成1对共用电子对,没有孤电子对,故其杂化轨道类型为sp2。

5.B　S中S原子的价层电子对数是4,VSEPR模型为四面体形,有1对孤电子对,所以S的空间结构是三角锥形,A不符合题意;Cl中Cl原子的价层电子对数是4,VSEPR模型为正四面体形,无孤电子对,所以Cl的空间结构是正四面体形,B符合题意;N中N原子的价层电子对数是3,VSEPR模型为平面三角形,有1对孤电子对,所以N的空间结构是V形,C不符合题意;Cl中Cl原子的价层电子对数是4,VSEPR模型为四面体形,有1对孤电子对,所以Cl的空间结构是三角锥形,D不符合题意。

6.C　N中心原子的价层电子对数=2+(5+1-2×2)×=3,含有一对孤电子对,空间结构为V形;N中心原子的价层电子对数=4+(5-1-4×1)×=4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形,A不选。H3O+中心原子的价层电子对数=3+(6-1-3×1)×=4,含有一对孤电子对,空间结构为三角锥形;Cl中心原子的价层电子对数=3+(7+1-3×2)×=4,含有一对孤电子对,空间结构为三角锥形,B不选。N中心原子的价层电子对数=3+(5+1-3×2)×=3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形;C中心原子的价层电子对数=3+(4+2-3×2)×=3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,C选。P中心原子的价层电子对数=4+(5+3-4×2)×=4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形;S中心原子的价层电子对数=4+(6+2-4×2)×=4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形,D不选。

7.D　N原子最外层有5个电子,与3个Cl原子形成3对共用电子对,所以NCl3分子中N原子最外层满足8电子稳定结构,Cl原子最外层也满足8电子稳定结构,A错误;白磷分子和甲烷分子都是正四面体形,但白磷分子的键角是60°,B错误;铵根离子的电子式书写正确,但铵根离子的空间结构为正四面体形,C错误;氨气分子中N原子与3个H原子形成3个共价单键,还有一对孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强,D正确。

8.A　Be—Cl键是极性键,BeCl2分子的空间结构为直线形,所以BeCl2是由极性键构成的非极性分子,A正确;H2O很稳定,是因为O—H键的键能大,水的沸点较高,是因为水分子间可形成氢键,B错误;PCl3分子的空间结构是三角锥形而不是平面三角形,PCl3分子是由P—Cl键构成的极性分子,C错误;NH3中N原子形成3个σ键,有一对未成键的孤电子对,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,CH4分子中C原子采取sp3杂化,杂化轨道全部用于形成σ键,C原子形成4个杂化轨道,D错误。

9.A　已知短周期主族元素X、Y、Z、W、R 原子序数依次增大,X元素的原子是所有元素原子中半径最小的,则X为H元素;Z是同周期中金属性最强的元素,则Z位于ⅠA族;Y、W同主族,W的原子序数大于Y,则W位于第三周期,又Z、W同周期,则Z为Na元素;X与Y可形成具有18个电子的化合物G,酸性条件下,在含W阴离子的溶液中加入G可得到W单质,G为H2O2,则W为S元素、Y为O元素;R的原子序数大于W(S),则R为Cl元素。电子层数越多,原子半径越大,电子层结构相同时,原子的核电荷数越大,原子半径越小,则五种元素的原子半径:X<Y<R<W<Z,故A错误;由Y、Z元素形成的两种离子化合物分别为氧化钠和过氧化钠,氧化钠和过氧化钠中阳离子(钠离子)与阴离子(氧离子、过氧根离子)物质的量之比都是2∶1,故B正确;水分子间存在氢键,导致水的沸点较高,即沸点:X2Y>X2W,故C正确;W(S)与R(Cl)可形成共价化合物SCl2,SCl2为V形分子,属于极性分子,故D正确。

思想方法练

1.C　硒(Se)元素是人体必需的微量元素之一,但并不表示摄入量越多越好,故A错误;Se中心原子的价层电子对数为3+=4,有1对孤电子对,中心原子为sp3杂化,离子的空间结构为三角锥形,故B错误;H2Se和H2S结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔、沸点越高,则H2Se的熔、沸点比H2S高,故C正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物酸性越强,Se的非金属性比S弱,则H2SeO4的酸性比H2SO4弱,故D错误。

2.B　磷原子最外层电子数为5,硫原子最外层电子数为6,从图中可看出,P4S3中每个磷原子形成了3个共价键,每个硫原子形成了2个共价键,所以P4S3分子中所有原子最外层均满足8电子稳定结构,A正确;P4S3分子中,有一个磷原子连接了3个硫原子,其化合价为+3价,其他磷原子都是连接两个磷原子和一个硫原子,其化合价为+1价,B错误;从图中可看出该分子中,每个磷原子形成3个σ键且有一对孤电子对,每个硫原子形成2个σ键且有两对孤电子对,所以该分子中硫原子和磷原子均采取sp3杂化,C正确;一个P4S3分子中含有6个P—S键和3个P—P键,P—S键属于极性键,P—P键属于非极性键,所以1 mol P4S3中含有6 mol极性键,D正确。

3.A　①BF3中B的价层电子对数为3+×(3-3×1)=3,且无孤电子对,中心原子B为sp2杂化,BF3的空间结构为平面三角形;②中每个C原子形成2个碳氢σ键和1个碳碳双键,双键中有1个σ键和1个π键,C原子上没有孤电子对,C的价层电子对数为3,C为sp2杂化,中2个C原子和4个H原子在同一平面上;③中C为sp2杂化,为平面正六边形结构;④中每个C原子形成1个碳氢σ键和1个碳碳三键,三键中有1个σ键和2个π键,C原子上没有孤电子对,C的价层电子对数为2,C为sp杂化,中2个C原子和2个H原子在同一直线上;⑤NH3中N的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,中心原子N为sp3杂化,NH3的空间结构为三角锥形;⑥CH4中C的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4,中心原子C为sp3杂化,CH4的空间结构为正四面体形;分子的空间结构可用sp2杂化轨道解释的是①②③,故选A。

4.答案　(1)σ　π　(2)　(3)同素异形体　(4)C　(5)5

解析　(1)由题意可知,中间的氧原子以2个σ键和1个π键与旁边的2个氧原子连接。(2)根据苯分子中的大π键可知O3中的大π键可表示为。(3)O2和O3互为同素异形体。(4)H2O中氧原子采用sp3杂化;CO2中碳原子采用sp杂化;BeCl2中Be原子采用sp杂化;SO2中硫原子采用sp2杂化,为V形结构,所以SO2和O3的结构最相似。

5.答案　(1)109°28'　(2)H········H　H··C⋮⋮C··H

r()>r()　乙烯　乙炔　(3)①相等　②C—C键和键

解析　(1)甲烷分子的空间结构是正四面体形,C—H键的键角为109°28'。(2)1个乙烯分子中含有2个碳原子和4个氢原子,两个碳原子之间通过共用2对电子形成一个碳碳双键,碳碳双键与碳氢键之间夹角为120°,为平面形结构,其电子式为H········H;乙炔的电子式为H··C⋮⋮C··H;共用电子对越多,两个碳原子的结合力越强,所以r()>r()。碳碳三键的键能大,使溴水褪色的时间长,故在同浓度同体积的溴水中分别通入乙烯和乙炔时,乙烯使溴水褪色的时间短;发生加成反应时1 mol乙烯消耗1 mol溴、1 mol乙炔消耗2 mol溴,故同温同压下,使等体积等浓度的溴水正好褪色,消耗的乙炔少。(3)①苯分子中碳碳键键长相等;②由于C—C键中只含有1个σ键,碳碳双键中含有1个σ键和1个仅被2个碳原子共有的π键,所以苯分子中碳碳键的键长介于C—C键和键之间。