高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三节 分子结构与物质的性质同步训练题

第三节分子结构与物质的性质

课时1　共价键的极性

【基础巩固】

1.下列分子中共价键的极性强弱顺序正确的是 (　　)

A.CH4>NH3>H2O>HFB.HF>H2O>NH3>CH4

C.H2O>HF>CH4>NH3D.HF>H2O>CH4>NH3

解析：比较共价键的极性，可比较成键的两个原子吸引电子能力的大小。如果两原子吸引电子的能力相差越大，共用电子对偏移的程度越大，则键的极性越强。则分子中共价键的极性强弱顺序为HF>H2O>NH3>CH4。

答案：B　

2.下列叙述中正确的是 (　　)

A.NH3、CO、CO2都是极性分子

B.CH4、CCl4都是含有极性共价键的非极性分子

C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强

D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子

解析：选项A中CO2属于非极性分子；选项C中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱；选项D中的H2O是V形结构。

答案：B　

3.常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形。以下关于三氯化氮的说法中正确的是              (　　)

A.分子中N—Cl是非极性共价键

B.分子中不存在孤电子对

C.NCl3分子是极性分子

D.因N—Cl的键能大，它的沸点高

解析：NCl3的电子式为，N原子上还有一个孤电子对；NCl3分子是三角锥形结构，不对称，是极性分子；N—Cl为极性共价键，其键能大，说明分子稳定，而物质熔点、沸点的高低与共价键强弱无关。

答案：C　

4.已知H2O2分子的空间结构可在二面角中表示(如图所示)，则有关H2O2结构的说法中正确的是              (　　)

A.分子的正电中心与负电中心重合

B.分子中只有极性共价键

C.它是极性分子

D.它是非极性分子

解析：由H2O2的结构式可以看出，该分子中存在H—O极性共价键和O—O非极性共价键；由分子空间结构可以看出，其分子正电中心与负电中心不重合，故为极性分子。

答案：C　

5.(2022·广东广州)下列说法正确的是 (　　)

A.非极性分子中的原子上一定不含孤电子对

B.平面三角形分子一定是非极性分子

C.中心原子采取杂化的型分子，一定是非极性分子

D.同种元素形成的单质分子一定非极性分子

解析：Cl2分子是非极性分子，但每个Cl原子上都有孤电子对，P4是非极性分子，但每个P原子上都有一个孤电子对，A项错误；平面三角形分子不一定是非极性分子，如甲醛，B项错误；中心原子采取sp3杂化的AB4型分子是以中心原子为中心的正四面体结构，一定是非极性分子， C项正确；同种元素形成的单质分子不一定是非极性分子，如臭氧是极性分子，D项错误。

答案：C　

6.下列羧酸的酸性最弱的是 (　　)

A.CF3COOH    B.CHCl2COOH

C.CH3CH2COOH   D.CH2BrCOOH

解析：CH3CH2—是推电子基团，导致羧酸的酸性减弱。

答案：C　

7.PH3又称磷化氢，在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体，电石气的杂质中常含有它。它的结构与NH3分子的结构相似。以下关于PH3的叙述中正确的是              (　　)

A.PH3是非极性分子

B.PH3分子中无未成键的电子对

C.PH3是一种强还原剂

D.PH3分子中的P—H是非极性共价键

解析：PH3与NH3分子的结构相似，因此在P原子的最外层有一个孤电子对未成键。P—H是由不同种原子形成的共价键，属于极性共价键。根据PH3的分子结构可知该分子的正电中心和负电中心不重合，故分子有极性。PH3中P呈-3价，具有很强的还原性。

答案：C　

8.下列叙述中正确的是 (　　)

A.卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越弱

B.以极性共价键结合的分子，一定是极性分子

C.可确定A2B或AB2型分子是极性分子的依据是，含有极性共价键且分子的空间结构不对称，为键角小于180°的非直线形结构

D.非极性分子中，各原子间都应以非极性共价键结合

解析：对比HF、HCl、HBr、HI分子中H—X的强弱可知，卤素的非金属性越强，键的极性越强，稳定性越强。以极性共价键结合成的双原子分子一定是极性分子，但以极性共价键结合成的多原子分子也可能是非极性分子。A2B型分子如H2O、H2S等，AB2型分子如OF2、SO2等，判断其是极性分子的依据是分子中有极性共价键且空间结构不对称。空间结构对称的非极性多原子分子中可以含有极性共价键。

答案：C　

9.按酸性强弱顺序给下列羧酸排序。

(1)CHCl2COOH、CH2ClCOOH、CF3COOH、CHF2COOH、CH2ICOOH。

(2)CH3COOH、CH2COOH、HCOOH、CH3CH2COOH。

解析：(1)卤素原子的电负性越大，吸电子能力越强，形成的化学键极性越强，羧酸的酸性越强，所以酸性强弱顺序为CF3COOH>CHF2COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>CH2ICOOH。

(2)烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越弱，所以酸性强弱顺序为HCOOH>CH3COOH>CH3CH2COOH> CH3CH2CH2COOH。

答案：(1)CF3COOH>CHF2COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH>

CH2ICOOH。

(2)HCOOH>CH3COOH>CH3CH2COOH>CH3CH2CH2COOH。

10.(2022·广东汕头)第ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含第ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题。

(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是　　　　。 

(2)原子的第一电离能是指气态基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　　。 

(3)Se原子序数为　　　　，其核外M层电子的排布式为　　　　　　　　　。 

(4)H2Se的酸性比H2S　　　　(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的空间结构为　　　　　　　　　，的空间结构为　　　　　　　　。 

(5)H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10-3和2.5×10-8，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10-2，请根据结构与性质的关系解释：

①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 

② H2SeO4比 H2SeO3酸性强的原因：　　　　　　　　　　　　　。 

解析：(1)S8为环状立体结构，所以轨道杂化方式为sp3。

(2)根据同主族电离能变化规律，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为O>S>Se。

(3)Se原子序数为34，其核外M层电子的排布式为3s23p63d10。

(4)原子半径越大，氢化物越容易电离出氢离子，所以H2Se的酸性比H2S的强。气态SeO3分子的空间结构为平面三角形，S的空间结构为三角锥形。

(5)①H2SeO3和H2SeO4第一步电离产生的氢离子抑制第二步电离，所以第一步电离程度大于第二步电离程度。 ②H2SeO3中Se的化合价为+4价，H2SeO4中Se的化合价为+6价，正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移，越易电离出氢离子。

答案：(1)s(2)O>S>Se　(3)34　3s23p63(4)强　平面三角形　三角锥形　(5)①H2SeO3和H2SeO4第一步电离产生的氢离子抑制第二步电离，所以第一步电离程度大于第二步电离程度　②对同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强

【拓展提高】

11.(2022·广东广州)甲、乙、丙、丁均为18电子分子。甲为双原子分子且为浅黄绿色气体，乙的水溶液常用于医用消毒，丙有臭鸡蛋气味，丁为烃类有机物。下列判断错误的是              (　　)

A.丁分子中，中心原子发生杂化

B.丙分子中的化学键为键，有轴对称性，可以旋转

C.乙为极性分子，但分子中同时含有极性键和非极性键

D.一定条件下，每两分子甲和一分子丁恰好反应生成的有机产物只有一种结构

解析：甲、乙、丙、丁均为18电子分子。甲为双原子分子且为浅黄绿色气体，甲是F2；乙的水溶液常用于医用消毒，乙是H2O2；丙有臭鸡蛋气味，丙是H2S；丁为烃(烃只含C、H元素)，丁是C2H6。C2H6分子中，C原子形成4个单键，没有孤电子对，为sp3杂化， A项正确；丙是H2S分子，S原子采用sp3杂化，H—S为sp3-s σ键，有轴对称性，可以旋转， B项正确；H2O2为极性分子，结构式为H—O—O—H，分子中同时含有极性键和非极性键， C项正确；光照条件下，每两分子F2和一分子C2H6恰好发生取代反应，生成的有机产物为C2H4F2，即乙烷的二氟代物，乙烷中的两个H被F取代，可以是一个碳原子上的两个H被取代，也可以是两个碳原子上各有一个H被取代，所以有两种结构， D项错误。

答案：D　

12.下列关于分子极性的说法中正确的是(　　)

①极性分子中可能含有非极性共价键

②非极性分子中可能含有极性共价键

③极性分子中只含有极性共价键

④非极性分子中只含有非极性共价键

A.①②    B.①③C.②③    D.②④

解析：判断某分子是极性分子还是非极性分子，就是看分子的正电中心和负电中心是否重合。以非极性共价键结合的分子一定是非极性分子，对于双原子分子，以极性共价键结合的分子是极性分子。对于多原子分子，以极性共价键结合或分子中既有极性共价键又有非极性共价键时都需要考虑分子的空间结构。如NH3分子是以极性共价键结合的极性分子，CO2是以极性共价键结合的非极性分子，H2O2是含有极性共价键和非极性共价键的极性分子。故选A项。

答案：A　

13.(2022·广东广州，改编)下图是元素周期表的一部分。周期表中所列的字母分别代表某一种化学元素。

下列说法正确的是 (　　)

A.A、B形成化合物的沸点可能高于A、C形成化合物的沸点

B.A、B、D三种元素组成的生活中常见分子可从碘水中萃取碘

C.C元素组成的常见单质中π键与孤电子对个数之比为1∶2

D.D元素组成的单质一定为非极性分子

解析：结合元素在周期表中的位置可知，A为H元素，B为C元素，C为N元素，D为O元素，据此分析解答。H元素和C元素形成的化合物可以是大分子有机化合物，沸点可能高于H元素和N元素形成的化合物，A项正确； A为H元素，B为C元素，D为O元素，三种元素组成的生活中常见分子，如乙醇、乙酸与水互溶，不能从碘水中萃取碘，B项错误；C为N元素，组成的常见单质为N2，其结构为N≡N，1个该分子中含有2个π键、2个孤电子对，两者之比为1∶1，C项错误；D为O元素，O元素组成的单质有O2、O3，O3为极性分子，D项错误。

答案：A　

14.下列各组物质中，都含有极性共价键和非极性共价键的是 (　　)

A.CH4和SiF4B.H2O2和N2H4

C.NaOH和NH4ClD.C2H6和HCOOH

解析：A项，都只含极性共价键；B项，氢氧键和氢氮键是极性共价键，而氧氧键和氮氮键都是非极性共价键；C项，氢氧化钠和氯化铵中的OH-、N中有极性共价键，无非极性共价键；D项，乙烷中含有碳碳非极性共价键和碳氢极性共价键，HCOOH中只含碳氢极性共价键、氧氢极性共价键和碳氧极性共价键，不存在非极性共价键。

答案：B　

15. Q、R、X、Y、Z为元素周期表中前18号元素中的五种，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等，R与Q同族，X、Y与Z不同族，Y和Z的离子与Ar原子的电子层结构相同，且Y的原子序数小于Z。

(1)Q的最高价氧化物，其固态俗名叫　　　　。 

(2)R的氢化物分子的空间结构是　　　　　　　　，属于　　　　　(填“极性”或“非极性”)分子；它与X形成的化合物可作为一种重要的陶瓷材料，其化学式是　　　　。 

(3)X的常见氢化物的空间结构是　　　　。 

(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是　　　　、　　　　；Q与Y形成的分子属于　　　　(填“极性”或“非极性”)分子。 

答案：(1)干冰　(2)正四面体形　非极性　Si3N4

(3)三角锥形　(4)CS2　CCl4　非极性

【挑战创新】

16.(2022·广东佛山，改编)A、B、C、D、E、F是元素周期表前四周期中常见的六种元素，其原子序数依次增大，其相关信息如下表：

 (1)A的空间结构为　　　　　　　，其中A的杂化轨道类型是　　　　。 

(2) 1 mol 中含有共用电子对的数目为　　　　　　。 

(3)AD2是一种常用的溶剂，AD2的分子中存在　　个π键。表中C、D、E三种元素分别与氢形成的共价键中，键长最大的是　　　　(用具体元素符号组成的化学键表示)。 

(4)下列有关A2H2的说法正确的是　　(填字母)。 

A.分子中所有原子都满足8电子稳定结构

B.每个分子中σ键和π键数目之比为2∶3

C.它是由极性键和非极性键构成的分子

D.分子的空间结构是直线形

(5)表中F元素与Mn、Fe在工业上统称“黑色金属”，Mn、Fe 均为第四周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据如下表：

F元素为　　　　(填写元素名称)；请画出基态 Mn2+价电子轨道表示式：　　　　　　　　　；比较两元素的 I2、 I3可知，气态 Mn2+再失去 1个电子比气态 Fe2+再失去 1个电子难，请解释原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

解析：根据题干提供的表格信息推断出A、B、C、D、E、F六种元素，分别是C、O、F、S、Cl、Cr。

(1)根据价层电子对互斥模型，C价层电子对数为=3，所以C的空间结构是平面三角形，中心原子C原子杂化轨道类型sp2杂化。

(2)电子式为，从电子式可知其含有的电子对数是3对，所以1 mol 含有的电子对数是3NA。

(3)CS2的结构式是SCS，结构中含有2个π键；F、S、Cl中，Cl元素和S元素同周期，从左到右原子半径逐渐减小，所以原子半径：r(S)>r(Cl)，F原子有两个电子层，S、Cl原子有三个电子层，所以原子半径：r(S)>r(Cl)>r(F)，在H—F、H—S、H—Cl中，H—S的键长最长。

(4)C2H2的结构式H—C≡C—H，C原子满足8电子结构，H原子不满足，A项错误；在H—C≡C—H结构中，有3个σ键和2个π键，B项错误；C—C之间是非极性键，C—H之间是极性键，C项正确；C2H2分子中，C原子是sp杂化，所以C2H2的空间结构是直线形，D项正确。

(5)根据前面的推断，F元素是铬元素；Mn的核电荷数是25， Mn2+的价电子轨道表示式为；气态 Mn2+最外层是3s23p63d5，3d轨道处于半充满稳定状态，很难再失去1个电子；Fe2+最外层是3s23p63d6，容易失去3d上的1个电子，变成3d5的半充满稳定状态。

答案：(1)平面三角形　  sp2　(2)3NA　(3)2　H—S

(4)CD　(5) 铬　　由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，需要的能量较少，更易进行