【新课标】人教版（2019）高中化学选择性必修二 第二章《分子结构与性质》单元测试（解析卷）

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第二章 分子结构与性质单元测试卷一、单选题（本题共16小题）1. 从σ键、π键及σ键的重叠轨道的角度分析，下列分子中存在的共价键类型完全相同的是（ ）A.CH4与CH≡CH B.H2O与HCl C.H2与Cl2 D.Cl2与N2【答案】B【解析】CH4分子中仅存在σ键，CH≡CH分子中存在σ键和π键，故A项不符合题意；H2O与HCl分子中都仅存在s-pσ键，故B项符合题意；H2分子中仅存在s-sσ键。Cl2分子中仅存在p-pσ键，故C项不符合题意；Cl2分子中仅存在σ键，N2分子中存在σ键和π键，故D项不符合题意。2.如图为“点击化学”的一种反应，下列关于物质I~Ⅲ的说法正确的是（ ）A.I分子中只含有非极性键 B.1个Ⅱ分子中有5个π键C.Ⅱ分子中既含有极性键又含有非极性键 D.Ⅲ中碳氧键的键能均相等【答案】C【解析】I分子中含有C-H、C-N等极性键，A项错误；1个Ⅱ分子中有2个π键，B项错误；Ⅱ分子中含有C-H极性键和C≡C非极性键，C项正确；Ⅲ中含有C-O键和C=O键，二者键能不相等，D项错误。3.下列叙述正确的是（ ）A.CN-与N2的结构相似，则CH2=CHCN分子中σ键与π键的数目之比为1：1B.1 mol CH3CH=CHCH3中有4molσ键和1molπ键C.共价化合物H2O2中含有σ键，离子化合物Na2O2中也含有σ键D.已知反应N2O4(l)+2N2H4(l) =3N2(g)+4H2O(l),若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键的数目为6NA (设NA为阿伏加德罗常数的值)【答案】C【解析】由CN-与N2的结构相似可推断出，CH2=CHCN其分子中含有6个σ键和3个π键，所以σ键与π键的数目之比为2：1，A项错误；1 mol CH3CH=CHCH3中有11molσ键和1molπ键，B项错误；H2O中的O-H键和O-O键都是共价单键，属于σ键，Na2O2中存在O-O共价单键，是σ键，C项正确；1个N2H4分子中含有4个N-H键，若该反应中有4molN-H键断裂，则生成1.5molN2,形成的π键的数目是3NA,D项错误。4.N2的结构可以表示为 ,CO的结构可以表示为 ,其中椭圆框表示健，·表对应原子提供的电子。下列说法错误的是（ ）A.N2分子与CO分子中都含σ键和π键B.N2分子与CO分子中的π键不完全相同C.电负性：CC>FeD.键角：NH2->NH3【答案】D【解析】产物为阳离子，其中N原子的价层电子对数为4，A项正确；NH2-的中心原子N的价层电子对数为4，其VSEPR模型是四面体形，B项正确；一般来说，同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性：N>C,非金属元素的电负性一定大于金属元素的，则电负性：N>C>Fe,C项正确；NH2-的中心原子N中有2对孤电子对，而NH3的中心原子N中只有1对孤电子对，孤电子对越多，对成键电子对的排斥力越大，键角越小，则键角：NH2-N>CB.该有机物中碳原子采取sp、sp2杂化C.基态氢原子的电子云轮廓图为哑铃形D.PO43-的空间结构与VSEPR模型相同【答案】D【解析】基态N原子的价层电子排布为2s22p3,2p轨道呈半充满稳定结构，较难失去1个电子，故N的第一电离能大于O的第一电离能，A项错误：该有机物中碳原子采取sp2、sp3杂化，B项错误；基态氢原子的电子云轮廓图为球形，C项错误；PO43-中P原子上的价层电子对数为4，没有孤电子对，故其空间结构与VSEPR模型相同，D项正确。10. 顺铂[Pt(NH3)2Cl2]是具有抗癌活性的化合物；碳铂是1,1-环丁二羧酸二氨合铂(II)的简称，属于第二代铂族抗癌药物，其结构简式如图所示，其毒副作用低于顺铂。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）A.顺铂分子中氮原子的杂化方式是sp2B.碳铂中所有碳原子在同一平面上C.碳铂分子中sp3杂化的碳原子数与sp2杂化的碳原子数之比为2:1 D.1mol碳铂中含有σ键的数目为18NA【答案】C【解析】顺铂分子中氨原子形成4个σ键，无孤电子对，杂化方式为sp3,A项错误。四元环上的C原子均采用sp3杂化,C=O中的C原子采用sp2杂化C项正确；C-H:2×3=6,N-H:2×3=6,Pt-N:2,Pt-O:2,C-C:6, C-O:2,C=O:2,共26个σ键,D项错误;4个sp3杂化的C原子相互连接，所有碳原子不可能共面,B项错误。11.中国科学院第四任院长卢嘉锡与法裔加拿大科学家Gignere巧妙地利用尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2,不但使H2O2稳定下来，而且其结构也没有发生改变，得到了可用于衍射实验的单晶体。已知H2O2的结构式为H-O-O-H,下列说法错误的是（ ）A. H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的B. H2O2分子中只含σ键，不含π键C. H2O2既有氧化性又有还原性D. H2NCONH2·H2O2属于离子化合物【答案】D【解析】尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2,不但使H2O2稳定下来，而且结构也没有发生改变，这说明H2NCONH2与H2O2,是通过氢键结合的，故A项正确；H2O2的结构式为H-O-O-H,均由单键构成，所以只含有σ键，不含π键，故B项正确；H2O2中O元素的化合价为-1，处于中间价态，故H2O2既有还原性又有氧化性，故C项正确；H2NCONH2·H2O2为共价化合物，故D项错误。12. 下列分子中指定的碳原子（用*标记）不属于手性碳原子的是（ ）【答案】 A【解析】手性碳原子是指连有四个不同原子或原子团的碳原子，判断手性碳原子时抓住以下两点：手性碳原子一定是饱和碳原子，手性碳原子所连接的四个原子或原子团是不相同的。13. 氧氰的化学式为(OCN)2,结构式为N≡C-O-O-C≡N,下列叙述正确的是（ ）A.N≡C键中含有2个σ键和1个π键B.分子中含有3个σ键和4个π键C.N≡C键的键长小于C≡C键的键长D.分子中只含有极性键【答案】C【解析】N≡C键中含有1个σ键和2个π键，A项错误；分子中含有5个σ键和4个π键，B项错误；原子半径： C>N,故N≡C键的键长小于C≡C键的键长，C项正确；分子中的O-O键为非极性键，D项错误。14. 如图所示为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述正确的是（ ）A.W、R元素的单质分子内都存在非极性键B.X、Z元素都能形成双原子分子C.键长：W-H键W-H键D.键长：X-H键S,故键长：P-H键>S-H键，C项错误；原子半径：P>N,故键长：P-H键>N-H键，键长越短，键能越大，故键能：P-H键C>H,故C-N键的极性小于N-H键的极性，B项正确；C的原子半径比N的大，故C-H键的键长大于N-H键的键长，C项正确；咪唑中不饱和N原子为sp2杂化，而亚氨基中N原子为sp3杂化，D项错误。16. 一种有机合成中间体的结构简式如图所示，下列说法正确的是（ ）A.该有机合成中间体中含有两个苯环结构B.该有机物所含元素的第一电离能：F>C>O>HC.该有机物分子中碳原子的杂化方式为sp2和sp3D.该有机物分子中σ键与π键的个数之比为3:1【答案】C【解析】该有机化合物中无苯环，A项错误；该有机物中所含元素的第一电离能：F>O>C>H,B项错误；该有机物分子中，双键碳原子为sp2杂化，甲基，次甲基碳原子均为sp3杂化，C项正确；该有机物分子中含10个C-H键，11个C-C键4个C=C键，2个C=O健，2个C-F键2个C-O键，则含31个σ键、6个π键，D项错误。二、非选择题（本题共4小题）17. (1)COCl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构，COCl2分子中σ键和π键的个数比为 ,中心原子的杂化方式为 。(2)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为 。(3)[AlH4]-中A1原子的杂化方式为 ；列举与[AlH4]-空间结构相同的一种离子和一种分子： 、 (填化学式)。(4)用价层电子对互斥模型推断SnBr2分子中Sn原子的杂化方式为 ,SnBr2分子中Br-Sn-Br的键角 120°（填“>”“<”或“=”)。【答案】(1)3：1 sp2 (2) sp3 (3) sp3 NH4+ CH4 (4) sp2 < 【解析】COCl2中有1个C=O和2个C-Cl,所以COCl2分子中σ键的数目为3，π键的数目为1，σ键和π键的个数比为3：1，中心原子杂化方式为sp2。(2)As4O6中1个As与3个O形成3个As-O，含有1对孤电子对， As的价层电子对数是4，As的杂化类型为sp3。 (3)[A1H4]ˉ的中心原子A1上的孤电子对数为(3+1-4×1)/2=0,σ键电子对数是4，则价层电子对数是4，Al原子的杂化类型为sp3,[AlH4]-的空间结构为正四面体形；与[A1H4]ˉ空间结构相同的分子和离子分别是CH4和NH4+。(4)SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数为2+ 1/2×(4-2×1)=3,所以Sn的杂化类型为sp2,且含有1对孤电子对，则该分子的空间结构为V形，孤电子对对成键电子对有排斥作用，所以其键角小于120°。18.水是自然界中普遍存在的一种物质，也是维持生命活动所必需的一种物质。信息一：水的性质存在许多反常现象，如固态水的密度小于液态水的密度，使冰浮在水面上；冰的沸点相对较高，水在常温常压下呈液态等。信息二：在20℃、1个大气压和其他一定的条件下，给水施加一个弱电场，水可以结成冰，称为“热冰”，结构如图所示。回答下列问题。(1)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为δs-s，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为δp-p。，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为 。(2)下列物质熔化时，所克服的微粒间的作用力与“热冰”融化时所克服的作用力类型不相同的是 (填字母)。A.固态N2 B.干冰 C.食盐 D.固态氨(3)已知：2H2OH3O++OH-, H3O+的空间结构是 ,在OH-、H2O 、H3O+、H2O2中均含有的作用力是 (填字母)。A.极性键 B.非极性键 C.离子键 D.氢键(4)水的分解温度远高于其沸点的原因是 。【答案】(1) δs-p (2)C (3)三角维形 A (4)水分解必须破坏O-H共价键，而水沸腾只需破坏氢键和范德华力【解析】(2)“热冰”融化时克服分子间作用力，固态N2、干冰、固态氨熔化时也克服分子间作用力，食盐熔化时克服离子键，故选C。(3) H3O+中O原子上的价层电子对数为4，孤电子对数为1，故H3O+的空间结构是三角锥形。19. A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大，A原子的核外电子总数与其周期数相同：D原子的L能层中，成对电子与未成对电子占据的轨道数相同，并且无空轨道；B原子的L能层中未成对电子数与D原子的相同，但有空轨道：D与E同族。回答下列问题。 (1)A与上述其他元素形成的二元共价化合物中，有一种化合物分子呈三角锥形，该分子的化学式为 ，其中心原子的杂化方式为 ,A分别与B、C、D形成的共价化合物中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物有 (填化学式，任意写出三种)。(2)这些元素形成的含氧酸根离子中，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是 (填化学式，下同)；酸根离子呈三角锥形结构的是 。(3)BA4分子的空间结构为 ;根据电子云重叠方式的不同，该分子中共价键的类型为 。(4)B的一种氢化物的相对分子质量是26，其分子中σ键和π键的数目之比为 。【答案】(1)NH3 sp3 C2H4、N2H4、H2O2 (2)NO3-、NO2-、CO32-、SO32- (3)正四面体形 s-pσ键 (4)3：2 【解析】由“A原子的核外电子总数与其周期数相同”可知A是H元素；由“D原子的L能层中，成对电子与未成对电子占据的轨道数相同，并且无空轨道”可知D是O元素；由“B原子的L能层中未成对电子数与D原子的相同，但有空轨道”可知B是C元素；由“A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大”及“D与E同族”可知C是N元素，E是S元素。(1)H与题干中其他元素形成的二元共价化合物中，有一种化合物分子呈三角锥形，该分子的化学式为NH3,其中心原子的价层电子对数为4，杂化方式为sp3,H分别与C、N、O形成的共价化合物中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物有C2H4、N2H4、H2O2等。(2)这些元素形成的含氧酸根离子中，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是NO3-、NO2-、CO32-;酸根离子呈三角锥形结构的是SO32-。 (3)CH4分子的空间结构为正四面体形；根据电子云重叠方式的不同，该分子中共价键的类型为s-pσ键。(4)B的一种氢化物的相对分子质量是26，该氢化物的分子式为C2H2,结构式为H-C≡C-H,其分子中σ键和π键的数目之比为3:2。20. (1)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成如图所示的笼状结构的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是 。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表，从物质的结构及性质的角度分析，该设想的依据是 。(2)图甲是某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（如图乙所示），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是 (填字母)。 a.CF4 b.CH4 c.NH4+ d.H2O(3)已知S4O62-的结构为 ,其中S原子的杂化方式是 ；键长：a (填“>”“<”或“=”)b。比较物质A与物质B的沸点高低并说明原因： 。【答案】(1)①氢健、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径，且CO2与H2O的结合能大于CH4与H2O的结合能 (2) c (3)sp3 < B>A,因为B易形成分子间氢键【解析】(1)②笼状结构的空腔直径是0.586nm,而CO2分子的直径是0.512nm,笼状结构的空腔直径大于CO2分子的直径，而且CO2与水之间的结合能大于CH4与水之间的结合能，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。(2)要能被该有机化合物识别，即能嵌入空腔形成4个氢键，H原子连接电负性大、半径小且有孤电子对的N、O、F原子时，能够形成氢键，所以CF4和CH4不能形成氢键；由图乙可知，4个氮原子位于正四面体的顶点，形成4个氢键需要4个氢原子。综上所述，题给选项中只有NH4+能够被该有机化合物识别，c项符合要求。(3)S4O62-的结构中两边的两个S原子均形成4个σ键且无孤电子对，中间的两个S原子均形成两个单键，且均有两对孤电子对，故S4O62-中S原子的杂化方式都是sp3；一般来说，相同原子间形成的共价键的数目越多，键长越短；能形成分子间氢键的物质沸点较高， 易形成分子内氢键， 易形成分子间氢键，所以沸点：B>A。