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单元质量评估 (二)
其次章
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括13小题,每小题4分,共52分)
1.(2022·宜宾高二检测)下列分子中,属于非极性分子的是 ( )
A.SO2 B.BeCl2 C.CH3Cl D.COCl2
【解析】选B。SO2是V形分子,其正负电荷中心不重合,为极性分子;BeCl2的结构式为Cl—Be—Cl,是直线形分子,正负电荷中心重合,为非极性分子;CH3Cl分子是四周体,正负电荷中心不重合,为极性分子;COCl2的结构式为,其正负电荷中心不重合,为极性分子。
2.(2022·临沂高二检测)氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,性质与卤素相像,下列叙述正确的是 ( )
A.在确定条件下可发生加成反应
B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C.分子中含有2个σ键和4个π键
D.不和氢氧化钠溶液发生反应
【解析】选A。成键原子半径越大,键长越长,氮原子半径小于碳原子,故N≡C键比C—C键的键长短;(CN)2分子中应含有3个σ键和4个π键;由于与卤素性质相像,可以和NaOH溶液反应;由(CN)2结构式知,可发生加成反应。
3.(2022·黄冈高二检测)下列现象与氢键有关的是 ( )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族相邻元素的氢化物高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔、沸点比醋酸的高
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥NH3分子加热难分解
A.①②③④⑤⑥ B.①②③④⑤
C.①②③④ D.①②③
【解析】选B。氢键存在于已经与F、O、N等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外分子(或同一分子)中的F、O、N等电负性很大的原子之间,故题中所给物质均能形成氢键,但氢键主要影响物质的物理性质。分子的稳定性由共价键的键能打算,与氢键无关。
4.(2022·黄冈高二检测)原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z和M中,W的最外层电子数为其周期数的二倍;X和Z的A2B型氢化物均为V形分子,Y的+1价离子比M的-1价离子少8个电子。依据以上叙述,下列说法中正确的是
( )
A.上述四种元素的原子半径大小为W<X<Y<Z<M
B.由这些元素形成的三原子分子中,空间结构为直线形的有WX2、WZ2、ZX2
C.元素W与氢形成的原子个数比为1∶1的化合物有很多种
D.X与Y可形成含有非极性共价键的共价化合物
【解析】选C。原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z和M中,W的最外层电子数为其周期数的二倍,则W只能有2个电子层,最外层电子数为4,故W为碳元素;X和Z的A2B型氢化物均为V形分子,X为氧元素,Z为硫元素;Y的+1价离子比M的-1价离子少8个电子,Y为钠元素,M为氯元素。同周期元素随原子序数增大原子半径减小,同主族元素电子层数越多原子半径越大,故原子半径:Na>S>Cl>C>O,即X<W<M<Z<Y,故A错误;CO2、CS2属于直线形结构,而SO2分子中硫原子价层电子对数=2+(6-2×2)/2=3,有1对孤电子对,属于V形,故B错误;碳元素与氢形成的原子个数比为1∶1的化合物有C2H2、C6H6、苯乙烯(C8H8)等多种,故C正确;O与Na可形成氧化钠、过氧化钠,二者都属于离子化合物,故D错误。
5.(2021·四川高考)短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X原子的最外层电子数之比为4∶3,Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是 ( )
A.W、Y、Z的电负性大小挨次确定是Z>Y>W
B.W、X、Y、Z的原子半径大小挨次可能是W>X>Y>Z
C.Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四周体
D.WY2分子中σ键与π键的数目之比是2∶1
【解析】选C。“W、X原子的最外层电子数之比为4∶3”,则其最外层电子数不能为8、6,则W、X应为碳和铝元素;“Z原子比X原子的核外电子数多4”,故Z为氯元素,则Y可能为硅、磷或硫元素。碳元素的电负性大于Si,故A错;原子半径C小于Si,故B错;SiCl4的空间构型为正四周体,故C正确;CS2的结构式为
S＝C＝S,σ键和π键数目之比为1∶1,故D错。
【加固训练】(2022·洛阳高二检测)氨分子立体构型是三角锥形,而甲烷是正四周体形,这是由于 ( )
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.氮原子的电负性比碳原子的电负性大
C.NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强
D.氨分子是极性分子而甲烷是非极性分子
【解析】选C。依据杂化轨道理论可知,NH3、CH4分子中的中心原子都实行sp3杂化形式,二者的不同在于NH3分子中氮原子杂化后的四个轨道中有3个形成σ键,而有1个容纳孤电子对,CH4分子中碳原子杂化后的四个轨道全部用于形成σ键,这样会导致二者的立体构型有所不同。分子的空间构型与中心原子的电负性无关。
6.(2022·广安高二检测)通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发觉等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是
( )
A.CH4和NH4+是等电子体,键角均为60°
B.NO3-和CO32-是等电子体,均为平面正三角形结构
C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构
D.B3N3H6和苯是等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
【解析】选B。CH4和NH4+都是正四周体结构,键角均为109°28',A项不正确;NO3-和CO32-是等电子体,均为平面正三角形结构,B项正确;H3O+和PCl3价电子总数不相等,不是等电子体,C项不正确;B3N3H6结构与苯相像,也存在“肩并肩”式重叠的轨道,D项不正确。
【方法规律】等电子体的快速找法
(1)将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和削减n(n=1,2等)的原子,如N2与CO、N3-和CNO-互为等电子体。
(2)将粒子中一个或几个原子换成原子序数增加(或削减)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子),如N2O和N3-互为等电子体。
(3)同主族元素最外层电子数相等,故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子,如O3和SO2互为等电子体。
7.已知H2O2的分子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、负电荷中心重合
B.分子中只有极性键
C.它是极性分子
D.它是非极性分子
【解析】选C。由H2O2的结构式可以看出,该分子中存在H—O极性键和O—O非极性键;由分子空间结构可以看出,其分子正、负电荷中心不重合,故为极性分子。
8.(2022·宿迁高二检测)下列说法正确的是 ( )
A.HF、HCl、HBr、HI的熔、沸点依次上升
B.H2O的熔、沸点大于H2S是由于H2O分子之间存在氢键
C.乙醇分子与水分子之间只存在范德华力
D.氯的各种含氧酸的酸性由强到弱排列为HClO>HClO2>HClO3>HClO4
【解析】选B。HF分子间存在氢键,其沸点反常得高,A错;乙醇分子与水分子之间不只存在范德华力,还存在氢键,C错;D中的酸性强弱排列挨次反了。
9.(2022·贵阳高二检测)砷是氮族元素,黄砷(As4)是其一种单质,其分子结构与白磷(P4)相像,以下关于黄砷与白磷的比较叙述正确的是 ( )
A.分子中共价键键角均为109°28'
B.黄砷中共价键键能大于白磷
C.黄砷分子极性大于白磷
D.黄砷的熔点高于白磷
【解析】选D。分子中共价键键角均为60°,故A错误;原子半径As>P,键长越长,键能越小,故B错误;都为非极性分子,分子极性相同,故C错误;形成的晶体都为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,则熔点越高,故D正确。
10.(2022·南通高二检测)下列不能形成配位键的组合是 ( )
A.Ag+、NH3 B.BF3、NH3
C.Co3+、CO D.Ag+、H+
【解析】选D。形成配位键的条件为一方有孤电子对,另一方有空轨道,而D选项中,Ag+和H+都只有空轨道没有孤电子对。
11.已知磷酸分子[]中,三个氢原子都可以跟重水分子(D2O)中的D原子发生氢交换。又知次磷酸(H3PO2)也可跟D2O进行氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)却不能再跟D2O发生氢交换。由此可知次磷酸的分子结构为 ( )
A. B.
C. D.
【解析】选B。由题意知可与重水发生氢交换的必需是—OH上的氢,H3PO2可与D2O发生氢交换,而NaH2PO2不能与D2O发生氢交换,说明次磷酸分子中有一个羟基氢,有两个非羟基氢,故B项正确。
12.(2022·泰州高二检测)三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形,下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述,不正确的是 ( )
A.PCl3分子中P—Cl三个共价键的键长、键角都相等
B.PCl3分子中P—Cl三个共价键键能、键角均相等
C.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键
D.PCl3分子中P—Cl键的三个键角都是100.1°,键长相等
【解析】选D。PCl3分子是由P—Cl极性键构成的极性分子,其结构类似于NH3,中心原子接受sp3杂化。
13.如图中两分子的关系是 ( )
A.互为同分异构体 B.是同一种物质
C.是手性分子 D.互为同系物
【解析】选B。本题很简洁看成为镜面对称结构而选择手性分子,实际上两个分子可以重合,依据手性分子的推断方法,该分子中没有手性碳原子,所以不是手性分子;分子相同,构型相同,是同一种物质。
【易错提示】推断手性分子的留意事项
在推断分子手性时主要着眼点是碳原子连接的四个基团分别不同,而不是镜像对称,如本题中的图像虽然关于镜面对称,但是二者却可以重合,属于结构相同的同一种物质。
二、非选择题(本题包括4小题,共48分)
14.(10分)(2022·南昌高二检测)X、Y、Z、Q为短周期非金属元素,R是长周期元素。X原子的电子占据2个电子层且原子中成对电子数是未成对电子数的2倍;Y的基态原子有7种不同运动状态的电子;Z元素在地壳中含量最多;Q是电负性最大的元素;R+只有三个电子层且完全布满电子。
请回答下列问题:(答题时,X、Y、Z、Q、R用所对应的元素符号表示)
(1)R的基态原子的电子排布式为 。
(2)X、Y、Z三种元素第一电离能从大到小挨次为 。
(3)已知Y2Q2分子存在如下所示的两种结构(球棍模型,短线不愿定代表单键):
①该分子中两个Y原子之间的键型组合正确的是 。
A.仅1个σ键 B.1个σ键和2个π键
C.1个σ键和1个π键 D.仅2个σ键
②该分子中Y原子的杂化方式是 。
【解析】由题意可知X为碳元素,Y为氮元素,Z为氧元素,Q为氟元素,R为铜元素。
(1)Cu为29号元素,电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。
(2)C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的挨次为N>O>C。
(3)由N2F2的两种结构可知,其结构式为和,两个氮原子以双键形式成键,存在1个σ键和1个π键,C项正确;氮原子以sp2杂化。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1(或[Ar]3d104s1)
(2)N>O>C (3)①C ②sp2
【加固训练】(1)元素的第一电离能:Al Si(填“>”或“<”)。
(2)基态Mn2+的核外电子排布式为 。
(3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的缘由是 。
(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:
①在Xm-中,硼原子轨道的杂化类型有 ;配位键存在于 原子之间(填原子的数字标号);m= (填数字)。
②硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成,它们之间存在的作用力有 (填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键
D.范德华力 E.氢键
【解析】(1)Al是活泼金属,简洁失去电子,第一电离能小,硅是非金属,不简洁失去电子,第一电离能大。
(2)Mn是25号元素,其电子排布式为[Ar]3d54s2,失去最外层的2个电子,即得Mn2+:[Ar]3d5。
(3)硅烷为分子晶体,其组成和结构相像,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高。
(4)①H可以形成1个共价键,O可以形成2个共价键,B可以形成3个共价键,所以最小的球为氢原子,共4个,颜色浅的大球为氧原子,共9个,颜色深的大球为硼原子,共4个,其化学式为(H4B4O9)m-,H为+1价,B为+3价,O为-2价,所以4×1+4×3-2×9=-m,得m=2。硼原子正常形成3个共价键,接受sp2杂化,4号硼原子形成了4个共价键,四周体构型,接受sp3杂化,其中1个共价键为配位键,5号氧原子形成2个共价键,还有1个离子键(OH-),所以其中1个共价键为配位键,即4号和5号原子之间的共价键为配位键。②Na+和Xm-之间以离子键结合,结晶水之间存在范德华力和氢键。
答案:(1)< (2)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(3)硅烷的相对分子质量越大,分子间范德华力越大,沸点越高(或其他合理答案)
(4)①sp2和sp3 4,5或(5,4) 2 ②A、D、E
15.(14分)(2022·浙江高考)请回答下列问题:
(1)31Ga基态原子的核外电子排布式是 。某种半导体材料由Ga和As两种元素组成,该半导体材料的化学式是 ,其晶体结构类型可能为 。
(2)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢,并有疼惜神经系统的作用。该物质的结构式为:
以下关于维生素B1的说法正确的是 。
A.只含σ键和π键
B.既有共价键又有离子键
C.该物质的熔点可能高于NaCl
D.该物质易溶于盐酸
(3)维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有
A.离子键、共价键
B.离子键、氢键、共价键
C.氢键、范德华力
D.离子键、氢键、范德华力
【解析】(1)Ga与Al同主族,位于第4周期ⅢA族,从而可得其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1。由于Ga和As组成的物质是半导体材料,不是离子化合物,Ga最外层有3个电子,As最外层有5个电子,两者以共价键形成GaAs,属于原子晶体。
(2)双键含1个σ键和1个π键,其中还有Cl-与N+的离子键,A错误、B正确;与氯化钠晶体相比,维生素B1中的阳离子比Na+半径大,晶格能小,熔点低,C错误;维生素B1中的—NH2是碱性基团,能与盐酸反应,D正确。
(3)维生素B1中含有离子键,水中含有氢键和分子间作用力,维生素B1溶于水时需要克服维生素B1中的离子键、水中的氢键和范德华力。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1 GaAs 原子晶体
(2)B、D (3)D
16.(9分)(2022·成都高二检测)Ⅰ.无水CoCl2为深蓝色,吸水后变为粉红色的水合物,水合物受热后又变成无水CoCl2,故常在试验室中用作吸湿剂和空气湿度指示剂。
CoCl2深蓝色+xH2OCoCl2·xH2O粉红色
现有65 g无水CoCl2,吸水后变成CoCl2·xH2O 119 g。
(1)水合物中x= 。
(2)若该化合物中Co2+配位数为6,而且经定量测定得知内界和外界占有Cl-的个数比为1∶1,则其化学式可表示为 。
Ⅱ.在极性分子中,正电荷中心同负电荷中心间的距离称为偶极长,通常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷中心的电量(q)有关,一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积,即μ=d·q。试回答以下问题:
(3)治癌药Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构,Pt处在四边形中心,NH3和Cl分别处在四边形的4个角上。已知该化合物有两种异构体,棕黄色者μ>0,淡黄色者μ=0。
①试在方框内画出两种异构体的空间构型图:
淡黄色者 棕黄色者
②该化合物的两种异构体在水中溶解度较大的是 (填“棕黄色者”或“淡黄色者”)。
【解析】Ⅰ.(1)65 g CoCl2的物质的量为65 g130 g·mol-1=0.5 mol,则x=119 g-65 g18 g·mol-10.5mol=6。
(2)依据该化合物中Co2+配位数为6及内界和外界占有Cl-个数比为1∶1可知,配体有1个Cl-和5个H2O;外界有1个Cl-,1个H2O,其化学式可表示为[Co(H2O)5Cl]Cl·H2O。
Ⅱ.(3)本题为信息迁移题,首先要理解偶极矩的含义。要特殊留意把偶极矩和学过的分子极性联系起来:偶极矩数值越小,分子的极性越小,当μ=0时,该分子是非极性分子,极性分子在水中溶解度大。
答案:Ⅰ.(1)6 (2)[Co(H2O)5Cl]Cl·H2O
Ⅱ.(3)①
②棕黄色者
17.(15分)(2022·泰州高二检测)下表中实线是元素周期表的部分边界,其中上边界并未用实线标出。
依据信息回答下列问题。
(1)周期表中基态镓原子的最外层电子排布式为 。
(2)铁元素位于周期表的 区;Fe与CO易形成协作物Fe(CO)5,在Fe(CO)5中铁的化合价为 ;已知:原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体,等电子体具有相像的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为 和 (填化学式)。
(3)在CH4、CO、CH3OH中,碳原子实行sp3杂化的分子有 。
(4)依据VSEPR理论猜想ED4-的空间构型为 。
【解析】协作物Fe(CO)5中铁原子是中心原子,一氧化碳是配体,铁的化合价是0。与CO互为等电子体的具有10个价电子的双原子分子是N2,离子是CN-。形成4个单键的碳原子实行sp3杂化。由A、B、C、D、E在元素周期表中的位置可知,它们分别是H、C、N、O、Cl。ClO4-中1个氯原子结合4个氧原子,是正四周体结构。
答案:(1)4s24p1
(2)d 0 N2 CN-
(3)CH4、CH3OH
(4)正四周体
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