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化学键与分子间作用力
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共6个小题,每小题5分,共30分,每小题只有一个选项符合题意)
1.(2015广东佛山模拟)下列关于共价键的说法正确的是( )
A.一般来说σ键键能小于π键键能
B.原子形成双键的数目等于基态原子的未成对电子数
C.相同原子间的双键键能是单键键能的两倍
D.所有不同元素的原子间的化学键至少具有弱极性
答案:D
解析:σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键,π键是原子轨道以“肩并肩”的方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键,原子轨道以“头碰头”的方式比“肩并肩”的方式重叠的程度大,电子在核间出现的概率大,形成的共价键强,因此σ键的键能大于π键的键能,A项错误;原子形成共价键时,共价键的数目是成键的电子对数目,不等于基态原子的未成对电子数,因为部分成对电子受激发而成为单电子,B项错误;因为单键都是σ键,双键中有一个σ键和一个π键,σ键的键能大于π键的键能,故双键键能小于单键键能的两倍,C项错误;因为不同元素的电负性是不同的,所以不同元素原子间的化学键至少有弱极性,D项正确。
2.在乙烯分子中有5个σ键和1个π键,它们分别是( )
A.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键,未杂化的2p轨道形成σ键
C.C—H之间是sp2杂化轨道形成σ键,C—C之间是未杂化的2p轨道形成π键
D.C—C之间是sp2杂化轨道形成σ键,C—H之间是未杂化的2p轨道形成π键
答案:A
解析:在乙烯分子中,每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道,其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成C—H σ键,另外1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C—C σ键;2个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成1个π键。
3.氯化硼的熔点为-107 ℃,沸点为12.5 ℃,在其分子中键与键之间的夹角为120°,它能水解。下列有关叙述正确的是( )
A.氯化硼液态时能导电而固态时不导电
B.氯化硼中心原子采用sp1杂化
C.氯化硼分子呈正三角形,属非极性分子
D.其分子空间结构类似氯化磷
答案:C
解析:氯化硼是共价化合物,液态时不能导电,A项错误;氯化硼中的硼为sp2杂化,无孤对电子,B项错误;氯化硼中的硼为sp2杂化,无孤对电子,分子中键与键之间的夹角为120°,是平面三角形结构,属于非极性分子,C项正确;PCl3中P为sp3杂化,有1个孤电子对,是三角锥形,D项错误。
4.C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是( )
A.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化
B.C与NH3、H3O+互为等电子体,几何构型均为正四面体形
C.C中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面
D.C与OH-形成的化合物中含有离子键
答案:C
解析:A项,C为8e-,—CH3为9e-,C为10e-;B项,三者为三角锥形;C项,C中C的价层电子对数为3,为sp2杂化,平面三角形;D项,CH3OH中不含离子键。
5.通常情况下,NCl3是一种油状液体,其分子空间构型与NH3相似,下列对NCl3和NH3的有关叙述正确的是( )
A.分子中N—Cl键键长与CCl4分子中C—Cl键键长相等
B.在氨水中,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子,则NH3·H2O的结构式为
C.NCl3分子是非极性分子
D.NBr3比NCl3易挥发
答案:B
解析:根据题意,NCl3的空间结构与NH3相似,也应为三角锥形,故为极性分子,故C项错误;根据NH3·H2ON+OH-,故B项正确;NBr3的结构与NCl3相似,因NBr3的相对分子质量大于NCl3的相对分子质量,故沸点NBr3大于NCl3,所以NBr3不如NCl3易挥发,故D项错误;因N原子的半径小于C原子的半径,所以C—Cl键键长大于N—Cl键,故A项错误。
6.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,下列说法正确的是( )
A.NH3与BF3都是三角锥形
B.NH3与BF3都是极性分子
C.NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构
D.NH3·BF3中,NH3提供孤电子对,BF3提供空轨道
答案:D
解析:NH3是三角锥形,而BF3是平面三角形结构,B位于中心,因此,NH3是极性分子,但BF3是非极性分子,A、B都不对;NH3分子中有1对孤电子对,BF3中B原子最外层只有6个电子,正好有1个空轨道,二者通过配位键结合而使它们都达到稳定结构,D正确;但H原子核外只有2个电子,C是错误的。
二、非选择题(本题共5个小题,共70分)
7.(2015陕西宝鸡联考)(16分)均由两种短周期元素组成的A、B、C、D化合物分子,都含有18个电子,它们分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A和C分子中的原子个数比为1∶1,B和D分子中的原子个数比为1∶2。D可作为火箭推进剂的燃料。
请回答下列问题:
(1)A、B、C、D分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为 (用元素符号回答)。
(2)A与HF相比,其熔、沸点较低,原因是 。
(3)B分子的立体构型为 形,该分子属于 (填“极性”或“非极性”)分子。由此可以预测B分子在水中的溶解度较 (填“大”或“小”)。
(4)A、B两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为 (填化学式),若设A的中心原子为X,B的中心原子为Y,比较下列物质的酸性强弱(填“>”“<”或“=”):HXO HXO3 HXO4;H2YO3 H2YO4。
(5)D分子中心原子的杂化方式是 ,由该原子组成的单质分子中包含 个π键,与该单质分子互为等电子体的常见分子的分子式为 。〚导学号95380288〛
答案:(1)N>O>Cl>S
(2)HF分子之间存在氢键
(3)V 极性 大
(4)HClO4>H2SO4 < < <
(5)sp3 2 CO
解析:根据18电子化合物和分子中原子个数比可推知A、B、C、D四种化合物分别为HCl、H2S、H2O2、N2H4。
(1)四种化合物中相对原子质量较大的元素分别为Cl、S、O、N。根据第一电离能的递变规律可知,四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序为N>O>Cl>S。
(2)A为HCl,因为HF的分子之间存在氢键和范德华力,而HCl分子之间只存在范德华力,所以HF的熔、沸点高于HCl。
(3)B分子为H2S,其结构类似于H2O,因为H2O分子中O原子以sp3杂化,分子构型为V形,所以H2S分子也为V形,属于极性分子。
(4)A、B的中心原子为Cl和S,形成的酸分别为HClO4和H2SO4,因为非金属性:Cl>S,所以酸性HClO4>H2SO4;X、Y的化合价越高对应的含氧酸的酸性越强,所以HClO<HClO3<HClO4;H2SO3<H2SO4。
(5)D分子为N2H4,其结构式为,N原子以sp3杂化,N2的结构式为,其中有1个σ键,2个π键。
8.(14分)CuCl和CuCl2都是重要的化工原料,常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等。已知:①CuCl可以由CuCl2用适当的还原剂如SO2、SnCl2等还原制得:
2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++S
2CuCl2+SnCl22CuCl↓+SnCl4
②CuCl2溶液与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成配离子:
请回答下列问题:
(1)基态Cu原子的核外电子排布式为 ;H、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是 。
(2)SO2分子的空间构型为 ;与SnCl4互为等电子体的一种离子的化学式为 。
(3)乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为 。
乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高得多,原因是 。
(4)②中所形成的配离子中含有的化学键类型有 (填字母)。
A.配位键
B.极性键
C.离子键
D.非极性键
答案:(1)[Ar]3d104s1 O>N>H
(2)V形 S、Si
(3)sp3杂化 乙二胺分子间能形成氢键而三甲胺分子之间不能形成氢键
(4)ABD
解析:(1)根据洪特规则及能量最低原理可知,当铜原子的3d轨道上的电子处于全充满状态,整个体系能量最低,即基态Cu原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1。元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性由强到弱为O、N、H。(3)乙二胺中氮原子轨道的杂化类型等同于氨分子,根据分子构型,四面体形(三角锥形、V形)分子为sp3杂化。根据乙二胺的结构简式可知乙二胺分子间存在氢键,而三甲胺分子间不能形成氢键,氢键可以使熔、沸点升高。(4)根据配离子的结构简式可知在乙二胺中存在碳碳之间的非极性键,C与H,N与H,C与N之间的极性键,还有N与Cu之间的配位键。
9.(2015郑州模拟)(12分)Ti、Fe、Cu、Ni为过渡金属元素,在工业生产中有重要的应用。
(1)Ti(BH4)2是一种重要的储氢材料。在基态Ti2+中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 。
(2)Fe、Fe2+都能被硝酸氧化。HNO3中氮原子轨道的杂化类型为 。
(3)常温下Fe(CO)5呈液态,熔点为-20.5 ℃,沸点为103 ℃。据此可以判断其晶体的类型为 ,Fe(CO)5中铁的化合价为0,则该物质中含有的化学键类型有 (填字母)。
A.离子键
B.极性共价键
C.非极性共价键
D.配位键
(4)NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,该配合物中心离子的配位数为 。
答案:(1)M 9
(2)sp2
(3)分子晶体 BD
(4)6
解析:(1)在基态Ti2+中,电子占据的最高能层符号为M,该能层具有的原子轨道数为9。
(2)HNO3中氮原子轨道的杂化类型为sp2。
(3)在常温下Fe(CO)5呈液态,熔点和沸点较低,是分子晶体具备的性质,故属于分子晶体;在化合物Fe(CO)5中含有的化学键类型为碳原子和氧原子之间的极性共价键,铁元素和羰基之间形成配位键。
(4)在此配合物中配体由1个NO和5个H2O分子构成,故该配合物中心离子的配位数为6。
10.(2015福建厦门质检)(12分)芦笋中的天冬酰胺(结构如下图)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。
(1)天冬酰胺所含元素中, (填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多。
(2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有 种。
(3)H2S和H2Se的参数对比见下表。
化学式
键长/nm
键角
沸点/℃
H2S
1.34
92.3°
-60.75
H2Se
1.47
91.0°
-41.50
①H2Se的晶体类型为 ,含有的共价键类型为 。
②H2S的键角大于H2Se的原因可能为
。
(4)已知钼(Mo)位于第5周期ⅥB族,钼、铬、锰的部分电离能如下表所示:
编号
A
6 990
9 220
11 500
18 770
B
6 702
8 745
15 455
17 820
C
5 257
6 641
12 125
13 860
A是 (填元素符号),B的价电子排布式为 。
答案:(1)氮
(2)2
(3)①分子晶体 极性键 ②S的电负性强于Se,形成的共用电子对斥力大,键角大
(4)Mn 3d54s1
解析:(1)组成天冬酰胺的H、C、N、O分别有1、2、3、2个未成对电子;(2)碳原子全形成单键为sp3杂化,有1个双键的为sp2杂化,故有2种杂化方式;(3)①H2S和H2Se的熔、沸点均较低,为分子晶体,不同种元素形成的为极性键;②S的电负性强于Se,形成的共用电子对斥力大,故H2S键角大;(4)钼、铬、锰价电子数分别为6、6、7,根据电离能判断得出A、B、C分别有7、6、6个价电子,相同级别的电离能B大于C,所以B为铬,A为锰;铬的价电子排布式为3d54s1。
11.(16分)(1)(2014全国Ⅰ)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 ,1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为 。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。
(2)(2014全国Ⅱ)周期表前四周期的元素a、b、c、d、e,原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同,b的价电子层中的未成对电子有3个,c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,d与c同族;e的最外层只有1个电子,但次外层有18个电子。回答下列问题:
①a和其他元素形成的二元共价化合物中,分子呈三角锥形,该分子的中心原子的杂化方式为 ;分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是 (填化学式,写出两种)。
②这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是 ;酸根呈三角锥结构的酸是 。(填化学式)
(3)(2014浙江自选)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢,并有保护神经系统的作用。该物质的结构简式为:
①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
②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〚导学号95380289〛
答案:(1)sp3、sp2 6NA CH3COOH存在分子间氢键
(2)①sp3 H2O2、N2H4 ②HNO2、HNO3 H2SO3
(3)①BD ②D
解析:(1)乙醛的结构式为,①号碳原子形成4个σ键,为sp3杂化;②号碳原子形成3个σ键,无孤电子对,杂化类型为sp2。
(2)①H元素可以和N元素形成三角锥形分子NH3,在NH3中,中心原子N原子的杂化方式为sp3杂化;H元素与N元素形成的N2H4,H元素与O元素形成的H2O2,都是既含有极性键又含有非极性键的化合物。
②这些元素形成的含氧酸中,分子的中心原子价层电子对数为3的是HNO2、HNO3;酸根呈三角锥结构的是H2SO3。
(3)①由结构可知含有Cl-,所以一定含有离子键,含有氨基,可与盐酸反应,知D选项正确;②维生素B1含有范德华力,含有—NH2、—OH,可以形成氢键,D选项正确。
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