题型突破05 结构化学基本概念和图示题-【好题汇编】备战2023-2024学年高二化学下学期期末真题分类汇编(北京专用)
2024-06-11
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内容正文:
题型突破05 结构化学基本概念和图示题
1.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)下列化学用语或图示不正确的是
A.乙炔的结构式:H—C≡C—H
B.苯酚的空间填充模型:
C.基态碳原子的轨道表示式:
D.过氧化钠的电子式:
2.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)下列事实不能用元素周期律解释的是
A.电负性:N<O<F B.碱性:Al(OH)3<Mg(OH)2<NaOH
C.稳定性:HI<HBr<HCl D.酸性:H2SiO3<H2SO3<HClO4
3.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)下列物质的变化,破坏的作用主要是范德华力的是
A.碘单质的升华 B.NaCl溶于水
C.冰融化成水 D.NH4Cl受热分解
4.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)聚合物X(结构简式如图a)经硫化后可得到硫化顺丁橡胶(局部结构示意图如图b),下列说法不正确的是
A.聚合物X的单体为1,3-丁二烯
B.聚合物X能发生氧化反应,橡胶的老化与该反应有关
C.聚合物X在硫化过程中仅涉及σ键的变化
D.聚合物X在硫化过程中由线型结构链接为网状结构,强度增大
5.(2022-2023高二下·北京·期末)下列化学用语或图示不正确的是
A.1-丁烯的实验式:CH2
B. 的VSEPR模型:
C.基态Cr原子的价层电子排布式:3d54s1
D.HCl分子中σ键的形成:
6.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列说法不正确的是
A.CO、NO、SO中心原子都是sp2杂化
B.NH3、PCl3、H3O+的空间结构都是三角锥
C.CO2、SO3都是由极性键构成的非极性分子
D.CH2=CHCN分子中的σ键和π键的比为2∶1
7.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列说法不正确的是
A.离子化合物和金属单质的构成粒子中均含有阳离子
B.离子键和金属健本质上都是静电作用,都没有方向性和饱和性
C.熔点:MgO>NaCl>Hg>HBr
D.NaHSO4在水溶液中和熔融状态下都能导电,电离方程式相同
8.(2022-2023高二下·北京·期末)下列说法正确的是( )
A.Na2O2和 NaOH 所含化学键类型完全相同
B.NH3比 PH3稳定是因为 NH3分子间存在氢键
C.CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D.H2O2 是含非极性键的极性分子
9.(2022-2023高二下·北京·期末)三硫化磷(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.1molP4S3分子中含有 6mol 极性共价键
10.(2022-2023高二下·北京·期末)共价键、离子键和范德华力是微粒之间的不同作用力,下列物质中含有两种上述作用力的是
①NaOH②③④金刚石⑤NaCl⑥白磷
A.①③⑥ B.①②④ C.②④⑤ D.③④⑤
11.(2022-2023高二下·北京·期末)2003年美国《科学》杂志报道:在超高压下,科学家用激光器将CO2加热到1800K,成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是
A.晶体中C、O原子个数比为1∶2 B.该晶体的熔点和沸点高、硬度大
C.晶体中C—O—C键角为180° D.晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
12.(2021-2022高二下·北京西城·期末)配合物可用于离子检验,下列说法不正确的是
A.此配合物中存在离子键、配位键、极性键
B.配离子为,中心离子为,配位原子为N
C.1mol配合物中含有12molσ键
D.该配合物为离子化合物,易电离,1mol配合物电离得到阴阳离子共4mol
13.(2021-2022高二下·北京西城·期末)已知呈粉红色,呈蓝色,为无色。现将溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:。用该溶液做实验,溶液的颜色变化如下:
以下结论和解释正确的是
A.等物质的量的和配位数之比为2∶3
B.由实验①可推知
C.实验②是由于增大,导致平衡逆向移动
D.由实验③可知配离子的稳定性:
14.(2022-2023高二下·北京·期末)下列分子中的碳原子为sp杂化的是
A.CH4 B.HCHO C.C2H2 D.C2H4
15.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列电子排布式中,表示的是激发态原子的是
A.1s22s12p1 B.1s22s22p63s23p63dl04s2
C.1s22s22p63s23p6 D.1s22s22p63s23p63d54s1
16.(2022-2023高二下·北京·期末)周期表中27号元素钴的方格中注明3d74s2,由此可以推断
A.它位于周期表的第四周期IIA族
B.它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]4s2
C.Co2+的核外价电子排布式为 3d54s2
D.Co 位于周期表中 d 区
17.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列说法正确的是
A.HF和Br2分子中均含有s-pσ键
B.沸点:H2O<H2S<H2Se<H2Te
C.硬度:晶体硅>碳化硅>金刚石
D.酸性:CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH
18.(2022-2023高二下·北京·期末)短周期元素的四种离子、、、都具有相同的电子层结构,下列说法错误的是
A.四种离子的质子数:
B.四种元素的电负性:Z>W>Y>X
C.四种离子的半径:
D.四种元素原子的最外层电子数目:W>Z>X>Y
19.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)通常状况下,NCl3是一种油状液体,容易水解,含氯生成物有漂白性,NCl3分子立体构型与氨分子相似,下列对NCl3的有关叙述正确的是
A.NCl3水解方程式:NCl3+2H2O=3HCl+HNO2
B.NCl3中所有原子均达到8电子稳定结构
C.NCl3分子是非极性分子
D.NCl3比NF3键角小
20.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)PO、NH这两种离子中各原子的空间排列情况和CH4分子相似。关于几种微粒的说法中,不正确的是
A.Na3PO4溶液和NH4Cl溶液的酸碱性不同
B.NH离子中四个N-H键键长完全相同
C.相同物质的量的PO、NH、CH4、P4(白磷)四种微粒所含的σ键个数相同
D.PO、NH这离子的空间结构为四面体形
21.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)有机化合物W能与Cu2+形成化合物Q,W和Q的结构如图所示。
下列说法正确的是
A.W中N原子的杂化方式为sp
B.基态Cu2+的价电子排布式为:1s22s22p63s23p63d9
C.氢键对Q在水中的溶解性的影响是增大
D.W与Cu2+形成的Q中含有配位键
22.(2022-2023高二下·北京·期末)2022年诺贝尔化学奖授予在“点击化学和生物正交化学”领域做出贡献的三位科学家。点击化学经典反应之一是:一价铜催化的叠氮化物-端炔烃环加成反应,反应机理示意如下。
下列说法正确的是
A.第一电离能:
B.反应③过程中,涉及到极性键和非极性键的断裂和形成
C.总反应为:
D.一价铜催化剂能有效降低总反应的焓变,加快反应速率
23.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:
(1)基态F原子核外电子的运动状态有 种。
(2)O、F、Cl电负性最小的是 ;HClO的电子式为 ;的沸点低于,原因是 。
(3)Xe是第五周期的稀有气体元素,与F形成的室温下易升华。中心原子的价层电子对数为 。与水反应时放出氧气和氙气,氟以化合态留在溶液中,该反应的化学方程式为 。
24.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)化合物X是一种维生素,对维持人体基本机能具有重要作用。化合物X由元素A、D、E、G、M、Q组成,它们是原子序数依次增大的前四周期元素,相关信息如下:
元素
信息
A
核外电子只有一种自旋取向
D
基态原子价电子排布式为nsnnpn
E
基态原子中的未成对电子数是同周期中最多的
G
基态原子有8个不同运动状态的电子
M
与E互为同主族元素
Q
在化合物X中呈+3价,Q3+与Fe2+具有相同的核外电子排布
(1)A的元素符号为 。
(2)D在元素周期表中的位置为 。
(3)第一电离能:E>G,从基态原子的核外电子排布角度解释原因: 。
(4)E、M的最高价氧化物对应的水化物的酸性:E M(填“>”或“<”),并从元素周期律角度解释原因: 。
(5)Q处于元素周期表中的 区(填“s”“p”“d”或“ds”),基态Q3+的价电子排布式为 。
25.(2022-2023高二下·北京·期末)铁的多种化合物均为磁性材料,氮化铁(FexNy)是其中一种,某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe在元素周期表中的位置 。
(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是 ,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为 mol。
(3)乙醇的晶体类型为 ,乙醇分子中C、O、H三种元素中电负性最大的元素是 。
(4)乙醇的沸点(78.3℃)高于丙酮的沸点(56.5℃),原因是 。
26.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)①一氯乙烯(C2H3C1)分子中,C的一个 杂化轨道与Cl的3px轨道形成C-Cl 键,并且Cl的3px轨道与C的2px轨道形成3中心4电子的大π键(π)。
②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3C1)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C-Cl键长的顺序是 ,理由:(i)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C-Cl键越强;(ii) 。
(2)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为 ,解释X的熔点比Y高的原因 。
(3)α-AgI晶体中I-离子作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由I-构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,α-AgI晶体在电池中可作为 。已知阿伏加德罗常数为NA,则α-AgI晶体的摩尔体积Vm= m3·mol-1(列出算式)。
27.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)硼酸(H3BO3)在电子器件工业和医疗上有重要用途。它是一种白色片状晶体,具有类似于石墨的层状结构,有滑腻感。H3BO3的层内结构如下图所示。
(1)H3BO3中,含有 (填“极性”或“非极性”)共价键。
(2)H3BO3层内结构中,虚线部分表示存在 (填序号)。
a.离子键 b.配位键 c.氢键
(3)H3BO3可由BCl3水解得到。
①依据价电子对互斥理论(VSEPR)推测,BCl3的空间结构为 。
②BCl3属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
(4)H3BO3是一元酸,在水溶液中发生如下过程:H3BO3+H2O⇌ +H+。
①[B(OH)4]-中硼原子的杂化方式为 。
②从化学键的角度说明H3BO3形成[B(OH)4]-的过程: 。
③用中和滴定法测定H3BO3纯度。
取agH3BO3样品(所含杂质不与NaOH反应),用0.5mol·L−1NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液VmL,测得H3BO3的纯度为 (用质量分数表示,H3BO3的摩尔质量为62g·mol−1)。
28.(2022-2023高二下·北京·期末)向溶液中滴加过量的氨水得到含有的溶液。
(1)基态的价层电子排布式为 。
(2)基态占据的最高能级的电子云轮廓图的形状是 。
(3)O、N、H的电负性由大到小的顺序是 。
(4)下列状态的氮中,电离最外层一个电子所需能量最小的是 (填序号)。
a. b. c.
(5)的晶胞结构示意图如下。
①在下图虚线框内画出中一个的结构式 。
②比较H—N—H键角: (填“>”“<”或“=”),原因是 。
③该立方晶胞的边长为a cm,阿伏加德罗常数为,的摩尔质量为M g/mol,则该晶体的密度为 。
29.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)氢键对生命活动具有重要意义。DNA中四种碱基间的配对方式如下图。(~ 代表糖苷键)
请回答下列问题:
(1)基态N的核外电子排布式为 ;N和O第一电离能较大的是 。
(2)①碱基中的-NH2具有一定的碱性,可以结合H+形成-NH,从结构角度解释可以结合的原因: 。
②写出甘氨酸(H2NCH2COOH)在pH=1和pH=13时的粒子存在形态:pH=1时 ,pH=13时 。
(3)鸟嘌呤是一种常见的碱基。
①鸟嘌呤中2号N的杂化类型为 。
②鸟嘌呤中N-H键的平均键长 (填“大于”“小于”或“等于”)0.29nm。
(4)氢键在DNA复制过程中起重要作用。
①碱基中,O、N能与H形成氢键而C不能,原因是 。
②下列说法正确的是 (填序号)。
a.氢键的强度较小,在DNA解旋和复制时容易断裂和形成
b.鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用比鸟嘌呤与胸腺嘧啶之间的更强
c.碱基配对时,一个H可以同时与多个原子形成氢键
d.DNA在形成双螺旋结构时,碱基遵循互补配对原则,形成的氢键多,结构更稳定
(5)一定条件下鸟嘌呤会发生异构化,其1号N上的H会转移到O上形成-OH。
①鸟嘌呤异构化后的结构简式为 。
②鸟嘌呤异构化后最有可能配对的嘧啶碱基是 。
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题型突破05 结构化学基本概念和图示题
1.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)下列化学用语或图示不正确的是
A.乙炔的结构式:H—C≡C—H
B.苯酚的空间填充模型:
C.基态碳原子的轨道表示式:
D.过氧化钠的电子式:
【答案】C
【详解】A.乙炔分子式是C2H2,分子中2个C原子通过共价三键结合,每个C原子再分别与1个H原子形成C-H键,故其结构式是H—C≡C—H,A正确;
B.苯酚分子是平面分子,结合原子相对大小及原子结合方式可知:图示为苯酚的空间填充模型,B正确;
C.原子核外电子总是尽可能成单排列,而且自旋方向相同,这种排布使原子的能量最低,处于稳定状态。C是6号元素,原子核外有6个电子,则基态C原子的核外电子排布式是:,C错误;
D.Na2O2是离子化合物,2个Na+与通过离子键结合,在中2个O原子通过共价单键结合,故过氧化钠的电子式是:,D正确;
故合理选项是C。
2.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)下列事实不能用元素周期律解释的是
A.电负性:N<O<F B.碱性:Al(OH)3<Mg(OH)2<NaOH
C.稳定性:HI<HBr<HCl D.酸性:H2SiO3<H2SO3<HClO4
【答案】D
【详解】A.N、O、F是同周期元素,原子系数依次增大,电负性依次增大,A不合题意;
B.金属性越强,最高价氧化物对应的水化物的碱性越强,B不合题意;
C.非金属性越强,气态氢化物的稳定性就越强,C不合题意;
D.H2SO3不是最高价氧化物对应的水化物,故不能用酸性来解释 ,D符合题意;
故选D。
3.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)下列物质的变化,破坏的作用主要是范德华力的是
A.碘单质的升华 B.NaCl溶于水
C.冰融化成水 D.NH4Cl受热分解
【答案】A
【详解】A.碘的升华,只是状态发生了变化,破坏的是范德华力,没有破坏化学键,A符合题意;
B.NaCl溶于水,会破坏离子键,B不符合题意;
C.水由液态变为气态,破坏的是氢键和范德华力,C不符合题意;
D.NH4Cl受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键),D不符合题意;
故选A。
4.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)聚合物X(结构简式如图a)经硫化后可得到硫化顺丁橡胶(局部结构示意图如图b),下列说法不正确的是
A.聚合物X的单体为1,3-丁二烯
B.聚合物X能发生氧化反应,橡胶的老化与该反应有关
C.聚合物X在硫化过程中仅涉及σ键的变化
D.聚合物X在硫化过程中由线型结构链接为网状结构,强度增大
【答案】C
【详解】A.图a为1,3-丁二烯经过加聚得到的高聚物,所以其单体为1,3-丁二烯,A正确;
B.聚合物X中含碳碳双键,容易被氧化,所以橡胶的老化与该反应有关,B正确;
C.根据图b可知,硫化过程中涉及碳碳双键的断裂和碳硫单键的形成,所以涉及σ键和π键的变化,C错误;
D.聚合物X在硫化过程中形成的网状结构,强度比线状结构的大,D正确;
答案选C。
5.(2022-2023高二下·北京·期末)下列化学用语或图示不正确的是
A.1-丁烯的实验式:CH2
B. 的VSEPR模型:
C.基态Cr原子的价层电子排布式:3d54s1
D.HCl分子中σ键的形成:
【答案】B
【详解】A.1-丁烯的结构简式:CH2═CH-CH2CH3,其实验式为CH2,选项A正确;
B.的中心原子价层电子对数为,故其VSEPR模型为四面体形,选项B不正确;
C.基态 Cr 原子为24号元素,价电子排布式为3d54s1,选项C正确;
D.HCl分子中σ键的形成:,选项D正确;
答案选B。
6.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列说法不正确的是
A.CO、NO、SO中心原子都是sp2杂化
B.NH3、PCl3、H3O+的空间结构都是三角锥
C.CO2、SO3都是由极性键构成的非极性分子
D.CH2=CHCN分子中的σ键和π键的比为2∶1
【答案】A
【详解】A.CO、NO的中心原子价层电子对数均为3,中心原子都是sp2杂化,SO中心原子价层电子对数为3+=4,中心原子是sp3杂化,A错误;
B.NH3、PCl3、H3O+的价层电子对数均为4,均有1个孤电子对,空间结构都是三角锥,B正确;
C.CO2是直线形,SO3是平面三角形,两者结构空间对称,都是由极性键构成的非极性分子,C正确;
D.CH2=CHCN分子中含6个σ键,3个π键,故σ键和π键的比为2∶1,D正确;
故选A。
7.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列说法不正确的是
A.离子化合物和金属单质的构成粒子中均含有阳离子
B.离子键和金属健本质上都是静电作用,都没有方向性和饱和性
C.熔点:MgO>NaCl>Hg>HBr
D.NaHSO4在水溶液中和熔融状态下都能导电,电离方程式相同
【答案】D
【详解】A.离子化合物由阳离子和阴离子构成,金属单质中存在金属阳离子和电子,两种物质的构成粒子中均含有阳离子,A正确;
B.离子键和金属键本质上都是静电作用,都没有方向性和饱和性,B正确;
C.MgO和NaCl为离子晶体,镁离子和氧离子半径分别小于钠离子半径和氯离子半径,且镁离子和氧离子所带电荷数分别大于钠离子和氯离子,故MgO熔点高于NaCl,Hg为金属晶体常温下为液态,HBr为分子晶体常温下为气态,故熔点MgO>NaCl>Hg>HBr,C正确;
D.NaHSO4在水溶液中电离方程式为NaHSO4=Na++H++,在熔融状态下电离方程式为NaHSO4=Na++,电离方程式不同,D错误;
故答案选D。
8.(2022-2023高二下·北京·期末)下列说法正确的是( )
A.Na2O2和 NaOH 所含化学键类型完全相同
B.NH3比 PH3稳定是因为 NH3分子间存在氢键
C.CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D.H2O2 是含非极性键的极性分子
【答案】D
【详解】A.NaOH中含有离子键和极性共价键,Na2O2含有离子键和非极性共价键,所以两者化学键类型不同,A错误;
B. 氢键影响物理性质,不影响氢化物稳定性,NH3比PH3稳定是因为N元素非金属强于P,B错误;
C. 化学反应的实质是旧键断裂生成新键,CO2溶于水与水反应生成碳酸,则CO2溶于水存在共价键和分子间作用力的改变,干冰升华只是CO2从固态变为气态,只有分子间作用力改变,因此二者作用力的改变不相同,C错误;
D. H2O2即含极性共价键又含非极性键的极性分子,D正确;
故答案为:D。
【点睛】氢键不是化学键,是一种分子间作用力,主要影响物理性质,比如熔沸点、溶解性等,不影响其化学性质。
9.(2022-2023高二下·北京·期末)三硫化磷(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.1molP4S3分子中含有 6mol 极性共价键
【答案】B
【详解】A. 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分子中所有原子均满足8电子稳定结构,A正确;
B. P4S3分子中,有一个磷原子连接了3个硫原子,其化合价为+3,其他的磷原子都是连接两个磷原子和一个硫原子,其化合价为+1,B错误;
C.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,所以,该分子中硫原子和磷原子均采取杂sp3化,C正确;
D.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1mol P4S3中含有6mol极性键,D正确;
故答案为:B。
10.(2022-2023高二下·北京·期末)共价键、离子键和范德华力是微粒之间的不同作用力,下列物质中含有两种上述作用力的是
①NaOH②③④金刚石⑤NaCl⑥白磷
A.①③⑥ B.①②④ C.②④⑤ D.③④⑤
【答案】A
【分析】NaOH中包含有和作用形成的离子键和中H原子与O原子之间的共价键,有两种作用力;中只胡Si原子和O原子间的共价键,只有一种作用力;中包含有和作用形成的离子键和中N原子与H原子之间的共价键,有两种作用力;金刚石中只有C原子之间的共价键,只有一种作用力;NaCl中只有和作用形成的离子键,只有一种作用力;白磷中包含有P原子之间的共价键,还有分子之间的范德华力,有两种作用力;
【详解】A. NaOH、和白磷都包含有两种作用力,A正确;
B. NaOH有两种作用力,但是和金刚石都只有一种作用力,B错误;
C.、金刚石、NaCl中都只有一种作用力,C错误;
D.中有两种作用力,金刚石、NaCl中只有一种作用力,D错误;
故合理选项为A。
11.(2022-2023高二下·北京·期末)2003年美国《科学》杂志报道:在超高压下,科学家用激光器将CO2加热到1800K,成功制得了类似石英的CO2原子晶体。下列关于CO2晶体的叙述中不正确的是
A.晶体中C、O原子个数比为1∶2 B.该晶体的熔点和沸点高、硬度大
C.晶体中C—O—C键角为180° D.晶体中C、O原子最外层都满足8电子结构
【答案】C
【详解】A.CO2原子晶体与SiO2结构类似,每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接,每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接,晶体中C、O原子个数比为1∶2,A正确;
B.二氧化碳晶体结构和二氧化硅晶体结构相似,都为原子晶体,原子晶体的熔沸点较高、硬度较大,所以二氧化碳晶体的熔沸点较高、硬度较大,B正确;
C.二氧化碳晶体中每个碳原子和4个氧原子形成正四面体结构,其键角是109°28′,C错误;
D.每个碳原子与4个氧原子通过1对共用电子对连接,每个氧原子与2个碳原子通过1对共用电子对连接,所以晶体中C、O原子最外层电子都满足8电子结构,D正确;
答案选C。
12.(2021-2022高二下·北京西城·期末)配合物可用于离子检验,下列说法不正确的是
A.此配合物中存在离子键、配位键、极性键
B.配离子为,中心离子为,配位原子为N
C.1mol配合物中含有12molσ键
D.该配合物为离子化合物,易电离,1mol配合物电离得到阴阳离子共4mol
【答案】B
【详解】A. Na+与之间存在离子键,CN−与Fe3+之间存在配位键,CN−中碳原子与氮原子之间存在极性键,A项正确;
B. 配合物Na3[Fe(CN)6]中,配离子为,中心离子为Fe3+,配位原子为C,B项错误;
C. CN−中碳原子与氮原子之间存在1个σ键,CN−与Fe3+之间的配位键属于σ键,则1mol配合物Na3[Fe(CN)6]中σ键为(6+6)mol =12mol,C项正确;
D. 该配合物为离子化合物,易电离,其电离方程式为Na3[Fe(CN)6]=3Na++,1mol该配合物电离得到阴、阳离子共4mol,D项正确;
故选B。
13.(2021-2022高二下·北京西城·期末)已知呈粉红色,呈蓝色,为无色。现将溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:。用该溶液做实验,溶液的颜色变化如下:
以下结论和解释正确的是
A.等物质的量的和配位数之比为2∶3
B.由实验①可推知
C.实验②是由于增大,导致平衡逆向移动
D.由实验③可知配离子的稳定性:
【答案】D
【详解】A.1个[Co(H2O)6]2+中含有6个配体H2O,1个[CoCl4]2-中含有4个Cl-,等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-配位数之比为6:4=3:2,A错误;
B.实验①将蓝色溶液置于冰水浴中,溶液变为粉红色,说明降低温度平衡逆向移动,则逆反应为放热反应,正反应为吸热反应,∆H>0,B错误;
C.实验②加水稀释,溶液变为粉红色,加水稀释,溶液的体积增大,[Co(H2O)6]2+、[CoCl4]2-、Cl-浓度都减小,[Co(H2O)6]2+、Cl-的化学计量数之和大于[CoCl4]2-的化学计量数,则瞬时浓度商>化学平衡常数,平衡逆向移动,C错误;
D.实验③加入少量ZnCl2固体,溶液变为粉红色,说明Zn2+与Cl-结合成更稳定的[ZnCl4]2-,导致溶液中c(Cl-)减小,平衡逆向移动,则由此说明稳定性:[ZnCl4]2->[CoCl4]2-,D正确;
答案选D。
14.(2022-2023高二下·北京·期末)下列分子中的碳原子为sp杂化的是
A.CH4 B.HCHO C.C2H2 D.C2H4
【答案】C
【详解】A.CH4中碳形成4个σ键,为sp3杂化,故A不选;
B.HCHO中碳形成3个σ键,没有孤电子对,为sp2杂化,故B不选;
C.C2H2中碳形成2个σ键,没有孤电子对,为sp杂化,故C选;
D.C2H4中碳形成3个σ键,没有孤电子对,为sp2杂化,故D不选;
故选C。
15.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列电子排布式中,表示的是激发态原子的是
A.1s22s12p1 B.1s22s22p63s23p63dl04s2
C.1s22s22p63s23p6 D.1s22s22p63s23p63d54s1
【答案】A
【详解】A.1s22s2是基态铍原子的核外电子排布方式,则1s22s12p1是激发态铍原子的电子排布式,故A符合题意;
B.1s22s22p63s23p63d104s2是基态锌原子的核外电子排布方式,故B不符合题意;
C.1s22s22p63s23p6是基态氩原子的核外电子排布方式,故C不符合题意;
D.1s22s22p63s23p63d54s1是基态铬原子态的核外电子排布式,故D不符合题意;
故选A。
16.(2022-2023高二下·北京·期末)周期表中27号元素钴的方格中注明3d74s2,由此可以推断
A.它位于周期表的第四周期IIA族
B.它的基态核外电子排布式可简写为[Ar]4s2
C.Co2+的核外价电子排布式为 3d54s2
D.Co 位于周期表中 d 区
【答案】D
【详解】A.从左向右数,Co应为过渡元素,在第四周期Ⅷ族,A错误;
B.3d74s2表示价层电子排布,所以Co的基态核外电子排布式可简写为[Ar]3d74s2,不可省去3d7,B错误;
C.失电子时,应先失去最外层的电子,即先失去4s上的电子,Co2+的价电子排布式为3d7,C错误;
D.根据价层电子排布3d74s2可知“7+2=9”,说明它位于周期表的第9列,位于周期表中 d 区,D正确。
答案选D。
17.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)下列说法正确的是
A.HF和Br2分子中均含有s-pσ键
B.沸点:H2O<H2S<H2Se<H2Te
C.硬度:晶体硅>碳化硅>金刚石
D.酸性:CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH
【答案】D
【详解】A.溴分子中含有p-pσ键,不含有s-pσ键,故A错误;
B.水分子能形成分子间氢键,同主族的其他元素的氢化物不能形成分子间氢键,所以水的沸点高于主族的其他元素的氢化物的沸点,故B错误;
C.金刚石中碳碳键的键长小于硅硅键,键能大于硅硅键,共价键强于硅硅键,所以金刚石的硬度高于晶体硅,故C错误;
D.非金属元素的电负性越大,对羧基中氢氧键电子对的吸引力越大,氢氧键的极性越大,电离出氢离子的能力越大,酸性越强,元素的电负性F>Cl>H,所以羧酸的酸性强弱顺序为CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH,故D正确;
故选D。
18.(2022-2023高二下·北京·期末)短周期元素的四种离子、、、都具有相同的电子层结构,下列说法错误的是
A.四种离子的质子数:
B.四种元素的电负性:Z>W>Y>X
C.四种离子的半径:
D.四种元素原子的最外层电子数目:W>Z>X>Y
【答案】B
【详解】A.短周期元素的四种离子、、、都具有相同的电子层结构,可以推出X、Y、Z、W分别是Al、Mg、N、O,离子的质子数和相应原子的质子数相等,四种离子的质子数:Al3+>Mg2+>O2->N3-,选项A正确;
B.根据同周期从左到右元素的电负性逐渐增大,同主族从上到下元素的电负性逐渐减小,四种元素的电负性:O>N>Al>Mg,选项B错误;
C.四种离子具有相同的电子层结构,依据“序大径小”规律,离子半径:,选项C正确;
D.O、N、Al、Mg四种元素的最外层电子数目分别是6、5、3、2,选项D正确;
答案选B。
19.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)通常状况下,NCl3是一种油状液体,容易水解,含氯生成物有漂白性,NCl3分子立体构型与氨分子相似,下列对NCl3的有关叙述正确的是
A.NCl3水解方程式:NCl3+2H2O=3HCl+HNO2
B.NCl3中所有原子均达到8电子稳定结构
C.NCl3分子是非极性分子
D.NCl3比NF3键角小
【答案】B
【详解】A.NCl3水解含氯的生成物具有漂白性,应该为HClO即该物质中Cl为+1,那么N显-3价,所以水解方程式应该为NCl3+3H2O=NH3+3HClO,A项错误;
B.判断是否8电子方法:化合价的绝对值+最外层电子=8即达八电子,所以N、Cl均为8电子结构,B项正确;
C.NCl3为三角锥形,为极性分子,C项错误;
D.NCl3和NF3均有一对孤电子对且均为sp3杂化,但N-Cl键比N-F键键长长受孤电子对排斥小,所以NCl3键角比NF3大,D项错误;
故选B。
【点睛】8电子结构的判断:化合价的绝对值+最外层电子=8,即达八电子结构。
20.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)PO、NH这两种离子中各原子的空间排列情况和CH4分子相似。关于几种微粒的说法中,不正确的是
A.Na3PO4溶液和NH4Cl溶液的酸碱性不同
B.NH离子中四个N-H键键长完全相同
C.相同物质的量的PO、NH、CH4、P4(白磷)四种微粒所含的σ键个数相同
D.PO、NH这离子的空间结构为四面体形
【答案】C
【详解】A.Na3PO4为弱酸强碱盐呈碱性而NH4Cl为弱碱强酸盐呈酸性,A项正确;
B.中价层电子对为4对,无孤电子对,为正四面体,sp3杂化,N-H键均相同,B项正确;
C.前三者中均有4个σ键而后者有6个σ键,C项错误;
D.中价层电子对为,无孤电子对,为四面体构型,与相同,D项正确;
故选C。
21.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)有机化合物W能与Cu2+形成化合物Q,W和Q的结构如图所示。
下列说法正确的是
A.W中N原子的杂化方式为sp
B.基态Cu2+的价电子排布式为:1s22s22p63s23p63d9
C.氢键对Q在水中的溶解性的影响是增大
D.W与Cu2+形成的Q中含有配位键
【答案】D
【详解】A.由图可知,W中双键氮原子的杂化方式为sp2杂化,故A错误;
B.铜元素的原子序数为29,基态铜离子的价电子排布式为3d9,故B错误;
C.由图可知,配合物Q中含有分子内氢键,分子内氢键会使Q在水中的溶解性减小,故C错误;
D.由图可知,配合物Q中铜离子与氮原子和氧原子形成配位键,故D正确;
故选D。
22.(2022-2023高二下·北京·期末)2022年诺贝尔化学奖授予在“点击化学和生物正交化学”领域做出贡献的三位科学家。点击化学经典反应之一是:一价铜催化的叠氮化物-端炔烃环加成反应,反应机理示意如下。
下列说法正确的是
A.第一电离能:
B.反应③过程中,涉及到极性键和非极性键的断裂和形成
C.总反应为:
D.一价铜催化剂能有效降低总反应的焓变,加快反应速率
【答案】C
【详解】A.同周期元素的第一电离能总体上随着原子序数的增大而增大,但是N的最外层电子排布是2s22p3,p轨道半充满较稳定,因此第一电离能比氧大,故第一电离能:,A错误;
B.反应③过程中,涉及到NN、CC非极性键的断裂,不存在非极性键的形成,存在C-N极性键的形成,不存在极性键的断裂,B错误;
C.根据反应过程,总反应为: ,C正确;
D.催化剂降低反应的活化能,加快反应速率,不能改变反应的焓变,D错误;
故选C。
23.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题:
(1)基态F原子核外电子的运动状态有 种。
(2)O、F、Cl电负性最小的是 ;HClO的电子式为 ;的沸点低于,原因是 。
(3)Xe是第五周期的稀有气体元素,与F形成的室温下易升华。中心原子的价层电子对数为 。与水反应时放出氧气和氙气,氟以化合态留在溶液中,该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)9
(2) Cl 、均为分子晶体OF2的摩尔质量低于Cl2O,范德华力小,所以的沸点低于;
(3) 5
【详解】(1)F核外有9个电子,每个电子的运动状态均不同,所以F核外有9个运动状态不同的电子;
(2)①由周期律,从左到右电负性增大,从上到下电负性减小,最小的为Cl;
②HClO为共价化合物,电子式为:;
③、均为分子晶体,无分子间氢键的形成,则比较范德华力;OF2的摩尔质量低于Cl2O,分子间范德华力小,所以的沸点低于;
(3)①XeF2的价层电子对数,
②由题意可知,方程式为:;
24.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)化合物X是一种维生素,对维持人体基本机能具有重要作用。化合物X由元素A、D、E、G、M、Q组成,它们是原子序数依次增大的前四周期元素,相关信息如下:
元素
信息
A
核外电子只有一种自旋取向
D
基态原子价电子排布式为nsnnpn
E
基态原子中的未成对电子数是同周期中最多的
G
基态原子有8个不同运动状态的电子
M
与E互为同主族元素
Q
在化合物X中呈+3价,Q3+与Fe2+具有相同的核外电子排布
(1)A的元素符号为 。
(2)D在元素周期表中的位置为 。
(3)第一电离能:E>G,从基态原子的核外电子排布角度解释原因: 。
(4)E、M的最高价氧化物对应的水化物的酸性:E M(填“>”或“<”),并从元素周期律角度解释原因: 。
(5)Q处于元素周期表中的 区(填“s”“p”“d”或“ds”),基态Q3+的价电子排布式为 。
【答案】(1)H
(2)第二周期IVA族
(3)N的2p电子半满,为较稳定结构,其第一电离能大于相邻元素的第一电离能
(4) > N、P位于同主族,同主族从上到下非金属性减弱,对应最高价含氧酸的酸性减弱
(5) d 3d6
【分析】A、D、E、G、M、Q为原子序数依次增大的前四周期元素,A的核外电子只有一种自旋取向,A为H元素;D的基态原子价电子排布式为nsnnpn,n只能为2,D为C元素;G的基态原子有8个不同运动状态的电子,其电子排布为1s22s22p4,G为O元素;E的基态原子中的未成对电子数是同周期中最多的,结合原子序数可知,其电子排布为1s22s22p3,E为N元素;M与E互为同主族元素,M为P元素;Q在化合物X中呈+3价,Q3+与Fe2+具有相同的核外电子排布,Q的电子排布为1s22s22p63s23p63d74s2,Q为Co元素;由上述分析可知,A为H元素、D为C元素、E为N元素、G为O元素、M为P元素、Q为Co元素,据分析答题。
【详解】(1)A的元素符号为H;
(2)C元素在元素周期表中的位置为第二周期IVA族;
(3)第一电离能:N>O,从基态原子的核外电子排布角度解释原因为N的2p电子半满,为较稳定结构,其第一电离能大于相邻元素的第一电离能;
(4)N、P的最高价氧化物对应的水化物的酸性:N>P,从元素周期律角度解释原因为:N、P位于同主族,同主族从上到下非金属性减弱,对应最高价含氧酸的酸性减弱;
(5)Q为Co元素,其电子排布为1s22s22p63s23p63d74s2,则Co处于元素周期表中的d区,基36态Co3+价电子排布图为,基态Q3+的价电子排布式为3d6 。
25.(2022-2023高二下·北京·期末)铁的多种化合物均为磁性材料,氮化铁(FexNy)是其中一种,某FexNy的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)Fe在元素周期表中的位置 。
(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是 ,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为 mol。
(3)乙醇的晶体类型为 ,乙醇分子中C、O、H三种元素中电负性最大的元素是 。
(4)乙醇的沸点(78.3℃)高于丙酮的沸点(56.5℃),原因是 。
【答案】(1)第四周期VIII族
(2) sp2和sp3 9mol
(3) 分子晶体 O
(4)乙醇分子间存在氢键
【详解】(1)已知Fe是26号元素,其核外电子排布为:1s22s22p63s23p63d64s2,故其在元素周期表中的位置为第四周期VIII族,故答案为:第四周期VIII族;
(2)丙酮()分子中两边的-CH3中C原子周围的价层电子对数为4,故为sp3杂化,中间酮羰基上C原子周围的价层电子对数为3,则为sp2杂化,即丙酮中碳原子轨道的类型为sp2、sp3,已知单键都为σ键,双键为1个σ键和1个π键,则由丙酮的结构简式可知,1mol丙酮分子中含有σ键的数目为9mol,故答案为:sp2、sp3;9;
(3)乙醇为共价化合物,乙醇晶体是由乙醇分子组成的,其熔沸点减低,液态是不能导电,故乙醇的晶体类型为分子晶体,根据同一周期从左往右元素的电负性依次增大,乙醇分子中H显正电性,故乙醇分子中C、O、H三种元素中电负性最大的元素是O,故答案为:分子晶体;O;
(4)由于乙醇分子间能形成分子间氢键,导致乙醇的沸点(78.3℃)高于丙酮的沸点(56.5℃),故答案为:乙醇分子间存在氢键;
26.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)①一氯乙烯(C2H3C1)分子中,C的一个 杂化轨道与Cl的3px轨道形成C-Cl 键,并且Cl的3px轨道与C的2px轨道形成3中心4电子的大π键(π)。
②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3C1)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C-Cl键长的顺序是 ,理由:(i)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C-Cl键越强;(ii) 。
(2)卤化物CsICl2受热发生非氧化还原反应,生成无色晶体X和红棕色液体Y。X为 ,解释X的熔点比Y高的原因 。
(3)α-AgI晶体中I-离子作体心立方堆积(如图所示),Ag+主要分布在由I-构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下,Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此,α-AgI晶体在电池中可作为 。已知阿伏加德罗常数为NA,则α-AgI晶体的摩尔体积Vm= m3·mol-1(列出算式)。
【答案】(1) sp2 σ 一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔 Cl参与形成的大π键越多,形成的C-Cl键的键长越短
(2) CsCl CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体
(3) 电解质
【详解】(1)①一氯乙烯的结构式为,碳为双键碳,采取sp2杂化,因此C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C-Clσ键;
②C的杂化轨道中s成分越多,形成的C-Cl键越强,C-Cl键的键长越短,一氯乙烷中碳采取sp3杂化,一氯乙烯中碳采取sp2杂化,一氯乙炔中碳采取sp杂化,sp杂化时p成分少,sp3杂化时p成分多,因此三种物质中C-Cl键键长顺序为:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔,同时Cl参与形成的大π键越多,形成的C-Cl键的键长越短,一氯乙烯中Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键(),一氯乙炔中Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成2套3中心4电子的大π键(),因此三种物质中C-Cl键键长顺序为:一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔;原因是:Cl参与形成的大π键越多,形成的C-Cl键的键长越短;
(2)CsICl2发生非氧化还原反应,各元素化合价不变,生成无色晶体和红棕色液体,则无色晶体为CsCl,红棕色液体为ICl,而CsCl为离子晶体,熔化时,克服的是离子键,ICl为分子晶体,熔化时,克服的是分子间作用力,因此CsCl的熔点比ICl高;原因是CsCl为离子晶体,ICl为分子晶体;
(3)由题意可知,在电场作用下,Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移,因此α-AgI晶体是优良的离子导体,在电池中可作为电解质;每个晶胞中含碘离子的个数为8+1=2个,依据化学式AgI可知,银离子个数也为2个,晶胞的物质的量n=mol=mol,晶胞体积V=a3pm3=(50410-12)3m3,则α-AgI晶体的摩尔体积Vm===m3/mol。
27.(2022-2023高二下·北京海淀·期末)硼酸(H3BO3)在电子器件工业和医疗上有重要用途。它是一种白色片状晶体,具有类似于石墨的层状结构,有滑腻感。H3BO3的层内结构如下图所示。
(1)H3BO3中,含有 (填“极性”或“非极性”)共价键。
(2)H3BO3层内结构中,虚线部分表示存在 (填序号)。
a.离子键 b.配位键 c.氢键
(3)H3BO3可由BCl3水解得到。
①依据价电子对互斥理论(VSEPR)推测,BCl3的空间结构为 。
②BCl3属于 (填“极性”或“非极性”)分子。
(4)H3BO3是一元酸,在水溶液中发生如下过程:H3BO3+H2O⇌ +H+。
①[B(OH)4]-中硼原子的杂化方式为 。
②从化学键的角度说明H3BO3形成[B(OH)4]-的过程: 。
③用中和滴定法测定H3BO3纯度。
取agH3BO3样品(所含杂质不与NaOH反应),用0.5mol·L−1NaOH溶液滴定至终点,消耗NaOH溶液VmL,测得H3BO3的纯度为 (用质量分数表示,H3BO3的摩尔质量为62g·mol−1)。
【答案】(1)极性
(2)c
(3) 平面三角形 非极性分子
(4) sp3 H3BO3中B提供空轨道, OH-提供孤电子对形成配位键
【详解】(1)由图可知,H3BO3分子中含有B-O键和H-O键,均为非极性键;
(2)图中虚线部分表示H3BO3分子间的一种作用力,并且是电负性大的O原子与H原子之间的一种作用力,则为氢键;
(3)①BCl3分子中B原子的价层电子对数为,无孤电子对,VSEPR模型和空间构型均为平面三角形;
②BCl3分子中B原子的价层电子对数为3,无孤电子对,空间构型均为平面三角形,正负电荷中心能重合,属于非极性分子;
(4)①中B原子的价层电子对数为4,所以B原子的杂化方式为sp3;
②H3BO3分子中B原子含有空轨道,OH-中O原子含有孤电子对,B和O之间通过配位键生成;
③H3BO3为一元弱酸,NaOH为一元强碱,二者反应时比例为1∶1,即n(H3BO3)=n(NaOH)=cV=0.0005Vmol,m(H3BO3)=Nm=0.0005Vmol62g/mol=0.031Vg,则H3BO3纯度为。
【点睛】本题物质结构与性质,把握极性键和分子极性的判断、VSEPR模型的应用、配合键形成的条件、氢键等知识即可解答,侧重基础知识检测和应用能力考查,注意掌握微粒空间构型和原子杂化方式的判断。
28.(2022-2023高二下·北京·期末)向溶液中滴加过量的氨水得到含有的溶液。
(1)基态的价层电子排布式为 。
(2)基态占据的最高能级的电子云轮廓图的形状是 。
(3)O、N、H的电负性由大到小的顺序是 。
(4)下列状态的氮中,电离最外层一个电子所需能量最小的是 (填序号)。
a. b. c.
(5)的晶胞结构示意图如下。
①在下图虚线框内画出中一个的结构式 。
②比较H—N—H键角: (填“>”“<”或“=”),原因是 。
③该立方晶胞的边长为a cm,阿伏加德罗常数为,的摩尔质量为M g/mol,则该晶体的密度为 。
【答案】(1)3d7
(2)哑铃形
(3)O>N>H
(4)c
(5) < N原子均采取sp3杂化,分子中有孤电子对,孤电子对有较大斥力
【详解】(1)Co 是27号元素,其基态原子的价电子排布式为3d74s2,则价层电子排布式为3d7;
(2)基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,其最高能级为3p,电子云轮廓图的形状是哑铃形;
(3)同周期主族元素从左到右,元素的电负性逐渐增大,则电负性:O>N,三种元素中H的电负性最小,于是有电负性:O>N>H;
(4)2s22p2属于基态的N+,由于基态N的第二电离能高于其第一电离能,故其再失去一个电子所需能量较高;2s22p3属于基态N原子,其失去一个电子变为基态N+,其失去一个电子所需能量低于基态N+;2s22p23s1属于激发态N原子,其失去一个电子所需能量低于基态N原子;综上所述,电离最外层一个电子所需能量最小的是2s22p23s1,故选c。
(5)①中心N原子孤电子对数=,有3个键,则中心N原子价层电子对数=3+1=4,采取sp3杂化,空间构型为三角锥形,其结构式可表示为 ;
②由①分析知,由于中心N原子有一对孤电子对,排斥力较大,则H-N-H键角小于,约为107°,形成配位键,氨分子中不再有孤电子对,H—N—H键角变大,故答案为<;
③该晶胞中,位于顶点和面心的个数为,位于晶胞内部Cl-个数为8,故晶胞的密度为。
29.(2021-2022高二下·北京海淀·期末)氢键对生命活动具有重要意义。DNA中四种碱基间的配对方式如下图。(~ 代表糖苷键)
请回答下列问题:
(1)基态N的核外电子排布式为 ;N和O第一电离能较大的是 。
(2)①碱基中的-NH2具有一定的碱性,可以结合H+形成-NH,从结构角度解释可以结合的原因: 。
②写出甘氨酸(H2NCH2COOH)在pH=1和pH=13时的粒子存在形态:pH=1时 ,pH=13时 。
(3)鸟嘌呤是一种常见的碱基。
①鸟嘌呤中2号N的杂化类型为 。
②鸟嘌呤中N-H键的平均键长 (填“大于”“小于”或“等于”)0.29nm。
(4)氢键在DNA复制过程中起重要作用。
①碱基中,O、N能与H形成氢键而C不能,原因是 。
②下列说法正确的是 (填序号)。
a.氢键的强度较小,在DNA解旋和复制时容易断裂和形成
b.鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用比鸟嘌呤与胸腺嘧啶之间的更强
c.碱基配对时,一个H可以同时与多个原子形成氢键
d.DNA在形成双螺旋结构时,碱基遵循互补配对原则,形成的氢键多,结构更稳定
(5)一定条件下鸟嘌呤会发生异构化,其1号N上的H会转移到O上形成-OH。
①鸟嘌呤异构化后的结构简式为 。
②鸟嘌呤异构化后最有可能配对的嘧啶碱基是 。
【答案】(1) 1s22s22p3 N
(2) 碱基中-NH2具有N原子提供孤电子对,H+提供空轨道,形成-NH HOOCCH2NH H2NCH2COO-
(3) sp2 小于
(4) C原子的电负性较小 ab
(5) 胸腺嘧啶
【详解】(1)基态N的核外电子排布式为1s22s22p3;
虽同周期元素第一电离能从左向右递增,但氮原子价电子排布2s22p3,2p能级处于半满状态较稳定,故其第一电离能大于氧;
(2)①氨基中氮原子有一个孤电子对,氢离子有空轨道可形成配位键,生成—NH,所以—NH2具有一定的碱性;
②pH=1溶液显酸性,甘氨酸中氨基显碱性,即存在粒子为HOOCCH2NH;pH=13时溶液显碱性,甘氨酸中羧基显酸性,即存在粒子为H2NCH2COO-;
(3)①由鸟嘌呤结构可知,2号N原子有2个键和1个孤电子对,所以杂化方式为sp2;
②由结构可知,鸟嘌呤中N—H键的平均键长小于0.29nm;
(4)①氢键为分子间相互作用,O、N、F的电负性大,带有较多的负电荷,可以与呈电正性的H原子形成氢键。由于C电负性小,因此不能与H形成氢键;
②氢键的强度小,在DNA解旋和复制时断裂和形成,a正确;
鸟嘌呤与胞嘧啶之间有三个氢键,腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有两个个氢键,鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用更强,b正确;
由结构可知,碱基配对时,一个H不可以同时与多个原子形成氢键,c错误;
DNA在形成双螺旋结构时,碱基遵循互补配对原则,形成的氢键多,使其结构更稳定,d正确;
综上选abd;
(5)①鸟嘌呤会发生异构化,其1号N上的H会转移到O上形成-OH,异构化后的结构简式为;
②鸟嘌呤异构化后最有可能配对的嘧啶碱基是胸腺嘧啶。
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