内容正文:
课下巩固精练卷(二十九) 分子结构与性质
一、选择题
1.(2025·北京人大附中期中)下列化学用语或图示正确的是( )
A.NH3和NH的VSEPR模型和空间结构均一致
B.SO的VSEPR模型:
C.丙酮()分子中C原子的杂化类型均是sp2
D.HCl分子中σ键的形成:
2.(2025·黑龙江大庆模拟)比较SO2、SO、SO3和SO的键角大小,下列排序正确的是( )
A.SO>SO2=SO>SO3
B.SO2>SO3>SO>SO
C.SO3>SO>SO>SO2
D.SO3>SO2>SO>SO
3.(2025·湖南长沙三模)吡咯()、呋喃()、噻吩()都是常见杂环化合物。下列关于三种物质的说法错误的是( )
A.三种分子的化学键类型相同
B.三种分子均易溶于水
C.N、O、S原子杂化方式相同
D.沸点:吡咯>噻吩>呋喃
4.(2025·江西南昌模拟)物质的结构决定其性质,下列实例与解释不相符的是( )
选项
实例
解释
A
邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
分子间氢键使熔沸点升高,分子内氢键使熔沸点降低
B
BF3与NH3形成配合物[H3N—BF3]
BF3中的B有空轨道,可接受NH3中N的孤电子对
C
HF的沸点高于HCl
F原子半径小,H—F键能大
D
超分子冠醚(18冠6)如图所示,其空穴与K+尺寸适配
两者能通过弱相互作用(非化学键)形成超分子
5.(2025·山东潍坊模拟)对下列一些实验事实的理论解释,错误的是( )
选项
实验事实
理论解释
A
P原子的第一电离能大于S原子
磷原子的半径比硫原子的半径大
B
乙烯的化学性质比乙烷活泼
乙烯分子结构中存在π键
C
向加入过量氨水的硫酸铜溶液中加入乙醇,将析出深蓝色晶体
乙醇的加入降低了[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解度
D
HCl气体极易溶于水
HCl和H2O均为极性分子
6.(2025·安徽淮南模拟)笼状分子可以识别不同类型的阴离子,通过超分子作用,将许多热力学不稳定的产物加以稳定,一种笼状分子如图所示,可以同时识别溴离子、氯离子、硝酸根离子等,下列说法正确的是( )
A.碳原子采用的杂化方式为sp、sp2、sp3
B.该分子中N—H的H可以和NO形成氢键将其识别
C.C—H键的极性大于N—H键的极性
D.基态N原子的价电子中不同形状的原子轨道中的电子数相等
7.(2025·河南郑州模拟)某铜(Ⅱ)配合物的结构如下图所示。其中元素X和Y均位于第二周期,X的第一电离能低于同周期相邻元素,Y元素基态原子p轨道电子排布是半充满状态,Z元素基态原子核外电子共有9种空间运动状态。下列说法正确的是( )
A.最简单氢化物的键角:X<Y
B.基态原子的未成对电子数:Z>X>Y
C.X、Y、Z的最简单氢化物均存在分子间氢键
D.该配合物中微粒间的相互作用有离子键、共价键和配位键
8.(2025·河北沧州模拟)离子液体在电化学研究中应用广泛,某离子液体M由W、X、Y、Z四种原子半径依次增大的短周期元素组成,其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.X和Y均能与W形成18电子分子,且前者的沸点相对较高
B.元素Z位于第二周期第ⅦA族,属于p区元素
C.物质M的晶体中含有离子键、σ键、π键和氢键
D.若用石墨电极电解M,阴极产生黄绿色气体
9.缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构(一个原子通过共享电子使其价层电子数达到8,H原子达到2所形成的稳定分子结构)要求的一类化合物。下列说法错误的是( )
A.NH3、BF3、BF中只有BF3是缺电子化合物
B.BF3、BF中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3
C.BF3与NH3反应时有配位键生成
D.BF的键角小于NH3的
10.过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注,因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,其配离子结构如图所示。下列有关该配离子的说法正确的是( )
A.1 mol该配离子中含有π键的个数是6×6.02×1023
B.该配离子中碳原子的杂化类型均为sp2杂化
C.该配离子含有的非金属元素中电负性最大的是碳
D.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键
二、非选择题
11.按要求填空。
(1)(2021·山东高考节选)CH3OH为________分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)(2021·山东高考节选)N2H4的沸点________(填“高于”或“低于”)(CH3)2NNH2。
(3)(2022·湖南高考节选)中的手性碳原子个数为________。
(4)(2021·山东高考节选)OF2的熔、沸点______(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)(2022·湖北高考节选)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为O===P(N3)3。该分子为______(填“极性”或“非极性”)分子。
(6)(2022·北京高考节选)高分子Y[]中________(填“存在”或“不存在”)氢键。
(7)(2022·山东高考节选)已知吡啶中含有与苯类似的大π键。在水中的溶解度,吡啶()远大于苯,主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(8)(2023·北京高考节选)S2O可看作是SO中的一个O原子被S原子取代的产物。浸金时,S2O作为配体可提供孤电子对与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分别判断S2O中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12.(2025·山东淄博模拟)Ⅰ.镍、锌等金属及其化合物在工业上有重要用途。回答下列问题:
(1)镍能形成多种配合物,其中Ni(CO)4和K2[Ni(CO)4]的相关信息如下:
配合物
状态
溶解性
Ni(CO)4
无色易挥发性液体
不溶于水,易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂
K2[Ni(CO)4]
红黄色单斜晶体
易溶于水
Ni(CO)4为______分子(填“极性”或“非极性”);Ni提供的空轨道数目为________;写出一种与CO互为等电子体的离子:__________。
(2)在ZnO催化作用下,呋喃()可与氨反应,转化为吡咯()。二者熔、沸点关系为呋喃____________吡咯(填“高于”或“低于”),原因是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.抗坏血酸的分子结构如图所示。
(3)分子中碳原子的轨道杂化类型为________;其__________(填“易”或“难”)溶于水,原因是____________________________________________。
13.(2025·天津河西模拟预测)铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。
在血液中,以Fe2+为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分,可用于输送O2。图为载氧后的血红蛋白分子示意图。
(1)基态Fe的价电子轨道表示式为________________________________________________________________________。
(2)载氧时,血红蛋白分子中Fe2+脱去配位的H2O并与O2配位;若人体吸入CO,则CO占据配位点,血红蛋白失去携氧功能。由此推测,与Fe2+配位能力最强的是______(填字母)。
a.H2O b.O2 c.CO
(3)一种最简单的卟啉环结构如图。
①该卟啉分子中,1号位N的杂化方式为________________________________________________________________________。
②比较C和N的电负性大小,并从原子结构角度说明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
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课下巩固精练卷(二十九) 分子结构与性质
一、选择题
1.(2025·北京人大附中期中)下列化学用语或图示正确的是( )
A.NH3和NH的VSEPR模型和空间结构均一致
B.SO的VSEPR模型:
C.丙酮()分子中C原子的杂化类型均是sp2
D.HCl分子中σ键的形成:
解析:选D。NH3和NH中的N原子价层电子对数均为4,VSEPR模型均为正四面体形,但NH3中N原子存在一个孤电子对,其空间结构为三角锥形,NH中N原子无孤电子对,空间结构为正四面体形,两者空间结构不同,A错误;SO中的S原子价层电子对数为:=4,VSEPR模型为正四面体形,B错误;丙酮()分子中C原子的杂化类型有sp2、sp3两种,C错误。
2.(2025·黑龙江大庆模拟)比较SO2、SO、SO3和SO的键角大小,下列排序正确的是( )
A.SO>SO2=SO>SO3
B.SO2>SO3>SO>SO
C.SO3>SO>SO>SO2
D.SO3>SO2>SO>SO
解析:选D。SO2的中心原子S原子的价层电子对数为2+=3,为sp2杂化,存在1个孤电子对;SO3的中心原子S原子的价层电子对数为3+=3,为sp2杂化,无孤电子对;孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力,则键角SO3>SO2。SO的中心原子S原子的价层电子对数为3+=4,为sp3杂化,存在1个孤电子对;SO的中心原子S原子的价层电子对数为4+=4,为sp3杂化,无孤电子对,则键角SO>SO。键角大小顺序为:SO3>SO2>SO>SO。
3.(2025·湖南长沙三模)吡咯()、呋喃()、噻吩()都是常见杂环化合物。下列关于三种物质的说法错误的是( )
A.三种分子的化学键类型相同
B.三种分子均易溶于水
C.N、O、S原子杂化方式相同
D.沸点:吡咯>噻吩>呋喃
解析:选B。由图可知,三种分子含有的化学键类型相同,A正确;呋喃、噻吩均难溶于水,B错误;杂环化合物中四个C和N(O、S)共面,N、O、S三种原子杂化方式均为sp2,C正确;三者均是分子晶体,吡咯分子间可形成氢键,呋喃及噻吩分子间只存在分子间作用力,而噻吩的相对分子质量比呋喃的大,沸点较高,故沸点:吡咯>噻吩>呋喃,D正确。
4.(2025·江西南昌模拟)物质的结构决定其性质,下列实例与解释不相符的是( )
选项
实例
解释
A
邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点
分子间氢键使熔沸点升高,分子内氢键使熔沸点降低
B
BF3与NH3形成配合物[H3N—BF3]
BF3中的B有空轨道,可接受NH3中N的孤电子对
C
HF的沸点高于HCl
F原子半径小,H—F键能大
D
超分子冠醚(18冠6)如图所示,其空穴与K+尺寸适配
两者能通过弱相互作用(非化学键)形成超分子
解析:选C。HF分子间可以形成氢键,而氯化氢分子间不能形成氢键,C错误。
5.(2025·山东潍坊模拟)对下列一些实验事实的理论解释,错误的是( )
选项
实验事实
理论解释
A
P原子的第一电离能大于S原子
磷原子的半径比硫原子的半径大
B
乙烯的化学性质比乙烷活泼
乙烯分子结构中存在π键
C
向加入过量氨水的硫酸铜溶液中加入乙醇,将析出深蓝色晶体
乙醇的加入降低了[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解度
D
HCl气体极易溶于水
HCl和H2O均为极性分子
解析:选A。P原子3p能级轨道半充满较稳定,其第一电离能大于相邻元素,故P原子的第一电离能大于S原子,A错误。
6.(2025·安徽淮南模拟)笼状分子可以识别不同类型的阴离子,通过超分子作用,将许多热力学不稳定的产物加以稳定,一种笼状分子如图所示,可以同时识别溴离子、氯离子、硝酸根离子等,下列说法正确的是( )
A.碳原子采用的杂化方式为sp、sp2、sp3
B.该分子中N—H的H可以和NO形成氢键将其识别
C.C—H键的极性大于N—H键的极性
D.基态N原子的价电子中不同形状的原子轨道中的电子数相等
解析:选B。分子内的碳原子有单键、有双键、还有苯环,不存在三键,则碳原子采用的杂化方式为sp3、sp2,没有sp,A错误;从形成氢键的条件看,该分子中N—H的H可以和NO形成氢键,B正确;N元素的电负性大于C,则C—H键的极性小于N—H键的极性,C错误;s轨道呈球形、p轨道呈哑铃形,基态N原子价电子排布式为:2s22p3,则不同形状的原子轨道中的电子数不相等,D错误。
7.(2025·河南郑州模拟)某铜(Ⅱ)配合物的结构如下图所示。其中元素X和Y均位于第二周期,X的第一电离能低于同周期相邻元素,Y元素基态原子p轨道电子排布是半充满状态,Z元素基态原子核外电子共有9种空间运动状态。下列说法正确的是( )
A.最简单氢化物的键角:X<Y
B.基态原子的未成对电子数:Z>X>Y
C.X、Y、Z的最简单氢化物均存在分子间氢键
D.该配合物中微粒间的相互作用有离子键、共价键和配位键
解析:选A。第二周期且第一电离能低于同周期相邻元素的有B和O,Y基态原子p轨道电子排布是半满状态,Y为N,Z元素基态原子核外电子有9种空间运动状态,则Z元素原子核外电子轨道有9条,Z可能为P、S、Cl,根据Cu(Ⅱ)配合物结构式可知,X为O,Y为N,Z为Cl。该配合物中微粒间有配位键,共价键,并无离子键,D错误。
8.(2025·河北沧州模拟)离子液体在电化学研究中应用广泛,某离子液体M由W、X、Y、Z四种原子半径依次增大的短周期元素组成,其结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.X和Y均能与W形成18电子分子,且前者的沸点相对较高
B.元素Z位于第二周期第ⅦA族,属于p区元素
C.物质M的晶体中含有离子键、σ键、π键和氢键
D.若用石墨电极电解M,阴极产生黄绿色气体
解析:选A。由离子液体M中各元素原子的成键特点,结合原子半径大小关系推断可知,W、X、Y、Z分别为H、N、C、Cl。N和C能与H形成18电子分子N2H4和C2H6,N2H4分子间能形成氢键,沸点相对较高,A正确;Cl位于第三周期第ⅦA族,属于p区元素,B错误;由图可知,物质M的晶体中含有离子键、σ键和π键,不含氢键,C错误;离子液体M中含有Cl-,若用石墨电极电解M,阳极产生黄绿色气体Cl2,D错误。
9.缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构(一个原子通过共享电子使其价层电子数达到8,H原子达到2所形成的稳定分子结构)要求的一类化合物。下列说法错误的是( )
A.NH3、BF3、BF中只有BF3是缺电子化合物
B.BF3、BF中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3
C.BF3与NH3反应时有配位键生成
D.BF的键角小于NH3的
解析:选D。解析:选D。NH3的电子式为,BF3的电子式为,BF的电子式为,只有BF3是缺电子化合物,故A正确;BF3中心原子B的价层电子对数为3+×(3-1×3)=3,则杂化方式为sp2,BF中心原子B的价层电子对数为4+×(3+1-4×1)=4,则杂化方式为sp3,故B正确;BF3与NH3反应时,NH3中N原子有孤电子对,BF3中B有空轨道,可生成配位键,故C正确;BF和NH3均为sp3杂化,BF中心原子无孤电子对,NH3有1个孤电子对,根据价层电子对互斥模型,孤电子对数增多,对成键电子的斥力增大,键角减小,则BF的键角大于NH3的,故D错误。
10.过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注,因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,其配离子结构如图所示。下列有关该配离子的说法正确的是( )
A.1 mol该配离子中含有π键的个数是6×6.02×1023
B.该配离子中碳原子的杂化类型均为sp2杂化
C.该配离子含有的非金属元素中电负性最大的是碳
D.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键
解析:选A。根据配离子结构示意图可知,1 mol该配离子中含有π键的个数是6NA,即6×6.02×1023,故A正确;该配离子中碳原子的杂化类型有sp2、sp3杂化,故B错误;该配离子含有的非金属元素有C、O、H,电负性最大的是氧,故C错误;该配离子中含有的化学键有共价键、配位键,故D错误。
二、非选择题
11.按要求填空。
(1)(2021·山东高考节选)CH3OH为________分子(填“极性”或“非极性”)。
(2)(2021·山东高考节选)N2H4的沸点________(填“高于”或“低于”)(CH3)2NNH2。
(3)(2022·湖南高考节选)中的手性碳原子个数为________。
(4)(2021·山东高考节选)OF2的熔、沸点______(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)(2022·湖北高考节选)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为O===P(N3)3。该分子为______(填“极性”或“非极性”)分子。
(6)(2022·北京高考节选)高分子Y[]中________(填“存在”或“不存在”)氢键。
(7)(2022·山东高考节选)已知吡啶中含有与苯类似的大π键。在水中的溶解度,吡啶()远大于苯,主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(8)(2023·北京高考节选)S2O可看作是SO中的一个O原子被S原子取代的产物。浸金时,S2O作为配体可提供孤电子对与Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分别判断S2O中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并说明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
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答案:(1)极性 (2)高于 (3)1 (4)低于 OF2和Cl2O都是分子晶体,结构相似,Cl2O的相对分子质量大,Cl2O的熔、沸点高 (5)极性 (6)存在
(7)吡啶能与H2O形成分子间氢键;吡啶和H2O均为极性分子,相似相溶,而苯为非极性分子
(8)S2O中的中心原子S的价层电子对数为4,无孤电子对,不能做配位原子;端基S原子含有孤电子对,能做配位原子
12.(2025·山东淄博模拟)Ⅰ.镍、锌等金属及其化合物在工业上有重要用途。回答下列问题:
(1)镍能形成多种配合物,其中Ni(CO)4和K2[Ni(CO)4]的相关信息如下:
配合物
状态
溶解性
Ni(CO)4
无色易挥发性液体
不溶于水,易溶于苯、四氯化碳等有机溶剂
K2[Ni(CO)4]
红黄色单斜晶体
易溶于水
Ni(CO)4为______分子(填“极性”或“非极性”);Ni提供的空轨道数目为________;写出一种与CO互为等电子体的离子:__________。
(2)在ZnO催化作用下,呋喃()可与氨反应,转化为吡咯()。二者熔、沸点关系为呋喃____________吡咯(填“高于”或“低于”),原因是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.抗坏血酸的分子结构如图所示。
(3)分子中碳原子的轨道杂化类型为________;其__________(填“易”或“难”)溶于水,原因是____________________________________________。
解析:(1)Ni(CO)4中Ni与CO中的C原子形成配位键,其空间结构为正四面体形,其结构为,正、负电中心重合,则Ni(CO)4为非极性分子,Ni提供的空轨道数目为4;利用“横换法”将O向前换为N,添加1个单位的负电荷,则CN-和CO互为等电子体,再利用“横换法”得N向前换为C,添加1个单位的负电荷,可得到等电子体C。
(2)由于吡咯会形成分子间氢键,则其沸点高于呋喃。
(3)由抗坏血酸的结构可知,碳原子形成4个单键或2个单键和1个双键,故碳原子的轨道杂化类型为sp3和sp2;1个抗坏血酸分子中存在4个羟基,易和水形成氢键,则抗坏血酸易溶于水。
答案:(1)非极性 4 CN-(或C)
(2)低于 吡咯易形成分子间氢键
(3)sp3、sp2 易 1个抗坏血酸分子中存在4个羟基,易和水形成氢键,则抗坏血酸易溶于水
13.(2025·天津河西模拟预测)铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。
在血液中,以Fe2+为中心的配位化合物铁卟啉是血红蛋白的重要组成部分,可用于输送O2。图为载氧后的血红蛋白分子示意图。
(1)基态Fe的价电子轨道表示式为________________________________________________________________________。
(2)载氧时,血红蛋白分子中Fe2+脱去配位的H2O并与O2配位;若人体吸入CO,则CO占据配位点,血红蛋白失去携氧功能。由此推测,与Fe2+配位能力最强的是______(填字母)。
a.H2O b.O2 c.CO
(3)一种最简单的卟啉环结构如图。
①该卟啉分子中,1号位N的杂化方式为________________________________________________________________________。
②比较C和N的电负性大小,并从原子结构角度说明理由:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③该卟啉分子在酸性环境中配位能力会减弱,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
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答案:(1)
(2)c (3)①sp2 ②C的电负性小于N,C和N电子层数相同,核电荷数C<N,原子半径C>N,原子核对最外层电子的吸引作用C<N ③在酸性环境中,卟啉分子中部分N会与H+形成配位键,部分N上无孤电子对,与其他原子配位能力减弱
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