摘要:
该高中化学第二章单元复习课件系统梳理了物质结构与性质的核心知识,涵盖原子结构、分子结构、化学键(离子键、共价键、氢键)、物质性质(稳定性、溶解性、熔沸点)及应用,通过多样化题目将杂化轨道理论、价层电子对互斥模型、分子间作用力等知识点串联,构建“结构-性质-应用”的逻辑知识网络。
其亮点在于采用“真实情境-问题探究-深度解析”的复习模式,如结合火箭燃料NH₄ClO₄、气态N₄分子等实例设计问题,培养学生科学探究与实践能力;题目覆盖基础(如杂化类型判断)到综合(元素推断结合结构性质分析),体现分层教学,解析通过键能比较、分子极性分析等培养科学思维中的证据推理和模型认知。这种设计帮助学生巩固知识薄弱点,教师也能精准把握学情,提升复习效率。
内容正文:
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第二章 单元过关检测
时间:75分钟 满分:100分
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2.意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图所示,已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量,生成1 mol N≡N放出942 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法正确的是( )
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4分子中键角为109°28′
C.N4分子中存在非极性键
D.1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
解析:N4属于单质,A错误;N4分子中键角为60°,B错误;N4(g)==2N2(g) ΔH=167 kJ·mol-1×6-942 kJ·mol-1×2=-882 kJ·mol-1,D错误。
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3.已知Zn2+的4s轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间结构为
( )
A.直线形 B.平面正方形
C.正四面体形 D.正八面体形
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4.下列说法正确的是( )
A.非极性分子中的原子上一定不含孤电子对
B.平面三角形分子一定是非极性分子
C.二氯甲烷(CH2Cl2)分子的中心原子采取sp3杂化,键角均为109°28′
D.ABn型分子的中心原子最外层满足8电子结构,则ABn不一定是非极性分子
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5.使用液氨、液氯、清洗剂、萃取剂等的企业,应加强储罐区、危化品库房、危化品输送等的管理,确保化工生产安全进行。下列说法正确的是( )
A.液氨没有气味
B.液氨中含有氢键和共价键两种化学键
C.液氯易挥发,是因为液氯分子中的共价键键能较小
D.萃取剂CCl4的沸点高于CH4的
解析:液氨有刺激性气味,A错误;氢键不是化学键,B错误;液氯沸点较低,易挥发,与共价键键能无关,C错误;CCl4与CH4的结构和组成相似,CCl4的相对分子质量大于CH4的相对分子质量,则CCl4分子间的范德华力比CH4的强,故CCl4的沸点高于CH4的沸点,D正确。
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6.(福建卷)我国科学家预测了稳定的氮单质分子N8(结构如图)。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.1.0 mol N8的σ键电子数为16NA
B.1.0 mol N8的(价层)孤电子对数为7NA
C.1.0 mol N8的sp2杂化N原子数为6NA
D.112.0 g N8完全分解,产生的N2分子数为4NA
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7.某科研人员“拍”到氢键的“照片”,实现了氢键的现实空间成像,为“氢键的本质”这一化学界争论了许多年的问题提供了直观证据。下列说法中不正确的是
( )
A.由于氢键的存在,水结成冰时体积增大
B.由于氢键的存在,沸点:HCl<HBr<HI<HF
C.由于氢键的存在,使水与乙醇互溶
D.由于氢键的存在,使水具有稳定的化学性质
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8.火山爆发会产生硫化羰(OCS),其杀虫效果显著。它与CO2、CS2空间结构相同,已知C==O键的键能为745 kJ·mol-1,下列有关硫化羰的说法正确的是( )
A.分子中有2个σ键和1个π键
B.可推测C==S键的键能大于745 kJ·mol-1
C.OCS中碳原子采取sp2杂化
D.分解温度:CS2<OCS<CO2
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9.关于化合物 ,下列叙述正确的是( )
A.分子间能形成氢键 B.分子中既有极性键又有非极性键
C.分子中有7个σ键和1个π键 D.该分子在水中的溶解度小于2丁烯
解析:该化合物分子中不存在与电负性很大的元素相连的氢原子,所以分子间不能形成氢键,故A错误;1个单键是1个σ键,1个双键是1个σ键和1个π键,所以分子中有9个σ键和3个π键,故C错误;该分子的醛基可与水形成氢键,该分子在水中的溶解度大于2丁烯,故D错误。
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10.根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型,判断下列分子或者离子的空间结构正确的是( )
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解析:SO2中心原子杂化方式为sp2杂化,价层电子对互斥模型呈平面三角形,分子的空间结构为V形,A错误;HCHO中心原子杂化方式为sp2杂化,价层电子对互斥模型呈平面三角形,分子的空间结构为平面三角形,B错误;NF3中心原子杂化方式为sp3杂化,价层电子对互斥模型呈四面体形,分子的空间结构为三角锥形,C错误。
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解析:该有机物中C原子均为sp2杂化,N原子有sp2、sp3两种杂化方式,C错误。
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12.下列事实可用键能数据解释的是( )
A.HCl热稳定性强于HBr
B.AsH3的沸点高于PH3
C.乙醇在水中的溶解度大于二甲醚
D.NH3分子的极性大于BF3
解析:H—Cl比H—Br的键长短、键能大,因此HCl热稳定性强于HBr;AsH3的相对分子质量大,分子间范德华力大,因此AsH3的沸点高于PH3;乙醇能与水分子间形成氢键,因此乙醇在水中的溶解度大于二甲醚;NH3为极性分子,BF3为非极性分子,因此NH3分子的极性大于BF3。
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14.某化合物分子式为YWZX2,W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,X与Z同主族,W与X的质子数之和等于Z的质子数,Y最外层电子数是其内层电子总数的一半。下列说法正确的是( )
A.电负性:W<Y
B.WX2的空间结构为直线形
C.最简单氢化物的沸点:X<Z
D.Y的第一电离能高于同周期相邻元素
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解析:W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,Y最外层电子数是其内层电子总数的一半且之前还有两个元素,则Y为P;因为X与Z同主族,则X与Z分别可能是O与S或F与Cl,又因为W与X的质子数之和等于Z的质子数,则X与Z分别是F与Cl,W是O,则W、X、Y、Z依次是O、F、P、Cl。电负性:O>P,
A错误;OF2的空间结构为V形,B错误;最简单氢化物的沸点:F>Cl,C错误。
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二、非选择题(本题共4小题,共58分)
15.Ⅰ.某实验室已制造出包含钙、钾、铁和砷以及少量镍的CaK(Fe1-xNix)4As4
新型化合物材料。回答下列问题:
(1)基态镍原子的价层电子排布式为______。
(2)在稀氨水介质中,Ni2+与丁二酮肟(分子式为
C4H8N2O2)反应可生成鲜红色沉淀,其分子结构如图所示,
该结构中碳原子的杂化方式为________;其中碳、氮、氧
三种元素的电负性由大到小的顺序为________(用元素符号
表示)。
(3)NCl3的空间结构为_________,其中心原子的杂化轨道类型为____。
3d84s2
sp3、sp2
O>N>C
三角锥形
sp3
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解析:(4)HN3的结构式为H—N==N≡N,则其中含有3个σ键,A错误;HN3中的两个氮原子之间的氮原子采取sp杂化,B错误;HN3、HNO2、H2O、N2H4的分子结构都不对称,都是极性分子,C正确;肼(N2H4)的沸点比水还高,常温下呈液态,说明肼分子间可形成氢键,D正确。
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X
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(4)石墨烯(结构如图a)是碳的一种新型单质,石墨烯中部分碳原子被氧化后,转化为氧化石墨烯(一种结构如图b)。
氧化石墨烯中1号碳原子的杂化类型为____。
sp3
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17.已知A、B、C、D、E、F为周期表前四周期原子序数依次增大的六种元素。其中A是元素周期表中原子半径最小的元素,B原子最外层电子数是内层电子数的2倍。D、E为同主族元素,且E的原子序数为D的2倍。F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位。试回答下列问题:
(1)F元素原子价层电子排布式为______。
(2)下列关于B2A2的说法中正确的是____(填字母)。
A.B2A2中的所有原子都满足8电子结构
B.B2A2分子中σ键和π键数目比为1∶1
C.B2A2是由极性键和非极性键形成的非极性分子
D.B2A2分子中的B—A键属于ssp σ键
3d64s2
CD
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(3)E的最高价氧化物的VSEPR模型名称为___________。
(4)A与C可形成一种原子个数比为2∶1的六原子分子,其中_____(填“含”或
“不含”)π键,C原子的杂化类型为____。
(5)BD2的沸点比BE2的沸点低,其主要原因是___________________________
________________________。
平面三角形
不含
sp3
CS2的相对分子质量大于CO2,
则CS2分子间的范德华力大
解析:由题意知A为H,B是C;F元素在地壳中的含量位于金属元素的第二位,为Fe;D、E为同主族元素,且E的原子序数为D的2倍,则推出D为O,E为S;根据原子序数依次增大可推出C为N。
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18.H、C、N、O、F、S是重要的非金属元素,回答下列问题:
(1)C元素的一种氢化物(分子中含有6个原子)是重要的化工原料,常把该氢化物的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。有关该氢化物分子的说法正确的是___(填字母)。
a.该氢化物分子中C原子采用sp2杂化
b.6个原子不在同一平面上
c.只含有4个sp2s σ键和1个pp π键
d.分子既含有极性键又含有非极性键
ad
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SO2
SO2为极性分子,CO2为非极性分子,H2O为极性溶剂,极性分子易溶于极性
溶剂
>
N≡C—C≡N
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(4)两种无机物的相关数据如下表:
(HF)n中氢键键能大于冰,但(HF)n沸点却低于冰,原因是_______________
__________。
物质 (HF)n 冰
氢键形式 F—H…F O—H…O
氢键键能/kJ·mol-1 28 19
沸点/℃ 20 100
冰中氢键数目比
(HF)n中多
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R
一、选择题(本题共14小题,每小题3分,共42分。每小题只有一个选项符合题意)
1.(河北卷)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如:NH4ClO4+2C===NH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是( )
A.HCl的形成过程可表示为Heq \a\vs4\al\co1(·)+eq \a\vs4\al\co1(·)eq \o(Cl,\s\up6(··),\s\do8(··))eq \o\al(·,·)→H+[eq \o\al(·,·)eq \o(Cl,\s\up6(··),\s\do8(··))eq \o\al(·,·)]-
B.NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C.在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
解析:HCl是共价化合物,其电子式为Heq \o\al(·,·)
eq \o(Cl,\s\up6(· ·),\s\do8(· ·))
eq \o\al(·,·),A错误;NH4ClO4中NHeq \o\al(+,4)的中心N原子孤电子对数为eq \f(1,2)×(5-1-4)=0,价层电子对数为4,ClOeq \o\al(-,4)的中心Cl原子孤电子对数为eq \f(1,2)×(7+1-2×4)=0,价层电子对数为4,则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形,B正确;C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp3,共有两种杂化方式,C错误;NH3易液化,其汽化时吸收热量,可作制冷剂,干冰易升华,升华时吸收热量,也可作制冷剂,NH3分子间作用力为氢键和范德华力,CO2分子间仅存在范德华力,D错误。
解析:A项,CCl4是非极性分子,氯原子上含有孤电子对,错误;B项,HCHO分子的中心原子C上无孤电子对,价层电子对数为3,空间结构为平面三角形,C原子位于三角形内部,HCHO分子的结构不对称,为极性分子,错误;C项,甲烷分子的空间结构是正四面体形,键角均为109°28′,二氯甲烷分子的空间结构是四面体形,键角发生了变化,不等于109°28′,错误;D项,CH4的中心原子C最外层满足8电子结构,CH4是非极性分子,NH3的中心原子N最外层满足8电子结构,但NH3为极性分子,正确。
解析:1个N8分子中有8个σ键,每个σ键含有2个电
子,共16个电子,1.0 mol N8的σ键电子数为16NA,A正
确;由N8分子中所有原子共面可知
分子1~6处的6个N原子采取sp2杂化,7、8两处N原子采取sp杂化,其中8、1、3、4、5、6六处N原子各有一个孤电子对即1个N8分子有6个孤电子对,B错误,
C正确;112.0 g N8为eq \f(112 g,112 g/mol)=1 mol,含有8 mol N,根据氮原子守恒,1 mol N8完全分解产生4 mol N2,D正确。
解析:硫化羰的结构为S==C==O,分子中有2个σ键和2个π键,A错误;原子半径:S>O,故键长:C==S键>C==O键,则键能:C==S键<C==O键,B错误;OCS中碳原子上的孤电子对数为eq \f(4-2-2,2)=0,价层电子对数为2,则碳原子采取sp杂化,C错误;键能:C==S键<C===O键,故稳定性:CS2<OCS<CO2,则分解温度:CS2<OCS<CO2,D正确。
选项
分子或离子
中心原子杂化方式
价层电子对互斥模型
分子或离子的空间结构
A
SO2
sp
直线形
直线形
B
HCHO
sp2
平面三角形
三角锥形
C
NF3
sp2
四面体形
平面三角形
D
NHeq \o\al(+,4)
sp3
正四面体形
正四面体形
11.叶酸拮抗剂是一种多靶向性抗癌药物,常以苯和丁二酸酐为原料,合成过程中某一中间体(X)结构如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.基态N原子的核外电子运动状态有7种
B.沸点:
C.X结构中,C、N原子杂化方式种数相同
D.X结构中含有Πeq \o\al(6,6)大π键
13.已知HNO3、H2SO4的结构如图所示,下列说法不正确的是( )
A.NOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,4)的空间结构分别为平面三角形、正四面体形
B.HNO3、H2SO4分子中N、S的杂化类型分别为sp2、sp3
C.等物质的量的NOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,4)中含σ键的个数之比为2∶3
D.HNO3、H2SO4都能与水形成分子间氢键
解析:NOeq \o\al(-,3)中N原子上的σ键电子对数为3,无孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,SOeq \o\al(2-,4)中S原子上的σ键电子对数为4,无孤电子对,采取sp3杂化,空间结构为正四面体形,A、B正确;双键中含1个σ键和1个π键,则等物质的量的NOeq \o\al(-,3)、SOeq \o\al(2-,4)中含σ键的个数之比为3∶4,C错误;由HNO3、H2SO4的结构可知,二者都能与水形成分子间氢键,D正确。
Ⅱ.叠氮化合物是一类重要的化合物,其中氢叠氮酸(HN3)是一种弱酸,其分子结构可表示为H—N==N≡N,肼(N2H4)被亚硝酸氧化时便可得到氢叠氮酸,发生的反应为N2H4+HNO2===2H2O+HN3。HN3的酸性和醋酸相近,可微弱电离出H+和N。试回答下列问题:
(4)下列有关说法正确的是____(填字母)。
A.HN3中含有5个σ键
B.HN3中的三个氮原子均采用sp2杂化
C.HN3、HNO2、H2O、N2H4都是极性分子
D.肼的沸点高达113.5 ℃,说明肼分子间可形成氢键
(5)叠氮酸根离子能与许多金属离子形成配位化合物,如[Co(N3)(NH3)5]SO4,根据价层电子对互斥模型判断SO的空间结构为___________。
16.碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题:
(1)基态钒原子的结构示意图为__________。
(2)VOeq \o\al(3-,4)的中心原子上的孤电子对数为___,一个VOeq \o\al(3-,4)中含有___个σ键。
(3)现有含硫化合物X、Y、W,其结构如图所示,推测X、Y、W在水中溶解度最大的是___。
解析:(2)VOeq \o\al(3-,4)的中心原子上的σ键电子对数为4,孤电子对数为eq \f(5+3-2×4,2)=0,VOeq \o\al(3-,4)的空间结构为正四面体形,一个VOeq \o\al(3-,4)中含有4个σ键。
(3)由X、Y、W的结构可知,X分子中含有羧基,能与水分子间形成氢键,Y、W分子中含有酯基,不利于在水中的溶解,故X、Y、W在水中溶解度最大的是X。
(4)氧化石墨烯中1号C原子形成3个C—C键和1个C—O键,C原子采取sp3杂化。
(2)相同条件下CO2与SO2分子在水中的溶解度较大的是_____(写分子式),理由是______________________________________________________________________
______。
COeq \o\al(2-,3)中的O—C—O键角___(填“>”“<”或“=”)SOeq \o\al(2-,3)中的O—S—O键角。
(3)已知(CN)2是直线形分子,且有对称性,则(CN)2分子的结构式为__________;其中π键与σ键的个数比为_____。
解析:(2)二氧化碳是非极性分子,二氧化硫是极性分子,水分子是极性分子,根据相似相溶规律,二氧化硫分子更易溶于水;COeq \o\al(2-,3)中碳原子采取sp2杂化,空间结构是平面三角形,键角是120°,而SOeq \o\al(2-,3)中硫原子采取sp3杂化,S上含有1个孤电子对,空间结构是三角锥形,键角小于120°。
(3)(CN)2是直线形分子,且有对称性,根据N原子形成三个键稳定,则(CN)2分子的结构式为N≡C—C≡N;单键属于σ键,三键中含有1个σ键和2个π键,故σ键有3个、π键有4个,π键与σ键的个数比为4∶3。
(4)1 mol HF只能形成1 mol氢键,1 mol H2O能形成2 mol氢键,由于冰中氢键数目比(HF)n中多,所以(HF)n沸点低于冰。
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