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專題45 物質結構與性質 一、選擇題 1．最近媒體報道了一些化學物質，如爆炸力極強的N5、結構類似白磷的N4、比黃金還貴的18O2、太空中的甲醇氣團等。下列說法中，正確的是 ( ) A．18O2和16O2是兩種不同的核素 B．將ag銅絲灼燒成黑色后趁熱插入甲醇中，銅絲變紅，質量小于ag C．N4為正四面體結構，每個分子中含有6個共價鍵，鍵角為10928′ D．2N5=5N2是化學變化 【答案】D 2．我國科學家研制出一中催化劑，能在室溫下高效催化空氣中甲醛的氧化，其反應如下：HCHO＋O2CO2＋H2O。下列有關說法正確的是 A．該反應為吸熱反應 B．CO2分子中的化學鍵為非極性鍵 C．HCHO分子中既含α鍵又含π鍵 D．每生成1.8 g H2O消耗2.24 L O2 【答案】C 【解析】該反應在室溫下可以進行，故該反應為放熱反應，A項錯誤；二氧化碳結構為，為極性鍵，B項錯誤；甲醛中，含有碳氧雙鍵，故期中既含有鍵又含有鍵，C項正確；氧氣的體積，并沒有標明狀況，故不一定為2.24 L，D項錯誤。 3．以M原子為中心形成的MX2Y2分子中，X、Y分別只以單鍵與M結合，下列說法正確的是 ( ) A．M只能是碳、X、Y 只能是氫和氯 B．若MX2Y2分子空間構型為平面四邊形，則無同分異構體 C．若MX2Y2分子空間構型為四面體形，則有二種同分異構體 D．若MX2Y2分子空間構型為四面體形，則無同分異構體 【答案】D 【解析】從化學式MX2Y2可以看出：M可能為＋4價，故M既能是碳，也可能是硅，A項錯誤；B、C項的前題與結論正好相反，均錯誤、D項正確。 4．下列說法中正確的是( ) A．烯中C = C的鍵能是乙烷中C—C的鍵能的2倍 B．氮氣分子中含有1個σ鍵和2個π鍵 C．N—O鍵的極性比C—O鍵的極性大 D．NH4＋ 中4個N—H鍵的鍵能不相同 【答案】D 5．關于原子軌道的說法不正確的是( ) A．中心原子采取相同類型的雜化軌道成鍵的分子，其幾何構型不一定相同 B．sp雜化軌道是由同一個原子中能量相近的一個s軌道和一個p軌道混合起來形成的一組能量相近的新軌道 C．凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp2雜化軌道成鍵 D．乙烯與氫氣反應會變成乙烷，碳原子的雜化類型由sp2雜化變?yōu)閟p3雜化 【答案】C 【解析】NH3屬于AB3型，但N原子屬于sp3雜化軌道成鍵。 6．AB型的化學式形成的晶體結構情況多種多樣。如圖所示的幾種結構中最有可能是分子晶體的是( ) A．①②③ B．③④⑥ C．②⑤ D．①② 【答案】C 【解析】從①、③、④、⑥的結構上看，構成晶體的結構單元都是向外延伸和擴展的，符合離子晶體或原子晶體的結構特點，而②、⑤的結構沒有這種特點，該結構可看成是一個分子，形成晶體時為分子晶體。 7．x、y為兩種元素的原子，x的陰離子與y的陽離子具有相同的電子層結構，由此可知( ) A. x的原子半徑大于y的原子半徑 B. x的電負性大于y的電負性 C. x的氧化性大于y的氧化性 D. x的第一電離能小于y的第一電離能 【答案】B 【解析】x的陰離子與y的陽離子具有相同的電子層結構，則y原子比x原子多一個電子層，y原子半徑大，A項錯誤；x是非金屬，y是金屬，非金屬的電負性大于金屬的電負性，B項正確；y單質無氧化性，C項錯誤；x是非金屬，y是金屬，非金屬的第一電離能大于金屬的第一電離能，D項錯誤。 8．下列對一些實驗事實的理論解釋正確的是( ) 選項 實驗事實 理論解釋 A N原子的第一電離能大于O原子 N原子2p能級半充滿 B CO2為直線形分子 CO2分子中C= = O之間的夾角為10928′ C 金剛石的熔點低于石墨 金剛石是分子晶體，石墨是原子晶體 D HF的沸點高于HCl HF的相對分子質量小于HCl 【答案】A 9．(2018上海八校聯(lián)考)原子數(shù)、價電子總數(shù)相同的微?；シQ等電子體，等電子體具有相同的結構特征。已知硝酰陽離子NO2＋ 與XO2分子互為相同結構的等電子體，則元素X可能為 A．Cl B．Si C．C D．S 【解析】NO2＋ 的價電子總數(shù)為5＋62＝17，符合條件的X可以為C或Si，但SiO2為原子晶體，不含分子。 【答案】C 10．下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示，單位為kJmol－1)。 I1 I2 I3 I4 …… R 740 1 500 7 700 10 500 …… 下列關于元素R的判斷中一定正確的是( ) A．R的最高正價為＋3價 B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族 C．R元素的原子最外層共有4個電子 D．R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2 【答案】B 【解析】由表中數(shù)據(jù)I3?I2知其最高正價為＋2價，R元素位于ⅡA族，最外層有2個電子，R不一定是Be元素。 11．(2018南昌模擬)CH、—CH3、CH都是重要的有機反應中間體，有關它們的說法正確的是( ) A．它們互為等電子體，碳原子均采取sp2雜化 B．CH與NH3、H3O＋互為等電子體，幾何構型均為正四面體形 C．CH中的碳原子采取sp2雜化，所有原子均共面 D．CH與OH－形成的化合物中含有離子鍵 【答案】C 12．X、Y、Z、W是短周期元素，X元素原子的最外層未達到8電子穩(wěn)定結構，工業(yè)上通過分離液態(tài)空氣獲得其單質；Y元素原子最外電子層上s、p電子數(shù)相等；Z元素＋2價陽離子的核外電子排布與氖原子相同；W元素原子的M層有1個未成對的p電子。下列有關這些元素性質的說法一定正確的是 A.X元素的氫化物的水溶液顯堿性 B.Z元素的離子半徑大于W元素的離子半徑 C.Z元素的單質在一定條件下能與X元素的單質反應 D.Y元素最高價氧化物的晶體具有很高的熔點和沸點 【答案】C 【解析】根據(jù)題意，Z元素為Mg，Y元素原子最外電子電子排布為ns2np2，是C或Si，X為N或O，W為Al或Cl，N的氫化物的水溶液顯堿性，但O的氫化物的水溶液顯中性或弱酸性，A錯誤，Al3＋的半徑比Mg2＋小，B錯誤；氮氣、氧氣均能與鎂反應，C正確；CO2形成的晶體熔沸點低，D錯誤。 13．某一化合物的分子式為AB2，A屬ⅥA族元素，B屬ⅦA族元素，A和B在同一周期，它們的電負性值分別為3.44和3.98，已知AB2分子的鍵角為103.3。下列推斷不正確的是( ) A．AB2分子的空間構型為“V”形 B．A—B鍵為極性共價鍵，AB2分子為非極性分子 C．AB2與H2O相比，AB2的熔點、沸點比H2O的低 D．AB2分子中無氫原子，分子間不能形成氫鍵，而H2O分子間能形成氫鍵 【答案】B 【解析】根據(jù)A、B的電負性值及所處位置關系，可判斷A元素為O，B元素為F，該分子為OF2。O—F鍵為極性共價鍵。因為OF2分子的鍵角為103.3，OF2分子中鍵的極性不能抵消，所以為極性分子。 14．下列有關物質結構和性質的說法中，正確的是( ) A. 元素非金屬性Cl＞S的實驗依據(jù)是酸性HCl＞H2S B. 碳元素的電負性小于氧元素，每個CO2分子中有4個σ鍵 C. 同周期主族元素的原子形成的簡單離子的電子層結構一定相同 D. Na、Mg、Al三種元素，其第一電離能由大到小的順序為Mg＞Al＞Na 【答案】D 【解析】選項A的實驗依據(jù)應是元素最高價氧化物的水化物的酸性HClO4＞H2SO4；選項B，每個CO2分子中有2個σ鍵；選項C，同周期主族元素的原子形成的簡單離子的電子層結構不一定相同，如Na＋和Cl－。 15．下列描述中正確的是( ) A. CS2為V形的極性分子 B. ClO的空間構型為平面三角形 C. SF6中有6對完全相同的成鍵電子對 D. SiF4和SO的中心原子均為sp3雜化 【答案】CD 16．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子與3個羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則分子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是( ) A．sp，范德華力　　　　　　 B．sp2，范德華力 C．sp2，氫鍵 D．sp3，氫鍵 【答案】C 【解析】由石墨的晶體結構知C原子為sp2雜化，故B原子也為sp2雜化，但由于B(OH)3中B原子與3個羥基相連，羥基間能形成氫鍵，故同層分子間的主要作用力就為氫鍵。 17．高溫下，超氧化鉀晶體呈立方體結構，晶體中氧的化合價部分為0價，部分為－2價。如下圖所示為超氧化鉀晶體的一個晶胞，則下列說法正確的是( ) A．超氧化鉀的化學式為KO2，每個晶胞含有4個K＋和4個O B．晶體中每個K＋周圍有8個O，每個O周圍有8個K＋ C．晶體中與每個K＋距離最近的K＋有8個 D．晶體中與每個K＋距離最近的K＋有6個 【答案】A 【解析】由題中的晶胞結構知：有8個K＋位于頂點，6個K＋位于面心，則晶胞中含有的K＋數(shù)為＋＝4(個)；有12個O位于棱上，1個O處于中心，則晶胞中含有O數(shù)為：12＋1＝4(個)，所以超氧化鉀的化學式為KO2；晶體中每個K＋周圍有6個O，每個O周圍有6個K＋，晶體中與每個K＋距離最近的K＋有12個。 18．在極性分子中，正電荷重心同負電荷重心間的距離稱偶極長，通常用d表示。極性分子的極性強弱同偶極長和正(或負)電荷重心的電量(q)有關，一般用偶極矩(μ)來衡量。分子的偶極矩定義為偶極長和偶極上一端電荷電量的乘積，即μ＝dq。下列說法正確的是( ) A．CS2分子中μ＝0 B．偶極矩的大小順序為：鄰硝基氯苯＜間硝基氯苯＜對硝基氯苯 C．實驗測得μ(PF3)＝1.03可知，PF3分子是平面三角構型 D．治癌藥Pt(NH3)2Cl2的一種異構體μ＞0，其在水中的溶解性較小 【答案】A 二、非選擇題 19．(2018湖北襄陽調研)用黃銅礦(主要成分是CuFeS2)生產粗銅的反應原理如下： (1)已知在反應①、②中均生成相同的氣體分子，該氣體具有漂白性。請分別寫出反應①、②的化學方程式________________、__________________。 (2)基態(tài)銅原子的核外電子排布式為____________，硫、氧元素相比，第一電離能較大的是______。 (3)反應①和②生成的氣體分子的中心原子的雜化類型是______，分子的空間構型是______。 (4)C、Si為同一主族的元素，CO2和SiO2化學式相似，但結構和性質有很大不同。CO2中C與O原子間形成σ鍵和π鍵，SiO2中Si與O原子間不形成上述π鍵。從原子半徑大小的角度分析，為何C、O原子間能形成，而Si、O原子間不能形成上述π鍵________________。 (5)Cu2O的晶胞結構如圖所示，該晶胞的邊長為a cm，則Cu2O的密度為__________gcm－3(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)。 【答案】(1)2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2　2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑ (2)1s22s22p63s23d104s1或[Ar]3d104s1　O (3)sp2　V形 (4)Si的原子半徑較大，Si、O原子間距離較大，p—p軌道“肩并肩”重疊程度較小，不能形成上述穩(wěn)定的π鍵 (5) 20．(2018江西盟校聯(lián)考)納米技術制成的金屬燃料、非金屬固體燃料、氫氣等已應用到社會生活和高科技領域。單位質量的A和B單質燃燒時均放出大量熱，可用作燃料。已知A和B為短周期元素，其原子的第一至第四電離能如下表所示： 電離能(kJ/mol) I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 (1)某同學根據(jù)上述信息，推斷B的核外電子排布如圖所示，該同學所畫的電子排布圖違背了________________________。 (2)ACl2分子中A的雜化類型為________________________。 (3)氫氣作為一種清潔能源，必須解決它的儲存問題，C60可用作儲氫材料。已知金剛石中的C—C的鍵長為154.45 pm，C60中C—C的鍵長為145～140 pm，有同學據(jù)此認為C60的熔點高于金剛石，你認為是否正確________，并闡述理由__________________________。(4)科學家把C60和鉀摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物，其晶胞如圖所示，該物質在低溫時是一種超導體。寫出基態(tài)鉀原子的價電子排布式________，該物質的K原子和C60分子的個數(shù)比為________________。 (5)繼C60后，科學家又合成了Si60、N60，C、Si、N原子電負性由大到小的順序是________________，NCl3分子的VSEPR模型為________。Si60分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵，且每個硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結構，則Si60分子中π鍵的數(shù)目為________。 【答案】(1)能量最低原理　(2)sp雜化 (3)否　C60為分子晶體，熔化時破壞的是分子間作用力，無需破壞共價鍵 (4)4s1　3∶1 (5)N＞C＞Si　正四面體　30 電負性順序為N＞C＞Si；NCl3中心原子價層電子對數(shù)為4，VSEPR模型為正四面體；Si的價電子數(shù)為4，每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子相連，且最外層滿足8電子穩(wěn)定結構，所以每個Si原子周圍只有1個π鍵，且2個Si原子共用1個π鍵，所以Si60分子中π鍵的數(shù)目為(601)＝30。 21．(2018日照模擬)下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分別代表一種化學元素。 (1)A、B、C原子的第一電離能由小到大的順序是________(用元素符號表示)；Q3＋的核外電子排布式為________。 (2)寫出與BC互為等電子體的分子________(只寫一種)，1 mol BC中含有的π鍵數(shù)目為________。 (3)B形成的氣態(tài)氫化物的沸點高于E形成的氣態(tài)氫化物的沸點，原因是 ________________________________________。 (4)化合物甲由B、D兩元素組成，已知甲是一種重要的結構材料，硬度大，耐磨損，晶胞如圖1所示，甲的晶體中B、D兩種元素原子的雜化方式均為________。 (5)法國科學家阿爾貝費爾和德國科學家彼得格林貝格爾因在巨磁電阻效應(GMR效應)研究方面的成就而獲得諾貝爾物理 【答案】(1)O＞N＞C　(2)CH4、H2O、NH3(寫出2種即可) (3)　極性　NH3分子間能形成氫鍵而AsH3不能 (4)1s22s22p63s23p63d24s2 (5)大 (6)LaNi5　 cm3 23．(2018江蘇信息卷)某催化劑中含有的活性組分為Ni、Cu和Zn的化合物，可用于二氧化碳加氫制取甲醚。甲醚是乙醇的同分異構體，其熔點－141.5 ℃，沸點－24.9 ℃，在加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。 (1)寫出活性組分NiO中Ni2＋基態(tài)核外電子排布式________。 (2)下圖是Cu的某種氧化物的晶胞結構示意圖，氧的配位數(shù)為________。 (3)乙醇的沸點比甲醚高，其主要原因是_________________________________________。 (4)甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為________。 (5)儲氫材料化合物A是乙烷的等電子體，其相對分子質量為30.8，且A是由第二周期兩種氫化物形成的化合物。加熱A會緩慢釋放氫氣，同時A轉化為化合物B，B是乙烯的等電子體?；衔顰的結構式為________(若含有配位鍵，要求用箭頭表示)，1 mol化合物B中σ鍵的數(shù)目是________。 【答案】(1)1s22s22p63s23p63d8　(2)4 (3)乙醇分子之間形成氫鍵　(4)sp2 (5)①　5NA(或56.021023) 說明應是碳原子前后的原子代替其形成的，所以應是BH3NH3，結構為。再根據(jù)B是乙烯的等電子體，進而推出B的結構為。每份B中，所有B—H鍵和N—H鍵均屬于σ鍵，B = N中含有1個σ鍵和1個π鍵，即共有5個σ鍵。