HF>HCl,错误;D项,CS2为非极性溶剂,CCl4为非极性分子,H2O为极性分子,结合“相似相溶”原理可知,在CS2中的溶解度:
CCl4>H2O,错误。
7.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多“明星分子”,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。
下列说法正确的是( )
A.H2O2分子中的O为sp2杂化
B.CO2分子中C原子为sp杂化
C.BF3分子中的B原子为sp3杂化
D.CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化
解析:
选B A项,H2O2分子中氧原子形成2个σ键,含有2对孤电子对,采取sp3杂化,错误;B项,CO2分子中C原子形成2个σ键,没有孤电子对,采取sp杂化,正确;C项,BF3分子中的B原子的最外层电子数为3,形成3个σ键,没有孤电子对,采取sp2杂化,错误;D项,CH3COOH分子中有2个碳原子,其中甲基上的碳原子形成4个σ键,没有孤电子对,采取sp3杂化,错误。
8.氨溶于水时,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。
根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )
解析:
选B 根据NH3·H2ONH
+OH-可知NH3·H2O的结构式为
9.
S2Cl2是橙黄色液体,少量泄漏会产生窒息性气体,喷水雾可减慢其挥发,并产生酸性悬浊液。
其分子结构如图所示。
下列关于S2Cl2的说法中错误的是( )
A.S2Cl2为非极性分子
B.分子中既含有极性键又含有非极性键
C.与S2Br2结构相似,熔、沸点:
S2Br2>S2Cl2
D.与水反应的化学方程式可能为
2S2Cl2+2H2O===SO2↑+3S↓+4HCl
解析:
选A 根据S2Cl2的分子结构可知,它属于极性分子,故A错误,B正确;由于S2Cl2与S2Br2的结构相似,而相对分子质量:
S2Br2>S2Cl2,故C正确;由少量泄漏会产生窒息性气体,喷水雾可减慢挥发,并产生酸性悬浊液,知其与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2O===SO2↑+3S↓+4HCl,故D正确。
10.下列关于氢键的说法中正确的是( )
A.正是氢键的存在,冰能浮在水面上
B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一
C.由于氢键的存在,沸点:
HCl>HBr>HI>HF
D.由于氢键的存在,水分子中氢氧键键角是105°
解析:
选A B项,氢键不是化学键,而是一种分子间作用力;C项应为HF>HI>HBr>HCl;D项,由于孤电子对的排斥作用,水分子中的氢氧键键角是105°。
二、选择题(本题共5小题,每小题有一个或两个选项符合题意)
11.(2019·太原模拟)下列分子中中心原子的杂化方式和分子的空间构型均正确的是( )
A.C2H2:
sp、直线形B.SO
:
sp3、三角锥形
C.H3O+:
sp3、V形D.BF3:
sp2、平面三角形
解析:
选AD 乙炔的结构式为H—C≡C—H,每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子对,所以碳原子采用sp杂化,为直线形结构,A正确;SO
中,价层电子对数等于“σ”键个数+
(a-xb)=4+
[(6+2)-4×2]=4,含孤电子对数为0,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,分子形状为正四面体形,B错误;H3O+中价层电子对=3+1=4,所以中心原子原子轨道为sp3杂化,其VSEPR模型为正四面体,该离子中含有一个孤电子对,所以其空间构型为三角锥形,C错误;BF3分子中硼原子价层电子对=3+0=3,杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,含孤电子对数为0,所以其空间构型为平面三角形,D正确。
12.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是( )
A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
解析:
选C A项,SO2是V形分子;CS2、HI是直线形的分子,错误;B项,BF3键角为120°,是平面三角形结构;而Sn原子价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一孤电子对,对成键电子对有排斥作用,使键角小于120°,错误;C项,CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子,正确;D项,PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,错误。
13.向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。
下列对此现象说法正确的是( )
A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的浓度不变
B.在[Cu(NH3)4]2+离子中,Cu2+提供空轨道,NH3中N原子提供孤电子对
C.向反应后的溶液加入乙醇,溶液没有发生变化
D.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2+
解析:
选BD 该反应的反应原理为CuSO4+2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4,Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4](OH)2。
反应结束后无Cu(OH)2沉淀生成,但生成了[Cu(NH3)4]2+,Cu2+浓度减小;在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对;若加入极性较小的乙醇,溶液会析出蓝色沉淀。
14.(2019·蚌埠模拟)PH3是一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,下列对PH3和NH3的有关叙述错误的是( )
A.PH3沸点低于NH3沸点,因为P—H键键能低
B.PH3分子是极性分子
C.PH3分子呈三角锥形
D.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
解析:
选A PH3沸点低于NH3沸点,因为NH3分子之间存在氢键,A错误;PH3分子呈三角锥形,所以是极性分子,B正确;PH3分子与NH3分子构型相同,均呈三角锥形,C正确;在氨水中,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子,由于氧原子比氮原子半径小、电负性大,使得H—O比H—N极性强,H所带正电荷更多,所以形成的氢键为H—N…H,则NH3·H2O的结构式为
,D正确。
15.胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如下:
下列说法正确的是( )
A.在上述结构示意图中,所有氧原子都采用sp2杂化
B.在上述结构示意图中,存在配位键、共价键、离子键
C.胆矾是分子晶体,分子间存在氢键
D.胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去
解析:
选BD H2O中O原子形成2个σ键,有2个孤电子对,为sp3杂化,硫酸根离子中羟基氧是sp3杂化,非羟基氧不是中心原子,不参与杂化,故A错误;在结构示意图中,存在O→Cu配位键,H—O、S—O共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键,故B正确;胆矾是五水硫酸铜,胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的,属于离子晶体,故C错误;由于胆矾晶体中有两类结晶水,一类是形成配体的水分子,一类是形成氢键的水分子,结合方式不同,因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物,故D正确。
三、非选择题(本题共3小题)
16.已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物,试根据有关信息完成下列问题:
(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。
①1mol冰中有______mol氢键。
②用球棍模型表示的水分子结构是________。
(2)已知H2O2分子的结构如图所示:
H2O2分子不是直线形的,两个氢原子犹如在半展开的书的两面上,两个氧原子在书脊位置上,书页夹角为93°52′,而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。
①H2O2分子的电子式是__________________,结构式是__________________________。
②H2O2分子是含有________键和________键的________(填“极性”或“非极性”)分子。
③H2O2难溶于CS2,简要说明理由:
_________________________________________
____________________________。
④H2O2中氧元素的化合价是________,简要说明原因__________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)①在冰中,每个水分子与周围4个水分子形成4个氢键,按“均摊法”计算,相当于每个水分子有2个氢键;②水分子为V形结构。
(2)②由H2O2的立体构型图可知,H2O2是极性分子,分子内既有极性键,又有非极性键;③CS2为非极性分子,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2。
答案:
(1)①2 ②B
H—O—O—H ②极性 非极性 极性 ③H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2 ④-1价 因O—O键为非极性键,而O—H键为极性键,共用电子对偏向氧,故氧为-1价
17.(2019·桂林质检)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)VO
的中心原子上的孤电子对数为________,一个VO
中含有________个σ键。
(3)2巯基烟酸氧钒配合物(图1中W)是副作用小且能有效调节血糖的新型药物。
①该药物中N原子的杂化方式是________。
②X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为________,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
已知:
多原子分子中,若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成大π键。
大π键可用Π
表示,其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数,如苯分子中的大π键表示为Π
。
③下列微粒中存在大π键的是________(填字母)。
A.O3B.SO
C.H2SD.NO
④CS2分子中大π键可以表示为________。
(4)偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨、水。
偏矾酸铵的阴离子呈如图2所示的无限链状结构,则偏钒酸铵的化学式为________。
解析:
(1)钒为23号元素,钒的原子结构示意图为
。
(2)VO
的中心原子为V,V上的孤电子对数为0,1个V原子与4个O原子结合形成化学键,所以一个VO
中含有4个σ键。
(3)①该药物中N原子形成2个σ键,1个π键,N原子的价层电子对数=孤电子对数+σ键个数=1+2=3,所以N原子采取sp2杂化。
②X中含有羧基,可以与水分子形成氢键,增强水溶性;Y中含有酯基和苯环,Z中含有酯基,都不利于其在水中的溶解,因此X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为X>Z>Y。
③从已知信息来看,形成大π键的条件是:
原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。
根据价层电子对互斥理论,O3的立体构型为V形,SO
的立体构型为正四面体,H2S的立体构型为V形,NO
的立体构型为平面三角形。
因此SO
一定不存在大π键,H2S中H原子没有p轨道,也不存在大π键,O3和NO
可以形成大π键。
所以选A、D。
④CS2是直线形分子,又有p轨道,因此可以形成三原子四电子的大π键:
Π
。
(4)由题图2可知每个V与3个O形成阴离子,结合题意可知V的化合价为+5,则偏钒酸铵的化学式为NH4VO3。
答案:
(1)
(2)0 4 (3)①sp2 ②X>Z>Y X中含有羧基,可以与水分子形成氢键,增强水溶性;Y中含有酯基和苯环,Z中含有酯基,都不利于其在水中的溶解 ③AD ④Π
(4)NH4VO3
18.元素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:
(1)a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)这五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中,阴离子呈四面体结构;阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)。
该化合物中,阴离子为__________,阳离子中存在的化学键类型有________;该化合物加热时首先失去的组分是________,判断理由是__________________________________________________________________。
解析:
a、b、c、d、e为前四周期元素,a的核外电子总数与其周期数相同,且原子序数最小,a为H元素;c的最外层电子数为其内层电子数的3倍,内层电子数为2,即
,c为O元素;b的价电子层中的未成对电子有3个,且原子序数小于氧元素,则b为N元素;e的原子序数最大,且最外层只有1个电子,次外层有18个电子,位于第四周期,共有29个电子,推知e为Cu元素;d与c同族,且原子序数比O大比铜小,推知d为S元素。
(1)a为H,与N、O、S可形成二元共价化合物,分别为NH3(三角锥形)、H2O(V形)、H2S(V形),其中呈三角锥形的分子的中心原子的杂化方式为sp3杂化;H与N、O、S形成既含极性共价键,又含非极性共价键的化合物H2O2(H—O—O—H)、N2H4
,H—O、H—N为极性键,O—O、N—N为非极性键。
(2)这些元素可形成含氧酸HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4,分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3;酸根呈三角锥结构的酸为H2SO3,SO
价层电子对数为3+
×(6+2-6)=3+1=4。
(3)含有H、N、O、S、Cu五种元素的化合物,联系配合物有关知识以及题目所给信息,观察阳离子中心为1个Cu2+,周围为4个NH3分子和2个H2O分子,得到该化合物的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4,加热时,由于H2O和Cu2+作用力较弱会先失去。
答案:
(1)sp3 H2O2、N2H4(合理即可)
(2)HNO2、HNO3 H2SO3
(3)SO
共价键和配位键 H2O H2O与Cu2+的配位键比NH3与Cu2+的弱