分子结构与性质 专题训练及答案

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1、分子结构与性质 专题训练及答案非选择题（本题包括7 小题,共 100 分）高温1. （14分）（2018南充模拟）可以由下列反应合成三聚氰胺:Ca0+3CCaC2+高温CO f ,CaC +NCaCN +C,CaCN +2H 0一NH CN+Ca（0H） ,NH CN 与水反应生成尿素2 2 2 2 2 2 2 2C0（NH2）2,尿素合成三聚氰胺。写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式:;CaCN2中阴离子为C错误！未找到引用源。，与C错误！未找到引用源。互为等电子体的分子有N20和（填化学式）：由此可以推知C 错误！未找到引用源。的空间构型为。（2）三聚

2、氰胺（NE ）俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸HN NHJ后，三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过结合, 在肾脏内易形成结石。（3）Ca0晶胞如图所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为,Ca2+采取的堆积方式为,02-处于Ca2+堆积形成的空隙中；CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为3 401 kjmol-i、786 kjmol-i。导致两者晶格能差异的主要原因是 Ca+OO2itCaO晶胞（4）配位化合物K Fe（CN）遇亚铁离子会产生蓝色沉淀，因此可用于检验亚铁离子,已知铁原子的最外层电子数和配体 3n提供电子数之和为14,求n=。【解析】（1）与Ca在同一周期且最外层电子数相同、

3、内层排满电子的基态原子是锌,根据构造原理，基态的锌原子核外 电子排布式为1s22s22p63s23p63d4s2或Ar3d104s2 ;与C错误！未找到引用源。互为等电子体的分子有呼和CO?;等电子 体具有相同的价电子数、原子总数，结构相似，二氧化碳分子是直线形，所以C错误！未找到引用源。离子的空间构型是 直线形。（2）三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键,所以是通过分子间氢键结合,在肾脏内易形成结石。（3）以钙离子为中心，沿X、Y、Z三轴进行切割，结合图片知，钙离子的配位数是6,Ca2+采取的堆积方式为面心立方最密堆 积,02-处于Ca2+堆积形成的八面体空隙中；晶格能大小与离子带电量成

4、正比, CaO晶体中Ca2+、O2-的带电量大于NaCl晶体 中Na+、Cl-的带电量，导致的氧化钙晶格能大于氯化钠的晶格能。（4）CN-是常见的配位体,在配位化合物K Fe（CN）中每个配体可以提供2个电子，而铁原子最外层有2个电子，根据铁原3n子的最外层电子数和配体提供电子数之和为14,可得2+2n=14,所以n=6。答案：（1）1s22s22p63s23p63dio4s2 或A门 3dio4s2 CO? 直线形 （2）氢键 （3）6面心立方最密堆积 CaO晶体中Ca2+、O2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量 （4）62. （14分）（2018 汉中模拟）X、Y、Z、W为

5、原子序数递增的短周期主族元素,R为过渡元素。Y的最高价氧化物对应的水 化物是强酸,Z元素基态原子中有2个未成对电子，基态W原子的价层电子排布式为nsn-mpn-1,X与W为同主族元素。基 态的R原子M能层全充满,核外有且仅有1个未成对电子。请回答下列问题：（1）基态R原子的核外价层电子排布式为。（2）X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序为（填“元素符号”）。(3) 元素 Y 的简单气态氢化物的沸点(填“高于”或“低于”)元素 X 的简单气态氢化物的沸点,其主要原因是,元素Y的简单气态氢化物中Y原子的杂化类型为,元素X的简单气态氢化物分子的空间构型为(4) Y的气态氢化物在水中可形成氢键

6、，其氢键最可能的形式为(填字母序号)。HIYIHH（） I HBHHYHH()IHCL)(5) 分子中的大n键可用符号错误！未找到引用源。表示，其中m代表参与形成大n键的原子数,n代表参与形成大n 键的电子数,X的最高价氧化物分子中的大n键应表示为，其中o键与n键数目之比为。R元素与Y元素形成某种化合物的晶胞结构如图所示(黑球代表R原子)，若该晶胞的边长是a cm,则该晶体的密度为 gcm-3(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。【解析】基态W原子的价层电子排布式为nsn-mpn-i,则n=3,基态W原子的价层电子排布式为3s23p2,W是硅元素;X与W 为同主族元素,X是碳元素;X、Y、Z、W为

7、原子序数递增,Z元素基态原子中有2个未成对电子,Z是氧元素,Y的最高价氧 化物对应的水化物是强酸,Y是氮元素；R为过渡元素,基态的R原子M能层全充满,核外有且仅有1个未成对电子,R是铜 元素。(1) 基态铜原子的核外有 29个电子,价层电子排布式为 3d104s1。(2) 同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,氮原子2p轨道半充满，第一电离能大于0,所以C、N、O三种元素的 第一电离能由大到小的顺序为 NOC。(3) NH分子间有氢键,NH的沸点高于CH的沸点，元素NH中氮原子价电子对数是4,氮原子的杂化类型为sp3,CH分子的 空间构型为正四面体。(4) 水中氢原子与NH3中氮原子形成氢

8、键，故选B。(5) 分子中的大n键可用符号错误！未找到引用源。表示，其中m代表参与形成大n键的原子数,n代表参与形成大n键的电子数,旳2分子中的大n键应表示为错误！未找到引用源。，二氧化碳的结构是，双键中有1个。键和1个n键，二氧化碳中。键与n键数目之比为1 : 1。根据均摊原则，1个晶胞中铜原子数是12X错误！未找到引用源。二3、 氮原子数是8X错误！未找到引用源。=1，所以该晶胞的化学式是CN,摩尔质量是206 gmol-1,1个晶胞的质量是错 误！未找到引用源。g,该晶胞的边长是a cm,则晶胞的体积是a3cm3,该晶体的密度为错误！未找到引用源。gcm-3(用 N 表示阿伏加德罗常数的

9、值)。A答案：(1)3dio4si (2)N0C(3)高于 NH分子间形成氢键 sp3正四面体3(4)B(5)错误！未找到引用源。1：1错误！未找到引用源。3. (18分)(2018 咸阳模拟)WA族的碳、硅等元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：(1) 在基态14C原子中，核外存在对自旋相反的电子;C错误！未找到引用源。离子的几何构型为。(2) 利用反应CuCl+CH+2NHCu C (乙炔亚铜，红色)+2NHCl可检验乙炔。乙炔分子中o键与n键数目之比为22223224,NH4Cl 中含有的化学键类型有。4(3) “分子机器设计和合成”的研究对象之一为“分子开关”,“分

10、子开关”与大环主体分子苯芳烃、杯芳烃等有关。 如图为对叔丁基杯4芳烃，由4个羟基构成杯底，羟基间的相互作用力是。对叔丁基杯4芳烃中碳原子的杂化方式有。 杯芳烃可用于某些IIIB族元素金属离子如57La3+及2iSe2+的萃取，基态Se2+核外电子排布式为。金刚砂(SiC)的晶胞结构如图所示，每个碳原子周围距离最近的碳原子数目为个;若晶胞的边长为apm,则金刚砂的密度表达式为g cm-3。Is 2s 2p【解析】碳原子核外电子排布为lS22S22p2,其电子排布图为也匹 HHD,则在基态14C原子中，核外存在2对自旋 相反的电子;C错误！未找到引用源。中中心原子价层电子对个数=错误！未找到引用源

11、。=3，碳原子采用sp2杂化，轨道 构型为平面三角形，成键原子有3个，分子空间构型为平面三角形；乙炔的结构式为H (: (: H,单键为o键，三键含有i个o键、个n键,故乙炔分子中o键与n键数目之比为3 : 2；NHCI中铵根离子与氯离子之间存在离子键,氮与氢原子之间存在共价键和配位键；4(3) 对叔丁基杯4芳烃中，0的非金属性很强，在羟基之间存在氢键;叔丁基杯4芳烃中含有苯环和饱和烃基，故碳原 子的杂化方式有sp2和sp3;硒是34号元素，硒原子核外有34个电子，硒原子失去2个电子变成Se2+,根据构造原理可 知 Se2+核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63dio4s24p2

12、或Ar3dio4s24p2；(4) 金刚砂为原子晶体，每个硅原子连接4个碳原子，硅原子的配位数为4，每个硅原子又连接其他3个碳原子，所以每个 碳原子周围最近的碳原子数目为3X4=12；该晶胞中碳原子个数=8X错误！未找到引用源。+6X错误！未找到引用源。40X4P二错误！未找到引用源。=(aX10-10)3=4,硅原子个数为4,晶胞边长二aX 10-10cm,体积V=(aX 1O-1ocm)3,误！未找到引用源。二错误！未找到引用源。gcm%答案：(1)2平面三角形(2)3： 2离子键、共价键、配位键(或离子键、共价键)(3)氢键sp2、sp3 1s22s22p63s23p63de4s24p2

13、 或Ar3d104s24p2(4)12 错误！未找到引用源。4. (12分)短周期元素A、B、C、D原子序数依次增大，且C元素最高价氧化物对应的水化物能电离出电子数相等的阴、 阳离子。A、C位于同一主族,A为非金属元素,B的最外层电子数是次外层电子数的3倍,B、C的最外层电子数之和与D 的最外层电子数相等。E单质是生活中常见金属，其制品在潮湿空气中易被腐蚀或损坏。请回答下列问题：(1) 写出 E 元素原子基态电子排布式:。(2) 写出由B、C两种元素组成1：1化合物的电子 ，该物质中含有的化学键类型有。由上述A、B、C、D四种元素中的三种组成某种盐,水溶液显碱性，是家用消毒剂的主要成分。将该盐

14、溶液滴入淀粉 KI溶液中，溶液变为蓝色，则反应的离子方程式为_。由上述A、B、C、D四种元素中的两种或多种元素组成的化合物有多种，写出一种既含有极性键又含有非极性键的共 价化合物。B、D两种元素可形成多种阴离子，如D错误！未找到引用源。、D错误！未找到引用源。、D错误！未找到引用源。 等,在这三种阴离子中中心原子的杂化方式分别为 离子的立体构型分别为。【解析】根据题意可推知:A是H;B是0;C是Na;D是Cl;E是Fe。(1) Fe 原子基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63d64s2 或 Ar3d64s2。Nn+： (i： ()： 丁 Na+由B、C两种元素组成1 : 1化合物为

15、Na O，其电子式是,NaO中含有离子键和共价键(非极性2 2 2 2共价键)。(3) 由上述A、B、C、D四种元素中的三种组成某种盐，水溶液显碱性，是家用消毒剂的主要成分。将该盐溶液滴入淀粉 KI溶液中，溶液变为蓝色，说明该盐有强的氧化性，则该盐是NaCIO,则反应的离子方程式为2l-+CI0-+H0|2+CI-+20H-。(4) 四种元素形成的含有非极性键的共价化合物应含有过氧键，应为 HO。B、D两种元素可形成的三种阴离子为CI错误！未找到引用源。、Cl错误！未找到引用源。、CI错误！未找到引 用源。，三种离子中CI的价层电子对数均为4,均为sp3杂化，立体构型分别为V形、三角锥形、正四

16、面体形。答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2(或 Ar3d64s2)Na+: ()： ()： 2_Na+(2) 离子键和共价键(或非极性键)(3) 2I-+CIO-+H O I +CI-+2OH-22(4) HO22(5) sp3、sp3、sp3 V形、三角锥形、正四面体形【加固训练】A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期主族元素。A元素可形成多种同素异形体，其中一种是自然界最硬的 物质；B的原子半径在短周期主族元素中最大;C原子核外电子占据7个不同的原子轨道;D的单质在常温常压下是淡黄色 固体。(1) E在元素周期表中的位置是;B的基态原子核外电子排布式为。(2) A

17、、D、E中电负性最大的是(填元素符号)；B、C两元素第一电离能较大的是(填元素符号)。(3) A和D两元素非金属性较强的是(填元素符号)，写出能证明该结论的一个事实依据。(4) 化合物AD2分子中共有个O键和个n键,AD2分子的立体构型是。(5) C与E形成的化合物在常温下为白色固体，熔点为190 C,沸点为182.7 C，在177.8 C升华，推测此化合物为晶体。工业上制取上述无水化合物方法如下:C的氧化物与A、E的单质在高温条件下反应，已知每消耗12 kg A的单质，过程中转移2X103mol写出相应反应的化学方程式:【解析】A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期主族元素。A元素可形

18、成多种同素异形体，其中一种是自然界最 硬的物质，因此A是碳元素;B的原子半径在短周期主族元素中最大，则B是Na;C原子核外电子占据7个不同的原子轨道, 则C的核外电子排布式为1s22s22p63s23pi,所以C是Al;D的单质在常温常压下是淡黄色固体，则D是S,E的原子序数大 于S,且是短周期元素，因此E是Cl。(1) E的原子序数是17,位于元素周期表的第3周期、第VIIA族;B是钠，根据核外电子排布规律可知，其基态原子核外电 子排布式为 1s22s22p63s1。(2) 非金属性越强，电负性越大，则A、D、E中电负性最大的是CI;金属性越强，第一电离能越小，则B、C两元素第一电离 能较大

19、的是 AI 。(3) 非金属性越强，最高价氧化物对应水化物的酸性越强。已知HCO是弱酸，而HSO是强酸，因此A和D两元素非金属 性较强的是S。(4) 双键是由1个o键和1个n键组成的CS?的结构式为S C S,因此分子中共有2个o键和2个n键。分子的立体构 型与CO?分子相似，属于直线形结构。(5) C与E形成的化合物在常温下为白色固体，熔点为190 C,沸点为182.7 C，在177.8 C升华，推测此化合物为分子 晶体。工业上制取上述无水化合物方法如下:C的氧化物与A、E的单质在高温条件下反应，12 kg碳的物质的量是12 000 g一 12 gmo卜1=1 000 moI,由于过程中转移

20、2X103 moI e-，因此碳元素在反应中失去2个电子，即其氧化产物是CO,所高温以该反应的化学方程式为AI O +3C+3CI 3CO+2AICI。2323答案:(1)第3周期、第VIA族1s22s22p63s1(2) Cl Al(3)S HCO是弱酸,HSO是强酸(或其他合理答案)(4)2 2 直线形2324高温分子 AI0+3C+3CI 3C0+2AICI2 3235. (12分)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶2Cr 错误！未找到引用源。+3CHCHOH+16H+13HO 4Cr(H 0) A+3CH COOH2322263(1) Cr3+基态核外电子排布式为；配合物Cr(HO)3

21、+中，与Cr3+形成配位键的原子是(填26 元素符号) 。(2) CH3C00H中C原子轨道杂化类型为;1 mol CH3COOH分子含有键的数目为。与h2o互为等电子体的一种阳离子为(填化学式)；h20与ch3ch2oh可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外， 还因为。【解析】(1)Cr为24号元素，价电子为24-18=6,d轨道半满状态下较稳定，则Cr的核外电子排布为Ar3d54s1,失去电子 时，先失最外层上的电子，所以Cr3+的核外电子排布为Ar3d3。HO中的O含有孤电子对，所以O为配位原子。甲基中碳为sp3杂化,羧基中的碳为sp2杂化。单键全部为。键,双键中有一个n键和一个。键

22、，所以1 mol CH3COOH 中含有7 mol 0键。(3) 0中o的价电子数与f+相等，所以丐0和hf+互为等电子体。丐0与CH3CH0H之间可以形成分子间氢键，故两者可以 任意比例互溶。答案：(1)1s22s22p63s23p63d3 (或Ar3d3)0(2) sp3、sp27 mol(或 7Na)(3) H F+ HO与CH CH OH之间可以形成氢键2 2 3 26. (12分)有A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30)。A的基态原子2p能级有3个电子;C 的基态原子2p能级有1个单电子;E原子最外层有1个单电子，其次外层有3个能级且均排满电子;D与E同周

23、期，价电 子数为 2。则:(1) 写出基态 E 原子的价电子排布式。基态A原子的第I电离能比B的大，其原因是。(2) B元素的氢化物的沸点是同族元素氢化物中最高的，原因是。(3) A的最简单氢化物分子的空间构型为,其中A原子的杂化类型是。(4) 向E的硫酸盐溶液中通入A的气态氢化物至过量，产生蓝色沉淀，随后沉淀溶解得到深蓝色溶液，向溶液中加入适量 乙醇， 析出蓝色晶体。 该蓝色晶体的化学式为，加入乙醇的目的是。 写出该配合物中配离子的结构简式。(5) C和D形成的化合物的晶胞结构如图所示，则D的配位数是,已知晶体的密度为p gcm-3，阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a二cm(含用p、Na的计

24、算式表示)。O C D【解析】A、B、C、D、E五种原子序数依次增大的元素(原子序数均小于30),A的基态原子2p能级有3个单电子，原子 核外电子排布为1s22s22p3,则A是N;C的基态原子2p能级有1个单电子，且C的原子序数大于A,其原子核外电子排布为 1s22s22p5,所以C是F,结合原子序数可推知B是O元素;E原子核外有成单电子，其次外层有3个能级且均排满电子，且原 子序数小于30,则E处于第4周期,其基态原子的价电子排布式3di04si,则E是Cu;D与E同周期，价电子数为2,则D是 Ca 。(1) Cu的核电荷数为29,基态Cu的电子排布式是1s22s22p63s23p63d1

25、o4s1,则价电子排布式为3d4s1。基态N的核外电子 排布为1s22s22p3,p轨道为半充满结构,较稳定，故其第丨电离能比O的大；(2) 水分子间能存在氢键，氢键比范德华力更强，丐。的沸点是同族元素中最高的；(3)NH分子的空间构型为三角锥形，氨气分子中氮原子价层电子对个数二3+错误！未找到引用源。(5-3 X 1)二4，所以N采 用SP3杂化；向CuSO的水溶液中逐滴加入氨水，离子方程式为CU2+2NH3H0=Cu(0H)2 J+2N错误！未找到引用源。，至过量，观察到溶液由天蓝色最终变为深蓝色，生成Cu(NH) 2+，反应的离子方程式为2Cu(OH) +4NH H 0 Cu(NH )

26、2+2OH-+4H O;232342该蓝色晶体的化学式为Cu(NH) S0H0,加入乙醇的目的是向深蓝色透明溶液加入乙醇，由于Cu(NH) S0在乙醇3442344中的溶解度小于在水中的溶解度， 所以会析出深蓝色的晶体:Cu(NH ) SOH 0,则加入乙醇的作用是降低了 Cu(NH) S0H0的溶解度;344234422+h3n nh3CuZCu(NH) 2+的结构式为34、NH3晶胞中顶点Ca最靠近的F共有8 个,则Ca的配位数是8;白色球为F、黑色球为Ca，由晶胞结构可知，晶胞中白色球 数目二8、黑色球数目=8X错误！未找到引用源。+6X错误！未找到引用源。=4,则晶胞质量=4X错误！未

27、找到引用源。 g二错误！未找到引用源。g,晶胞的体积二错误！未找到引用源。gP gcm-3二错误！未找到引用源。cm3，故晶胞边长a二错误！未找到引用源。cm。答案：(1)3dio4si基态氮原子的2p能级处于较稳定的半充满状态(2) 水分子间存在氢键，氢键比范德华力更强(3) 三角锥形sp3N巴HsN- (:u -NH;J2+_ _Cu(NH)S0H0 降低硫酸四氨合铜晶体的溶解度口3442(5) 8 错误！未找到引用源。7. (18分)(能力挑战题)(2017全国卷II)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N) (HO) (NH ) Cl (用R5 6 3 3 44代表) 。回

28、答下列问题:(1) 氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。(2) 元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图(a)所示，其中除氮元素外，其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是。2(_,_0.3)蠱辰用曲B C N O F 图(a)(3) 经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图(b)所示。从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为,不同之处为。(填标号)A. 中心原子的杂化轨道类型B. 中心原子的价层电子对数C. 立体结构D. 共价键类型R中阴离子错误！未找到引用源。

29、中的a键总数为个。分子中的大n键可用符号口爲错误！未找到引用源。表示，其中m代表参与形成大n键的原子数,n代表参与形成大n键的电子数(如苯分子中的大n键可表示为错误!未 找到引用源。)，则错误！未找到引用源。中的大n键应表示为。 图(b)中虚线代表氢键，其表示式为(N错误！未找到引用源。)NHCl、(4)R的晶体密度为d gcm-3，其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个(N ) (H O) (NH ) Cl单元,该单元的相对质量为5 63344M, 则 y 的计算表达式为【解析】(1)氮原子位于第二周期第VA族，价电子是最外层电子,其价层电子排布式为2s22p3,所以其轨道表达式(电子排2

30、s 2p布图)为(W CDCDCD (或血垃(2) 同周期元素,从左到右非金属性依次增大,原子核对电子的束缚能力增大,除氮原子外,其他原子得电子能力依次增 大,得电子后形成的阴离子稳定性逐渐增大,所以根据第一电子亲和能的定义可知同周期元素的第一电子亲和能自左向 右依次增大;N的2p能级上有3个电子，处于半满状态，属于较稳定状态，得电子能力相对较弱，因此第一电子亲和能较同 周期相邻元素要低。(3) 根据图(b),阳离子是N错误！未找到引用源。和Hf+,N错误！未找到引用源。中心原子是N,含有4个o键，孤电子对数为(5-1-4X1) X2=0,价层电子对数为4,杂化类型为sp3,空间构型为正四面体

31、形；屯0+中心原子是0,含有3个o键, 孤电子对数为(6-1-3) X2=1,价层电子对数为4,杂化类型为sp3,空间构型为三角锥形，因此相同之处为A、B、D项，不同 之处为C项；根据图(b)错误！未找到引用源。中o键总数为5个;根据信息，每个氮原子有且只有一个p轨道与错误！ 未找到引用源。环平面垂直，一个p轨道中有1个电子，外来的1个电子也进入这种p轨道中，因此n电子总数为1 X 5+1=6(个)，所以大n键可表示为错误！未找到引用源。：根据图(b)N错误！未找到引用源。、Hf+中的H与错误！未 找到引用源。、ci-都可形成氢键，因此还有的氢键是同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小

32、，故结合一个电子释放出的能量依次增大N的2p轨道为半充 满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子 A、B、D C5 错误！未找到引用源。(H3O+)OH-N(错误！未找到引用源。)(N错误！未找到引用源。)NH-N(错误！未找到引用源。) 错误！未找到引用源。(或错误！未找到引用源。X10-21)(H O+)OH-N和(N错误！未找到引用源。)NH-No3(4) 根据密度的定义有,d=错误！未找到引用源。二错误！未找到引用源。gcm-3二错误！未找到引用源。gcm-3，解得 y二错误！未找到引用源。二错误！未找到引用源。X10-21 (或 错误！未找到引用源。)。答案:(1)O cd)3 (或in