高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质计时双基练 分子结构与性质高三化学试题

回夺市安然阳光实验学校计时双基练(三十九) 分子结构与性质
(计时：45分钟满分：100分)
一、选择题(本大题共10小题，每小题5分，共50分)
1．关于键长、键能和键角的说法中不正确的是( )
A．键角是描述分子立体结构的重要参数
B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关
C．键能越大，键长就越长，共价化合物也就越稳定
D．键角的大小与键长、键能的大小无关
解析C项应是键能越大，键长越短，共价化合物就越稳定。

答案C
2．下列有关σ键的说法错误的是( )
A．如果电子云图象是由两个s电子重叠形成的，即形成s­s σ键
B．s电子与p电子形成s­p σ键
C．p和p不能形成σ键
D．HCl分子里含有一个s­p σ键
解析C项，当p­p电子云头碰头重叠时，形成σ键；肩并肩重叠时，形成π键。

答案C
3．以下微粒含配位键的是( )
①N2H＋5②CH4③OH－④NH＋4
⑤Fe(CO)3⑥Fe(SCN)3⑦H3O＋
⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧B．③④⑤⑥⑦
C．①④⑤⑥⑦⑧D．全部
解析①N2H＋5的结构式为；⑦H3O＋的结构式为
；Fe(CO)3、Fe(SCN)3、[Ag(NH3)2]OH均为配合物，中心离子(或原子)与配体之间均含配位键。

答案C
4．(2015·湖北普高一诊)下列有关说法不正确的是( )
A．SO2－4的空间构型是正四面体形
B．CS2分子中各原子均达8电子稳定结构
C．CH3COOH分子中碳原子的杂化类型有sp2是sp3两种
D．H2O2分子是既含极性键又含非极性键的非极性分子
解析 硫酸根离子中S 的价层电子对数是4，无孤电子对，所以其空间构型为正四面体，A 项正确；CS 2分子中，C 与S 之间形成2对共用电子对，所以各原子均达8电子稳定结构，B 项正确；乙酸分子中，甲基上的C 原子为sp
3
杂化，羧基上的C 原子为sp 2
杂化，C 项正确；过氧化氢分子中含有极性键和非极性键，其分子中正、负电荷中心不重合，应为极性分子，D 项错误。

答案 D
5．(2015·山东青岛一模)下列各组微粒的空间构型相同的是( ) ①NH 3和H 2O ②NH ＋
4和H 3O ＋
③NH 3和H 3O ＋
④O 3和SO 2 ⑤CO 2和C 2H 2 ⑥SiO 4－
4和SO 2－
4
A ．全部
B ．除①④⑥以外
C ．③④⑤⑥
D ．②⑤⑥
解析 ①NH 3分子中中心原子N 的价层电子对数＝3＋1
2×(5－3)＝4，且含
有一对孤电子对，所以空间构型为三角锥形；H 2O 分子中中心原子O 的价层电子
对数＝2＋1
2
×(6－2)＝4，且含有两个孤电子对，所以空间构型为Ⅴ形，二者空
间构型不同，错误。

②NH ＋
4中中心原子N 的价层电子对数是4，且不含孤电子对，空间构型为正四面体形；H 3O ＋
中中心原子O 的价层电子对数是3，且含有一对孤电子对，所以空间构型为三角锥形，二者空间构型不同，错误。

③NH 3的空间构
型为三角锥形，H 3O ＋
的空间构型为三角锥形，所以二者空间构型相同，故正确。

④O 3、SO 2的中心原子的价层电子对数都是3，且都含有一对孤电子对，所以分子的空间构型都是Ⅴ形，故正确。

⑤CO 2和C 2H 2都是直线形分子，故正确。

⑥SiO 4－
4
和SO 2－
4的中心原子的价层电子对数都是4，且不含孤电子对，所以空间构型都是正四面体形，二者空间构型相同，故正确。

答案 C
6．(2015·安徽滁州中学月考)氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( )
A ．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH 3是sp 2
杂化，而CH 4是sp 3
杂化
B ．NH 3分子中的N 原子形成三个杂化轨道，CH 4分子中的
C 原子形成4个杂化轨道
C ．NH 3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
D ．氨气是极性分子而甲烷是非极性分子
解析 氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为
NH 3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强，而甲烷分
子中各个电子都形成了共用电子对，在空间均匀、对称分布。

答案 C
7．(2015·四川成都石室中学期末)下列有关分子的结构和性质的说法中正
确的是( )
A．PCl3和SO2都是极性分子
B．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由氢键所致
C．BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
D．凡是中心原子采取sp3杂化轨道形成的分子，其几何构型都是正四面体解析PCl3和SO2都是由极性键形成的极性分子，A项正确；H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于H—O键非常牢固，与氢键无关，B项错误；BF3分子中B原子的最外层电子不满足8电子稳定结构，C项错误；中心原子采取sp3杂化轨道形成的分子，若价电子全部成键，其几何构型是四面体，当四个价键完全相同时才是正四面体，D项错误。

答案A
8．(2015·江苏泰州联考)碘单质在水溶液中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为( )
A．CCl4与I2的相对分子质量相差较小，而H2O与I2的相对分子质量相差较大
B．CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子
C．CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素
D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
解析根据“相似相溶”原理。

物质相互溶解的性质与分子的极性和非极性有关，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系。

答案D
9．(2015·四川资阳期末)关于氢键，下列说法正确的是( )
A．由于冰中的水分子间存在氢键，所以其密度大于液态水
B．可以用氢键解释接近沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式(H2O)计算出来的相对分子质量大
C．分子间氢键和分子内氢键都会使熔沸点升高
D．水加热到很高的温度都难以分解，这是由氢键所致
解析由于冰中的水分子间存在更多的氢键，增加了分子之间的距离，体积变大，所以其密度小于液态水，A项错误；由于水分子之间存在氢键，使水分子通常以几个分子聚合的形式存在，所以用接近沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式(H2O)计算出来的相对分子质量大，B项正确；分子间氢键影响分子之间的作用力，而分子内的氢键则会使分子的稳定性增强，C项错误；水加热到很高的温度都难以分解，这是由于H—O键非常牢固，与分子间的氢键无关，D项错误。

答案B
10．(2015·浙江绍兴期末)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。

下列对此现象的说法中正确的是( )
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．沉淀溶解后，将生成深蓝色的配离子[Cu(H2O)4]2＋
C．该实验能证明[Cu(NH3)4]2＋比氢氧化铜稳定
D．在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道
解析硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，继续加氨水时，氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物而使溶液变澄清，所以溶液中铜离子浓度减小，A 项错误；继续加氨水时，氢氧化铜和氨水继续反应生成配离子[Cu(NH3)4]2＋而使溶液变澄清，B项错误，C项正确；在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供空轨道，N原子提供孤电子对，D项错误。

答案C
二、非选择题(本大题共4小题，共50分)
11．(12分)(2015·海南卷)Ⅰ.下列物质的结构或性质与氢键无关的是
________。

A．乙醚的沸点
B．乙醇在水中的溶解度
C．氢化镁的晶格能
D．DNA的双螺旋结构
Ⅱ.钒(23V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。

回答下列问题：
(1)钒在元素周期表中的位置为________，其价层电子排布图为________。

(2)钒的某种氧化物的晶胞结构如图1所示。

晶胞中实际拥有的阴、阳离子个数分别为____________、____________。

(3)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。

SO2分子中S原子价层电子对数是________对，分子的立体构型为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图2所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，较短的键为________(填图2中字母)，该分子中含有________个σ键。

(4)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图3所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为________。

解析Ⅰ.A项，乙醚分子间不存在氢键；B项，乙醇在水中的溶解度较大是因为乙醇与水分子之间存在氢键；C项，MgH2为离子晶体，不存在氢键；D项，DNA的双螺旋结构是由于DNA分子内形成了氢键。

本题选AC。

Ⅱ.(1)钒的原子序数为23，位于周期表中第四周期ⅤB族，其价层电子排布式为3d34s2，价层电子排布图为。

(2)由晶胞结构图知，O形成阴离子，数目为4×
1
2
＋2＝4，Ⅴ形成阳离子，
数目为8×1
8
＋1＝2。

(3)SO 2分子中S 有1对孤对电子，价层电子对数为1＋2＝3，S 为sp 2
杂化，
所以SO 2分子的立体构型为Ⅴ形。

SO 3中S 无孤对电子，价层电子对数为0＋3＝
3，S 为sp 2
杂化。

SO 3的三聚体环状结构可表示为
，其中S
原子价层电子对数为4，故S 为sp 3
杂化。

题图a 处为硫氧双键，b 处为硫氧单键，故a 处键长较短。

1个双键中包括1个σ键和1个π键，单键均为σ键，故该分子中含有12个σ键。

(4)钒酸钠(Na 3VO 4)中阴离子为VO 3－
4，Ⅴ的价层电子对数为4，则Ⅴ为sp
3
杂化，VO 3－
4的立体构型为正四面体；从偏钒酸钠的阴离子的结构看，1个Ⅴ连接
3个O ，所以偏钒酸根为VO －3，其中Ⅴ为＋5价，所以偏钒酸钠的化学式为NaVO 3。

答案 Ⅰ.AC
Ⅱ.(1)第四周期ⅤB 族
(2)4 2
(3)3 Ⅴ型 sp 2
sp 3
a 12 (4)正四面体形 NaVO 3
12．(12分)(2015·福建理综)科学家正在研究温室气体CH 4和CO 2的转化和利用。

(1)CH 4和CO 2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________。

(2)下列关于CH 4和CO 2的说法正确的是____________(填序号)。

a ．固态CO 2属于分子晶体
b ．CH 4分子中含有极性共价键，是极性分子
c ．因为碳氢键能小于碳氧键，所以CH 4熔点低于CO 2
d ．CH 4和CO 2分子中碳原子的杂化类型分别是sp 3
和sp
(3)在Ni 基催化剂作用下，CH 4和CO 2反应可获得化工原料CO 和H 2。

①基态Ni 原子的电子排布式为_____________________，
该元素位于元素周期表中的第________族。

②Ni 能与CO 形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有
________mol σ键。

(4)一定条件下，CH 4、CO 2都能与H 2O 形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。

CH 4与H 2O 形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

参数
分子
分子直径/nm 分子与H 2O 的结合能
E /kJ·mol －1
CH 4 0.436 16.40 CO 2
0.512
29.91
②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。

已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是____________。

解析本题主要考查电负性、分子的极性、杂化类型、核外电子排布式、共价键的类型、分子间作用力、氢键等。

(1)元素的非金属性越强，电负性越大，故H、C、O的电负性依次增大。

(2)固态CO2是分子晶体，a项正确；CH4分子是正四面体对称结构，其为含有极性键的非极性分子，b选项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，与键能无关，c选项错误；CH4为正四面体结构，碳原子的杂化类型是sp3杂化，CO2为直线形分子，碳原子的杂化类型是sp杂化，d选项正确。

(3)①Ni的原子序数为28，故其基态原子核外电子排布式为
1s22s22p63s23p63d84s2；Ni排在Fe的后面，属于第四周期，第Ⅷ族；②CO分子的电子式为C⋮⋮O，分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键；
(4)①可燃冰中存在分子间作用力即范德华力，另外水分子间还存在氢键；
②根据表格数据，二氧化碳分子与水分子的结合能更大，表明CO2更易与水分子结合。

答案(1)H、C、O
(2)ad
(3)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2Ⅷ②8
(4)①氢键、范德华力②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O 的结合能大于CH4
13．(13分)(2015·新课标全国卷Ⅰ)碳及其化合物广泛存在于自然界中。

回答下列问题：
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用
________________形象化描述。

在基态14C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。

(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是
___________________。

(3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是
________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子
________。

(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。

(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与石的晶体结构如图所示：
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。

②在石晶体中，C 原子所连接的最小环也为六元环，每个C 原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C 原子在同一平面。

解析 (1)核外电子出现的概率密度可以用电子云表示；根据14
C 的核外电子排布式1s 2
2s 2
2p 2
，可知1s 2
2s 2
上存在两对自旋相反的电子。

(2)碳原子核外有4个电子且原子半径较小，不容易得失电子，易形成共价键。

(3)S=====C
S 中，存在σ键和π键；分子是直线形，碳原子采用sp 杂化。

(4)Fe(CO 5)熔沸点低，属于分子晶体。

(5)①在石墨烯晶体中每个C 原子连接3个六元环；并且每个C 原子被3个六元环共用，则每个六元环占有的碳原子为6×1
3
＝2。

②在石晶体中，每个C 原子连接12个六元环；每个六元环中最多有4个C 原子共面。

答案 (1)电子云 2
(2)C 有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定结构 (3)σ键和π键 sp CO 2、SCN －
(或COS 等) (4)分子
(5)①3 2 ②12 4
14．(13分)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)b 、c 、d 中第一电离能最大的是__________(填元素符号)，e 的价层电子轨道示意图为______________。

(2)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)。

(3)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)。

(4)c 和e 形成的一种离子化合物的晶体结构如图1，则e 的化合价为________。

(5)这5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2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 根据“a 的核外电子总数与其周期数相同”可知a 为H 元素；根据“c 的最外层电子数为其内层电子数的3倍”可知c 为O 元素；根据“b 的价电
子层中的未成对电子有3个”且原子序数：b<c ，可知b 为N 元素；根据“d 与c 同族”可知d 为S 元素；根据“e 的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子”可知e 为Cu 元素。

(1)由于O 的非金属性比S 强，故第一电离能O>S ；由于N 的2p 轨道处于半充满的较稳定状态，故其第一电离能大于O ，故N 、O 、S 三种元素中，第一电离能最大的是N 元素；Cu 的价层电子轨道示意图为
(2)H 元素可以和N 元素形成三角锥形分子NH 3，在NH 3中，中心原子N 原子的杂化方式为sp 3
杂化；H 元素与N 元素形成的N 2H 4，H 元素与O 元素形成的H 2O 2，都是既含有极性键又含有非极性键的化合物。

(3)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子价层电子对数为3的是HNO 2、HNO 3；酸根呈三角锥结构的是H 2SO 3。

(4)由图1可知该晶体结构中Cu 的个数为4，O 的个数为8×1
8＋1＝2，化
学式为Cu 2O 即Cu 的化合价为＋1价。

(5)根据阴离子呈四面体结构可知阴离子是SO 2－
4；阳离子中存在的化学键有共价键和配位键；该化合物加热时首先失去的组分是H 2O ；因为H 2O 与Cu 2＋
形成的配位键比NH 3与Cu 2＋
形成的配位键弱。

答案 (1)N
(2)sp 3
H 2O 2、N 2H 4 (3)HNO 2、HNO 3 H 2SO 3 (4)＋1
(5)SO 2－
4 共价键和配位键 H 2O H 2O 与Cu 2＋
的配位键比NH 3与Cu 2＋
的弱。