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)
1.(14分)(2018南充模拟)可以由下列反应合成三聚氰胺:CaO+3CCO↑,CaC2+N2
CaCN2+C,CaCN2+2H2O
CaC2+
NH2CN+Ca(OH)2,NH2CN与水反应生成尿素
[CO(NH2)2],尿素合成三聚氰胺。
(1)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N2O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)三聚氰胺()俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸
()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。
2+
2+
2-2+
(3)CaO晶胞如图所示,CaO晶体中Ca的配位数为________,Ca采取的堆积方式为________,O处于Ca堆积形成的空隙
-1-1
中;CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为3 401 kJ·mol、786 kJ·mol。导致两者晶格能差异的主要原因是________________。
(4)配位化合物K3[Fe(CN)n]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、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
22626102102
电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s;与C错误！未找到引用源。互为等电子体的分子有N2O和CO2;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。
2+
(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,Ca采取的堆积方式为面心立方最密堆
2-2+2+2-积,O处于Ca堆积形成的八面体空隙中;晶格能大小与离子带电量成正比,CaO晶体中Ca、O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K3[Fe(CN)n]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。
22626102102
答案:(1)1s2s2p3s3p3d4s或[Ar]3d4s CO2 直线形 (2)氢键 (3)6
2+2-+- 面心立方最密堆积 CaO晶体中Ca、O的带电量大于NaCl晶体中Na、Cl的带电量 (4)6
2.(14分)(2018·汉中模拟)X、Y、Z、W为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
n-1n-1
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nsnp,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”)。
- 1 -
(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,其氢键最可能的形式为________(填字母序号)。
(5)分子中的大π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π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,X的最高价氧化物分子中的大π键应表示为________,其中σ键与π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
-3
________g·cm(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nsnp,则n=3,基态W原子的价层电子排布式为3s3p,W是硅元素;X与W为同主族元素,X是碳元素;X、Y、Z、W为原子序数递增,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。
101
(1)基态铜原子的核外有29个电子,价层电子排布式为3d4s。
(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O,所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为N>O>C。
3
(3)NH3分子间有氢键,NH3的沸点高于CH4的沸点,元素NH3中氮原子价电子对数是4,氮原子的杂化类型为sp,CH4分子的空间构型为正四面体。
(4)水中氢原子与NH3中氮原子形成氢键,故选B。
(5)分子中的大π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π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数,CO2分子中的大π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σ键和1个π键,二氧化碳中σ键与π键数目之比为1∶1。根据均摊原则,1个晶胞中铜原子数是12×错误！未找到引用源。=3、
-1
氮原子数是8×错误！未找到引用源。=1,所以该晶胞的化学式是Cu3N,摩尔质量是206 g·mol,1个晶胞的质量是错
33-3
误！未找到引用源。 g,该晶胞的边长是a cm,则晶胞的体积是acm,该晶体的密度为错误！未找到引用源。g·cm(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
1013
答案:(1)3d4s (2)N>O>C (3)高于 NH3分子间形成氢键 sp 正四面体 (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)ⅣA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:
14
(1)在基态C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Cu2Cl2+C2H2+2NH3Cu2C2(乙炔亚铜,红色)+2NH4Cl可检验乙炔。乙炔分子中σ键与π键数目之比为________,NH4Cl中含有的化学键类型有________。
(3)“分子机器设计和合成”的研究对象之一为“分子开关”,“分子开关”与大环主体分子苯芳烃、杯芳烃等有关。
- 2 -
n-1
n-1
2
2
①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________。
3+2+2+
②杯芳烃可用于某些ⅢB族元素金属离子如57La及21Se的萃取,基态Se核外电子排布式为________。
(4)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a
-3
pm,则金刚砂的密度表达式为________g·cm。
【解析】(1)碳原子核外电子排布为1s2s2p,其电子排布图为
2
2
2
,则在基态C原子中,核外存在2对自旋
2
14
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。=3,碳原子采用sp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; (2)乙炔的结构式为,单键为σ键,三键含有1个σ键、2个π键,故乙炔分子中σ键与π键数目之比为3∶2;NH4Cl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;
(3)①对叔丁基杯[4]芳烃中,O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
232+
子的杂化方式有sp和sp;②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Se,根据构造原理可
2+2262610221022
知Se核外电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s4p或[Ar]3d4s4p;
(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3×4=12;该晶胞中碳原子个数=8×错误！未找到引用源。+6×错误！未找到引用源。
=4,硅原子个数为4,晶胞边长=a×10cm,体积V=(a×10cm),ρ=错误！未找到引用源。=
-3
-10-103
错
误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 g·cm。
23
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)①氢键 sp、sp ②226261022
1s2s2p3s3p3d4s4p或
1022
[Ar]3d4s4p
(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化合物的电子式________,该物质中含有的化学键类型有________。
(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,则反应的离子方程式为 __。
(4)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________。
(5)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________。
- 3 -
【解析】根据题意可推知:A是H;B是O;C是Na;D是Cl;E是Fe。
226266262
(1)Fe原子基态电子排布式为1s2s2p3s3p3d4s或Ar3d4s。 (2)由B、C两种元素组成1∶1化合物为Na2O2,其电子式是
,Na2O2中含有离子键和共价键(非极性
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NaClO,则反应的离子方程式为2I+ClO+H2OI2+Cl+2OH。 (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H2O2。
(5)B、D两种元素可形成的三种阴离子为Cl错误！未找到引用源。、Cl错误！未找到引用源。、Cl错误！未找到引
3
用源。,三种离子中Cl的价层电子对数均为4,均为sp杂化,立体构型分别为V形、三角锥形、正四面体形。
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答案:(1)1s2s2p3s3p3d4s(或Ar3d4s)
(2) 离子键和共价键(或非极性键)
----(3)2I+ClO+H2OI2+Cl+2OH (4)H2O2
333
(5)sp、sp、sp 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、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σ键和________个π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 ℃,沸点为182.7 ℃,在177.8 ℃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:
3-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2×10mol e,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,
22621
则C的核外电子排布式为1s2s2p3s3p,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
2261
子排布式为1s2s2p3s。
(2)非金属性越强,电负性越大,则A、D、E中电负性最大的是Cl;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的是Al。
(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H2CO3是弱酸,而H2SO4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σ键和1个π键组成的,CS2的结构式为SCS,因此分子中共有2个σ键和2个π键。分子的立体构型与CO2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 ℃,沸点为182.7 ℃,在177.8 ℃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
-13-g÷12 g·mol=1 000 mol,由于过程中转移2×10 mol e,因此碳元素在反应中失去2个电子,即其氧化产物是CO,所以该反应的化学方程式为Al2O3+3C+3Cl2
2
2
6
1
3CO+2AlCl3。
答案:(1)第3周期、第ⅦA族 1s2s2p3s
- 4 -
(2)Cl Al
(3)S H2CO3是弱酸,H2SO4是强酸(或其他合理答案) (4)2 2 直线形 (5)分子 Al2O3+3C+3Cl2
3CO+2AlCl3
5.(12分)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶
+3+
2Cr2错误！未找到引用源。+3CH3CH2OH+16H+13H2O4[Cr(H2O)6]+3CH3COOH
3+3+3+
(1)Cr基态核外电子排布式为______________________;配合物[Cr(H2O)6]中,与Cr形成配位键的原子是________(填元素符号)。
(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为____________;1 mol CH3COOH分子含有σ键的数目为____________。
(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________(填化学式);H2O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____________。
51
【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[Ar]3d4s,失去电子
3+3
时,先失最外层上的电子,所以Cr的核外电子排布为[Ar]3d。H2O中的O含有孤电子对,所以O为配位原子。
32
(2)甲基中碳为sp杂化,羧基中的碳为sp杂化。单键全部为σ键,双键中有一个π键和一个σ键,所以1 mol CH3COOH中含有7 mol σ键。
++
(3)H2O中O的价电子数与F相等,所以H2O和H2F互为等电子体。H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键,故两者可以任意比例互溶。
2262633
答案:(1)1s2s2p3s3p3d(或[Ar]3d) O
32
(2)sp、sp 7 mol(或7NA)
+
(3)H2F H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键
6.(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。
①该蓝色晶体的化学式为__________,加入乙醇的目的是__________。 ②写出该配合物中配离子的结构简式_________________________。
-3
(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ρ g·cm,阿伏加德罗常数为NA,求晶胞边长a=________cm(含用ρ、NA的计算式表示)。
【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
223
核外电子排布为1s2s2p,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225
1s2s2p,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
101
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3d4s,则E是Cu;D与E同周期,价电子数为2,则D是Ca。
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(1)Cu的核电荷数为29,基态Cu的电子排布式是1s2s2p3s3p3d4s,则价电子排布式为3d4s。基态N的核外电子
223
排布为1s2s2p,p轨道为半充满结构,较稳定,故其第Ⅰ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,H2O的沸点是同族元素中最高的;
- 5 -
分子结构与性质 专题训练及答案
