1、分子结构与性质(建议用时40分钟)1(2021开封模拟)如图为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()A.W、R元素单质分子内的化学键都是非极性键BX、Z元素都能够形成双原子分子C键长WHWHD键长XHWH，键能XHWH【解析】选B。根据元素在元素周期表的位置可以分析，X为N元素，W为P元素，Y为S元素，R为Ar元素，Z为Br元素，据此回答。Ar为稀有气体元素，为单原子分子，不存在共价键，A错误；X的双原子分子为N2，Z的双原子分子为Br2，B正确；原子半径WY，故键长WHYH，电负性WWH，C错误；原子半径WX，故键长WHXH，键长越短，键能越大，
2、故键能有WHYZB原子半径：YZXC分子中Z原子的杂化方式均为sp2DY、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸【解析】选B。根据Z的基态原子2p轨道半充满，推断Z是氮元素；M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，则M是硫元素；根据分子结构图推断X是氢元素；Y是碳元素。电负性NC，A错误；原子半径CNH，B正确；分子结构图中氮是sp3杂化，C错误；碳酸是弱酸，D错误。【加固训练拔高】(2021淮安模拟)某物质可溶于水、乙醇，熔点为209.5 ，其结构简式如图所示。下列说法正确的是()A该物质为原子晶体B该物质分子中键和键的个数比为53C该物质分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构D该物质分子中含
3、有极性共价键【解析】选D。有机物含有C=N、CN、CN以及NH键，都为极性键，其中含有3个键，氮、碳元素的化合价分别是3价、4价，以此解答该题。该物质是由分子组成，属于分子晶体，故A错误；由分析可知，该有机物含有C=N、CN、CN以及NH键，都为极性键，其中含有3个键，键和键的个数比为31，故B错误；该有机物中氢原子未达到8电子稳定结构，故C错误；该有机物含有C=N、CN、CN以及NH键，都为极性共价键，故D正确。5(2021临沂模拟)磷酸氯喹在细胞水平上能有效抑制新型冠状病毒的感染，其结构如图所示。下列说法错误的是()A分子中N原子均为sp2杂化B基态氯原子核外电子有9个空间运动状态CH3P
4、O4分子中磷原子的价层电子对数为4D与足量H2发生加成反应后，该分子中手性碳原子个数增加【解析】选A。分子中与六元环相连的N原子形成3个键，且有1对孤电子对，为sp3杂化，故A错误；Cl原子核外有17个电子，电子位于不同的轨道，17个电子分别位于9个轨道，故B正确；磷酸中含有3个PO键、1个P=O键，则形成4个键，且不含孤电子对，磷原子的价层电子对数为4，故C正确；有机物含有1个手性碳原子，与氢气发生加成反应后，含有5个手性碳原子，故D正确。【加固训练拔高】(2021青岛模拟)硫代硫酸钠(Na2S2O3)可作为照相业的定影剂，反应的化学方程式为AgBr2Na2S2O3=Na3Ag(S2O3)2
5、NaBr。下列说法正确的是()A基态Br原子中电子的空间运动状态有35种BAg(S2O3)23中含有离子键、共价键、配位键CS2O中心原子S的杂化方式为sp3D非金属元素S、O、Br中电负性最大的是Br【解析】选C。Br为35号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5，其内层轨道全部占满，共占据14个轨道，4s能级一个轨道全部占满，4p能级3个轨道也占满，所以共有141318种空间运动状态的电子，故A错误；Ag(S2O3)23中存在Ag和S2O之间的配位键，S原子和O原子之间的共价键，但不存在离子键，故B错误；S2O与SO原子总数相同，价电子总数相同，所以中心S
6、原子的杂化方式相同，SO中心S原子价层电子对数为44，所以为sp3杂化，故C正确；非金属性越强，元素的电负性越大，非金属性O最强，所以电负性最大的是O元素，故D错误。6(2021盘锦模拟)Fe、Co、Ni 均为第族元素，它们的化合物在生产生活中有着广泛的应用。(1)基态Fe原子的核外电子排布式为_； 在Fe(OCN)64中， C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为_。(2)Co3的一种配离子Co(N3)(NH3)52中，配位体N中心原子杂化类型为_；NH3的空间构型为_；NH3的沸点高于CH4，这是因为_。(3) 1 mol Ni(CN)42中含有键的数目为_，与CN互为等电子体的一种
7、分子为_(填化学式)。(4)Ni的晶胞结构如图所示，镍晶体中每个镍原子周围距离最近的镍原子数目为_。【解析】(1)基态Fe原子的核外电子排布式为Ar3d64s2；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大的趋势，但第A族和第A族元素的第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序为NOC。(2)N中中心原子价层电子对数22，则中心原子杂化类型为sp；氨气分子中N原子价层电子对数34，N上有1对孤电子对，根据价层电子对互斥理论，氨气分子空间构型为三角锥形；NH3分子间存在氢键导致NH3的沸点明显高于CH4。(3)在Ni(CN)42中，CN与Ni2之间有4个配位键
8、，在每个CN中有一个键，所以1 mol Ni(CN)42中含有键的数目为86.021023或8NA；CN含有2个原子，价电子总数为45110，故其等电子体的分子为CO或N2等。(4)以顶点Ni原子为研究对象，与之最近的Ni原子位于面心，每个顶点为8个晶胞共用，Ni晶体中每个Ni原子周围距离最近的Ni原子数目为12。答案：(1)Ar3d64s2 或1s22s22p63s23p63d64s2NOC(2)sp三角锥形NH3分子间存在氢键(3)8NA或86.021023CO(合理即可)(4)12【加固训练拔高】(2021廊坊模拟)钒酸钐(SmVO4)是一种高效可见光催化剂。以Sm(NO3)36H2O和
9、Na3VO4为原料，在三乙醇胺()丙三醇乙醇的混合有机溶剂体系中直接沉淀可成功制得SmVO4纳米粒子。回答下列问题：(1)基态V原子价层电子排布图为_。(2)Sm属于镧系元素。Sm元素在周期表中属于_区。写出一种与NO互为等电子体的分子：_。(3)C、N、O原子中未成对电子的电子数目比为_，氮原子的第一电离能比氧原子的大，其原因是_。(4)乙醇与二甲醚(CH3OCH3)互为同分异构体，乙醇的沸点比二甲醚的高，原因是_。(5)46 g丙三醇中含键的数目为_(用NA表示阿伏加德罗常数的数值)。(6)金属钠的晶胞结构如图所示。金属钠中钠原子的堆积方式为_。若该晶胞参数为a nm，则晶胞密度是_gcm
10、3(用NA表示阿伏加德罗常数的数值)。【解析】(1)基态V原子价电子排布式为3d34s2，则价层电子排布图为。(2) Sm属于镧系元素，位于周期表中第六周期B族，属于f区；等电子体为原子个数相等，价电子总数相等的微粒，与NO互为等电子体的分子有SO3(其他合理答案也可)。(3)C、N、O原子中未成对电子的电子数目分别为2、3、2，氮原子的2p能级上的电子处于半充满状态，较稳定，而氧原子的2p能级未达到充满或半充满状态。(4)乙醇与二甲醚都为分子晶体，且相对分子质量相同，乙醇分子间可形成氢键，使分子间的作用增大，熔沸点升高。(5)丙三醇中CH、CC、OH、CO键均为键，一个丙醇分子中含有13条键
11、，则46 g丙三醇即0.5 mol含有6.5NA条键。(6) 根据晶胞结构可知，金属钠中钠原子的堆积方式为体心立方堆积；N(Na)812， gcm3。答案：(1)(2)fSO3(其他合理答案也可)(3)232氮原子p轨道电子结构半充满，较稳定(4)乙醇分子间存在氢键(5)6.5NA(6)体心立方堆积10217(2021枣庄模拟)碳族元素在生产生活中的应用极其广泛。请回答以下有关碳族元素的问题。(1)下列说法正确的是_(填字母)。aCS2与SO2分子的键角相同bHCHO中的C原子为sp2杂化cCF4与SiCl4均为非极性分子d第一电离能：ONCeCO与N2为等电子体，所以化学性质完全相同(2)晶
12、体硅是制备太阳能电池板的主要原料。区分晶体硅和无定形硅最可靠的科学方法为_；28 g晶体硅中含共价键_mol。(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，呈正四面体构型。试推测Ni(CO)4的晶体类型是_，Ni(CO)4易溶于_(填字母序号)。a水b四氯化碳c苯d硫酸镍溶液(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60)，某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞结构(晶胞参数为x pm)如图所示，M原子位于晶胞的棱上与内部，则该晶胞中C60的堆积方式为_，C60与M原子的个数比为_。(5)利用光催化还原CO2制备工业原料CH4，可以达到减碳的效果。该反应中，带状的纳米Zn2G
13、eO4(催化剂)的催化效果较好。CO2分子中键与键的比值为_，催化剂所含元素Zn、Ge、O电负性由大到小的顺序是_，元素Zn的价电子排布式为_。(6)锗元素是典型的半导体材料，在电子、材料等领域应用广泛。锗单晶的晶胞结构如图所示，其晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数为NA，其密度为_gcm3(列出计算式即可)。【解析】(1)CS2为直线形、SO2为V形分子，分子的键角不相同，故a错误；HCHO中的C原子价层电子对数为33，为sp2杂化，故b正确；CF4与SiCl4的分子均为正四面体结构，正负电荷中心重合，均为非极性分子，故c正确；N的2p能级为半充满结构，第一电离能：NOC，故d错误；CO与N
14、2为等电子体，结构相似，化学性质不完全相同，故e错误。(2)区分晶体硅和无定形硅最可靠的科学方法为X射线衍射实验；1个硅原子拥有2个共价键，28 g晶体硅为1 mol，含共价键2 mol。(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液态Ni(CO)4，呈正四面体构型，得出Ni(CO)4沸点比较低，符合分子晶体的特点，推测Ni(CO)4的晶体类型是分子晶体， Ni(CO)4易溶于有机溶剂四氯化碳和苯。(4)M原子位于晶胞的棱上与内部，则该晶胞中C60的堆积方式为面心立方最密堆积，M原子位于晶胞的棱上与内部，棱上有12个M，内部有9个M，其个数为12912，C60分子位于顶点和面心，C60分
15、子的个数为864，C60与M原子的个数比为41213。(5)CO2 分子中有2个键和2个键，比值为11，O为非金属元素，电负性最强，同周期从左到右电负性增大，催化剂所含元素Zn、Ge、O电负性由大到小的顺序是OGeZn，元素Zn为30号，第四周期B族，价电子排布式为3d104s2。(6)锗单晶的晶胞结构如图所示，晶胞中锗原子个数为8648，其晶胞参数为a pm，阿伏加德罗常数为NA，根据，其密度为 gcm3(列出计算式即可)。答案：(1)bc(2)X射线衍射实验2(3)分子晶体bc(4)面心立方最密堆积13(5)11OGeZn3d104s2(6)8(2021年江苏适应性测试)氨是一种重要的化工
16、原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1。实验室用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法制取少量氨气。下列有关氨的说法正确的是()ANH3的空间构型为平面三角形BNH3与H2O能形成分子间氢键CNH3的水溶液不能导电D氨催化氧化制硝酸是利用了NH3的氧化性【解析】选B。A.NH3的孤电子对数为1，价层电子对数为4，空间构型为三角锥形，故A错误；B.N和 O的电负性比较大，半径比较小，NH3与H2O之间存在分子间氢键，也存在同种分子间氢键，故B正确；C.NH3溶于水得到氨水，氨水中存在自由移动的铵根
17、离子和氢氧根离子，即可导电，故C错误；D.氨催化氧化制硝酸，NH3中N元素的化合价为3，硝酸中N元素化合价为5，化合价升高，作还原剂，利用的是NH3的还原性，故D错误。9(2021包头模拟)二茂铁(C5H5)2Fe是由一个二价铁离子和2个环戊二烯基负离子构成，它的发现可以说是有机金属化合物研究中具有里程碑意义的事件，它开辟了金属有机化合物研究的新领域。已知：二茂铁熔点是173 (在100 时开始升华)，沸点是249 ，不溶于水，易溶于苯、乙醚等溶剂。下列说法正确的是()A二茂铁属于离子晶体B在二茂铁结构中，C5H与Fe2之间形成的化学键类型是离子键C已知：环戊二烯的结构式，则其中碳环上有2个键
18、和5个键D二价铁离子的基态电子排布式为Ar3d44s2【解析】选C。由题干可知，二茂铁熔点是173 (在100 时开始升华)，沸点是249 ，不溶于水，易溶于苯、乙醚等溶剂，二茂铁属于分子晶体，A错误；在二茂铁结构中，C5H与Fe2之间形成的化学键类型是配位键，B错误；由环戊二烯的结构式可知分子结构中碳环上有3个单键即3个键，2个双键即2个 键和2个键，故其中碳环上有2个键和5个键，C正确；二价铁离子的基态电子排布式为Ar3d6，D错误。【加固训练拔高】(2021石嘴山模拟)在抗击新冠病毒肺炎中瑞德西韦是主要药物之一 ，瑞德西韦的结构如图所示，下列说法正确的是()A.瑞德西韦中N、O、P元素的
19、电负性：NOPB瑞德西韦分子可以发生水解反应、加成反应、氧化反应和还原反应C瑞德西韦中所有的N都为sp3杂化D瑞德西韦结构中存在键、键、不存在大键【解析】选B。依据元素周期律，同周期元素，越靠右电负性越强，同主族元素，越靠上，电负性越强，故N、O、P元素的电负性由大到小的顺序为ONP，A错误；该物质含酯基，可发生水解反应；含苯环，可与氢气发生加成反应，该反应也是还原反应；该有机物有羟基，可发生氧化反应，B正确；该物质中有氮原子形成碳氮双键，该氮原子采取sp2杂化，C错误；该物质含苯环，存在大键，D错误。10(2021运城模拟)关于化学式TiCl(H2O)5Cl2H2O的配合物的下列说法中正确的
20、是()A配位体是Cl和H2O，配位数是9B中心离子是Ti4，配离子是TiCl(H2O)52C内界和外界中的Cl的数目比是12D加入足量AgNO3溶液，所有Cl均被完全沉淀【解析】选C。配合物TiCl(H2O)5Cl2H2O，配位体是Cl和H2O，配位数是6，A错误；中心离子是Ti3，配离子(内界)是TiCl(H2O)52，外界是Cl，B错误；内界TiCl(H2O)52和外界Cl的数目比是12，C正确；加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl与Ag反应，内界中的Cl不与Ag反应，D错误。【加固训练拔高】(2021雅安模拟)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
21、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)42中，Cu2给出孤电子对，NH3提供空轨道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)42【解析】选D。该反应的反应原理为CuSO42NH3H2O=Cu(OH)2(NH4)2SO4，Cu(OH)24NH3=Cu(NH3)4(OH)2。反应结束后无Cu(OH)2沉淀生成，但生成了Cu(NH3)42，Cu2浓度减小；在Cu(NH3)42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。11(2
22、021昆明模拟)Ni(IMI)6(NO3)2等过渡金属咪唑类配合物用途非常广泛。回答下列问题：(1)基态Ni原子价层电子的电子排布图(轨道表示式)为_，占据最高能层的电子云轮廓图为_形。(2)Ni与Ca位于同一周期且最外层电子数相同，镍的熔点和沸点均比钙高，这是因为_。(3)咪唑(IMI)的结构简式为，可以HCHO、及(NH4)2SO4等为原料合成。咪唑中碳原子的杂化方式是_。分子中键与键的数目之比为_。分子中的大键可用符号nm表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则中形成的大键的电子数为_。【解析】(1)基态Ni原子价层电子排布式为3d
23、84s2，其电子排布图(轨道表示式)为，占据最高能层的是4s，电子云轮廓图为球形。(2)由于Ni的原子半径比Ca小且价电子数比Ca多，故镍的金属键比钙的强，所以镍的熔点和沸点均比钙高。(3)咪唑(IMI)的结构简式为，可以HCHO、CHOCHO及(NH4)2SO4等为原料合成。分子中碳原子均形成双键，所以碳原子的杂化方式是sp2。单键都是键，双键中含有1个键和1个键，则CHOCHO分子中键与键的数目之比为52。中碳原子和形成双键的氮原子各有1个电子，形成单键的氮原子有2个电子，则形成的大键的电子数为6。答案：(1)球(2)Ni的原子半径比Ca小且价电子数比Ca多，故镍的金属键比钙的强(3)sp
24、252612.(2021日照模拟)1985年，Rousssin研究发现了第一个金属原子簇类配位化合物，其结构如图所示，金属原子簇类化合物与金属原子表面性质相似，具有良好的催化活性等功能。请回答下列问题：(1)Fe3的基态核外价电子排布式为_。(2)上述化合物中含有三种非金属元素，试比较三种元素原子第一电离能由大到小顺序为_；硫可以形成SOCl2化合物，则该化合物的空间构型为_。(3)除了氮的氧化物之外，氮还可以形成NO。请写出氮原子的杂化方式_。(4)上述原子簇类配合物，中心原子铁的配位原子是_。(5)配合物Fe(CO)5的熔点为20 ，沸点为103 。可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图
25、所示。下列关于Fe(CO)5说法正确的是_(填字母)。A.Fe(CO)5是非极性分子，CO是极性分子BFe(CO)5中Fe原子以sp3杂化方式与CO成键C1 mol Fe(CO)5含有10 mol配位键DFe(CO)5=Fe5CO反应中没有新化学键生成【解析】(2)对于SOCl2，根据VSEPR理论，价层电子对数为3(6212)4，则其空间构型为三角锥形。(3)对于NO，根据VSEPR理论，价层电子对数为2(5221)2，根据杂化轨道理论，则中心N原子为sp杂化。(4)直接与中心原子成键的为配位原子，所以中心原子铁的配位原子是N、S。(5)看正负电荷中心是否重合，Fe(CO)5对称是非极性分子
26、，CO不对称是极性分子，故A正确；铁的杂化轨道数为5，铁不是正四面体构型，Fe(CO)5中Fe原子不是以sp3杂化方式与CO成键，故B错误；碳与氧、铁与碳之间形成配位键，1 mol Fe(CO)5含有10 mol配位键，故C正确；化学反应的实质是旧键的断裂，新键的生成，故D错误。答案：(1)3d5(2)NOS三角锥形(3)sp(4)S、N(5)AC【加固训练拔高】(2021南京模拟)金属钛(22Ti)及其化合物广泛应用于航空航天，被称为“未来世界的金属”。(1)按电子排布Ti元素在元素周期表分区中属于_区元素，钛元素基态原子未成对电子数为_个。(2)某含钛化合物的化学式为TiCl(H2O)5C
27、l2H2O，化合物中含有的化学键类型是_，0.5 mol该配合物中含有的键数目是_。(3)二氧化钛是很好的催化剂，可以催化如下反应：化合物甲中，sp2杂化的碳原子个数与sp3杂化的碳原子个数之比为_；化合物乙中采取sp3杂化的原子的第一电离能由大到小的顺序为_。(4)二氯二茂钛()在金属有机合成中应用较广。其结构式如图所示。分子中的大键可用符号nm表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则二氯二茂钛()中的大键可表示为_。【解析】(1)Ti元素的价电子排布式为3d24s2，在元素周期表分区中属于d区元素，基态原子未成对电子数为2个。(2)根
28、据化学式TiCl(H2O)5Cl2H2O判断，含有的化学键类型是离子键、共价键和配位键，1 mol TiCl(H2O)5Cl2H2O含有的共价键数目为18NA，则0.5 mol该配合物中含有的键数目是9NA。(3)化合物甲中，sp2杂化的碳原子个数为7，sp3杂化的碳原子个数为2，所以sp2杂化的碳原子个数与sp3杂化的碳原子个数之比为72，化合物乙中采取sp3杂化的原子有N、C、O，同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，N原子的2p能级半充满、能量较低、较稳定，第一电离能大于相邻元素，第一电离能由大到小的顺序为NOC。(4)根据分子的结构特点，可以看出二氯二茂钛()中参与形成大键的原子数为5，参与形成大键的电子数为6，所以二氯二茂钛()的大键可表示为。答案：(1)d2(2)共价键、离子键、配位键9NA(3)72NOC(4)