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1、专题4分子空间结构与物质性质单元测试 一、单选题1臭氧通常存在于距离地面25km左右的高层大气中，它能有效阻挡紫外线，保护人类健康。但是在近地面，臭氧却是一种污染物。已知O3的空间结构为V形，分子中正电中心和负电中心不重合。下列说法不正确的是AO3和O2互为同素异形体B在水中的溶解度：O3O2CO3是极性分子，O2是非极性分子DO3分子中的共价键是极性键2下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是ABCD3下列说法正确的是A2p和3p轨道形状均为哑铃形，能量也相等B金属离子的电荷越多、半径越小，金属晶体的熔点越低C石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，没有破坏分子间作用力DD
2、NA分子两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，使遗传信息得以精准复制4某物质在水溶液中得到了如图所示的结构，虚线表示氢键，其中X、Y、Z和M是原子序数依次增大的短周期元素。下列说法错误的是A非金属性： ZYB该结构中Z均满足8电子稳定结构CM的焰色试验呈黄色D氢键的存在使该物质在水中的溶解性较大5短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、n、p是由前三种元素组成的二元化合物，s是元素Z的单质，溶液的为1.86，上述物质的转化关系如图所示。下列说法错误的是A简单离子半径：B简单氢化物水溶液的酸性：C同周期中第一电离能大于Y的元素有3种DY、Z最高价氧化物对应的水化物中心原子的杂化方
3、式不同6氨基酸是构成人体必备蛋白质的基础，某氨基酸的结构简式如图所示。下列有关说法正确的是A第一电离能：ONCHB基态氧原子的电子有8种空间运动状态C该分子中碳原子的杂化类型有sp、和D键的极性大小：N-HO-H硅锗B分解温度：C酸性：D键角：10X、Y、Z、W属于120号元素且原子序数依次增大。X与Z同主族，Y与W同主族。X原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍，Y在同周期主族元素中原子半径最大。下列说法正确的是A金属性：YWB原子半径：r(X)r(Y)r(Z)C简单气态氢化物的热稳定性：ZXD由X和Y组成的化合物为离子化合物11下列说法正确的是A极性溶质一定易溶于极性溶剂，非极性溶质一定易
4、溶于非极性溶剂B和均是极性分子，是非极性分子，所以难溶于而易溶于C和白磷均是非极性分子，是极性分子，所以白磷难溶于而易溶于D是极性分子，可溶于，因此是极性分子12溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大，这是因为A溴单质和四氯化碳中都含有卤素原子BBr2是单质，CCl4是化合物CBr2是非极性分子，CCl4也是非极性分子，而水是极性分子DBr2、CCl4都是有机物，而H2O是无机物二、填空题13根据所学知识填空：(1)三原子分子常见的空间结构有_形（如）和_形（如）。(2)四原子分子常见的空间结构有_形和_形，如甲醛（）分子呈_形，键角约为_；氨分子呈_形，键角为_；需要注意的是白磷分子呈_形，键
5、角为_。(3)五原子分子最常见的空间结构为_形，如常见的键角是_。14工业制备纯碱的原理为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NH4Cl+ NaHCO3。完成下列填空：(1)上述反应体系中出现的几种短周期元素，非金属性最强的是_，第二周期原子半径由大到小的是_。(2)反应体系中出现的非金属元素可形成多种化合物 ，其中和铵根离子空间构型相同且属于有机物的电子式是_，该分子为_( 选填“极性”、“非极性”)分子。(3)写出上述元素中有三个未成对电子的原子核外电子排布式_，下列关于该元素和氧元素之间非金属性大小判断依据正确的是_(填编号)a.最高价氧化物对应水化物的酸性b.两元素形成化合物的化合价c
6、.气态氢化物的稳定性d. 氢化物水溶液的酸碱性(4)有人设想冰的晶胞也应该类似于金刚石，但实际较为复杂，可能是因为氢键较弱而导致“饱和性和方向性”很难被严格执行。例如：有文献报道氨晶体中每个氢原子都形成氢键，则每个NH3与周围_个NH3通过氢键相结合。(5)化合物 FeF3熔点高于1000，而Fe(CO)5 的熔点却低于 0，FeF3熔点远高于Fe(CO)5的原因可能是_。15已知有关氮、磷的单键和三键的键能()如下表：N-NNNP-PPP193946197489从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是_。16回答下列问题：(1)有人认为：为非化学变化，请为其寻找
7、合理的解释_。(2)石墨和金刚石互为同素异形体，其熔点和摩尔硬度如下：物质金刚石石墨熔点35503652摩尔硬度101请从结构角度分析两者熔点相近但摩尔硬度有差异的原因_。17回答下列问题:(1)四种有机物的相关数据如下表：物质相对分子质量7272114114熔点/C- 129.8- 16.8- 56.897总结烷烃同分异构体熔点高低的规律 _；根据上述规律预测熔点_ (填“”或“”)。(2)两种无机物的相关数据如下表：物质(HF)n冰氢键形式FHFOHO氢键键能/kJmol-12819沸点/C20100(HF)n中氢键键能大于冰，但(HF)n沸点却低于冰，原因是 _。18无水硫酸铜为_色固体
8、，把它溶于水后得到_色溶液，原因是溶液形成了Cu(H2O)42+配离子，中心离子是_，配位数为_，配体是_分子。向该溶液中滴入氨水，现象是_，继续滴加氨水至过量，现象是_，请写出所得物质内界结构式_，中心离子与配体之间以_键相结合。19(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl36NH3(黄色)、CoCl35NH3(紫红色)、CoCl34NH3(绿色)和CoCl34NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl36NH3_，CoCl35NH
9、3_，CoCl34NH3(绿色和紫色)：_。上述配合物中，中心离子的配位数都是_。(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3+与SCN-不仅能以1：3的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空：Fe3+与SCN-反应时，Fe3+提供_，SCN-提供_，二者通过配位键结合。所得Fe3+与SCN-的配合物中，主要是Fe3+与SCN-以个数比1：1配合所得离子显血红色。含该离子的配合物的化学式是_。若Fe3+与SCN-以个数比1：5配合，则Fe
10、Cl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为_。20已知：，在反应条件下，向密闭容器中加入反应物，后达到平衡。完成下列填空：(1)氮原子的核外电子排布式：_；硅原子核外电子的运动状态有_种。(2)上述反应混合物中的极性分子是_，写出非极性分子的电子式_。(3)将三种离子的半径按由大到小的顺序排列_。(4)氧原子核外电子占有_种能量不同的轨道。属于_晶体。(5)非金属性：S小于O。试用一个实验事实说明_。试卷第5页，共5页学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司参考答案：1D【详解】AO3和O2是氧元素组成的不同单质，互为同素异形体，故A正确；BO3是极性分子、O2是非极
11、性分子，根据相似相容原理，在水中的溶解度：O3O2，故B正确；C O3的空间结构为V形，分子中正负电荷中心不重合，O3是极性分子，O2是非极性分子，故C正确；DO3分子中的共价键是非极性键，故D错误；选D。2A【详解】A BeCl2中Be原子价层电子对数为且不含孤电子对，采取 sp杂化，CO2中C原子价层电子对数为且不含孤电子对，采取 sp杂化，二者杂化方式相同，且都是直线型分子，故A符合题意；BH2O中O原子价层电子对数为且含有2个孤电子对，采取 sp3杂化，分子构型为V型，SO2中S原子价层电子对数为且含有1个孤电子对，采取 sp2杂化，分子构型为平面三角形，故A不符合题意；C SF6中S
12、原子价层电子对数为且不含孤电子对，采用sp3d2杂化，分子构型为正八面体，CH4中价层电子对数为且不含孤电子对，采用sp3杂化，分子构型为正四面体，故C不符合题意；DNF3中N原子价层电子对数为且含有1个孤电子对，分子构型为三角锥形，BF3中B原子价层电子对数为，且不含孤电子对，采用sp2杂化，分子构型为平面三角形，故D不符合题意；答案选A。3D【详解】A2p和3p轨道形状均为哑铃形，但二者位于不同的能层，3p轨道的能量高于2p，A错误；B金属离子的电荷越多、半径越小，金属键越强，熔点越高，B错误；C石墨属于层状结构晶体，每层石墨原子间为共价键，层与层之间为分子间作用力，金刚石只含有共价键，因
13、而石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏，C错误；DDNA分子的两条长链中的碱基以氢键互补配对形成双螺旋结构，DNA复制时，在有关酶的作用下，两条链的配对碱基之间的氢键断裂，碱基暴露出来，形成了两条模板链，以半保留的方式进行复制，使遗传信息得以精准复制，D正确；综上所述答案为D。4D【分析】X、Y、Z和M是原子序数依次增大的短周期元素，M形成+1价阳离子，M是Na元素；X形成1个共价键，X是H元素；Y形成4个共价键，Y是C元素；Z形成2个共价键，Z是O元素。【详解】A同周期元素从左到右非金属性增强，非金属性： OC，故A正确；BO最外层有6个电子，该化合物中O显-2价，
14、O均满足8电子稳定结构，故B正确；CM是Na元素，Na元素的焰色试验呈黄色，故C正确；D该物质是碳酸氢钠，碳酸氢根离子通过氢键形成双聚离子，不利于和水分子形成氢键，所以氢键的存在使该物质在水中的溶解性降低，故D错误；选D。5D【分析】短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加。m、n、p是由前三种元素组成的二元化合物，s是元素Z的单质，溶液的为1.86，说明q为二元酸，则q为硫酸；二氧化硫和双氧水反应生成硫酸，二氧化硫、水和氯气反应生成硫酸和盐酸，因此W、X、Y、Z分别为H、O、S、Cl。【详解】A简单离子半径：，故A正确；B简单氢化物水溶液的酸性：，故B正确；C同周期中第一电离能大于S的元素
15、有P、Cl、Ar等3种，故C正确；DY、Z最高价氧化物对应的水化物分别为硫酸和高氯酸，其中心原子价层电子对数分别为4、4，其杂化方式相同，故D错误；综上所述，答案为D。6D【详解】A同周期元素，从左到右第一电离能呈增大的趋势，但第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，N元素的第一电离能大于O元素，故A错误；B原子核外的电子占有几个轨道就有几种空间运动状态，氧原子核外共占有5个轨道，则基态氧原子的电子有5种空间运动状态，故B错误；C由结构简式可知，该有机物不含有三键碳原子，碳原子的杂化方式不可能有sp杂化，故C错误；D形成共价键的两元素的电负性差值越大，键的极性越大，故键的极性大小：N
16、-HO-HF-H，故D正确；故选D。7D【详解】由图中C原子的空间构型可知：号C原子采用sp2杂化，号C原子采用sp3杂化，号C原子采用sp杂化。碳原子的杂化轨道中s成分的含量越多，即p成分越少，该碳原子的形成的C一H键键长越短，而sp杂化时p成分少，碳原子的形成的C一H键键长短，sp3杂化时p成分多，碳原子的形成的C一H键键长长，所以编号所指三根C-H键的键长正确顺序为，故选：D。8A【详解】A通过晶体X射线衍射实验可以测定分子结构中的键长和键角的数值，键角是描述分子立体结构的重要参数，故A正确；BH-O键的键能小于H-F键的键能，则稳定性：HFH2O，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐增强
17、，故B错误；C水分子结构式可表示为H-O-H，但空间构型是V形，不是直线形，分子中的键角大约为105，故C错误；DH-O键的键能为463kJmol-1，18gH2O即1mol水，分解成气态2molH和气态1molO时消耗的能量为2463kJ，再进一步形成H2和O2时，还会释放出一部分能量，故D错误。答案选A。9A【详解】A因为原子半径CSiGe，则键长C-SiSi-Si硅锗，A正确；B碳酸盐分解实际过程是晶体中阳离子结合碳酸根离子中氧离子，使碳酸根离子分解为二氧化碳的过程，阳离子所带电荷相同时，阳离子半径越小，其结合氧离子能力越强，对应的碳酸盐就越容易分解，热分解温度:MgCO3CaCO3r(
18、Z)r(X)，故B错误；C、X为O， Z为S，O的简单氢化物稳定性更强，简单气态氢化物的热稳定性：XZ，故C错误；D、X为O，Y为Na，它们组成的氧化钠或过氧化钠都是离子化合物，故D正确。答案选D。【点睛】本题考查原子结构与元素周期律的关系，推断元素为解答关键，注意掌握元素周期律内容。11C【详解】A“相似相溶”规律是经验规律，存在特殊情况，部分有机物分子是极性分子，但因为极性很弱，所以大部分难溶于水，故A不正确；B是非极性分子，是极性分子，是非极性分子，根据“相似相溶”，难溶于而易溶于，故B不正确；C和白磷均是非极性分子，是极性分子，所以白磷难溶于而易溶于，故C正确；D是非极性分子，溶于时，
19、部分与反应生成，故D不正确；答案选C。12C【详解】根据相似相溶原理:极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。Br2是非极性分子，它们易溶于非极性溶剂-CCl4；而在极性溶剂水中的溶解度较小。答案选C。13(1) 直线 (2) 平面三角 三角锥 平面三角 三角锥 正四面体 (3) 四面体 【分析】中心原子价层电子对个数=键个数+孤电子对个数；键个数=配原子个数，孤电子对个数=，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；据此确定VSEPR模型，实际空间构型
20、要去掉孤电子对。（1）三原子分子常见的空间结构有V形或直线形。分子中，中心原子孤电子对数、价电子对数2+0=2，则其空间构型为直线形，H2O分子中，中心原子孤电子对数=、价层电子对数=2+2=4，故空间构型为V形。（2）四原子分子常见的空间结构有平面三角形和三角锥形，如甲醛分子呈平面三角形，键角约为120；氨分子呈三角锥形，键角为107；需要注意的是白磷分子呈正四面体形形，键角为60。（3）五原子分子最常见的空间结构为四面体形，如常见的呈正四面体、键角是。14 O CNO 非极性 1s22s22p3 bc 6 FeF3是离子晶体，Fe(CO)5是分子晶体，离子键的作用力远比分子间作用力强，故F
21、eF3熔点远高于Fe(CO)5【分析】氧的电负性最大，同周期从左到右半径逐渐减小；甲烷分子具有中心对称；根据非金属强弱思维进行分析；FeF3是离子晶体，Fe(CO)5是分子晶体。【详解】(1)上述反应体系中出现的几种短周期元素，分别是H、C、N、O、Na，氧的电负性最大，因此非金属性最强的是O，同周期从左到右半径逐渐减小，因此第二周期原子半径由大到小的是CNO；故答案为：O；CNO。(2)反应体系中出现的非金属元素可形成多种化合物 ，其中和铵根离子空间构型相同且属于有机物的是甲烷，其电子式是，甲烷分子具有中心对称，因此该分子为非极性分子；故答案为：；非极性。(3)写出上述元素中有三个未成对电子
22、的原子是N，N的核外电子排布式1s22s22p3，a. N最高价氧化物对应水化物是硝酸，O无最高价氧化物对应水化物，因此a错误；b. 两元素形成化合物的化合价，O显负价，氧非金属性更强，故b正确；c. 简单气态氢化物的稳定性越强，非金属性越强，故c正确；d. 氢化物水溶液的酸碱性无法比较非金属性强弱，故d错误；故答案为：1s22s22p3；bc。(4)氨晶体中每个氢原子都形成氢键，并且考虑氢键饱和性和方向性出现与理论的偏差，氨晶体中，每个N原子的孤对电子接受分属其他氨分子的3个氢原子，一个氨气本身3个氢必然和其他的氨气的氮之间形成氢键，因此则每个NH3与周围6个NH3通过氢键相结合；故答案为：
23、6。(5)化合物 FeF3熔点高于1000，而Fe(CO)5的熔点却低于0，FeF3熔点远高于Fe(CO)5的原因可能是FeF3是离子晶体，Fe(CO)5是分子晶体，离子键的作用力远比分子间作用力强，故FeF3熔点远高于Fe(CO)5；FeF3是离子晶体，Fe(CO)5是分子晶体，离子键的作用力远比分子间作用力强，故FeF3熔点远高于Fe(CO)5。15键键能大于键键能之和，而键键能小于键键能之和，键能越大物质越稳定，故氮以N2、而白磷以P4形式存在【详解】从能量角度看，NN的键能为946，N-N的键能为193，NN键能比N-N的大，PP的键能为489，P-P的键能为197，P4分子中6个P-
24、P的键能比2个PP大，键能越大越稳定，所以氮以N2、而白磷以P4形式存在，故答案为：键键能大于键键能之和，而键键能小于键键能之和，键能越大物质越稳定，故氮以N2、而白磷以P4形式存在。16(1)氨分子和水分子通过氢键形成一水合氨(2)碳原子的排列方式不同【详解】（1）化学反应的实质是旧键的断裂新键的形成，氨分子和水分子通过氢键形成一水合氨的过程中没有化学键的断裂与生成，所以为非化学变化，故答案为：氨分子和水分子通过氢键形成一水合氨；（2）石墨和金刚石互为同素异形体，由于晶体中碳原子的排列方式不同，金刚石是由碳原子以共价键相结合形成的空间网状结构的原子晶体，具有很高的熔沸点和很大的硬度，石墨为碳
25、原子形成的层状结构的过渡型晶体，层内碳原子间以共价键相结合形成六元环，层间以范德华力相结合，具有很高的熔沸点，但硬度小，故答案为：碳原子的排列方式不同。17(1) 分子对称性越高，熔点越高 小于(2)冰中氢键数目比(HF)n中多【详解】（1）根据表格数据，同分异构体分子对称性越高，熔点越高。的对称性比差，分子对称性越高，熔点越高，所以熔点：小于；（2）1molHF只能形成1mol氢键，1molH2O能形成2mol氢键，由于冰中氢键数目比(HF)n中多，所以 (HF)n沸点低于冰。18 白 蓝 Cu2+ 4 H2O 有蓝色沉淀生成 沉淀溶解，溶液变成深蓝色 Cu(NH3)42+ 配位键【详解】无
26、水硫酸铜固体为白色；把它溶于水后形成了Cu(H2O)42+配离子，溶液呈蓝色；Cu(H2O)42+配离子的中心离子是Cu2+，配位数为4，配体是H2O分子。向溶液中滴入氨水，有氢氧化铜沉淀生成，故现象是：有蓝色沉淀生成；继续滴加氨水至过量，氢氧化铜与氨水反应生成Cu(NH3)4SO4，现象是：沉淀溶解，得到深蓝色溶液；Cu(NH3)4SO4的内界结构式为：Cu(NH3)42+，中心离子与配体之间以配位键结合。19 Co(NH3)6Cl3 Co(NH3)5ClCl2 Co(NH3)4Cl2Cl 6 空轨道 孤电子对 Fe(SCN)Cl2 FeCl35KSCN=K2Fe(SCN)53KCl【详解】
27、(1) 由题意知，四种络合物中的自由Cl分别为3、2、1、1，则它们的化学式分别为Co(NH3)6Cl3、Co(NH3)5ClCl2、Co(NH3)4Cl2Cl。1mol CoCl36NH3只生成3mol氯化银，则有3mol氯离子为外界离子，钴的配位数为6；1mol CoCl34NH3(绿色)和CoCl34NH3(紫色)都只生成1mol氯化银，则有1mol氯离子为外界离子，钴的配位数为6。(2)Fe3+与SCN-反应生成的配合物中， Fe3+提供空轨道， SCN-提供孤对电子。Fe3+与SCN-以个数比1 : 1配合所得离子为Fe ( SCN)2+ ，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成F
28、e ( SCN ) Cl2与KCl。国Fe3+与SCN-以个数比1 : 5配合所得高子为Fe (SCN) 52-，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成K2Fe (SCN)52-与KCI，所以反应方程式为: FeCl35KSCN=K2Fe(SCN)53KCl。20(1) 1s22s22p3 14(2) CO (3)(4) 3 分子(5)氢硫酸暴露于空气中会变浑浊，发生反应，说明氧气的氧化性大于S【详解】（1）氮原子核外有7个电子，核外电子排布式为1s22s22p3；硅原子核外有14个电子，运动状态有14种。（2）反应混合物中存在N2、CO两种分子，CO结构不对称，CO是极性分子，N2是非极性分子，电子式为。（3）电子层数相同，质子数越多半径越小，三种离子的半径按由大到小的顺序排列为。（4）氧原子核外电子排布为1s22s22p4，占有1s、2s、2p共3种能量不同的轨道。中只含共价键，属于分子晶体。（5）氢硫酸暴露于空气中会变浑浊，发生反应，说明氧气的氧化性大于S，则非金属性：S小于O。答案第13页，共8页