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第2章 化学键与分子间作用力 (时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括14小题,每小题3分,共42分。每小题只有1个选项符合题意)1.科学家研制出了有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中NNN键角都是108.1,下列有关N(NO2)3的说法正确的是()A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键B.分子中四个氮原子共平面C.该物质既有氧化性又有还原性D.15.2 g该物质含有6.021022个原子解析：N和O两种原子属于不同的非金属元素,它们之间形成的共价键应该是极性键,A项错误;因为该分子中NNN键角都是108.1,所以该分子不可能是平面形结构,而是三角锥形,B项错误;由该分子的化学式N4O6可知分子中氮原子的化合价是+3价,处于中间价态,化合价既可以降低又可以升高,所以该物质既有氧化性又有还原性,C项正确;该化合物的摩尔质量是152 gmol-1,因此15.2 g该物质的物质的量为0.1 mol,所以含有的原子数为0.1106.021023=6.021023,D项错误。答案：C2.下列变化需克服相同类型作用力的是()A.碘和干冰的升华B.硅和C60的熔化C.氯化氢和氯化钾的溶解D.溴和水的气化解析：A项变化克服的都是范德华力,正确;硅和C60的熔化分别克服的是共价键、范德华力,B项错误;氯化氢和氯化钾的溶解分别克服的是共价键、离子键,C项错误;溴气化克服的是范德华力,水气化克服的是范德华力和氢键,D项错误。答案：A3.下列化合物中,含有非极性共价键的离子化合物是()A.CaC2B.N2H4C.NaOHD.NH4NO3解析：一般活泼的金属和活泼的非金属容易形成离子键,非金属元素的原子间容易形成共价键,据此可知A中含有离子键和非极性键。B中含有极性键和非极性键。C中含有离子键和极性键。D中含有离子键和极性键、配位键。答案：A4.下列分子的填充模型中,中心原子上存在孤对电子的是()(导学号52720066)解析：AB3型分子若A上有孤对电子,空间构型为三角锥形,若无孤对电子则为平面三角形。答案：C5.下列各组分子中属于含极性键的非极性分子的是()A.CO2、H2SB.C2H4、CH4C.Cl2、C2H2D.NH3、HCl解析：此题考查键的极性和分子的极性。A中的CO2结构为OCO,H2S为,所以都含极性键,但H2S是极性分子;B中C2H4为,CH4为,都含极性键,且都属于非极性分子;C中Cl2不含极性键,D中NH3、 HCl为极性分子,都不符合题意。答案：B6.短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,W、X原子的最外层电子数之比为43,Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法中正确的是()A.W、Y、Z的电负性大小顺序一定是ZYWB.W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是WXYZC.Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体D.WY2分子中键与键的数目之比是21解析：因为原子的最外层电子数不超过8个,且W、X为主族元素,故W、X的最外层电子数分别为4和3,结合Z的电子数比X多4且W、X、Y、Z原子序数依次增大可知,W为C,则X为Al,Z为Cl,Y为Si、P、S三种元素中的一种。A.若Y为Si,则电负性ClCSi。B.因为C元素在第2周期,其余三种元素在第3周期,故原子半径:XYZW。C.若Y为Si,SiCl4的空间构型为正四面体。D.若Y为S,CS2分子的结构式为SCS,一个分子中含有两个键和两个键。答案：C7.韩国首尔大学的科学家将水置于一个足够强的电场中,在20 时,水分子瞬间凝固形成“暖冰”。下列关于“暖冰”的说法正确的是()A.暖冰中水分子是直线形分子B.水凝固形成20 时的“暖冰”所发生的变化是化学变化C.暖冰中水分子的各原子均满足8电子稳定结构D.在电场作用下,水分子间更易形成氢键,因而可以制得“暖冰”解析：暖冰中水分子的形状不会改变,所发生的变化是物理变化,水分子的氧原子满足8电子稳定结构,而氢原子是2电子稳定结构。答案：D8.下列说法正确的是()A.第二周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大B.氟元素的电负性最大C.CO2、SO2都是直线形的非极性分子D.每个CH2CH2分子中共有四个键和一个键解析：第二周期元素的第一电离能随原子序数递增总体上呈现从小到大的变化趋势,但铍和氮例外;CO2是直线形的非极性分子,而SO2是V形的极性分子;每个CH2CH2分子中共有五个键和一个键。答案：B9.意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如下图所示,已知断裂1 mol NN键吸收167 kJ热量,生成1 mol NN键放出942 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法正确的是()(导学号52720067)A.N4属于一种新型的化合物B.N4分子是非极性分子C.N4沸点比P4(白磷)高D.0.1 mol N4气体转变为N2将放出882 kJ热量解析：根据N4的结构可知,它属于N2的同素异形体,是一种新型的单质,是非极性分子,其沸点应比白磷低。0.1 mol N4气体转变为N2将放出的热量是942 kJ0.2-167 kJ0.6=88.2 kJ热量。则选项B正确。答案：B10.下列说法中正确的是()A.二氧化碳分子内存在非极性共价键和分子间作用力B.甲烷分子、氨分子和水分子都是由极性键结合而成的极性分子C.同主族不同元素的气态氢化物,随相对分子质量的增大其熔点、沸点一定升高D.氟化氢的沸点高于氯化氢,正丁烷的沸点高于异丁烷解析：二氧化碳分子内只存在极性共价键,选项A错;甲烷分子是由极性键结合形成的非极性分子,氨分子和水分子是由极性键结合形成的极性分子,选项B错;同主族不同元素的气态氢化物分子间可以形成氢键的熔点、沸点较高,选项C错。答案：D11.用示意图或图示的方法能够直观形象地将化学知识传播给学生,下列示意图或图示正确的是()解析：砷原子核外有四个电子层,每个电子层上所容纳的电子数分别为2、8、18、5。钠离子带正电荷,水分子是极性分子,其中氧原子一端带部分负电荷,氢原子一端带部分正电荷,应该是氧原子一端接近钠离子。氢原子电子云示意图中,核心有一个带正电的核,周围是用小黑点的疏密程度来表示电子在某单位体积区域内出现的概率的大小,图示说法错误。答案：C12.某一化合物的分子式为AB2,A属第A族元素,B属第A族元素,A和B在同一周期,它们的电负性值分别为3.5和4.0,已知AB2分子的键角为103.3。下列推断不正确的是()A.AB2分子的空间构型为V形B.AB键为极性共价键,AB2分子为非极性分子C.AB2与H2O相比,AB2的熔点、沸点比H2O的低D.AB2分子中无氢原子,分子间不能形成氢键,而H2O分子间能形成氢键解析：根据A、B的电负性值及所处位置关系,可判断A元素为O,B元素为F,该分子为OF2。OF键为极性共价键。因为OF2分子的键角为103.3,OF2分子中键的极性不能抵消,所以为极性分子。答案：B13.已知磷酸分子中的三个氢原子都可以与重水分子(D2O)中的D原子发生氢交换。又知次磷酸(H3PO2)也可与D2O进行氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)却不能与D2O发生氢交换。由此可推断出H3PO2的分子结构是()(导学号52720068)A.B.C.D.解析：由题意可知,次磷酸(H3PO2)也可与D2O进行氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)却不能与D2O发生氢交换,则H3PO2中只有一个羟基氢,A选项有2个羟基氢,则不符合题意;B选项有1个羟基氢,则符合题意;C选项有2个羟基氢,则不符合题意;D选项不含有羟基氢,则不符合题意。答案：B14.中科院国家纳米科学中心2013年11月22日宣布,该中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”,实现了氢键的实空间成像,为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。这不仅将人类对微观世界的认识向前推进了一大步,也为在分子、原子尺度上的研究提供了更精确的方法。下列说法中正确的是()A.正是由于氢键的存在,冰能浮在水面上B.氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一C.由于氢键的存在,沸点:HClHBrHIHFD.由于氢键的存在,水分子中氢氧键夹角是104.5解析：A选项冰中分子排列有序,含有氢键数目增多,使体积膨胀,密度减小,所以冰能浮在水面上,是由于分子间存在氢键的原因,故A正确;B选项氢键属于分子间作用力,不属于化学键,故B错误;C选项卤素的氢化物中只有HF分子间存在氢键,卤素的氢化物的沸点:HFHIHBrHCl,故C错误;D选项键角是共价键的参数,氢键不是共价键,是分子间作用力,所以键角与氢键无关,故D错误。答案：A二、非选择题(本题包括5小题,共58分)15.(12分)为了比较温室效应气体对目前全球增温现象的影响,科学家通常引用“温室效应指数”,以二氧化碳为相对标准。下表有A至I共九种气体在大气中的体积百分比及其温室效应指数:选项物质大气中的含量(体积百分比)温室效应指数AN2780BO2210CH2O10.1DCO20.031ECH4210-430续表选项物质大气中的含量(体积百分比)温室效应指数FN2O310-5160GO3410-62 000HCCl3F2.810-821 000ICCl2F24.810-825 000结合表中列出的九种气体,试回答下列各题:(1)上表中AE五种物质中,属于由极性键形成的极性分子的是。(2)下列说法不正确的是。A.N2O与CO2、CCl3F与CCl2F2互为等电子体B.CCl2F2无同分异构体,说明其中碳原子采用sp3方式杂化C.CH4是目前引起温室效应的主要原因D.H2O沸点是九种物质中最高的,是因为水分子间能形成氢键(3)在半导体生产或灭火剂的使用中,会向空气逸散气体,如NF3、CHClFCF3、C3F8,它们虽是微量的,但却是强温室气体,下列推测不正确的是。A.NF3分子呈三角锥形B.C3F8在CCl4中的溶解度比水中大C.CHClFCF3存在手性异构D.第一电离能:NOF(4)水能与多种过渡金属离子形成络合物。已知某红紫色络合物的组成为CoCl35NH3H2O,该络合物中的中心离子钴离子在基态时核外电子排布式为,其配位体除H2O外还可能为。解析：(1)N2、O2、CO2、CH4、H2O五种分子中,N2、O2是以非极性键结合的非极性分子,CO2、CH4是极性键结合的非极性分子。(3)由于N元素原子2p能级处于半满状态,比较稳定,其第一电离能大于氧。答案：(1)H2O(2)C(3)D (4)1s22s22p63s23p63d6NH3、Cl-16.(12分)铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂。(导学号52720069)(1)Cu位于元素周期表第B族。Cu2+的核外电子排布式为。(2)胆矾CuSO45H2O可写成Cu(H2O)4SO4H2O,其结构示意图如下:下列说法正确的是(填字母)。A.上述结构示意图中,所有氧原子都采用sp3杂化B.上述结构示意图中,存在配位键、共价键和离子键C.胆矾是分子晶体,分子间存在氢键D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去(3)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成Cu(NH3)22+配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是。(4)Cu2O的熔点比Cu2S的(填“高”或“低”),请解释原因:。解析：(1)Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,失去两个电子后,电子排布式应为1s22s22p63s23p63d9。(2)在题述结构示意图中,所有氧原子都是饱和氧原子,所以都采用sp3杂化,A正确;在题述结构示意图中,存在OCu配位键,HO、SO共价键和Cu、O离子键,B正确;胆矾是五水硫酸铜,从性质和组成上看应为离子晶体,C错误;由于胆矾晶体中水有两类,一类是作为配位体的水分子,一类是形成氢键的水分子,结合上存在不同,因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物,D正确。(3)NF3分子中氟原子非金属性强,吸引电子的能力强,使氮原子上的孤对电子难提供给Cu2+形成配位键。(4)Cu2O和Cu2S均为离子化合物,离子化合物的熔点与离子键的强弱有关。由于氧离子的离子半径小于硫离子的离子半径,所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高。答案：(1)1s22s22p63s23p63d9(2)ABD(3)NF3分子中氟原子非金属性强于氮原子,即吸引电子的能力更强,使得氮原子上的孤对电子难提供给Cu2+形成配位键(4)高由于氧离子的离子半径小于硫离子的离子半径,所以亚铜离子与氧离子形成的离子键强于亚铜离子与硫离子形成的离子键,所以Cu2O的熔点比Cu2S的高17.(12分)请回答下列问题:N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:电离能I1I2I3I45781 8172 74511 578(1)则该元素是(填写元素符号)。(2)基态锗(32Ge)原子的电子排布式是,Ge的最高价氯化物分子式是。该元素可能的性质或应用有。A.是一种活泼的金属元素B.其电负性大于硫C.其单质可作为半导体材料(3)关于化合物,下列叙述正确的有。A.分子间可形成氢键B.分子中既有极性键又有非极性键C.每个分子中有7个键和1个键D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯解析：(1)从表中元素的第一至第四电离能可以看出,元素的第一、第二、第三电离能都较小,可失去3个电子,最高化合价为+3价,即最外层应有3个电子,应为铝元素。(2)锗是32号元素,核外有32个电子,基态锗(Ge)原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2,Ge的最高价为+4价,氯化物分子式是GeCl4。A.Ge是一种金属元素,但最外层电子数为4,金属性不强,故A错误;B.硫的电负性大于硅,硅的电负性大于锗,所以锗的电负性小于硫,故B错误;C.锗单质是一种半导体材料,故C正确。(3)A.分子中不存在与电负性强的元素相连的氢原子,所以不存在氢键,故A错误;B.分子中碳碳键是非极性键,碳氢键、碳氧键是极性键,故B正确;C.1个单键是1个键,1个双键是1个键和1个键,所以每个分子中有9个键和3个键,故C错误;D.根据醛基比甲基更易溶于水,所以2-丁烯分子中两个甲基被醛基取代后,溶解度增大,故D正确。答案：(1)Al(2)1s22s22p63s23p63d104s24p2GeCl4C(3)BD18.(9分)某些共价键的键能(单位:kJmol-1)如下表(25 下数据)。据此,请回答下列问题:共价键键能共价键键能HH436CH413ClCl243OH467BrBr193NH391II151HCl431CC347HI297(1)H2、Br2、I2、Cl2四种分子中,最稳定的是,最不稳定的是。(2)1 mol H2在2 mol Cl2中完全燃烧,放出能量kJ。解析：(1)题给分子中,由于HH键的键能最大,所以H2分子最稳定,由于II键的键能最小,所以I2分子最不稳定。(2)H2在Cl2中燃烧的反应为:H2+Cl22HCl,1 mol HH键和1 mol ClCl键被破坏吸收能量为436 kJ+243 kJ=679 kJ,生成2 mol HCl键放出能量431 kJ2=862 kJ,总共放出能量为862 kJ-679 kJ=183 kJ。答案：(1)H2I2(2)18319.(13分)芦笋中的天冬酰胺(分子结构如图)和微量元素硒、铬、锰等,具有提高身体免疫力的功效。(导学号52720070)(1)天冬酰胺所含元素中,(填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多。(2)天冬酰胺分子中碳原子的杂化轨道类型有种。(3)H2S和H2Se的参数对比见表。化学式键长/nm键角沸点/H2S1.3492.3-60.75H2Se1.4791.0-41.50H2Se的晶体类型为,含有的共价键类型为。H2S的键角大于H2Se的原因可能为。(4)已知钼(Mo)位于第五周期B族,钼、铬、锰的部分电离能如表所示。编号I5/(kJmol-1)I6/(kJmol-1)I7/(kJmol-1)I8/(kJmol-1)A6 9909 22011 50018 770B6 7028 74515 45517 820C5 2576 64112 12513 860A是(填元素符号),B的价电子排布式为。解析：(1)根据天冬酰胺分子结构可判断所含元素为C、H、N、O,价电子排布式分别为2s22p2、1s1、2s22p3、2s22p4,未成对电子数分别为2、1、3、2,故氮元素原子未成对电子最多。(2)从结构中看碳原子形成的化学键的类型有单键和双键,碳原子分别以sp3和sp2杂化。(3)从表中数据看,H2Se沸点很低,故为分子晶体;H2Se中H和Se是不同的非金属原子,故二者之间形成的为极性共价键,从数据看,由于HS键键长比HSe键长短,两氢原子距离更近,斥力更强,因而H2S的键角更大(或由于S的电负性比Se大,使共用电子对间的排斥力变大,因而H2S的键角更大)。(4)钼和铬在同一副族,性质存在相似性和递变性,故电离能也存在相似性,B、C电离能变化相似,且铬的金属性小于钼,故铬的电离能比钼的相应要大,故B为铬,C为钼,A代表锰元素,元素符号为Mn,铬原子的价电子排布为3d54s1。答案：(1)氮(2)2(3)分子晶体极性键由于HS键键长比HSe键长短,两氢原子距离更近,斥力更强,因而H2S的键角更大(或由于S的电负性比Se大,使共用电子对间的排斥力变大,因而H2S的键角更大)(4)Mn3d54s1
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