专题4《分子空间结构与物质性质》测试题
一、单选题
1．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．25°C时， 将1mL1×10-6 mol·L-1的盐酸稀释至1000mL， 溶液中H+数目为10-9NA
B．25°C时，pH=9的CH3COONa溶液中所含OH-数目为10-5NA
C．标况下，12g金刚石中所含的碳碳键数为2NA
D．常温常压下，28g乙烯中含有的σ键数为6NA
2．某种氮化硼晶体的晶胞结构如图所示。已知该晶体的密度为ρg·cm-3，Si的原子半径大于B，阿伏加德罗常数为NA。下列说法正确的是
A．氮化硼化学式为B14N4
B．硼原子的杂化方式为sp2
C．该种氮化硼的熔点和硬度均低于SiC
D．晶胞的边长为cm
3．、、都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是
A．碳原子均采取sp2杂化,且中所有原子均共面
B．CH与NH3、H3O+互为等电子体,几何构型均为三角锥形
C．与OH-形成离子化合物
D．两个或一个和一个结合可得到不同化合物
4．NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．60 g二氧化硅中含有Si-O键的数目为2NA
B．在密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，充分反应后可得到SO3分子的数目为2NA
C．常温下，18 g H2O中含有氢键的数目小于2NA
D．标准状况下，22.4L HF中含有个分子
5．从碘水中提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是
A．苯、酒精 B．汽油、乙醇
C．四氯化碳、直馏汽油 D．二硫化碳、甘油
6．下列说法中错误的是（ ）
A．手性催化剂主要催化一种手性分子的合成
B．原子晶体的熔点一定比金属晶体的高
C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强
D．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性
7．根据分子结构与性质的相关理论，下列叙述中正确的是
A．BF3、SO、CO具有相同的空间构型
B．SO3和NO中所有原子均共平面
C．从原子轨道重叠方式看，C2H6和C2H4所含化学键类型完全相同
D．CO2和SO2均为直线形的非极性分子
8．X、Y、Z、W、R均是短周期主族元素，X和Z同主族，Y、Z、W、R同周期，W的简单氢化物可用作制冷剂。它们组成的某种化合物的结构如图所示。下列叙述正确的是
A．Z的单质可能为极性分子
B．简单离子半径：
C．R单质在空气中点燃主要生成
D．能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色，体现了其漂白性
9．下列叙述中，不正确的是
A．微粒半径由小到大顺序是H＋
C．由非金属元素形成的物质中一定存在共价键，一定不存在离子键
D．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为四面体结构
10．四氟化硫(SF4)是最有效的应用广泛的选择性氟化剂，工业上利用反应4NaF+3SCl2=SF4+S2Cl2+4NaCl制备。下列说法错误的是
A．SF4空间构型为四面体
B．F-半径小于Cl-，故NaF熔点较NaCl高
C．SCl2与S2Cl2均是只含有极性键的极性分子
D．SCl2中所有原子均满足最外层8e-稳定结构
11．如图所示，六氟化硫分子呈正八面体形。若分子中有一个F原子被CF3取代，则会变成温室气体SF5-CF3，下列说法正确的是
A．SF5-CF3分子中有σ键也有π键
B．SF5-CF3分子中所有原子在同一平面内
C．六氟化硫分子是非极性分子
D．1mol SF5-CF3分子中共用电子对数为8mol
二、填空题
12．下表中实线是元素周期表的部分边界，其中上边界并未用实线标出。
根据信息回答下列问题：
(1)周期表中基态Ga原子的最外层电子排布式为____________。
(2)Fe元素位于周期表的________区；Fe与CO易形成配合物Fe(CO)5，在Fe(CO)5中铁的化合价为__________；已知：原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为________和________(填化学式)。
(3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有________________。
(4)根据VSEPR模型预测的立体构型为____________________。B、C、D、E原子相互化合形成的分子中，所有原子都满足最外层8电子稳定结构的分子式为_______________(写2种)。
13．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，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为______。
14．按构成晶体的粒子和粒子间作用力的不同，将以下晶体进行分类：
氯化铯___________、石英()___________、金刚砂()___________、水___________、苯酚()___________、铁___________、氯酸钾___________、高锰酸钾___________
15．回答下列问题
(1)是一种重要的无机化合物，可作食盐的补碘剂
①基态K原子中核外电子占据的最高能层的符号是_______，占据该能层电子的电子云轮廓图形状为_______。K和Cr属于同一周期，且核外最外层电子构型相同，但金属K的熔点、沸点都比金属Cr的低，原因是_______。
②的阴离子，中心原子的价层电子对数为_______，其VSEPR模型名称为_______。
(2)Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能(I)数据列于下表：
元素 Mn Fe
电离能(kJ/mol) 717 759
1509 1561
3248 2957
回答下列问题：
Mn元素价电子层的电子排布式为_______，比较两元素的、可知，气态失去一个电子比气态再失去一个电子难。对此你的解释是_______。
16．前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，其中A、B、C、D、E、F的原子序数均小于18且其核电荷数依次递增，A是元素周期表中半径最小的原子，B元素基态原子电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，D元素基态原子的价电子排布式为，E原子第一至第四电离能(kJ mol)分别为738、1451、7733、10540，F元素基态原子核外占据的最高能级上有两对成对电子，基态核外有5个未成对电子。根据以上信息，回答下列问题：
(1)C元素基态原子中能量最高的电子所占据的原子轨道呈_______形。
(2)用电子式表示元素E、F形成化合物的过程：_______。
(3)G元素位于周期表中_______区(按电子排布分区)，其基态原子的价电子轨道表示式为_______。
(4)A、B元素组成的化合物，分子式为，该分子中σ键和π键的个数比为_______。
(5)和，沸点较高的是_______(写结构简式)，理由是_______。
17．卟啉化合物在生命科学、太阳能储存等众多领域具有广阔的应用前景。四苯基金属锌卟啉配合物具有促进细胞组织呼吸、改善蛋白质和糖代谢等作用，其合成过程如下(ph-为苯基)：
(1)基态Zn原子的价电子排布式为___________，C原子的杂化类型为___________。
(2)合成过程所用的试剂乙醇中所含元素的电负性由大到小的顺序为___________。
18．根据下图，思考和回答下列问题：
(1)以下双原子分子中，________是极性分子，_______是非极性分子。
H2O2 Cl2 HCl
(2)P4和C60是极性分子还是非极性分子？___________
(3)以下化合物分子中，_______是极性分子，________是非极性分子。
CO2 HCN H2O NH3 BF3 CH4 CH3Cl
19．在分子中
(1)的价层电子对的空间构型为___________
(2)以极性键相结合，具有正四面体结构的分子是___________
(3)以极性键相结合，具有三角锥型结构的分子是___________
(4)以极性键相结合，具有V型结构的分子是___________
(5)以极性键相结合，而且共价键的极性最大的是___________
参考答案：
1．C
【详解】A．1mL1×10-6 mol·L-1的盐酸电离出来的H+的物质的量为1×10-9mol，但水也能电离出H+，加水稀释，加入的水中也有H+，所以溶液中H+数目大于10-9NA，故A错误；
B．没有给出溶液的体积，无法计算溶液中OH-数目，故B错误；
C．12g金刚石中含有1molC，在金刚石中，每个碳原子都和4个碳原子相连形成4个碳碳键，但每个碳碳键被2个碳原子共用，所以12g金刚石中所含的碳碳键数为2NA，故C正确；
D．28g乙烯的物质的量为1mol，1个乙烯分子中有4个C-Hσ键，还有1个C-Cσ键，所以1mol乙烯中含有的σ键数为5NA，故D错误；
故选C。
2．D
【分析】晶胞中N位于体内共4个，而B位于顶点8和6面心共个B原子。
【详解】A．B与N个数比为1：1，则化学式为BN，A项错误；
B．晶体中B原子与4个N相连，所以为sp3杂化，B项错误；
C．BN与SiC均为原子晶体，原子半径B
故选D。
3．B
【详解】A．由于中的碳原子采用的是sp2杂化，价层电子对数为3，所以分子构型为平面三角形，但的碳原子的价层电子对都是3 ，还有一个单电子，采用的是sp3杂化，的碳原子价层电子对是4，采用的是sp3杂化，故A的说法错误；
B．中的碳原子采用的是sp3杂化，价层电子对是4，由于结构中有孤电子对，所以分子构型为三角锥型，与NH3、H3O+的原子数和价电子数都相等，所以它们为等电子体。所以它们的分子构型均为三角锥型，故 B的说法正确；
C．与OH-通过OH-的孤对电子形成共价键，形成的是共价化合物，故C的说法错误；
D．两个结合得到的是乙烷，一个和一个结合得到的也是乙烷，故D的说法错误；
本题答案B。
4．C
【详解】A．二氧化硅中1个硅原子形成4个硅氧键，60 g二氧化硅的物质的量是1 mol，其中含有Si-O键的数目为4NA，A错误；
B．SO2和O2合成SO3的反应为可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，故2 mol SO2和1 mol O2充分反应后得到的SO3分子数小于2NA，B错误；
C．冰中1个水分子与相邻的4个水分子形成4个氢键，每个H2O含有2个氢键，18 g冰中含2 mol氢键，当冰融化为水时，破坏部分氢键，所以常温下，18 g H2O中含有氢键的数目小于2NA，C正确；
D．标准状况下，HF不是气体，不能计算其物质的量，D错误；
故选C。
5．C
【详解】从碘水中提取碘要求该有机试剂(萃取剂)必须易溶解碘且难溶于水，同时不能与水发生反应，只有这样才能使碘转移到有机溶剂中与水分离。碘属于非极性分子，易溶于苯、直馏汽油、CCl4等有机溶剂，但由于乙醇、甘油分子中存在-OH，能与水互溶，所以不能做提取碘的萃取剂，故选C。
6．B
【详解】A.手性催化剂只催化或者主要催化一种手性分子的合成，A正确；
B.原子晶体的熔点不一定比金属晶体高，如钨的熔点（3410℃）比硅的熔点（1410℃）高，钨属于金属晶体，硅属于原子晶体，B错误；
C.元素电负性越大的原子，非金属性越强，吸引电子的能力越强，C正确；
D.原子晶体中原子以共价键结合，共价键的键能大，原子晶体具有熔点高、硬度大的特性，D正确；
答案选B。
7．B
【详解】A．BF3和CO均由4个原子构成，而SO由5个原子构成，空间构型不可能相同，A错误；
B．SO3和NO原子总数相同，价电子总数也相同，为等电子体，二者价层电子对数均为3，不含孤电子对，立体构型均为平面三角形，所有原子均共平面，B正确；
C．C2H6只含“头碰头”的σ键，而C2H4还有“肩并肩”的π键，C错误；
D．SO2中心S原子价层电子对数为3，含一对孤电子对，空间构型为V形，正负电荷中心不重合，为极性分子，D错误；
综上所述答案为B。
8．A
【分析】X、Y、Z、W、R均是短周期主族元素，X和Z同主族，Y、Z、W、R同周期，W的简单氢化物可用作制冷剂，则W为N，根据某种化合物的结构如图所示，得到Z有两个共价键，X有6个共价键，则Z为O，X为S，Y有一个共价键，则Y为F，R形成+1价阳离子，则R为Li。
【详解】A．Z的单质臭氧是“V”形结构，是极性分子，故A正确；
B．根据层多径大，同电子层结构核多径小原则，则简单离子半径：，故B错误；
C．R单质在空气中点燃只生成，故C错误；
D．(SO2)能使滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色，是二氧化硫和氢氧化钠溶液反应而褪色，不能体现二氧化硫的漂白性，是二氧化硫酸性氧化物性质，故D错误。
综上所述，答案为A。
9．C
【详解】A．H＋核外无电子，离子半径最小，Li＋和H－电子层结构相同，H－核电荷数较小，离子半径较大，所以离子半径的大小顺序为H＋＜Li＋＜H－，故A正确；
B．杂化轨道形成的键都是σ键，而双键、三键中的π键都是未杂化的轨道形成的，故杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤对电子，故B正确；
C．铵盐是由非金属元素形成的离子化合物中，化合物中存在离子键，也存在共价键，故C错误；
D．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，若中心原子的孤对电子对数为0，分子的空间构型为四面体结构，若孤电子对对数为1或2，分子的空间构型为三角锥形或V形，故D正确；
故选C。
10．C
【详解】A．SF4中的中心S原子采用sp3d杂化轨道形成σ键，其空间构型为四面体形，A正确；
B．NaF、NaCl都是离子晶体，由于离子半径：F-＜Cl-，导致离子键的键能：NaF＞NaCl，故断裂离子键消耗能量：NaF＞NaCl，因此NaF熔点较NaCl高，B正确；
C．在SCl2中S原子与2个Cl原子形成2个S-Cl极性共价键，化学键空间排列不对称，因此SCl2分子是含有极性键的极性分子；而在S2Cl2中2个S原子形成S-S非极性共价键，每个S原子再分别与1个Cl原子形成1个极性共价键S-Cl键，S2Cl2中同时含有极性键、非极性键，分子中含有的各个化学键空间排列不对称，因此S2Cl2分子是极性分子，故两种极性物质分子中含有的化学键类型不完全相同，C错误；
D．S原子最外层有6个电子，Cl原子最外层有7个电子，当1个S原子与2个Cl原子形成2个S-Cl共价键后，得到的SCl2分子中所有原子均满足最外层8e-稳定结构，D正确；
故合理选项是C。
11．C
【详解】A．SF5-CF3分子中只存在单键，都为σ键，故A错误；
B．根据分子结构，SF6为正八面体，S原子在八面体的中心，且-CF3中C原子为sp3杂化，因此SF5-CF3分子中所有原子不可能共面，故B错误；
C．SF6为正八面体结构，正负电荷中心重合，为非极性分子，故C正确；
D．1个SF5-CF3分子中含5个S-F、1个S-C、3个C-F键，则1 mol SF5-CF3分子中共用电子对数为9 mol，故D错误；
故选C。
12． 4s24p1 d 0 N2 CN－ CH4、CH3OH 正四面体形 CO2、NCl，CCl4(任写2种即可)
【分析】根据元素周期表的的排布规律分析解答；根据原子的核外电子排布规律分析解答。
【详解】(1) Ga是第四周期第IIIA族的元素，主族元素的族序数=其最外层电子数=其价电子数，所以Ga最外层有3个电子，最外层电子在排列时，遵循能量最低原理（先排能量低的后排能量高的），4s的能量小于4p的能量，4s能级最多排两个电子，所以Ga的最外层电子排布式为4s24p1；
故答案为4s24p1；
(2) Fe原子的基态核外电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，26号元素Fe元素在周期表的位于第四周期第Ⅷ族，位于周期表的d区，Fe与CO易形成配合物Fe(CO)5，根据化合物的化合价代数和为0，所以在Fe(CO)5中铁的化合价为0价，根据等电子体的定义，只要原子数目和电子总数（或价电子总数）相同就是等电子体，CO分子含两个原子，加点子数为10，CO分子互为等电子体的分子是N2，离子为CN－；
故答案为d； 0 ； N2，CN－；
(3)在CH4中价层电子对数=σ键电子对数（4对）+中心原子上的孤电子对数（0对），所以碳原子采取sp3杂化，在CO分子中价层电子对数=σ键电子对数（1对）+中心原子上的孤电子对数（1对），所以碳原子采取sp杂化，CH3OH中，价层电子对数=σ键电子对数（4对）+中心原子上的孤电子对数（0对），所以碳原子采取sp3杂化；
故答案为CH4、CH3OH；
(4) 根据元素周期表可知，E是Cl元素，D是O元素，ED4-是ClO4-离子，ClO4-价层电子对数=4，根据VSEPR理论预测ED4-离子的空间构型为正四面体型，由元素周期表知，B、C、D、E分别是C、N、O、Cl是四种元素，所以两两形成的化合物且每个原子最外层都达到8电子稳定结构的化合物有：CO2，CCl4，NCl3；
故答案为正四面体、CO2、NCl，CCl4。
【点睛】判断原子采取杂化方式时，先根据价层电子对互斥理论判断价层电子对，然后再确定采取的杂化方式，例如：直线型，采取的就是SP杂化，平面型就是sp2杂化，四面体型就是sp3杂化。
分子空间构型的判断：如果价层电子对=2，VSEPR模型为直线型；如果价层电子对=3，VSEPR模型为平面三角形；如果价层电子对=4，VSEPR模型为四面体。
13． 正四面体形 NaVO3
【详解】有4个σ键，且根据VSEPR模型，的中心原子上的孤电子对数为，则价电子对数为4，V为sp3杂化，的立体构型为正四面体结构。由链状结构可知偏钒酸阴离子中，每个V和3个O通过共价键连接（直线上的O为2个V共用），且V为+5价，则其阴离子的化学式为，所以偏钒酸钠的化学式为NaVO3。
14． 离子晶体 共价晶体 共价晶体 分子晶体 分子晶体 金属晶体 离子晶体 离子晶体
【详解】氯化铯、氯酸钾、高锰酸钾是通过离子键相互作用而形成的离子化合物，属于离子晶体；石英()、金刚砂()微粒间是以共价键结合形成空间网状结构的晶体，属于共价晶体；水、苯酚()是分子间通过分子间作用力形成的晶体，属于分子晶体；铁是由金属阳离子与自由电子通过金属键构成的，属于金属晶体。故答案：离子晶体；共价晶体；共价晶体；分子晶体；分子晶体；金属晶体；离子晶体；离子晶体。
15．(1) N 球形 由于K原子的半径比较大且价电子数较少，其存在的金属键没有Cr强，所以其熔、沸点较低 4 四面体形或正四面体形
(2) 由转化为时，3d能级由较稳定的半充满状态转变为不稳定的状态(或转化为时，3d能级由不稳定的状态转变为较稳定的半充满状态)
【解析】(1)
①基态K原子核外有4个电子层，最高能层为第四层，符号为M，最外层电子为4s1电子，s能级的电子云轮廓图为球形，K和Cr属于同一周期，K的原子半径较大，且价电子较少，金属键较弱，故金属K的熔点、沸点都比金属Cr的低。
②中心原子I的孤电子对数为(7+1-3×2)=1，价层电子对数为1+3=4，所以VSEPR模型为四面体形或正四面体形。
(2)
Mn元素为25号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，价电子层的电子排布式为3d54s2；由转化为时，3d能级由较稳定的半充满状态转变为不稳定的状态(或转化为时，3d能级由不稳定的状态转变为较稳定的半充满状态)。
16．(1)纺锤或哑铃
(2)
(3) d
(4)3∶2
(5) 甲醇分子间存在氢键，而甲醛分子不存在氢键
【分析】前四周期的A、B、C、D、E、F、G七种元素，其中A、B、C、D、E、F的原子序数均小于18且其核电荷数依次递增，A是元素周期表中半径最小的原子，是氢元素，B元素基态原子电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同，为碳元素，D元素基态原子的价电子排布式为，当n为2，则为氧元素，当n为3，则为氯元素，E原子第一至第四电离能(kJ mol)分别为738、1451、7733、10540，说明E最外层为2个电子，为镁元素，故E为氧元素。F元素基态原子核外占据的最高能级上有两对成对电子，为氯元素，基态核外有5个未成对电子，为3d能级上的电子，说明G为铁元素。A为氢，B为碳，C为氮，D为氧，E为镁，F为氯，G为铁。据此解答。
【详解】（1）氮原子能量最高的为p轨道，原子轨道呈纺锤或哑铃形。
（2）用电子式表示镁和氯形成氯化镁的过程为：。
（3）铁元素位于d区，基态原子的价电子轨道表示式为。
（4）AB形成的乙炔，单键为键，三键含有一个σ键和两个π键，故一个乙炔中含有σ键和π键个数比为3:2。
（5）为甲醇，为甲醛。甲醇分子间存在氢键，而甲醛分子中不存在氢键，故甲醇的沸点较高。
17．(1) 3d104s2 sp2
(2)O＞C＞H
【解析】(1)
Zn是30号元素，根据构造原理可知基态Zn原子的核外电子排布式是[Ar] 3d104s2，故其价电子排布式为3d104s2；
在该物质分子中C原子形成了共价双键，因此其杂化类型是sp2杂化；
(2)
元素的非金属性越强，该元素的电负性就越大。在乙醇分子中含有C、H、O三种元素，元素的非金属性：O＞C＞H，则元素的电负性大小关系为：O＞C＞H。
18．(1) H2O2、 HCl Cl2
(2)非极性分子
(3) HCN、H2O、NH3、CH3Cl CO2、 BF3、CH4
【解析】略
19．(1)平面正三角形
(2)
(3)
(4)
(5)
【分析】根据价层电子对理论及杂化轨道理论进行计算价层电子对数和孤对电子对数从而判断分子的空间构型。
【详解】（1）根据价层电子对理论价层电子对数为3+=3，采用sp2杂化，无孤对电子，故空间构型为平面正三角形。
（2）极性键判断非金属元素不同，根据杂化轨道理论判断，正四面结构的分子是CH4。
（3）极性键判断非金属元素不同，根据杂化轨道理论判断，三角锥结构的分子是NH3。
（4）极性键判断非金属元素不同，根据杂化轨道理论判断，V型结构的分子是H2O。
（5）极性键判断非金属元素不同，共价键极性最大，即非金属元素的电负性相差大，故应是HF。
【点睛】利用键的极性判断元素种类，根据分子的空间构型判断方法计算价层电子对数和孤对电子数来判断分子的空间构型。
