2024届高三化学高考备考二轮复习物质结构与性质—与等电子原理的应用有关综合考点训练
一、单选题
1．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是
A．CH4和是等电子体，键角均为60°
B．和是等电子体，均为平面三角形结构
C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构
D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
2．已知原子数和价电子数相同的离子或分子结构相似，如SO3、NO3-都是平面三角形。那么下列分子或离子中与SO42-有相似结构的是（ ）
A．PCl5 B．CCl4 C．NF3 D．N3-
3．下列分子或离子之间互为等电子体的是
A．CS2和 NO2 B．NH3和 NH C．N2和 CO D．CO2 和 SO2
4．水星大气中含有一种被称为硫化羰(化学式为COS)的物质。已知硫化羰与CO2的结构相似，但能在O2中完全燃烧，下列有关硫化羰的说法正确的是（ ）
A．硫化羰的电子式为 B．硫化羰分子中三个原子位于一条折线上
C．硫化羰的沸点比二氧化碳的低 D．硫化羰在O2中完全燃烧后的产物是CO2和SO2
5．下列各分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是（ ）。
A．H2O B．BF3 C．CCl4 D．NO2
6．由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相似。根据上述原理，下列各微粒不属于等电子体的是
A．CO32-和 SO3 B．NO3-和 CO2 C．SO42-和PO43- D．O3和NO2-
7．下列说法正确的是
A．根据等电子体原理，推测N2O 的结构式可表示为N=N=O
B．根据等电子体原理，推测O3为非极性分子
C．分子(HOOC-CHOH-CHCl-COOH) 是一个仅含1个手性碳原子的手性分子
D．酸性由强到弱排列： HClO4>H3PO4>HCl>HClO
8．EDTA(乙二胺四乙酸)是一种重要的络合剂，结构简式如图所示。关于化合物[Cu(EDTA)]SO4的说法正确的是
A．SO与PO互为等电子体，空间构型均为正四面体
B．EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp、sp2、sp3
C．EDTA组成元素的第一电离能顺序为O>N>C>H
D．[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有离子键、共价键、配位键和氢键
9．下列分子或离子中键角由大到小排列的是
①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCl4+ ⑤BeCl2
A．⑤④①②③ B．④①②⑤③ C．⑤①④②③ D．③②④①⑤
10．下列关于等电子体的说法中，正确的是
A．N2与CO不互为等电子体，故它们的熔沸点、溶解度相差较大
B．与不互为等电子体，故结构不相似
C．与O3互为等电子体，故为O3的同素异形体
D．苯与硼氮苯(路易斯结构式如图)互为等电子体，故硼氮苯中含有大π键
11．某种合成医药、农药的中间体W结构如图所示，其中X、Y、Z、M、R均为短周期元素，原子序数依次增大。下列说法错误的是
A．Z2和YM为等电子体 B．RM3的空间构型为平面三角形
C．W分子中R的杂化方式为sp2 D．W分子中既存在极性共价键，又存在非极性共价键
12．化学上通常把原子数和电子数相等的分子或离子称为等电子体，人们发现等电子体间的结构和性质相似（即等电子原理）。B3N3H6 被称为无机苯，它与苯是等电子体，则 下列说法中不正确的是（ ）。
A．无机苯中既含极性键又含非极性键
B．无机苯能发生加成反应和取代反应
C．无机苯的二氯取代物有 4 种同分异构体
D．无机苯不能使酸性 KMnO4 溶液褪色
二、填空题
13．二氟草酸硼酸锂是新型锂离子电池电解质，乙酸锰可用于制造离子电池的负极材料。合成方程式如下：、
(1)基态原子的核外电子排布式为___________，原子的价电子排布图为：___________。
(2)草酸分子中碳原子轨道的杂化类型是___________，草酸分子中含有键的数目为___________。
(3)与互为等电子体的两种阴离子的化学式为___________。
(4)易溶于水，除了它是极性分子外，还因为___________。
(5)向硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成配离子。已知与的空间构型都是三角锥形，但不易与形成配离子的原因是___________。
14．根据原子结构、元素周期表和元素周期律的知识回答下列问题：
(1)基态氧原子核外未成对电子数为_______。
(2)NH3分子中心原子的杂化方式为_______杂化，分子的立体构型为_______，VSEPR构型为_______。
(3)干冰(CO2)气化时克服的作用力是_______，1mol CO2分子中含有_______molσ键，含有_______mol π键。
(4)与N2O互为等电子体的分子是_______
15．含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族。回答下列问题：
(1)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，中的化学键从形成的过程来看属于___________(填“”或“”)键，从其极性来看属于___________(填“极性”或“非极性”)键。
(2)和分子中属于非极性分子的是___________；与互为等电子体的阳离子是___________；与互为等电子体的阴离子是___________。
(3)有机物中含氧官能团的名称为___________，其中含有___________个手性碳原子。
(4)甲醇与乙烷的相对分子质量和范德华力均相近，但是二者的沸点相差很大，造成该差异的原因是___________。
16．微量元素硼对植物生长及人体健康有着十分重要的作用，也广泛应用于新型材料的制备。
(1)基态硼原子的价电子轨道表达式是___________。
(2)B的简单氢化物BH3不能游离存在，常倾向于形成较稳定的B2H6或与其他分子结合。
①B2H6分子结构如图，则B原子的杂化方式为___________。
②氨硼烷(NH3BH3)被认为是最具潜力的新型储氢材料之一，分子中存在配位键，提供孤电子对的成键原子是___________，写出一种与氨硼烷互为等电子体的分子：___________(填化学式)。
(3)以硼酸(H3BO3)为原料可制得硼氢化钠(NaBH4)，它是有机合成中的重要还原剂。的键角是___________，立体构型为___________。
17．（1）镓、硒、硅等元素的化合物是生产第三代太阳能电池的重要材料。已知：SeO2在常温下是白色的晶体，熔点为340-350℃，则SeO2晶体属于____晶体，SeO2中Se原子采取的杂化类型为_____________。
（2）卤素单质及其化合物在工农业生产和生活中都有重要的用途。
①同主族元素的电负性大小存在一定的规律，卤族元素(F、CI、Br、I)中，电负性最，小的是____，基态Br原子的价电子排布为___________________。
②硼元素具有缺电子性（价电子数少于价层轨道数），其化合物可与具有孤对电子的分子或离子生成配合物，如BF3能与NH3反应生成BF3·NH3。BF3分子的分子构型为____，BF3-NH3中BF3与NH3之间通过结合____（填“离子键”、“配位键”或“氢键”）。
（3）某金属是抗癌药物中的明星元素，其晶体中金属原子的堆积方式如右图所示。Mg/mol金属原子的配位数为___________；N已知金属的摩尔质量为Mg／mol，原子半径为rpm，阿伏加德罗常数为NA，则该晶胞的密度为____g/cm3。(用含M、NA、r的代数式表示，lpm=1.0×10—10cm)
18．根据所学物质结构知识，回答下列问题：
(1)氮元素是植物生长所需的元素，常见氮肥有铵盐(NH4+)、尿素 ()等，NH4+中H-N-H键角_______(填“＞”“＜”或“＝”)。中N-C-N键角。
(2)硫元素和人类的生存与发展联系密切，在战国时期，我国的炼丹家们就开始了对硫单质及含硫化合物的研究应用。硫单质有多种同素异形体，其中一种单质分子(S8)的结构为，其熔点和沸点要比二氧化硫的高很多，主要原因为___________。气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为____形，实验测得三种氧化物的熔沸点如下，推测固态三氧化硫的分子式为____________。
P4O10 三氧化硫 Cl2O7
熔点 613K 289K 182K
沸点 633K 317K 355K
(3)在气体分析中，常用CuCl的盐酸溶液吸收并定量测定CO的含量，其化学反应如下：2CuCl+2CO+2H2O=Cu2Cl2·2CO·2H2O；Cu2Cl2·2CO·2H2O是一种配合物，其结构如图所示：
①H2O中氧原子的杂化方式为_____________；
②该配合物中，CO作配体时配位原子是C而不是O的原因是______________。
参考答案：
1．B
【详解】A．CH4和是正四面体结构，键角是109°28′，故A错误；
B．和是等电子体，均为平面三角形结构，故B正确；
C．H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，故C错误；
D．苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故其等电子体B3N3H6分子中也存在，故D错误；
故答案选B。
2．B
【详解】原子数和价电子数相同的离子或分子是等电子体，其结构相似。SO42-有5个原子、32个价电子，则其等电子体有CCl4、PO43-、ClO4-等，故与其相似结构的是CCl4、ClO4-等，故选B。
3．C
【详解】A．CS2的价电子数为4+6×2=16，二氧化氮的价电子数为5+6×2=17，二者不是等电子体，A项错误；
B．氨气分子含有4个原子， 铵根离子含有5个原子，二者不是等电子体，B项错误；
C．N2的价电子数为5+5=10，CO的价电子数为10，二者为等电子体，C项正确；
D．CO2的价电子数为4+6×2=16，SO2的价电子数为6+6×2=18，二者不是等电子体，D项错误；
答案选C。
4．D
【详解】A.根据题干可知，COS的结构与CO2相似，因为二氧化碳的电子式为，因此可以推测COS的电子式为，故A不正确；
B.因为二氧化碳的三个原子位于一条直线上，所以推测硫化羰的三个原子也位于一条直线上，故B不正确；
C.硫化羰与CO2均可形成分子晶体，硫化羰的相对分子质量比二氧化碳大，所以硫化羰的沸点比二氧化碳的高，故C不正确；
D.根据原子守恒，硫化碳分子中有碳原子、氧原子、硫原子，因此硫化碳完全燃烧后的产物是CO2和SO2，故D正确。
故选D。
【点睛】硫化羰(化学式为COS)可以看做是CO2中的一个氧原子被同族的一个硫原子代替而成的，而且硫化羰和CO2是等电子体，所以硫化羰的电子式、结构都和CO2相似。
5．C
【详解】A、水分子中,氢原子最外层有2个电子,所以氢原子不满足8电子稳定结构,故A错误；氟化硼中,硼原子最外层有6个电子,所以硼原子最外层不满足8电子稳定结构,故B错误；C. CCl4分子中碳原子和氯原子的最外层都满足8个电子，故C对；D. NO2化合物中N元素的最外层电子数为5+化合价为+4价，两者的绝对值不等于8，所以D错；答案：C。
点睛：如果化合物中元素的最外层电子数+化合价的绝对值=8,则该元素满足8电子稳定结构,否则不是。
6．B
【详解】分析：本题考查等电子体的判断，明确原子数目相同、电子总数相同的分子互称等点自提即可解答。
详解：A. CO32-和 SO3二者原子数相等，电子数分别为4+6×3+2=24，6+6×3=24，故为等电子体，故错误；B. NO3-和 CO2二者原子个数不同，故不是等电子体，故正确；C. SO42-和PO43- 二者原子个数相同，电子数分别为6+6×4+2=32，5+6×4+3=32，为等电子体，故错误；D. O3和NO2-二者原子个数相同，电子数分别为6×3=18,5+6×2+1=18，是等电子体，故错误。故选B。
7．A
【详解】A.N2O与CO2分子均含有3个原子，价电子数均为16，二者互为等电子体，N2O的结构式为N=N=O，故A正确；
B.O3与SO2是等电子体，SO2分子为V型分子，正、负电荷中心不重合，即极性分子，等电子体的结构相似，O3为极性分子，故B错误；
C.HOOC-CHOH-CHCl-COOH中间的两个碳原子都连有四个不同的取代基，是手性碳原子，所以有两个手性碳原子，故C错误；
D.盐酸是强酸而磷酸是弱酸，所以盐酸的酸性强于磷酸，故D错误。
故选A。
【点睛】手性碳原子的判断方法：1.手性碳原子一定是饱和碳原子；2.手性碳原子所连接的四个基团要是不同的。
8．A
【详解】A．SO与PO价电子总数和原子数均相同，互为等电子体，中心原子的价电子对数均为4，采用sp3杂化，空间构型均为正四面体，故A正确；
B．-CH2-结构中碳原子采取sp3杂化，-COOH结构中碳原子采取sp2杂化，无sp杂化的碳原子，故B错误；
C．N的外围电子排布为2s22p3，p轨道处于半充满状态，因而第一电离能相对较高，即N>O，故C错误；
D．[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有离子键、共价键、配位键，氢键不是化学键，故D错误；
答案选A。
9．C
【分析】根据VSEPR理论和杂化轨道理论判断分子或离子的空间构型和键角。
【详解】①BCl3，根据VSEPR理论，配位原子个数为BP=3，孤电子对数为LP==0，则价电子对数为VP=BP+LP=3+0=3，根据杂化轨道理论，中心B原子为sp2杂化，键角为120°；
②NH3，根据VSEPR理论，配位原子个数为BP=3，孤电子对数为LP==1，则价电子对数为VP=BP+LP=3+1=4，根据杂化轨道理论，中心N原子为sp3杂化，理论上正四面体构型键角为109°28′，由于NH3分子中孤电子对存在，孤电子对斥力大于键合电子对斥力，使键角＜109°28′；
③H2O，根据VSEPR理论，配位原子个数为BP=2，孤电子对数为LP==2，则价电子对数为VP=BP+LP=2+2=4，根据杂化轨道理论，中心O原子为sp3杂化，理论上正四面体构型键角为109°28′，由于H2O分子中存在两对孤电子对，且孤电子对斥力大于键合电子对斥力，且存在两对孤电子对，使得键角比NH3分子的键角还小；
④PCl4+，根据VSEPR理论，配位原子数为BP=4，孤电子对数为LP==0，则价电子对数为VP=BP+LP=4+0=4，根据杂化轨道理论，中心P原子为sp3杂化，键角为109°28′；
⑤HgCl2，根据VSEPR理论，配位原子数为BP=2，孤电子对数为LP==0，则价电子对数为VP=BP+LP=2+0=2，根据杂化轨道理论，中心Hg原子为sp杂化，键角为180°；
综上，键角由大到小的顺序为⑤①④②③，答案选C。
【点睛】本题考查价层电子对互斥理论和杂化轨道理论判断分子空间构型和键角，需明确孤电子对斥力大于键合电子对斥力．题目难度不大，是基础题。
10．D
【详解】A．与CO的原子数相等,价电子总数相等,互为等电子体，A项错误；
B．与原子数相等,价电子总数相等,互为等电子体,结构相似，B项错误；
C．与互为等电子体,但不互为同素异形体，C项错误；
D．苯与硼氮苯互为等电子体,结构相似,苯分子结构中含有大π键,则硼氮苯中同样含有大 键，D项正确；
答案选D。
11．C
【分析】X、Y、Z、M、R均为短周期元素，原子序数依次增大；且由图可知，X只形成1个共价键，所以为H元素；Y形成4个共价键，所以为C元素；Z形成3个共价键，所以为N元素；M形成1个双键，所以为O元素；R形成了两个单键和两个双键，所以为S元素；据此分析解题。
【详解】A．Z2为N2；YM为CO；N2和CO均是含有14电子的双原子分子，为等电子体，故A正确；
B．RM3为SO3，三氧化硫分子中价层电子对数是3+0=3，空间构型为平面三角形，故B正确；
C．如图所示，W分子中R形成四个σ键且无孤电子对，杂化方式为sp3，故C错误；
D．W分子中既存在极性共价键，如Y-X，Z-X；又存在非极性共价键，如Y-Y，故D正确；
故答案选C。
12．A
【详解】A. 该分子结构中只含有极性键，结构完全对称，属于非极性分子，A错误；
B. 无机苯的结构与性质与苯相似，能发生加成反应和取代反应，B正确；
C. 苯分子的6个原子等效，而无机苯中的3个B原子等效，3个N原子等效，所以该环上共有2中等效氢环境，故其二氯代物中，两个氯原子分别处于邻位或对位时各一种，而处于间位时，有2种，综上所述，其二氯代物有4种，C正确；
D. 无机苯与苯环结果类似，不能使酸性 KMnO4 溶液褪色，D正确。
答案为A。
13．(1)
(2)
(3)、、
(4)与形成氢键
(5)F的电负性大，N弧对电子受到F吸引力强，不能提供给
【详解】（1）Mn是25号原子，根据构造原理书写基态Mn原子核外电子排布式为；其价电子包括3d、4s电子，填充满4s能级再填充3d能级，价电子排布式为： ；
（2）草酸分子中C原子价层电子对个数是3，根据构造原理书写C原子轨道杂化类型为sp2；一个草酸分子中含有7个σ键，则1mol草酸中含有σ键的数目为；
（3）与SiF4互为等电子体的阴离子中含有5个原子且价电子数是32，所以与其互为等电子体的阴离子有、、等；
（4）溶质分子和水分子之间形成氢键时能增大溶质的溶解度，与水分子间可形成氢键而导致乙酸易溶于水；
（5）F的电负性比N大，N-F成键电子对偏向F，导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以给出孤电子对，形成配位键。
14．(1)2
(2) sp3 三角锥形 正四面体形
(3) 范德华力 2 2
(4)CO2、CS2等
【解析】(1)
O为8号元素，其基态原子核外有8个电子，核外电子排布式为1s22s2sp4，则未成对电子数为2；
(2)
NH3分子的中心原子的价电子对数为，则中心N原子采用sp3杂化，VSEPR模型为正四面体形，含有1个孤对电子，分子的立体构型为三角锥形；
(3)
干冰是分子晶体，气化时克服范德华力，CO2的结构式为O=C=O，1个双键中含有1个σ键和1个π键，因此1mol CO2分子中含有2molσ键，含有2mol π键；
(4)
等电子体是原子数相等、价电子数也相等的微粒，则与N2O互为等电子体的分子可以是CO2、CS2等。
15．(1) 极性
(2) 、
(3) 羧基 1
(4)甲醇分子间存在氢键，因此其沸点远高于乙烷
【解析】（1）
甲烷中碳原子的sp3杂化轨道与氢原子的s轨道以头碰头的方式形成4个碳氢共价键，该共价键为σ键；碳氢键是由不同种原子形成的共价键，为极性共价键。
（2）
甲烷中心原子C的价电子对数为4+(4-14)=4，采取sp3杂化，空间构型为正四面体，正负电荷重心重合，为非极性分子，二氧化碳中心原子C的价电子对数为2+(4-22)=2，采取sp杂化，空间构型为直线型，正负电荷重心重合，为非极性分子；甲烷分子中原子数为5、价电子总数为8，二氧化碳分子中原子数为3、价电子总数为16，利用同主族变换和左右移位法可得，与CH4互为等电子体的阳离子是，与CO2互为等电子体的阴离子是。
（3）
由有机物的结构可知，有机物中含氧官能团为羧基；手性碳原子是指人们将连有四个不同基团的碳原子形象地称为手性碳原子，由有机物的结构可知，其中含1个手性碳原子。
（4）
甲醇分子间存在氢键，但乙烷分子间不存在氢键，因此虽然两者相对分子质量和范德华力均相近，但甲醇的沸点高于乙烷。
16．(1)
(2) sp3杂化 N C2H6(其他合理答案也可)
(3) 109°28′ 正四面体形
【解析】(1)
硼为第5号元素，其价电子排布式为2s22p1，轨道表达式为
(2)
①由题图可以看出，每个B结合4个H，B上不存在孤电子对，所以B的价层电子对数为4，采用sp3杂化。②NH3BH3中N提供孤电子对，B提供空轨道，从而形成配位键；N和B的价电子共有8个，和2个C的价电子数相等，可以得出与NH3BH3互为等电子体的分子有C2H6等。
(3)
的成键电子对数为4，孤电子对数为0，故其空间构型为正四面体形，键角为109°28′。
17． 分子 sp2 I 4s24p5 平面正三角形 配位键 12
【详解】（1）SeO2在常温下是白色的晶体，熔点为340-350℃，熔点低，为分子晶体，SeO2中Se原子价层电子对= ，Se原子采取的杂化类型为sp2杂化。
（2）①同主族元素的电负性从下而下递减，故F的电负性最大，I的电负性最小，基态Br原子的价电子排布为4s24p5 。
②BF3分子中价层电子对个数=，且不含孤电子对，所以该分子是平面三角形结构，化合物BF3-NH3中，B原子提供空轨道的原子、N原子提供孤电子对，所以B、N原子之间形成配位键。
（3）由晶胞图可知，该晶体中原子的堆积方式为面心立方最密堆积，其配位数为12，设其边长为acm，则a2+a2=(4r╳10-10)2, 晶胞中原子个数为
晶胞人质量为m=,所以ρ== 。
【考点】晶胞的计算；原子核外电子排布；元素电离能、电负性的含义及应用。
18． ＜ 两者均为分子晶体且结构相似，S8相对分子质量比SO2大，范德华力强，所以S8的熔点和沸点较高 平面三角 S3O9或(SO3)3 sp3 电负性：C＜O，C对孤电子对的吸引力较弱，更容易给出孤电子对
【分析】本题综合考查分子的空间构型，分子晶体的熔沸点的影响因素及其应用，杂化轨道的判断和等电子体原理的运用，总体难度不大。
【详解】(1)由于与CH4互为等电子体，故 中H-N-H键角为10928’，而 中由于中心原子C原子上无孤电子对，故N-C-N键角为120，故答案为：<；
(2)由于单质分子(S8)的结构为和二氧化硫均为分子晶体，故其熔点和沸点高低取决于分子间作用力，分子间作用力又主要取决于相对分子质量，因为S8的相对分子质量比二氧化硫大很多，决定了其熔沸点比二氧化硫的高很多，气态三氧化硫以单分子形式存在，由于SO3中心S原子无孤对电子，故采用sp2杂化，故其分子的立体构型为平面三角形，由表中可知，三氧化硫的熔点介于P4O10和Cl2O7，故说明其相对分子质量介于284与183之间，故固态三氧化硫的分子式为S3O9，故答案为：两者均为分子晶体且结构相似，S8相对分子质量比SO2大，范德华力强，所以S8的熔点和沸点较高；平面三角；S3O9或(SO3)3；
(3)①由于H2O中心O有两对孤电子对，两个键，故氧原子的价层电子对数为4，故其的杂化方式为sp3，故答案为：sp3；
②由于O的电负性大于C的电负性，导致C原子对孤电子对的吸引力较弱，更容易给出孤电子对与铜离子形成配位键，故答案为：电负性：C＜O，C对孤电子对的吸引力较弱，更容易给出孤电子对。
