高中化學(xué)選擇性必修2課時素養(yǎng)評價2-2-3分子的空間結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)

課時素養(yǎng)評價八分子的空間結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括7小題,每小題5分,共35分)1.(2020·衡水高二檢測)判斷下列分子為手性分子的是 ()A.CH2Cl2B.C.D.CH3CH2COOCH2CH3【解析】選B。據(jù)手性分子的定義,必須是同一個碳原子上連四個不同的原子或基團,B項乳酸分子中間碳原子連—CH3、—H、—OH、—COOH四種不同的原子或基團,是手性分子。2.利用“相似相溶”這一經(jīng)驗規(guī)律可說明的事實是 ()①HCl易溶于水②I2微溶于水③Cl2能溶于水④NH3易溶于水A.①②④ B.②③C.①②③ D.①②③④【解析】選A。HCl、NH3均為極性分子,易溶解在極性溶劑水中。I2是非極性分子故微溶于水。3.(2020·九江高二檢測)下列有機物分子中帶“*”碳原子就是手性碳原子。該有機物分別發(fā)生下列反應(yīng),生成的有機物分子中含有手性碳原子的是 ()A.與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)B.與NaOH水溶液反應(yīng)C.與銀氨溶液作用發(fā)生銀鏡反應(yīng)D.催化劑作用下與H2反應(yīng)【解析】選C。A選項所生成的物質(zhì)連有兩個CH3COOCH2—基團,不具有手性;該物質(zhì)水解或與氫氣加成后,手性碳上有兩個—CH2OH,故產(chǎn)物無手性碳原子,B、D項不符合;C選項通過氧化反應(yīng),醛基變成羧基,手性碳原子上的基團仍不相同,故產(chǎn)物仍有手性碳原子。4.(2020·長沙高二檢測)常溫下三氯化氮(NCl3)是一種淡黃色液體,其分子結(jié)構(gòu)呈三角錐形,以下關(guān)于NCl3的說法正確的是 ()A.分子中N—Cl鍵是非極性鍵B.分子中不存在孤電子對C.NCl3分子是極性分子D.因N—Cl鍵的鍵能大,它的沸點高【解析】選C。N和Cl是兩種不同的原子,分子中N—Cl鍵是極性鍵,故A錯誤;NCl3的電子式為CQUOTECl,N原子上還有一對孤電子對,故B錯誤;結(jié)構(gòu)不對稱,NCl3分子是極性分子,故C正確;物質(zhì)的熔、沸點的高低應(yīng)受分子間作用力影響,與共價鍵強弱無關(guān),故D錯誤。5.(2020·泰安高二檢測)毒奶粉事件震驚全國,這主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺()。下列關(guān)于三聚氰胺分子的說法正確的是 ()A.所有碳原子采用sp3雜化,所有氮原子采用sp3雜化B.一個分子中共含有15個σ鍵C.屬于極性分子,故極易溶于水D.分子內(nèi)既有極性鍵又有非極性鍵【解析】選B。在CN中,C原子為sp2雜化,CN中N原子為sp2雜化,—NH2中N原子為sp3雜化,雜化類型不同,故A錯誤;分子中含6個N—H,6個C—N,3個CN,雙鍵中有1個σ鍵,共15個σ鍵,故B正確;該分子為對稱結(jié)構(gòu),是由極性鍵組成的非極性分子,水是極性分子,根據(jù)相似相溶原理,則該有機物不易溶于水,故C錯誤;該分子的結(jié)構(gòu)圖中未標注的節(jié)點為碳原子,不存在同種元素之間的共價鍵,則分子內(nèi)只有極性鍵,故D錯誤。6.(2020·鎮(zhèn)江高二檢測)六氟化硫分子呈正八面體形(如圖所示),在高電壓下仍有良好的絕緣性,在電器工業(yè)方面有著廣泛的用途,但逸散到空氣中會引起溫室效應(yīng)。下列有關(guān)六氟化硫的推測不正確的是 ()A.六氟化硫不支持燃燒B.每個六氟化硫分子中存在6個極性鍵和12個非極性鍵C.六氟化硫分子中的S—F鍵都是σ鍵,且鍵長、鍵能都相等D.六氟化硫分子是非極性分子【解析】選B。SF6中F為1價,則S為+6價,S元素不能再失電子,所以其不能被氧化。由于其在高電壓下仍有良好的絕緣性,說明其化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,故六氟化硫不支持燃燒,故A正確;同種原子間形成非極性鍵,不同原子間形成極性鍵,六氟化硫分子中的S—F鍵均為極性鍵,不含非極性鍵,故B錯誤;六氟化硫分子中的S—F鍵都是σ鍵,分子為正八面體結(jié)構(gòu),所以鍵長、鍵能都相等,故C正確;該分子為正八面體結(jié)構(gòu),正負電荷重心重合,為非極性分子,故D正確。7.下列有關(guān)鍺(Ge)及其化合物的敘述中不正確的是()A.Ge的第一電離能高于碳而電負性低于碳B.GeCl4和CCl4分子都是正四面體構(gòu)型C.GeO2和CO2都是非極性分子D.GeCl4和CCl4分子都是含有極性鍵的非極性分子【解析】選A。A項,Ge和C同處于周期表中第ⅣA族,鍺原子比碳原子的電子層多,則Ge的第一電離能和電負性均小于C;B項,GeCl4中鍺原子和CCl4分子中碳原子均采取sp3雜化,均為正四面體形分子;C項,GeO2和CO2均為直線形分子,分子存在對稱性,故二者均為非極性分子;D項,GeCl4和CCl4中含有極性鍵(分別為Ge—Cl鍵、C—Cl鍵),分子均為正四面體結(jié)構(gòu),存在對稱性,則二者均為非極性分子。二、非選擇題(本題包括3小題,共35分)8.(10分)(2020·福州高二檢測)熏蒸劑是利用揮發(fā)時所產(chǎn)生的蒸氣毒殺有害生物的一類農(nóng)藥。以氣態(tài)分子進入有害生物體內(nèi)而起毒殺作用。羰基硫(COS)可作為熏蒸劑,分子結(jié)構(gòu)與CO2相似?；卮鹣铝袉栴}:(1)碳原子的核外電子排布式為________;組成羰基硫的元素中,半徑最大的原子其核外有________種不同能量的電子。

(2)羰基硫為________(填“極性”或“非極性”)分子,羰基硫的電子式為______________。

(3)解釋穩(wěn)定性CO2大于CS2的原因:

_________________________。

【解析】(1)碳原子的核外電子排布式為1s22s22p2;電子層數(shù)越多,原子半徑越大,電子層數(shù)相同的,原子序數(shù)越大,半徑越小,則原子半徑:S>C>O,則S原子的半徑最大結(jié)合電子排布式1s22s22p63s23p4,同一軌道電子能量相同,則有5種能量不同的電子;(2)COS分子正負電荷重心不重合,所以羰基硫分子為極性分子;羰基硫中分子中所有原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu),碳原子能形成4個共價鍵,硫原子能形成2個共價鍵,氧原子能形成2個共價鍵;(3)解釋穩(wěn)定性CO2大于CS2的原因,CO鍵能大于CS鍵能,所以穩(wěn)定性CO2大于CS2。答案:(1)1s22s22p25(2)極性QUOTE(3)CO鍵能大于CS鍵能,所以穩(wěn)定性CO2大于CS29.(10分)(2019·蘇州高二檢測)在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3分子中:(1)以非極性鍵結(jié)合的非極性分子是________;

(2)以極性鍵結(jié)合的具有直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子是________;

(3)以極性鍵結(jié)合的具有正四面體形結(jié)構(gòu)的非極性分子是_____________;

(4)以極性鍵結(jié)合的具有三角錐形結(jié)構(gòu)的極性分子是__________________;

(5)以極性鍵結(jié)合的具有sp3雜化軌道結(jié)構(gòu)的分子是________;

(6)以極性鍵結(jié)合的具有sp2雜化軌道結(jié)構(gòu)的分子是________。

【解析】(1)以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子為非極性分子;(2)CS2與CO2相似,是以極性鍵結(jié)合的直線形結(jié)構(gòu)的非極性分子;(3)CH4是正四面體形結(jié)構(gòu);(4)NH3是三角錐形結(jié)構(gòu);(5)H2O、NH3、CH4的中心原子都是sp3雜化;(6)BF3中B采取sp2雜化方式。答案:(1)N2(2)CS2(3)CH4(4)NH3(5)H2O、NH3、CH4(6)BF310.(15分)(2020·惠州高二檢測)X、Y、Z、M、R五種元素的原子序數(shù)依次增大,只有X、Y、Z為短周期元素,相關(guān)信息如表:元素相關(guān)信息X基態(tài)原子核外有3個能級,且各能級電子數(shù)目相等Y常見化合價只有0、1、2Z單質(zhì)為黃綠色有毒氣體M第四周期d區(qū)元素,基態(tài)原子的核外有6個未成對電子R第五周期,與X處于同一主族(1)元素X、Y電負性的大小順序是________(用元素符號表示)。

(2)XYZ2分子中所有原子均滿足8電子構(gòu)型,分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目比為____________。

(3)元素Y可形成一種氫化物的空間結(jié)構(gòu)如圖所示,中心原子Y的雜化方式是________,該分子為___________

(填“極性”或“非極性”)分子。(4)元素M基態(tài)原子的價電子排布式為________,MO5中M的化合價為+6價,則該分子中含有過氧鍵的數(shù)目為__________________________

。

(5)元素R與Z可形成化合物RZ2,用價電子對互斥理論推斷該分子的空間構(gòu)型為________,分子中Z—R—Z的鍵角________120°(填“>”“=”或“<”)。

【解析】X、Y、Z、M、R五種元素的原子序數(shù)依次增大,只有X、Y、Z為短周期元素,X的基態(tài)原子核外有3個能級,且各能級電子數(shù)目相等,其核外電子排布為1s22s22p2,則X為C元素;Y的常見化合價只有0價、1價、2價,則Y為O元素;Z單質(zhì)為黃綠色有毒氣體,Z為Cl元素;M為第四周期d區(qū)元素,基態(tài)原子的核外有6個未成對電子,其核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1,則M為Cr元素;R位于第五周期,與X處于同一主族,則R為Sn元素。根據(jù)上述分析,X為C元素,Y為O元素,Z為Cl元素,M為Cr元素,R為Sn元素。(1)X為C,Y為O,同一周期從左向右,電負性逐漸增強,則電負性:O>C;(2)XYZ2為COCl2,COCl2分子中所有原子均滿足8電子構(gòu)型,說明其分子中含有1個CO鍵和兩個C—Cl鍵,每個雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵,則COCl2分子中σ鍵與π鍵之比為(1+2)∶1=3∶1;(3)Y為O,根據(jù)圖示可知,該氫化物為H2O2,其分子中含有的H—O鍵為極性鍵,且分子結(jié)構(gòu)不對稱,屬于極性分子;H2O2的中心原子O原子雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化;(4)M為Cr,原子序數(shù)為24,其基態(tài)原子核外電子排布式為:1s22s22p63s23p63d54s1,則Cr的價電子排布式為3d54s1;CrO5中Cr的化合價為+6價,設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x,由化合物中正負化合價代數(shù)和為0可知,x×2×(1)+(52x)×(2)+6=0,解得:x=2;(5)元素R與Z可形成化合物RZ2為SnCl2,分子中Sn原子價層電子對個數(shù)=2+QUOTE=3,含有一個孤電子對,Sn原子是sp2雜化,為角形結(jié)構(gòu),孤電子對之間的排斥力>孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力>成鍵電子對之間的排斥力,所以Cl—Sn—Cl的鍵角<120°。答案:(1)O>C(2)3∶1(3)sp3極性(4)3d54s12(5)角形<(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題6分,共12分)11.(2020·開封高二檢測)下列有機物中含有兩個手性碳原子的是 ()A.B.C.D.【解析】選B。由有機物的結(jié)構(gòu)可以看出,A、C、D三項中沒有手性碳原子;B項中每個與氯原子相連的碳原子都是手性碳原子。12.(雙選)硅烷是一種無色、與空氣反應(yīng)并會引起窒息的氣體。其分子結(jié)構(gòu)和CH4相似,但Si—H鍵鍵能比C—H鍵鍵能低。下列判斷錯誤的是 ()A.SiH4分子呈正四面體形B.SiH4分子是極性分子C.因為Si—H鍵鍵能比C—H鍵鍵能低,所以SiH4沸點低于CH4沸點D.SiH4分子穩(wěn)定性低于CH4分子,因為C—H鍵鍵能高【解析】選B、C。甲烷分子為正四面體構(gòu)型,SiH4的分子結(jié)構(gòu)與CH4類似,因此SiH4具有正四面體的構(gòu)型,故A正確;SiH4是正四面體的構(gòu)型,正負電荷重心重合,是正四面體結(jié)構(gòu),所以是非極性分子,故B錯誤;結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對分子質(zhì)量越大沸點越高,所以SiH4沸點高于CH4沸點,故C錯誤;中心元素的非金屬性越強對應(yīng)氫化物越穩(wěn)定,因為碳的非金屬性強于硅,則C—H鍵鍵能高,所以CH4分子穩(wěn)定,故D正確。二、非選擇題(本題包括2小題,共18分)13.(8分)麻醉劑的發(fā)現(xiàn)和使用,是人類醫(yī)療史上了不起的一項成就,它可使患者在接受治療時感覺不到疼痛。(1)笑氣是人類最早應(yīng)用于醫(yī)療的麻醉劑之一,它可由NH4NO3在微熱條件下分解產(chǎn)生,產(chǎn)物除N2O外還有一種,此反應(yīng)的化學(xué)方程式為

_______________。

有關(guān)理論認為N2O與CO2分子具有相似的結(jié)構(gòu)(包括電子式),則其空間構(gòu)型是______________形,N2O為______________分子(填“極性”或“非極性”)

(2)另一種常用麻醉劑氯仿,常因保存不慎而被氧化,產(chǎn)生劇毒光氣(COCl2):2CHCl3+O22HCl+2COCl2,為了防止事故,使用前可用于檢驗氯仿是否變質(zhì)的試劑是____________。

A.淀粉碘化鉀溶液 B.NaOH溶液C.酚酞溶液 D.硝酸酸化的AgNO3溶液【解析】(1)根據(jù)原子守恒分析可知,NH4NO3在微熱條件下分解,產(chǎn)物除N2O外還有一種,應(yīng)為H2O,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:NH4NO3N2O↑+2H2O;N2O與CO2分子具有相似的結(jié)構(gòu),其空間構(gòu)型與二氧化碳相同,所以一氧化二氮是直線形分子,正負電荷重心重合,結(jié)構(gòu)對稱,為非極性分子。(2)根據(jù)被氧化,發(fā)生的反應(yīng)是2CHCl3+O22HCl+2COCl2,產(chǎn)物中有HCl氣體產(chǎn)生,氯化氫能和硝酸酸化的硝酸銀溶液反應(yīng)生成氯化銀白色沉淀,而氯仿和硝酸酸化的硝酸銀溶液不反應(yīng),所以可用硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗是否被氧化,故選D。答案:(1)NH4NO3N2O↑+2H2O直線非極性(2)D14.(10分)(2020·吉林高二檢測)有A、B、C、D、E五種元素,它們的核電荷數(shù)依次增大,且都小于20。其中C、E是金屬元素;A和E屬同一族,它們原子的最外層電子排布為ns1。B和D也屬同一族,它們原子最外層的p能級電子數(shù)是s能級電子數(shù)的兩倍,C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半。請回答下列問題:(1)寫出A、B、C、D、E五種元素的元素符號:A是______________,B是___________