MgO>NaCl,与离子键大小有关,D项错误。
3.对碳原子核外两个未成对电子的描述,正确的是( )
A.电子云形状不同B.自旋方向相同
C.能量不同D.在同一轨道
答案 B
解析 碳原子的核外电子排布为1s22s22p2,两个未成对电子处于p轨道,电子云形状相同,都为哑铃形,故A不正确;两个电子占据两个p轨道且自旋方向相同,具有的能量相同,故B正确,C、D错误。
4.下列说法不正确的是( )
A.SiO2硬度大的原因与Si、O原子之间的成键方式及排列方式有关
B.乙醇沸点高于二甲醚的原因与分子间作用力大小有关
C.冰醋酸溶于水时只破坏分子间作用力
D.MgO熔点高达2800℃是因为其中的离子键较难被削弱
答案 C
解析 二氧化硅是原子晶体,晶体的硬度大取决于硅原子和氧原子之间的共价键和排列方式,故A正确;乙醇的沸点高主要是因为乙醇分子间存在氢键,而二甲醚没有氢键,氢键是较强的分子间作用力,故B正确;冰醋酸溶于水破坏分子间作用力和共价键,故C错误;氧化镁中含有离子键,较难破坏,所以熔点高,故D正确。
5.下列说法不正确的是( )
A.NaClO是含有两种类型化学键的离子化合物
B.CO2通入水的过程中,有共价键的形成和断裂,但不涉及离子键的变化
C.金刚石和足球烯都只由碳元素构成,且含有的化学键类型也相同
D.常温常压下,H2O与CH4的不同状态可以说明H2O的热稳定性更好
答案 D
解析 NaClO是由Na+和ClO-组成的,即NaClO属于离子化合物,含有离子键,ClO-中存在共价键,故A项说法正确;CO2溶于水形成H2CO3,H2CO3电离,CO2、H2O、H2CO3均属于共价化合物,有共价键的形成和断裂,没有离子键的变化,故B项正确;金刚石和足球烯都是碳元素组成的单质,都是由共价键组成,故C项正确;热稳定性与物质状态无关,故D项错误。
角度二 分子的立体构型 晶体结构模型
1.判断分子或离子立体构型“三步曲”
第一步:
确定中心原子上的价层电子对数
a为中心原子的价电子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为与中心原子结合的原子数。
如NH3的中心原子为N,a=5,b=1,x=3,所以中心原子孤电子对数=
(a-xb)=
×(5-3×1)=1。
第二步:
确定价层电子对的立体构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。
第三步:
分子立体构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。
根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
2.“四种方法”判断分子中心原子的杂化类型
(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断
多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心原子杂化方式的对照:
分子的立体结构
正四面体形
三角锥形
V形
平面三角形
V形
直线形
杂化类型
sp3
sp2
sp
①只要分子构型为直线形的,中心原子一定为sp杂化,同理,只要中心原子是sp杂化的,分子构型一定为直线形。
②只要分子构型为平面三角形的,其中心原子一定为sp2杂化。
③只要分子中的原子不在同一平面内的,中心原子一定是sp3杂化。
④V形分子的判断需要借助孤电子对数,孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化,孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109°28′,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据中心原子的电子对数判断
如中心原子的电子对数为4,是sp3杂化;为3,是sp2杂化;为2,是sp杂化。
(4)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断
如没有π键的为sp3杂化,含1个π键的为sp2杂化,含2个π键的为sp杂化。
3.典型晶体模型
晶体
晶体结构
晶体详解
原子晶体
金刚石
(1)每个碳与相邻的4个碳以共价键结合,形成正四面体结构
(2)键角均为109°28′
(3)最小碳环由6个C组成且6个C原子不在同一平面内
(4)每个C参与4条C—C键的形成,C原子数与C—C键数之比为1∶2
SiO2
(1)每个Si与4个O以共价键结合,形成正四面体结构
(2)每个正四面体占有1个Si,4个“
O”,n(Si)∶n(O)=1∶2
(3)最小环上有12个原子,即6个O、6个Si
分子晶体
干冰
(1)8个CO2分子构成立方体且在6个面心各有1个CO2分子
(2)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个
离子晶体
NaCl(型)
每个Na+(Cl-)周围等距且紧邻的Cl-(Na+)有6个。
每个Na+周围等距且紧邻的Na+有12个
CsCl(型)
每个Cs+周围等距且紧邻的Cl-有8个,每个Cs+(Cl-)周围等距且紧邻的Cs+(Cl-)有6个
每小题有一个或两个选项符合题意
1.(2020·山东等级模拟考,7)利用反应CCl4+4Na
C(金刚石)+4NaCl可实现人工合成金刚石。
下列关于该反应的说法错误的是( )
A.C(金刚石)属于共价晶体
B.该反应利用了Na的强还原性
C.CCl4和C(金刚石)中C的杂化方式相同
D.NaCl晶体中每个Cl-周围有8个Na+
答案 D
解析 D选项,NaCl晶体中Cl-配位数为6;A选项,原子晶体也叫共价晶体;C选项,C均为sp3杂化。
2.(2019·山东高三月考)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe—Sm—As—F—O组成的化合物。
下列说法正确的是( )
A.元素As与N同族,可预测AsH3分子中As—H键的键角小于NH3中N—H键的键角
B.Fe成为阳离子时首先失去3d轨道电子
C.配合物Fe(CO)n可用作催化剂,Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=5
D.每个H2O分子最多可与两个H2O分子形成两个氢键
答案 AC
解析 元素As与N同族,N的电负性大于As,使成键电子离N原子更近,两个N—H键间的排斥力增大,NH3中键角更大,因此AsH3分子中As—H键的键角小于NH3中N—H键的键角,故A正确;Fe成为阳离子时首先失去4s轨道电子,故B错误;配合物Fe(CO)n可用作催化剂,Fe的价电子排布式为3d64s2,价电子数为8,一个配体CO提供2个电子,因此Fe(CO)n内中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,8+2×n=18,则n=5,故C正确;冰中每个H2O分子与周围四个水分子形成氢键形成四面体结构,即一个水分子可以形成四个氢键,故D错误。
3.CH
、—CH3、CH
都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法错误的是( )
A.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化
B.CH
与NH3、H3O+互为等电子体,立体构型均为三角锥形
C.CH
中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面
D.2个—CH3或1个CH
和1个CH
结合均可得到CH3CH3
答案 A
解析 CH
、—CH3、CH
分别具有6个、7个和8个价电子,它们不互为等电子体,故A错误;CH
与NH3、H3O+均具有8个价电子、4个原子,互为等电子体,立体构型均为三角锥形,故B正确;根据价层电子对互斥理论,CH
中C原子的价层电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,其立体构型是平面三角形,故C正确;根据质量守恒和电荷守恒可知,2个—CH3或1个CH
和1个CH
结合都能得到CH3CH3,故D正确。
4.我国用BeO、KBF4等原料制备KBe2BO3F2晶体,在世界上首次实现在177.3nm深紫外激光倍频输出,其晶胞如图所示。
下列说法错误的是( )
A.构成晶体的非金属元素的电负性由大到小的顺序为F>O>B
B.KBF4中的阴离子的中心原子的杂化方式为sp2
C.根据元素周期表中元素所处的位置可推测BeO与Al2O3性质相似
D.晶胞中的K+有2个位于晶胞内部,8个位于晶胞顶点,则1mol该晶胞含3molKBe2BO3F2
答案 B
解析 非金属元素的非金属性越强,电负性越大,则电负性由大到小的顺序为F>O>B,故A正确;KBF4中的阴离子为BF
,中心原子为B,根据价层电子对互斥理论,中心原子价层电子对数=4+
×(4-4×1)=4,因此杂化方式为sp3,故B错误;根据对角线规则,在对角线的元素,性质具有相似性,故C正确;晶胞中的K+有2个位于晶胞内部,8个位于晶胞顶点,该晶胞中K+的数目=8×
+2=3,则1mol该晶胞含3molK,因此KBe2BO3F2物质的量为3mol,故D正确。
5.如图为碘晶体晶胞结构,下列有关说法正确的是( )
A.碘分子的排列有2种不同的取向,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层状结构
B.用均摊法可知平均每个晶胞中有4个碘原子
C.碘晶体为无限延伸的空间结构,是原子晶体
D.碘晶体中的碘原子间存在非极性键和范德华力
答案 A
解析 碘分子的排列有2种不同的取向,在顶点和面心不同,2种取向不同的碘分子以4配位数交替配位形成层状结构,故A正确;用均摊法计算:
顶点碘分子个数加面心碘分子个数=8×
+6×
=4,因此平均每个晶胞中有4个碘分子,即有8个碘原子,故B错误;碘晶体为无限延伸的空间结构,构成微粒为分子,是分子晶体,故C错误;碘晶体中的碘原子间存在I—I非极性键,碘分子之间存在范德华力,故D错误。
选择题特训
(20分钟)
一、选择题:
每小题只有一个选项符合题意。
1.下列叙述正确的有( )
A.第四周期元素中,锰原子价电子层中未成对电子数最多
B.第二周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次增大
C.卤素氢化物中,HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小
D.价层电子对互斥理论中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数
答案 D
解析 Mn的价电子排布式为3d54s2,含有5个未成对电子,而同周期Cr的价电子排布式为3d54s1,含有6个未成对电子,A项错误;同周期主族元素原子半径随着核电荷数递增而逐渐减小,B项错误;卤化氢都是分子晶体,熔、沸点的高低一般取决于范德华力的大小,而范德华力的大小取决于分子的相对分子质量的大小,虽然HF分子之间的范德华力最小,但由于氢键的存在,HF的沸点是卤化氢中最高的,而HCl分子间无氢键,故其沸点在卤化氢中最低,C项错误。
2.下列有关晶体结构的叙述中错误的是( )
A.金刚石的网状结构中,最小的环上有6个碳原子
B.分子晶体熔化时,不破坏共价键;共价晶体熔化时,破坏共价键
C.在金属铜的晶体中,由于存在自由电子,因此铜能导电
D.在氯化铯晶体中,每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有8个
答案 D
解析 A项,根据金刚石的晶胞结构图可知,最小的环上有6个碳原子,正确;B项,分子晶体熔化时只是状态发生变化,没有化学键的断裂,只破坏分子间作用力,共价晶体的构成微粒是原子,熔化时化学键被破坏,正确;C项,金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的,在通电条件下,自由电子的定向移动使得金属晶体能导电,正确;D项,氯化铯晶体的晶胞结构如图所示,由图可知,每个氯离子周围最近且距离相等的氯离子有6个,错误。
3.下列排序不正确的是( )
A.熔点由高到低:
Na>Mg>Al
B.硬度由大到小:
金刚石>碳化硅>晶体硅
C.晶体熔点由低到高:
CO<KCl<SiO2
D.熔点由高到低:
NaF>NaCl>NaBr>NaI
答案 A
解析 A项,金属离子的电荷越多,半径越小,其熔点越高,则熔点由高到低的顺序为Al>Mg>Na,错误;B项,键长越短,共价键越强,硬度越大,键长C—C<C—Si<Si—Si,则硬度由大到小的顺序为金刚石>碳化硅>晶体硅,正确;C项,一般情况下,晶体熔点的高低顺序为分子晶体<离子晶体<共价晶体,故熔点CO(分子晶体)<KCl(离子晶体)<SiO2(共价晶体),正确;D项,电荷相同的离子,离子半径越小,熔点越高,F、Cl、Br、I的离子半径由小到大,则熔点由高到低的顺序为NaF>NaCl>NaBr>NaI,正确。
4.价层电子对互斥理论(VSEPR)可用于预测H2S和COCl2的立体结构,则其立体结构分别为( )
A.直线形、三角锥形B.V形、三角锥形
C.直线形、平面三角形D.V形、平面三角形
答案 D
解析 H2S分子中的中心原子S原子上的孤电子对数是
×(6-1×2)=2,则说明H2S分子中中心原子有4对电子对,其中2对是孤电子对,因此立体结构是V形;而COCl2中中心原子的孤电子对数是
×(4-2×1-1×2)=0,因此COCl2中中心原子电子对数是3对,是平面三角形结构,故D项正确。
5.下列关于化合物
的叙述正确的是( )
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.分子中有7个σ键和1个π键
D.该分子在水中的溶解度小于2-丁烯
答案 B
解析 分子间不可形成氢键,A项错误;分子中含有碳碳非极性键、碳氢极性键和碳氧极性键,B项正确;分子中含有9个σ键、3个π键,C项错误;分子中含有醛基,溶解度大于2-丁烯,D项错误。
6.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。
则分子中B原子杂化轨道类型及同层分子间的主要作用力分别是( )
A.sp,范德华力B.sp2,范德华力
C.sp2,氢键D.sp3,氢键
答案 C
解析 由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化,故B原子也为sp2杂化,但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连,羟基间能形成氢键,故同层分子间的主要作用力为氢键。
7.已知C3N4晶体具有比金刚石还大的硬度,且构成该晶体的微粒间只以单键结合。
下列关于C3N4晶体的说法错误的是( )
A.该晶体属于共价晶体,其化学键比金刚石中的碳碳键更牢固
B.该晶体中每个碳原子连接4个氮原子,每个氮原子连接3个碳原子
C.该晶体中碳原子和氮原子的最外层都满足8电子稳定结构
D.该晶体的结构与金刚石相似,都是原子间以非极性键形成空间网状结构
答案 D
8.氨气溶于水时,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。
根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为( )
A.
B.
C.
D.
答案 B
解析 根据NH3·H2ONH
+OH-可知,NH3·H2O的结构式为
。
9.高温下,超氧化钾晶体呈立方体结构,晶体中氧的化合价部分为0价,部分为-2价。
如图所示为超氧化钾晶体的一个晶胞,则下列说法正确的是( )
A.超氧化钾的化学式为KO2,每个晶胞中含有4个K+和4个O
B.晶体中每个K+周围有8个O
,每个O
周围有8个K+
C.晶体中与每个K+距离最近的K+有8个
D.晶体中与每个K+距离最近的K+有6个
答案 A
解析 由题中的晶胞结构可知,有8个K+位于顶点,6个K+位于面心,则晶胞中含有的K+个数为8×
+6×
=4;有12个O
位于棱上,1个O
处于中心,则晶胞中含有的O
个数为12×
+1=4,所以超氧化钾的化学式为KO2。
每个K+周围有6个O
。
每个O
周围有6个K+,与每个K+距离最近的K+有12个。
10.下列说法中正确的是( )
A.PCl3分子是三角锥形,这是因为P原子是以sp2杂化的结果
B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道
C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR构型都是四面体
D.AB3型的分子立体构型必为平面三角形
答案 C
解析 PCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对,属于sp3杂化,含有1个孤电子对,所以立体构型为三角锥形,A错误;能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道,则sp3杂化轨道是能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道,故B错误;中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体,而分子的立体构型还与含有的孤电子对数有关,C正确;AB3型的分子立体构型与中心原子的孤电子对数有关,如BF3中B原子没有孤电子对,为平面三角形,NH3中N原子有1个孤电子对,为三角锥形,D错误。
二、选择题:
每小题有一个或两个选项符合题意。
11.下列说法中错误的是( )
A.从CH4、NH
、SO
为正四面体结构,可推测PH
、PO
也为正四面体结构
B.1mol金刚石晶体中,平均含有4molC—C键
C.水的沸点比硫化氢的高,是因为H2O分子间存在氢键,H2S分子间不能形成氢键
D.某气态团簇分子结构如图所示,该气态团簇分子的分子式为EF或FE
答案 BD
解析 PH
、PO
中都形成4个σ键,且孤电子对数均为0,则应为正四面体结构,故A正确;金刚石中每个C都与另外4个C相连,则平均每个C原子成键数目为4×
=2个,所以1mol金刚石晶体中,平均含有2molC—C键,B项错误;由于在水分子间存在氢键,从而使H2O分子之间的作用力加强,所以水的沸点要比硫化氢的高,故C正确;团簇分子中含有4个E、4个F原子,分子式应为E4F4或F4E4,所以D选项是错误的。
12.石英晶体的平面示意图如图,它实际上是立体的网状结构(可以看作是晶体硅中的每个Si—Si键中插入一个O),其中硅、氧原子数比是m∶n,有关叙述正确的是( )
A.m∶n=2∶1
B.6g该晶体中含有0.1NA个分子
C.原硅酸根(SiO
)的结构为
,则二聚硅酸根离子Si2O
中的x=7
D.石英晶体中由硅、氧原子构成的最小的环上含有的Si、O原子个数和为8
答案 C
13.下表为元素周期表的一部分,其中X、Y、Z、W为短周期元素,W元素的核电荷数为X元素的2倍。
下列说法正确的是( )
A.X、W、Z元素的原子半径依次减小
B.Y、Z、W的电负性依次逐渐增强,它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性依次递增
C.YX2晶体熔化、液态WX3汽化均需克服分子间作用力
D.根据元素周期律,可以推测T2X3具有氧化性和还原性
答案 BD
解析 A项,X、Y、Z、W为短周期元素,由元素周期表可知:
X应位于第二周期,且应位于周期表中右半部分,W与X处于同一主族,且W元素原子的核电荷数为X元素的2倍,那么X为O,W为S,可知Y为Si、Z为P、T为As;B项,同周期元素从左到右非金属性依次增强,电负性依次增大;C项,SiO2晶体熔化克服共价键,液态SO3分子之间存在分子间作用力;D项,As2O3中As为+3价,为中间价态。
14.1,4-二氧六环的一种合成方法如下,下列说法正确的是( )
A.反应①、②的原子利用率均为100%
B.乙烯、环氧乙烷中的碳原子杂化方式相同
C.环氧乙烷分子中的