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高考化学专题复习 跟踪检测（六十三） 分子结构与性质（含解析）
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这是一份高考化学专题复习 跟踪检测（六十三） 分子结构与性质（含解析），共9页。
跟踪检测（六十三） 分子结构与性质
1．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原子杂化轨道的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
解析：选C 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；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。
2．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是( )
解析：选A 乙醛中甲基中的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化，A正确；丙烯腈中双键连接的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化，B错误；甲醛中碳原子采取sp2杂化，C错误；丙炔中甲基中的碳原子采取sp3杂化，三键连接的两个碳原子采取sp杂化，D错误。
3．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的立体构型为平面三角形，则其阳离子的立体构型和阳离子中氮的杂化方式为( )
A．直线形 sp杂化 B．V形 sp2杂化
C．三角锥形 sp3杂化 D．平面三角形 sp2杂化
解析：选A 氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为＋5和原子组成可知，阴离子为NO、阳离子为NO，NO中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以立体构型为直线形，杂化类型为sp，故A项正确。
4．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是( )
A．N2分子与CO分子中都含有三键
B．CO分子中有一个π键是配位键
C．N2与CO互为等电子体
D．N2与CO的化学性质相同
解析：选D N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。
5．Co(Ⅲ)的八面体配合物CoClm·nNH3，若1 mol配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值是( )
A．m＝1，n＝5 B．m＝3，n＝4
C．m＝5，n＝1 D．m＝4，n＝5
解析：选B 由1 mol配合物生成1 mol AgCl知，1 mol配合物电离出1 mol Cl－即配离子显＋1价，外界有一个Cl－，又因Co显＋3价，所以[CoClm－1·nNH3]＋中有两个Cl－，又因为该配合物空间构型为八面体，所以n＝6－2＝4。
6．(2019·海南高考改编)下列各组物质性质的比较，结论正确的是( )
A．分子的极性：BCl3
C．物质的沸点：HFHCl，错误；D项，CS2为非极性溶剂，CCl4为非极性分子，H2O为极性分子，结合“相似相溶”原理可知，在CS2中的溶解度：CCl4>H2O，错误。
7．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多“明星分子”，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是( )
A．H2O2分子中的O为sp2杂化
B．CO2分子中C原子为sp杂化
C．BF3分子中的B原子为sp3杂化
D．CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化
解析：选B A项，H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，采取sp3杂化，错误；B项，CO2分子中C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp杂化，正确；C项，BF3分子中的B原子的最外层电子数为3，形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，错误；D项，CH3COOH分子中有2个碳原子，其中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化，错误。
8．氨溶于水时，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( )
解析：选B 根据NH3·H2ONH＋OH－可知NH3·H2O的结构式为
9.S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法中错误的是( )
A．S2Cl2为非极性分子
B．分子中既含有极性键又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为
2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
解析：选A 根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，故A错误，B正确；由于S2Cl2与S2Br2的结构相似，而相对分子质量：S2Br2>S2Cl2，故C正确；由少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，知其与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，故D正确。
10．胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列说法正确的是( )
A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp2杂化
B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键，不存在离子键
C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
D．胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去
解析：选D H2O中O原子形成2个σ键，有2个孤电子对，为sp3杂化，硫酸根离子中羟基氧是sp3杂化，非羟基氧不是中心原子，不参与杂化，故A错误；在结构示意图中，存在O→Cu配位键，H—O、S—O共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键，故B错误；胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子晶体，故C错误；由于胆矾晶体中有两类结晶水，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，结合方式不同，因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物，故D正确。
11．已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物，试根据有关信息完成下列问题：
(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。
①1 mol冰中有______mol氢键。
②用球棍模型表示的水分子结构是________。
(2)已知H2O2分子的结构如图所示：H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半展开的书的两面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。
试回答：
①H2O2分子的电子式是__________________，结构式是__________________________。
②H2O2分子是含有________键和________键的________(填“极性”或“非极性”)分子。
③H2O2难溶于CS2，简要说明理由：___________________________________________
____________________________。
④H2O2中氧元素的化合价是____________，简要说明原因_______________________。
解析：(1)①在冰中，每个水分子与周围4个水分子形成4个氢键，按“均摊法”计算，相当于每个水分子有2个氢键；②水分子为V形结构。(2)②由H2O2的立体构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键；③CS2为非极性分子，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。
答案：(1)①2 ②B
H—O—O—H ②极性 非极性 极性 ③H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2 ④－1价 因O—O键为非极性键，而O—H键为极性键，共用电子对偏向氧，故氧为－1价
12．(2019·湖南长郡中学调研)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。BH的键角是________，立体构型为__________。
解析：(1)硼为第5号元素，其价电子轨道表达式为。(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；利用价电子转移的方法，将N上的价电子转移给B原子，可以得出与NH3BH3互为等电子体的分子有C2H6等。(3)BH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′。
答案：(1) (2)①sp3杂化 ②N C2H6(其他合理答案也可) (3)109°28′ 正四面体形
13．(2018·江苏高考)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为______________(用文字描述)。
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为_____________________________________________。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。
(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
解析：(1)SO中S原子的价层电子对数＝＝4，因此S原子为sp3杂化。NO中N原子的价层电子对数＝＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤对电子，因此空间构型为平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NO为O3的等电子体。(4)N与N可形成叁键，因此有1个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤对电子，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。
答案：(1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO (4)1∶2
14．(2019·桂林质检)碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态钒原子的结构示意图为________。
(2)VO的中心原子上的孤电子对数为________，一个VO中含有________个σ键。
(3)2－巯基烟酸氧钒配合物(图1中W)是副作用小且能有效调节血糖的新型药物。
①该药物中N原子的杂化方式是________。
②X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成大π键。大π键可用Π表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中的大π键表示为Π。
③下列微粒中存在大π键的是________(填字母)。
A．O3 B．SO
C．H2S D．NO
④CS2分子中大π键可以表示为________。
(4)偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨、水。偏矾酸铵的阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为________。
解析：(1)钒为23号元素，钒的原子结构示意图为。(2)VO的中心原子为V，V上的孤电子对数为0,1个V原子与4个O原子结合形成化学键，所以一个VO中含有4个σ键。(3)①该药物中N原子形成2个σ键，1个π键，N原子的价层电子对数＝孤电子对数＋σ键个数＝1＋2＝3，所以N原子采取sp2杂化。②X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解，因此X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为X>Z>Y。③从已知信息来看，形成大π键的条件是：原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，O3的立体构型为V形，SO的立体构型为正四面体，H2S的立体构型为V形，NO的立体构型为平面三角形。因此SO一定不存在大π键，H2S中H原子没有p轨道，也不存在大π键，O3和NO可以形成大π键。所以选A、D。④CS2是直线形分子，又有p轨道，因此可以形成三原子四电子的大π键：Π。(4)由题图2可知每个V与3个O形成阴离子，结合题意可知V的化合价为＋5，则偏钒酸铵的化学式为NH4VO3。
答案：
(1) (2)0 4 (3)①sp2 ②X>Z>Y X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解 ③AD ④Π (4)NH4VO3
15．元素周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
(1)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是________________(填化学式，写出两种)。
(2)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________________；酸根呈三角锥结构的酸是________(填化学式)。
(3)这五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)。
该化合物中，阴离子为__________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是____________________________________。
解析：a、b、c、d、e为前四周期元素，a的核外电子总数与其周期数相同，且原子序数最小，a为H元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，内层电子数为2，即，c为O元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于氧元素，则b为N元素；e的原子序数最大，且最外层只有1个电子，次外层有18个电子，位于第四周期，共有29个电子，推知e为Cu元素；d与c同族，且原子序数比O大比铜小，推知d为S元素。(1)a为H，与N、O、S可形成二元共价化合物，分别为NH3(三角锥形)、H2O(V形)、H2S(V形)，其中呈三角锥形的分子的中心原子的杂化方式为sp3杂化；H与N、O、S形成既含极性共价键，又含非极性共价键的化合物H2O2(H—O—O—H)、，H—O、H—N为极性键，O—O、N—N为非极性键。(2)这些元素可形成含氧酸HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸为H2SO3，SO价层电子对数为3＋×(6＋2－6)＝3＋1＝4。(3)含有H、N、O、S、Cu五种元素的化合物，联系配合物有关知识以及题目所给信息，观察阳离子中心为1个Cu2＋，周围为4个NH3分子和2个H2O分子，得到该化合物的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，加热时，由于H2O和Cu2＋作用力较弱会先失去。
答案：(1)sp3 H2O2、N2H4(合理即可)
(2)HNO2、HNO3 H2SO3
(3)SO 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱
16．(2020·河南郑州二模)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题：
(1)基态Cu原子的价电子排布式为________。
(2)从原子结构角度分析，第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是：I1(Fe)________I1(Cu)(填“>”“<”或“＝”)。
(3)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2＋)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如图：
①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为________。
②1 mol吡咯分子中所含的σ键总数为________个。分子中的大π键可用Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则吡咯环中的大π键应表示为________。
③C、N、O三种元素的简单氢化物中，沸点由低到高的顺序为____________(填化学式)。
④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的，则血红蛋白中的Fe2＋与O2是通过________键相结合的。
(4)黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2→SO3→H2SO4途径形成酸雨。SO2的空间构型为________。H2SO4的酸性强于H2SO3的原因是_______________________________。
解析：(1)基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1。(2)Cu原子失去1个电子后，3d10为全充满状态，结构稳定，所以铜原子易失去1个电子，第一电离能较小；铁原子价电子排布式为3d64s2，失去1个电子后，不是稳定结构，所以，铁原子不易失去1个电子，第一电离能较大，所以I1(Fe)>I1(Cu)。(3)①已知吡咯中的氮原子与其相连的原子均在同一平面内且为平面三角形结构，则吡咯分子中N原子的杂化类型为sp2。②根据分子结构可知1 mol吡咯分子中有8 mol单键、2 mol双键，所以所含σ键总数为10NA；吡咯环分子中形成大π键的原子数为5；氮原子中未参与成键的电子为1对，碳碳原子间除了形成σ键外，还有4个碳分别提供1个电子形成π键，共有电子数为6，所以吡咯环中的大π键应表示为Π。③CH4分子间无氢键，沸点最低，而NH3、H2O分子中均含氢键，由于氧原子的电负性大于氮原子，所以H2O分子间氢键较大，水的沸点最高；因此，三种氢化物的沸点由低到高的顺序为CH4
③CH4
跟踪检测（六十三） 分子结构与性质
1．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原子杂化轨道的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
解析：选C 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；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。
2．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是( )
解析：选A 乙醛中甲基中的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化，A正确；丙烯腈中双键连接的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化，B错误；甲醛中碳原子采取sp2杂化，C错误；丙炔中甲基中的碳原子采取sp3杂化，三键连接的两个碳原子采取sp杂化，D错误。
3．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的立体构型为平面三角形，则其阳离子的立体构型和阳离子中氮的杂化方式为( )
A．直线形 sp杂化 B．V形 sp2杂化
C．三角锥形 sp3杂化 D．平面三角形 sp2杂化
解析：选A 氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为＋5和原子组成可知，阴离子为NO、阳离子为NO，NO中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以立体构型为直线形，杂化类型为sp，故A项正确。
4．N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是( )
A．N2分子与CO分子中都含有三键
B．CO分子中有一个π键是配位键
C．N2与CO互为等电子体
D．N2与CO的化学性质相同
解析：选D N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。
5．Co(Ⅲ)的八面体配合物CoClm·nNH3，若1 mol配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值是( )
A．m＝1，n＝5 B．m＝3，n＝4
C．m＝5，n＝1 D．m＝4，n＝5
解析：选B 由1 mol配合物生成1 mol AgCl知，1 mol配合物电离出1 mol Cl－即配离子显＋1价，外界有一个Cl－，又因Co显＋3价，所以[CoClm－1·nNH3]＋中有两个Cl－，又因为该配合物空间构型为八面体，所以n＝6－2＝4。
6．(2019·海南高考改编)下列各组物质性质的比较，结论正确的是( )
A．分子的极性：BCl3
C．物质的沸点：HF
7．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多“明星分子”，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是( )
A．H2O2分子中的O为sp2杂化
B．CO2分子中C原子为sp杂化
C．BF3分子中的B原子为sp3杂化
D．CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化
解析：选B A项，H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，采取sp3杂化，错误；B项，CO2分子中C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp杂化，正确；C项，BF3分子中的B原子的最外层电子数为3，形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，错误；D项，CH3COOH分子中有2个碳原子，其中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化，错误。
8．氨溶于水时，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( )
解析：选B 根据NH3·H2ONH＋OH－可知NH3·H2O的结构式为
9.S2Cl2是橙黄色液体，少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢其挥发，并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法中错误的是( )
A．S2Cl2为非极性分子
B．分子中既含有极性键又含有非极性键
C．与S2Br2结构相似，熔、沸点：S2Br2>S2Cl2
D．与水反应的化学方程式可能为
2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl
解析：选A 根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，故A错误，B正确；由于S2Cl2与S2Br2的结构相似，而相对分子质量：S2Br2>S2Cl2，故C正确；由少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，知其与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2＋2H2O===SO2↑＋3S↓＋4HCl，故D正确。
10．胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列说法正确的是( )
A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp2杂化
B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键，不存在离子键
C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
D．胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去
解析：选D H2O中O原子形成2个σ键，有2个孤电子对，为sp3杂化，硫酸根离子中羟基氧是sp3杂化，非羟基氧不是中心原子，不参与杂化，故A错误；在结构示意图中，存在O→Cu配位键，H—O、S—O共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键，故B错误；胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子晶体，故C错误；由于胆矾晶体中有两类结晶水，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，结合方式不同，因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物，故D正确。
11．已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物，试根据有关信息完成下列问题：
(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。
①1 mol冰中有______mol氢键。
②用球棍模型表示的水分子结构是________。
(2)已知H2O2分子的结构如图所示：H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半展开的书的两面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。
试回答：
①H2O2分子的电子式是__________________，结构式是__________________________。
②H2O2分子是含有________键和________键的________(填“极性”或“非极性”)分子。
③H2O2难溶于CS2，简要说明理由：___________________________________________
____________________________。
④H2O2中氧元素的化合价是____________，简要说明原因_______________________。
解析：(1)①在冰中，每个水分子与周围4个水分子形成4个氢键，按“均摊法”计算，相当于每个水分子有2个氢键；②水分子为V形结构。(2)②由H2O2的立体构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键；③CS2为非极性分子，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。
答案：(1)①2 ②B
H—O—O—H ②极性 非极性 极性 ③H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2 ④－1价 因O—O键为非极性键，而O—H键为极性键，共用电子对偏向氧，故氧为－1价
12．(2019·湖南长郡中学调研)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。BH的键角是________，立体构型为__________。
解析：(1)硼为第5号元素，其价电子轨道表达式为。(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；利用价电子转移的方法，将N上的价电子转移给B原子，可以得出与NH3BH3互为等电子体的分子有C2H6等。(3)BH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′。
答案：(1) (2)①sp3杂化 ②N C2H6(其他合理答案也可) (3)109°28′ 正四面体形
13．(2018·江苏高考)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为______________(用文字描述)。
(2)Fe2＋基态核外电子排布式为_____________________________________________。
(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。
(5)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
解析：(1)SO中S原子的价层电子对数＝＝4，因此S原子为sp3杂化。NO中N原子的价层电子对数＝＝3，因此N原子为sp2杂化，无孤对电子，因此空间构型为平面(正)三角形。(2)Fe原子核外有26个电子，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去两个电子后，Fe2＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。(3)因为是阴离子，因此在周期表中可将一个O原子左移一个位置变为N原子，即NO为O3的等电子体。(4)N与N可形成叁键，因此有1个σ键和2个π键，即两者数目比为1∶2。(5)[Fe(NO)(H2O)5]2＋中有5个H2O和1个NO，题给图示中缺少1个H2O和1个NO，O和N提供孤对电子，根据题给图示结构可补填缺少的H2O和NO配体。
答案：(1)sp3 平面(正)三角形
(2)[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6
(3)NO (4)1∶2
14．(2019·桂林质检)碳、硫和钒的相关化合物在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题：
(1)基态钒原子的结构示意图为________。
(2)VO的中心原子上的孤电子对数为________，一个VO中含有________个σ键。
(3)2－巯基烟酸氧钒配合物(图1中W)是副作用小且能有效调节血糖的新型药物。
①该药物中N原子的杂化方式是________。
②X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为________，原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成大π键。大π键可用Π表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中的大π键表示为Π。
③下列微粒中存在大π键的是________(填字母)。
A．O3 B．SO
C．H2S D．NO
④CS2分子中大π键可以表示为________。
(4)偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨、水。偏矾酸铵的阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为________。
解析：(1)钒为23号元素，钒的原子结构示意图为。(2)VO的中心原子为V，V上的孤电子对数为0,1个V原子与4个O原子结合形成化学键，所以一个VO中含有4个σ键。(3)①该药物中N原子形成2个σ键，1个π键，N原子的价层电子对数＝孤电子对数＋σ键个数＝1＋2＝3，所以N原子采取sp2杂化。②X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解，因此X、Y、Z三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为X>Z>Y。③从已知信息来看，形成大π键的条件是：原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，O3的立体构型为V形，SO的立体构型为正四面体，H2S的立体构型为V形，NO的立体构型为平面三角形。因此SO一定不存在大π键，H2S中H原子没有p轨道，也不存在大π键，O3和NO可以形成大π键。所以选A、D。④CS2是直线形分子，又有p轨道，因此可以形成三原子四电子的大π键：Π。(4)由题图2可知每个V与3个O形成阴离子，结合题意可知V的化合价为＋5，则偏钒酸铵的化学式为NH4VO3。
答案：
(1) (2)0 4 (3)①sp2 ②X>Z>Y X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，Z中含有酯基，都不利于其在水中的溶解 ③AD ④Π (4)NH4VO3
15．元素周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：
(1)a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是________________(填化学式，写出两种)。
(2)这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________________；酸根呈三角锥结构的酸是________(填化学式)。
(3)这五种元素形成的一种1∶1型离子化合物中，阴离子呈四面体结构；阳离子呈轴向狭长的八面体结构(如图所示)。
该化合物中，阴离子为__________，阳离子中存在的化学键类型有________；该化合物加热时首先失去的组分是________，判断理由是____________________________________。
解析：a、b、c、d、e为前四周期元素，a的核外电子总数与其周期数相同，且原子序数最小，a为H元素；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，内层电子数为2，即，c为O元素；b的价电子层中的未成对电子有3个，且原子序数小于氧元素，则b为N元素；e的原子序数最大，且最外层只有1个电子，次外层有18个电子，位于第四周期，共有29个电子，推知e为Cu元素；d与c同族，且原子序数比O大比铜小，推知d为S元素。(1)a为H，与N、O、S可形成二元共价化合物，分别为NH3(三角锥形)、H2O(V形)、H2S(V形)，其中呈三角锥形的分子的中心原子的杂化方式为sp3杂化；H与N、O、S形成既含极性共价键，又含非极性共价键的化合物H2O2(H—O—O—H)、，H—O、H—N为极性键，O—O、N—N为非极性键。(2)这些元素可形成含氧酸HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3；酸根呈三角锥结构的酸为H2SO3，SO价层电子对数为3＋×(6＋2－6)＝3＋1＝4。(3)含有H、N、O、S、Cu五种元素的化合物，联系配合物有关知识以及题目所给信息，观察阳离子中心为1个Cu2＋，周围为4个NH3分子和2个H2O分子，得到该化合物的化学式为[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4，加热时，由于H2O和Cu2＋作用力较弱会先失去。
答案：(1)sp3 H2O2、N2H4(合理即可)
(2)HNO2、HNO3 H2SO3
(3)SO 共价键和配位键 H2O H2O与Cu2＋的配位键比NH3与Cu2＋的弱
16．(2020·河南郑州二模)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。回答下列问题：
(1)基态Cu原子的价电子排布式为________。
(2)从原子结构角度分析，第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是：I1(Fe)________I1(Cu)(填“>”“<”或“＝”)。
(3)血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2＋)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯和血红素的结构如图：
①已知吡咯中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为________。
②1 mol吡咯分子中所含的σ键总数为________个。分子中的大π键可用Π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则吡咯环中的大π键应表示为________。
③C、N、O三种元素的简单氢化物中，沸点由低到高的顺序为____________(填化学式)。
④血液中的O2是由血红素在人体内形成的血红蛋白来输送的，则血红蛋白中的Fe2＋与O2是通过________键相结合的。
(4)黄铜矿冶炼铜时产生的SO2可经过SO2→SO3→H2SO4途径形成酸雨。SO2的空间构型为________。H2SO4的酸性强于H2SO3的原因是_______________________________。
解析：(1)基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1。(2)Cu原子失去1个电子后，3d10为全充满状态，结构稳定，所以铜原子易失去1个电子，第一电离能较小；铁原子价电子排布式为3d64s2，失去1个电子后，不是稳定结构，所以，铁原子不易失去1个电子，第一电离能较大，所以I1(Fe)>I1(Cu)。(3)①已知吡咯中的氮原子与其相连的原子均在同一平面内且为平面三角形结构，则吡咯分子中N原子的杂化类型为sp2。②根据分子结构可知1 mol吡咯分子中有8 mol单键、2 mol双键，所以所含σ键总数为10NA；吡咯环分子中形成大π键的原子数为5；氮原子中未参与成键的电子为1对，碳碳原子间除了形成σ键外，还有4个碳分别提供1个电子形成π键，共有电子数为6，所以吡咯环中的大π键应表示为Π。③CH4分子间无氢键，沸点最低，而NH3、H2O分子中均含氢键，由于氧原子的电负性大于氮原子，所以H2O分子间氢键较大，水的沸点最高；因此，三种氢化物的沸点由低到高的顺序为CH4
③CH4
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