专题质量评估(三)专题4、5(90分钟 100分)一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分)1.(2022·郑州高二检测)当航天飞机返回地球进入大气层时,由于与空气剧烈摩擦,航天飞机尖端温度可达1000℃以上,为了防止极高的温度将其烧毁,科学家给航天飞机安装了可靠的保护层,作为保护层的材料可能是 ( )A.合成塑料B.合成纤维C.镁铝合金D.新型陶瓷【解析】选D。新型结构陶瓷即高温结构陶瓷,在高温时不易氧化和熔化,能弥补一些传统材料、金属材料的弱点。2.(2022·南平高二检测)已知Zn2+的4s和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间构型为 ( )A.直线形B.平面正方形C.正四面体D.正八面体【解析】选C。由于配合物中心原子形成sp3型杂化轨道,形成的4个空的sp3型杂化轨道分别接受一个氯离子提供的孤电子对形成4个配位键,所以形成的配合物是正四面体。【补偿训练】下列分子或晶体均不属于正四面体结构的是 ( )①二氧化碳 ②晶体硅 ③CH3Cl ④CH4⑤白磷 ⑥氨气A.①③ B.①⑥ C.①③⑥ D.②⑤⑥【解析】选C。CO2为直线形分子,CH3Cl是四面体分子但不是正四面体分子,NH3为三角锥型分子。3.关于原子轨道的说法不正确的是 ( )A.中心原子采取相同类型的杂化轨道成键的分子,其几何构型不一定相同B.sp杂化轨道是由同一个原子中能量相近的一个s轨道和一个p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道C.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键D.乙烯与氢气反应会变成乙烷,碳原子的杂化类型由sp2杂化变为sp3杂化【解析】选C。NH3属于AB3型,但氮原子属于sp3杂化轨道成键。4.氢叠氮酸(HN3)与醋酸性质相近,其盐稳定,但受撞击时易迅速发生反应,生成氮气。关于氢叠氮酸有以下说法:①NaN3的水溶液呈碱性②固体HN3属分子晶体③固体NaN3属离子化合物④NaN3可用于小汽车防撞保护气囊其中正确的是 ( )A.①②③B.①②③④C.②③④D.①③④【解析】选B。由题中信息可确定:HN3是一种弱酸,故属于分子晶体,NaN3可看作强碱弱酸盐,受撞击易分解,其水溶液呈碱性。5.下列有关分子中指定原子的杂化类型正确的是 ( )A.CH4分子中C:spB.BF3中B:sp3C.C2H2中C:spD.SiO2中Si:sp2【解析】选C。CH4分子中C为sp3杂化;BF3中B为sp2杂化;C2H2中C为sp杂化;SiO2中Si为sp杂化。6.(2022·莆田高二检测)自古就有“沙里淘金”之说,说明Au、O2、H2O不反应。但金矿石可溶于NaCN溶液:4Au+O2+8NaCN+2H2O4NaOH+4Na[Au(CN)2]。你认为这是因为 ( )A.NaCN是强碱性溶液,可溶解金B.生成的NaOH属强碱的缘故C.生成了配合物Na[Au(CN)2]的缘故D.生成了特难溶物质Na[Au(CN)2]【解析】选C。由于形成配离子[Au(CN)2]-的原因,使Au能溶于NaCN溶液。7.下列各分子中,是极性分子的是 ( )A.BeCl2B.BF3C.NF3D.C2H4【解析】选C。BeCl2为直线形,因此是非极性分子;BF3空间结构是平面三角形,因此是非极性分子;NF3的空间结构和氨分子类似,是三角锥型,因此是极性分子;C2H4分子中所有原子都在同一个平面,键角为120°,因此是空间对称结构,为非极性分子。【补偿训练】(双选)下列分子中,属于含有极性键的非极性分子的是 ( )A.CH4、CCl4、CO2B.C2H4、C2H2、C6H6C.Cl2、H2、N2D.NH3、H2O、SO2【解析】选A、B。C中均是含非极性键的非极性分子,D中均属于极性分子。8.(双选)(2022·福建高考节选)下列关于CH4和CO2的说法正确的是 ( )A.固态CO2属于分子晶体B.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子C.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2D.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp【解析】选A、D。A.固态CO2是由CO2分子通过分子间作用力结合形成的分子晶体,正确。B.在CH4分子中含有C—H极性共价键,由于该分子中各个共价键空间排列对称,是正四面体型的分子,所以该反应是非极性分子,错误。C.CH4和CO2都是由分子构成的分子晶体,分子之间通过分子间作用力结合,分子间作用力越强,物质的熔、沸点就越高,与分子内的化学键的强弱无关,错误。D.CH4分子中碳原子形成的都是σ键,碳原子的杂化类型是sp3杂化,而CO2分子中碳原子与两个氧原子分别形成了两个共价键,一个σ键,一个π键,碳原子的杂化类型是sp杂化,正确。故答案选A、D。9.在[Cu(NH3)4]SO4溶液中,浓度最大的是 ( )A.Cu2+B.NH3C.[Cu(NH3)4]2+D.SO42-【解析】选D。配合物外界能完全电离出来,而内界只发生微弱电离。10.Pt(NH3)2Cl2(相对分子质量为300)有两种同分异构体,其顺式结构是临床上广泛使用的抗肿瘤药物。下列有关该物质的说法中正确的是 ( )A.中心原子的配位数为2B.含有NH3分子C.Pt的化合价为+4D.Pt(NH3)2Cl2是平面四边形结构【解析】选D。该配合物无外界,有2种配体,配位数为4,A错误;配体NH3已变成配合物的一部分,不是一个分子,B错误;从分子化合价规律可判断出Pt(NH3)2Cl2中Pt的化合价为+2,C错误。【补偿训练】(2022·长沙高二检测)有两种配合物A和B,它们的组成均为Co:21.95%,Cl:39.64%,N:26.08%,H:6.38%,O:5.95%,且中心原子Co的配位数均为6,请根据下面的实验结果确定它们的化学式。可能用到的相对原子量为:H1.01 N14.01O16.00 Cl35.45 Co58.93。①A和B的水溶液均略显酸性,加入强碱并加热到沸腾时有氨放出,同时析出Co2O3沉淀。②向A和B的溶液中加入硝酸银溶液时都生成AgCl沉淀。③过滤除去两种溶液中的沉淀后,再加硝酸银均无变化,但加入适量稀硝酸后,只在B的溶液中又有AgCl沉淀生成,其质量为原来析出的沉淀的一半。A的分子式为 ;B的分子式为 。【解析】先根据题中各元素的质量分数求出A和B两种配合物中各元素的原子个数比:n(Co)∶n(Cl)∶n(N)∶n(H)∶n(O)=21.9558.93∶39.6435.45∶26.0814.01∶6.381.01∶5.9516.00=1∶3∶5∶17∶1,其中氧原子数为1,则水分子数为1,氮原子数为5,则氨分子数为5,两者中氢原子总数正好为17,由此可得出A和B的化学式为CoCl3·5NH3·H2O。由①可知A和B中氨分子均在配合物的内界,由②可知A和B的外界均有氯离子,由③可知,在A中内界无氯离子,即A中的三个氯离子全部在外界,再结合配位数均为6的信息,可得出A的化学式为[Co(NH3)5(H2O)]Cl3;B中内界也有氯离子,且内外界氯离子个数比为1∶2,由此可得出B的化学式为[Co(NH3)5Cl]Cl2·H2O。答案:Co(NH3)5(H2O)Cl3[Co(NH3)5Cl]Cl2·H2O11.(2022·枣庄高二检测)在有机物分子中,当碳原子连有4个不同的原子或原子团时,这种碳原子称为“手性碳原子”,凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性。下图所示的有机物含有一个手性碳原子,具有光学活性。当发生下列化学变化,生成的新有机物无光学活性的是 ( )A.与新制银氨溶液共热B.一定条件下与甲酸发生酯化反应C.与金属钠反应D.与氢气发生加成反应【解析】选D。A反应使醛基变羧基,B中只有分子中羟基和甲酸酯化,C中是钠和羟基反应,这些反应都不能改变分子中标记的碳上4个基团不相同的情况,因此手性碳(标记的碳)仍然存在,只有D中的反应使醛基变成羟基,使标记碳上2个基团相同,使原手性碳变为非手性碳。【补偿训练】(2022·云南高二检测)下列说法不正确的是 ( )A.互为同分异构体的分子结构几乎完全相同B.丙氨酸CH3—CH(NH2)—COOH存在手性异构体C.标准状况下,相同体积的NH3、CH4、HF含有相同的电子数D.等体积的CO和N2混合后所得的混合气体的平均摩尔质量为28g·mol-1【解析】选A。同分异构体的结构一定不同;在丙氨酸CH3—CH(NH2)—COOH分子中上的碳原子为手性碳原子。NH3、CH4、HF都是10电子的微粒。在标准状况下,相同体积的NH3、CH4、HF的物质的量相同,所以含有相同的电子数,C正确;CO和N2的相对分子质量都是28,所以二者无论以任何比例混合所得的混合气体的平均摩尔质量均为28g·mol-1。12.(2022·徐州高二检测)当向蓝色的CuSO4溶液中逐滴加入氨水时,观察到首先生成蓝色沉淀,而后沉淀又逐渐溶解成为深蓝色的溶液,向深蓝色溶液中通入SO2气体,又生成了白色沉淀,将白色沉淀加入稀硫酸中,又生成了红色粉末状固体和SO2气体,同时溶液呈蓝色,根据上述实验现象分析推测,下列描述正确的是 ( )A.Cu2+和Ag+相似,能与NH3结合生成铜氨络离子B.白色沉淀为+2价铜的某种亚硫酸盐,溶于H2SO4发生复分解反应C.白色沉淀为+1价铜的某种亚硫酸盐,在酸性条件下,Cu+只被氧化D.反应过程中消耗的SO2与生成的SO2的物质的量相等【解析】选A。蓝色的CuSO4溶液中逐滴加入氨水时,首先生成Cu(OH)2蓝色沉淀,然后Cu(OH)2溶于过量氨水,生成[Cu(NH3)4]2+,通入SO2气体时,SO2还原[Cu(NH3)4]2+又生成了白色沉淀应该是亚硫酸亚铜,再加入稀硫酸,亚硫酸亚铜反应生成了红色粉末状固体Cu、硫酸铜和SO2气体。13.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,下列说法正确的是 ( )A.NH3与BF3都是三角锥型B.NH3与BF3都是极性分子C.NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构D.NH3·BF3中,NH3提供孤电子对,BF3提供空轨道【解析】选D。NH3是三角锥型结构,而BF3是平面三角形结构,B位于中心,因此,NH3是极性分子,BF3是非极性分子,A、B都不正确;NH3分子中有1对孤电子,BF3中硼原子最外层只有6个电子,正好有1个空轨道,二者通过配位键结合而使每个原子最外层都达到稳定结构,C错误,D正确。14.通常把原子数和电子数均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,下列有关说法中不正确的是 ( )A.B3N3H6是由极性键组成的非极性分子B.B3N3H6能发生加成反应和取代反应C.B3N3H6具有碱性D.B3N3H6各原子在同一平面上【解析】选C。由于等电子体性质和结构相似,因此B3N3H6和苯相似,得出C错误。15.最简单的氢铝化合物为Al2H6,它的熔点为150℃,燃烧热极高。Al2H6球棍模型如图。下列有关说法肯定不正确的是 ( )A.Al2H6中H为+1价,Al为-3价B.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水C.Al2H6分子是非极性分子D.氢铝化合物可能成为未来的储氢材料和火箭燃料【解析】选A。由熔点可知,Al2H6为分子晶体。铝是金属元素,失电子能力强,无负价,A不正确;Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水,B正确;Al2H6空间构型对称,正负电荷重心重合,为非极性分子;Al2H6燃烧热极高,可以作为燃料。二、非选择题(本题共6小题,共55分)16.(9分)(2022·太原高二检测)由氧化物经氯化作用后生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法,Cl2、CCl4是常用的氯化剂。如Na2O+Cl22NaCl+O2CaO+Cl2CaCl2+O2SiO2+2CCl4SiCl4+2COCl2Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2请回答下列问题:(1)Cr2O3、CrCl3中Cr均为+3价,写出Cr3+的电子排布式:_____________。(2)CCl4分子的价层电子对互斥模型和立体结构 (填“相同”或“不相同”),理由是____________________________________________________________________________________________________________________。(3)COCl2俗称光气,分子中碳原子采取sp2杂化成键,其中碳、氧原子之间共价键是 (填字母)。a.2个σ键b.2个π键c.1个σ键、1个π键(4)CaO晶胞如图所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为 。CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同,其晶格能分别为CaO——3401kJ·mol-1、NaCl——786kJ·mol-1。导致两者晶格能差异的主要原因是______。【解析】(1)Cr3+的电子数为21,则按电子排布规律即可写出Cr3+的电子排布式。(2)CCl4中中心碳原子为sp3杂化,没有孤电子对,CCl4价层电子对互斥模型和立体结构相同。(3)COCl2分子中碳原子采取sp2杂化,和氧原子形成双键,一个是σ键,一个是π键答案:(1)1s22s22p63s23p63d3(或[Ar]3d3)(2)相同 中心原子碳原子的最外层电子均参与成键(3)c(4)6 CaO晶体中离子的电荷数大于NaCl,离子间的平均距离小于NaCl17.(9分)A、B、C、D、E、F、G为七种由短周期元素构成的微粒,它们都有10个电子,其结构特点如下:微粒代码ABCDEFG原子核数单核单核双核多核单核多核多核电荷数(单位电荷)01+1-02+1+0其中:B的离子半径大于E的离子半径;D是由极性键构成的4原子极性分子;C与F可形成D和G分子。(1)A微粒的结构示意图为 。(2)比较B和E相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱,为 (用化学式表示)。(3)D和G微粒是否为极性分子? 。D和G分子的中心原子分别进行何种杂化? 。D和G分子的空间构型分别是 。(4)C微粒是 ,F微粒是 (用电子式表示)。【解析】经分析可知:A为Ne;B为钠;E为镁;C为氢氧根,D为氨气;G为水,F为铵根。答案:(1) (2)NaOH>Mg(OH)2(3)都是极性分子 都是sp3轨道杂化 三角锥型和V形18.(9分)(2022·阳泉高二检测)X、Y、Z、Q、E五种元素中,X原子核外的M层中只有两对成对电子,Y原子核外的L层电子数是K层的两倍,Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素,Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和,E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题:(1)X、Y的元素符号依次为 、 ;(2)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是 和 ,相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 (写分子式),理由是______________。(3)Q的元素符号是 ,它属于第 周期,它的核外电子排布式为 ,在形成化合物时它的最高化合价为 。(4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键 。(5)YZ2在固态时为 晶体,1molYZ2中含σ键 mol,π键 mol。【解析】X、Y、Z、Q、E五种元素分别为S、C、O、Cr、F。SO2、CO2的立体结构分别为V形、直线形,SO2和H2O都是极性分子,CO2是非极性分子,根据“相似相溶规则”,SO2在水中的溶解度较大;CO2在固态时为分子晶体,CO2分子中碳原子以sp杂化轨道与两个氧原子各形成1个σ键,碳原子剩余的两个2p电子分别与氧原子2p轨道上的1个电子肩并肩重叠各形成1个π键。答案:(1)S C(2)V形 直线形 SO2 CO2是非极性分子,SO2和H2O都是极性分子,根据“相似相溶规则”,SO2在H2O中的溶解度较大(3)Cr 4 1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1) +6(4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O(5)分子 2 219.(9分)CO2、BF3、CCl4都是非极性分子,而NH3、H2O都是极性分子,根据它们电子式中心原子成键情况的特征可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律。二氯化二硫是一种琥珀色液体,是合成硫化染料的重要原料。根据该规律回答:(1)该化合物的电子式和结构式分别为 , 。(2)分子内的键型及分子极性:键型 ,是 (填“极性”或“非极性”)分子。(3)其中S的化合价为 。【解析】S2Cl2分子中硫元素化合价为+1价,类似于同主族氧存在过氧键,可知其应含有过硫键,写出电子式后可根据其中心原子上存在孤电子对判断出它是极性分子。中心原子最外层电子都参与成键(或中心原子无孤电子对)答案:(1) Cl—S—S—Cl(2)极性键和非极性键 极性(3)+1价【补偿训练】(2022·临汾高二检测)麻醉剂的发现和使用是人类医疗史上了不起的一项成就,它可使患者在接受治疗时感觉不到疼痛。(1)笑气是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一,它可由NH4NO3在微热条件下分解产生,产物除N2O外还有一种,此反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________。(2)有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式),则其空间构型是 形,为 (填“极性”或“非极性”)分子。【解析】(1)结合题给条件和氧化还原反应配平方法即可完成。(2)从等电子体的性质和结构关系可知N2O和CO2一样,是直线形分子,由分子空间结构可判断N2O是极性分子。答案:(1)NH4NO3N2O↑+2H2O(2)直线 极性20.(9分)(2022·四川高考)X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素;Z和U位于第ⅦA族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等;T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题:(1)R基态原子的电子排布式是___________________。(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是 。(3)X所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中,酸性最强的是 (填化学式);Z和U的氢化物中沸点较高的是 (填化学式);Q、R、U的单质形成的晶体,熔点由高到低的排列顺序是_________________________________________________________________(填化学式)。(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂,反应可生成T的最高价含氧酸和铜,该反应的化学方程式是___________________________________________________________________________________________________________________。【解析】T的一种单质在空气中能自燃,为磷元素;Z和U为短周期元素且为卤族元素,原子序数又依次增大,因此分别为F和Cl;Q元素的原子序数大于9,且基态原子的s轨道电子和p轨道电子总数相等,其电子排布式为1s22s22p63s2,即为镁元素;X与Z形成的化合物中Z为-1价,则X为+4价,X为碳元素,X和R属同族元素,则R为硅元素。(1)可写出电子排布式为1s22s22p63s23p2。(2)已知TU3为PCl3,算出其杂化轨道数目为4,VSEPR模型为四面体结构,又因磷原子有一对孤电子对,所以其立体构型为三角锥形。(3)X元素所在的第2周期由左到右元素非金属性增强,可得到酸性最强的是HNO3;HF中由于含有氢键,其沸点高于HCl;各晶体熔点比较的一般规律为原子晶体>金属晶体>分子晶体,可得出Si>Mg>Cl2。(4)根据题干中所给信息,硫酸铜与白磷反应生成磷酸和铜:P4+10CuSO4+16H2O10Cu+4H3PO4+10H2SO4。答案:(1)1s22s22p63s23p2(2)三角锥形(3)①HNO3 ②HF ③Si、Mg、Cl2(4)P4+10CuSO4+16H2O10Cu+4H3PO4+10H2SO421.(10分)致冷剂是一种易被压缩、液化的气体,液化后在管内循环,蒸发时吸收热量,使环境温度降低,达到致冷目的。人们曾采用过乙醚、NH3、CH3Cl等作致冷剂,但它们不是有毒,就是易燃。于是科学家根据元素性质的递变规律来开发新的致冷剂。据现有知识,某些元素化合物的易燃性、毒性变化趋势如下:(1)氢化物的易燃性:第2周期: > >H2O、HF;第3周期:SiH4>PH3> > 。(2)化合物的毒性:PH3>NH3,H2S H2O;CS2 CO2,CCl4 CF4(选填“>”“<”或“=”)。于是科学家们开始把注意力集中在含F、Cl的化合物上。(3)已知CCl4的沸点为76.8℃,CF4的沸点为-128℃,新致冷剂的沸点范围应介于其间。经过较长时间反复实验,一种新的致冷剂氟利昂(CF2Cl2)终于诞生了,其他类似的还可以是 。(4)然而,这种致冷剂造成了当今的某一环境问题是______________________________________________________________________________________。但求助于元素周期表中元素及其化合物的 (填写字母)变化趋势来开发致冷剂的科学思维方法是值得借鉴的。①毒性 ②沸点 ③易燃性 ④水溶性 ⑤颜色a.①②③ b.②④⑤ c.②③④【解析】(1)联想第2周期和第3周期元素的氢化物不难填出空格。(2)由题给信息毒性:PH3>NH3可联想到同主族元素所形成结构和组成相似的物质,从上而下毒性逐渐增大。(3)由CF2Cl2的组成可联想出与其类似的物质,如CFCl3、CF3Cl等。(4)氟利昂(CF2Cl2)这种制冷剂对环境有危害,它可以破坏臭氧层,所以开发新制冷剂要注意这种物质的毒性、沸点、可燃性以及对环境的危害性因素。答案:(1)CH4 NH3 H2S HCl(2)> > >(3)CFCl3(或CF3Cl)(4)使大气臭氧层出现空洞 a
