分子结构与性质
1．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外层电子数之比为4∶3，Z原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是( )
A．W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z>Y>W B．W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W>X>Y>Z C．Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体 D．WY2分子中σ键与π键的数目之比是2∶1 答案 C
解析 本题考查了元素推断、原子半径、分子空间结构、共价键类型等物质结构元素周期律知识。因为原子的最外层电子数不超过8个，故W、X的最外层电子数分别为4和3，结合Z的电子数比X多4可知，W为C元素，X为Al元素，Z为Cl元素。若Y为Si元素，则电负性Cl>C>Si，A项错误；因为C元素在第二周期，其余三种元素在第三周期，故原子半径X>Y>Z>W，B项错误；SiCl4的空间构型为正四面体形，C项正确；CS2结构式为S===C===S，分子中含有两个σ键和两个π键，D项错误。
2．我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如
催化剂
下：HCHO＋O2――→CO2＋H2O。下列有关说法正确的是( )
A．该反应为吸热反应
B．CO2分子中的化学键为非极性键 C．HCHO分子中既含σ键又含π键 D．每生成1.8 g H2O消耗2.24 L O2 答案 C
解析 甲醛的氧化反应为放热反应，A项错误；B项中CO2分子的结构式为O===C===O，
只含有极性键，错误；C项中甲醛的结构简式为
项中每生成1.8 g H2O，消耗标况下的氧气2.24 L，错误。
3．碳及其化合物广泛存在于自然界中。回答下列问题：
，含有碳氧双键，正确；D
(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用________形象化描述。在基态C原子中，核外存在________对自旋相反的电子。
(2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是______________________。 (3)CS2分子中，共价键的类型有________，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________________。
(4)CO能与金属Fe形成Fe(CO)5，该化合物的熔点为253 K，沸点为376 K，其固体属于________晶体。
(5)碳有多种同素异形体，其中石墨烯与金刚石的晶体结构如图所示：
14
1
①在石墨烯晶体中，每个C原子连接________个六元环，每个六元环占有________个C原子。
②在金刚石晶体中，C原子所连接的最小环也为六元环，每个C原子连接________个六元环，六元环中最多有________个C原子在同一平面。
答案 (1)电子云 2 (2)C有4个价电子且半径小，难以通过得或失电子达到稳定电子结构 (3)σ键和π键 sp CO2、SCN(或COS等) (4)分子 (5)①3 2 ②12 4
解析 (1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用“电子云”形象化描述。根据碳的基态原子核外电子排布图可知，自旋相反的电子有2对。
(2)碳原子有4个价电子，且碳原子半径小，很难通过得或失电子达到稳定电子结构，所以碳在形成化合物时，其键型以共价键为主。
(3)CS2中C为中心原子，采用sp杂化，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子有CO2、SCN等。
(4)Fe(CO)5的熔、沸点较低，符合分子晶体的特点，故其固体为分子晶体。
(5)①由石墨烯晶体结构图可知，每个C原子连接3个六元环，每个六元环占有的C原1
子数为×6＝2。②观察金刚石晶体的空间构型，以1个C原子为标准计算，1个C原子和4
3个C原子相连，则它必然在4个六元环上，这4个C原子中每个C原子又和另外3个C原子相连，必然又在另外3个六元环上，3×4＝12，所以每个C原子连接12个六元环；六元环中最多有4个C原子在同一平面。
4．(1)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身还原为Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________，1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是______________________________。
(2)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：
①a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)X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R离子的3d轨道中有9个电子。
2
2＋
－
－
①XY2离子的立体构型是________；R的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。 ②将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是________________________。
(4)维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用。该物质的结构式为：
－2＋
①以下关于维生素B1的说法正确的是________。 A．只含σ键和π键 B．既有共价键又有离子键 C．该物质的熔点可能高于NaCl D．该物质易溶于盐酸
②维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有________。 A．离子键、共价键 C．氢键、范德华力
3
2
B．离子键、氢键、共价键 D．离子键、氢键、范德华力
答案 (1)sp、sp 6NA CH3COOH存在分子间氢键 (2)①sp H2O2、N2H4 ②HNO2、HNO3 H2SO3 (3)①V形 O
②2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]＋4OH＋6H2O (4)①BD ②D
2＋
－
3
解析 (1)乙醛的结构式为
3
2
，由此可知，—CH3、—CHO上的碳原
子分别是sp、sp杂化。由于1个乙醛分子中含有4个C—H键、1个C—C键、1个C===O键，共6个σ键，故1 mol乙醛分子含有6NA个σ键。乙酸分子之间能形成氢键而乙醛分子之间不能形成氢键，故乙酸的沸点明显高于乙醛。
(2)由题意推出元素a、b、c、d、e依次是H、N、O、S、Cu。
①氢与其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形的是NH3，NH3中N原子的杂化方式为sp，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H2O2、N2H4。
②这些元素的含氧酸有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是H2SO3。
(3)根据提供信息，可以推断X为N，Y为O，Z为Mg，R为Cu。
①NO2中N有一对孤电子对，NO2的立体构型为V形。Cu的水合离子中，H2O分子中O原子提供孤电子对。
3
－
－
2＋
3
②该反应生成了[Cu(NH3)4](OH)2配合物。
(4)①根据维生素B1的结构式可知该物质含有离子键、共价键，故A错，B项正确；该物质中阳离子与阴离子之间的晶格能小于Cl与Na之间的晶格能，熔点应低于NaCl，故C项错误；该物质分子中含有—NH2，易溶于盐酸，D项正确。
②维生素B1分子中有—NH2、—OH官能团，可形成氢键。
5．乙二胺四乙酸可由乙二胺(H2NCH2CH2NH2)、氰化钠(NaCN)和甲醛水溶液作用制得，能和Fe形成稳定的水溶性配合物乙二胺四乙酸铁钠，原理如下：
3＋
－
＋
(1)Fe基态核外电子排布式为________________。
(2)与CN互为等电子体的一种非极性分子为________(填化学式)。
(3)乙二胺四乙酸中C原子的轨道杂化类型是________；C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是______________。
(4)乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是______________________。
(5)请在乙二胺四乙酸铁钠结构图中用“箭头”表示出配位键。 答案 (1)[Ar]3d(或1s2s2p3s3p3d) (2)N2
(3)sp、sp N>O>C
(4)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
2
3
5
2
2
6
2
6
5
－3＋
4