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第2节 分子结构和性质
课时跟踪练
一、选择题
1．下列说法中不正确的是( )
A．σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强 B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个σ键 C．气体单质中，一定有σ键，可能有π键 D．N2分子中有一个σ键，两个π键 答案：C
2．下列说法中正确的是( )
A．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 B．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键 C．含有非极性键的分子一定是非极性分子 D．键能越大，键长越长，则分子越稳定
解析：键长是形成共价键的两个原子之间的核间距，A错误；单键一定是σ键，双键由1个σ键和1个π键构成，三键由1个σ键和2个π键构成，故分子中含有共价键，则至少含1个σ键，B正确；含非极性键的分子不一定是非极性分子，如H2O2，C错误；键能越大，键长越短，分子越稳定，D错误。
答案：B
3．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 C．sp，氢键
2
B．sp，范德华力 D．sp，氢键
2
2
3
2
解析：由石墨的晶体结构知C原子为sp杂化，故B原子也为sp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。
答案：C
4．N2的结构可以表示为下列说法中不正确的是( )
，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，
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
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D．N2与CO的化学性质相同
解析：由题可知N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间通过两个π键，一个σ键，即三键结合，其中，CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成；N2与CO的原子数和价电子总数相等，互为等电子体，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。
答案：D
5．下列物质的结构或性质与氢键无关的是( ) A．乙醚的沸点 B．乙醇在水中的溶解度 C．HF的沸点比HCl的沸点高 D．DNA的双螺旋结构
解析：乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关，A正确；乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关，B错误；HF分子间存在氢键，C错误；DNA的双螺旋结构与氢键有关，D错误。
答案：A
6．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
解析：SO2是V型分子；CS2、HI是直线形的分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构；而Sn原子价电子是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，B错误；CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。
答案：C
7．下列关于CH4和CO2的说法不正确的是( ) A．固态CO2属于分子晶体
B．CH4分子中含有极性共价键，但属于非极性分子 C．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2 D．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp和sp
解析：CO2是由非金属元素形成的分子晶体，A项正确；CH4分子是正四面体结构，其为非极性分子，B项正确；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，熔、沸点越高，C项错误；CH4为正四面体结构，故碳原子的杂化类型是sp，CO2为直线形分子，故碳
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原子的杂化类型是sp，D项正确。
答案：C
8．通常状况下，NCl3是一种油状液体，其分子立体构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是( )
A．NCl3分子中N—Cl键的键长比CCl4分子中C—Cl键的键长长 B．NCl3分子是非极性分子
C．分子中的所有原子均达到8电子稳定结构 D．NBr3比NCl3易挥发
解析：因碳原子半径比氮原子的大，故N－Cl键的键长比C－Cl键的键长短；NCl3分子立体构型类似NH3，故NCl3是极性分子；NBr3与NCl3二者结构相似，由于NBr3的相对分子质量较大，分子间作用力较大，所以NBr3的沸点比NCl3高，因此NBr3比NCl3难挥发。
答案：C 二、非选择题
9．(2017·全国卷Ⅲ)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：
(1)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。
(2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为_______________________________________________，
原因是_______________________________________________。
(3)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。
解析：(1)CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp杂化。
(2)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。
(3)Mn(NO3)2是离子化合物，存在离子键；此外在NO3中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键(Π4键)，所以Mn(NO3)2中的化学键有σ键、π键和离子键。
答案：(1)sp sp
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(2)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为非极性分子，H2O中氢键比甲醇多，CO2分子量较大，范德华力较大
(3)π键、离子键
10．锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题： (1)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是___
_____________________________________________________。 (2)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因： ______________________________________________________。
项 目 熔 点/℃ 沸 点/℃ GeCl4 －49.5 83.1 GeBr4 26 186 GeI4 146 约400 (3)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是__________________________。
解析：(1)锗虽然与碳为同族元素，但比碳多了两个电子层，因此锗的原子半径大，原子间形成的σ单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键。
(2)由锗卤化物的熔、沸点由Cl到I呈增大的趋势且它们的熔、沸点较低，可判断它们均为分子晶体，而相同类型的分子晶体，其熔、沸点取决于相对分子质量的大小，因为相对分子质量越大，分子间的作用力就越大，熔、沸点就越高。
(3)Ge单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为sp，因此Ge原子的杂化方式也为sp。微粒之间存在的作用力为共价键。
答案：(1)Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p－p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键
(2)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强
(3)sp 共价键
11．(1)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。 ②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 038.7 kJ·mol 若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有________mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4晶体内不存在________(填标号)
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