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第二章 分子结构与性质 测试题
一、选择题
1．下列说法正确的是
A．所有分子之间任何时候都存在范德华力
B．范德华力对所有物质的物理性质都有影响
C．范德华力属于一种较弱的化学键
D．范德华力是一种静电作用，其既没有方向性也没有饱和性
2．下列说法正确的是
A．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
B．著名的硫-氮化合物分子(如图所示)中只含有极性共价键
C．CO2、HClO、HCHO分子中都既有σ键又有π键
D．C-H键比Si-H键键长短，故CH4比SiH4更稳定
3．下列物质中属于共价化合物的是（ ）
A．HCl B．Cl2 C．NaOH D．NH4Cl
4．观察下列模型并结合有关信息，判断下列说法错误的是
物质或结构单元
结构模型示意图
备注 熔点 — 易溶于 —
A．单质硼属于原子晶体 B．是非极性分子
C．不易溶于水 D．分子中σ键与π键的数目之比为
5．中国化学家研究出一种新型复合光催化剂(C3N4/CQDs)，能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法不正确的是
A．通过该催化反应，实现了太阳能向化学能的转化
B．反应I中涉及到非极性键的断裂和极性键的形成
C．反应II为2H2O22H2O+O2↑
D．总反应为：2H2O2H2↑+O2↑
6．下列描述中正确的是
A．是空间构型为形的分子
B．、和的中心原子均为杂化
C．CO分子中σ键和π键的个数比为1：1(已知CO和N2互为等电子体，具有类似的结构)
D．双原子或多原子形成的气体单质中，一定有键，可能有键
7．科学家合成出一种用于分离镧系金属的化合物A(如下图所示)，在化合物A中，X、Y、Z原子的最外层都达到8电子稳定结构。X、Y、Z为短周期元素，原子序数依次增大，其中Z位于第三周期，Z的单质是一种淡黄色固体。下列关于X、Y、乙的叙述中，正确的是
A．简单氢化物的热稳定性：
B．简单氢化物的还原性：
C．最高价氧化物对应水化物的酸性：
D．化合物，分子中所有原子均达到8电子稳定结构
8．五种短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大，它们形成的化合物结构如图所示。X是元素周期表中原子半径最小的元素，Y、Z、R为同周期元素。下列说法正确的是
A．电负性：
B．元素Z的单质中含有π键，π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的
C．分子中的共价键没有方向性
D．基态Y原子的s轨道的电子数与其p轨道的电子数相等
9．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是
A．H2O B．BeCl2 C．CH4 D．PCl3
10．俗称硼砂(硼砂在水溶液中存在水解平衡)，其结构如下图所示。下列说法错误的是
A．B和O原子的杂化方式完全相同
B．硼砂写成氧化物的形式为
C．第一电离能：
D．硼砂的水溶液显碱性
11．下列说法中，不正确的是
A．键比键的重叠程度大，形成的共价键强度大
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个键
C．气体单质中，一定有键，可能有键
D．含有键的化合物与只含键的化合物的化学性质不同
12．2022年2月4日冬奥会颁奖礼仪服内胆添加了第二代石墨烯发热材料，在通电情况下，碳分子团之间相互摩擦、碰撞而产生热能，热能又通过远红外线以平面方式均匀地辐射出来，产生一种由内而外的温暖。石墨烯是从石墨材料中剥离出来由碳原子组成只有一层原子厚度的二维晶体，结构如图所示。下列说法正确的是
A．石墨烯是一种新型有机高分子材料
B．石墨烯导电的原因与其表而存在未杂化的p电子形成的大π键有关
C．石墨烯中平均每个六元碳环含有3个碳原子
D．石墨中剥离石墨烯需要破坏化学键
13．下列物质的性质中，与氢键无关的是
A．甲醇极易溶于水
B．乙酸的熔点比乙酸乙酯高
C．氨气易液化
D．碘易溶于四氯化碳
14．下列物质能与水以任意比互溶的是
A．乙醇 B．苯 C．四氯化碳 D．植物油
15．下列物质的分子中既有σ键又有键的是
A．NH3 B．HClO C．C2H2 D．H2O2
二、填空题
16．铁氮化合物()在磁记录材料领域有着广泛的应用前景。某的制备需铁、氮气、丙酮和乙醇参与。
(1)基态核外电子排布方式为_______。
(2)Fe3+的化学性质比Fe2+稳定，其原因是_______。
(3)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是_______，1mol丙酮分子含有键的数目为_______。
(4)C、H、O三种元素的电负性由小到大的顺序为_______。
(5)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_______。
(6)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_______，其沸点比NH3的_______(填“高”或“低”)，其判断理由是_______。
(7)比较离子半径：F-_______O2-(填“大于”等于”或“小于”)。
17．绿色植物是利用空气中的CO2、阳光、泥土中的水分及矿物质为自己制造食物，整个过程被称为“光合作用”，而所需的阳光被叶子内的绿色物质吸收，这种绿色有机化合物就是叶绿素，叶绿素a的结构如图所示：
问答下列问题：
(1)叶绿素a中含氧官能团的名称为_____。
(2)有关叶绿素a的结构与性质，下列说法中正确的是_____。
A．叶绿素a中碳原子杂化方式只有sp2一种
B．叶绿素a易溶于水、乙醚、乙醇等溶剂
C．叶绿素a能使酸性KMnO4溶液褪色
(3)叶绿素a的组成元素中电负性由大到小依次为_____(用元素符号表示)。
(4)叶绿素a光解后会产生乳酸、柠檬酸等酸性物质。有机酸羧酸的电离方程式为R－COOHR-COO-+H+，其电离产生的羧酸根负离子越稳定，其相应的羧酸的酸性越强，影响羧酸根负离子稳定性的因素主要是R基团的电子效应，R基团上连有吸电子基时其酸性增强；R基团上连有供电子基时其酸性减弱。已知甲基是供电子基，卤素的吸电子效应－F＞－Cl＞－Br＞－I，则CH3COOH、CH2FCOOH、CH2ClCOOH的酸性由强到弱依次为_____。
(5)在植物体内还有一类物质吲哚乙酸也能刺激植物生长，使植物具有向光性，其结构如图所示：
1个吲哚乙酸分子与H2完全加成后，产物中手性碳原子的个数为_____。
18．根据VSEPR，确定CO2、SO2、CO、H2O、NH3、CH4、NH分子的空间结构。
分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构名称
CO2 ____ ____ ____ ____
SO2 ____ ____ ____ ____
CO ____ ____ ____ ____
H2O ____ ____ ____ ____
NH3 ____ ____ ____ ____
CH4 ____ ____ ____ ____
NH ____ ____ ____ ____
19．钛及其化合物在人们的生活中起着十分重要的作用。尤其是二氧化钛、四氯化钛、钛酸钡等应用极广，回答下列问题：
(1)二氧化钛是调制白油漆的常用颜料，钛的原子结构示意图为___________，基态Ti4+中的核外电子占据的原子轨道数为___________。
(2)是一种储氢材料，可由和反应制得。
①LiBH4由Li+和BH构成，BH的空间构型是___________，B原子的杂化轨道类型是________。
②某储氢材料是第三周期金属元素M的氢化物，M的部分电离能如表所示。
I1 / kJ·mol-1 I2 / kJ·mol-1 I3 / kJ·mol-1 I4 / kJ·mol-1 I5 / kJ·mol-1
578 1817 2745 11575 14830
根据上述信息，判断M是_______(填元素名称)，该元素的简单离子核外有_______种运动状态不同的电子。M、O、B三种元素的电负性从大到小的顺序为___________(填元素符号)。
20．如图是甲醛分子的空间充填模型和球棍模型(棍代表单键或双键)。根据图示和所学化学键知识回答下列问题：
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是______，作出该判断的主要理由是______。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是______(填序号)。
①单键 ②双键 ③键 ④键和π键
21．请根据题中提供的信息，填写空格。
(1)下列8种化学符号：① 、②、③、④ 、⑤、⑥、⑦、⑧。
表示核素的符号共___________种，互为同位素的是___________。(填序号)
(2)请用下列10种物质的序号填空：①O2 ②H2 ③NH4NO3 ④K2O2 ⑤Ba(OH)2 ⑥CH4 ⑦CO2 ⑧NaF ⑨NH3 ⑩I2
其中既有离子键又有非极性键的是___________；既有离子键又有极性键的是___________。(填序号)
(3)氯化铝的物理性质非常特殊，如：氯化铝的熔点为190℃，但在180℃就开始升华。据此判断，氯化铝是___________(填“共价化合物”或“离子化合物”)，可以证明你的判断正确的实验依据是___________。
(4)已知拆开1mol H-H键，1molO-H(g)键，1molO=O键分别需要的能量是436kJ、463kJ、496kJ，则O2与H2反应生成2molH2O(g)所释放的热量为___________ kJ
(5)质量相同的H216O和D216O所含中子数之比为___________。
22．根据氢气分子的形成过程示意图(如下图)回答问题：
(1)H—H键的键长为_______，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是_______。
(2)下列说法中正确的是_______。
A．氢气分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的几率增大
C．由④到⑤，必须消耗外界的能量
D．氢气分子中含有一个极性共价键
(3)几种常见化学键的键能如下表：
化学键 Si—O H—O O=O Si—Si Si—C
键能/kJ·mol-1 460 464 498 176 x
比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：x_______(填“>”、“<”或“=”)176。
三、元素或物质推断题
23．短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大，B、C、D同周期，A原子核外电子只有一种自旋取向：C的基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子：B、D两种原子p能级上都有2个未成对电子，E原子的价电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等，请回答下列问题(用元素符号或化学式回答问题)：
(1)B、C、D三种元素第一电离能由大到小_______电负性由小到大的顺序_______
(2)元素As与C同族。推测As的氢化物的空间构型_______；沸点比的_______(填“高”或“低”)，其判断理由是_______；元素的氢化物的键角_______的键角(填>，<或=)，原因是_______
(3)A、B、D元素可以形成多种有机酸，如甲酸(HCOOH)、乙酸、丙酸等，乙酸中碳原子的轨道杂化方式为_______：甲酸的酸性大于乙酸，乙酸的酸性大于丙酸，试解释原因_______
(4)S元素与D同族，的一种三聚体环状结构如图所示，该结构中键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约为169pm，较长的键为_______(填a或b)：E位于元素周期表的_______
【参考答案】
一、选择题
1．D
解析：A．并不是所有分子之间任何时候都存在范德华力，当分子之间超过一定的距离的时候就不会有范德华力了，A错误；
B．范德华力并不是对所有物质的物理性质都有影响，一般影响的是熔点、沸点或溶解性等，B错误；
C．范德华力属于分子间作用力，不是属于化学键，C错误；
D．范德华力属于分子间作用力，是一种静电作用，其既没有方向性也没有饱和性，D正确；
答案选D。
2．D
解析：A．AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键，比如BF3，B原子的价层电子对数=，B采用sp2杂化，A错误；
B．如图所示还含有同种元素硫之间的非极性共价键，B错误；
C．HClO分子中只有单键，分子中只有σ键而没有π键，C错误；
D．C-H键比Si-H键键长短，故CH4比SiH4更稳定，D正确；
故选D。
3．A
解析：A.氯化氢是共价化合物，故A符合题意；
B.氯气是非金属单质，不是化合物，故B不符合题意；
C.氢氧化钠是离子化合物，故C不符合题意；
D.氯化铵是离子化合物，故D不符合题意；
故选A。
4．D
解析：A．由图知，结构单为空间网状结构，熔点较高，为原子晶体，故A正确；
B．不同原子构成的共价键是极性键，分子中正负电荷中心不重合，从整个分子来看，电荷的分布是不均匀的，不对称的，这样的分子为极性分子，以极性键结合的双原子一定为极性分子，以极性键结合的多原子分子如结构对称,正负电荷的重心重合，电荷分布均匀，则为非极性分子，SF6是由极性键S—F构成，空间构型为对称结构，分子极性抵消，SF6为非极性分子，故B正确；
C．是非极性分子，易溶于，难溶于水，故C正确；
D．的结构式为，含有2个σ键和2个π键，故数目比为，故D错误；
故选D。
5．B
【分析】根据图示可知，反应I为水在光和催化剂作用下分解生成过氧化氢和氢气，反应II是过氧化氢转化为水与氧气，由此分析。
解析：A．由图可知，该过程是利用太阳能实现高效分解水，在反应中太阳能转化为化学能，A正确；
B．反应I是水反应生成氢气与过氧化氢，水中存在极性共价键，氢气中存在非极性共价键，过氧化氢中既有极性键又有非极性键，涉及极性键的断裂和极性键、非极性键的形成，B错误；
C．反应II是过氧化氢转化为水与氧气，反应过程可表示为：2H2O22H2O+O2↑，故C正确；
D．整个过程是将水转化为氢气和氧气，总反应为：2H2O2H2↑+O2↑，故D正确；
答案选B。
6．D
解析：A．中心原子价层电子对数为2+=2，没有孤电子对，空间构型为直线形，故A错误；
B．中心原子价层电子对数为3+=3，中心原子为杂化，故B错误；
C．CO与N2结构相似，二者互为等电子体，故CO结构式为C≡O，三键中含有一个σ键和2个π键，则分子中σ键和π键的个数比为1:2，故C错误；
D．双原子或多原子形成的气体单质中，一定有σ键，可能有π键，如H2中只存在σ键，N2中存在σ键和π键，故D正确；
故选D。
7．B
【分析】根据题意，Z位于第三周期，Z的单质是一种淡黄色固体，并且在结构图中的阳离子中，形成三个共价键，失去一个个电子给阴离子，又能满足8电子结构，则Z是硫；根据化合物A的结构图分析，Y形成一个共价键，推知Y是氟元素，X形成四个共价键，并且整个阴离子得到一个电子，则X是硼元素。综上，X、Y、Z分别为B、F、S。
解析：A．非金属性越强，元素形成简单氢化物的热稳定性越好。非金属Y＞X，所以简单氢化物热稳定性：Y＞X，A项错误；
B．F2的氧化性比S大，则S2-的还原性大于F-，所以简单氢化物的还原性：，B项正确；
C．非金属性越强，元素最高价氧化物对应水化物的酸性越强。氟元素没有正价，所以没有最高价氧化物的水化物，C项错误；
D．化合物，即SF4，硫原子最外层电子数是6，氟原子最外层电子数是1，所以SF4不能形成分子中所有原子均达到8电子稳定结构，D项错误；
故答案选B。
8．C
【分析】五种短周期主族元素X、Y、Z、R、W的原子序数依次增大，形成的化合物结构如图所示，X在元素周期表中原子半径最小，则X为H元素；W形成+1价阳离子，其原子序数最大，则W为Na元素；Y、Z、R为同周期元素，Y形成4个共价键，其原子序数小于Na元素，则Y为C元素；Z形成3个共价键，则Z为N元素；R形成2个共价键，则R为O元素，以此分析解答。
解析：根据分析可知，X为H元素，Y为C元素，Z为N元素，R为O元素，W为Na元素。
A．非金属性越强，电负性越大，电负性：O＞N＞C>Na，故A错误；
B．N2中两个N原子形成N≡N，所以含有2个π键，π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，故B错误；
C．H2分子中两个H原子的未成对电子均为1s能级的电子，s轨道在空间呈球形，故s轨道之间的重叠不具有方向性，故C正确；
D．基态C原子的核外电子排布式为1s22s2p2，s轨道的电子数与其p轨道的电子数不相等，故D错误；
故选C。
9．D
解析：A．H2O中O原子的孤电子对数=×(6-2×1)=2，故A不符合；
B．BeCl2中Be原子的孤电子对数=×(2-2×1)=0，故B不符合；
C．CH4中C原子的孤电子对数=×(4-4×1)=0，故C不符合；
D．PCl3中P原子的孤电子对数=×(5-3×1)=1，故D符合；
故选：D。
10．A
解析：A．B原子有sp2和sp3杂化，O原子均为sp3杂化，A错误；
B．根据硼砂的结构，写成氧化物的形式为，B正确；
C．同周期元素第一电离能从左到右有增大的趋势，同主族第一电离能从上到下有逐渐减小趋势，故第一电离能：NaD．硼砂在水溶液中存在水解B4O+7H2O4H3BO3+2OH-，其水溶液显碱性，D正确；
故答案为：A。
11．C
解析：A．键是电子云以“头碰头”的方式重叠，键是电子云以“肩并肩”的方式重叠，键比键的重叠程度大，形成的共价键强度大，故A正确；
B．两个原子之间形成共价键时，最多有一个键，故B正确，
C．稀有气体单质分子中不含共价键，故C错误；
D．键的强度小于键，含有键的化合物与只含键的化合物的化学性质不同，故D正确；
选C。
12．B
解析：A．石墨烯是无机非金属材料，A错误；
B．石墨烯导电的原因与其表而存在未杂化的p电子形成的大π键有关，其中的电子可自由移动使得石墨可以导电，B正确；
C．石墨烯中每个碳原子被3个环共用，平均每个六元碳环含有6÷3=2个碳原子，C错误；
D．石墨烯是从石墨材料中剥离出来由碳原子组成只有一层原子厚度的二维晶体，石墨中层与层之间的是分子间作用力，不是化学键，D错误；
故选B。
13．D
解析：A．甲醇能和水分子形成氢键，导致极易溶于水，故A不符合题意；
B．乙酸能形成氢键，导致其熔点比乙酸乙酯高，故B不符合题意；
C．氨分子间存在氢键，导致其沸点较高，故氨气易液化，故C不符合题意；
D．碘为非极性分子易溶于非极性溶剂四氯化碳，与氢键无关，故D符合题意；
故选D。
14．A
解析：A．酒精与水都是极性分子，并且酒精与水分子间还形成氢键，酒精与水可以以任意比互溶，故A符合题意；
B．苯为非极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理，密度小于水，与水不互溶且分层，故B不符合题意；
C．四氯化碳为非极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理，四氯化碳不溶于水，密度大于水，故C不符合题意；
D．植物油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯，与水不互溶且分层，植物油在上层，故D不符合题意；
答案选A。
15．C
解析：A．NH3的结构中只存在共价N-H共价单键，共价单键都是σ键，不存在π键，A不符合题意；
B．HClO的结构中O原子分别与H、Cl原子形成H-O共价键和O-Cl共价键，分子中只存在共价单键，因此只存在σ键，无π键，B不符合题意；
C．C2H2的结构式为H—C≡C—H，共价单键C-H键都是σ键，而碳碳三键中一个是σ键，2个是π键，所以C2H2分子含有σ键和π键，C符合题意；
D．H2O2的分子中2个O原子形成共价O-O共价单键，每个O原子分别与1个H原子形成H-O共价单键，分子中只存在共价单键，所以只存在σ键，无π键，D不符合题意；
故合理选项是C。
二、填空题
16． 1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5 Fe3＋的价电子排布式为3d5，d轨道处于半充满状态，属于稳定结构 sp3、sp2 9NA H＜C＜O 乙醇分子间有氢键，丙酮分子间无氢键，乙醇的沸点高于丙酮 三角锥形 低 NH3分子间存在氢键，AsH3分子间无氢键，NH3的沸点高于AsH3 ＜
解析：(1)基态铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去电子时，先失去4s电子，即Fe3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；故答案为1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5；
(2) Fe3＋基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5或[Ar] 3d5，Fe2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar] 3d6，根据“能量相同的轨道处于全空、全满、半满时能量最低”的原则，3d5处于半满状态，结构更为稳定；故答案为Fe3＋的价电子排布式为3d5，d轨道处于半充满状态，属于稳定结构；
(3) 甲基中碳原子价层电子对数为4，即杂化类型为sp3，羰基上的碳原子杂化类型为sp2；成键原子之间只能形成一个σ键，1mol丙酮分子中含有σ键的数目是9NA；故答案为sp3、sp2；9NA；
(4) 同周期从左向右电负性逐渐增大，即O的电负性大于C，H的电负性为2.1，C的电负性为2.5，C的电负性大于H，电负性由小到大的顺序是为H＜C＜O；故答案为H＜C＜O；
(5) 乙醇分子间有氢键，丙酮分子间无氢键，因此乙醇的沸点高于丙酮；故答案为乙醇分子间有氢键，丙酮分子间无氢键，乙醇的沸点高于丙酮；
(6) As与H形成的化合物是AsH3，As有3个σ键，1个孤电子对，价层电子对数为4，AsH3的立体结构为三角锥形；NH3分子间存在氢键，AsH3分子间无氢键，因此NH3的沸点高于AsH3；故答案为三角锥形；低；NH3分子间存在氢键，AsH3分子间无氢键，NH3的沸点高于AsH3；
(7) F－和O2－的核外电子排布相同，微粒半径随着原子序数的递增而减小，即F－＜O2－；故答案为＜。
17．(1)酯基、(酮)羰基
(2)C
(3)O＞N＞C＞H＞Mg
(4)CH2FCOOH＞CH2ClCOOH＞CH3COOH
(5)3个
解析：（1）根据叶绿素a结构简式可知：该物质分子中含有的含氧官能团名称为酯基、(酮)羰基；
（2）A．根据叶绿素a结构简式可知：该物质分子中含有饱和C原子，采用sp3杂化；也含有形成碳碳双键的C原子，采用sp2杂化，因此叶绿素a中碳原子杂化方式有sp2、sp3两种杂化方式，a错误；
B．叶绿素a分子中含有的烃基不同C原子数比较多，难溶于水，而易溶于乙醚、乙醇等有机溶液，B错误；
C．叶绿素a分子中含有不饱和的碳碳双键，能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，C正确；
故合理选项是C；
（3）根据叶绿素a分子式可知该物质中含有C、H、O、N、Mg元素，元素的非金属性越强，其电负性就越大。元素的非金属性：O＞N＞C＞H＞Mg，可知元素的电负性大小关系为：O＞N＞C＞H＞Mg；
（4）卤素原子属于吸电子基团，乙酸分子中甲基上的H原子被相同数目的不同卤素原子取代时，相应的卤素原子的电负性越大，其吸引电子能力就越强，取代产生的氯代羧酸的酸性就越强。由于卤素的吸电子效应－F＞－Cl＞－Br＞－I，则CH3COOH、CH2FCOOH、CH2ClCOOH的酸性由强到弱依次为：CH2FCOOH＞CH2ClCOOH＞CH3COOH；
（5）手性C原子是连接4个不同的原子或原子团的C原子。根据吲哚乙酸分子结构简式可知其与足量H2发生加成反应后产物中的手性碳原子用“※”标注的结构简式为：，可见加成产物中含有3个手性碳原子。
18．2 直线形 直线形 1 3 平面三角形 V形 0 3 平面三角形 平面三角形 2 4 四面体形 V形 1 4 四面体形 三角锥形 0 4 正四面体形 正四面体形 0 4 正四面体形 正四面体形
解析：略
19．(1) 9
(2) 正四面体形 sp3 铝 10 O＞B＞Al
解析：（1）Ti元素是22号元素，基态Ti核外电子排布式为：[Ar]3d24s2，则钛的原子结构示意图为，基态Ti4+中的核外电子排布，占据的原子轨道数为1+1+3+1+3=9。
（2）①LiBH4由Li+和BH构成，BH中中心原子孤电子对数=、价层电子对数=4+0=4，故空间构型为正四面体形，B原子的杂化轨道类型是sp3。
②M是第三周期金属元素，由表知：M的I4电离能是I3的4.2倍，即I4剧增，则可判断M的最外层有3个电子、则M是铝(填元素名称)，该元素的简单离子Al3+核外有10个电子，每个电子运动状态均不相同，则铝离子核外有10种运动状态不同的电子。同周期从左向右电负性增大，同主族从上到下电负性减小，M(Al)、O、B三种元素的电负性从大到小的顺序为O＞B＞Al (填元素符号)。
20． 杂化 甲醛分子的空间结构为平面三角形 ②④
解析：(1)由图可知，甲醛分子的空间结构为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取杂化。
(2)甲醛分子中的碳氧键是双键，双键有1个键和1个键。
21．④ ⑦ ④ ③⑤ 共价化合物 氯化铝在熔融状态下不能导电 484 8：9
解析：(1)核素指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，则有③、④ 、⑤、⑥、⑦、⑧6种核素；同位素为质子数相同，中子数不同的核素，④、⑦互为同位素；
(2)①O2、②H2、⑩I2只含有非极性共价键；
⑥CH4、⑦CO2、⑨NH3只含有极性共价键；
③NH4NO3、⑤Ba(OH)2含有离子键、极性共价键；
④K2O2含有离子键、非极性共价键；
⑧NaF只含有离子键；
既有离子键又有非极性键的是④；既有离子键又有极性键的是③、⑤；
(3)氯化铝熔点为190℃，但在180℃就开始升华，其熔点低、易升华，为共价化合物的特点，属于共价化合物；共价化合物熔融状态时不导电，可验证氯化铝在熔融状态下不能导电；
(4)旧键的断裂吸热，新键的形成放热，则2molH2O(g)的 H=436×2+496-463×4 kJ/mol=-484 kJ/mol，生成2molH2O(g)所释放的热量为484 kJ；
(5) H216O分子量为18，含有种子数为8，D216O分子量为20，含有种子数为10，质量相同时，中子数之比=×8：×10=8：9。
22．(1) 0.074nm ①⑤②③④
(2)BC
(3)>
解析：（1）根据能量越低越稳定，氢气是稳定的状态，因此H—H键的键长为0.074nm，根据图中能量关系得到①~⑤中，体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④；故答案为：0.074nm；①⑤②③④。
（2）A．氢气分子中含氢氢单键，含有一个键，不含π键，A错误；
B．共价键的本质就是高概率的出现在原子间的电子与原子间的电性作用，B正确；
C．④已经达到稳定状态，由④到⑤核间距离进一步减小，两原子间的斥力使体系的能量迅速上升，必须消耗外界的能量，C正确；
D．氢气分子是由氢原子构成，分子中含有一个非极性共价键，不含极性共价键，D错误；
答案选BC；
（3）Si—Si键键长比Si—C键的键长长，根据键长越长，键能越小，因此键能大小可知：X＞；故答案为：＞。
三、元素或物质推断题
23．(1) N＞O＞C O＞N＞C
(2) 三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 ＞ 中心原子的电负性N>As，使得NH3中成键电子对偏向中心N原子，成键电子对间产生的斥力增大
(3) sp3、sp2 乙酸中的甲基，对电子有排斥作用，使得羧基上电子云密度增大，氢离子难以电离，所以乙酸的酸性弱于甲酸，随着碳链的延长，这种作用增强，酸性减弱
(4) a 第三周期ⅣA族
【分析】短周期主族元素A、B、C、D、E原子序数依次增大，B、C、D同周期，A原子核外电子只有一种自旋取向，则A为H；C的基态原子的最外层有3个未成对电子，次外层有2个电子，则电子排布为1s22s22p3，为N；B、D两种原子p能级上都有2个未成对电子，电子排布分别为1s22s22p2、1s22s22p4，则分别为C、O；E原子的价电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等，则E的价电子排布式为3s23p2,则E为Si元素。
解析：（1）C、N、O属于同一周期元素且原子序数依次减小，同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而增大，但第ⅤA族的大于第ⅥA族的，所以其第一电离能大小顺序是N＞O＞C；同一周期元素的电负性随着原子序数的增大而呈增大的趋势，故答案为：O＞N＞C；
（2）元素As与C同族，则As的氢化物的空间构型类似于NH3,为三角锥形；
NH3中N的电负性比AsH3中As的大得多，故NH3易形成分子间氢键，从而使其沸点升高，答案为低；NH3分子间存在氢键；
中心原子的电负性N>As，使得NH3中成键电子对偏向中心N原子，成键电子对间产生的斥力增大，键角增大，答案为>；中心原子的电负性N>As，使得NH3中成键电子对偏向中心N原子，成键电子对间产生的斥力增大；
（3）CH3COOH中甲基上的碳原子形成4个单键，是sp3杂化，羧基上的碳原子形成1个碳氧双键、2个单键，是sp2杂化；故答案是：sp3、sp2；
乙酸中的甲基，对电子有排斥作用，使得羧基上电子云密度增大，氢离子难以电离，所以乙酸的酸性弱于甲酸，随着碳链的延长，这种作用增强，酸性减弱；故甲酸的酸性大于乙酸，乙酸的酸性大于丙酸；
（4）SO3的三聚体中S形成S=O键和S-O键，S=O键长较短，即a较短；E为Si元素，位于元素周期表中第三周期ⅣA族。

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