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第二章 复习与提高——高二化学人教版（2019）选择性必修2洞悉课后习题
【教材课后习题】
1.下列事实可用氢键解释的是( )。
A.氯气易液化 B.氨气极易溶于水
C.HF比HI的酸性弱 D.水加热到很高的温度都难以分解
2.下列关于丙烯（）分子的说法中，错误的是( )。
A.有8个键，1个键 B.有2个碳原子是杂化
C.3个碳原子在同一平面上 D.所有原子都在同一平面上
3.氢氰酸（化学式为HCN）分子中所有的原子都通过化学键而达到稳定结构，则下列关于氢氰酸分子结构的表述中，错误的是( )。
A. B.分子是直线形
C. D.中心原子是sp杂化
4.下列物质中，既含有极性共价键，又含有非极性共价键的是( )。
A. B. C. D.
5.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( )。
A.和 B.和HCl
C.和 D.和
6.下列叙述中，正确的是( )。
A.都是极性分子
B.都是含有极性键的非极性分子
C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强
D.都是直线形分子
7.下列描述中，正确的是( )。
A.是空间结构为V形的极性分子
B.的空间结构为平面三角形
C.中所有的原子不都在一个平面上
D.和的中心原子的杂化轨道类型均为杂化
8.锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。请完成下列空白：
（1）Zn的核外电子排布式为_____。
（2）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石（）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。中阴离子空间结构为_____，C的杂化方式为_____。
9.运用价层电子对互斥模型预测的空间结构。
10.分析乙烷、乙烯和乙炔的分子结构。其中的碳原子采取什么杂化轨道形成键？怎样理解乙烯中的双键和乙炔中的三键？乙炔加氢变成乙烯和乙烷，碳原子的杂化轨道发生什么变化？
11.怎样用杂化轨道理论理解乙烯分子中的双键是不能旋转的，因而四个氢原子是在一个平面上？
12.已知H与O可以形成和两种化合物。请完成下列空白：
（1）内的O—H、水分子间的范德华力和氢键，从强到弱依次为______。可与形成，中O采用______杂化。中H—O—H键角比中的______，原因为______。
（2）是常用的氧化剂，其分子结构如图所示，两个氢原子犹如在半展开的书的两面上。的电子式是，结构式是。是______，含有______键和______键的分子______（填“极性”或“非极性”）。能与水混溶，却不溶于。请予以解释：______。
13.a、b、c、d4种短周期元素，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。请完成下列空白：
（1）a和b形成的共价化合物，分子的空间结构呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化轨道类型为______；a和c形成的共价化合物，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）。
（2）这些元素可以形成哪些含氧酸？分析每种含氧酸酸根离子的空间结构和中心原子的杂化轨道类型。
14.试从分子的空间结构和原子的电负性、中心原子上的孤电子对等角度，解释为什么与水分子结构十分相似的的极性很小。
【教材课后习题】
15.下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是( )
A.
B.
C.
D.
16.下列分子中中心原子的杂化轨道类型相同的是( )
A.与
B. 与
C. 与
D. 与
17.下列现象与化学键有关的是( )
A.的熔点依次升高
B.干冰升华
C.的沸点远高于的沸点
D.在高温下也难分解
18.下列说法不正确的是( )
A.N—O键的极性比C—O键的极性小
B.乳酸中存在一个手性碳原子
C.和相对分子质量相同，因而沸点几乎相同
D.有机羧酸随着烃基增长，羧基中羟基的极性减小，羧酸的酸性减弱
19.下列各项比较中前者高于（或大于、强于）后者的是( )
A.和的熔点
B.对羟基苯甲醛和邻羟基苯甲醛的沸点
C.在水中的溶解度和在中的溶解度
D.和的酸性
20.中科院国家纳米科学中心科研员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”，实现了氢键的空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键说法中不正确的是( )
A.由于氢键的存在，冰能浮在水面上
B.由于氢键的存在，乙醇比甲醚更易溶于水
C.由于氢键的存在，沸点：HF>HCl>HBr>HI
D.由于氢键的存在，影响了蛋白质分子独特的结构
21.下列分子或离子的中心原子的杂化轨道类型和空间结构不正确的是( )
A.中B原子采取杂化，为平面三角形结构
B.中P原子采取杂化，为正四面体形结构
C.中Be原子采取sp杂化，为V形结构
D.中N原子采取杂化，为V形结构
22.用表示阿伏加德罗常数的值，则下列说法正确的是( )
A.1 mol 中含有3个键，含有4个杂化轨道
B.1 mol 中含有2个键，含有2个杂化轨道
C.1 mol 中含有4个键、2个键
D.1 mol 中含有4个非极性键和10个极性键
23.二氯化二硫是一种广泛用于橡胶工业的硫化剂，常温下是一种橙黄色有恶臭的液体，它的分子结构与类似，熔点为193K，沸点为411K，遇水很容易水解，产生的气体能使品红溶液褪色。可由干燥的氯气通入熔融的硫中制得。下列有关说法中正确的是( )
A.是非极性分子
B.分子中所有原子在同一平面上
C.与NaOH反应的化学方程式可能为
D.中硫原子轨道杂化类型为杂化
24.瑞德西韦是抗击新冠肺炎的主要药物之一，其结构如图所示，下列说法正确的是( )
A.瑞德西韦中N、O、P元素的电负性：O>N>P
B.瑞德西韦中的NH键的键能大于OH键的键能
C.瑞德西韦中所有N原子都采取杂化
D.瑞德西韦中含有键和大键
25.两种有机物的结构简式如图所示。下列推断正确的( )
A.沸点：邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸
B.邻羟基苯甲酸分子为手性分子
C.分子中共平面的碳原子数：邻羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸
D.分子中所含键数：邻轻基苯甲酸=对轻基苯甲酸
26.回答下列问题：
（1）写出分子的空间结构：_____，它是_____分子（填“极性”或“非极性”），它的中心原子采用的杂化方式是_____。
（2）甲醛（HCHO）在Ni催化作用下加氢可得甲醇。甲醇分子内C原子的杂化方式为_____，甲醇分子内O—C—H的键角_____（填“>”“<”或“=”）甲醛分子内O—C—H的键角；甲醇极易溶于水，其主要原因是_____。
27.常见的太阳能电池有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、GaAs太阳能电池及铜铟镓硒薄膜太阳能电池等。
（1）基态亚铜离子的最外层电子排布式为_____________________；高温下CuO容易转化为，试从原子结构的角度解释原因：_____________________。
（2）的沸点高于的沸点（-42℃），其原因是_____________________。
（3）和的空间结构分别为_____________________、_____________________。
28.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)的中心原子上的孤电子对数为_______________，一个 中含有_____个键。
(3)现有含硫化合物X、Y、W，其结构如图所示，推测X、Y、W在水中溶解度最大的是________。
(4)石墨烯(结构如图a)是碳的一种新型单质，石墨烯中部分碳原子被氧化后，转化为氧化石墨烯(一种结构如图b)
①氧化石墨烯中1号碳原子的杂化类型为________。
②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C原子与相邻C原子间化学键的键能___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
29.回答下列问题：
（1）中配体分子以及分子的空间结构和相应的键角如图甲所示。
中P的杂化类型是__________。的沸点比的__________，原因是_________。的键角小于的，分析原因：__________。
（2）磷酸根离子的空间构型为__________，其中P的价层电子对数为__________、杂化轨道类型为__________。
（3）分子中氮原子的轨道杂化类型是__________；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为__________。
（4）乙二胺是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是__________、__________。
（5）中，电负性最高的元素是__________；P的__________杂化轨道与O的2p轨道形成__________键。
（6）的空间构型为__________（用文字描述）；抗坏血酸的分子结构如图乙所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为__________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：__________（填“难溶于水”或“易溶于水”）。
答案以及解析
1.答案：B
解析：氯气中只存在范德华力，易液化是由于范德华力较大，A错误；氨气极易溶于水，一方面二者都是极性分子，另一方面和分子间能形成氢键，B正确；H—F的键长比H—I短，H—F的键能比H—I大，则H—F更稳定，更难断裂，故HF的酸性比HI的酸性弱，C错误；水加热到很高的温度都难以分解是由于H—O很牢固，与氢键无关，D错误。
2.答案：D
解析：单键都是键，双键中有1个键和1个键，则丙烯分子含有8个键和1个键，A正确；丙烯中上碳原子采取杂化，上2个碳原子均采取杂化，B正确；乙烯是平面形分子，丙烯可看作取代了乙烯分子中1个氢原子形成的，据此推知3个碳原子在同一平面上，C正确；上碳原子采取杂化，故丙烯分子中所有原子不可能在同一平面上，D错误。
3.答案：A
解析：HCN分子中所有原子都通过化学键而达到稳定结构，根据H、C、N原子价电子排布特点，H、C、N原子形成共价键的数目分别为1、4、3，则氢氰酸分子的结构为，A错误，C正确；中心C原子形成2个键，不含孤电子对，则C原子采取sp杂化，分子的空间结构是直线形，B、D均正确。
4.答案：D
解析：中只含极性共价键；的结构简式为，碳原子间形成非极性共价键，碳和氢原子间形成极性共价键。
5.答案：A
解析：和都是三角锥形分子，都是由极性键构成的极性分子，A正确；是极性键构成的非极性分子，B错误；是平面三角形分子，是由极性键构成的非极性分子，C错误；是直线形分子，是由极性键构成的非极性分子，D错误。
6.答案：B
解析：是由极性键构成的非极性分子，A错误；和都是正四面体形的非极性分子，都含有极性键，B正确；F、Cl、Br、I原子半径逐渐增大，则H—F、H—Cl、H—Br、H—I键的键长逐渐增大，键能逐渐减小，则其稳定性依次减弱，C错误；中O原子采取杂化，含2个孤电子对，则是V形（或角形）分子，D错误。
7.答案：D
解析：是直线形分子，属于非极性分子，A错误；中Cl原子价层电子对数，含有1个孤电子对，则VSEPR模型是四面体形，的空间结构为三角锥形，B错误；中N原子价层电子对数，不含孤电子对，则N原子采取杂化，是平面三角形，C错误；和的中心原子价层电子对数均为4，故二者杂化轨道类型均为杂化，D正确。
8.答案：
（1）或
（2）平面三角形；
解析：中C原子价层电子对数=，不含孤电子对，则C原子采取杂化，的空间结构为平面三角形。
9.答案：
分子 中心原子 孤电子对数 键电子对数 价层电子对数 空间结构
C 4 4 1 0 4 4 正四面体形
N 5 3 1 1 3 4 三角锥形
O 6 2 1 2 2 4 V形（或角形）
10.答案：乙烷分子中的碳原子采取杂化轨道成键；乙烯分子中的碳原子采取杂化轨道形成键，两个碳原子各有一个未参与杂化的p轨道，“肩并肩”重叠形成1个键；乙炔分子中的碳原子采取sp杂化轨道形成键，两个碳原子各有两个未参与杂化的p轨道，“肩并肩”重叠形成2个键。因此，乙烯分子中的双键包括了1个键和1个键，乙炔分子中的三键包括了1个键和2个键。乙炔加氢变成乙烯，碳原子的杂化方式由sp杂化变为杂化；乙炔加氢变成乙烷，碳原子的杂化方式由sp杂化变为杂化。
11.答案：乙烯分子中的两个碳原子都采取杂化，杂化后的3个杂化轨道呈平面三角形，而剩下的未杂化的2p轨道垂直于3个杂化轨道构成的平面。两个碳原子各以2个杂化轨道与氢原子形成2个C—H键，而2个碳原子之间又各以1个sp 杂化轨道形成1个C—C键，两个碳原子各提供1个未杂化的2p轨道“肩并肩”重叠形成不能旋转的键，而形成键时必须要求两个碳原子的杂化轨道在同一平面，所以四个氢原子也在同一平面上。
12.答案：
（1）O—H>氢键>范德华力；；大孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力，的中心原子上的孤电子对数为1，的中心原子上的孤电子对数为2
（2）；H—O—O—H；极性；非极性；极性；和是极性分子，而是非极性分子，根据“相仪相溶”规律，更易溶于水
13.答案：（1）；
（2）可形成和等含氧酸，其中和中N采取杂化，空间结构分别为平面三角形和V形（或角形）；和中S采取杂化，空间结构分别为正四面体形和三角锥形
解析：a、b、c、d四种短周期元素，原子序数依次增大，a的核外电子总数与其周期数相同，则a是H；b的价电子层中的未成对电子有3个，则b的价电子排布为，可能是N或P；c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，则c是O，从而可得b是N；d与c同族，d的原子序数最大，则d是S。H和N形成的三角锥形的共价化合物是，N原子采取杂化。H和O元素形成的共价化合物，含有极性共价键和非极性共价键，该化合物是。
14.答案：与的空间结构相似，同为V形（或角形），但水分子的极性很强，而的极性却很小，这是因为：（1）从电负性上看，氧和氢的电负性差大于氟与氧的电负性差。（2）中氧原子上有两个孤电子对，抵消了F—O中共用电子对偏向F而产生的极性。
15.答案：D
解析：为极性键形成的非极性分子，为极性键形成的极性分子，A不符合题意。和HCl都是由极性键形成的极性分子，B不符合题意。中只含有非极性键，为非极性分子；为极性键形成的非极性分子，C不符合题意。中含有极性键和非极性键，是平面形分子，结构对称，分子中正、负电中心重合，为非极性分子；中含有极性键，为正四面体形结构，结构对称，分子中正电中心和负电中心重合，为非极性分子，D符合题意。
16.答案：D
解析：中中心C原子的价层电子对数为，采取杂化，是平面形结构，中心C原子采取杂化，A错误；中中心N原子的价层电子对数为，采取杂化，中中心B原子的价层电子对数为，采取杂化，B错误；采中中心Be原子的价层电子对数为，采取sp杂化，中中心S原子的价层电子对数为，采取杂化，C错误；中中心O原子的价层电子对数为，采取杂化，中中心S原子的价层电子对数为，采取杂化，D正确。
17.答案：D
解析：卤素单质的分子间存在范德华力，且随相对分子质量的增大，范德华力增大，单质的熔点升高，与化学键无关，A错误在干冰中，分子间通过范德华力结合在一起，在升华时需要克服范德华力，而分子内的化学键并没有断裂，B错误；水的沸点比的高是由于水分子间存在氢键，而氢键是一种特殊的分子间作用力，不属于化学键，C错误；分子很稳定，与共价键键能较大有关，D正确。
18.答案：C
解析：成键原子的电负性差值越大，化学键的极性越强，而电负性：C19.答案：B
解析：组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔点越高，所以的熔点比的高，故A不符合题意；邻羟基苯甲醛苯环上的两个取代基靠得很近，能形成分子内氢键，使熔、沸点降低，而对羟基苯甲醛能够形成分子间氢键，使熔、沸点升高，所以对羟基苯甲醛比邻羟基苯甲醛的沸点高，故B符合题意；是非极性分子，水是极性分子，是非极性分子，根据“相似相溶”规律，在水中的溶解度小于在中的溶解度，故C不符合题意；是中强酸，是二元强酸，亚硫酸酸性比硫酸弱，故D不符合题意。
20.答案：C
解析：冰中水分子排列有序，含有氢键数目较多，使体积膨胀，密度减小，因此冰能浮在水面上，是分子间存在氢键所致，故A正确；乙醇与水分子间可形成氢键，增加乙醇在水中的溶解度，所以由于氢键的存在，乙醇比甲醚更易溶于水，故B正确；卤素的氢化物中只有HF含有分子间氢键，其沸点最高，其他卤素的氢化物的沸点随分子的相对分子质量增大而升高，则卤素的氢化物的沸点：HF>HI>HBr>HCl，故C错误；氢键具有方向性和饱和性，所以氢键的存在，影响了蛋白质分子独特的结构，故D正确。
21.答案：C
解析：中B原子的孤电子对数为，价层电子对数为3+0 = 3，则B原子采取杂化，为平面三角形结构，A 项正确；中P原子的孤电子对数为，价层电子对 数为4，则P原子采取杂化，为正四面体形结构，B项正确；中Be原子的孤电子对数为，价层电子对数为2+0 =2，则Be原子采取sp杂化，为直线形结构，C项错误；中N原子的孤电子对数为，价层电子对数为2+2 =4，则N原子采取杂化，为V形结构，D项正确。
22.答案：A
解析：分子中氮原子采取杂化，则1 mol 中含有3个键，4个杂化轨道，A项正确；分子中碳原子 采取sp杂化，B项错误；碳碳双键是由1个键和1个键构成的，乙烯分子中含有1个碳碳双键和4个CH键，故1 mol乙烯中含有5个键，个键，C项错误；1 mol 中含有3个CC 非极性键和10个C H极性键，D项错误。
23.答案：C
解析：中S—S键为非极性共价键，S—Cl键为极性共价键，分子结构与类似，正电中心和负电中心不重合，为极性分子，A错误；根据分子结构与类似，可知其分子中所有原子不在同一平面上，B错误；遇水易水解，并产生能使品红溶液褪色的气体，该气体为，在反应过程中硫元素的化合价一部分升高到+4价（生成），一部分降低到0价（生成S），同时生成HCl，反应的化学方程式为，生成的和HCl均可与氢氧化钠反应，因此与NaOH反应的化学方程式可能为，C正确；分子中S原子分别与Cl原子、S原子各形成1个键，同时还有两个孤电子对，所以S原子的轨道杂化类型为杂化，D错误。
24.答案：AD
解析：一般来说，同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性：O>N，同主族元素自上而下，电负性逐渐减小，则电负性：N>P，故N、O、P元素的电负性：O>N>P，A项正确； OH键的键长比NH键的短，所以OH键的键能大于NH键的键能，B项错误；瑞德西韦中NC键上的N原子 采取杂化，C项错误；该物质中单键均为键、苯环中含有键，D项正确。
25.答案：D
解析：对羟基苯甲酸形成分子间氢键，邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，故对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸，A项错误；邻羟基苯甲酸中不含手性碳原子，B项错误；这两种分子中都有 7个碳原子共平面，C项错误；这两种分子中所含键数目相同，D 项正确。
26.答案：（1）平面三角形；非极性；杂化
（2）杂化；；甲醇是极性分子，有亲水基团，可与水结合形成氢键
解析：（1）三氧化硫分子中心S原子价层电子对数为，不含孤电子对，所以为平面三角形结构；正电中心和负电中心重合，为非极性分子；中心S原子形成3个键，孤电子对数为，所以中心原子采取杂化。
（2）甲醇分子内C原子的价层电子对数为4，所以C原子的杂化方式为杂化，则O—C—H的键角约为109°28′，甲醛分子内C原子的杂化方式为杂化，则O—C—H的键角约为120°，所以甲醇分子内O—C—H的键角小于甲醛分子内O—C—H的键角；甲醇极易溶于水，其主要原因是甲醇是极性分子，有亲水基团，可与水结合形成氢键。
27.答案：（1） 中的最外层电子排布处于稳定的全充满状态
（2）分子间存在氢键，分子间无氢键
（3）平面三角形 三角锥形
解析：（1）Cu原子失去1个电子生成，基态的核外电子排布式为或，则基态的最外层电子排布式为；原子轨道处于全空、半满或全满时最稳定，的最外层电子排布式为，而的最外层电子排布式为，后者更稳定，故高温下CuO容易转化为。
（2）和都是极性分子，但由于分子间存在氢键，所以的沸点比的沸点高。
（3）的中心原子的价层电子对数=，且没有孤电子对，所以其空间结构是平面三角形；的中心原子的价层电子对数=，孤电子对数为1，所以其空间结构是三角锥形。
28.答案：(1)
(2)0；4
(3)X
(4)① ②变小
解析：(1)钒的原子序数是23，基态钒原子的结构示意图为。
(2) 的中心原子上的键电子对数为4，孤电子对数为，的空间结构为正四面体形，一个中含有4个键。
(3)由X、Y、W的结构可知，X分子中含有羧基，能与水分子间形成氢键，Y、W分子中含有酯基，不利于在水中的溶解，故 X、Y、W中在水中溶解度最大的是X。
(4)①氧化石墨烯中1号C原子形成3个键和1个键，C原子采取杂化。②石墨烯转化为氧化石墨烯时，1号C原子连接的O原子吸引电子能力较强，导致与1号C原子相邻的C原子对电子的吸引力减小，所以1号C原子与相邻C原子间化学键的键能变小。
29.答案：（1）杂化；高；分子间存在氢键；中N原子上有一个孤电子对，中O原子上有两个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的排斥力比成键电子对间的排斥力大
（2）正四面体；4；
（3）；N>O>C
（4）；
（5）O；；
（6）正四面体形；；易溶于水
解析：（1）中中心P原子的价层电子对数为，为杂化；分子间存在氢键，而分子间不存在氢键，故沸点高于；中N原子上有一个孤电子对，中O原子上有两个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的排斥力比成键电子对间的排斥力大，所以的键角小于的键角。
（2）中中心P原子的价层电子对数为，不含孤电子对，因此其空间构型为正四面体，P原子采取杂化，形成4个杂化轨道。
（3）中中心N原子的孤电子对数为，价层电子对数为3+1=4，杂化类型为杂化。同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但基态N原子的2p轨道为半充满稳定结构，N元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，故第一电离能：N>O>C。
（4）乙二胺中N原子形成3个键，1个孤电子对杂化轨道数为4，采取杂化。C原子形成4个键，杂化轨道数为4，采取杂化。
（5）同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性：O>N；同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，则电负性：N>P；中H元素显正价，P元素显负价，则电负性：P>H。由此可得电负性：O>N>P>H，故中，电负性最高的是氧（O）。P与O原子形成4个键，且无孤电子对，则P采用杂化，P的杂化轨道与O的2p轨道形成键。
（6）的中心S原子的价层电子对数为4，故中的S原子为杂化，空间结构为正四面体形。形成双键的碳原子为杂化，四个键均为单键的碳原子为杂化；抗坏血酸分子中有四个羟基，羟基为亲水性基团，则抗坏血酸易溶于水。

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