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第二章综合练
一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2025·云南师大附中月考)下列关于原子轨道的说法正确的是(　　)
A.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键
B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和1个C原子的2p轨道混合起来而形成的
C.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化轨道出现
D.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
2.使用微波炉加热，具有使物质受热均匀、表里一致、速度快、热效率高等优点，其工作原理是通电使炉内的微波场以几亿的高频改变电场的方向，水分子因而能迅速摆动，产生热效应，这是因为(　　)
A.水分子具有极性共价键
B.水分子中有共用电子对
C.水由氢、氧两元素组成
D.水分子是极性分子
3.(2025·长沙雅礼中学高二月考)东北师范大学杜锡光教授曾表示“化学就是键”。化学研究的物质的变化实际上就是“键”的断裂和生成，物质是否稳定也取决于“键”的稳定性，甚至一些分子间作用力也被叫做“次级键”……关于化学键的相关内容，你认为以下描述符合事实的是(　　)
A.“头碰头”形成的键一定比“肩并肩”形成的键稳定
B.只含非极性键的分子一定是非极性分子，因此臭氧是非极性分子
C.C是平面正三角形，是因为该粒子中键角为120 °且所有共价键的键长相等
D.所有共价键都是和氢键一样有方向性和饱和性
4.(2025·长沙雅礼中学高二月考)2022年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆于火星。据了解，火星上存在大量的含氮化合物，一种含氮鸟嘌呤和吡啶的结构如图。已知吡啶为平面结构，分子中的大π键可以用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。下列说法不正确的是(　　)
A.鸟嘌呤中元素的第一电离能：CB.鸟嘌呤中C原子杂化方式都为sp2
C.鸟嘌呤中轨道之间的夹角∠1大于∠2
D.该吡啶中的大π键可表示为
5.短周期主族元素A、B形成AB3型分子，下列有关叙述正确的是(　　)
A.若A、B为同一周期元素，则AB3分子一定为平面正三角形
B.若AB3分子中的价层电子个数为24个，则AB3分子为平面正三角形
C.若A、B为同一主族元素，则AB3分子一定为三角锥形
D.若AB3分子为三角锥形，则AB3分子一定为NH3
6.(2025·湖州高二期末)下列对分子性质的解释中，不正确的是(　　)
A.水分子中O—H键能较大，所以水的沸点较高
B.碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
C.过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子
D.青蒿素的分子式为C15H22O5，结构如图所示，该分子中包含7个手性碳原子
7.N2是空气的主要成分之一，N2作为原料广泛用于合成氨工业、硝酸工业等。工业上用氨催化氧化生产硝酸，在转化器中发生反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-904 kJ·mol-1。生产硝酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物，可将其转化成N2、、等而除去。下列有关、和NH3的说法正确的是(　　)
A.的键角大于NH3的键角
B.的空间结构为直线形
C.NH3中的N原子杂化类型为sp2
D.NH3可作配体是因为N原子存在空轨道
8.(2025·深圳高二期末)下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是(　　)
A.Cl B.
C. D.
9.(2025·天津高二期中)下列关于N、NH3、N三种微粒的说法不正确的是(　　)
A.三种微粒所含有的电子数相等
B.三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C.三种微粒的空间结构相同
D.键角：N>NH3>N
10.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是(　　)
A.键角是描述分子空间结构的重要参数
B.因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2发生反应的能力逐渐减弱
C.水分子的结构可表示为H—O—H，分子中的键角为180°
D.H—O的键能为463 kJ·mol-1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×463 kJ
11.下列有关物质结构与性质的说法错误的是(　　)
A.根据VSEPR模型可知BF3、CH4、NH3分子内键角依次减小
B.F的电负性比Cl的大，可推断CF3COOH的酸性强于CCl3COOH
C.第四周期元素中，Ga的第一电离能低于Zn
D.因为水分子间存在氢键，故H2O的稳定性大于H2S
12.关于CH3OH、N2H4、(CH3)2NNH2的结构，下列说法错误的是(　　)
A.1 mol CH3OH中含5 mol σ键
B.N2H4分子中所有原子不可能处于同一平面
C.三者孤电子对数相同
D.三者中C、O、N杂化方式不相同
13.下面两表分别列出了CO和N2的某些性质及相关键能，有关说法不正确的是(　　)
表1：
分子 熔点/℃ 沸点/℃ 常温时在水中的溶解度
CO -205.05 -191.49 2.3 mL
N2 -210.00 -195.81 1.6 mL
表2：
化学键 C—O CO C≡O N—N NN N≡N
键能/(kJ·mol-1) 351 745 1 071.9 193 418 946
A.CO与N2的价层电子总数相等
B.由表2可知，CO的活泼性不及N2
C.由表1可知，CO的熔、沸点高于N2，这是因为CO分子间作用力大于N2
D.由表1可知，室温时，CO在水中的溶解度大于N2，是因为CO分子有弱极性
14.已知SiCl4发生水解反应的机理如图：
下列叙述正确的是(　　)
A.SiCl4的键角与白磷(P4)的键角相同
B.SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为sp3
C.中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为sp3d2
D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应，原因是C原子的半径小
二、非选择题(本题共3小题，共44分)
15.(14分)A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大，A的核外电子只有一种自旋取向；D原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，但第一电离能都低于同周期相邻元素；B原子的L电子层中未成对电子数与D的L电子层中未成对电子数相同，但有空轨道；D与E同族。
(1)A分别与B、C、D形成的常见共价化合物中：
①有一种化合物分子呈正四面体形，该分子为__________(填名称)。
②分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物为______________(填化学式，写两种)。
(2)这5种元素可形成的常见含氧酸根离子中，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是_________(填离子符号，写一种；下同)；酸根离子空间结构呈三角锥形的是______________。
(3)A2E分子的空间结构为_________；根据电子云重叠方式的不同，该分子中共价键的类型为_______。
(4)键角：C________(填“>”或“<”)C。
16.(14分)氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。回答下列问题：
(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
①基态Ti2+的电子排布式可表示为______________________。
②B的空间结构是________________。
(2)液氨是富氢物质，也是氢能的理想载体，利用N2+3H22NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是______________(填字母)。
a.NH3分子的空间结构为三角锥形
b.H2的结构式为H—H
c.N2的电子式为
(3)2008年，Yoon等人发现Ca与C60(结构如图)生成的Ca32C60能大量吸附H2。
①C60晶体易溶于苯、CS2，说明C60是______________(填“极性”或“非极性”)分子。
②1 mol C60分子中，含有σ键数目为______________NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(4)HCOOH是安全便捷的具有应用前景的液态储氢材料。HCOOH催化释氢的可能机理如图所示。
①(1分)依据VSEPR模型，CO2中心原子上的价层电子对数是__________ 。
②(3分)为证实上述机理，用HCOOD代替HCOOH进行实验。在下图中补充HCOOD催化释氢部分过程的相应内容。
17.(16分)回答下列问题：
(1)(3分)BCl3分子的空间结构为平面三角形，则BCl3分子为_____(填“极性”或“非极性”，下同)分子，其分子中的共价键类型为________键，BF3的熔点比BCl3________(填“高”“低”或“无法确定”)。
(2)(4分)O和S处于同一主族，第一电离能较大的是______。H2O和H2S分子中的键角较大的是_______，键长较短的是______________。单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3，的空间结构为______________。
(3)(3分)磷酸属于中强酸，其结构式为，磷酸分子之间可以通过羟基间脱水形成多磷酸，如二聚磷酸，写出多磷酸的通式：________，含有25个磷原子的多磷酸分子中，σ键与π键的数目分别为________、________。
(4)(3分)N和Cl只能形成NCl3，而P和Cl除能形成PCl3外，还能形成PCl5，原因为_____________。
(5)(3分)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知一些常见电子基团的吸电子效应的强度：RCO—> —F>—Cl>—Br>—I>—C≡CH>—C6H5>—H，则下列物质酸性最强是__________(填字母)。
A.CH3COOH B.ClCH2COOH
C.HC≡CCH2COOH D.C6H5CH2COOH
第二章综合练
一、选择题(本题共14小题，每小题4分，共56分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2025·云南师大附中月考)下列关于原子轨道的说法正确的是(　　)
A.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键
B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和1个C原子的2p轨道混合起来而形成的
C.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化轨道出现
D.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
答案　C
解析　杂化轨道不可能形成π键，A错误；CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的一个2s轨道和3个2p轨道杂化形成，1s轨道和2p轨道的能量差别较大，不能形成杂化轨道，B错误；p能级只有3个p轨道，不可能有sp4杂化，C正确；BF3中B原子的价层电子对数为3，B原子的杂化类型为sp2杂化，D错误。
2.使用微波炉加热，具有使物质受热均匀、表里一致、速度快、热效率高等优点，其工作原理是通电使炉内的微波场以几亿的高频改变电场的方向，水分子因而能迅速摆动，产生热效应，这是因为(　　)
A.水分子具有极性共价键
B.水分子中有共用电子对
C.水由氢、氧两元素组成
D.水分子是极性分子
答案　D
解析　水分子空间结构为V形，正负电荷中心不能重叠，是极性分子，极性分子在电场中会发生偏转，当电场方向改变时，分子运动方向改变，因此在高频改变方向的电场中水分子会迅速摆动，D符合题意。
3.(2025·长沙雅礼中学高二月考)东北师范大学杜锡光教授曾表示“化学就是键”。化学研究的物质的变化实际上就是“键”的断裂和生成，物质是否稳定也取决于“键”的稳定性，甚至一些分子间作用力也被叫做“次级键”……关于化学键的相关内容，你认为以下描述符合事实的是(　　)
A.“头碰头”形成的键一定比“肩并肩”形成的键稳定
B.只含非极性键的分子一定是非极性分子，因此臭氧是非极性分子
C.C是平面正三角形，是因为该粒子中键角为120 °且所有共价键的键长相等
D.所有共价键都是和氢键一样有方向性和饱和性
答案　C
解析　σ键是原子轨道“头碰头”重叠形成的，π键是原子轨道“肩并肩”重叠形成的，N2分子中含有1个σ键和2个π键，σ键稳定性弱于π键，故A错误；臭氧是极性分子，故B错误；s s轨道形成的共价键没有方向性，故D错误。
4.(2025·长沙雅礼中学高二月考)2022年5月15日，“天问一号”探测器成功着陆于火星。据了解，火星上存在大量的含氮化合物，一种含氮鸟嘌呤和吡啶的结构如图。已知吡啶为平面结构，分子中的大π键可以用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。下列说法不正确的是(　　)
A.鸟嘌呤中元素的第一电离能：CB.鸟嘌呤中C原子杂化方式都为sp2
C.鸟嘌呤中轨道之间的夹角∠1大于∠2
D.该吡啶中的大π键可表示为
答案　A
解析　同一周期元素随着原子序数变大，第一电离能呈增大趋势，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，第一电离能大小顺序为N>O>C，A错误；鸟嘌呤中C原子均形成2个单键和一个双键，杂化方式为sp2，B正确；根据VSEPR模型，孤电子对与键合电子对之间的斥力大于键合电子对与键合电子对之间的斥力，导致键合电子对与键合电子对之间的夹角减小，故∠1大于∠2，C正确；吡啶环上的碳原子和氮原子均以sp2杂化轨道相互重叠形成σ键，构成一个平面六元环，每个原子上有一个p轨道垂直于环平面，每个p轨道中有一个电子，这些p轨道侧面重叠形成一个封闭的大π键，可表示为，D正确。
5.短周期主族元素A、B形成AB3型分子，下列有关叙述正确的是(　　)
A.若A、B为同一周期元素，则AB3分子一定为平面正三角形
B.若AB3分子中的价层电子个数为24个，则AB3分子为平面正三角形
C.若A、B为同一主族元素，则AB3分子一定为三角锥形
D.若AB3分子为三角锥形，则AB3分子一定为NH3
答案　B
解析　若A、B为同一周期元素的P和Cl元素，形成PCl3，中心原子磷是sp3杂化，是三角锥形，故A错误；若AB3分子中的价层电子个数为24个，可以推出来A为硼或铝，B为氟或氯，无论哪种组合中心原子都是sp2杂化，无孤电子对，分子都是平面正三角形，故B正确；若A、B为同一主族元素，硫和氧形成的三氧化硫，硫是sp2杂化，是平面正三角形，故C错误；若AB3分子为三角锥形，则AB3分子可能为NH3，也可能是PH3，故D错误；
6.(2025·湖州高二期末)下列对分子性质的解释中，不正确的是(　　)
A.水分子中O—H键能较大，所以水的沸点较高
B.碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
C.过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子
D.青蒿素的分子式为C15H22O5，结构如图所示，该分子中包含7个手性碳原子
答案　A
解析　碘是非极性分子，易溶于非极性溶剂四氯化碳，甲烷属于非极性分子，难溶于极性溶剂水，所以都可用“相似相溶”规律解释，B正确；过氧化氢中含有O—H极性键和O—O非极性键，其正、负电中心不重合，属于极性分子，C正确；根据青蒿素的结构图，可知该分子中包含7个手性碳原子，如图：，D正确。
7.N2是空气的主要成分之一，N2作为原料广泛用于合成氨工业、硝酸工业等。工业上用氨催化氧化生产硝酸，在转化器中发生反应的热化学方程式为4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-904 kJ·mol-1。生产硝酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物，可将其转化成N2、、等而除去。下列有关、和NH3的说法正确的是(　　)
A.的键角大于NH3的键角
B.的空间结构为直线形
C.NH3中的N原子杂化类型为sp2
D.NH3可作配体是因为N原子存在空轨道
答案　A
解析　中氮的价层电子对数为3+×(5+1-3×2)=3，空间结构为平面三角形，键角是120°，NH3中氮的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4，还有一个孤电子对，空间结构为三角锥形，键角小于120°，A正确；N中氮的价层电子对数为2+×(5+1-2×2)=3，存在一个孤电子对，呈V形，B错误；NH3中氮的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4，NH3中N原子杂化类型为sp3，C错误；NH3可作配体是因为N原子提供孤电子对，D错误。
8.(2025·深圳高二期末)下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是(　　)
A.Cl B.
C. D.
答案　A
解析　Cl中氯的价层电子对数为4+×(7+1-4×2)=4，且不含孤电子对，所以离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致，都是正四面体形，故A正确；中氮的价层电子对数为2+×(5+1-2×2)=3且含有一个孤电子对，所以其VSEPR模型是平面三角形，空间结构是V形，故B错误；中氯的价层电子对数为3+×(7+1-3×2)=4且含有一个孤电子对，所以VSEPR模型是四面体形，空间结构为三角锥形，故C错误；中硫的价层电子对数为3+×(6+2-3×2)=4且含有一个孤电子对，所以VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，故D错误。
9.(2025·天津高二期中)下列关于N、NH3、N三种微粒的说法不正确的是(　　)
A.三种微粒所含有的电子数相等
B.三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C.三种微粒的空间结构相同
D.键角：N>NH3>N
答案　C
解析　每个、NH3、所含有的电子数都为10个，故A正确；N中氮原子价层电子对数为4+×(5-1-4×1)=4，所以其采用sp3杂化，NH3分子中价层电子对数为3+×(5-3×1)=4，所以氮原子杂化方式是sp3，中氮原子价层电子对数为2+×(5-1×2+1) =4，所以其采用sp3杂化，故B正确；根据三种微粒的杂化方式可知，铵根离子空间结构为正四面体形；氨气分子空间结构为三角锥形，空间结构为V形，故C错误；N中，含0个孤电子对，NH3分子中含1个孤电子对，N含2个孤电子对，含有孤电子对越多，分子中的键角越小，所以键角：N>NH3>N，故D正确。
10.键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是(　　)
A.键角是描述分子空间结构的重要参数
B.因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2发生反应的能力逐渐减弱
C.水分子的结构可表示为H—O—H，分子中的键角为180°
D.H—O的键能为463 kJ·mol-1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗的能量为2×463 kJ
答案　A
解析　H—O、H—F的键能依次增大，意味着成键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定，O2、F2与H2发生反应的能力逐渐增强,B项错误；水分子呈V形,键角为105°,C项错误;H—O的键能为463 kJ·mol-1,指的是断开1 mol H—O形成气态氢原子和气态氧原子所需吸收的能量为463 kJ，18 g H2O即1 mol H2O中含2 mol H—O，断开时需吸收2×463 kJ的能量形成气态氢原子和气态氧原子，再进一步形成H2和O2时，还会释放出一部分能量，D项错误。
11.下列有关物质结构与性质的说法错误的是(　　)
A.根据VSEPR模型可知BF3、CH4、NH3分子内键角依次减小
B.F的电负性比Cl的大，可推断CF3COOH的酸性强于CCl3COOH
C.第四周期元素中，Ga的第一电离能低于Zn
D.因为水分子间存在氢键，故H2O的稳定性大于H2S
答案　D
解析　BF3为sp2杂化，键角为120°，NH3、CH4均为sp3杂化，CH4的键角为109°28'，NH3中含有1个孤电子对，键角约为107°，故键角依次减小，A正确；F的电负性比Cl的大，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致CF3COOH中的羧基的极性更大，更易电离出H+，故CF3COOH的酸性强于CCl3COOH，B 正确；Zn的核外电子排布为[Ar]3d104s2，电子所在的轨道均处于全充满状态，较稳定，故第一电离能大于Ga，C正确；非金属简单氢化物的稳定性与分子内的化学键的键能有关，H2O的稳定性大于H2S的稳定性是因为H2O中H—O的键能大于H2S中H—S的键能，与分子间氢键无关，D错误。
12.关于CH3OH、N2H4、(CH3)2NNH2的结构，下列说法错误的是(　　)
A.1 mol CH3OH中含5 mol σ键
B.N2H4分子中所有原子不可能处于同一平面
C.三者孤电子对数相同
D.三者中C、O、N杂化方式不相同
答案　D
解析　CH3OH的结构式为，1 mol CH3OH中含5 mol σ键，A正确；两个N都是sp3杂化，N2H4中的六个原子不可能共面，B正确；CH3OH中羟基氧上有2个孤电子对，N2H4中有2个孤电子对，2个N上各有1个，(CH3)2NNH2中有2个孤电子对，2个N上各有1个，C正确；三者中C、O、N杂化方式相同，均为sp3杂化，D错误。
13.下面两表分别列出了CO和N2的某些性质及相关键能，有关说法不正确的是(　　)
表1：
分子 熔点/℃ 沸点/℃ 常温时在水中的溶解度
CO -205.05 -191.49 2.3 mL
N2 -210.00 -195.81 1.6 mL
表2：
化学键 C—O CO C≡O N—N NN N≡N
键能/(kJ·mol-1) 351 745 1 071.9 193 418 946
A.CO与N2的价层电子总数相等
B.由表2可知，CO的活泼性不及N2
C.由表1可知，CO的熔、沸点高于N2，这是因为CO分子间作用力大于N2
D.由表1可知，室温时，CO在水中的溶解度大于N2，是因为CO分子有弱极性
答案　B
解析　CO与N2的价层电子总数均为10，A正确；CO与N2分子结构相似，1个CO分子中含有2个π键，根据表中键能知，CO中第一个π键的键能约为1 071.9 kJ·mol-1-745 kJ·mol-1=326.9 kJ·mol-1，N2中第一个π键的键能约为946 kJ·mol-1-418 kJ·mol-1=528 kJ·mol-1，CO中第一个π键的键能较小，CO的第一个π键比N2中第一个π键更容易断裂，所以一氧化碳比氮气活泼，B错误；水是极性溶剂，氮气为非极性分子，一氧化碳为极性分子，由表1可知，室温时，CO在水中的溶解性大于N2，是因为CO分子有弱极性，D正确。
14.已知SiCl4发生水解反应的机理如图：
下列叙述正确的是(　　)
A.SiCl4的键角与白磷(P4)的键角相同
B.SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为sp3
C.中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为sp3d2
D.CCl4不能按照上述机理发生水解反应，原因是C原子的半径小
答案　B
解析　SiCl4与甲烷的结构相似，键角为109°28'，P4的键角为60°，A错误；SiCl4中Si原子的价层电子对数为4+=4，Si原子采取sp3杂化，B正确；由题图可知，SiCl4(H2O)中Si原子形成5个σ键，说明Si原子的杂化轨道数为5，若采取sp3d2杂化，形成的是6个杂化轨道，C错误；CCl4不能按照题述机理发生水解反应是因为C原子只有2个电子层，没有d轨道，最多能形成4个杂化轨道，D错误。
二、非选择题(本题共3小题，共44分)
15.(14分)A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大，A的核外电子只有一种自旋取向；D原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，但第一电离能都低于同周期相邻元素；B原子的L电子层中未成对电子数与D的L电子层中未成对电子数相同，但有空轨道；D与E同族。
(1)A分别与B、C、D形成的常见共价化合物中：
①有一种化合物分子呈正四面体形，该分子为__________(填名称)。
②分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物为______________(填化学式，写两种)。
(2)这5种元素可形成的常见含氧酸根离子中，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是_________(填离子符号，写一种；下同)；酸根离子空间结构呈三角锥形的是______________。
(3)A2E分子的空间结构为_________；根据电子云重叠方式的不同，该分子中共价键的类型为_______。
(4)键角：C________(填“>”或“<”)C。
答案　(1)①甲烷　②C2H4、N2H4或H2O2(填两种即可)　(2)N(或N、C)　S
(3)V形　σ键　(4)>
解析　由题意可知，A是H，B是C，C是N，D是O，E是S。(2)价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数，故这些元素形成的含氧酸根离子中，中心原子的价层电子对数为3的有N、N、C；根据价层电子对互斥模型，酸根离子呈三角锥形结构的是S。(3)H2S中S原子价层电子对数为4，含有2个孤电子对，其空间结构为V形，该分子中共价键的类型为σ键。(4)由题意可知，C为N，其σ键电子对数为2，孤电子对数为=0，则N原子为sp杂化，离子的空间结构为直线形；C为N，N的σ键电子对数为2，孤电子对数为=1，N原子为sp2杂化，空间结构为V形，即键角：N>N。
16.(14分)氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。回答下列问题：
(1)Ti(BH4)2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。
①基态Ti2+的电子排布式可表示为______________________。
②B的空间结构是________________。
(2)液氨是富氢物质，也是氢能的理想载体，利用N2+3H22NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是______________(填字母)。
a.NH3分子的空间结构为三角锥形
b.H2的结构式为H—H
c.N2的电子式为
(3)2008年，Yoon等人发现Ca与C60(结构如图)生成的Ca32C60能大量吸附H2。
①C60晶体易溶于苯、CS2，说明C60是______________(填“极性”或“非极性”)分子。
②1 mol C60分子中，含有σ键数目为______________NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(4)HCOOH是安全便捷的具有应用前景的液态储氢材料。HCOOH催化释氢的可能机理如图所示。
①(1分)依据VSEPR模型，CO2中心原子上的价层电子对数是__________ 。
②(3分)为证实上述机理，用HCOOD代替HCOOH进行实验。在下图中补充HCOOD催化释氢部分过程的相应内容。
答案　(1)①1s22s22p63s23p63d2或[Ar]3d2　②正四面体形　(2)ab　(3)①非极性　②90
(4)①2　②
解析　(1)①钛是22号元素，Ti2+核外有20个电子，根据构造原理知其基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d2。②B中B原子价层电子对数=4+×(3+1-4×1)=4，且没有孤电子对，所以是正四面体结构。
(2)NH3分子的中心原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，空间结构为三角锥形，a正确；H2中两个氢原子之间共用一对电子，其结构式为H—H，b正确；N2中两个氮原子之间共用三对电子，其电子式为，c错误。
(3)①苯、CS2都是非极性分子，根据相似相溶原理知，C60是非极性分子。②利用均摊法知，每个碳原子含有0.5×3=1.5个σ 键，所以1 mol C60分子中，含有σ 键数目=1.5×1 mol×60×NA mol-1=90NA。
(4)①CO2分子中C原子的价层电子对数为2+=2。②由反应历程可知，HCOOD中D原子和氮结合，HCOOD中H原子和Pd结合，然后在反应Ⅲ中H和D结合生成氢气，故图示为。
17.(16分)回答下列问题：
(1)(3分)BCl3分子的空间结构为平面三角形，则BCl3分子为_____(填“极性”或“非极性”，下同)分子，其分子中的共价键类型为________键，BF3的熔点比BCl3________(填“高”“低”或“无法确定”)。
(2)(4分)O和S处于同一主族，第一电离能较大的是______。H2O和H2S分子中的键角较大的是_______，键长较短的是______________。单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3，的空间结构为______________。
(3)(3分)磷酸属于中强酸，其结构式为，磷酸分子之间可以通过羟基间脱水形成多磷酸，如二聚磷酸，写出多磷酸的通式：________，含有25个磷原子的多磷酸分子中，σ键与π键的数目分别为________、________。
(4)(3分)N和Cl只能形成NCl3，而P和Cl除能形成PCl3外，还能形成PCl5，原因为_____________。
(5)(3分)键的极性对物质的化学性质有重要影响。已知一些常见电子基团的吸电子效应的强度：RCO—> —F>—Cl>—Br>—I>—C≡CH>—C6H5>—H，则下列物质酸性最强是__________(填字母)。
A.CH3COOH B.ClCH2COOH
C.HC≡CCH2COOH D.C6H5CH2COOH
答案　(1)非极性　极性　低　(2)O　H2O　H2O　V形　(3)Hn+2PnO3n+1　127　25　(4)N原子半径比P小，L能层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无法形成NCl5；P原子半径比N大，且M能层上除了3s和3p轨道外，还有可用于杂化的3d轨道，发生sp3d杂化可形成PCl5　(5)B
解析　(1)BCl3分子的空间结构为平面三角形，故BCl3为含有极性键的非极性分子；BF3与BCl3的组成和结构相似，但BF3的相对分子质量较小，范德华力较弱，熔点较低。
(2)同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小，所以第一电离能较大的是O；O元素的电负性大于S元素，其对成键电子对吸引能力更强，成键电子对与成键电子对间斥力更大，键角更大，则键角较大的是H2O；O元素的电负性大于S元素，电负性越大，对电子对的吸引力越大，且O原子的半径小于S原子，所以H2O的键长较短；中心S原子的价层电子对数为2+×(6+2-2×2)=4，空间结构为V形。
(3)由磷酸形成二聚磷酸是二分子磷酸脱去一个水分子，形成三聚磷酸是三分子磷酸脱去二个水分子，则n个H3PO4脱去(n-1)个H2O形成多聚磷酸，则多聚磷酸中H原子为3n-2(n-1)=n+2，P原子为n，O原子为4n-(n-1)=3n+1，多聚磷酸的通式为Hn+2PnO3n+1；H3PO4的结构为，可知3个H形成3个σ键，1个P形成4个σ键和1个π键，二聚磷酸的结构为，可知4个H形成4个σ键，2个P形成8个σ键和2个π键，则推出Hn+2PnO3n+1中，σ键的个数为(n+2)+n×4=5n+2，π键的个数为n，当n=25时，σ键的个数为5×25+2=127，π键的个数为25。
(5)电子基团的吸电子效应越强，羧基越易电离出氢离子，由电子基因的吸电子效应的强度：—Cl>—C ≡CH>—C6H5>—H，则ClCH2COOH的酸性最强，故选B项。

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