第三章　普通化學

第一節　物質的結構與物質狀態

單項選擇題（下列選項中，只有一項符合題意）

1某原子序數為15的元素，其基態原子的核外電子分布中，未成對電子數是（　　）。[2017年真題]

A．0

B．1

C．2

D．3

【答案】D

【解析】正確書寫核外電子分布式，可先根據三個分布規則和近似能級順序將電子依次填入相應軌道，再按電子層順序整理一下分布式，按n由小到大自左向右排列各原子軌道，相同電子層的軌道排在一起。原子序數為15的元素基態原子的核外電子分布為：1s²2s²2p⁶3s²3p³，未成對電子數是3。

2量子數n＝4、l＝2、m＝0的原子軌道數目是（　　）。[2013年真題]

A．1

B．2

C．3

D．4

【答案】A

【解析】微觀粒子運動狀態具有波的性質，所以在量子力學中用波函數ψ來描述核外電子的運動狀態，一個原子軌道是指n、l、m三種量子數都具有一定數值時的一個波函數，表示為ψ（n，l，m）。

3確定原子軌道函數ψ形狀的量子數是（　　）。[2010年真題]

A．主量子數

B．角量子數

C．磁量子數

D．自旋量子數

【答案】B

【解析】主量子數n的物理意義是確定原子軌道（波函數）離核的遠近，角量子數l確定原子軌道（波函數）的形狀，磁量子數m確定原子軌道（波函數）在空間的取向，自旋量子數m_s確定電子的自旋方向。

4多電子原子中同一電子層原子軌道能級（量）最高的亞層是（　　）。[2016年真題]

A．s亞層

B．p亞層

C．d亞層

D．f亞層

【答案】D

【解析】用l表示電子亞層，l＝0，1，2，3，分別對應s，p，d，f亞層。在多原子中，l決定亞層的能量，l越大亞層能量越大，所以f亞層能量最大。

5鈷的價電子構型是3d⁷4s²，鈷原子外層軌道中未成對電子數是（　　）。[2012年真題]

A．1

B．2

C．3

D．4

【答案】C

【解析】根據洪特規則，鈷的價電子3d⁷4s²的排布方式為：

由此可以看出，未成對電子數是3。

629號元素的核外電子分布式為（　　）。[2011年真題]

A．1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁹4s²

B．1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

C．1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰

D．1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁹

【答案】B

【解析】29號元素為銅，核外電子數為29，按照能量最低原理，電子分布式應為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁹。根據洪特規則，3d¹⁰為全充滿穩定，因此4s軌道的一個電子調整到3d；又由于屏蔽效應導致4s軌道電子受原子核的吸引力減小，軌道能量升高，所以填充滿電子之后，3d軌道的能量比4s軌道能量低。因此最終電子分布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹。

7某第4周期的元素，當該元素原子失去一個電子成為正1價離子時，該離子的價層電子排布式為3d¹⁰，則該元素的原子序數是（　　）。[2011年真題]

A．19

B．24

C．29

D．36

【答案】C

【解析】元素原子失去一個電子成為正1價離子時，該離子的價層電子排布式為3d¹⁰，說明其原子的外層電子排布式為：3d¹⁰4s¹，故為第四周期ⅠB的29號Cu。

8某元素正二價離子（M^2＋）的電子構型是3s²3p⁶，該元素在元素周期表中的位置是（　　）。[2018年真題]

A．第三周期，第Ⅷ族

B．第三周期，第ⅥA族

C．第四周期，第ⅡA族

D．第四周期，第Ⅷ族

【答案】C

【解析】該元素完整的核外電子排布為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²，周期數為最高主量子數，族豎數為價電子數。由此可知，n＝4，即為第四周期；價電子為2，即為第ⅡA族。

9價層電子構型為4d¹⁰5s¹的元素在周期表中屬于（　　）。[2011年真題]

A．第四周期ⅦB族

B．第五周期ⅠB族

C．第六周期ⅦB族

D．鑭系元素

【答案】B

【解析】價電子構型為4d¹⁰5s¹，該元素n＝5，表示位于第五周期，價電子構型符合（n－1）d¹⁰ns¹，屬于ⅠB。

10下列各組元素的原子半徑從小到大的順序錯誤的是（　　）。[2011年真題]

A．Li＜Na＜K

B．Al＜Mg＜Na

C．C＜Si＜Al

D．P＜As＜Se

【答案】D

【解析】在元素周期表中，同一周期自左向右原子半徑逐漸減小，同一主族自上向下原子半徑逐漸增大。D項，根據各元素在周期表的位置，可知Se和As位于同一周期。Se位于As右邊，故原子半徑應為Se＜As。

11下列元素，電負性最大的是（　　）。[2014年真題]

A．F

B．Cl

C．Br

D．I

【答案】A

【解析】電負性是周期表中各元素的原子吸引電子能力的一種相對標度，又稱負電性。元素的電負性愈大，吸引電子的傾向愈大，非金屬性也愈強。同一周期從左到右，主族元素的電負性逐漸增大；同一主族從上到下，元素的電負性逐漸減小。題中四種元素屬同一主族，F在同主族最上，且為非金屬性最強的元素，因此電負性最大。

12在CO和N₂分子之間存在的分子間力有（　　）。[2016年真題]

A．取向力、誘導力、色散力

B．氫鍵

C．色散力

D．色散力、誘導力

【答案】D

【解析】CO為極性分子，N₂為非極性分子。色散力存在于非極性分子與非極性分子、非極性分子與極性分子、極性分子與極性分子之間；誘導力存在于非極性分子與極性分子、極性分子與極性分子之間；取向力存在于極性分子與極性分子之間。故極性分子CO與非極性分子N₂之間存在色散力和誘導力。另外，形成氫鍵需要有氫原子，故CO和N₂分子之間無氫鍵。

13在NaCl、MgCl₂、AlCl₃、SiCl₄四種物質中，離子極化作用最強的是（　　）。[2014年真題]

A．NaCl

B．MgCl₂

C．AlCl₃

D．SiCl₄

【答案】D

【解析】離子的極化作用是指離子的極化力，離子的極化力為某離子使其他離子變形的能力。極化力取決于：①離子的電荷，電荷數越多，極化力越強；②離子的半徑，半徑越小，極化力越強；③離子的電子構型。本題中，四個化合物的陽離子為同周期元素，離子半徑逐漸減小，離子電荷的代數值逐漸增大，Si元素電荷數最多且半徑最小，所以SiCl₄的離子極化作用最強。

14下列晶體中熔點最高的是（　　）。[2017年真題]

A．NaCl

B．冰

C．SiC

D．Cu

【答案】C

【解析】晶體熔點由高到低分別為：原子晶體、金屬晶體、離子晶體、分子晶體，即SiC＞Cu＞NaCl＞冰。

15在HF、HCl、HBr、HI中，按熔、沸點由高到低順序排列正確的是（　　）。[2012年真題]

A．HF、HCl、HBr、HI

B．HI、HBr、HCl、HF

C．HCl、HBr、HI、HF

D．HF、HI、HBr、HCl

【答案】D

【解析】由于分子間力是隨著摩爾質量增加而增大，因此熔、沸點也是隨著摩爾質量增加而增大，但HF分子間氫鍵的存在使其熔、沸點比同類型的氫化物要高，出現反常現象。故最終熔、沸點由高到低的順序為：HF、HI、HBr、HCl。

16在Li^＋、Na^＋、K^＋、Rb^＋中，極化力最大的是（　　）。[2018年真題]

A．Li^＋

B．Na^＋

C．K^＋

D．Rb^＋

【答案】A

【解析】因為離子的半徑越小，極化力越強。而Li^＋、Na^＋、K^＋、Rb^＋屬于同一主族元素，在同一主族元素中，半徑從上到下依次增大，所以Li^＋的半徑最小，因而其極化力最大。

17下列各物質的化學鍵中，只存在σ鍵的是（　　）。[2008年真題]

A．C₂H₂

B．H₂O

C．CO₂

D．CH₃COOH

【答案】B

【解析】σ鍵是原子軌道沿軸方向重疊而形成的，能圍繞對稱軸旋轉而不影響鍵的強度和鍵角，通常形象地稱之為“頭對頭的σ鍵”；當兩個電子軌道的突出部分發生重疊時形成的鍵稱為π鍵，π鍵不能圍繞對稱軸旋轉且鍵能比σ鍵弱，通常形象地稱之為“肩并肩的π鍵”。C₂H₂的結構式為CH≡CH，分子中存在兩個π鍵和三個σ鍵；H₂O中H-O為σ鍵；CO₂的C═O存在π鍵；CH₃COOH中的C═O存在π鍵。

18PCl₃分子空間幾何構型及中心原子雜化類型分別為（　　）。[2013年真題]

A．正四面體，sp³雜化

B．三角錐形，不等性sp³雜化

C．正方形，dsp²雜化

D．正三角形，sp²雜化

【答案】B

【解析】P原子的價電子為3s²3p³，當P原子與Cl原子形成化學鍵的過程中，采取sp³雜化形成四個sp³雜化軌道，由于參與雜化的原子軌道中存在孤對電子，所以該sp³雜化為不等性雜化，幾何構型為三角錐形。

19BeCl₂中Be的原子軌道雜化軌道類型為（　　）。[2010年真題]

A．sp

B．sp²

C．sp³

D．不等性sp³

【答案】A

【解析】sp雜化是指由一個ns軌道和一個np軌道組合形成兩個相同的sp雜化軌道，每個sp雜化軌道含有s/2和p/2的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，Be原子的電子層結構式1s²2s²，成鍵時，Be原子的一個2s電子可激發到2p軌道，使Be原子的電子層結構變為1s²2s¹2p¹，與此同時，Be原子的一個2s軌道和一個2p軌道發生雜化，形成兩個sp雜化軌道，分別與兩個Cl原子的3p軌道重疊，而形成兩個Be—Cl鍵，形成的BeCl₂分子的空間結構呈直線形。

20下列分子中，屬于極性分子的是（　　）。[2008年真題]

A．O₂

B．CO₂

C．BF₃

D．C₂H₃F

【答案】D

【解析】分子的正電荷中心與負電荷中心重合的分子屬于非極性分子，反之，則屬于極性分子。A項，O₂是雙原子分子，結構為O═O，正負電荷中心均在雙鍵中間，屬于非極性分子；B項，CO₂是直線型分子，結構為O═C═O，正負電荷中心均在碳原子上，屬于非極性分子；C項，BF₃是平面三角形分子，結構為：

正負電荷中心均在硼原子上，屬于非極性分子；D項，C₂H₃F的結構為：

正負電荷中心不能重合，屬于極性分子。

21量子數為n＝3，l＝1時，則該層原子軌道上可允許容納的最多電子數是（　　）。

A．6

B．2

C．8

D．16

【答案】A

【解析】主量子數為3，即電子層數為3，角量子數為1，該層原子軌道為3p軌道，p軌道有三個等價軌道，每個軌道上最多有2個自旋相反的電子，因此，3p軌道上容納的最多電子數為：2×3＝6（個）。

2226號元素原子的價層電子構型為（　　）。

A．3d⁵4s²

B．3d⁶4s²

C．3d⁶

D．4s²

【答案】B

【解析】電子在核外軌道上排布時，依據軌道近似能級圖由低到高依次排布，電子的填充順序為：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→…，因此26號元素的電子填充順序為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁶，價電子排布式為3d⁶4s²。

23H₂S分子中，S原子成鍵的雜化軌道類型為（　　）。

A．sp³雜化

B．sp雜化

C．sp²雜化

D．sp³不等性雜化

【答案】D

【解析】S原子（價電子構型為3s²3p⁴）在成鍵過程中，有1個3s軌道和3個3p軌道組合成sp³不等性雜化軌道。因為其中2個sp³雜化軌道已為孤對電子所占據，其余2個不等性sp³雜化軌道和2個H原子的1s軌道重疊，形成2個S—Hσ鍵。

24用雜化軌道理論推測下列分子的空間構型，其中為正四面體的是（　　）。

A．SiH₄

B．CH₃Cl

C．CHCl₃

D．BBr₃

【答案】A

【解析】雜化軌道數目取決于參加雜化的軌道數，即一個原子中能量相近的n個原子軌道，可以而且只能形成n個雜化軌道，SiH₄中Si采取等性的sp³雜化，形成正四面體結構；BC兩項中的中心原子采取不等性sp³雜化，為四面體結構；D項中B采取sp²雜化，形成平面三角形結構。

25下列元素電負性大小順序中正確的是（　　）。

A．Be＞B＞Al＞Mg

B．B＞Al＞Be≈Mg

C．B＞Be≈Al＞Mg

D．B≈Al＜Be＜Mg

【答案】C

【解析】根據電負性的變化規律，同一周期從左到右，主族元素的電負性逐漸增大；同一主族從上到下，元素的電負性逐漸減小，因此B＞Be＞Mg；處于對角線位置的元素Be、Al性質相似，電負性近似相同。

26下列氫氧化物中堿性最強的是（　　）。

A．Sr（OH）₂

B．Fe（OH）₃

C．Ca（OH）₂

D．Sc（OH）₂

【答案】A

【解析】同一主族元素相同價態的氧化物的水合物，從上至下堿性增強，因此堿性Sr（OH）₂＞Ca（OH）₂；同周期元素最高價態氧化物的水合物從左到右堿性遞減，因此堿性Ca（OH）₂＞Sc（OH）₂＞Fe（OH）₃。因此Sr（OH）₂的堿性最強。

27下列物質中，酸性最強的是（　　）。

A．H₃BO₃

B．HVO₃

C．HNO₃

D．H₂SiO₃

【答案】C

【解析】BD兩項為弱酸，C項為強酸，根據鮑林規則，H₃BO₃可寫作（HO）3B，酸性弱于HNO₂，而HNO₂為中強酸，酸性弱于HNO₃。

28下列物質按熔點增高順序排列，正確的是（　　）。

A．CO₂→HCl→SiO₂→Fe

B．HCl→CO₂→Fe→SiO₂

C．SiO₂→Fe→HCl→CO₂

D．CO₂→HCl→Fe→SiO₂

【答案】D

【解析】物質熔點的高低，是由微粒間作用力的大小決定的，作用力大，熔點就高。由此可知，熔點：原子晶體＞金屬晶體＞分子晶體。又因為HCl是極性分子（色散力、誘導力、取向力），而CO₂為非極性分子（色散力），因此HCl分子間力較CO₂的大。所以，按熔點增高順序排列為：CO₂→HCl→Fe→SiO₂。

29下列物質按導電性增加的順序排列，正確的是（　　）。

A．CO₂→HCl→Ge→Au

B．HCl→CO₂→Au→Ge

C．Au→Ge→HCl→CO₂

D．Ge→Au→CO₂→HCl

【答案】A

【解析】分子晶體一般不導電，只有極性很強的分子所組成的晶體，如HCl晶體，溶于水后，因電離而導電。Ge為原子晶體，在高溫下可表現出一定的導電性。Au為金屬晶體，導電性良好。所以按導電性增加的順序排列為：CO₂→HCl→Ge→Au。

30下列化合物中，鍵的極性最大的是（　　）。

A．AlCl₃

B．PCl₃

C．MgCl₂

D．CaCl₂

【答案】D

【解析】鍵的極性大小取決于兩個原子吸引成鍵電子能力的差異程度，兩種元素電負性差值越大，鍵的極性越大。由于氯元素的電負性很大，因此，另一種元素的電負性越小，鍵的極性越大。根據周期表中各元素的位置，判斷出Ca的電負性最小。

31下列物質中，鍵有極性，分子沒有極性的是（　　）。

A．H₂O

B．CHCl₃

C．BF₃

D．PCl₃

【答案】C

【解析】BF₃分子是由不同原子組成，原子間電荷分布不均勻，因此它們之間是由極性鍵連接。但由于該分子的空間構型為平面三角形，鍵的極性正好相互抵消，所以分子沒有極性。ABD三項的分子及鍵都有極性。