高中化学鲁科版（2019）选择性必修2 第2章第2节 共价键与分子的空间结构
一、单选题
1．（2020高二上·化德期中）下列物质与水混合后静置，不会出现分层现象的是（ ）
A．汽油 B．苯 C．四氯化碳 D．乙醇
2．（2020高三上·连云港期中）下图为N2分子在催化剂作用下发生一系列转化的示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．若N≡N键能是a kJ·mol-1，H—H键能是b kJ·mol-1，H—N键能是c kJ·mol-1，则每生成2 mol NH3，放出(6c-a-3b)kJ热量
B．NH3分子和H2O分子的中心原子杂化类型不同
C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂
D．在催化剂b作用下发生转化得到的两种生成物，均为直线形分子
3．（2020高二下·钦州期末）下列几组微粒互为等电子体的是（ ）
① 和 ；②NO+和 CN-；③CO2和 CS2；④NO2 和CO2
A．仅①②③ B．仅②④ C．仅①③④ D．①②③④
4．（2020高二下·钦州期末）下列中心原子采取sp2杂化且为非极性分子的是（ ）
A．CS2 B．H2S C．SO2 D．SO3
5．（2020高二下·吉林期中）下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（ ）
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2
6．（2020·金山模拟）邮票背面的粘合剂可用水浸除去，根据“相似相溶”原理，该粘合剂的成分可能是（ ）
A． B．
C． D．
7．（2020·河北模拟）下面有关叙述中，错误的是（ ）
A．CH4中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化
B．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
C．氯化钠晶体中，Na+和Cl-的配位数均为8
D．镍元素基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2
8．（2020高二下·前郭月考）下列分子和离子中中心原子价层电子对几何构型为四面体且分子或离子空间的构型为V形的是（ ）
A．NH4＋ B．PH3 C．H3O＋ D．OF2
9．（2020高二下·天津月考）下列有机物分子中有 3个手性碳原子的是（ ）
A．乳酸CH3-CHOH-COOH
B．甘油CH2OH-CHOH-CH2OH
C．脱氧核糖CH2OH-CHOH-CHOH-CH2-CHO
D．核糖CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO
10．（2020高二下·宝鸡期中）根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型正确的是 （ ）
选项 分子式 中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型 分子或离子的立体构型
A SO2 sp 直线形 直线形
B H2O sp2 平面三角形 V形
C NH3 sp2 三角锥形 三角锥形
D CH4 sp3 正四面体形 正四面体形
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
11．下列物质易溶于水的是 ，易溶于CCl4的是 （均填序号）．
①NH3②CH4③④HCl ⑤C2H4⑥Br2⑦HNO3⑧SO2．
12．将下列粒子的序号填入相应空格内：①O2②CO2③H2O ④H2O2⑤（NH4）2SO4⑥SiCl4
⑦C2H2⑧NH3⑨P4
只含有非极性键的非极性分子为 ；含极性键的非极性分子为 ；
同时含有共价键、配位键、离子键的物质为 ；正四面体分子为
含极性键的极性分子为 ；既含极性键，又含非极性键的极性分子为 ．
13．（2020高二下·吉林期中）试用VSEPR理论判断下列分子或离子的立体构型，并判断中心原子的杂化类型：
（1）H2O 形，杂化类型 ；
（2）CO32- 形，杂化类型 ；
（3）SO32- 形，杂化类型 ；
三、综合题
14．（2021高二下·张家口开学考）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）基态钛原子的价电子排布式为 ，该基态原子中含 对电子对。
（2）二氧化钛是世界上最白的东西，1g二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白，是调制白油漆的最好颜料。基态 中的核外电子占据的原子轨道数为 。
（3）四氯化钛是种有趣的液体，在湿空气中水解成白色的二氯化钛的水凝胶，在军事上利用四氧化钛的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。四氯化钛水解反应的化学方程式为 。
（4） 是一种储氢材料，可由 和 反应制得。
①LiBH4由 和 构成， 的空间构型是 ，B原子的杂化轨道类型是 ，写出一种与该阴离子互为等电子体的微粒是 。 中各元素的电负性大小顺序为 。
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。M是 填元素符号 ，判断理由为 。
738 1451 7733 10540 13630
15．（2020高二下·长春期末）A、B、C、D四种常见元素的结构信息如下表。试根据信息回答有关问题。
元素 A B C D
性质结构信息 最常见氢化物X为三角锥分子且能与
HCl发生化合反应生成盐 原子的 M 层上电子数比L层电子数少2个 ds区元素，N 层上有一个电子 原子的s电子数是p电子数的2倍
（1）写出基态B原子的电子排布式： 。
（2）向CSO4的溶液中逐滴加入过量X的水溶液，可生成的配合物的化学式为 ，该物质中不存在的作用类型为 (填字母)。
a.离子键 b.配位键 c.极性键 d.氢键
（3）下列几种氢化物分子：
① AH3②D2H2③H2B ④DH4
中心原子采用sp3杂化形成化学键的是
(填序号)；在②的分子中有 个σ键，该分子中电子运动状态共有 种。
16．（2020高二下·祁县月考）现有七种元素A、B、C、D、E、F、G，其中A、B、C为三个不同周期的短周期元素，E、F、G为第四周期元素。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B元素原子的核外p电子数与s电子数相等
C基态原子的价电子排布为nsn-1npn+1
D的能层数与C相同，且电负性比C大
E元素的主族序数与周期数的差为1，且第一电离能比同周期相邻两种元素都大
F是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第五列
（1）C基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个方向，原子轨道呈 形，C简单离子核外有 种运动状态不同的电子。
（2）A2B2难溶于CS2，简要说明理由： 。
（3）G位于 族 区，它的一种氧化物常用于工业生产硫酸的催化剂，已知G在该氧化物中的化合价等于其价电子数，则该氧化物的化学式为 ；F晶体的空间堆积方式为 。
（4）ED3分子的VSEPR模型名称为 ，其中E原子的杂化轨道类型为 。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】与水混合后静置能出现分层现象的物质是与水不互溶的，不出现分层现象的是与水互溶的；汽油，苯，四氯化碳均不溶于水，乙醇与水无限混溶；D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】与水混合后静置，不出现分层的物质应溶于水，结合物质的水溶性判断。
2．【答案】A
【知识点】化学键；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；反应热和焓变
【解析】【解答】A．反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，则根据键能数据可知，该反应的反应热△H＝akJ/mol＋3bkJ/mol－2×3ckJ/mol，则每生成2 mol NH3，放出(6c-a-3b)kJ热量，选项A符合题意；
B．水分子中价电子数=2+ （6-2×1）=4，水分子中含有2个孤电子对，所以氧原子采取sp3 杂化，氨气中价层电子对个数=3+ （5-3×1）=4且含有1个孤电子对，所以N原子采用sp3杂化，杂化方式相同， 选项B不符合题意；
C．催化剂a表面是氢气氮气反应生成氨气，催化剂a表面发生了非极性键（氢氢键和氮氮键）的断裂，催化剂b表面发生了非极性共价键（氧氧双键）的断裂，选项C不符合题意；
D．在催化剂b作用下发生转化得到的两种生成物H2O和NO，NO为直线形分子，H2O为V形分子，选项D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能；
B．先判断中心原子的价层电子对数，价层电子对数相同，则杂化类型相同；
C．催化剂a、b表面单质分子分解形成原子；
D．在催化剂b作用下氧气与氨气反应生成NO和水。
3．【答案】A
【知识点】“等电子原理”的应用
【解析】【解答】① 原子数目为4，价电子数目6+6×3+2=26， 原子数目为4，价电子数目5+6×3+3=26，二者为等电子体；
②NO+原子数目为2，价电子数目5+6-1=10，CN-原子数目为2，价电子数目4+5+1=10，二者为等电子体；
③CO2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，CS2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，二者为等电子体；
④NO2原子数目为3，价电子数目5+6×2=17，CO2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，二者不是等电子体；故①②③是等电子体；
故答案为A。
【分析】等电子体是指具有相同价电子数和原子数目的微粒。
4．【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A、根据价层电子对互斥理论可知，CS2分子中碳原子含有的孤对电子对数＝ ＝0，因此二硫化碳是直线型结构，属于非极性分子，碳原子是sp杂化，A不符合题意；
B、H2S分子中S原子含有的孤对电子对数＝ ＝2，因此H2S是V型结构，属于极性分子，S原子是sp3杂化，B不符合题意；
C、SO2分子中S原子含有的孤对电子对数＝ ＝1，因此SO2是V型结构，属于极性分子，S原子是sp2杂化，C不符合题意；
D、三氧化硫分子中S原子含有的孤对电子对数＝ ＝0，因此SO3是平面三角形结构，属于非极性分子，S原子是sp2杂化，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】原子间以共价键结合，分子里电荷分布均匀，正负电荷中心重合的分子是非极性分子。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，据此可以判断。
5．【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A. CO2中C形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，SO2中S形成2个δ键，孤电子对数= =1，为sp2杂化，不相同，故A不符合题意；
B. CH4中C形成4个δ键，无孤电子对，为sp3杂化，NH3中N形成3个δ键，孤电子对数= =1，为sp3杂化，相同，故B符合题意；
C. BeCl2中Be形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，BF3中B形成3个δ键，无孤电子对，为sp2杂化，不相同，故C不符合题意；
D. C2H4中C形成3个δ键，无孤电子对，为sp2杂化，C2H2中形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，不相同，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据分子的组成判断形成的δ键数目以及孤电子对数目，以此判断杂化类型。
6．【答案】B
【知识点】相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】水是极性溶剂，根据相似相溶的原理，极性较强的物质在水中的溶解度应该比较大， -OH是极性官能团，含有较多-OH的有机物易溶于水， 分子中-OH数目较多，应易溶于水，则该粘合剂的成分可能是 ，
故答案为：B。
【分析】水是极性溶剂，根据相似相溶的原理，可以推测出该粘合剂为极性物质。
7．【答案】C
【知识点】原子核外电子排布；化学键；判断简单分子或离子的构型
【解析】【解答】A. CH4中心原子碳与氢原子形成4个σ键，无孤电子对，杂化轨道类型为sp3杂化，A不符合题意；
B. 以非极性键结合起来的双原子分子，如氧气、氢气、氯气、氮气等，一定是非极性分子，B不符合题意；
C. 氯化钠的晶胞为 ，Na+和Cl-的配位数均为6，分别在它们的上下左右前后位置，C符合题意；
D. 镍是28号元素，在周期表中位于第四周期第Ⅷ族，根据构造原理，基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】注意臭氧是单质分子，但不是非极性分子，是极性分子。
8．【答案】D
【知识点】判断简单分子或离子的构型
【解析】【解答】A. NH4＋的中心原子的价层电子对个数为4，无孤电子对，价层电子对几何构型（即VSEPR模型）和离子的空间构型均为正四面体形，故A不符合题意；
B. PH3的中心原子价层电子对个数为4，VSEPR模型为正四面体，孤电子对数为1，分子空间构型为三角锥形，故B不符合题意；
C. H3O＋价层电子对为4，所以其VSEPR模型为正四面体，孤电子对数为1，所以其空间构型为三角锥型，故C不符合题意；
D.OF2分子中价层电子对为4，所以其VSEPR模型为正四面体，孤电子对数为2，所以其空间构型为V形，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据价层电子对数可以确定分子或离子的VSEPR模型，根据孤电子对的数目可以确定分子或离子的空间构型。价层电子对=σ键电子对+孤电子对。孤电子对=0.5(a-xb)，a为中心原子的价电子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为与中心原子结合的原子数。
9．【答案】D
【知识点】“手性分子”在生命科学等方面的应用
【解析】【解答】A．CH3-CHOH-COOH只有中间碳连接了-CH3、H、-OH、-COOH四个不同基团，是手性碳原子，故A不选；
B．CH2OH-CHOH-CH2OH分子没有连接四个不同基团的碳原子，没有手性碳原子，故B不选；
C．脱氧核糖：CH2OH-CHOH-CHOH-CH2-CHO从左数第二个碳原子连接了-CH2OH、H、-OH、-CHOH-CH2-CHO等四个不同基团是手性碳原子，从左数第三个碳原子连接了CH2OH-CHOH-、H、-OH、-CH2-CHO等四个不同基团是手性碳原子，有2个手性碳原子，故C不选；
D．核糖：CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CHO从左数第二个碳原子连接了-CH2OH、H、-OH-CH(OH)-CH(OH)-CHO等四个不同基团是手性碳原子，从左数第三个碳原子连接了CH2OH-CHOH-、H、-OH、-CH(OH)-CHO等四个不同基团是手性碳原子，从左数第四个碳原子连接了CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-、H、-OH、-CHO等四个不同基团是手性碳原子，共3个手性碳原子，故D选；
故答案为：D。
【分析】解答本题的关键是学会判断手性碳原子的方法，手性碳原子的判断要注意：①手性碳原子一定是饱和碳原子；②手性碳原子所连接的四个基团要不同。
10．【答案】D
【知识点】判断简单分子或离子的构型
【解析】【解答】A.SO2分子中心原子S的孤电子对数= ×(6-2×2)=1，价层电子对数=2+1=3，杂化方式sp2杂化，价层电子对互斥模型为平面三角形，去除孤电子对，分子的立体构型为V型结构，A不符合题意；
B. H2O分子中心原子O的孤电子对数= ×(6-2×1)=2，价层电子对数=2+2=4，杂化方式sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，去除孤电子对，分子的立体构型为V型结构，B不符合题意；
C. NH3分子中心原子N的孤电子对数= ×(5-3×1)=1，价层电子对数=3+1=4，杂化方式sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，去除孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，C不符合题意；
D.CH4分子中心原子C的孤电子对数= ×(4-4×1)=0，价层电子对数=4+0=4，杂化方式sp3杂化，价层电子对互斥模型为正四面体形，分子的立体构型为正四面体形，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对数。
11．【答案】①④⑦⑧；②③⑤⑥
【知识点】相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】解：①NH3、④HCl、⑦HNO3、⑧SO2，都是极性分子，根据相似相溶原理，易溶于极性溶剂水；
②CH4③④HCl ⑤C2H4⑥Br2 为非极性分子，根据相似相溶原理，易溶于非极性溶剂四氯化碳；
故答案为：①④⑦⑧；②③⑤⑥．
【分析】根据相似相溶原理，非极性分子易溶于非极性溶剂，CCl4是非极性溶剂，据此分析．
12．【答案】①⑨；②⑥⑦；⑤；⑥⑨；③④⑧；④
【知识点】极性分子和非极性分子
【解析】【解答】解：①O2 只含有非极性键，属于非极性分子；②CO2 只含极性键，为直线形分子，结构对称为非极性分子；③H2O 只含极性键，结构不对称，正负电荷的中心不重合，为极性分子；④H2O2 含极性键和非极性键，结构不对称，正负电荷的中心不重合，为极性分子；⑤（NH4）2SO4 含有共价键和离子键、配位键，属于离子化合物；⑥SiCl4只含极性键，为正四面体结构，结构对称为非极性分子；⑦C2H2含极性键和非极性键，为直线形分子，结构对称为非极性分子；⑧NH3只含极性键，为三角锥形结构，结构不对称，正负电荷的中心不重合，为极性分子；⑨P4只含非极性键，为正四面体结构，结构对称为非极性分子；
则只含有非极性键的非极性分子为①⑨；含极性键的非极性分子为②⑥⑦；
同时含有共价键、配位键、离子键的物质为⑤；正四面体分子为 ⑥⑨；
含极性键的极性分子为 ③④⑧；既含极性键，又含非极性键的极性分子为④；
故答案为：①⑨；②⑥⑦；⑤；⑥⑨；③④⑧；④．
【分析】一般活泼金属元素与活泼非金属元素形成离子键；同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同非金属元素之间形成极性共价键；结构对称，正负电荷的中心重合，则为非极性分子；结构不对称，正负电荷的中心不重合，则为极性分子，据此分析．
13．【答案】（1）V；sp3
（2）平面三角；sp2
（3）三角锥；sp3
【知识点】原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】（1）H2O中价层电子对个数n=2+ （6-2×1）=4，含孤电子对数为2，中心原子采用sp3杂化，所以该分子为V型；（2）CO32-中价层电子对个数n=3+ （4+2-3×2）=3，含孤电子对数为0，中心原子采用sp2杂化，所以该分子为平面三角形；（3）SO32-中价层电子对个数n=3+ （6+2-3×2）=4，含孤电子对数为1，中心原子采用sp3杂化，所以该分子为三角锥形。
【分析】根据价层电子对互斥理论确定分子或离子空间构型，价层电子对个数n=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数= （a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数。根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化，据此分析解答。
14．【答案】（1）；10
（2）9
（3）
（4）正四面体形；； 或 ；；Mg；第三电离能比第二电离能大很多，说明核外有2个电子
【知识点】原子核外电子的能级分布；元素电离能、电负性的含义及应用；判断简单分子或离子的构型；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1) Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，其价电子排布式为 ，基态原子的单质排布式 ，含有10对电子，故答案为： ；10；
(2)基态 中的核外电子排布式 ，s为一个轨道，p为3个轨道，占据的原子轨道数为：9，故答案为：9；
(3)四氯化钛水解反应的化学方程式为： ，故答案为： ；
(4)① 中B原子孤电子对数 ，价层电子对数 ，微粒空间构型与其VSEPR模型相同为正四面体形，B原子杂化轨道数目为4，B原子采取 杂化，与 互为等电子体的分子，可以用C原子替换B原子与1个单位负电荷，等电子体分子为： 等，与之等电子体的离子，可以用N原子与1个单位正电荷替换B原子与1个单位负电荷，等电子体离子为： 等，同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，则B的电负性大于Ti的电负性，在 中H为 价，Ti、B分别为 、 价，则电负性最大的是H元素，所以Ti、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为 ，故答案为：正四面体形； ；CH4或 ；
②该元素的第三电离能剧增，说明核外有2个电子，则该元素属于第ⅡA族元素，而且该元素的原子核外电子数不少于5个，为镁元素，元素符号：Mg，故答案为：Mg；第三电离能比第二电离能大很多，说明核外有2个电子。
【分析】（1）根据核外电子排布即可写出
（2）根据原子的核外电子排布找出所占轨道即可
（3）根据反应物和生成物即可写出方程式
（4）①计算出中心原子的价电子对和孤对电子即可判断杂化方式，结合电负性的比较方式即可判断电负性的大小②genuine电离能的变化确定电子层数和电子数
15．【答案】（1）1s22s22p63s23p4
（2）[Cu(NH3)4]SO4；d
（3）①③④；3；14
【知识点】化学键；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】(1)B是S元素，S原子核外有16个电子，S的电子排布式是1s22s22p63s23p4；(2)C是Cu元素，向CuSO4的溶液中逐滴加入过量氨水，可生成硫酸四氨合铜，化学式为[Cu(NH3)4]SO4，该物质中存在离子键、配位键、极性键，不存在氢键，选d；(3)① NH3中N原子的杂化轨道数是 ，N原子采用sp3杂化；②C2H2中C原子的孤电子对数是 ，1个碳原子形成2个σ键，C原子采用sp杂化；③H2S中S原子的杂化轨道数是 ，S原子采用sp3杂化；④CH4中C原子的杂化轨道数是 ，C原子采用sp3杂化；中心原子采用sp3杂化形成化学键的是①③④；C2H2的结构式是 ，分子中有3个σ键，该分子中核外电子数是14，电子运动状态共14种；
【分析】元素A最常见氢化物X为三角锥分子，且能与 HCl发生化合反应生成盐，A是N元素、X是NH3；B原子的 M 层上电子数比L层电子数少2个，B是S元素；C元素是ds区元素，N 层上有一个电子，C是Cu元素；D元素的原子，s电子数是p电子数的2倍，D是C元素；
16．【答案】（1）3；哑铃；18
（2）因为H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2
（3）ⅤB；d；V2O5；体心立方堆积
（4）四面体形；sp3
【知识点】判断简单分子或离子的构型；相似相溶原理及其应用；元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】(1)C为S元素，S原子能量最高的电子为3p轨道电子，其电子云在空间有x、y、z3个伸展方向，原子轨道呈哑铃型；硫离子核外电子总数为18，其原子核外有18种运动状态不同的电子，故答案为：3、哑铃、18。
(2) A2B2为H2O2，H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2，故答案为：因为H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。
(3)V元素位于周期表第四周期VB族，属于d区；G在氧化物中的化合价等于其价电子数，V的基态价电子排布式为3d34s2，则该氧化物中V的化合价为+5，该氧化物的化学式为V2O5；金属K形成晶体的空间堆积方式为体心立方堆积，故答案为：ⅤB、d、V2O5、体心立方堆积。
(4) ED3为AsCl3,As原子的价层电子对数为 ，所以As原子的杂化轨道类型为sp3杂化。其VSEPR模型名称为四面体形。故答案为：四面体形、sp3。
【分析】根据题目给的信息，可以得出A为H，B为O，C为S，D为Cl，E为As，F为K，G为V元素。根据这些信息，进而分析以下问题。
1 / 1高中化学鲁科版（2019）选择性必修2 第2章第2节 共价键与分子的空间结构
一、单选题
1．（2020高二上·化德期中）下列物质与水混合后静置，不会出现分层现象的是（ ）
A．汽油 B．苯 C．四氯化碳 D．乙醇
【答案】D
【知识点】相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】与水混合后静置能出现分层现象的物质是与水不互溶的，不出现分层现象的是与水互溶的；汽油，苯，四氯化碳均不溶于水，乙醇与水无限混溶；D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】与水混合后静置，不出现分层的物质应溶于水，结合物质的水溶性判断。
2．（2020高三上·连云港期中）下图为N2分子在催化剂作用下发生一系列转化的示意图，下列叙述正确的是（ ）
A．若N≡N键能是a kJ·mol-1，H—H键能是b kJ·mol-1，H—N键能是c kJ·mol-1，则每生成2 mol NH3，放出(6c-a-3b)kJ热量
B．NH3分子和H2O分子的中心原子杂化类型不同
C．催化剂a、b表面均发生了极性共价键的断裂
D．在催化剂b作用下发生转化得到的两种生成物，均为直线形分子
【答案】A
【知识点】化学键；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；反应热和焓变
【解析】【解答】A．反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，则根据键能数据可知，该反应的反应热△H＝akJ/mol＋3bkJ/mol－2×3ckJ/mol，则每生成2 mol NH3，放出(6c-a-3b)kJ热量，选项A符合题意；
B．水分子中价电子数=2+ （6-2×1）=4，水分子中含有2个孤电子对，所以氧原子采取sp3 杂化，氨气中价层电子对个数=3+ （5-3×1）=4且含有1个孤电子对，所以N原子采用sp3杂化，杂化方式相同， 选项B不符合题意；
C．催化剂a表面是氢气氮气反应生成氨气，催化剂a表面发生了非极性键（氢氢键和氮氮键）的断裂，催化剂b表面发生了非极性共价键（氧氧双键）的断裂，选项C不符合题意；
D．在催化剂b作用下发生转化得到的两种生成物H2O和NO，NO为直线形分子，H2O为V形分子，选项D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．反应热等于反应物的总键能减去生成物的总键能；
B．先判断中心原子的价层电子对数，价层电子对数相同，则杂化类型相同；
C．催化剂a、b表面单质分子分解形成原子；
D．在催化剂b作用下氧气与氨气反应生成NO和水。
3．（2020高二下·钦州期末）下列几组微粒互为等电子体的是（ ）
① 和 ；②NO+和 CN-；③CO2和 CS2；④NO2 和CO2
A．仅①②③ B．仅②④ C．仅①③④ D．①②③④
【答案】A
【知识点】“等电子原理”的应用
【解析】【解答】① 原子数目为4，价电子数目6+6×3+2=26， 原子数目为4，价电子数目5+6×3+3=26，二者为等电子体；
②NO+原子数目为2，价电子数目5+6-1=10，CN-原子数目为2，价电子数目4+5+1=10，二者为等电子体；
③CO2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，CS2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，二者为等电子体；
④NO2原子数目为3，价电子数目5+6×2=17，CO2原子数目为3，价电子数目4+6×2=16，二者不是等电子体；故①②③是等电子体；
故答案为A。
【分析】等电子体是指具有相同价电子数和原子数目的微粒。
4．（2020高二下·钦州期末）下列中心原子采取sp2杂化且为非极性分子的是（ ）
A．CS2 B．H2S C．SO2 D．SO3
【答案】D
【知识点】极性分子和非极性分子；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A、根据价层电子对互斥理论可知，CS2分子中碳原子含有的孤对电子对数＝ ＝0，因此二硫化碳是直线型结构，属于非极性分子，碳原子是sp杂化，A不符合题意；
B、H2S分子中S原子含有的孤对电子对数＝ ＝2，因此H2S是V型结构，属于极性分子，S原子是sp3杂化，B不符合题意；
C、SO2分子中S原子含有的孤对电子对数＝ ＝1，因此SO2是V型结构，属于极性分子，S原子是sp2杂化，C不符合题意；
D、三氧化硫分子中S原子含有的孤对电子对数＝ ＝0，因此SO3是平面三角形结构，属于非极性分子，S原子是sp2杂化，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】原子间以共价键结合，分子里电荷分布均匀，正负电荷中心重合的分子是非极性分子。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，据此可以判断。
5．（2020高二下·吉林期中）下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（ ）
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2
【答案】B
【知识点】判断简单分子或离子的构型；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】A. CO2中C形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，SO2中S形成2个δ键，孤电子对数= =1，为sp2杂化，不相同，故A不符合题意；
B. CH4中C形成4个δ键，无孤电子对，为sp3杂化，NH3中N形成3个δ键，孤电子对数= =1，为sp3杂化，相同，故B符合题意；
C. BeCl2中Be形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，BF3中B形成3个δ键，无孤电子对，为sp2杂化，不相同，故C不符合题意；
D. C2H4中C形成3个δ键，无孤电子对，为sp2杂化，C2H2中形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，不相同，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据分子的组成判断形成的δ键数目以及孤电子对数目，以此判断杂化类型。
6．（2020·金山模拟）邮票背面的粘合剂可用水浸除去，根据“相似相溶”原理，该粘合剂的成分可能是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】水是极性溶剂，根据相似相溶的原理，极性较强的物质在水中的溶解度应该比较大， -OH是极性官能团，含有较多-OH的有机物易溶于水， 分子中-OH数目较多，应易溶于水，则该粘合剂的成分可能是 ，
故答案为：B。
【分析】水是极性溶剂，根据相似相溶的原理，可以推测出该粘合剂为极性物质。
7．（2020·河北模拟）下面有关叙述中，错误的是（ ）
A．CH4中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化
B．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
C．氯化钠晶体中，Na+和Cl-的配位数均为8
D．镍元素基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2
【答案】C
【知识点】原子核外电子排布；化学键；判断简单分子或离子的构型
【解析】【解答】A. CH4中心原子碳与氢原子形成4个σ键，无孤电子对，杂化轨道类型为sp3杂化，A不符合题意；
B. 以非极性键结合起来的双原子分子，如氧气、氢气、氯气、氮气等，一定是非极性分子，B不符合题意；
C. 氯化钠的晶胞为 ，Na+和Cl-的配位数均为6，分别在它们的上下左右前后位置，C符合题意；
D. 镍是28号元素，在周期表中位于第四周期第Ⅷ族，根据构造原理，基态原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d84s2，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】注意臭氧是单质分子，但不是非极性分子，是极性分子。
8．（2020高二下·前郭月考）下列分子和离子中中心原子价层电子对几何构型为四面体且分子或离子空间的构型为V形的是（ ）
A．NH4＋ B．PH3 C．H3O＋ D．OF2
【答案】D
【知识点】判断简单分子或离子的构型
【解析】【解答】A. NH4＋的中心原子的价层电子对个数为4，无孤电子对，价层电子对几何构型（即VSEPR模型）和离子的空间构型均为正四面体形，故A不符合题意；
B. PH3的中心原子价层电子对个数为4，VSEPR模型为正四面体，孤电子对数为1，分子空间构型为三角锥形，故B不符合题意；
C. H3O＋价层电子对为4，所以其VSEPR模型为正四面体，孤电子对数为1，所以其空间构型为三角锥型，故C不符合题意；
D.OF2分子中价层电子对为4，所以其VSEPR模型为正四面体，孤电子对数为2，所以其空间构型为V形，故D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据价层电子对数可以确定分子或离子的VSEPR模型，根据孤电子对的数目可以确定分子或离子的空间构型。价层电子对=σ键电子对+孤电子对。孤电子对=0.5(a-xb)，a为中心原子的价电子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为与中心原子结合的原子数。
9．（2020高二下·天津月考）下列有机物分子中有 3个手性碳原子的是（ ）
A．乳酸CH3-CHOH-COOH
B．甘油CH2OH-CHOH-CH2OH
C．脱氧核糖CH2OH-CHOH-CHOH-CH2-CHO
D．核糖CH2OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO
【答案】D
【知识点】“手性分子”在生命科学等方面的应用
【解析】【解答】A．CH3-CHOH-COOH只有中间碳连接了-CH3、H、-OH、-COOH四个不同基团，是手性碳原子，故A不选；
B．CH2OH-CHOH-CH2OH分子没有连接四个不同基团的碳原子，没有手性碳原子，故B不选；
C．脱氧核糖：CH2OH-CHOH-CHOH-CH2-CHO从左数第二个碳原子连接了-CH2OH、H、-OH、-CHOH-CH2-CHO等四个不同基团是手性碳原子，从左数第三个碳原子连接了CH2OH-CHOH-、H、-OH、-CH2-CHO等四个不同基团是手性碳原子，有2个手性碳原子，故C不选；
D．核糖：CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CH(OH)-CHO从左数第二个碳原子连接了-CH2OH、H、-OH-CH(OH)-CH(OH)-CHO等四个不同基团是手性碳原子，从左数第三个碳原子连接了CH2OH-CHOH-、H、-OH、-CH(OH)-CHO等四个不同基团是手性碳原子，从左数第四个碳原子连接了CH2(OH)-CH(OH)-CH(OH)-、H、-OH、-CHO等四个不同基团是手性碳原子，共3个手性碳原子，故D选；
故答案为：D。
【分析】解答本题的关键是学会判断手性碳原子的方法，手性碳原子的判断要注意：①手性碳原子一定是饱和碳原子；②手性碳原子所连接的四个基团要不同。
10．（2020高二下·宝鸡期中）根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型正确的是 （ ）
选项 分子式 中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型 分子或离子的立体构型
A SO2 sp 直线形 直线形
B H2O sp2 平面三角形 V形
C NH3 sp2 三角锥形 三角锥形
D CH4 sp3 正四面体形 正四面体形
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【知识点】判断简单分子或离子的构型
【解析】【解答】A.SO2分子中心原子S的孤电子对数= ×(6-2×2)=1，价层电子对数=2+1=3，杂化方式sp2杂化，价层电子对互斥模型为平面三角形，去除孤电子对，分子的立体构型为V型结构，A不符合题意；
B. H2O分子中心原子O的孤电子对数= ×(6-2×1)=2，价层电子对数=2+2=4，杂化方式sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，去除孤电子对，分子的立体构型为V型结构，B不符合题意；
C. NH3分子中心原子N的孤电子对数= ×(5-3×1)=1，价层电子对数=3+1=4，杂化方式sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，去除孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，C不符合题意；
D.CH4分子中心原子C的孤电子对数= ×(4-4×1)=0，价层电子对数=4+0=4，杂化方式sp3杂化，价层电子对互斥模型为正四面体形，分子的立体构型为正四面体形，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对数。
二、填空题
11．下列物质易溶于水的是 ，易溶于CCl4的是 （均填序号）．
①NH3②CH4③④HCl ⑤C2H4⑥Br2⑦HNO3⑧SO2．
【答案】①④⑦⑧；②③⑤⑥
【知识点】相似相溶原理及其应用
【解析】【解答】解：①NH3、④HCl、⑦HNO3、⑧SO2，都是极性分子，根据相似相溶原理，易溶于极性溶剂水；
②CH4③④HCl ⑤C2H4⑥Br2 为非极性分子，根据相似相溶原理，易溶于非极性溶剂四氯化碳；
故答案为：①④⑦⑧；②③⑤⑥．
【分析】根据相似相溶原理，非极性分子易溶于非极性溶剂，CCl4是非极性溶剂，据此分析．
12．将下列粒子的序号填入相应空格内：①O2②CO2③H2O ④H2O2⑤（NH4）2SO4⑥SiCl4
⑦C2H2⑧NH3⑨P4
只含有非极性键的非极性分子为 ；含极性键的非极性分子为 ；
同时含有共价键、配位键、离子键的物质为 ；正四面体分子为
含极性键的极性分子为 ；既含极性键，又含非极性键的极性分子为 ．
【答案】①⑨；②⑥⑦；⑤；⑥⑨；③④⑧；④
【知识点】极性分子和非极性分子
【解析】【解答】解：①O2 只含有非极性键，属于非极性分子；②CO2 只含极性键，为直线形分子，结构对称为非极性分子；③H2O 只含极性键，结构不对称，正负电荷的中心不重合，为极性分子；④H2O2 含极性键和非极性键，结构不对称，正负电荷的中心不重合，为极性分子；⑤（NH4）2SO4 含有共价键和离子键、配位键，属于离子化合物；⑥SiCl4只含极性键，为正四面体结构，结构对称为非极性分子；⑦C2H2含极性键和非极性键，为直线形分子，结构对称为非极性分子；⑧NH3只含极性键，为三角锥形结构，结构不对称，正负电荷的中心不重合，为极性分子；⑨P4只含非极性键，为正四面体结构，结构对称为非极性分子；
则只含有非极性键的非极性分子为①⑨；含极性键的非极性分子为②⑥⑦；
同时含有共价键、配位键、离子键的物质为⑤；正四面体分子为 ⑥⑨；
含极性键的极性分子为 ③④⑧；既含极性键，又含非极性键的极性分子为④；
故答案为：①⑨；②⑥⑦；⑤；⑥⑨；③④⑧；④．
【分析】一般活泼金属元素与活泼非金属元素形成离子键；同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同非金属元素之间形成极性共价键；结构对称，正负电荷的中心重合，则为非极性分子；结构不对称，正负电荷的中心不重合，则为极性分子，据此分析．
13．（2020高二下·吉林期中）试用VSEPR理论判断下列分子或离子的立体构型，并判断中心原子的杂化类型：
（1）H2O 形，杂化类型 ；
（2）CO32- 形，杂化类型 ；
（3）SO32- 形，杂化类型 ；
【答案】（1）V；sp3
（2）平面三角；sp2
（3）三角锥；sp3
【知识点】原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】（1）H2O中价层电子对个数n=2+ （6-2×1）=4，含孤电子对数为2，中心原子采用sp3杂化，所以该分子为V型；（2）CO32-中价层电子对个数n=3+ （4+2-3×2）=3，含孤电子对数为0，中心原子采用sp2杂化，所以该分子为平面三角形；（3）SO32-中价层电子对个数n=3+ （6+2-3×2）=4，含孤电子对数为1，中心原子采用sp3杂化，所以该分子为三角锥形。
【分析】根据价层电子对互斥理论确定分子或离子空间构型，价层电子对个数n=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数= （a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数。根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化，据此分析解答。
三、综合题
14．（2021高二下·张家口开学考）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）基态钛原子的价电子排布式为 ，该基态原子中含 对电子对。
（2）二氧化钛是世界上最白的东西，1g二氧化钛可以把450多平方厘米的面积涂得雪白，是调制白油漆的最好颜料。基态 中的核外电子占据的原子轨道数为 。
（3）四氯化钛是种有趣的液体，在湿空气中水解成白色的二氯化钛的水凝胶，在军事上利用四氧化钛的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。四氯化钛水解反应的化学方程式为 。
（4） 是一种储氢材料，可由 和 反应制得。
①LiBH4由 和 构成， 的空间构型是 ，B原子的杂化轨道类型是 ，写出一种与该阴离子互为等电子体的微粒是 。 中各元素的电负性大小顺序为 。
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。M是 填元素符号 ，判断理由为 。
738 1451 7733 10540 13630
【答案】（1）；10
（2）9
（3）
（4）正四面体形；； 或 ；；Mg；第三电离能比第二电离能大很多，说明核外有2个电子
【知识点】原子核外电子的能级分布；元素电离能、电负性的含义及应用；判断简单分子或离子的构型；原子轨道杂化方式及杂化类型判断
【解析】【解答】(1) Ti位于周期表中第4周期第ⅣB族，其价电子排布式为 ，基态原子的单质排布式 ，含有10对电子，故答案为： ；10；
(2)基态 中的核外电子排布式 ，s为一个轨道，p为3个轨道，占据的原子轨道数为：9，故答案为：9；
(3)四氯化钛水解反应的化学方程式为： ，故答案为： ；
(4)① 中B原子孤电子对数 ，价层电子对数 ，微粒空间构型与其VSEPR模型相同为正四面体形，B原子杂化轨道数目为4，B原子采取 杂化，与 互为等电子体的分子，可以用C原子替换B原子与1个单位负电荷，等电子体分子为： 等，与之等电子体的离子，可以用N原子与1个单位正电荷替换B原子与1个单位负电荷，等电子体离子为： 等，同周期从左到右元素的电负性逐渐增大，则B的电负性大于Ti的电负性，在 中H为 价，Ti、B分别为 、 价，则电负性最大的是H元素，所以Ti、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为 ，故答案为：正四面体形； ；CH4或 ；
②该元素的第三电离能剧增，说明核外有2个电子，则该元素属于第ⅡA族元素，而且该元素的原子核外电子数不少于5个，为镁元素，元素符号：Mg，故答案为：Mg；第三电离能比第二电离能大很多，说明核外有2个电子。
【分析】（1）根据核外电子排布即可写出
（2）根据原子的核外电子排布找出所占轨道即可
（3）根据反应物和生成物即可写出方程式
（4）①计算出中心原子的价电子对和孤对电子即可判断杂化方式，结合电负性的比较方式即可判断电负性的大小②genuine电离能的变化确定电子层数和电子数
15．（2020高二下·长春期末）A、B、C、D四种常见元素的结构信息如下表。试根据信息回答有关问题。
元素 A B C D
性质结构信息 最常见氢化物X为三角锥分子且能与
HCl发生化合反应生成盐 原子的 M 层上电子数比L层电子数少2个 ds区元素，N 层上有一个电子 原子的s电子数是p电子数的2倍
（1）写出基态B原子的电子排布式： 。
（2）向CSO4的溶液中逐滴加入过量X的水溶液，可生成的配合物的化学式为 ，该物质中不存在的作用类型为 (填字母)。
a.离子键 b.配位键 c.极性键 d.氢键
（3）下列几种氢化物分子：
① AH3②D2H2③H2B ④DH4
中心原子采用sp3杂化形成化学键的是
(填序号)；在②的分子中有 个σ键，该分子中电子运动状态共有 种。
【答案】（1）1s22s22p63s23p4
（2）[Cu(NH3)4]SO4；d
（3）①③④；3；14
【知识点】化学键；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】(1)B是S元素，S原子核外有16个电子，S的电子排布式是1s22s22p63s23p4；(2)C是Cu元素，向CuSO4的溶液中逐滴加入过量氨水，可生成硫酸四氨合铜，化学式为[Cu(NH3)4]SO4，该物质中存在离子键、配位键、极性键，不存在氢键，选d；(3)① NH3中N原子的杂化轨道数是 ，N原子采用sp3杂化；②C2H2中C原子的孤电子对数是 ，1个碳原子形成2个σ键，C原子采用sp杂化；③H2S中S原子的杂化轨道数是 ，S原子采用sp3杂化；④CH4中C原子的杂化轨道数是 ，C原子采用sp3杂化；中心原子采用sp3杂化形成化学键的是①③④；C2H2的结构式是 ，分子中有3个σ键，该分子中核外电子数是14，电子运动状态共14种；
【分析】元素A最常见氢化物X为三角锥分子，且能与 HCl发生化合反应生成盐，A是N元素、X是NH3；B原子的 M 层上电子数比L层电子数少2个，B是S元素；C元素是ds区元素，N 层上有一个电子，C是Cu元素；D元素的原子，s电子数是p电子数的2倍，D是C元素；
16．（2020高二下·祁县月考）现有七种元素A、B、C、D、E、F、G，其中A、B、C为三个不同周期的短周期元素，E、F、G为第四周期元素。请根据下列相关信息，回答问题。
A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素
B元素原子的核外p电子数与s电子数相等
C基态原子的价电子排布为nsn-1npn+1
D的能层数与C相同，且电负性比C大
E元素的主族序数与周期数的差为1，且第一电离能比同周期相邻两种元素都大
F是前四周期中电负性最小的元素
G在周期表的第五列
（1）C基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个方向，原子轨道呈 形，C简单离子核外有 种运动状态不同的电子。
（2）A2B2难溶于CS2，简要说明理由： 。
（3）G位于 族 区，它的一种氧化物常用于工业生产硫酸的催化剂，已知G在该氧化物中的化合价等于其价电子数，则该氧化物的化学式为 ；F晶体的空间堆积方式为 。
（4）ED3分子的VSEPR模型名称为 ，其中E原子的杂化轨道类型为 。
【答案】（1）3；哑铃；18
（2）因为H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2
（3）ⅤB；d；V2O5；体心立方堆积
（4）四面体形；sp3
【知识点】判断简单分子或离子的构型；相似相溶原理及其应用；元素周期律和元素周期表的综合应用
【解析】【解答】(1)C为S元素，S原子能量最高的电子为3p轨道电子，其电子云在空间有x、y、z3个伸展方向，原子轨道呈哑铃型；硫离子核外电子总数为18，其原子核外有18种运动状态不同的电子，故答案为：3、哑铃、18。
(2) A2B2为H2O2，H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2，故答案为：因为H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。
(3)V元素位于周期表第四周期VB族，属于d区；G在氧化物中的化合价等于其价电子数，V的基态价电子排布式为3d34s2，则该氧化物中V的化合价为+5，该氧化物的化学式为V2O5；金属K形成晶体的空间堆积方式为体心立方堆积，故答案为：ⅤB、d、V2O5、体心立方堆积。
(4) ED3为AsCl3,As原子的价层电子对数为 ，所以As原子的杂化轨道类型为sp3杂化。其VSEPR模型名称为四面体形。故答案为：四面体形、sp3。
【分析】根据题目给的信息，可以得出A为H，B为O，C为S，D为Cl，E为As，F为K，G为V元素。根据这些信息，进而分析以下问题。
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