第二章第二节分子的空间结构同步练习（含解析）高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章第二节分子的空间结构同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．以下有关苯分子中所含化学键的描述中，不正确的是
A．每个碳原子的杂化轨道中的一个参与形成大键
B．苯分子中6个碳原子各提供1个电子，共同形成大键
C．碳原子的三个杂化轨道与其他原子形成三个键
D．苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角均为120°
2．六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是
A．各原子均为8电子稳定结构 B．S原子轨道杂化方式与中的S一样
C．六氟化硫分子中只含极性键 D．键是键，键长可能不相等
3．下列说法正确的是
A．SO2的VSEPR模型与分子的空间结构相同
B．H2S、NF3、CH4这一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等
C．的电子式为，离子呈平面正方形结构，SF6分子是正八面体形
D．SO中心S原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形
4．下列各组粒子的空间结构相同的是
①NH3和H2O；②NH和H3O+；③NH3和H3O+；④O3和SO2；⑤CO2和BeCl2。
A．全部 B．①②③⑤ C．③④⑤ D．②⑤
5．反应可用于实验室制备CO2气体。下列有关该反应中各物质的说法正确的是
A．和均为三原子分子，二者空间结构相同
B．中阴离子的模型为四面体
C．键角由大到小的顺序为
D．根据模型可知，CaCl2的空间结构为直线形
6．关于价层电子对互斥理论说法错误的是
A．价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对
B．分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定
C．用该理论预测H2S和BF3的空间结构为V形和平面三角形
D．该理论一定能预测出多中心原子的分子、离子或原子团的空间构型
7．如图所示，小黑球表示相关元素的原子中除去最外层电子的剩余部分，小白球表示氢原子，小黑点表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。下列说法中正确的是
A．分子中，中心原子采用杂化的只有①③
B．①分子为正四面体结构，④分子为V形
C．②分子中键数与键数之比为
D．四种分子的键角大小顺序为②>③>①>④
8．氨气分子的空间结构是三角锥形，而甲烷分子的空间结构是正四面体形，这是因为
A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，中原子为杂化，而中原子是杂化
B．分子中氮原子形成3个杂化轨道，分子中碳原子形成4个杂化轨道
C．分子中中心原子上有一对未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强
D．氨气是四原子化合物，甲烷为五原子化合物
9．氨基乙酸钠()用于有机产品的合成，也可用于工业洗涤剂中间体的生产以及生化研究。下列说法正确的是
A．碳、氮原子的杂化类型相同
B．氨基乙酸钠中原子的价层电子对数为4
C．氨基乙酸钠分子中所含键的物质的量为
D．氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
10．用模型可以判断许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是
A．分子中三个共价键的键能、键长、键角都相等
B．、、键角由大到小的顺序为
C．分子的键角是
D．、都是三角锥形的分子
11．下列说法中正确的是
A．、、、分子中原子的最外层都不满足8电子稳定结构
B．和都是正四面体形分子且键角都为
C．的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．分子中中心原子上有一个未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强
12．氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S)采取的杂化方式的说法正确的是
A．三角锥形、sp3 B．平面三角形、sp3
C．平面三角形、sp2 D．三角锥形、sp2
13．化合物A是近年来采用的锅炉水添加剂，其结构式如图所示，A能除去锅炉水中溶解的氧气。下列说法正确的是
A．A分子中所有原子都在同一平面内
B．A分子中所含的σ键与π键个数之比为10：1
C．A分子中C、N均为sp2杂化
D．A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量之比为1：2：3
二、多选题
14．实验测得不同物质中氧原子之间的键长和键能的数据如下：
粒子 O O O2 O
键长/(10-12m) 149 128 121 112
键能/(kJ·mol-1) x y z=494 w=628
其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律性推导键能的大小顺序为w>z>y>x，该规律是
A．粒子所含的价层电子数越多，键能越大
B．键长越大，键能越小
C．粒子所含的价电子数越少，键能越大
D．成键时电子对越偏移，键能越大
15．短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有关叙述正确的是
A．若A、B为同一周期元素，则分子一定为平面三角形
B．若分子的价电子数为24，则分子可能为平面三角形
C．若A、B为同一主族元素，则分子一定为三角锥形
D．若分子为三角锥形，则分子可能为
三、元素或物质推断题
16．主族元素A、B、C、D的原子序数都小于18，A与D同主族，B与C在同一周期，A、D原子的价电子数都是1，C原子最外层电子数比B原子少2个，且最外层电子数是次外层电子数的2倍。A、B的单质在常温下均为气体，它们在高温下以体积比2∶1完全反应，生成物在常温下为液体。此液体与D单质能剧烈反应生成A的单质。所得溶液滴入酚酞显红色，同时溶液中含有与氖原子的电子层结构相同的阳离子。试回答下列问题：
(1)写出元素符号：B___________，D___________。
(2)写出元素原子的价电子排布：A___________，C___________。
(3)B与C在高温下完全反应后的生成物的化学式为___________，它是由___________(填“极性”或“非极性”)键形成的___________分子，分子的空间构型呈___________。
(4)A与B的单质以体积比2∶1形成的化合物的中心原子的杂化方式为___________，分子的空间构型呈___________。
17．A、B、C、D、E是五种原子序数依次增大的前四周期元素。A、B、C是位于p区的同一周期的元素，C的价层电子排布式为，A与C原子核外的未成对电子数相等；与互为等电子体；E为过渡元素，其原子核外没有未成对电子。请回答下列问题：
(1)E在周期表中的位置为_______。与E同区、同周期元素原子的价层电子排布式是_______。
(2)A、B、C均可与氢元素形成氢化物，它们的简单氢化物稳定性由强到弱的顺序为_______(用分子式表示)。
(3)A、B、C的简单氢化物中，键角由大到小的顺序为_______(用分子式表示)，其中B的简单氢化物的VSEPR模型为_______，C的简单氢化物的空间结构为_______。
(4)A、C两种元素能形成化合物，该分子的结构式为_______，中心原子的杂化轨道类型为_______，根据电子云重叠方式的不同，分子中共价键的类型有_______。
四、结构与性质
18．回答下列问题
(1)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_________。
(2)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：
的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由_________变为_________。
(3)分子中氮原子的轨道杂化类型是_________。
(4)为ⅣA族元素，单质与干燥反应生成。常温常压下为无色液体，空间构型为_________。
19．氮、磷、硫、氯元素在科研与生产中有许多重要的用途。请回答下列问题：
(1)磷原子在成键时，能将一个轨道上的电子激发进入轨道而参与成键，则该激发态原子的核外电子排布式为______。
(2)能形成离子晶体，则的空间结构为______。
(3)联氨()为二元弱碱，在水中的电离与氨相似，写出联氨在水中第一步电离的离子方程式：______。
(4)已知一定条件下发生反应：，该反应过程中破坏和形成的化学键类型为______。
(5)多原子分子中各原子若在同一平面内，且有互相平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成离域π键，可用符号正表示，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。如苯分子中的大π键可表示为，则中的大π键应表示为______。
参考答案：
1．A
【详解】A．每个碳原子的未参与杂化的p轨道参与形成大键，故A错误；
B．苯分子中6个碳原子各提供1个电子，共同形成大键，故B正确；
C．碳原子的三个杂化轨道与其他原子形成三个键，故C正确；
D．苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角均为120°，故D正确；
选A。
2．C
【详解】A．根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1个共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6个共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层不满足8电子稳定结构，A错误；
B． SO3中S原子孤电子对数=、价层电子对数=3+0=3，故为sp2杂化、空间构型为平面正三角形；SF6中S原子孤电子对数=、价层电子对数=6+0=6，空间构型为正八面体形、不可能为sp2杂化，B错误；
C．同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的键均为极性键，不含非极性键，C正确；
D．六氟化硫分子中的键都是键，六氟化硫分子为正八面体形结构，所以各键的键长与键能都相等，D错误；
故选C。
3．B
【详解】A．SO2中S原子的价层电子对数=2+=3，含一对孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，故A错误；
B．H2S中S原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为V型，NF3中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为四面体型，CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp3杂化，分子构型为正四面体型，中心原子都是sp3杂化，孤电子对数不同，分子的键角不相同，故B正确；
C．铵根离子与甲烷分子结构相似，都是正四面体结构，故C错误；
D．中S原子孤电子对数==1，价层电子对数=1+3=4，空间构型为三角锥形；故D错误；
故选：B。
4．C
【分析】根据价层电子对互斥理论确定微粒空间构型，价层电子对个数=σ键+孤电子对个数，孤电子对个数=×（a-xb），a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子个数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。
【详解】①NH3中价层电子对个数=3+×（5-3）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形，H2O中价层电子对个数=2+×（6-2）=4且含有两个孤电子对，所以为V形结构，二者空间构型不同，故①错误；　
②NH4+中价层电子对个数是4且不含孤电子对，为正四面体形结构；H3O+中O原子价层电子对个数=3+（6-1-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，二者空间构型不同，故②错误；
③NH3为三角锥形结构、H3O+中O原子价层电子对个数=3+（6-1-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，所以二者空间构型相同，故③正确；　
④O3、SO2中价层电子对个数都是3且都含有一对孤电子对，所以分子空间构型都是V形，故④正确；
⑤CO2分子中价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=2+（4-2×2）=2，二氧化碳是直线型结构，BeCl2分子中价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=2+（2-2×1）=2，BeCl2是直线型结构，CO2和BeCl2分子都是直线型分子，故⑤正确；
答案选C。
5．C
【详解】A．二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，二者空间结构不同，故A错误；
B．碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，故B错误；
C．二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，键角为180°，碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，键角为120°，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，键角约为105°，则二氧化碳、碳酸根离子、水的键角依次减小，故C正确；
D．氯化钙为离子化合物，不能用VSEPR模型预测氯化钙的空间结构，故D错误；
故选C。
6．D
【详解】A．价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对，不包含π键中的电子对，A正确；
B．分子中键角越大，价层电子对之间的距离越小，相互排斥力越小，则分子越稳定，B正确；
C．H2S中S原子价层电子对数为：2+=4，且含有2个孤电子对，分子呈V形结构；BF3中B原子价层电子对数为：3+=3，且不含孤电子对，分子呈平面三角形结构，C正确；
D．该理论不能预测所有分子或离子的空间构型，如：许多过渡金属化合物的几何构型不能用VSEPR模型理论解释，D错误；
故合理选项是D。
7．D
【详解】A．④分子的中心原子的价层电子对数为4，采取的是杂化，A错误；
B．①和④的中心原子采取的都是杂化，根据价层电子对互斥模型，①分子中含有1个孤电子对，为三角锥形，④分子中有2个孤电子对，为形分子，B错误；
C．1个②分子中含有2个单键和1个叄键，则键数目与键数目之比为，C错误；
D．根据价层电子对互斥模型，四种分子的键角大小顺序为②>③>①>④，D正确；
故选D。
8．C
【分析】和中的中心原子都是杂化，都形成夹角为的四个杂化轨道，只是分子中原子利用其中3个杂化轨道与3个原子的轨道成键，另一个杂化轨道被孤电子对占据，所以分子为三角锥形，而分子中4个杂化轨道全部用于形成4个C-H键，所以分子为正四面体形。
【详解】A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型相同，均为杂化，故A错误；
B．两种分子的中心原子均形成4个杂化轨道，故B错误；
C．分子中中心原子上有一对未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强，所以分子为三角锥形，而分子中4个杂化轨道全部用于形成4个C-H键，所以分子为正四面体形，故C正确；
D．分子的空间结构和分子中含几个原子没有必然联系，故D错误；
故选C。
9．B
【详解】A．氨基乙酸钠中氮原子采取杂化，而碳原子采取、杂化，故A错误；
B．氨基乙酸钠中N原子价层电子对数＝键个数＋孤电子对数，N原子的键数为3、孤电子对数为1，N原子的价层电子对数为4，故B正确；
C．单键为键，双键中有1个键和1个π键，氨基乙酸钠分子中有键，故C错误；
D．由于氮原子为杂化，与其成键的另外三个原子不可能共平面，故D错误；
选B。
10．A
【详解】A．是三角锥形的分子，其结构类似于氨气，分子中三个共价键的键能、键长、键角都相等，A正确；
B．、、中中心原子都是杂化，都有1个孤电子对，分子的中心原子的电负性最大，成键电子对距离中心原子最近，键角最大，键角由大到小的顺序为，B错误；
C．是直线形分子，键角是，C错误；
D．是三角锥形的分子，分子中中心原子的价层电子对数，没有孤电子对，是三角双锥形结构，D错误；
故选A。
11．D
【详解】A．N原子最外层有5个电子，与3个Cl原子形成3对共用电子对，所以分子中N原子最外层满足8电子稳定结构，Cl原子最外层也满足8电子稳定结构，故A错误；
B．白磷分子和甲烷分子都是正四面体形，但白磷分子的键角是，故B错误；
C．的电子式为，但铵根离子的空间结构为正四面体形，故C错误；
D．氨气分子中N原子与3个H原子形成3个共价单键，还有一个孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强，所以键角小于，故D正确；
选D。
12．A
【详解】根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构，SOCl2中原子形成2个S-Cl键，1个S=O键，价层电子对数=σ键个数＋孤电子对数为：，杂化轨道数是4，故原子采取sp3杂化，由于中心S原子上有一个孤电子对，分子空间结构为三角锥形，故合理选项是A。
13．D
【详解】A．由于氨气分子空间结构为三角锥形，即氮原子与所连的三个原子不在同一平面，所以A分子中所有原子不可能共平面，A错误；
B．共价单键都是σ，共价双键中一个是σ键，一个是π键。根据A结构式可知：在1个A分子中含有11个σ键和1个π键，σ键与π键个数之比为11：1，B错误；
C．A分子中N原子价层电子对数为3+=4，所以N原子杂化类型为sp3杂化，C错误；
D．根据质量守恒定律可知：1 mol A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量分别为1 mol、2 mol、3 mol，则A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量之比为1：2：3，D正确；
故合理选项是D。
14．BC
【详解】A．表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次为：2×6+2=14、2×6+1=13、2×6=12、2×6-1=11即依次减少，而其键能依次增大，A错误；
B．对比给出的粒子中键长和键能大小可知，键长越大，键能越小，B正确；
C．表中四种粒子所含价层电子数从左到右依次为：2×6+2=14、2×6+1=13、2×6=12、2×6-1=11即依次减少，而其键能依次增大，C正确；
D．同种元素之间形成的化学键是非极性共价键，共用电子对不偏移，D错误；
故答案为：BC。
15．BD
【详解】A．三氯化磷分子中磷元素和氯元素都是第三周期元素，分子中磷原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，分子空间结构为三角锥形，故A错误；
B．三氯化硼分子的价电子数为24，分子中硼原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子空间结构为平面三角形，故B正确；
C．三氧化硫分子中硫元素和氧元素都是ⅥA族元素，分子中硫原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子空间结构为平面三角形，故C错误；
D．氨分子和三氯化氮分子中氮原子的价层电子对数都为4，孤对电子对数都为1，分子的空间结构都为三角锥形，所以空间结构为三角锥形的AB3分子可能为氨分子，故D正确；
故选BD。
16． O Na 1s1 2s22p2 CO2 极性 非极性 直线形 sp3 V形
【分析】主族元素A、B、C、D的原子序数都小于18，C最外层电子数是次外层电子数的2倍，则C元素原子有2个电子层，最外层电子数为4，则C为C元素；B与C在同一周期，C原子最外层电子数比B原子少2个，则B元素原子最外层电子数为6，则B为O元素；A与D同主族，A、D原子的价电子数都是1，处于ⅠA族，A单质在常温下为气体，则A为H元素；氢气与氧气在高温下以体积比2∶1完全反应，生成物在常温下是液体为H2O；水与D单质能激烈反应生成A的单质，所得溶液滴入酚酞显红色，同时溶液中含有与氖原子的电子层结构相同的阳离子，则D为Na元素，以此分析解答。
【详解】(1)根据上述分析知，A、B、C、D四种元素分别为H、O、C、Na，故答案为：O；Na；
(2) A为H，价电子排布为1s1，C为O，价电子排布为2s22p2，故答案为：1s1；2s22p2；
(3)碳与氧气在高温下完全反应后的生成物为CO2，结构式为：O=C=O，它是由极性键形成的非极性分子，为直线形结构，故答案为：CO2；极性；非极性；直线形；
(4)A与B的单质以体积比2∶1形成的化合物为水，H2O中氧原子采取sp3杂化，为V形结构，故答案为：sp3；V形。
17． 第四周期第ⅡB族 四面体形 V形 sp σ键、π键
【详解】C的价层电子排布式为，，则C为氧元素；A与C原子核外的未成对电子数相等，则A为碳元素，A、B、C的原子序数依次增大，则B为氮元素；与互为等电子体，则D应为硫元素；E为过渡元素，其原子核外没有未成对电子，则E为锌元素。
（1）Zn的核外电子排布式为或，在周期表中的位置为第四周期第ⅡB族。与Zn同区、同周期的元素为Cu，其原子的价层电子排布式是，故答案为：第四周期第ⅡB族；；
（2）C、N、O均可与氢元素形成氢化物，它们的简单氢化物分别为、、，非金属性C＜N＜0，则简单氢化物的稳定性由强到弱的顺序为，故答案为：；
（3）、、中键角依次为、107°、105°，由大到小的顺序为；的VSEPR模型为四面体形；的空间结构为V形，故答案为：；四面体形；V形；
（4）C、O两种元素能形成化合物，的结构式为，中心原子C的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp，根据电子云重叠方式的不同，分子中共价键的类型有。σ键、π键，故答案为：；sp。
18．(1) 正四面体 4
(2)
(3)
(4)正四面体形
【解析】（1）
的中心原子P的价层电子对数为，故P原子采取杂化，不含孤电子对，的空间构型为正四面体。
（2）
的结构式为，可知B原子的价层电子对数＝键个数＝4(孤电子对数为0)，故中B原子采取杂化；由的结构式可知B原子的价层电子对数＝键个数＝3(孤电子对数为0)，故中B原子采取杂化。
（3）
分子中，氮原子与三个氢原子形成三对共用电子对，氮原子还有一个孤电子对，所以N为杂化。
（4）
常温常压下为无色液体，说明其沸点很低，类比，可知分子中原子的价层电子对数为，则其杂化轨道数为4，原子采取杂化，原子的孤电子对数为0，故分子的空间构型为正四面体形。
19． (或) 正四面体形 离子键
【详解】(1)基态P原子的电子排布式为，若将一个轨道上的电子激发进入轨道，则该激发态原子的核外电子排布式为；
(2)中P原子的价层电子对数，无孤电子对，采取杂化，其空间结构为正四面体形；
(3)依据氨在水中的电离方程式：，可知联氨在水中的第一步电离方程式为；
(4)反应物和生成物均是离子化合物，且只含离子键，因而该反应过程中破坏和形成的化学键类型只有离子键；
(5)由价层电子对互斥模型可知中S是杂化，有一个未参与杂化的p轨道，并有一个孤电子对。氧的3个p轨道中有2个含单电子的轨道，其中一个参与成键，另一个未参与成键，因为中含有2个氧，故中共有3个相互平行的p轨道，其中有4个电子(S提供2个，两个氧原子各提供1个)，相互平行的p轨道重叠，形成的离域π键可表示为。