2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第1课时 分子空间结构的理论分析（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第1课时 分子空间结构的理论分析（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-22 19:44:20 | ||
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文档简介
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2024鲁教版高中化学选择性必修2同步
第2节 共价键与分子的空间结构
第1课时 分子空间结构的理论分析
基础过关练
题组一 杂化轨道理论及相关判断
1.下列关于杂化轨道的叙述正确的是( )
A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键
2.(2022安徽淮北第一中学月考)下列叙述不正确的是( )
A.sp3、sp2、sp三种杂化轨道中sp杂化轨道间的夹角最大
B.甲烷分子中由于C原子发生了sp3杂化而形成正四面体的立体结构
C.乙炔是直线形分子,可以用sp杂化轨道解释
D.杂化前后的轨道数和轨道的形状都不变
3.(2022山东师范大学附属中学期中)丙酮是重要的有机合成原料,其结构简式为,中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是( )
A.sp2、sp2 B.sp3、sp3
C.sp2、sp3 D.sp、sp3
4.(2022北京中国人民大学附属中学月考)下列关于苯分子的描述错误的是( )
A.苯分子呈平面正六边形,六个碳碳键完全相同,键角皆为120°
B.苯分子中的碳原子采取sp2杂化,6个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”方式重叠形成一个大π键
C.苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的键
D.苯能使酸性KMnO4溶液褪色
题组二 价电子对互斥理论
5.下列分子价电子对互斥模型与分子空间结构不一致的是( )
A.SO3 B.BCl3
C.PCl3 D.CH4
6.下列说法错误的是 ( )
A.NH3的空间结构为三角锥形
B.CH4、白磷(P4)的空间结构都为正四面体形
C.苯、甲苯中所有的原子都共平面
D.CS2的空间结构为直线形
7.(2023福建龙岩一中月考)下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是( )
选项 粒子 空间结构 杂化方式
A SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化
B SO2 V形 S原子采取sp3杂化
C C 三角锥形 C原子采取sp2杂化
D C2H2 直线形 C原子采取sp杂化
题组三 等电子原理
8.下列关于等电子体的说法中,正确的是( )
A.S与Cl不互为等电子体,故它们的熔、沸点及溶解度相差较大
B.P与S不互为等电子体,故结构不相似
C.N与C互为等电子体,故N与C互为同素异形体
D.苯与硼氮苯互为等电子体,故硼氮苯中含有大π键
能力提升练
题组一 杂化轨道理论的应用
1.(2023福建龙岩月考)科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中4个氮原子共平面
C.该分子中的中心氮原子采取sp2杂化
D.15.2 g该物质含有3.612×1023个氧原子
2.三聚氰胺是氰胺()的三聚体,已知三聚氰胺的结构如图甲所示。请回答下列问题:
甲 乙
(1)写出基态碳原子的电子排布式: 。
(2)氰胺中中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子,这三种氮原子的杂化轨道类型分别是 、 、 。
(3)一个三聚氰胺分子中有 个σ键。
(4)已知三聚氰酸的结构如图乙所示。三聚氰胺与三聚氰酸分子相互结合,在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中碳原子采取 杂化。该分子的结构中,形成双键的两个原子之间的共价键是 (填字母)。
A.两个σ键
B.两个π键
C.一个σ键、一个π键
题组二 价电子对互斥(VSEPR)理论的应用
3.下列叙述正确的是 ( )
A.C的空间结构是三角锥形
B.H3O+的空间结构为平面三角形
C.OF2的空间结构为直线形
D.CH4失去一个H+形成C,在这个过程中键角发生了改变
4.(2023湖北十堰高中协作体月考)C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体,下列有关它们的说法正确的是( )
A.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化
B.C与NH3、H3O+互为等电子体,空间构型均为正四面体形
C.C中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面
D.C与OH-形成的化合物中含有离子键
5.用价电子对互斥(VSEPR)理论可以预测许多分子或离子的空间结构,也可推测键角大小。下列判断正确的是( )
A.CS2是角形分子
B.SnBr2键角大于120°
C.HCHO是三角锥形分子
D.S键角等于109°28'
6.(2023山东潍坊昌乐一中月考,)As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示),与盐酸反应生成 AsCl3,AsCl3被 LiAlH4还原生成 AsH3。下列说法正确的是( )
A.As2O3 分子中 As 原子的杂化方式为 sp3
B.LiAlH4为共价化合物
C.AsCl3的空间结构为平面三角形
D.AsH3分子键角大于 109°28'
第2节 共价键与分子的空间结构
第1课时 分子空间结构的理论分析
基础过关练
1.B 2.D 3.C 4.D 5.C 6.C 7.D 8.D
1.B 杂化轨道用于形成σ键,或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成π键,故A错误,B正确;NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C错误;在乙烯分子中,每个碳原子的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个σ键,D错误。
2.D sp3、sp2、sp杂化轨道间的夹角分别为109°28'、120°、180°,sp杂化轨道间的夹角最大,A正确;甲烷分子中C原子发生了sp3杂化,形成四个相同的杂化轨道,每个杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成一个共价键,从而形成正四面体的立体结构,B正确;乙炔分子中碳原子采取sp杂化,键角为180°,为直线形结构,C正确;杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变,D错误。
3.C
4.D 苯分子中的碳原子采取sp2杂化,六个碳碳键完全相同,是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键,苯分子呈平面正六边形,键角为120°,A、C正确;在苯分子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”方式相互重叠形成大π键,苯分子中不存在单、双键交替结构,不能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确、D错误。
5.C
分子 孤电子 对数 价电子 对数 价电子对 互斥模型 分子空间结构
SO3 0 3 平面三角形 平面三角形
BCl3 0 3 平面三角形 平面三角形
PCl3 1 4 四面体形 三角锥形
CH4 0 4 正四面体形 正四面体形
6.C NH3分子中氮原子含有1对孤电子对,价电子对数是4,因此空间结构为三角锥形,A正确;CH4、白磷(P4)分子的空间结构都为正四面体形,B正确;苯分子中所有原子都共平面,甲苯分子中含有甲基,所有原子不可能共平面,C错误;CS2分子中C原子价电子对数是2,无孤电子对,CS2分子的空间结构为直线形,D正确。
7.D SO3分子中S的价电子对数=成键电子对数+孤电子对数=3+(6-3×2)=3,硫原子采取sp2杂化,SO3的空间结构为平面三角形,故A错误;SO2中S的价电子对数=2+(6-2×2)=3,硫原子采取sp2杂化,SO2的空间结构为V形,故B错误;C中C的价电子对数=3+(4+2-3×2)=3,碳原子采取sp2杂化,C的空间结构为平面三角形,故C错误;乙炔()分子中每个C原子均形成2个σ键和2个π键,价电子对数是2,碳原子采取sp杂化,C2H2的空间结构为直线形,故D正确。
8.D S与Cl化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,A错误;P与S化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,结构相似,B错误;N与C互为等电子体,但不互为同素异形体,C错误;苯与硼氮苯互为等电子体,结构相似,苯分子中含有大π键,则硼氮苯中同样含有大π键,D正确。
能力提升练
1.D 3.D 4.C 5.D 6.A
1.D 不同种原子间形成的共价键为极性共价键,分子中N、O间形成的共价键是极性键,故A错误;N(NO2)3分子中N—N—N键角都是108.1°,根据N(NO2)3的结构可知,中心氮原子的价电子对数为4,分子中4个氮原子构成三角锥形,故B错误;中心氮原子采取sp3杂化,故C错误;该物质的摩尔质量为152 g/mol,则15.2 g该物质的物质的量为0.1 mol,含有6.02×1022个分子,1个N(NO2)3分子中含有6个氧原子,则含有6.02×1022×6=3.612×1023个氧原子,故D正确。
2.答案 (1)1s22s22p2 (2)sp sp2 sp3 (3)15 (4)sp2 C
解析 (1)基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2。
(2)中的氮原子、三聚氰胺分子中环上的氮原子、—NH2中的氮原子分别形成1、2、3个σ键,且均有一对孤电子对,所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。
(3)一个双键中有一个π键、一个σ键,单键都是σ键,则一个三聚氰胺分子中共有15个σ键。
(4)由于三聚氰酸分子中碳、氮原子间形成双键,则碳原子应采取sp2杂化。形成双键的两个原子之间有一个σ键、一个π键。
3.D C的中心原子价电子对数为×(4-1×3-1)+3=3,无孤电子对,空间结构是平面三角形,A错误;H3O+的中心原子的成键电子对数为3,孤电子对数为1,H3O+的空间结构为三角锥形,B错误;OF2的中心原子价电子对数为×(6-1×2)+2=4,VSEPR模型为四面体形,因孤电子对数为2,分子的空间结构为V形,C错误;CH4为正四面体结构,C为三角锥形结构,CH4失去一个H+形成C,在这个过程中键角发生了改变,D正确。
4.C C、—CH3、C的价电子数分别为6、7、8,它们不互为等电子体,C中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,—CH3、C的价电子对数均为4,均采取sp3杂化,故A错误;C、NH3、H3O+的化学通式相同,价电子总数均为8,互为等电子体,三者的价电子对数均为4,均有一对孤电子对,空间构型均为三角锥形,故B错误;C中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,其空间构型是平面三角形,故C正确;C与OH-形成的化合物是CH3OH,属于共价化合物,不含离子键,故D错误。
5.D 根据孤电子对与成键电子对间的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用,分析:
粒子 CS2 SnBr2 HCHO S
孤电子对数 0 1 0 0
价电子对数 0+2=2 1+2=3 0+3=3 0+4=4
价电子对 互斥模型 直线形 平面 三角形 平面 三角形 正四面 体形
粒子 空间结构 直线形 V形 平面 三角形 正四面 体形
键角 180° 小于120° 约120° 109°28'
A As2O3中As原子价电子对数是4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,As原子杂化类型为sp3,故A正确;LiAlH4是由Li+和Al构成的,为离子化合物,故B错误;AsCl3中As原子价电子对数为3+=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,故C错误;AsH3中As原子价电子对数=3+
=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,其键角小于109°28',故D错误。
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第2节 共价键与分子的空间结构
第1课时 分子空间结构的理论分析
基础过关练
题组一 杂化轨道理论及相关判断
1.下列关于杂化轨道的叙述正确的是( )
A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键
2.(2022安徽淮北第一中学月考)下列叙述不正确的是( )
A.sp3、sp2、sp三种杂化轨道中sp杂化轨道间的夹角最大
B.甲烷分子中由于C原子发生了sp3杂化而形成正四面体的立体结构
C.乙炔是直线形分子,可以用sp杂化轨道解释
D.杂化前后的轨道数和轨道的形状都不变
3.(2022山东师范大学附属中学期中)丙酮是重要的有机合成原料,其结构简式为,中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是( )
A.sp2、sp2 B.sp3、sp3
C.sp2、sp3 D.sp、sp3
4.(2022北京中国人民大学附属中学月考)下列关于苯分子的描述错误的是( )
A.苯分子呈平面正六边形,六个碳碳键完全相同,键角皆为120°
B.苯分子中的碳原子采取sp2杂化,6个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”方式重叠形成一个大π键
C.苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种特殊的键
D.苯能使酸性KMnO4溶液褪色
题组二 价电子对互斥理论
5.下列分子价电子对互斥模型与分子空间结构不一致的是( )
A.SO3 B.BCl3
C.PCl3 D.CH4
6.下列说法错误的是 ( )
A.NH3的空间结构为三角锥形
B.CH4、白磷(P4)的空间结构都为正四面体形
C.苯、甲苯中所有的原子都共平面
D.CS2的空间结构为直线形
7.(2023福建龙岩一中月考)下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是( )
选项 粒子 空间结构 杂化方式
A SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化
B SO2 V形 S原子采取sp3杂化
C C 三角锥形 C原子采取sp2杂化
D C2H2 直线形 C原子采取sp杂化
题组三 等电子原理
8.下列关于等电子体的说法中,正确的是( )
A.S与Cl不互为等电子体,故它们的熔、沸点及溶解度相差较大
B.P与S不互为等电子体,故结构不相似
C.N与C互为等电子体,故N与C互为同素异形体
D.苯与硼氮苯互为等电子体,故硼氮苯中含有大π键
能力提升练
题组一 杂化轨道理论的应用
1.(2023福建龙岩月考)科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是( )
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中4个氮原子共平面
C.该分子中的中心氮原子采取sp2杂化
D.15.2 g该物质含有3.612×1023个氧原子
2.三聚氰胺是氰胺()的三聚体,已知三聚氰胺的结构如图甲所示。请回答下列问题:
甲 乙
(1)写出基态碳原子的电子排布式: 。
(2)氰胺中中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子,这三种氮原子的杂化轨道类型分别是 、 、 。
(3)一个三聚氰胺分子中有 个σ键。
(4)已知三聚氰酸的结构如图乙所示。三聚氰胺与三聚氰酸分子相互结合,在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中碳原子采取 杂化。该分子的结构中,形成双键的两个原子之间的共价键是 (填字母)。
A.两个σ键
B.两个π键
C.一个σ键、一个π键
题组二 价电子对互斥(VSEPR)理论的应用
3.下列叙述正确的是 ( )
A.C的空间结构是三角锥形
B.H3O+的空间结构为平面三角形
C.OF2的空间结构为直线形
D.CH4失去一个H+形成C,在这个过程中键角发生了改变
4.(2023湖北十堰高中协作体月考)C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体,下列有关它们的说法正确的是( )
A.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化
B.C与NH3、H3O+互为等电子体,空间构型均为正四面体形
C.C中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面
D.C与OH-形成的化合物中含有离子键
5.用价电子对互斥(VSEPR)理论可以预测许多分子或离子的空间结构,也可推测键角大小。下列判断正确的是( )
A.CS2是角形分子
B.SnBr2键角大于120°
C.HCHO是三角锥形分子
D.S键角等于109°28'
6.(2023山东潍坊昌乐一中月考,)As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示),与盐酸反应生成 AsCl3,AsCl3被 LiAlH4还原生成 AsH3。下列说法正确的是( )
A.As2O3 分子中 As 原子的杂化方式为 sp3
B.LiAlH4为共价化合物
C.AsCl3的空间结构为平面三角形
D.AsH3分子键角大于 109°28'
第2节 共价键与分子的空间结构
第1课时 分子空间结构的理论分析
基础过关练
1.B 2.D 3.C 4.D 5.C 6.C 7.D 8.D
1.B 杂化轨道用于形成σ键,或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成π键,故A错误,B正确;NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C错误;在乙烯分子中,每个碳原子的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个σ键,D错误。
2.D sp3、sp2、sp杂化轨道间的夹角分别为109°28'、120°、180°,sp杂化轨道间的夹角最大,A正确;甲烷分子中C原子发生了sp3杂化,形成四个相同的杂化轨道,每个杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成一个共价键,从而形成正四面体的立体结构,B正确;乙炔分子中碳原子采取sp杂化,键角为180°,为直线形结构,C正确;杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变,D错误。
3.C
4.D 苯分子中的碳原子采取sp2杂化,六个碳碳键完全相同,是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊的键,苯分子呈平面正六边形,键角为120°,A、C正确;在苯分子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”方式相互重叠形成大π键,苯分子中不存在单、双键交替结构,不能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确、D错误。
5.C
分子 孤电子 对数 价电子 对数 价电子对 互斥模型 分子空间结构
SO3 0 3 平面三角形 平面三角形
BCl3 0 3 平面三角形 平面三角形
PCl3 1 4 四面体形 三角锥形
CH4 0 4 正四面体形 正四面体形
6.C NH3分子中氮原子含有1对孤电子对,价电子对数是4,因此空间结构为三角锥形,A正确;CH4、白磷(P4)分子的空间结构都为正四面体形,B正确;苯分子中所有原子都共平面,甲苯分子中含有甲基,所有原子不可能共平面,C错误;CS2分子中C原子价电子对数是2,无孤电子对,CS2分子的空间结构为直线形,D正确。
7.D SO3分子中S的价电子对数=成键电子对数+孤电子对数=3+(6-3×2)=3,硫原子采取sp2杂化,SO3的空间结构为平面三角形,故A错误;SO2中S的价电子对数=2+(6-2×2)=3,硫原子采取sp2杂化,SO2的空间结构为V形,故B错误;C中C的价电子对数=3+(4+2-3×2)=3,碳原子采取sp2杂化,C的空间结构为平面三角形,故C错误;乙炔()分子中每个C原子均形成2个σ键和2个π键,价电子对数是2,碳原子采取sp杂化,C2H2的空间结构为直线形,故D正确。
8.D S与Cl化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,A错误;P与S化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,结构相似,B错误;N与C互为等电子体,但不互为同素异形体,C错误;苯与硼氮苯互为等电子体,结构相似,苯分子中含有大π键,则硼氮苯中同样含有大π键,D正确。
能力提升练
1.D 3.D 4.C 5.D 6.A
1.D 不同种原子间形成的共价键为极性共价键,分子中N、O间形成的共价键是极性键,故A错误;N(NO2)3分子中N—N—N键角都是108.1°,根据N(NO2)3的结构可知,中心氮原子的价电子对数为4,分子中4个氮原子构成三角锥形,故B错误;中心氮原子采取sp3杂化,故C错误;该物质的摩尔质量为152 g/mol,则15.2 g该物质的物质的量为0.1 mol,含有6.02×1022个分子,1个N(NO2)3分子中含有6个氧原子,则含有6.02×1022×6=3.612×1023个氧原子,故D正确。
2.答案 (1)1s22s22p2 (2)sp sp2 sp3 (3)15 (4)sp2 C
解析 (1)基态碳原子的电子排布式为1s22s22p2。
(2)中的氮原子、三聚氰胺分子中环上的氮原子、—NH2中的氮原子分别形成1、2、3个σ键,且均有一对孤电子对,所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。
(3)一个双键中有一个π键、一个σ键,单键都是σ键,则一个三聚氰胺分子中共有15个σ键。
(4)由于三聚氰酸分子中碳、氮原子间形成双键,则碳原子应采取sp2杂化。形成双键的两个原子之间有一个σ键、一个π键。
3.D C的中心原子价电子对数为×(4-1×3-1)+3=3,无孤电子对,空间结构是平面三角形,A错误;H3O+的中心原子的成键电子对数为3,孤电子对数为1,H3O+的空间结构为三角锥形,B错误;OF2的中心原子价电子对数为×(6-1×2)+2=4,VSEPR模型为四面体形,因孤电子对数为2,分子的空间结构为V形,C错误;CH4为正四面体结构,C为三角锥形结构,CH4失去一个H+形成C,在这个过程中键角发生了改变,D正确。
4.C C、—CH3、C的价电子数分别为6、7、8,它们不互为等电子体,C中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,—CH3、C的价电子对数均为4,均采取sp3杂化,故A错误;C、NH3、H3O+的化学通式相同,价电子总数均为8,互为等电子体,三者的价电子对数均为4,均有一对孤电子对,空间构型均为三角锥形,故B错误;C中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,其空间构型是平面三角形,故C正确;C与OH-形成的化合物是CH3OH,属于共价化合物,不含离子键,故D错误。
5.D 根据孤电子对与成键电子对间的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用,分析:
粒子 CS2 SnBr2 HCHO S
孤电子对数 0 1 0 0
价电子对数 0+2=2 1+2=3 0+3=3 0+4=4
价电子对 互斥模型 直线形 平面 三角形 平面 三角形 正四面 体形
粒子 空间结构 直线形 V形 平面 三角形 正四面 体形
键角 180° 小于120° 约120° 109°28'
A As2O3中As原子价电子对数是4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,As原子杂化类型为sp3,故A正确;LiAlH4是由Li+和Al构成的,为离子化合物,故B错误;AsCl3中As原子价电子对数为3+=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,故C错误;AsH3中As原子价电子对数=3+
=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,其键角小于109°28',故D错误。
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