2025浙江专版新教材化学高考第一轮基础练--微专题(十)微粒空间结构（含答案）

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2025浙江专版新教材化学高考第一轮
微专题(十)微粒空间结构
1.(2023·北京师范大学附中三模)下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是(　　)
选项 粒子 空间结构 解释
A 氨基负离子(N) 直线形 N原子采取sp杂化
B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采取sp3杂化
C 碳酸根离子(C) 三角锥形 C原子采取sp3杂化
D 乙炔(C2H2) 直线形 C原子采取sp杂化
2.(2023·北京朝阳区三模)用价层电子对互斥模型可以预测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.CS2是V形的分子
B.BF3键角为120°,H2O键角大于120°
C.CH2O、N都是平面三角形的分子
D.PCl3、PCl5都是三角锥形的分子
3.(2023·福建德化、永安、漳平三校联考)C、CH3·、C都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是(　　)
A.碳原子均采取sp2杂化,且C中所有原子均共面
B.C与NH3、H3O+的空间结构均为三角锥形
C.C与OH-形成离子化合物
D.2个CH3·或1个C和1个C结合可得到不同化合物
4.(2023·浙江镇海区龙赛中学检测)羟胺(NH2OH)易溶于水,其水溶液是比肼还弱的碱溶液。羟胺可与Zn2+形成Zn(NH2OH)2Cl2,已知反应:NH4NO2+NH4HSO3+SO2+2H2O=== [NH3OH]+HS+(NH4)2SO4。下列有关说法正确的是(　　)
A.H2O很稳定是因为分子间含有氢键
B.SO2的空间结构为平面三角形
C.NH2OH与N中H—N—H的键角相同
D.H2O、N与NH2OH的VSEPR模型相同
5.(2023·广东广州天河区三模)联氨(NH2—NH2)是一种绿色无污染的还原剂,NH2—NH2分子可能有以下两种不同的构象,沿N—N键轴方向的投影如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.NH2—NH2中N原子杂化方式为sp3
B.实验测得NH2—NH2分子的极性很大,则其结构为构象b
C.NH2—NH2的沸点高于CH3—CH3的沸点
D.NH2—NH2中的键角N—N—H小于H2O2中的键角O—O—H
6.(2023·浙江宁海知恩中学月考)通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相似,则下列有关说法正确的是(　　)
A.CH4和N互为等电子体,键角均为60°
B.N和C互为等电子体,空间结构相似
C.H3O+和PCl3互为等电子体,空间结构相似
D.B3N3H6和苯互为等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”重叠的轨道
7.(2024·浙江宁波高三上一模)磷酰氯(POCl3)是有机合成的催化剂,可用以下方法制取:2PCl3+O2===2POCl3或P4O10+6PCl5===10POCl3,P4O10的分子空间结构模型如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A.P4O10中只含有σ键
B.P4O10是非极性分子
C.PCl3的空间结构是三角锥形
D.POCl3可与CH3CH2OH反应生成(CH3CH2O)3PO
8.(2023·福建厦门一中二模)CO与N2O在Fe+作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示,两步基元反应为①N2O+Fe+===N2+FeO+(慢)、②FeO++CO===CO2+Fe+(快)。下列说法正确的是(　　)
A.N2O和CO2均为直线形分子
B.反应①是氧化还原反应,反应②是非氧化还原反应
C.反应中每转移1 mol电子,生成N2体积为11.2 L
D.两步反应均为放热反应,总反应的化学反应速率由反应②决定
9.(1)Br的空间结构为　　　　,其中Br的价层电子对数为　　　　,杂化轨道类型为　　　　。
(2)LiAlH4中的阴离子空间结构是　　　　　,中心原子的杂化轨道类型为　　　　　。
10.氮是一种典型的非金属元素,其单质及化合物在生活和生产中具有广泛的用途。回答下列问题:
(1)磷元素与氮元素同主族,基态磷原子有　　　　个未成对电子,白磷的分子式为P4,其结构如图甲所示。科学家目前合成了N4分子,N4分子中氮原子的杂化轨道类型是　　　　　　,N—N—N键角为　　　　　;N4分解后能产生N2并释放出大量能量,推测其用途可为　 。
(2)NH3与Zn2+可形成[Zn(NH3)6]2+,其部分结构如图乙所示。
①NH3的空间结构为　　　　　。
②[Zn(NH3)6]2+中存在的化学键类型有　　　　;NH3分子中H—N—H键角为107°,判断[Zn(NH3)6]2+中H—N—H键角　　　　　(填“>”“<”或“=”)107°。
11.(2023·浙江嘉兴一中月考)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为　　　　　。
(2)氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型为　　　　,羰基碳原子的杂化轨道类型为　　　　　。
(3)查文献可知,可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应,生成氯吡苯脲:
反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂　　　　个σ键,断裂　　　　　个π键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因:　 。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是　　　　　　　　　　　,中心原子的杂化类型分别是　　　　　　　　　　。
12.分析有关大π键问题:
(1)离子液体熔点很低,常温下呈液态,阴阳离子可自由移动,因此离子液体在电池中可作为　　　　。某离子液体的结构如图所示,其中碳原子杂化方式为　　　　　,该离子液体中阴离子P的空间结构为　　　　　,已知其阳离子的环状结构中含有大π键,该大π键应表示为　　　　。
(2)依据VSEPR模型推测C的空间结构为　　　　　　。分子中的大π键可用符号表示,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(如苯分子中的大π键可表示为),则C中的大π键应表示为　　　　　　。
微专题(十)　微粒空间结构
1.D　氨基负离子中氮原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2,所以氮原子的杂化方式为sp3,离子的空间结构为V形,故A错误;二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为1,所以硫原子的杂化方式为sp2,离子的空间结构为V形,故B错误;碳酸根离子中碳原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,所以碳原子的杂化方式为sp2,离子的空间结构为平面三角形,故C错误;乙炔分子中含有碳碳三键,碳原子的杂化方式为sp,分子的空间结构为直线形,故D正确。
2.C　CS2的结构式为S==C==S,C原子价层电子对数为2+=2,无孤电子对,CS2的空间结构为直线形,A错误。BF3分子中,B原子价层电子对数为3+=3,无孤电子对,BF3的空间结构为平面正三角形,键角为120°;H2O的空间结构为V形,键角小于120°,B错误。CH2O分子中,C原子形成3个σ键,C原子采用sp2杂化,CH2O的空间结构为平面三角形;N中,N原子形成3个σ键,孤电子对数为=0,N原子采用sp2杂化,N的空间结构为平面三角形,C正确。PCl3分子中,P原子价层电子对数为3+=4,含有1个孤电子对,PCl3的空间结构为三角锥形;PCl5分子中,P原子价层电子对数为5+=5,不含孤电子对,根据价层电子对互斥模型判断PCl5的空间结构为三角双锥形,D错误。
3.B　CH3·和C中的碳原子的价层电子对数都是3,采用的是sp2杂化,C中的碳原子价层电子对数是4,采用的是sp3杂化,故A错误;C与NH3、H3O+的中心原子的价层电子对数均为4,且均含有1个孤电子对,所以它们的分子结构均为三角锥形,故B正确;C与OH-通过OH-的孤电子对形成共价键,形成的是共价化合物,故C错误;2个CH3·结合得到的是乙烷,1个C和1个C结合得到的也是乙烷,故D错误。
4.D　H2O很稳定是因为氧元素非金属性强,与氢结合的化学键稳定,氢键影响水的熔、沸点,故A错误;SO2中S原子采用sp2杂化,含有1个孤电子对,则其空间结构为V形,故B错误;根据价层电子对互斥模型,N的空间结构为正四面体形,4个N—H之间的键角均为109°28',NH2OH中,N原子形成2个N—H、1个N—O,键角不完全相同,故C错误;H2O、N与NH2OH中,中心原子的价层电子对数分别是2+2=4、4+0=4、3+1=4,所以三者的VSEPR模型相同,都是四面体形,故D正确。
5.D　NH2—NH2中每个N原子周围均形成了3个σ键还有一个孤电子对,价层电子对数为4,故N的杂化方式为sp3杂化,A正确;构象a的正负电荷中心重合,为非极性分子,而构象b为极性分子,B正确;NH2—NH2中存在分子间氢键,沸点高,C正确;两种分子中,N和O均为sp3杂化,NH2—NH2中N原子的孤电子对数为1,而H2O2中O原子的孤电子对数为2,孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,D错误。
6.B　甲烷是正四面体形结构,键角是109°28',A项错误;N和C互为等电子体,空间结构相似,B项正确;H3O+和PCl3不互为等电子体,C项错误;苯和B3N3H6互为等电子体,苯分子的结构中存在“肩并肩”重叠的轨道,故B3N3H6分子中也存在“肩并肩”重叠的轨道,D项错误。
7.A　P4O10结构中含有P—O、P==O,故既含σ键,也含π键,A符合题意;P4O10为空间对称结构,是非极性分子,B不符合题意;PCl3的中心原子P的价层电子对数为3+=4,由于中心P原子有1个孤电子对,其空间结构是三角锥形,C不符合题意;POCl3可与CH3CH2OH发生反应:POCl3+3CH3CH2OH→(CH3CH2O)3PO+3HCl,D不符合题意。
8.A　N2O和CO2的中心原子的价层电子对数均为2,且均无孤电子对,因此二者均为直线形分子,故A正确;反应①②均有元素化合价的变化,均为氧化还原反应,故B错误;反应中每转移1 mol电子,生成N2体积标准状况下为11.2 L,故C错误;总反应的速率由速率慢的反应①决定,故D错误。
9.答案 (1)正四面体形　4　sp3
(2)正四面体形　sp3
解析 (1)Br的中心原子Br的价层电子对数为4,孤电子对数为0,中心原子Br为sp3杂化,故Br的空间结构为正四面体形。(2)LiAlH4中的阴离子是Al,中心原子铝原子含有的价层电子对数是4,且不存在孤电子对,所以空间结构是正四面体形,中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化。
10.答案 (1)3　sp3　60°　用于制造火箭推进剂或炸药(其他合理答案也可)
(2)①三角锥形　②配位键、共价键　>
解析 (1)磷原子的价层电子排布式为3s23p3,基态原子有3个未成对电子;N4分子与P4分子的结构相似,为正四面体形,N4分子中每个氮原子形成3个σ键、含有1个孤电子对,杂化轨道数目为4,氮原子采取sp3杂化;正四面体中的每个面为正三角形,则N—N—N键角为60°;N4分解后能产生N2并释放出大量能量,可以用于制造火箭推进剂或炸药。(2)①NH3中氮原子形成3个σ键,有1个孤电子对,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,分子空间结构是三角锥形。②[Zn(NH3)6]2+中存在的化学键有配位键、共价键,受配位键的影响,[Zn(NH3)6]2+中H—N—H键角大于107°。
11.答案 (1)1　(2)sp2、sp3　sp2　(3)NA　NA
(4)①H—O的键能大于H—N的键能　②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp
解析 (1)氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5,所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知,与羰基相连的氮原子属于sp3杂化,六元环中的氮原子属于sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,属于sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定,根据反应方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N==C中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素,O的非金属性大于N,H—O的键能大于H—N的键能,所以H2O分子比NH3分子稳定。
12.答案 (1)电解质或导体　sp2、sp3　正八面体　
(2)平面三角形　
解析 (1)离子液体熔点很低,常温下呈液态,阴阳离子可自由移动,因此离子液体在电池中可作为电解质或导体。由结构简式可知,饱和碳原子为sp3杂化、五元环中碳原子为sp2杂化,故碳原子杂化方式为sp2、sp3;该离子液体中阴离子P中有6个共价键,根据价层电子对互斥模型可知,空间结构为正八面体;已知其阳离子的环状结构中含有大π键,由图可知,该大π键为5个原子和6个电子形成的,应表示为。
(2)C中C原子价层电子对数为3,无孤电子对,空间结构为平面三角形。C中碳原子为sp2杂化,有1个未参与杂化的p电子,然后3个氧原子上分别有1个垂直于离子平面的p轨道,分别提供1个p电子,再加上负离子中的2个电子一共是6个电子,所以形成了四中心六电子的大π键,表示为。
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