第14练　价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用 同步练习（含答案）-2025年高考化学一轮复习

1．价层电子对互斥模型和杂化轨道理论常用于预测和解释分子的空间结构。下列说法正确的是(　　)
A．凡是AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键
B．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构都是正四面体形
C．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D．凡是分子中形成π键的原子，均采用sp2杂化
2．下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是(　　)
A．CH3CH==CH2 B．CH3—C≡CH
C．CH3CH2OH D．CH≡CH
3．(2023·徐州高三检测)下列关于水合氢离子(H3O＋)的说法错误的是(　　)
A．含有极性键
B．空间结构为三角锥形
C．键角：H3O＋D．H3O＋和H2O中氧原子均为sp3杂化
4．(2023·常州高三月考)BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在，三者结构简式依次为Cl—Be—Cl、、。其单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型依次为(　　)
A．sp3、sp2、sp B．sp2、 sp、sp3
C．sp2、sp3、sp D．sp、sp2、sp3
5．氯元素有多种化合价，可形成Cl2O、Cl－、ClO－、ClO、ClO、ClO等微粒。下列说法错误的是(　　)
A．键角：ClO>ClO>ClO
B．Cl2O的空间结构为V形
C．ClO、ClO、ClO中Cl的杂化方式相同
D．基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
6．下表中各粒子、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(NH) 直线形 N原子采取sp杂化
B 二氧化硫 V形 S原子采取sp3杂化
C 碳酸根离子(CO) 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杂化且C原子的价电子均参与成键
7．(2023·泰州高三模拟)下列说法不正确的是(　　)
A．BF3和SO3中B、S杂化轨道类型相同，二者价层电子对互斥模型均为平面三角形
B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C．C与O互为等电子体，1 mol O中含有的π键数目为2NA
D．AB2的空间结构为V形，则A为sp3杂化
8．下列分子或离子中键角由大到小排列的顺序是(　　)
①BCl3　②NH3　③H2O　④PCl　⑤HgCl2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
9．六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．SF6各原子均为8电子稳定结构
B．S原子轨道杂化方式与SO3中的S一样
C．六氟化硫分子中只含极性键
D．S—F键是σ键，键长可能不相等
10．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，下列有关它们的说法错误的是(　　)
A．CH与H3O＋的空间结构均为三角锥形
B．它们的C均采取sp2杂化
C．CH中的所有原子均共面
D．CH与OH－形成的化合物中不含有离子键
11．(2023·无锡模拟)在白磷分子(P4)中，四个P原子分别处于正四面体的四个顶点上，结合P原子的成键特点，下列有关白磷分子的说法正确的是(　　)
A．白磷分子中的键角为109°28′
B．分子中共有4个共用电子对
C．白磷分子中的键角为60°
D．分子中有6个孤电子对
12．短周期元素X、Y、Z的原子序数依次增大，X元素基态原子有2个未成对电子，Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1个，Z的一种“超原子”(Z)具有40个价电子，下列说法错误的是(　　)
A．X、Y、Z的电负性和电离能均为Y>X>Z
B．XO的空间结构为平面三角形
C．YO中心原子的杂化方式为sp2杂化
D．简单离子半径：Y13．(2023·江苏模拟)硅及其化合物广泛用于光电材料领域，其中SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2＋，其结构如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．SiCl4的空间结构为正四面体形
B．1个M2＋中含有42个σ键
C．H、C、N的电负性由大到小的顺序为N>C>H
D．N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
14．解答下列问题：
(1)NH3分子在独立存在时，H—N—H键角为107°18′。如图是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及H—N—H键角的测量值。解释NH3形成如图配合物后H—N—H键角变大的原因：_________________________________________________________________________。
(2)AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子的键角107°18′，AsH3分子键角较小的原因是_______________________________________________________________________。
(3)乙酸分子()中键角1大于键角2，其原因为____________________________。
15．(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋是否为sp3杂化？__________(填“是”或“否”)，理由为______________。
(2)用价层电子对互斥模型推断甲醛中H—C—H的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)120°。
(3)SO2Cl2和SO2F2中S==O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为________________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl______SO2F2分子中∠F—S—F(填“＜”“＞”或“＝”)。
(4)抗坏血酸的分子结构如图所示，该分子中碳原子的杂化轨道类型为__________________。
第14练　价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
1．C　[AB3型的共价化合物，如BF3中B原子采用sp2杂化，NH3中N原子采用sp3杂化，故A错误；中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是正四面体形、三角锥形、V形，CCl4、NH3、H2O中中心原子都采取sp3杂化，但其空间结构分别是正四面体形、三角锥形、V形，故B错误；分子中形成π键的原子，可能采用sp2杂化，也可能采用sp杂化，如HC≡CH分子的C原子可形成π键，采用sp杂化，故D错误。]
2．B　[CH3CH==CH2中双键碳为sp2杂化、单键碳为sp3杂化，故不选A；CH3—C≡CH中三键碳为sp杂化、单键碳为sp3杂化，故选B；CH3CH2OH中碳原子均为sp3杂化，故不选C；CH≡CH中碳原子只有sp杂化，故不选D。]
3．C　[水合氢离子中含有氢氧键，是极性键，A正确；水合氢离子中的氧原子为sp3杂化，含有一个孤电子对，空间结构为三角锥形，B正确；水分中含有两个孤电子对，孤电子对数目越多键角越小，故键角：H3O＋>H2O ，C错误； H3O＋ 和 H2O 中氧原子均为 sp3 杂化，D正确。]
4．D　[Cl—Be—Cl中Be原子形成2个Be—Cl，没有孤电子对，杂化轨道数目为2，杂化轨道类型为sp杂化；中Be原子形成3个Be—Cl，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，杂化轨道类型为sp2杂化；中Be原子形成4个Be—Cl，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，杂化轨道类型为sp3杂化，故选D。]
5．A　[ClO、ClO和ClO的价层电子对数都为4，孤电子对数分别为2、1、0，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，成键原子的键角越小，则键角的大小顺序为ClO 6．D　[NH中N原子的价层电子对数为＝4，孤电子对数为2，采取sp3杂化，空间结构为V形，故A错误；SO2中S原子的价层电子对数为＝3，孤电子对数为1，采取sp2杂化，空间结构为V形，故B错误；CO中C原子的价层电子对数为＝3，孤电子对数为0，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，故C错误。]
7．D　[BF3中心原子的价层电子对数为 ＝3 ，中心原子采取sp2杂化，没有孤电子对，BF3的价层电子对互斥模型为平面三角形；SO3中心原子的价层电子对数为 ＝3 ，中心原子采取sp2杂化，没有孤电子对，SO3的价层电子对互斥模型为平面三角形，故A正确；CH4含有C—H极性键，CCl4含有C—Cl极性键，二者结构对称、正负电荷重心重合，都为非极性分子，故B正确；C与O互为等电子体，C中含有1个碳碳三键，则O中含有1个氧氧三键，氧氧三键中含有2个π键，所以1 mol O中含有的π键数目为2NA，故C正确；AB2的空间结构为V形，A原子价层电子对数可能是3或4，如SO2中S原子为sp2杂化，H2O中O为sp3杂化，故D错误。]
8．B　[①BCl3中B的价层电子对数为＝3，中心B原子为sp2杂化，键角为120°；②NH3中N的价层电子对数为＝4，中心N原子为sp3杂化，由于NH3分子中有孤电子对存在，使键角小于109°28′；③H2O中O的价层电子对数为＝4，中心O原子为sp3杂化，理论上正四面体结构键角为109°28′，由于H2O分子中存在两个孤电子对，使得键角比NH3分子的键角还小；④PCl中P的价层电子对数为＝4，中心P原子为sp3杂化，键角为109°28′；⑤HgCl2中Hg的价层电子对数为＝2，中心Hg原子为sp杂化，键角为180°；综上，键角由大到小的顺序为⑤①④②③。]
9．C　[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原子最外层达到12个电子，A错误；SO3中S原子孤电子对数为0、价层电子对数为＝3，故为sp2杂化，空间结构为平面正三角形，SF6中S原子孤电子对数为0、价层电子对数为＝6，空间结构为正八面体形，不可能为sp2杂化，B错误；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S—F键均为极性键，不含非极性键，C正确；六氟化硫分子中的S—F键都是σ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。]
10．B　[CH与H3O＋中C原子与O原子的价层电子对数都是4，且都含有1个孤电子对，均为三角锥形结构，A项正确；CH、—CH3、CH中C的价层电子对数分别是3、4、4，根据价层电子对互斥模型知，C原子的杂化类型分别是sp2、sp3、sp3，B项错误；CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面，C项正确；CH与OH－形成的化合物是CH3OH，属于共价化合物，不含离子键，D项正确。]
11．C　[根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合，从而形成正四面体结构，所以键角为60°，分子中共有6个共价单键(即6个共用电子对)，4个孤电子对。]
12．D　[Z的一种超原子Z具有40个价电子，则Z原子的价电子数为＝3，则Z为Al元素；Y为N元素；X为C元素。金属元素的电负性和电离能均小于非金属元素，同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，电负性依次增大，所以碳、氮、铝三种元素的电负性和电离能的大小顺序均为Y>X>Z，故A正确；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，碳酸根离子的空间结构为平面三角形，故B正确；硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，杂化方式为sp2杂化，故C正确；电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，则氮离子的半径大于铝离子，故D错误。]
13．B　[SiCl4分子中Si形成4个σ键，且不存在孤电子对，其空间结构是正四面体形，A正确；共价单键为σ键，共价双键中含有1个σ键、1个π键，配位键为σ键，所以1个M2＋中含有12×4＋6＝54个σ键，B错误；同一周期从左往右元素的电负性依次增强，同一主族从上往下元素的电负性依次减弱，故H、C、N的电负性由大到小的顺序为N>C>H，C正确。]
14．(1)NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2＋的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱
(2)砷原子的电负性小于氮原子，其共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小
(3)C==O对C—C的斥力大于C—O对C—C的斥力
15．(1)否　若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构　(2)＜　(3)四面体形　＞　(4)sp2、sp3
解析　(2)甲醛分子中，碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥模型可知双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。(3)当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以空间结构为四面体形；配位原子得电子能力越弱，其与中心原子形成的共用电子对之间的斥力越强，F原子的得电子能力大于氯原子，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。