第 4 章 分子空间结构与物质性质
（满分：100 分 时间：75 分）
一、选择题(本题共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 有关原子杂化的说法正确的是( )
A. 凡是中心原子都是以 sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形
B. 苯分子中的碳原子以 sp2杂化轨道形成π键、未杂化的 2p 轨道也形成σ键
C. 乙烯分子的碳原子以 sp2杂化，其中，C—H 之间是以 sp2杂化轨道形成的σ键，C—C 之
间除了以 sp2杂化轨道形成σ键外，未参加杂化的 2p 轨道也形成π键
D. 只要分子的中心原子的杂化类型相同，分子的键角就一定相同
【答案】C
【解析】H2O 是以 sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构为 V 形，A 错误；苯分子中的碳原子
发生 sp2杂化，碳原子之间以 sp2杂化轨道形成σ键，每个碳原子上的未杂化的 2p 轨道重叠
形成π键，B 错误；乙烯分子的碳原子以 sp2杂化，其中，C—H 之间是以 sp2杂化轨道形成
的σ键，C—C 之间除了以 sp2杂化轨道形成σ键外，未参加杂化的 2p 轨道也形成π键，C
正确；分子的中心原子的杂化类型相同，比如都是以 sp3杂化的分子，由于中心原子上的孤电
子对数目不同，对杂化轨道的排斥能力不同，导致分子的键角不同，D 错误。
2．下列说法错误的是( )
①杂化轨道可以形成σ键也可以形成π键
②π键不能单独存在，一定要和σ键共存
③含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
④两个非金属元素的原子之间形成的化学键大多数是共价键
⑤NH3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
⑥成键的原子间已知轨道重叠越多，共价键越牢固
⑦1 个 N 原子最多只能与 3 个 H 原子结合形成 NH3分子，是由共价键的饱和性决定的
A. ①⑤ B. ②⑥ C. ③⑦ D. ②④
【答案】A
【解析】杂化轨道用于形成σ键或容纳孤对电子，剩余 p 轨道参与成π键，①项错误；分子
中可以只含σ键，π键不能单独存在，一定要和σ键共存，②项正确；π键不稳定，易断
裂，含有 π 键的化合物化学性质较活泼，与只含 σ 键的化合物的化学性质不同，③项正确；
非金属原子常以共用电子对形成化学键，两个非金属元素的原子之间形成的化学键大多数都是
共价键，④项正确；NH3中 N 原子的 sp3杂化轨道是由 N 原子的 3 个 p 轨道与 1 个 s 轨道杂化
而成的，⑤项错误；成键的原子间原子轨道重叠越多，成键原子间的距离越小，共价键越牢固，⑥
项正确；N 原子最外层有 5 个电子，有三个未成对电子，1 个 N 原子最多只能与 3 个 H 原子
结合形成 NH3分子，是由共价键的饱和性决定的，⑦项正确。
3．下列各组物质性质的比较，结论正确的是( )
A．分子的极性：BCl3B．物质的硬度：NaF＜NaI
C．物质的沸点：HFD．在 CS2中的溶解度：CCl4【答案】A
【解析】BCl3是平面正三角形，分子中正、负电荷重心相重合，是非极性分子；而 NCl3的 N
原子上有一对孤电子对，是三角锥形，分子中正、负电荷重心不相重合，是极性分子，所以分
子极性：BCl3子半径 F－NaI，B
错误；HCl 分子之间只存在分子间作用力，而 HF 分子之间除存在分子间作用力外，还存在分
子间氢键，因此 HF 的沸点比 HCl 的高，C 错误；CCl4、CS2都是由非极性分子构成的物质，
H2O 是由极性分子构成的物质，根据“相似相溶规则”可知，由非极性分子构成的溶质 CCl4容
易溶解在由非极性分子构成的溶剂 CS2 中，由极性分子 H2O 构成的溶质不容易溶解在由非极
性分子构成的溶剂 CS2中，所以溶解度：CCl4>H2O，D 错误。
4．下列各组物质不互为等电子体的是( )
A. CO 和 N2 B. CO2和 N2O C. CO 和 NO D. CO2和 SO2
【答案】D
【解析】CO 和 N2 的原子总数都为 2，价电子总数都为 10，二者互为等电子体，A 不合题意；
CO2和 N2O 的原子总数都为 3，价电子总数都为 16，二者互为等电子体，B 不合题意；CO
和 NO 的原子总数都为 4，价电子总数都为 24，二者互为等电子体，C 不合题意；CO2和 SO2
的原子总数都为 3，价电子总数分别为 16、18，不互为等电子体，D 符合题意。
5．一水合甘氨酸锌结构简式如图所示。下列说法错误的是( )
A．Cu 与 Zn 两者晶体内金属原子的配位数均为 12
B．该物质中，Zn2＋的配位数为 5，配原子为 O、N
C．基态 Zn2＋外围电子排布式为 3d84s2
D．电负性大小顺序为 O＞N＞C＞H＞Zn
【答案】C
【解析】Cu 的晶体为面心立方堆积，配位数为 12，Zn 晶体为六方堆积，配位数为 12，故 A
正确；由图知，该物质中，Zn2＋的配位数为 5，配原子为 O、N，故 B 正确；基态 Zn 外围电
子排布式为 3d104s2，基态 Zn2＋外围电子排布式为 3d10，故 C 不正确；电负性强弱与非金属性
相关，非金属性强则电负性大，同周期从左向右电负性增大，同主族从上到下电负性减小，电
负性大小顺序为 O＞N＞C＞H＞Zn，故 D 正确。
6. 已知 HNO3、H2SO4的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A. NO 、SO 的空间结构分别为平面三角形、四面体形 B. HNO3、H2SO4分子中 N、S 的
杂化类型分别为 sp2、sp3
C. 等物质的量的 NO 、SO 中含σ键的个数之比为 2∶3 D. HNO3、H2SO4都能与水形
成分子间氢键
【答案】C
【解析】NO 中的氮原子的价电子对数 ＝3，采用的是 sp2杂化，无孤电子对，则 NO 空
间结构为平面三角形，SO 中的硫原子的价电子对数为 ＝4，采用的是 sp3杂化，则 SO
的空间结构为正四面体形，故 A、B 正确；NO 中根据氧原子个数，可知其含有σ键的个数
为 3，根据 SO 中氧原子个数，可知其含有σ键的个数为 4，则两种离子中σ键的个数之比
为 3∶4，故 C 错误；HNO3分子结构中的羟基与水分子中的羟基能形成分子间氢键，H2SO4分
子结构中也存在羟基，与水分子中的羟基也能形成氢键，故 D 正确。
7．近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为 Fe、Sm、As、F、
O 组成的化合物。下列说法正确的是( )
A．元素 As 与 N 同族，可预测 AsH3分子中 As—H 键间的键角大于 NH3中 N—H 键间的键角
B．NH3的水溶液中存在不同的氢键，其中根据氨水显碱性可以推测 NH3和 H2O 间存在的主要
氢键形式可能为
(NH3)N…H—O(H2O)
C．配合物 Fe(CO)n可用作催化剂，Fe(CO)n内中心原子价电子数与配位体提供电子总数之和为
18，则 n＝4
D．每个 H2O 分子最多可与两个 H2O 分子形成两个氢键
【答案】B
【解析】As 与 N 同主族，从上往下电负性减弱，电负性越强，成键电子对越靠接中心原子，
成键电子对之间斥力越大，键角越大，故 NH3键角大于 AsH3键角，A 错误；由于一水合氨电
离产生铵根离子和氢氧根，故推测 NH3和 H2O 间存在的主要氢键形式可能为
(NH3)N…H—O(H2O)，B 正确；中心原子的外围电子排布为 3d64s2，共 8 个价电子，每个配体
CO 可提供 2 个电子，故 n＝5，C 错误；水分子中 O 原子有 2 对孤电子对，可与 2 个水分子形
成氢键，2 个氢原子也可形成 2 个氢键，故可与 4 个水分子形成 4 个氢键，D 错误。
8．向盛有硝酸银溶液的试管中加入氨水，首先形成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解得到
无色透明溶液，下列说法中正确的是( )
A. 反应前后 Ag＋的浓度不变
B. 沉淀溶解后，生成的[Ag(NH3)2]OH 难电离
C. 上述现象说明[Ag(NH3)2]＋不如 AgOH 稳定
D. 配合离子[Ag(NH ＋3)2] 中，Ag＋提供空轨道，NH3给出孤电子对
【答案】D
【解析】反应后形成配合离子[Ag(NH3)2]＋，该离子较稳定，难电离，所以 Ag＋的浓度减小，
A 错误；[Ag(NH3)2]OH 是强电解质，完全电离，B 错误；氨水呈碱性，向盛有硝酸银水溶液
的试管中加入氨水，先形成难溶物氢氧化银，继续滴加氨水，难溶物溶解得到无色的透明溶液
[Ag(NH3) ＋2] ，氢氧化银沉淀能转化为[Ag(NH3)2]＋，说明[Ag(NH ) ]＋3 2 比 AgOH 稳定，C 错
误；配合离子[Ag(NH3)2]＋中，金属阳离子为中心原子，有空轨道，故该配合离子中 Ag＋提供
空轨道，NH3中 N 原子有孤电子对，NH3作为配位体，故 N 给出孤电子对，D 正确。
9．我国科学家首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。部分流程如图(部分产物略去)：
CO2 CH3OH HCHO→……→(C6H10O5)n(淀粉)
下列有关说法错误的是( )
A.CO2分子中存在 2 个σ键 2 个π键
B. CH3OH 和 HCHO 均为极性分子
C. CO2、CH3OH 和 HCHO 分子中的碳原子杂化方式各不相同
D. 相同压强下，CH3OH 的沸点比 CO2高，因为前者为极性分子
【答案】D
【解析】双键中含有 1 个σ键和 1 个π键，二氧化碳分子中含有 2 个双键，则 CO2分子中
存在 2 个σ键、2 个π键，A 正确；CH3OH 和 HCHO 分子中正负电荷重心不重合，均为极
性分子，B 正确；CO2、CH3OH 和 HCHO 分子中的碳原子杂化方式各不相同，分别是 sp、sp3
和 sp2，C 正确；相同压强下，CH3OH 的沸点比 CO2高，是因为前者能形成分子间氢键，D 错
误。
10. 0如图所示，a 为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b 为 EDTA 与 Ca2＋形
成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A. a 和 b 中 N 原子均采取 sp3杂化 B. b 中 Ca2＋的配位数为 4
C. a 中配位原子是 C 原子 D. b 中含有共价键、离子键和配位键
【答案】A
【解析】a 中 N 原子有 3 个 σ 键，1 个孤电子对，b 中 N 原子有 4 个 σ 键，没有孤电子对，
a、b 中 N 原子均采取 sp3杂化，A 正确；b 为配离子，Ca2＋为中心离子，周围有 4 个 O 和 2
个 N 与 Ca2＋之间形成配位键，故 Ca2＋的配位数为 6，B 错误；a 不是配合物，C 错误；钙离子
与 N、O 之间形成配位键，其他原子之间形成共价键，不含离子键，D 错误。
11．下列关于丙氨酸(如图)的说法正确的是( )
Ⅰ Ⅱ
A．Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不同
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
【答案】D
【解析】从题图可看出，丙氨酸的分子中有 1 个碳原子与—H、—CH3、—NH2和—COOH 相
连，是手性碳原子，故丙氨酸分子有手性异构体。虽然Ⅰ和Ⅱ的结构不同，但由于其所含官能团
相同，化学性质相似，A 错误；Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，因此分子的极性相同，B 错误；Ⅰ和Ⅱ的空间
结构不对称，故均是极性分子，C 错误；Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类(极性键和非极性键、σ 键和 π 键、
单键和双键)和数目完全相同，D 正确。
12．下列叙述正确的是( )
A．NH3是极性分子，分子中 N 原子处在 3 个 H 原子所组成的三角形的中心
B．CCl4是非极性分子，分子中 C 原子处在 4 个 Cl 原子所组成的正方形的中心
C．H2O 是极性分子，分子中 O 原子不在 2 个 H 原子所连直线的中点处
D．CO2是非极性分子，分子中 C 原子不在 2 个 O 原子所连直线的中点处
【答案】C
【解析】氨气分子中 N 与 3 个 H 原子形成 σ 键，孤电子对数为(5－3)/2＝1，为三角锥形分子，
故 A 错误；CCl4中 C 与 4 个 Cl 形成 4 个 σ 键，孤电子对数为 0，为正四面体结构，非极性分
子，故 B 错误；H2O 中 O 与 2 个 H 形成 σ 键，孤电子对数为(6－2)/2＝2，为 V 形分子，所以
C 选项是正确的；CO2是非极性分子，C 与 2 个 O 形成 σ 键，孤电子对数为(4－2×2)/2＝0，为
直线形分子，故 D 错误。
13．有机分子 中，当 a、b、x、y 为彼此互不相同的原子或原子团时，该碳原子称为
手性碳原子，该分子称为手性分子。结构简式为 的有机分子属于手性分子，
在一定条件下发生下列反应(只考虑与一种官能团反应)后，生成的有机物仍然是手性分子的是
( )
A．与乙酸发生了酯化反应
B．与 NaOH 溶液共热
C．在催化剂存在下与 H2作用
D．与银氨溶液作用
【答案】D
【解析】 与乙酸发生了酯化反应后，原来的手性碳原子上连有两个相同的
CH3COOCH2—，不再具有手性，故 A 错误； 与氢氧化钠发生反应后，
酯基水解生成醇羟基和羧基，原来的手性碳原子上连有两个相同的—CH2OH，不再具有手性，
故 B 错误； 与氢气发生了反应后，醛基变为醇羟基的结构，原来的手
性碳原子上连有两个相同—CH2OH，不再具有手性，故 C 错误； 与银氨
溶液作用后，醛基变为羧基的结构，原来的手性碳原子上连有四个不同的基团，还是具有手性，
故 D 正确。
二、非选择题(本题共 4 小题，共 61 分)
14．(15 分)已知 A、B、C、D 四种分子所含原子的数目依次为 1、3、6、2，且都含有 18 个电
子，B、C 由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为 1:2。D 元素的氢化物能刻
蚀玻璃。
(1)A 的分子式是 ，写出 A 原子的最后两个能级的电子排布式： 。
(2)B 分子的中心原子的杂化类型是 ，分子的空间结构是 ，该分子属于 (填“极
性”或“非极性”)分子。
(3)C 的化学式是 ，分子中含有的化学键类型是 (根据键的极性)。
(4)D 元素氢化物的沸点比 HCl 的沸点高，其主要原因是 。
【答案】(1)Ar 3s23p6
(2) sp3 V 形 极性
(3) N2H4 极性键、非极性键
(4) HF 分子之间存在氢键
【解析】(2)B 为 3 原子 18 电子分子，且由两种元素组成，两种原子个数比为 1:2，可以判断 B
为 H2S，根据 H2S 的成键特点，可以判断中心原子 S 采取 sp3 杂化，分子的空间结构为 V 形；
分子的正电荷重心和负电荷重心不重合，属于极性分子。
(3)C 为 6 原子 18 电子分子，且由两种元素组成，两种原子个数比为 1:2，由此可推出 C 为
N2H4。分子中含有 4 个 N—H 极性键和 1 个 N—N 非极性键。
15. (18 分)在人类文明的历程中，许多物质发挥过重要作用，如铁、硝酸钾、青霉素、聚乙烯、
二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。
(1)Fe3＋在基态时，外围电子排布式为________________。
(2)KNO3中 NO 的空间构型为________________，写出与 NO 互为等电子体的另一种阴离子
的化学式：________。
(3)6－氨基青霉烷酸的结构如图 1 所示。结构中 S 原子的杂化方式是________；组成中 C、
N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________。
(4)富勒烯(C60)(分子中有 20 个六元环、12 个五元环)的结构如图 2 所示，该物质能与氯气反
应形成 C60Cl10分子，1 mol C60Cl10分子中含有碳碳单键的数目为________。
(5)已知配合物 CrCl3·6H2O 中心原子 Cr3＋配位数为 6，向含 0.1 mol CrCl3·6H2O 的溶液中滴
加 2 mol·L－1 AgNO3溶液，反应完全后共消耗 AgNO3溶液 50 mL，则该配离子的化学式为
________。
【答案】(1)3d5 (2)平面三角形 CO (3)sp3 N>O>C (4)65NA
(5)[Cr(H2O)4Cl ＋2]
【解析】(2)NO 中中心 N 原子价电子对数 3＋ ＝3，没有孤电子对，价电子对模型
和空间构型都是平面三角形，与 NO 互为等电子体的阴离子主族序数比ⅤA 小 1，电荷数绝对
值多 1 的 CO 或 SiO 。(3)图 1 中 S 原子形成 2 个σ键，含有 2 对孤电子对，故为 sp3杂化，
N 元素 2p 半充满，比较稳定，第一电离能较高，故 N＞O＞C。(4)富勒烯 C60是由 20 个六元
环和 12 个五元环构成的空心球分子，含有 30 个 、60 个 C—C，与 5 mol Cl2加成消
耗 5 mol C==C 同时增加 5 mol C—C 键，故 1 mol C60Cl10分子中含有 65NA C—C 键。
16．（12 分）目前，全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第五位。镍行业发
展蕴藏着巨大潜力。
Ⅰ．(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①基态 Ni2＋的核外电子排布式为_________________________________。
②在[Ni(NH3) ]2＋6 中存在的化学键有______。
A．离子键 B．共价键 C．配位键 D．氢键 E．σ 键 F．π 键
Ⅱ．丁二酮肟是检验 Ni2＋的灵敏试剂。
(2)丁二酮肟分子 中 C 原子轨道杂化类型为________________，1 mol 丁二酮
肟分子所含 σ 键的数目为________________。
(3)配合物[Ni(CO)4]常温下为液态，易溶于 CCl4、苯等有机溶剂。
①[Ni(CO)4]固态时属于________晶体(填晶体类型)。
②[Ni(CO)4]中 Ni 与 CO 的 C 原子形成配位键。不考虑空间结构，[Ni(CO)4]的结构可用示意图
表示为____________ (用“→”表示出配位键) 。
[答案] (1)①1s22s22p63s23p63d8 或[Ar]3d8 ②BCE (2)sp3 和 sp2 15NA (3)①分子 ②
[解析] Ⅰ．(1)①Ni 是 28 号元素，根据原子核外电子排布规律可知，Ni2＋的基态核外电子排布
式为 1s22s22p63s23p63d8或[Ar]3d8；
②[Ni(NH ) ]2＋中 Ni2＋3 6 与 NH3 之间形成配位键、NH3 中 N、H 之间 N—H 单键，属于共价键，
也是 σ 键 。
Ⅱ．(2)丁二酮肟 分子中甲基上碳原子价层电子对个数是 4，且不含孤电子对，
为 sp3 杂化，连接甲基的碳原子含有 3 个价层电子对，且不含孤电子对，为 sp2 杂化；已知丁
二酮肟的结构简式为 ，分子中含有 13 个单键，和 2 个双键，则共含有 15 个 σ 键，
所以 1 mol 丁二酮肟含有 σ 键数目为 15NA。
(3)①因为 Ni(CO)4常温下为液态，易溶于 CCl4、苯等有机溶剂，根据相似相溶原理知，固态
Ni(CO)4属于分子晶体；
②Ni(CO)4中 Ni 与 CO 的 C 原子形成配位键，形成四面体结构，其结构图为 。
17. (16 分)(1)硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。
自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE)效应以来，AIE 在发光材料、生物医学等领域引起广泛
关注。一种含 Se 的新型 AIE 分子Ⅳ的合成路线如下：
①H2Se 的沸点低于 H2O，其原因是_______________________________。
②关于Ⅰ～Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有_____________________。
A.Ⅰ中仅有σ键
B.Ⅰ中的 Se—Se 键为非极性共价键
C.Ⅱ易溶于水
D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有 sp 与 sp2
E.Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O 电负性最大
③Ⅳ中具有孤对电子的原子有__________。
④硒的两种含氧酸的酸性强弱为 H2SeO4________(填“>”或“<”)H2SeO3。研究发现，给小
鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引起的中毒。SeO 的立体构型为________。
(2)铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答
下列问题：
①乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构式如下：
比较键角大小：气态 SeO3分子________SeO 离子(填“>”“<”或“＝”)，原因是
__________________________________________________________。
②科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化 H ，将 N3－2
转化为 NH ，反应过程如图所示：
产物中 N 原子的杂化轨道类型为__________。与 NH 互为等电子体的一种分子为
__________(填化学式)。
(3)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
①O、F、Cl 电负性由大到小的顺序为________；OF2 分子的空间构型为________；OF2 的熔、
沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是_____________________________。
②Xe 是第 5 周期的稀有气体元素，与 F 形成的 XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价电子
对数为____________，下列对 XeF2中心原子杂化方式推断合理的是______(填字母序号)。
A.sp B.sp2
C.sp3 D.sp3d
【答案】(1)①两者都是分子晶体，由于水存在分子间氢键，沸点高 ②BDE ③O、Se ④＞
正四面体形
(2)①＞ SeO3的空间构型为平面三角形，SeO 的空间构型为三角锥形 ②sp3杂化 H2O
(3)①F>O>Cl 角(V)形 低于 OF2和 Cl2O 都是分子晶体，结构相似，Cl2O 的相对分子质量
大，Cl2O 的熔、沸点高 ②5 D
【解析】(1)②Ⅰ中有σ键，还有大π键，故 A 错误；Se—Se 是同种元素，因此Ⅰ中的
Se—Se 为非极性共价键，故 B 正确；烃都难溶于水，因此Ⅱ难溶于水，故 C 错误；Ⅱ中苯环
上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为 sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为 sp，故 D
正确；根据同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，因此
Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O 电负性最大，故 E 正确。③分子Ⅳ中 O、Se 都有孤对电子，C、H、
S 都没有孤对电子。④根据非羟基氧越多，酸性越强，因此硒的两种含氧酸的酸性强弱为 H2SeO4
＞H2SeO3。SeO 中 Se 价电子对数为 ×(6＋2)＝4，其立体构型为正四面体形。(2)①三氧化
硒分子中硒原子的价电子对数为 3，孤对电子对数为 0，分子的空间构型为平面三角形，键角
为 120°，亚硒酸根离子中硒原子的价电子对数为 4，孤对电子对数为 1，离子的空间构型为
三角锥形，键角小于 120°。②由结构简式可知，产物中氮原子的价电子对数为 4，原子的杂
化方式为 sp3 杂化。水分子和氨基阴离子的原子个数都为 3、价电子数都为 8，互为等电子体。
(3)①电负性一定程度上相当于得电子能力，半径越小，得电子能力越强，电负性越大，半径
由小到大的顺序为 F、O、Cl，所以电负性大小顺序为 F>O>Cl；根据 VSEPR 理论知，价电子
对数为 ×(6＋2)＝4，去掉 2 对孤对电子，知 OF2分子的空间构型是 V 形；OF2和 Cl2O 都是
分子晶体，结构相似，Cl2O 的相对分子质量大，Cl2O 的熔、沸点高；②XeF2易升华，所以是
分子晶体，其中心原子的价电子对数为 ×(8＋2)＝5，其中心原子的杂化方式应为 sp3d。第 4 章 分子空间结构与物质性质
（满分：100 分 时间：75 分）
一、选择题(本题共 13 小题，每小题 3 分，共 39 分。每小题只有一个选项符合题意)
1. 有关原子杂化的说法正确的是( )
A. 凡是中心原子都是以 sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形
B. 苯分子中的碳原子以 sp2杂化轨道形成π键、未杂化的 2p 轨道也形成σ键
C. 乙烯分子的碳原子以 sp2杂化，其中，C—H 之间是以 sp2杂化轨道形成的σ键，C—C 之
间除了以 sp2杂化轨道形成σ键外，未参加杂化的 2p 轨道也形成π键
D. 只要分子的中心原子的杂化类型相同，分子的键角就一定相同
2．下列说法错误的是( )
①杂化轨道可以形成σ键也可以形成π键
②π键不能单独存在，一定要和σ键共存
③含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同
④两个非金属元素的原子之间形成的化学键大多数是共价键
⑤NH3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
⑥成键的原子间已知轨道重叠越多，共价键越牢固
⑦1 个 N 原子最多只能与 3 个 H 原子结合形成 NH3分子，是由共价键的饱和性决定的
A. ①⑤ B. ②⑥ C. ③⑦ D. ②④
3．下列各组物质性质的比较，结论正确的是( )
A．分子的极性：BCl3B．物质的硬度：NaF＜NaI
C．物质的沸点：HFD．在 CS2中的溶解度：CCl44．下列各组物质不互为等电子体的是( )
A. CO 和 N2 B. CO2和 N2O C. CO 和 NO D. CO2和 SO2
5．一水合甘氨酸锌结构简式如图所示。下列说法错误的是( )
A．Cu 与 Zn 两者晶体内金属原子的配位数均为 12
B．该物质中，Zn2＋的配位数为 5，配原子为 O、N
C．基态 Zn2＋外围电子排布式为 3d84s2
D．电负性大小顺序为 O＞N＞C＞H＞Zn
6. 已知 HNO3、H2SO4的结构如图所示，下列说法不正确的是( )
A. NO 、SO 的空间结构分别为平面三角形、四面体形 B. HNO3、H2SO4分子中 N、S 的
杂化类型分别为 sp2、sp3
C. 等物质的量的 NO 、SO 中含σ键的个数之比为 2∶3 D. HNO3、H2SO4都能与水形
成分子间氢键
7．近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为 Fe、Sm、As、F、
O 组成的化合物。下列说法正确的是( )
A．元素 As 与 N 同族，可预测 AsH3分子中 As—H 键间的键角大于 NH3中 N—H 键间的键角
B．NH3的水溶液中存在不同的氢键，其中根据氨水显碱性可以推测 NH3和 H2O 间存在的主要
氢键形式可能为
(NH3)N…H—O(H2O)
C．配合物 Fe(CO)n可用作催化剂，Fe(CO)n内中心原子价电子数与配位体提供电子总数之和为
18，则 n＝4
D．每个 H2O 分子最多可与两个 H2O 分子形成两个氢键
8．向盛有硝酸银溶液的试管中加入氨水，首先形成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解得到
无色透明溶液，下列说法中正确的是( )
A. 反应前后 Ag＋的浓度不变
B. 沉淀溶解后，生成的[Ag(NH3)2]OH 难电离
C. 上述现象说明[Ag(NH3) ]＋2 不如 AgOH 稳定
D. 配合离子[Ag(NH3)2]＋中，Ag＋提供空轨道，NH3给出孤电子对
9．我国科学家首次实现从二氧化碳到淀粉的全合成。部分流程如图(部分产物略去)：
CO2 CH3OH HCHO→……→(C6H10O5)n(淀粉)
下列有关说法错误的是( )
A.CO2分子中存在 2 个σ键 2 个π键
B. CH3OH 和 HCHO 均为极性分子
C. CO2、CH3OH 和 HCHO 分子中的碳原子杂化方式各不相同
D. 相同压强下，CH3OH 的沸点比 CO2高，因为前者为极性分子
10. 0如图所示，a 为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b 为 EDTA 与 Ca2＋形
成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A. a 和 b 中 N 原子均采取 sp3杂化 B. b 中 Ca2＋的配位数为 4
C. a 中配位原子是 C 原子 D. b 中含有共价键、离子键和配位键
11．下列关于丙氨酸(如图)的说法正确的是( )
Ⅰ Ⅱ
A．Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不同
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
12．下列叙述正确的是( )
A．NH3是极性分子，分子中 N 原子处在 3 个 H 原子所组成的三角形的中心
B．CCl4是非极性分子，分子中 C 原子处在 4 个 Cl 原子所组成的正方形的中心
C．H2O 是极性分子，分子中 O 原子不在 2 个 H 原子所连直线的中点处
D．CO2是非极性分子，分子中 C 原子不在 2 个 O 原子所连直线的中点处
13．有机分子 中，当 a、b、x、y 为彼此互不相同的原子或原子团时，该碳原子称为
手性碳原子，该分子称为手性分子。结构简式为 的有机分子属于手性分子，
在一定条件下发生下列反应(只考虑与一种官能团反应)后，生成的有机物仍然是手性分子的是
( )
A．与乙酸发生了酯化反应
B．与 NaOH 溶液共热
C．在催化剂存在下与 H2作用
D．与银氨溶液作用
二、非选择题(本题共 4 小题，共 61 分)
14．(15 分)已知 A、B、C、D 四种分子所含原子的数目依次为 1、3、6、2，且都含有 18 个电
子，B、C 由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为 1:2。D 元素的氢化物能刻
蚀玻璃。
(1)A 的分子式是 ，写出 A 原子的最后两个能级的电子排布式： 。
(2)B 分子的中心原子的杂化类型是 ，分子的空间结构是 ，该分子属于 (填“极
性”或“非极性”)分子。
(3)C 的化学式是 ，分子中含有的化学键类型是 (根据键的极性)。
(4)D 元素氢化物的沸点比 HCl 的沸点高，其主要原因是 。
15. (18 分)在人类文明的历程中，许多物质发挥过重要作用，如铁、硝酸钾、青霉素、聚乙烯、
二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。
(1)Fe3＋在基态时，外围电子排布式为________________。
(2)KNO3中 NO 的空间构型为________________，写出与 NO 互为等电子体的另一种阴离子
的化学式：________。
(3)6－氨基青霉烷酸的结构如图 1 所示。结构中 S 原子的杂化方式是________；组成中 C、
N、O 三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________。
(4)富勒烯(C60)(分子中有 20 个六元环、12 个五元环)的结构如图 2 所示，该物质能与氯气反
应形成 C60Cl10分子，1 mol C60Cl10分子中含有碳碳单键的数目为________。
(5)已知配合物 CrCl3·6H2O 中心原子 Cr3＋配位数为 6，向含 0.1 mol CrCl3·6H2O 的溶液中滴
加 2 mol·L－1 AgNO3溶液，反应完全后共消耗 AgNO3溶液 50 mL，则该配离子的化学式为
________。
16．（12 分）目前，全世界镍的消费量仅次于铜、铝、铅、锌，居有色金属第五位。镍行业发
展蕴藏着巨大潜力。
Ⅰ．(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①基态 Ni2＋的核外电子排布式为_________________________________。
②在[Ni(NH3) ]2＋6 中存在的化学键有______。
A．离子键 B．共价键 C．配位键 D．氢键 E．σ 键 F．π 键
Ⅱ．丁二酮肟是检验 Ni2＋的灵敏试剂。
(2)丁二酮肟分子 中 C 原子轨道杂化类型为________________，1 mol 丁二酮
肟分子所含 σ 键的数目为________________。
(3)配合物[Ni(CO)4]常温下为液态，易溶于 CCl4、苯等有机溶剂。
①[Ni(CO)4]固态时属于________晶体(填晶体类型)。
②[Ni(CO)4]中 Ni 与 CO 的 C 原子形成配位键。不考虑空间结构，[Ni(CO)4]的结构可用示意图
表示为____________ (用“→”表示出配位键) 。
17. (16 分)(1)硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。
自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE)效应以来，AIE 在发光材料、生物医学等领域引起广泛
关注。一种含 Se 的新型 AIE 分子Ⅳ的合成路线如下：
①H2Se 的沸点低于 H2O，其原因是_______________________________。
②关于Ⅰ～Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有_____________________。
A.Ⅰ中仅有σ键
B.Ⅰ中的 Se—Se 键为非极性共价键
C.Ⅱ易溶于水
D.Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有 sp 与 sp2
E.Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O 电负性最大
③Ⅳ中具有孤对电子的原子有__________。
④硒的两种含氧酸的酸性强弱为 H2SeO4________(填“>”或“<”)H2SeO3。研究发现，给小
鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引起的中毒。SeO 的立体构型为________。
(2)铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答
下列问题：
①乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构式如下：
比较键角大小：气态 SeO3分子________SeO 离子(填“>”“<”或“＝”)，原因是
__________________________________________________________。
②科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化 H2，将 N3－
转化为 NH ，反应过程如图所示：
产物中 N 原子的杂化轨道类型为__________。与 NH 互为等电子体的一种分子为
__________(填化学式)。
(3)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
①O、F、Cl 电负性由大到小的顺序为________；OF2 分子的空间构型为________；OF2 的熔、
沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是_____________________________。
②Xe 是第 5 周期的稀有气体元素，与 F 形成的 XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价电子
对数为____________，下列对 XeF2中心原子杂化方式推断合理的是______(填字母序号)。
A.sp B.sp2
C.sp3 D.sp3d
