第2章 分子结构与性质 阶段重点突破练(2)-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （人教版2019）

阶段重点突破练(二) 一、杂化轨道的分析与应用 1．下列图形属于sp杂化轨道的是(　　) 答案　D 解析　sp杂化轨道的夹角是180°，C项属于未杂化的p轨道。 2．下列关于氨和甲烷的说法不正确的是(　　) A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型相同 B．NH3分子中N原子形成4个不等性杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个等性杂化轨道 C．NH3分子中有一个未成键的孤电子对，而甲烷分子中没有孤电子对，两分子的空间结构不同 D．NH3分子可以与H＋结合生成NH，这个过程N原子的杂化类型发生改变 答案　D 解析　氨分子中的氮原子杂化轨道数为1＋3＝4，属于sp3杂化，甲烷分子中的碳原子杂化轨道数为0＋4＝4，属于sp3杂化，类型相同，A正确；NH3分子中N原子有孤电子对，形成4个不等性杂化轨道；甲烷分子中的碳原子无孤电子对，形成4个等性杂化轨道，B正确；NH3中N原子形成3个σ键，有1个未成键的孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，N—H之间的键角小于109°28′，所以氨分子空间结构是三角锥形，CH4分子中C原子采取sp3杂化，杂化轨道全部用于成键，碳原子连接4个相同的原子，C—H之间的键角相等且为109°28′，故CH4的空间结构为正四面体形，C正确；NH3分子可以与H＋结合生成NH，这个过程N原子的杂化类型并未发生改变，仍是sp3杂化，D不正确。 3．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是(　　) A．H2O2分子中的O为sp2杂化 B．CO2 分子中C原子为sp杂化 C．BF3分子中的B原子为sp3杂化 D．CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化 答案　B 解析　H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2个孤电子对，采取sp3杂化，故A错误；CO2分子中C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp杂化，故B正确；BF3分子中B原子形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，故C错误；CH3COOH分子中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化，故D错误。 4．(2022·武汉高二期中)有机物(如图)中下方标有数字“1”“2”“3”的碳原子的杂化方式依次为(　　) A．sp、sp2、sp3 B．sp2、sp、sp3 C．sp3、sp2、sp D．sp、sp、sp3 答案　B 解析　苯环上碳原子的价层电子对数为3，则为sp2杂化，中心原子碳为平面三角形结构，所以键角为120°，此时每个碳原子还剩一个单电子，就形成一个大π键，就是介于碳碳单键与碳碳双键之间的特殊键；“1”苯环上碳原子杂化方式是sp2；“2”碳碳三键两端的C原子含有2个σ键，则碳原子采用sp杂化；“3”甲基含有4个σ键，则碳原子采用sp3杂化。 二、分子(或离子)空间结构的判断 5．下列物质中，化学键类型和分子空间结构皆相同的是(　　) A．CO2和SO3 B．CH4和SiH4 C．BF3和PH3 D．HCl和NH4Cl 答案　B 解析　CO2和SO3都含有共价键，但CO2为直线形，SO3为平面三角形，故A错误；CH4和SiH4都含有共价键，且都是正四面体形，故B正确；BF3和PH3 都含有共价键，BF3为平面三角形，PH3为三角锥形，故C错误；HCl只含共价键，NH4Cl含有离子键和共价键，故D错误。 6．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．H2O、CS2都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．CH2O、BF3都是平面三角形的分子 D．PCl3、PCl5都是三角锥形的分子 答案　C 解析　CS2的中心原子的价层电子对数为2，没有孤电子对，分子的空间结构为直线形，H2O中O原子的价层电子对数为2＋×(6－2×1)＝4，而且含有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，故A错误；BF3中B的价层电子对数为3＋×(3－3×1)＝3，所以为平面三角形结构，键角为120°，SnBr2中Sn的价层电子对数为2＋×(4－2×1)＝3， 含有一个孤电子对，为V形结构，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，故B错误；CH2O中碳原子形成3个σ键，为平面三角形结构；BF3为平面三角形结构，故C正确；PCl3中P的价层电子对数为3＋×(5－3×1)＝4，含有一个孤电子对，所以PCl3为三角锥形结构；PCl5中价层电子对数为5＋×(5－5×1)＝5，且不含孤电子对，为三角双锥形结构，故D错误。 7．(2022·广东佛山乐从中学高二期中)用分子结构知识推测下列说法正确的是(　　) A．SO2与BeCl2分子均呈V形 B．HClO2的中心原子采取sp3杂化 C．BF3与PCl3的VSEPR模型均呈正四面体形 D．C2H4与NH3分子中均含有π键，均能发生加成反应 答案　B 解析　BeCl2分子中，中心Be原子采取sp杂化，分子呈直线形，故A错误；BF3的中心B原子价层电子对数为3，VSEPR模型呈平面三角形，PCl3的中心P原子价层电子对数为4，有1个孤电子对，VSEPR模型呈四面体形，故C错误；C2H4的中心C原子形成3个σ键和1个π键，NH3分子的中心原子形成3个σ键，另有1个孤电子对，无π键，故D错误。 三、杂化轨道类型与分子(或离子)的空间结构 8．下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是(　　) 选项 A B C D 分子或离子的化学式 H2F＋ PCl3 NO BH 中心原子的杂化轨道类型 sp sp3 sp2 sp3 VSEPR模型名称 直线形 正四面体形 平面三角形 正四面体形 分子或离子的空间结构 直线形 正四面体形 V形 三角锥形 答案　C 解析　H2F＋中F的价层电子对数为2＋＝4，孤电子对数为2，故其VSEPR模型为四面体形，中心原子采用sp3杂化，空间结构为V形，A项错误；PCl3中P的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，故其VSEPR模型为四面体形，中心原子采用sp3杂化，空间结构为三角锥形，B项错误；NO中N的价层电子对数为2＋＝3，孤电子对数为1，故其VSEPR模型为平面三角形，中心原子采用sp2杂化，空间结构为V形，C项正确；BH中B的价层电子对数为4＋＝4，无孤电子对，VSEPR模型为正四面体形，中心原子采用sp3杂化，空间结构为正四面体形，D项错误。 9．世界上产量最大的通用塑料聚氯乙烯的一种制备流程如下： 对于该流程中涉及的几种物质及反应，下列说法正确的是(　　) A．乙炔分子中的C原子采用sp杂化轨道形成了一个σ键和两个π键 B．氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上 C．氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子采取的杂化方式相同 D．加成反应和加聚反应的过程中，C原子的杂化方式不一定发生改变 答案　B 解析　乙炔分子中的C原子采用sp杂化，形成的杂化轨道分别用于形成C—C σ键和C—H σ键，没有杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成π键，A项错误；氯乙烯分子中的C原子采用sp2杂化，整个分子呈平面形，所有原子都在同一平面上，B项正确；氯乙烯分子中的C原子采用sp2杂化，聚氯乙烯分子中的C原子全部形成单键，均采取sp3杂化，C项错误；由流程可知，加成反应和加聚反应中，均有π键的断裂，C原子的杂化方式也将随之发生改变，D项错误。 10．下列有关分子空间结构的说法正确的是(　　) A．HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构 B．P4和CCl4都是正四面体形分子且键角都为109°28′ C．分子中键角的大小：BeCl2＞SnCl2＞SO3＞NH3＞CCl4 D．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间结构为直线形，成键电子对数等于2，没有孤电子对 答案　D 解析　HClO分子中的H原子满足2电子结构，BF3分子中的B原子不满足8电子结构，A错误；P4分子中的键角为60°，CCl4分子中的键角为109°28′，B错误；BeCl2为直线形分子，键角为180°，SnCl2中Sn原子有一个孤电子对，键角＜120°，SO3分子为平面三角形结构，键角为120°，NH3为三角锥形，键角为107°，CCl4中C形成4个σ键，无孤电子对，为正四面体形结构，键角为109°28′，故C错误；BeF2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，为直线形结构，故D正确。 11．下列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的是(　　) A．CCl4、SiCl4、SiH4 B．H2S、NF3、CH4 C．BCl3、NH3、CO2 D．SO3、BF3、H3O＋ 答案　B 解析　A项中粒子中心原子都是sp3杂化，无孤电子对，键角相等；B项中粒子中心原子都是sp3杂化，但S原子有2个孤电子对，N原子有1个孤电子对，C原子无孤电子对，键角不相等；C项中中心原子的杂化方式：BCl3为sp2、NH3为sp3、CO2为sp，键角也不相等；D项中SO3中S原子采用sp2杂化，BF3中B原子采用sp2杂化，H3O＋中O原子采用sp3杂化，键角也不相等。 12．As2O3(砒霜)是两性氧化物，分子结构如图所示，与盐酸反应能生成AsCl3，AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法不正确的是(　　) A．As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3 B．AlH的价层电子对互斥模型是四面体形 C．AsCl3的空间结构为平面正三角形，As原子的杂化方式为sp3 D．AsH3分子的键角小于109°28′ 答案　C 解析　由As2O3的分子结构可知，中心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子对，则As原子的杂化方式为sp3，A正确；AlH的价层电子对数是4＋×(3＋1－1×4)＝4，价层电子对互斥模型是四面体形，B正确；AsCl3中含1个孤电子对和3个成键电子对，空间结构为三角锥形，C错误；AsH3中含有1个孤电子对和3个成键电子对，空间结构为三角锥形，键角小于109°28′，D正确。 13．(1)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间结构是________；N2H4分子中氮原子的杂化轨道类型是________。 (2)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中氧原子采取________杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为______________________________________________。 (3)SO的空间结构是________，其中硫原子的杂化轨道类型是________。 答案　(1)三角锥形　sp3 (2)sp3　H2O中氧原子有2个孤电子对，H3O＋中氧原子只有1个孤电子对，排斥力较小 (3)正四面体形　sp3 解析　(3)SO的中心原子S的成键电子对数为4，无孤电子对，为正四面体形结构，中心原子采取sp3杂化。 14．(1)COCl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构，COCl2分子中σ键和π键的个数之比为________，中心原子的杂化方式为________。 (2)AlH中，Al原子的杂化方式为________；列举与AlH空间结构相同的一种离子和一种分子：______、________(填化学式)。 (3)用价层电子对互斥模型推断SnBr2分子中，Sn原子的轨道杂化方式为________，SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)120°。 答案　(1)3∶1　sp2　(2)sp3　NH　CH4　(3)sp2　＜ 解析　(1)COCl2分子中有1个C==O和2个C—Cl，所以COCl2分子中σ键的数目为3，π键的数目为1，个数之比为3∶1，中心原子C的价层电子对数为3＋＝3，故中心原子的杂化方式为sp2。(2)AlH中Al原子上的孤电子对数＝＝0，杂化轨道数目为4＋0＝4，Al原子的杂化方式为sp3，与AlH空间结构相同的离子，可以用C原子替换Al原子则不带电荷：CH4，可以用N原子与1个单位正电荷替换Al原子：NH。(3)SnBr2分子中Sn原子价层电子对数为2＋×(4－2×1)＝3，所以Sn原子的轨道杂化方式为sp2，且含有一个孤电子对，所以该分子为V形结构，孤电子对对成键电子对有排斥作用，所以其键角小于120°。 15．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。回答下列问题： (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_______________________________。 (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，其反应方程式为，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____________________，中心原子的杂化轨道类型分别是__________________________。 答案　(1)1　(2)sp2、sp3　(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)根据构造原理可知，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，有2个氮原子形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是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的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数为2＋＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采取sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采取sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数为2＋＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采取sp杂化。 学科网（北京）股份有限公司 $$