主题4 高频考点2 化学键、杂化轨道和分子空间结构-【金版教程】2025年高考化学大二轮专题复习冲刺方案全书Word（不定项版）

大二轮专题复习冲刺方案　化学 化学键、杂化轨道和分子空间结构 [典例1]　(2024·山东卷)由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物，能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是(　　) A．图中○代表F原子 B．该化合物中存在过氧键 C．该化合物中I原子存在孤电子对 D．该化合物中所有碘氧键键长相等 答案：C 解析：由题图中信息可知，白色的小球可形成2个共价键，灰色的小球只形成1个共价键，黑色的大球形成了4个共价键，根据O、F、I的电负性大小(F最大、I最小)及其价电子数可以判断，白色的小球代表O原子，灰色的小球代表F原子，黑色的大球代表I原子。图中白色的小球代表O原子，A不正确；根据该化合物结构片断可知，每个I原子与3个O原子形成共价键，根据均摊法可以判断其中必须有2个O原子分别与2个I原子成键，才能确定该化合物化学式为IO2F，因此，该化合物中不存在过氧键，B不正确；I原子的价电子数为7，该化合物中F元素的化合价为－1，O元素的化合价为－2，则I元素的化合价为＋5，据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键，I原子的价电子数不等于其形成共价键的数目，因此，该化合物中I原子存在孤电子对，C正确；该化合物中既存在I—O单键，又存在I===O双键，单键和双键的键长不相等，D不正确。 [典例2]　(2023·新课标卷)一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中[C(NH2)3]＋为平面结构。 下列说法正确的是(　　) A．该晶体中存在N—H…O氢键 B．基态原子的第一电离能：C<N<O C．基态原子未成对电子数：B<C<O<N D．晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同 答案：A 解析：基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N，B不正确；B、C、O、N的未成对电子数分别为1、2、2、3，因此，基态原子未成对电子数：B<C＝O<N，C不正确；晶体中B、O和N原子轨道的杂化类型不相同，D不正确。 1．化学键与物质类别的关系 (1)从以上可以看出，离子化合物一定含有离子键，离子键只能存在于离子化合物中。 (2)共价键可存在于离子化合物、共价化合物和共价单质中。 (3)熔融状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl；熔融状态下不能导电的化合物是共价化合物，如HCl。 2．分子的空间结构 (1)价层电子对互斥模型说的是价层电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。 ①当中心原子无孤电子对时，两者的结构一致。 ②当中心原子有孤电子对时，两者的结构不一致。 价层电子对数 成键电子对数 孤电子对数 VSEPR 分子空间结构 实例 2 2 0 直线形 直线形 CO2 3 3 0 平面三角形 平面三角形 BF3 2 1 V形 SO2 4 4 0 四面 体形 四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O (2)运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的空间结构，但要注意判断其价层电子对数，对ABm型分子或离子，其价层电子对数的判断方法为 n＝×(中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m±电荷数) 3．中心原子杂化轨道模型的判断 (1)根据中心原子价层电子对数判断 中心原子价层电子对数 2 3 4 杂化轨道类型 sp sp2 sp3 (2)根据杂化轨道之间的夹角判断 杂化轨道之间的夹角 109°28′ 120° 180° 杂化轨道类型 sp3 sp2 sp (3)根据分子或离子的空间结构判断 分子或离子的空间结构 杂化类型 四面体形或三角锥形 sp3 平面三角形 sp2 直线形 sp V形 有2个孤电子对 sp3 有1个孤电子对 sp2 1．(2023·浙江1月选考)共价化合物Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构，一定条件下可发生反应：Al2Cl6＋2NH3===2Al(NH3)Cl3，下列说法不正确的是(　　) A．Al2Cl6的结构式为 B．Al2Cl6为非极性分子 C．该反应中NH3的配位能力大于氯 D．Al2Br6比Al2Cl6更难与NH3发生反应 答案：D 解析：Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构，则Al2Cl6的结构式为，→表示配位键，也可用短线代替，A正确；Al2Cl6为对称结构，正负电荷中心重合，为非极性分子，B正确；该反应中NH3取代Cl与Al形成配位键，说明NH3的配位能力大于氯，C正确；Al—Br的稳定性弱于Al—Cl，Al2Br6更易与NH3发生反应，D错误。 2．(2023·山东卷)石墨与F2在450 ℃反应，石墨层间插入F得到层状结构化合物(CF)x，该物质仍具润滑性，其单层局部结构如图所示。下列关于该化合物的说法正确的是(　　) A．与石墨相比，(CF)x导电性增强 B．与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强 C．(CF)x中C—C的键长比C—F短 D．1 mol (CF)x中含有2x mol共价单键 答案：B 解析：(CF)x中没有未参与杂化的2p轨道上的电子，与石墨相比，(CF)x导电性减弱，A错误；(CF)x中C原子的所有价电子均参与成键，没有未参与成键的孤电子或者不饱和键，故与石墨相比，(CF)x抗氧化性增强，B正确；C的原子半径比F的大，故可知(CF)x中C—C的键长比C—F长，C错误；由题干结构示意图可知，在(CF)x中C与周围的3个碳原子形成共价键，每个C—C键被2个碳原子共用，和1个F原子形成共价键，即1 mol(CF)x中含有2.5x mol共价单键，D错误。 专题作业 [三年真题集训] 1．(2024·安徽卷)阅读下列材料，完成下题。 地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如下图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液呈碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。 已知25 ℃时，Ka(HNO2)＝7.2×10－4，Kb(NH3·H2O)＝1.8×10－5，Kb(NH2OH)＝8.7×10－9。 下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是(　　) A．键角：NH3>NO B．熔点：NH2OH>[NH3OH]Cl C．25 ℃同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl>NH4Cl D．羟胺分子间氢键的强弱：O—H…O>N—H…N 答案：D 解析：NH3中N原子的价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，为sp3杂化，键角为107°，NO中N原子的价层电子对数＝3＋×(5＋1－3×2)＝3＋0＝3，为sp2杂化，键角为120°，故键角：NH3<NO，A错误；NH2OH为分子晶体，[NH3OH]Cl为离子晶体，故熔点：NH2OH<[NH3OH]Cl，B错误；由题给信息可知，25 ℃下，Kb(NH3·H2O)>Kb(NH2OH)，故NH2OH的碱性比NH3·H2O弱，故同浓度的水溶液中，[NH3OH]＋的水解程度大于NH的水解程度，同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl<NH4Cl，C错误；O的电负性大于N，O—H键的极性大于N—H键的极性，故羟胺分子间氢键的强弱：O—H…O>N—H…N，D正确。 2．(2024·湖南卷)通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是(　　) A．P为非极性分子，Q为极性分子 B．第一电离能：B<C<N C．1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等 D．P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化 答案：A 解析：由所给分子结构图可知，P和Q分子都为对称结构，正、负电中心重合，都是非极性分子，A错误；同周期主族元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能由小到大的顺序为B<C<N，B正确；由所给分子结构可知，P分子式为C24H12，Q分子式为B12N12H12，P、Q分子都含156个电子，故1 mol P和1 mol Q所含电子数目相等，C正确；由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其他三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，D正确。 3．(2024·湖北卷)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是(　　) A．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 B．元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律 C．泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子 D．sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成 答案：A 4．(2024·河北卷)从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是(　　) 选项 实例 解释 A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的 B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力 C CsCl晶体中Cs＋与8个Cl－配位，而NaCl晶体中Na＋与6个Cl－配位 Cs＋比Na＋的半径大 D 逐个断开CH4中的C—H键，每步所需能量不同 各步中的C—H键所处化学环境不同 答案：B 解析：CO2中C原子为sp杂化，键角为180°，CH2O中C原子为sp2杂化，键角大约为120°，CCl4中C原子为sp3杂化，键角为109°28′，三种物质中C原子都没有孤电子对，三者键角大小与孤电子对无关。 5．(2024·甘肃卷)温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是(　　) A．相同条件下N2比O2稳定 B．N2O与NO的空间构型相同 C．N2O中N—O键比N—N键更易断裂 D．N2O中σ键和大π键的数目不相等 答案：D 解析：N2O中σ键和大π键的数目均为2，D不正确。 6．(2023·湖北卷)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是(　　) A．CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体 B．SO和CO的空间构型均为平面三角形 C．CF4和SF4均为非极性分子 D．XeF2与XeO2的键角相等 答案：A 解析：SO的孤电子对数为1，价层电子对数为4，CO的孤电子对数为0，价层电子对数为3，所以SO的空间构型为三角锥形，CO的空间构型为平面三角形，B错误；CF4为正四面体结构，为非极性分子，SF4中心原子有孤电子对，为极性分子，C错误；XeF2和XeO2分子中，价层电子对数不相等，孤电子对数不相等，孤电子对数越多，排斥力越大，所以键角不相等，D错误。 7．(2023·山东卷)下列分子属于极性分子的是(　　) A．CS2 B．NF3 C．SO3 D．SiF4 答案：B 解析：NF3的空间结构为三角锥形，分子中正、负电中心不重合，NF3属于极性分子。 8．(2023·辽宁卷)某种镁盐具有良好的电化学性能，其阴离子结构如下图所示。W、X、Y、Z、Q是核电荷数依次增大的短周期元素，W、Y原子序数之和等于Z，Y原子价电子数是Q原子价电子数的2倍。下列说法错误的是(　　) A．W与X的化合物可能为极性分子 B．第一电离能Z>X>Y C．Q的氧化物是两性氧化物 D．该阴离子中含有配位键 答案：B 解析：由镁盐的阴离子结构及L的结构可知，Q得到1个电子可形成4个单键，则Q最外层电子数为3，由W、X、Y、Z、Q核电荷数依次增大且均为短周期元素可知，Q为Al，Y的价电子数是Q价电子数的2倍，则Y有6个价电子，Y为O，Z可形成1个单键，则Z为F，W、Y原子序数之和等于Z，W为H，X形成4个单键，则X为C，W、X、Y、Z、Q依次为H、C、O、F、Al。第一电离能F>O>C，B错误。 9．(2022·湖北高考)磷酰三叠氮是一种高能分子，结构简式为O===P(N3)3。下列关于该分子的说法正确的是(　　) A．为非极性分子 B．立体构型为正四面体形 C．加热条件下会分解并放出N2 D．分解产物NPO的电子式为 答案：C 解析：磷酰三叠氮分子不是对称结构，是极性分子，A错误；磷酰三叠氮分子中P—N键和P===O键的键长不相等，其立体构型不为正四面体形，B错误；NPO的电子式为，D错误。 10．(2022·海南高考)短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X、Y同周期并相邻，Y是组成水的元素之一，Z在同周期主族元素中金属性最强，W原子在同周期主族元素中原子半径最小。下列判断正确的是(　　) A．XW3是非极性分子 B．简单氢化物沸点：X＞Y C．Y与Z形成的化合物是离子化合物 D．X、Y、Z三种元素组成的化合物水溶液呈酸性 答案：C 解析：X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，X、Y同周期并相邻，且Y是组成水的元素之一，则Y为O元素，X为N元素，Z在同周期主族元素中金属性最强，则Z为Na元素，W原子在同周期主族元素中原子半径最小，则W为Cl元素。NCl3分子的空间结构为三角锥形，其正、负电中心不重合，属于极性分子，A错误；简单氢化物沸点：H2O＞NH3，B错误；N、O、Na三种元素组成的化合物NaNO3呈中性、NaNO2呈碱性，D错误。 11．(2022·福建高考)某非线性光学晶体由钾元素(K)和原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种短周期元素组成。X与Y、Z与W均为同周期相邻元素，X的核外电子总数为最外层电子数的2倍，Z为地壳中含量最多的元素。下列说法正确的是(　　) A．简单氢化物沸点：Z>W B．YW3分子的空间构型为三角锥形 C．原子半径：Y<X<Z<W D．最高价氧化物对应水化物的碱性：X<Y 答案：A 解析：地壳中含量最多的元素为O，则Z为O元素，Z、W为同周期相邻元素，且原子序数依次增大，则W为F元素；X的核外电子总数为最外层电子数的2倍，且X的原子序数小于O，则X为Be元素，Y为B元素。常温下，水为液态，HF为气体，则简单氢化物沸点：H2O>HF，A正确；BF3中B原子的价层电子对数为3＋×(3－3×1)＝3，无孤电子对，则BF3的空间构型为平面三角形，B错误；同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，则原子半径大小顺序为Be>B>O>F，C错误；碱性：Be(OH)2>H3BO3，D错误。 [一年模拟演练] ※每小题有1个或2个选项符合题意 12．(2024·最新模拟)已知某元素检测试剂可与M2＋形成配合物，结构如图所示，其中X、Y、Z、W、M均为原子序数依次增大的前四周期元素，其中M原子的价电子数为10。下列说法错误的是(　　) A．该配合物中存在的化学键有共价键、配位键 B．该配合物中W元素原子的电负性最大 C．M原子第三能层上的电子数为16 D．Y元素的氢化物沸点比Z元素的氢化物沸点低 答案：D 解析：X只形成单键且原子序数最小，X为H元素，Y形成4个共价键，Y为C元素，W形成2个共价键，且与X形成氢键，W为O元素，则Z为N元素，氮原子中含有孤电子对，与M形成配位键；M原子的价电子数为10，M为Ni元素。由分析可知，分子中存在共价键、配位键，A正确；同周期从左到右，金属性减弱，非金属性变强，元素的电负性变强；同主族从上到下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；该配合物中O元素原子的电负性最大，B正确；基态镍原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d84s2，镍原子第三能层上的电子数为16，C正确；C元素的氢化物可以是相对分子质量很大的烃，其沸点可能比N元素的氢化物沸点高，D错误。 13．(2024·最新模拟)离子液体是一类应用价值很高的绿色溶剂，由同一短周期的非金属元素X、Y、Z及碳、氢元素组成的离子液体，其结构如图所示，下列说法错误的是(　　) A．原子半径：Y>X>Z B．Y的最高价氧化物的水化物是强酸 C．第一电离能：X>Z>Y D．阳离子中含有的大π键为Π 答案：BC 解析：X、Y、Z为同一短周期的非金属元素，由题图知，X周围有三个或四个共价键，整个粒子带一个正电荷，则X最外层电子数为5，故X为N元素，Y连接四个共价键且带1个负电荷，则Y为B元素，Z为F元素。同一周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，因此原子半径：B>N>F，故A正确；Y为B，最高价氧化物的水化物H3BO3是弱酸，故B错误；同一周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，第ⅡA族和第ⅤA族最外层电子处于全满和半满状态，较稳定，第一电离能比同周期相邻元素第一电离能大，第一电离能：F>N>B，故C错误；由结构可知，阳离子中有3个碳原子和2个氮原子形成的大π键，含有的大π键为Π，故D正确。 14．(2024·最新模拟)W、X、Y、Z、Q为原子序数依次增大的前四周期元素，相关信息如下： W 原子的核外电子的运动状态只有1种 X X的最高价氧化物的水化物可与其简单氢化物反应生成盐 Y 原子的s能级和p能级电子数相等，且为非金属元素 Z 原子最外层电子数是内层电子总数的1/5 Q 其能量最高的能级，电子云呈花瓣形，且容纳了两个电子 下列结论正确的是(　　) A．第一电离能：Z>Q B．X形成的化学键的键能(E)大小关系：E(X≡X)<E(X===X)<3E(X—X) C．化合物的熔沸点：XW3>QY2 D．Z的单质可以通过电解化合物ZY制得 答案：A 解析：原子的核外电子的运动状态只有1种的元素是H元素；最高价氧化物的水化物可与其简单氢化物反应生成盐的是N元素；原子的s能级和p能级电子数相等，且为非金属元素的是O元素；原子最外层电子数是内层电子总数的的是Mg元素；d能级呈花瓣形，且有两个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，为Ti元素。综上，W是H元素，X是N元素，Y是O元素，Z是Mg元素，Q是Ti元素。第一电离能：Mg>Ti，A正确；氮氮三键由于构成了稳定结构，其能量大于单键能量的三倍：E(N≡N)>3E(N—N)，B错误；化合物的熔、沸点：NH3<TiO2，C错误；Mg单质通常是电解熔融MgCl2得到的，D错误。 15．(2024·最新模拟)X、Y、Z、W是原子序数依次增大的四种短周期主族元素，X与另外三种元素不在同一周期，Y原子的最外层电子数比内层电子数多3，Z与W同族，由这四种元素与Ce元素组成的化合物M[化学式：(YX4)4Ce(WZ4)4]是分析化学常用的滴定剂。下列说法错误的是(　　) A．化合物M中Ce的化合价为＋4 B．简单离子半径：W>Z>Y C．与X形成的简单化合物的沸点：Z<W D．YX、WZ的空间结构均为正四面体形 答案：BC 解析：Y原子的最外层电子数比内层电子数多3，Y为N，X与另外三种元素不在同一周期，Z与W同族，结合化合物M的化学式(YX4)4Ce(WZ4)4可知，元素X、Y、Z、W分别是H、N、O、S，因此M的化学式为(NH4)4Ce(SO4)4。根据化合物中化合价代数和为0，计算可得(NH4)4Ce(SO4)4中Ce的化合价为＋4，故A正确；离子的电子层数越多，半径越大，电子层数相同时，核电荷数越多，半径越小，即简单离子半径：S2－>N3－>O2－，故B错误；X为H，O、S与H形成的简单化合物分别为H2O和H2S，沸点：H2O>H2S，故C错误；YX为NH，WZ为SO，两者的中心原子的价层电子对数均为4、且没有孤电子对，中心原子均采取sp3杂化，故NH、SO的空间结构均为正四面体形，故D正确。 16．(2024·最新模拟)下列分类正确的是(　　) A．VSEPR模型相同：H3O＋和BCl3 B．晶体类型相同：石英和干冰 C．极性分子：CS2和OF2 D．基态原子价层ns1相同：Cr和Cu 答案：D 解析：H3O＋中氧原子的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，BCl3分子中硼原子的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，则两者的VSEPR模型不同，故A错误；石英为熔、沸点高的共价晶体，干冰为熔、沸点低的分子晶体，则两者的晶体类型不同，故B错误；二硫化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤电子对数为0，分子的空间结构为直线形，属于非极性分子，二氟化氧分子中氧原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为V形，属于极性分子，故C错误；铬元素的原子序数为24，基态原子的价层电子排布式为3d54s1，铜元素的原子序数为29，基态原子的价层电子排布式为3d104s1，则两者的基态原子价层ns1相同，故D正确。 高考预测 从近几年的高考试题看，元素周期律与元素周期表是中学化学的重要理论基础，是无机化学的核心知识，题型相对稳定，多为选择题。高考中该类型题主要是通过重大科技成果(化学科学的新发展、新发明等)，尤其是以放射性元素、放射性同位素、农业、医疗、考古等方面的应用为题材，主要考查： 1．原子结构中各种微粒之间的关系。 2．以元素化合物为载体，综合应用元素周期表和元素周期律，可集判断、实验、计算于一体。 3．原子的结构、分子的结构与晶体的结构及其计算等。 　一种工业洗涤剂中间体结构式如图所示，其中短周期元素X、Q、Z、Y、W原子序数依次增大，X和W同主族但不相邻，Q、Z、Y为相邻元素，Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的二倍，下列说法正确的是(　　) A．X2Y和X2Y2均为极性分子 B．第一电离能：Y>Z>Q C．原子半径：Y>Z>Q D．W与Y形成的化合物中只含离子键 答案：A 解析：由题中信息可知W形成＋1价阳离子，X形成1个共价键，则X为H，W为Na；Y形成2个共价键，其原子序数小于Na，则Y为O；Q形成4个共价键，其最外层电子数为4，原子序数小于O，则Q为C；Q、Z、Y为相邻元素，Y和Q最外层电子数之和是Z原子L层电子数的二倍，Z原子L层电子数为＝5，则Z为N。H2O和H2O2的正、负电中心不重合，均为极性分子，故A正确；同一周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，ⅡA和ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素的，因此第一电离能：N＞O＞C，故B错误；同周期主族元素从左到右原子半径逐渐减小，因此原子半径：C＞N＞O，故C错误；W与Y形成的化合物可能为Na2O或Na2O2，Na2O只含离子键，但Na2O2中既含离子键又含共价键，故D错误。 13 学科网（北京）股份有限公司 $$