2.2.1　分子空间结构的理论分析 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019） 选择性必修2

分子空间结构的理论分析 （选择题1~9题，每小题4分，10~13题，每小题6分，共60分） 题组一　杂化轨道理论 1.（2023·济南高二期末）下列关于杂化轨道的说法错误的是 （　　） A.并不是所有的原子轨道都参与杂化 B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化 C.杂化轨道能量集中，有利于牢固成键 D.杂化轨道都用来成键 2.下列关于原子轨道的说法正确的是 （　　） A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形 B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的 C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的1个s轨道和3个p轨道重新组合而形成的一组能量相同的新轨道 D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化成键 3.（2023·长沙南雅中学高二检测）能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为 （　　） A. B. C. D. 4.s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s⁃s σ键，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为p⁃p σ键，请你指出下列分子中含有s⁃sp2 σ键的是 （　　） A.N2 B.C2H4 C.C2H2 D.HCl 5.下列分子所含碳原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是 （　　） A.乙醛（） B.丙烯腈（） C.甲醛（） D.丙炔（） 题组二　常见分子的空间结构 6.下列分子的空间结构是正四面体形的是 （　　） ①CH4　②NH3　③CF4　④SiH4　⑤C2H4 A.①②③ B.①③④ C.②④⑤ D.①③⑤ 7.甲醛分子的结构式为，下列描述正确的是 （　　） A.甲醛分子中有4个σ键 B.甲醛分子中的碳原子为sp3杂化 C.甲醛分子中的氧原子为sp杂化 D.甲醛分子为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面 8.下列关于N、NH3、N三种微粒的说法不正确的是 （　　） A.三种微粒所含有的电子数相等 B.三种微粒中氮原子的杂化方式相同 C.三种微粒的空间结构相同 D.键角大小关系：N>NH3>N 9.下列说法正确的是 （　　） A.含有四个原子的分子的空间结构不可能为正四面体形 B.分子式为AB2的分子的空间结构一定为角形 C.在S中硫原子的杂化方式为sp2，是正四面体形结构 D.C中中心碳原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形 10.下列关于丙烯（CH3—CHCH2）的说法正确的是 （　　） A.丙烯分子有8个σ键，1个π键 B.丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化 C.丙烯分子中不存在非极性键 D.丙烯分子中3个碳原子不在同一平面 11.（2024·洛阳高二月考）下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是 （　　） A.键角为180°的分子，空间结构是直线形 B.键角为120°的分子，空间结构是平面三角形 C.键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形 D.键角为90°~109°28'的分子，空间结构可能是角形 12.下列说法错误的是 （　　） A.H2SO4分子中S原子以杂化轨道成键 B.N的电子式为，该离子呈正四面体形 C.CH4分子中的4个C—H键都是由氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道重叠形成的 D.CH4分子中碳原子的sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H键 13.化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示：，下列说法正确的是 （　　） A.碳、氮原子的杂化类型相同 B.氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化 C.1 mol A分子中所含σ键数为10NA D.编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内 14.（16分）小明同学上网查阅了如下资料： 中心原子杂化类型的判断方法： （1）公式： n=。 说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为0；当电荷数为正值时，公式中取“-”号，当电荷数为负值时，公式中取“+”号。 （2）根据n值判断杂化类型： 当n=2时为sp杂化；当n=3时为sp2杂化；当n=4时为sp3杂化。 请运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化类型。 （1）NH3：n=　　　　，　　　　杂化。  （2）N：n=　　　　，　　　　杂化。  （3）N：n=　　　　，　　　　杂化。  （4）SO2：n=　　　　，　　　　杂化。  15.（14分）已知：①红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物——PCl3和PCl5，氮与氢也可形成两种化合物——NH3和NH5。 ②PCl5分子中，P原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道，PCl5分子呈三角双锥形（结构如图）。 （1）NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是　　　　（填分子式），该分子的空间结构是　　　　。  （2）下列关于PCl5分子的说法正确的有　　　　（填字母）。  A.PCl5分子中磷原子没有孤电子对 B.PCl5分子中没有形成π键 C.PCl5分子中所有的Cl—P—Cl键角都相等 （3）N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化物，而N只能形成一种氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是　　　　。  （4）经测定，NH5中存在离子键，N原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5中H元素的化合价为　　　　和　　　　；该化合物中N原子的杂化方式为　　　　杂化。  16.（10分）已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺（H2N—C≡N）的三聚体，请回答下列问题： （1）写出基态碳原子的电子排布式：　　　　。  （2）三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这两种氮原子的杂化轨道类型分别是　　　　　　、　　　　　　。  （3）一个三聚氰胺分子中有　　　　个σ键。  （4）三聚氰胺与三聚氰酸（）分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取　　　　杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是　　　　（填字母）。  A.2个σ键　　　　　　　B.2个π键 C.1个σ键，1个π键 答案精析 1.D　［参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p的能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A、B正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更大，形成的化学键更牢固，故C正确；并不是所有的杂化轨道都成键，也可以容纳孤电子对(如NH3、H2O的形成)，故D错误。］ 2.C　［中心原子采取sp3杂化，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间结构则不是正四面体形；CH4分子中的sp3杂化轨道是由C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的；AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。］ 3.D　［碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个相同的杂化轨道，因此碳原子的4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上，且自旋状态相同。］ 4.B　［N2存在p⁃p σ键和π键，A项错误；C2H4中，C原子为sp2杂化，存在s⁃sp2 σ键，B项正确；C2H2中中心C原子发生sp杂化，存在s⁃sp σ键，C项错误；HCl中只存在s⁃p σ键，D项错误。］ 5.A　［甲基中C原子为sp3杂化，—CHO中C原子为sp2杂化，A项正确；碳碳双键中C原子为sp2杂化，—CN中C原子为sp杂化，B项错误；—CHO中C原子为sp2杂化，C项错误；甲基中C原子为sp3杂化，碳碳三键中C原子为sp杂化，D项错误。］ 6.B 7.D　［甲醛分子为平面三角形，所以中心原子碳应为sp2杂化，形成三个杂化轨道，分别与氧原子和两个氢原子形成σ键，还有一个未参与杂化的p轨道与氧原子形成π键，该π键垂直于杂化轨道的平面。］ 8.C　［N、NH3、N中含有的电子数均为10，A正确；N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；N为正四面体形，NH3为三角锥形，N为角形，则键角大小关系为N>NH3>N，C错误、D正确。］ 9.D　［P4分子的空间结构是正四面体形，A错误；BeCl2中铍原子成键电子对数是2，无孤电子对，是sp杂化，分子是直线形，B错误；在S中硫原子的孤电子对数是0，与其相连的原子数为4，根据杂化轨道理论可推知硫原子为sp3杂化，S的空间结构是正四面体形，C错误；C中中心碳原子的成键电子对数为3，孤电子对数为0，该离子是平面三角形结构，D正确。］ 10.A 11.B　［键角为180°的分子，空间结构是直线形，如CO2分子是直线形，A项正确；苯分子的空间结构是平面正六边形，键角为120°，B项错误；白磷分子的键角为60°，空间结构为正四面体形，C项正确；水分子的键角为104.5°，空间结构为角形，D项正确。］ 12.C　［CH4分子中碳原子的1个2s轨道与3个2p轨道进行杂化形成4个sp3杂化轨道，然后碳原子的sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成C—H σ键，C项错误、D项正确。］ 13.B　［A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A错误、B正确；1个A分子中有11个σ键，C错误；由于氮原子为sp3杂化，故相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D错误。］ 14.(1)4　sp3　(2)3　sp2　(3)4　sp3　(4)3　sp2 解析　(1)NH3中n==4，N为sp3杂化。(2)N中n==3，N为sp2杂化。(3)N中n==4，N为sp3杂化。(4)SO2中n==3，S为sp2杂化。 15.(1)PCl3　三角锥形　(2)AB　(3)N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5 (4)+1　-1　sp3 16.(1)1s22s22p2　(2)sp2　sp3　(3)15 (4)sp2　C 解析　(2)三聚氰胺环上的N原子、—NH2中的N原子分别形成2、3个σ键且均有一对孤电子对，所以分别采取sp2、sp3杂化。(3)除每个双键上有1个π键外，其余均为σ键，共15个。(4)由于该分子中C与O形成双键，则C原子应采取sp2杂化方式成键，sp2杂化的碳原子与氧原子间有1个σ键、1个π键。 学科网（北京）股份有限公司 $$