第13周 杂化轨道理论、价层电子对互斥理论与分子立体结构的关系-【周测必刷】2025-2026学年高二化学选择性必修1+2（人教版2019）

— 50 — 第十三周 杂化轨道理论、价层电子对互斥理论 与分子立体结构的关系 (时间:45分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 周推好题 第14题。该题以2025年2月14日晚,第九届冬奥会为背景考查氢键,题目设置灵 活,紧扣概念,对学生的理解和应用能力要求较高,值得推荐。 一、选择题(本题包括14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求) 【考点·一应俱全】 考点一 分子结构的测定 1.TBC的一种标准谱图如图所示,它是 ( ) A.核磁共振氢谱 B.质谱 C.红外光谱 D.紫外光谱 2.已知某分子质谱图如图所示,且分子的红外光谱信息中含有C—O、C—H、O—H的吸收峰。下 列关于其分子结构的叙述正确的是 ( ) A.该分子的结构为CH3CH2OH B.该分子的相对分子质量可能为27、31、45或46 C.该分子的结构为CH3—O—CH3 D.该分子的红外光谱和质谱都可以全面反映分子结构的信息 考点二 多样的分子空间结构 3.(2023·天津高二期末)下列各组分子中所有的原子都处于同一平面的是 ( ) A.CH4、CS2、BF3 B.CO2、H2O、NH3 C.甲醛(CH2O)、C2H2、苯(C6H6) D.CCl4、BeCl2、PH3 4.在白磷(P4)分子中,4个P原子分别处在正四面体的四个顶点,结合有关P原子的成键特点,下列 有关白磷的说法正确的是 ( ) A.白磷分子的键角为109°28' B.分子中共有4对共用电子对 C.白磷分子的键角为60° D.分子中有6对未成键价电子 考点三 价层电子对互斥模型及应用 5.根据价层电子对互斥模型,判断下列分子或者离子的空间结构不是三角锥形的是 ( ) A.PCl3 B.H3O+ C.HCHO D.PH3 6.下列各组粒子中,空间结构不同的是 ( ) A.SO3 和BF3 B.SO2-4 和PO3-4 C.CO2 和CNS- D.SO2-3 和CO2-3 考点四 杂化轨道理论 7.下列有关杂化轨道的说法不正确的是 ( ) A.原子中能量相近的某些轨道,在成键时能重新组合成能量相等的新轨道 B.轨道杂化前后轨道数目可以相等,也可以不等 C.杂化轨道成键时,要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理 D.杂化轨道可分为sp、sp2、sp3 杂化等 8.在乙烯分子中有5个σ键、1个π键,它们分别是 ( ) A.sp2 杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B.sp2 杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C.碳与氢原子之间是sp2 杂化轨道形成的σ键,碳与碳原子之间是未参加杂化的2p轨道形成的 π键 D.碳与碳原子之间是sp2 杂化轨道形成的σ键,碳与氢原子之间是未参加杂化的2p轨道形成的 π键 考点五 杂化轨道理论的应用 9.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子 的VSEPR模型、分子的空间结构和中心原子(S)采取的杂化方式的说法正确的是 ( ) A.四面体形、三角锥形、sp3 B.平面三角形、V形、sp2 C.平面三角形、平面三角形、sp2 D.四面体形、三角锥形、sp2 10.下列说法不正确的是 ( ) A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变 B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180° C.ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道 D.杂化轨道全部参与形成共价键 考点六 微粒间作用力的判断及对物质性质的影响 11.二硫代磷酸酯的分子结构如图,下列说法错误的是 ( ) A.该物质可以与水形成分子间氢键 B.二硫代磷酸酯中C—O的极性小于C—S C.该分子中的所有原子无法都共平面 D.1mol该物质含有的π键数目为2NA 12.LiPF6 作为一种非常有竞争力的锂电池电解质盐,可用以下方法制得:PCl5+5LiF􀪅􀪅5LiCl+ PF5,LiF+PF5􀪅􀪅LiPF6。下列说法不正确的是 ( ) A.LiPF6 易溶于乙醚、碳酸酯等极性较小的溶剂 B.PCl5 中所有原子都满足最外层8电子稳定结构 C.PF5 比PCl5 的热稳定性更好 D.PCl5 是由极性共价键构成的非极性分子 — 49 — — 52 — 考点七 氢键 13.下列几种氢键:①O—H…O,②N—H…N,③F—H…F,④O—H…N,按氢键从强到弱的顺序排 列正确的是 ( ) A.③>①>④>② B.①>②>③>④ C.③>②>①>④ D.①>④>③>② 14.2025年2月14日晚,第九届冬奥会在哈尔滨国际体育会展中心胜利闭幕,下列关于“冰”与“雪” 的说法正确的是 ( ) A.冰中氢键的键能为18.8kJ·mol-1,即融化含1mol氢键的冰需要吸收18.8kJ的热量 B.ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)的原因是分子间作用力大小不同 C.每一片雪花都是一幅精美图案,其六角形形状与氢键的方向性有关 D.可燃冰是甲烷分子与水分子之间通过氢键形成的 二、非选择题(本题包括3小题,共44分) 【探究·一举突破】 探究主题 (14分)已知苯酚(􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜍 OH)具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10;水杨酸第一级电离形成的离子 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 COO- OH 能形成分子内氢键 。 探究问题: (1)据此判断,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸) (填“>”或“<”)Ka(苯酚),其原因 是 。 (2)CO2 由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是 ;氢、碳、氧元素的原子可共同形成 多种分子,写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称: 。 (3)下图中曲线表示卤素某种性质随核电荷数的变化趋势,正确的是 (填字母)。 (4)O的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于 H2S在乙醇中的溶解度,其原因是 。 (5)化合物NH3 的沸点比化合物CH4 的高,其主要原因是 。 【综合·一练到底】 (15分)短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大,它们的最简单氢化物分子的空间结构依 次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。 (1)HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为 ,该分子的空间结构 为 。 (2)Y的价层电子排布为 ,Y的最高价氧化物的VSEPR模型为 。 (3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是 ,该分子中的键角是 。 (4)D、E的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形,这是因为 (填 字母)。 a.两种分子的中心原子的价层电子对数不同 b.D、E的非金属性不同 c.E的氢化物分子中有一个孤电子对,而D的氢化物分子中没有 【选做·一飞冲天】 (15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( )。 (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。 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 51 — — 80 — 10.C [由于π键键能小于σ键,双键中有1个σ键和1个 π键,故双键键能小于单键键能的2倍。] 11.A [H—F是 H 原子的1s轨道与F原子的2p轨道 “头碰头”重叠形成的,是s pσ键,C错误;一般情况 下,键长越短,键能越大,H—F的键长是 H—X中最短 的,故其键能是H—X中最大的,D错误。] 12.B [反应热=反应物的总键能-生成物的总键能,故 A正确;键长越长,键能越小,共价化合物越不稳定,故 B错误;键长和键角常被用来描述分子的空间结构,键 角是描述多原子分子空间结构的重要参数,故C正确; 原子间键能越大,核间距越小,键长越短,键能的一般 关系为三键>双键>单键,则键长:三键<双键<单 键,故D正确。] 13.D [设O2 中化学键的键能为xkJ·mol-1,依题意有 (2×436+x)-4×463=-482,解得x=498,2O(g)􀪅 O2(g)为 化 学 键 的 形 成 过 程,为 放 热 过 程,故 ΔH= -498kJ·mol-1。] 14.D [N—N的键能不是N≡N键能的13 ,故A错误;氢 原子半径在所有原子中是最小的,所以氮气分子中的 共价键的键长比氢气分子中的长,故B错误;氧气分子 中氧原子是以共价双键结合的,故C错误;键能越大, 越稳定,所以氮气分子比氯气分子稳定,故D正确。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)可以直接从题图上有关数据得出,H—H 的键长为74pm;体系能量由高到低的顺序是①⑤②③ ④。(2)氢气分子中含有一个σ键,A错;共价键的本质就 是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用,B 正确;④已经达到稳定状态,C正确;氢气分子中含有一个 非极性共价键,D错。(3)①Si—Si的键长比Si—C的键长 长,则Si—Si的键能比Si—C的键能小。②由题图可知 H—H的键能为436kJ·mol-1,每千克 H2 燃烧(生成水 蒸气)放出的热量约为 1000g 2g·mol-1 × (464kJ·mol-1× 2-436kJ·mol-1-498kJ·mol-1×12 )=121500kJ。 参考答案 (1)74pm ①⑤②③④ (2)BC (3)①> ②121500kJ 【综合·一练到底】 解析 (1)焰色呈黄色,说明有钠元素,则淡黄色固体为 Na2O2,所以B为Na元素,C为O元素;由元素D的负 一价阴离子电子层结构与氩原子相同可知 D为Cl元 素;由元素A的最高正价和最低负价的绝对值相等可知 A为第ⅣA族元素或 H,又由于AC2 在常温下是气体, 所以AC2 是二氧化碳,即A是C元素。(2)CCl4 中只有 σ键,且其类型为p pσ键。 答案 (1)碳 钠 氧 氯 (2)p p (3)1s22s22p63s23p6 离子 【选做·一飞冲天】 解析 (1)单键为σ键,双键或三键才含有π键。(2)H 原子只有s轨道,题给物质中含有由两个原子的s轨道 重叠形成的σ键的只有H2。 答案 (1)①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ (2)⑦ (3)①③⑤⑥⑧⑨ (4)②④⑤⑥⑧⑨ 第十三周 杂化轨道理论、价层电子对互斥理论 与分子立体结构的关系 【考点·一应俱全】 1.C 2.A [题中分子的相对分子质量为46,B错误;从该分子 的红外光谱信息可知,分子中有羟基,A正确、C错误;质 谱只能反映分子相对分子质量信息,不能全面反映分子 结构的信息,D错误。] 3.C [CH4 和CCl4 均为正四面体形分子,NH3 和PH3 均 为三角锥形分子,所有原子不可能在同一平面内。] 4.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,键角为60°。] 5.C [PCl3 中P原子含有的孤电子对数是 5-1×3 2 =1 ,σ 键电子对数为3,P的价层电子对数为4,VSEPR模型为 四面体形,PCl3 的空间结构为三角锥形,不选A;H3O+ 中O原子含有的孤电子对数是6-1-1×32 =1 ,σ键电 子对数为3,O的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面 体形,H3O+的空间结构为三角锥形,不选B;HCHO中 C原子含有的孤电子对数是4-1×2-2×12 =0 ,σ键电 子对数为3,C的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面 三角形,甲醛的空间结构是平面三角形,选C;PH3 中P 原子含有的孤电子对数是5-1×3 2 =1 ,σ键电子对数为 3,P的 价 层 电 子 对 数 为4,VSEPR模 型 为 四 面 体 形, PH3 的空间结构为三角锥形,不选D。] 6.D [SO3 中中心S原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (6 -3×2)=3,且不含孤电子对,其空间结构为平面三角 形;BF3 中中心B原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (3 -3×1)=3,且不含孤电子对,其空间结构为平面三角 形,A项不符合题意;SO2-4 中中心S原子上的价层电子 对数=4+12× (6+2-4×2)=4,且不含孤电子对,其 空间结构为正四面体形;PO3-4 中中心P原子上的价层 电子对数=4+12× (5+3-4×2)=4,且不含孤电子 对,其空间结构为正四面体形,B项不符合题意;CO2 中 中心C原子上的价层电子对数=2+12× (4-2×2)= 2,且不含孤电子对,其空间结构为直线形;CNS- 中中心 C原子上的价层电子对数=2+12× (4+1-1×3-1× 2)=2,且不含孤电子对,其空间结构为直线形,C项不符 合题意;SO2-3 中中心S原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (6+2-3×2)=4,含1个孤电子对,其空间结构为 三角锥形;CO2-3 中中心C原子上的价层电子对数=3+ 1 2× (4+2-2×3)=3,且不含孤电子对,其空间结构为 平面三角形,D项符合题意。] 7.B [原子中能量相近的某些轨道,在成键时能重新组合 成能量相等的新轨道,轨道数不变,轨道形状发生变化, A正确、B错误;杂化轨道成键时,要满足原子轨道最大 重叠原理、最小排斥原理,这样形成的分子才能最稳定, C正确。] 8.A [乙烯分子中存在4个C—H和1个C􀪅C,碳原子 上没有孤电子对,成键电子对数为3,则C原子采取sp2 杂化,碳氢键是sp2 杂化轨道形成的σ键,碳碳双键中有 1个是sp2 杂化轨道形成的σ键,还有1个是未参加杂化 的2p轨道形成的π键,A项正确。] 9.A [SOCl2 分子中S原子形成2个S—Cl、1个S􀰗O, 价层电子对数=σ键数+孤电子对数=3+12× (6-1× 2-2)=4,杂化轨道数是4,故S原子采 取sp3 杂 化, SOCl2 分子的 VSEPR模型为四面体形,且S原子含1 个孤 电 子 对,则 其 分 子 的 空 间 结 构 为 三 角 锥 形,A 项 正确。] 10.D [杂化过程中,原子轨道总数不变,即杂化轨道的数 目与参与杂化的原子轨道数目相等,杂化后轨道的形 状发生变化,A正确;sp3、sp2 与sp杂化轨道的空间结 构分别为正四面体形、平面三角形和直线形,因此其杂 化轨道的夹角分别为109°28'、120°和180°,B正确;杂 化轨道可以部分参与形成共价键,部分容纳孤电子对, D错误。] 11.B [C、O的电负性之差大于C、S的电负性之差,故 C—O的极性大于C—S,故B错误;该分子中含有sp3 杂化的碳原子,所有原子无法都共平面,故C正确;二 硫代磷酸酯的分子结构中含有1个P􀪅S和1个C􀪅 O,则含有的π键数目为2个,1mol该物质含有的π键 数目为2NA,故D正确。] 12.B [PCl5 中P原子与5个Cl原子形成5个共用电子 对,最外层电子数为10,B错误;PF5 中P—F的键长比 PCl5 中P—Cl的键长短,键能大,键能越大分子越稳 定,所以PF5 比PCl5 的热稳定性更好,C正确;PCl5 中 P—Cl是极性键,PCl5 的空间结构是三角双锥形,正、 负电中心重合,是非极性分子,D正确。] 13.A [F、O、N电负性依次减小,F—H、O—H、N—H的 极性依次减小,故F—H…F中氢键最强,其次为O—H …O,再次是O—H…N,最弱的为N—H…N。] 14.C [干冰分子间不能形成氢键,但相对分子质量比水 大,水分子间存在氢键,冰形成的氢键比水多,氢键具 有方向性、饱和性,使分子间空隙增大,所以ρ(干冰)> ρ(水)>ρ(冰),故B错误;水分子间含有氢键,氢键具有 方向性、饱和性,雪花的六角形形状与氢键的方向性有 关,故C正确;甲烷分子与水分子之间不能形成氢键, 故D错误。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)当 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 COO- OH 形成分子内氢键后 ,导 致酚羟基的电离能力减弱,故其电离能力比苯酚的弱。 (2)固态CO2 中存在范德华力;根据氢键的形成条件,由 H、C、O 构成的能形成分子间氢键的分子,可联想到 HCOOH、CH3COOH等。(3)同主族元素从上到下,元 素的电负性逐渐减小,a正确;F元素无正价,b错误;由 于HF中存在分子间氢键,所以其沸点高于 HCl、HBr,c 错误;随着相对分子质量的增大,范德华力逐渐增大,卤 素单质的熔点逐渐升高,d错误。(4)水与乙醇可形成分 子间氢键,使得水与乙醇互溶;而硫化氢与乙醇不能形 成分子间氢键,所以硫化氢在乙醇中的溶解度小于水。 参考答案 (1)< 􀜏􀜏 􀜏􀜏 􀜏􀜏 COO- OH 能形成分子内氢 键,使其更难电离出H+ (2)范德华力 乙酸(答案合理均可) (3)a (4)水分子与乙醇分子之间可以形成氢键 (5)NH3 分子间可形成氢键 【综合·一练到底】 解析 由 题 意 可 推 出 D、E、X、Y、Z分 别 为 C、N、Si、 S、Cl。 答案 (1)2+12× (6-1×1-1×1) V形 (2)3s23p4 平面三角形 (3)SiCl4 109°28' (4)c 【选做·一飞冲天】 (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 第十四周 分子晶体和共价晶体的结构与性质 【考点·一应俱全】 1.C [液晶不是一种液态的晶体,只有某些物质存在这种 情况,并不是所有物质在一定条件下都能成为液晶,A、B 错误;液晶的显示原理为施加电场时,液晶分子沿电场 方向排列,即液晶分子平行于电场方向排列,移去电场 后,液晶分子恢复到原来状态,C正确,D错误。] 2.C [玻璃态水无固定形状,不存在晶体结构,故玻璃态 水不是晶体,X射线通过玻璃态水时不能产生明锐的衍 射峰,因密度与普通水相同,故水由液态变为玻璃态时 体积不变。] 3.D [具有美观、对称、规则几何外形的固体不一定都是 晶体,如玻璃,故A、C错误;晶体与非晶体的本质区别在 于其内部微粒在空间中是否按一定规律呈周期性有序 排列,故B错误、D正确。] 4.D [粉末状的硝酸钾固体,每一个细小的颗粒即为一个 微晶体,仍属于晶体,故A错误;晶体呈现自范性的过程 是自发地呈现多面体外形的过程,故B错误;玻璃无固 定熔点,不属于晶体,水晶为晶体,有固定的熔点,故C 错误;当晶体生长速率适当时,微观粒子排列整齐,体现 自范性,才可得到规则的多面体外形,故D正确。] 5.B [根据晶胞结构可知,碳原子位于该晶胞的体心,所 以该晶胞中含有一个碳原子,镁原子位于顶角处,因此 镁原子个数为8×18=1 ,镍原子位于面心处,因此镍原 子个数为6×12=3 ,故该晶体的化学式为 MgCNi3。] 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 79 —