第02讲 杂化轨道理论与分子空间构型推断（重难点训练）化学苏教版选择性必修2

第02讲 杂化轨道理论与分子空间构型推断 建议时间：20分钟 突破一 价层电子对互斥模型的理解 1．下列有关NH3和BF3的说法正确的是 A．NH3的空间结构是三角锥形 B．NH3中N原子上有1对孤电子对，BF3中B原子上无孤电子对 C．NH3和BF3形成的化合物NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构 D．NH3和BF3的中心原子的价层电子对数均为4 【答案】AB 【详解】A．NH3的中心原子价层电子对数=3+×(5-3×1)=3+1，空间结构是三角锥形，A正确； B．NH3中N原子上的孤电子对数=×(5-3×1)=1，BF3中B原子上的孤电子对数=×(3-3×1)=0，B正确； C．NH3·BF3中氢原子形成2电子稳定结构，C错误； D．BF3中B原子的价层电子对数为3＋0=3，D错误；故选AB。 2．试回答下列问题： (1)指出下列分子或离子的空间构型： ；CS2 。 (2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A ；B 。 (3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式： 平面三角形分子 ，三角锥形分子 ，正四面体形分子 。 (4)下列微粒的键角由大到小的顺序为 (填序号)。 ①HCN　②SiF4　③SCl2　④　⑤H3O＋ 【答案】(1)正四面体形 直线形 (2) CH CH (3)BF3 NF3 CF4 (4)①④②⑤③ 【详解】（1）中P原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；CS2中S原子采取sp杂化，分子的空间构型与CO2一样，直线形。故答案为：正四面体形；直线形； （2）A含有1个碳原子和3个氢原子且为平面结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp2杂化；B含有1个碳原子和3个氢原子且为三角锥形结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp3杂化。故答案为：CH；CH； （3）第2周期的五种非金属主族元素原子B、C、N、O、F构成的分子中，平面三角形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，正四面体形分子为CF4.。故答案为：BF3；NF3；CF4； （4）①HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp杂化)，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近104.5°；④为平面三角形结构，键角为120°；⑤H3O＋为三角锥形结构，键角接近107.3°。所以键角由大到小的顺序为①④②⑤③。故答案为：①④②⑤③。 突破二 粒子的空间构型的判断 3．关于下表所列四种微粒的各项描述完全正确的一项是 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 四面体形 平面三角形 正四面体形 分子或离子的空间结构名称 直线形 四面体形 V形 三角锥形 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．中心原子F的价层电子对数为4，采用sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，孤对电子2对，离子空间结构为V形，A错误； B．PCl3中心原子P的价层电子对数为4，采用sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，孤对电子1对，分子空间结构为三角锥形，B错误； C．中心原子N的价层电子对数为3，采用sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，孤对电子1对，离子空间结构为V形，C正确； D．中心原子B的价层电子对数为4，采用sp3杂化，VSEPR模型为正四面体形，无孤对电子，离子空间结构为正四面体形，D错误；故答案为：C。 4．砷化镓为第二代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题： (1)下列说法不正确的是  ___________  （填序号）。 A．砷化镓是分子晶体 B．电负性As>Ga C．第一电离能As>Ga D．砷化镓晶体中含有配位键 (2)Ga的核外电子排布式为     。 (3)砷化镓可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃下反应制得，（CH3）3Ga中镓原子的杂化轨道方式为     ，（CH3）3Ga分子是     （填“极性”或“非极性”）分子。AsH3分子空间结构 为     ，N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是     （用氢化物分子式表示）。 (4)砷化镓晶胞中所包含的砷原子（白色球）个数为     ，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为 。 【答案】(1)A (2)1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1） (3) sp2 非极性 三角锥形 NH3>AsH3>PH3 (4) 4 正四面体形 【详解】(1)由图示可知砷化镓中原子间以共价键结合成网状结构，其晶体属于共价晶体，A错误； 同周期从左到右元素的电负性增大，As和Ga处于同一周期，电负性As>Ga，B正确 同周期从左到右第一电离能整体呈现增大趋势，但ⅤA族的As 4p电子处于半充满的较稳定结构，第一电离As>Ga，C正确； 由于Ga原子最外层只有3个电子，而每个Ga原子与4个As原子成键，因此其中一个共价键必为配位键，D正确。 (2)Ga位于第四周期第ⅢA族，价层电子排布式为4s24p1.因此其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1（或[Ar]3d104s24p1）。 (3)Ga的价层电子对数为=3，孤电子对数为0，所以Ga原子的杂化轨道方式为sp2，(CH3)3Ga分子为平面正三角形结构，所以该分子为非极性分子。 AsH3分子中的As采取sp3杂化，As的价层电子对数为=4，孤电子对数为1，所以该分子为三角锥形。 由于NH3分子间存在氢键，而AsH3、PH3分子间不能形成氢键，分子间作用力弱，所以NH3的沸点最高，由于AsH3的相对分子质量大于PH3，故AsH3的沸点高于PH3，其氢化物沸点由高到低的顺序NH3>AsH3>PH3 (4)根据“均摊法”：白球个数为6×＋8×=4.由与同一镓原子相连的砷原子有4个可知，镓采取sp3杂化，所以与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为正四面体形。 突破三 杂化轨道理论与分子的结构的关系 5．冠醚是由多个二元醇分子之间脱水形成的环状化合物。18一冠–6可用作相转移催化剂，其与形成的螯合离子结构如下图所示。下列说法错误的是 A．该螯合离子中碳与氧原子具有相同的杂化类型 B．该螯合离子中所有非氢原子可以位于同一平面 C．该螯合离子中极性键与非极性键的个数比为7:1 D．该冠醚除外，不可以与其他碱金属阳离子作用 【答案】B 【详解】A．该螯合离子中碳与氧原子都为杂化，具有相同的杂化类型，A正确； B．该螯合离子中任一原子、与该原子相连的两个原子及所形成的空间结构为三角锥形，故所有非氢原子不能位于同一平面，B错误； C．该螯合离子中极性键有24个键、12个键以及6个原子与形成的配位键，有6个非极性键，极性键与非极性键个数比为，C正确； D．该冠醚属于超分子，具有分子识别的特征，除外，不能与其他碱金属阳离子作用，D正确。故选B。 6．氮元素是地球上极为丰富的元素，氮元素可形成多种化合物。 (1)NH3分子的空间结构为 ，C、N、O三种元素的电负性从大到小的顺序是 。 (2)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。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4，N2H6SO4与硫酸铵化合物类型相同。 ①N2H4的结构式为 。 ②写出肼与硫酸反应生成N2H6SO4的化学方程式 。 ③N2H6SO4晶体内不存在 (填字母)。 a．离子键　　   b．共价键　    c．配位键    　d．范德华力    ④肼可用作火箭燃料，火箭推进器中装入液态肼和过氧化氢，当它们混合时即产生气体，并放出大量热。已知1 g肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，放出20.1kJ的热量，写出该反应的热化学方程式为 。 (3)下图表示某种含氮有机物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点，分子内存在空腔，能嵌入某离子或某分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机物识别的是___________(填字母)。 A．CF4 B．CH4 C． D．H2O 【答案】(1)三角锥形 O>N>C (2) N2H4 +H2SO4＝N2H6SO4 d N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g) △H=－643.2kJ/mol (3)C 【详解】（1）NH3中心原子为N原子，N原子的价层电子对为3+对，杂化方式为sp3杂化，有一对孤电子对因此空间构型为三角锥形；同周期从左到右非金属性增强，电负性增大，所以C、N、O三种元素电负性从大到小的顺序是O>N>C； （2）肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2取代形成的另一种氮的氢化物，结构式为：； N2H4是二元弱碱，硫酸是二元酸，二者反应生成N2H6SO4的方程式为：N2H4 +H2SO4＝N2H6SO4； N2H6SO4是离子晶体，N2和之间存在离子键，N2中N和H之间形成6个共价键(其中2个配位键)，N和N之间形成共价键，中S和O之间形成共价键，不含范德华力，故选d； 1 g肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，放出20.1kJ的热量，1mol肼与足量过氧化氢反应放出的热量为20.1kJ×32=643.2kJ，该反应的热化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)  △ H=－643.2kJ/mol； （3）注意氢键的形成条件及成键元素(N、O、F、H)，本题中嵌入的某微粒应分别与4个N原子形成4个氢键，由成键元素及数目可知为，故选C。 建议时间：30分钟 7．某元素基态原子价电子排布式为，下列说法不正确的是 A．该原子位于周期表p区 B．该元素的最高正价为+4价 C．该基态原子中存在两个未成对电子 D．该元素最简单氢化物的空间构型是V形 【答案】B 【详解】A．该元素的价电子排布式为3s23p4，最后一个电子填充在p能级，因此该元素位于周期表p区，故A说法正确； B．根据价电子排布式为3s23p4，最大能层是3，推出该元素位于第三周期，最外层有6个电子，即属于ⅥA族，该元素为S，最高正价为+6价，故B说法错误； C．基态硫原子的价电子轨道式为  ，存在两个未成对电子，故C说法正确； D．该元素最简单氢化物为H2S，中心原子S有2个σ键，2个孤电子对，空间构型为V形，故D说法正确答案为B。 8．下列说法中正确的是 A．p轨道与p轨道不能形成键 B．键可以绕键轴旋转，键不能绕键轴旋转 C．BF3分子含有非极性共价键，空间结构为平面正三角形 D．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍 【答案】B 【详解】A．p轨道与p轨道能形成σ键，如Cl2中两个氯原子之间的σ键，是p-pσ键，故A错误； B．σ键为轴对称，σ键可以绕键轴旋转，π键为镜面对称，不能绕键轴旋转，故B正确； C．BF3分子含有B-F键，属于极性共价键，BF3中B的价层电子对数为3+=3，其空间构型为平面正三角形，故C错误； D．乙烯中碳碳双键的键能比乙烷中碳碳单键的键能的2倍小，故 D错误；答案为B。 9．我国的激光技术在世界上处于领先地位。据报道，有科学家用激光溅射技术成功研制出氮化碳薄膜。分析表明，β-氮化碳的硬度可以媲美金刚石，成为首屈一指的超硬新材料，其结构如图。下列有关β-氮化碳的说法错误的是    A．属于共价晶体 B．化学式为 C．碳、氮原子均采取杂化 D．1molβ-氮化碳中含有4mol N—C键 【答案】D 【详解】A．β-氮化碳硬度可以媲美金刚石，则β-氮化碳为共价晶体，A项正确； B．由图可知，每个C原子和4个N原子形成4个共价键，每个N原子与3个C原子形成3个共价键，所以β-氮化碳的化学式为，B项正确； C．每个C原子均形成4个共价键，无孤电子对，均采取杂化，每个N原子均形成3个共价键，孤电子对数为1，均采取杂化，C项正确； D．由B项分析可知，1mol β-氮化碳中键的物质的量为，D项错误；故选：D。 10．羰基铁［Fe(CO)5]广泛用于催化剂，汽油抗爆剂等，为黄色粘稠状液体，熔点为-20℃，沸点为103℃，60℃在空气中可自燃，其结构和部分键长如图所示。    (1)Fe(CO)5晶体类型为 。(填“离子晶体”或“分子晶体”) (2)下列说法正确的是___________。 A．中心Fe原子可能采取sp3杂化 B．配体与Fe原子所形成的配位键的键能相同 C．Fe在周期表中位于Ⅷ族，属于d区元素 D．制备Fe(CO)5应在隔绝空气的条件下进行 【答案】(1)分子晶体 (2)CD 【详解】（1）羰基铁为黄色粘稠状液体，熔点为-20℃，沸点为103℃，其熔沸点较低，为分子晶体； （2）A．中心Fe原子形成5个共价键，不可能采取sp3杂化，A错误；     B．由图可知，配体与Fe原子所形成的配位键的键长不完全相同，故其键能不完全相同，B错误； C．Fe为26号元素，在周期表中位于Ⅷ 族，属于d区元素，C正确；     D．羰基铁60℃在空气中可自燃，故制备Fe(CO)5应在隔绝空气的条件下进行，防止爆炸，D正确； 故选CD。 11．冠醚皇冠状的分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并－18－冠－6与K+形成的超分子的结构如图所示，下列说法错误的是 A．冠醚可以用来识别碱金属离子 B．含该超分子的晶体是分子晶体 C．该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种 D．该螯合离子中配位键的数目为6 【答案】B 【详解】A．二苯并－18－冠－6与钾离子能形成鳖合离子说明冠醚可以用来识别碱金属离子，故A正确； B．由超分子的结构可知，含该超分子的晶体是由螯合离子和阴离子形成的离子晶体，故B错误； C．由超分子的结构可知，冠醚分子中苯环上碳为sp2杂化，碳链上饱和碳为sp3杂化，则碳原子杂化方式有2种，故C正确； D．由超分子的结构可知，螯合离子中钾离子与氧原子形成6个配位键，故D正确；故选B。 12．甲硫氨酸是构成人体的必需氨基酸之一，结构简式如图所示。下列有关说法正确的是    A．CH4、CS2、SO2都是由极性键构成的极性分子 B．基态氧原子的电子有8种空间运动状态 C．甲硫氨酸分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3 D．甲硫氨酸分子间不能形成氢键 【答案】C 【详解】A．CH4、CS2是由极性键构成的非极性分子，故A错误； B．原子核外的电子占有几个轨道就有几种空间运动状态，氧原子核外共占有5个轨道，则基态氧原子的电子有5种空间运动状态，故B错误； C．该分子中C=O上的碳原子是sp2杂化，其他碳原子都是sp3杂化，故C正确； D．甲硫氨酸分子含有氨基和羧基，分子间能形成氢键，故D错误；故选C。 13．关于原子轨道杂化的说法正确的是 A．CH4分子的键角与其分子中杂化轨道间的夹角相同 B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子中的1s轨道和2p轨道重新混杂，形成的一组能量相同的新轨道 C．CH4分子中的碳原子通过sp3杂化改变了原子轨道的形状、方向和数目，使原子的成键能力增强 D．杂化轨道可用于形成σ键、π键和容纳孤电子对 【答案】A 【详解】A．CH4中心原子价层电子对数为，由于没有孤对电子，因此CH4分子的键角与其分子中杂化轨道间的夹角相同，故A正确； B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子中能量相近的轨道即2s轨道和2p轨道重新混杂，形成的一组能量相同的新轨道，故B错误； C．杂化后原子轨道的数目没有改变，故C错误； D．杂化轨道可用于形成σ键，容纳孤电子对，但不能形成π键，故D错误。综上所述，答案为A。 14．下列描述正确的是 ①为V形的极性分子； ②的空间构型为平面三角形； ③中有6对完全相同的成键电子对 ④和的中心原子均为杂化； ⑤分子中既含键又含键； ⑥的键角小于的键角 A．①②③④⑥ B．②③④ C．③④⑤⑥ D．①④⑧ 【答案】C 【详解】①CS2与CO2分子构型相同，二氧化碳的分子结构为O=C=O，则CS2的结构为S=C=S，属于直线形分子，错误； ②ClO中Cl的价层电子对数=3+(7+1-2×3)=4，含有一个孤电子对，则离子的空间构型为三角锥形，错误； ③SF6中S-F含有一个成键电子对，所以SF6中含有6个S-F键，则分子中有6对完全相同的成键电子对，正确； ④SiF4中Si的价层电子对数=4+(4-1×4) =4，SO中S的价层电子对数=3+(6+2-2×3)=4，所以中心原子均为sp3杂化，正确； ⑤HCHO分子中含有碳氧双键，既含σ键又含π键，正确； ⑥F的电负性更大，中孤电子对偏向N，导致孤电子对对成键电子对的斥力更大，使得键角小于的键角，正确；故选C。 15．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、H2O2、N2分子中： (1)以非极性键结合的非极性分子是 (填化学式，下同)。 (2)以极性键结合，具有直线形结构的非极性分子是 。 (3)以极性键结合，具有正四面体结构的非极性分子是 。 (4)以极性键结合，具有三角锥形结构的极性分子是 。 (5)含有非极性键的极性分子是 。 【答案】(1)N2 (2)CS2 (3)CH4 (4)NH3 (5)H2O2 【详解】（1）同种原子之间形成的共价键为非极性共价键，上述分子中氮气中只存在非极性键，正负电荷中心重合，为非极性分子，故答案为N2。 （2）上述分子中HF、N2和CS2为直线形结构，HF是极性分子，N2以非极性键结合，CS2是极性键结合的非极性分子，故答案为CS2。 （3）上述分子中只有CH4是正四面体结构，具有高度对称性，正负电中心重合，是非极性分子。 （4）NH3中氮原子杂化方式为sp3杂化，有一对孤对电子，空间结构为三角锥形，正负电荷中心不重合，为极性分子，故答案为NH3。 （5）上述分子中，过氧化氢中既存在极性键又存在非极性键，正负电中心不重合，是极性分子，故答案为H2O2。 16．金刚砂()是重要的工业制品，可由二氧化硅与碳的反应制得：。的晶体结构与金刚石的相似，如本章如图所示，其中C原子和原子的位置是交替的。 (1)X是 ？ (2)写出基态原子的电子排布式 ；中的化合价是 ？ (3)X可与氧气反应生成Y，判断Y分子的中心原子杂化轨道类型和键角 (4)晶体与晶体硅相比，熔点较高的是 晶体？请分析原因 (5)在中最小的环上有 个原子，已知键的键能为a，理论上分解1形成气态原子所需要的能量是 。 【答案】(1)CO (2)1s22s22p63s23p2 +4 (3)sp杂化、键角为180° (4) 晶体与晶体硅均为共价晶体，碳原子半径小于硅原子半径，碳硅键键长小于碳碳键键长，故碳硅键键能更大 (5)6 4akJ 【详解】（1）根据质量守恒定律可知，X为一氧化碳，固故填CO； （2）硅为14号元素原子，基态原子的电子排布式1s22s22p63s23p2；同主族由上而下，金属性增强，非金属性逐渐减弱，元素电负性减弱；中的电负性更小，显正价，故化合价是+4； （3）一氧化碳和氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳中C原子的价层电子对数为，则中心原子为sp杂化，为直线形分子，键角为180°； （4）晶体与晶体硅均为共价晶体，碳原子半径小于硅原子半径，碳硅键键长小于碳碳键键长，故碳硅键键能更大，晶体熔点更高； （5）环中原子数最少的环为最小环；由图可知，在中最小的环上有6个原子；晶体中1个碳与4个硅相连、1个硅与4个碳相连，则1中存在4mol碳硅键，已知键的键能为a，理论上分解1形成气态原子所需要的能量是4akJ。 建议时间：20分钟 1．（2025·福建·高考真题）某电解质阴离子的结构如图。X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大短周期元素，下列说法错误的是 A．键角： B．电负性： C．最简单氢化物沸点： D．X、Y、R均可与Z组成标况下为气态的化合物 【答案】A 【分析】X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大短周期元素，由图，X形成4个共价键且原子序数小，X为碳，Z形成2个共价键、R形成6个共价键，则Z为氧、R为硫，那么Y为氮；Q形成1个共价键且原子序数大于氧，则为氟； 【详解】A．二氧化碳中碳的价层电子对数为，为sp杂化，为直线形结构，二氧化硫中硫的价层电子对数为，为sp2杂化，为V形结构，则键角：，A错误；    B．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；电负性：，B正确； C．水分子形成氢键数大于氨气分子，则水沸点高于氨气，甲烷不能形成氢键，沸点最低，故最简单氢化物沸点：，C正确； D．一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化硫均为标况下的气态化合物，D正确；故选A。 2．（2025·天津·高考真题）硫是一种重要的非金属元素。 (1)基态S原子的价层电子的轨道表示式为 。H2S的VSEPR模型名称为 ，其空间结构为 。 (2)H2O、H2S、H2Se的沸点由高到低的顺序为 。 (3)NH4HS的电子式为 。在25℃和101 kPa下，NH3与H2S两种气体反应生成1 mol NH4HS固体时，放出90.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式为 。 (4)25℃时，H2S的Ka1和Ka2分别为1.1×10-7、1.3×10-13，NH3·H2O的Kb为1.8×10-5，则NH4HS水溶液显 (填“酸性”“中性”“碱性”)。 (5)硫化锂晶体的晶胞如图，晶胞中含有硫离子的数目为 ；与硫离子最近且距离相等的锂离子的数目为 。 (6)将1.0 g硫粉和2.0 g铁粉均匀混合，放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端引发反应，反应剧烈。实验中可能发生的反应为 (用化学方程式表示)。 【答案】(1) 四面体形 V形 (2) (3) (4)碱性 (5)4 8 (6)、、 【详解】（1）S是16号元素，基态S原子的价层电子排布式为3s23p4，轨道表示式为。H2S中S原子价电子对数为4，VSEPR模型名称为四面体形，S原子有2个孤电子对，其空间结构为V形。 （2）H2O、H2S、H2Se都是分子晶体，结构相似，H2O能形成分子间氢键，沸点最高；H2S的相对分子质量小于H2Se，范德华力H2S<H2Se，所以沸点由高到低的顺序为； （3）NH4HS是离子化合物，电子式为。在25℃和101 kPa下，NH3与H2S两种气体反应生成1 mol NH4HS固体时，放出90.4 kJ的热量，放热反应焓变为负值，该反应的热化学方程式为； （4）25℃时，H2S的Ka1为1.1×10-7，NH3·H2O的Kb为1.8×10-5，根据“谁强显谁性”，NH4HS水溶液显碱性。 （5）根据均摊原则，晶胞中含有硫离子的数目为；根据图示，与硫离子最近且距离相等的锂离子的数目为8。 （6）实验中可能发生的反应有铁和S加热生成硫化亚铁、铁和氧气点燃生成四氧化三铁、硫燃烧生成二氧化硫，、、。 3．（2025·福建·高考真题）头孢菌素抑制转肽酶的机制如图。下列说法错误的是 A．头孢菌素能发生酯化反应 B．头孢菌素虚框内有5个杂化碳原子 C．产物实框内有2个手性碳原子 D．中最多有6个原子共平面 【答案】B 【详解】A．头孢菌素中含羧基，故能发生酯化反应，A正确；    B．头孢菌素虚框内的羰基碳、双键碳均为sp2杂化，则有6个杂化碳原子，B错误； C．手性碳原子是连有四个不同基团的碳原子；产物实框内有2个手性碳原子，C正确； D．中羰基碳为sp2杂化，与其直接相连的原子共面，碳氢单键、氧氢单键可以旋转，则分子中最多有6个原子共平面，D正确；故选B。 4．（2025·海南·高考真题）有机硒化合物的研究意义重大。调控有机物Ⅰ与Se的用量比，可分别得到Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(Ph-代表苯基)。 下列说法正确的是 A．Ⅰ中所有磷原子共平面 B．Ⅱ和Ⅲ均为极性分子 C．等量的Ⅰ分别完全转化为Ⅱ和Ⅲ消耗Se的物质的量之比为 D．产物Ⅳ的红外光谱中存在键的吸收峰，说明产物不纯 【答案】D 【详解】A．Ⅰ中P原子的价层电子对数为，孤电子对数为1，采用sp3杂化，每个P原子与其相连2个P原子、1个C原子构成三角锥形，故Ⅰ中所有磷原子不共平面，A错误； B．Ⅱ分子结构不对称，正、负电荷中心不重合，为极性分子，Ⅲ分子结构对称，正、负电荷中心重合，为非极性分子，B错误； C．Ⅰ转化为Ⅱ的化学方程式为3+15Se→5，Ⅰ转化为Ⅲ的化学方程式为2+20Se→5，则等量的Ⅰ分别完全转化为Ⅱ和Ⅲ消耗Se的物质的量之比为5:10=1:2，C错误； D．产物Ⅳ的红外光谱中存在键的吸收峰，说明产物Ⅳ中混有Ⅱ、Ⅲ等杂质，即产物不纯，D正确； 故选D。 5．（2025·北京·高考真题）通过和的相互转化可实现的高效存储和利用。 (1)将的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 。 (2)分子中键角小于，从结构角度解释原因： 。 (3)的晶胞是立方体结构，边长为，结构示意图如下。 ①的配体中，配位原子是 。 ②已知的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。() (4)和反应过程中能量变化示意图如下。 ①室温下，和反应生成而不生成。分析原因： 。 ②从平衡的角度推断利于脱除生成的条件并说明理由： 。 【答案】(1) (2)NH3中N原子的sp3杂化轨道有一个孤电子对，斥力较大 (3)N (4) E2＜E1，温度低时更容易生成 [Mg(NH3)6]Cl2是吸热反应，也是气体分子数增加的反应，升温、减压有利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3 【详解】（1）Mg是第12号元素，其基态最外层电子的电子排布式为3s2，故其基态原子最外层轨道表示式为：。 （2）NH3中N原子的键电子对数为3、孤电子对数为=1，价层电子对数为4，N原子的sp3杂化轨道有一个孤电子对，斥力较大，故NH3分子中H-N-H的键角小于109°28′。 （3）①的内界为，故其配体为NH3，由于N原子有孤电子对，所以配位原子为N； ②根据均摊法，该晶胞中的个数为，的个数为8，故每个晶胞中含有4个，则晶体的密度为。 （4）①由MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知，E2＜E1，温度低时更容易生成； ②根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知[Mg(NH3)6]Cl2是吸热反应，该反应也是气体分子数增加的反应，故升温、减压有利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 杂化轨道理论与分子空间构型推断 建议时间：20分钟 突破一 价层电子对互斥模型的理解 1．下列有关NH3和BF3的说法正确的是 A．NH3的空间结构是三角锥形 B．NH3中N原子上有1对孤电子对，BF3中B原子上无孤电子对 C．NH3和BF3形成的化合物NH3·BF3中各原子都达到8电子稳定结构 D．NH3和BF3的中心原子的价层电子对数均为4 2．试回答下列问题： (1)指出下列分子或离子的空间构型： ；CS2 。 (2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A ；B 。 (3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式： 平面三角形分子 ，三角锥形分子 ，正四面体形分子 。 (4)下列微粒的键角由大到小的顺序为 (填序号)。 ①HCN　②SiF4　③SCl2　④　⑤H3O＋ 突破二 粒子的空间构型的判断 3．关于下表所列四种微粒的各项描述完全正确的一项是 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 四面体形 平面三角形 正四面体形 分子或离子的空间结构名称 直线形 四面体形 V形 三角锥形 A．A B．B C．C D．D 4．砷化镓为第二代半导体，以其为材料制造的灯泡寿命长、耗能少。已知砷化镓的晶胞结构如图所示。请回答下列问题： (1)下列说法不正确的是  ___________  （填序号）。 A．砷化镓是分子晶体 B．电负性As>Ga C．第一电离能As>Ga D．砷化镓晶体中含有配位键 (2)Ga的核外电子排布式为     。 (3)砷化镓可由（CH3）3Ga和AsH3在700℃下反应制得，（CH3）3Ga中镓原子的杂化轨道方式为     ，（CH3）3Ga分子是     （填“极性”或“非极性”）分子。AsH3分子空间结构 为     ，N、P、As处于同一主族，其氢化物沸点由高到低的顺序是     （用氢化物分子式表示）。 (4)砷化镓晶胞中所包含的砷原子（白色球）个数为     ，与同一个镓原子相连的砷原子构成的空间结构为 。 突破三 杂化轨道理论与分子的结构的关系 5．冠醚是由多个二元醇分子之间脱水形成的环状化合物。18一冠–6可用作相转移催化剂，其与形成的螯合离子结构如下图所示。下列说法错误的是 A．该螯合离子中碳与氧原子具有相同的杂化类型 B．该螯合离子中所有非氢原子可以位于同一平面 C．该螯合离子中极性键与非极性键的个数比为7:1 D．该冠醚除外，不可以与其他碱金属阳离子作用 6．氮元素是地球上极为丰富的元素，氮元素可形成多种化合物。 (1)NH3分子的空间结构为 ，C、N、O三种元素的电负性从大到小的顺序是 。 (2)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。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4，N2H6SO4与硫酸铵化合物类型相同。 ①N2H4的结构式为 。 ②写出肼与硫酸反应生成N2H6SO4的化学方程式 。 ③N2H6SO4晶体内不存在 (填字母)。 a．离子键　　   b．共价键　    c．配位键    　d．范德华力    ④肼可用作火箭燃料，火箭推进器中装入液态肼和过氧化氢，当它们混合时即产生气体，并放出大量热。已知1 g肼与足量过氧化氢反应生成氮气和水蒸气，放出20.1kJ的热量，写出该反应的热化学方程式为 。 (3)下图表示某种含氮有机物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点，分子内存在空腔，能嵌入某离子或某分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机物识别的是___________(填字母)。 A．CF4 B．CH4 C． D．H2O 建议时间：30分钟 7．某元素基态原子价电子排布式为，下列说法不正确的是 A．该原子位于周期表p区 B．该元素的最高正价为+4价 C．该基态原子中存在两个未成对电子 D．该元素最简单氢化物的空间构型是V形 8．下列说法中正确的是 A．p轨道与p轨道不能形成键 B．键可以绕键轴旋转，键不能绕键轴旋转 C．BF3分子含有非极性共价键，空间结构为平面正三角形 D．乙烯中碳碳双键的键能是乙烷中碳碳单键的键能的2倍 9．我国的激光技术在世界上处于领先地位。据报道，有科学家用激光溅射技术成功研制出氮化碳薄膜。分析表明，β-氮化碳的硬度可以媲美金刚石，成为首屈一指的超硬新材料，其结构如图。下列有关β-氮化碳的说法错误的是    A．属于共价晶体 B．化学式为 C．碳、氮原子均采取杂化 D．1molβ-氮化碳中含有4mol N—C键 10．羰基铁［Fe(CO)5]广泛用于催化剂，汽油抗爆剂等，为黄色粘稠状液体，熔点为-20℃，沸点为103℃，60℃在空气中可自燃，其结构和部分键长如图所示。    (1)Fe(CO)5晶体类型为 。(填“离子晶体”或“分子晶体”) (2)下列说法正确的是___________。 A．中心Fe原子可能采取sp3杂化 B．配体与Fe原子所形成的配位键的键能相同 C．Fe在周期表中位于Ⅷ族，属于d区元素 D．制备Fe(CO)5应在隔绝空气的条件下进行 11．冠醚皇冠状的分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并－18－冠－6与K+形成的超分子的结构如图所示，下列说法错误的是 A．冠醚可以用来识别碱金属离子 B．含该超分子的晶体是分子晶体 C．该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种 D．该螯合离子中配位键的数目为6 12．甲硫氨酸是构成人体的必需氨基酸之一，结构简式如图所示。下列有关说法正确的是    A．CH4、CS2、SO2都是由极性键构成的极性分子 B．基态氧原子的电子有8种空间运动状态 C．甲硫氨酸分子中碳原子的杂化类型有sp2和sp3 D．甲硫氨酸分子间不能形成氢键 13．关于原子轨道杂化的说法正确的是 A．CH4分子的键角与其分子中杂化轨道间的夹角相同 B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子中的1s轨道和2p轨道重新混杂，形成的一组能量相同的新轨道 C．CH4分子中的碳原子通过sp3杂化改变了原子轨道的形状、方向和数目，使原子的成键能力增强 D．杂化轨道可用于形成σ键、π键和容纳孤电子对 14．下列描述正确的是 ①为V形的极性分子； ②的空间构型为平面三角形； ③中有6对完全相同的成键电子对 ④和的中心原子均为杂化； ⑤分子中既含键又含键； ⑥的键角小于的键角 A．①②③④⑥ B．②③④ C．③④⑤⑥ D．①④⑧ 15．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、H2O2、N2分子中： (1)以非极性键结合的非极性分子是 (填化学式，下同)。 (2)以极性键结合，具有直线形结构的非极性分子是 。 (3)以极性键结合，具有正四面体结构的非极性分子是 。 (4)以极性键结合，具有三角锥形结构的极性分子是 。 (5)含有非极性键的极性分子是 。 16．金刚砂()是重要的工业制品，可由二氧化硅与碳的反应制得：。的晶体结构与金刚石的相似，如本章如图所示，其中C原子和原子的位置是交替的。 (1)X是 ？ (2)写出基态原子的电子排布式 ；中的化合价是 ？ (3)X可与氧气反应生成Y，判断Y分子的中心原子杂化轨道类型和键角 (4)晶体与晶体硅相比，熔点较高的是 晶体？请分析原因 (5)在中最小的环上有 个原子，已知键的键能为a，理论上分解1形成气态原子所需要的能量是 。 建议时间：20分钟 1．（2025·福建·高考真题）某电解质阴离子的结构如图。X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大短周期元素，下列说法错误的是 A．键角： B．电负性： C．最简单氢化物沸点： D．X、Y、R均可与Z组成标况下为气态的化合物 2．（2025·天津·高考真题）硫是一种重要的非金属元素。 (1)基态S原子的价层电子的轨道表示式为 。H2S的VSEPR模型名称为 ，其空间结构为 。 (2)H2O、H2S、H2Se的沸点由高到低的顺序为 。 (3)NH4HS的电子式为 。在25℃和101 kPa下，NH3与H2S两种气体反应生成1 mol NH4HS固体时，放出90.4 kJ的热量，该反应的热化学方程式为 。 (4)25℃时，H2S的Ka1和Ka2分别为1.1×10-7、1.3×10-13，NH3·H2O的Kb为1.8×10-5，则NH4HS水溶液显 (填“酸性”“中性”“碱性”)。 (5)硫化锂晶体的晶胞如图，晶胞中含有硫离子的数目为 ；与硫离子最近且距离相等的锂离子的数目为 。 (6)将1.0 g硫粉和2.0 g铁粉均匀混合，放在陶土网上堆成条状。用灼热的玻璃棒触及混合粉末的一端引发反应，反应剧烈。实验中可能发生的反应为 (用化学方程式表示)。 3．（2025·福建·高考真题）头孢菌素抑制转肽酶的机制如图。下列说法错误的是 A．头孢菌素能发生酯化反应 B．头孢菌素虚框内有5个杂化碳原子 C．产物实框内有2个手性碳原子 D．中最多有6个原子共平面 4．（2025·海南·高考真题）有机硒化合物的研究意义重大。调控有机物Ⅰ与Se的用量比，可分别得到Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(Ph-代表苯基)。 下列说法正确的是 A．Ⅰ中所有磷原子共平面 B．Ⅱ和Ⅲ均为极性分子 C．等量的Ⅰ分别完全转化为Ⅱ和Ⅲ消耗Se的物质的量之比为 D．产物Ⅳ的红外光谱中存在键的吸收峰，说明产物不纯 5．（2025·北京·高考真题）通过和的相互转化可实现的高效存储和利用。 (1)将的基态原子最外层轨道表示式补充完整： 。 (2)分子中键角小于，从结构角度解释原因： 。 (3)的晶胞是立方体结构，边长为，结构示意图如下。 ①的配体中，配位原子是 。 ②已知的摩尔质量为，阿伏加德罗常数为，该晶体的密度为 。() (4)和反应过程中能量变化示意图如下。 ①室温下，和反应生成而不生成。分析原因： 。 ②从平衡的角度推断利于脱除生成的条件并说明理由： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $