第2章 专题探究3 粒子的空间结构-【学霸黑白题】2025-2026学年高中化学选择性必修2（人教版）

子对数为3+2×(6-3×2)=3，无孤电子对，故分子空间结构为平面 三角形。(2)BF3的价层电子对数为3，B原子采用sp2杂化，B原子 上没有孤电子对，则BF,分子的空间结构为平面三角形，F一B一F的 键角为120°，BF4中B原子价层电子对数为4，B原子采用sp3杂化， 没有孤电子对，则BF,为正四面体形。(3)NH3分子中心原子N的 价层电子对数为3+2×(5-3x1)=4,N原子采用p杂化，分子的空 间结构为三角锥形；N2H4中氮原子与NH3中氮原子杂化类型相同， 均为p杂化。(4)H,0中0原子的价层电子对数为3+2×(6-1 3×1)=4,0原子采用sp3杂化。H0*中H一0-H键角比H20 中H一0一H键角大，因为H20中氧原子有2个孤电子对，H,0*中氧 原子只有1个孤电子对，排斥力较小。 3s 3p 9.()间t 第三周期第MA族 (2)① ②sp3③<孤电子对对成键电子对的 排斥作用大于成键电子对间的排斥作用(3)B 解析：(1)硫元素的原子序数为16，位于元素周期表第三周期第IA 族，价层电子排布式为3s23p4,价层电子的轨道表示式为 四川1十(2)①由雌黄分子中各原子均满足8电子结构可 3s 3p 知，分子中硫原子形成2个共价键，砷原子形成3个共价键，则分子 中硫原子和砷原子的位置如图所示： ;②由雌黄 分子的结构示意图可知，分子中硫原子的价层电子对数为4，则硫原 子的杂化方式为s即杂化；③由雌黄分子的结构示意图可知，分子中 砷原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，则砷原子的VSEPR模 型为四面体形，由孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子 对间的排斥作用可知，键角：∠SAsS小于109°28'。(3)由孤电子对 对成键电子对的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用可知，四氟 化硫分子中孤电子对位于图中B处。 压轴挑战 10.(1)NH3sp3H202、N2H4、C2H4(合理即可)(2)NO3、NO2、 C0号S0}(3)正四面体形σ键(4)3：2 解析：由“A的核外电子总数与其周期数相同”可知A是氢；由“D 原子的L电子层中成对电子与未成对电子占据的轨道数相同，并且 无空轨道”可知D是氧；由“B原子的L电子层中未成对电子数 与D相同，但还有空轨道”可知B是碳：由“A、B、C、D、E的原子 序数依次增大”可知C是氮；由“A、B、C、D、E为短周期元素” 和“D与E同主族”可知E是硫。 专题探究3粒子的空间结构 黑题 专题强化 题号123456 78 答案BB BCAB DD 1.B解析：在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，N原子 形成三个共用电子对，F原子形成一个共用电子对，则N2F2分子的 结构式为N二N,双键中含有1个σ键和1个π键，单键中含 有1个σ键，因此1个N2F2分子中含有3个σ键，1个π键，根据双 键的结构特点可知，四个原子处于同一平面，N原子的价层电子对 数=245-)-2=3，因此N原子采取p杂化，故选B。 2 2.B解析：氨基乙酸钠中氮原子采取sp3杂化，而碳原子采取8即3、p2 选择性必修第二册·RJ 杂化，故A错误：氨基乙酸钠中N原子价层电子对数=σ键个数+孤 电子对数，N原子的σ键数为3、孤电子对数为1，N原子的价层电子 对数为4，故B正确；单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键， 1mol氨基乙酸钠分子中有8molσ键，故C错误：由于氨原子为sp 杂化，和与其成键的另外三个原子不可能共平面，故D错误。 3.B解析：C2H4分子中含1个碳碳双键、4个碳氢单键，每个单键中 含1个σ键，双键中含1个σ键和1个T键，A正确；F原子半径比 Cl原子半径小，所以F一F键比CCI键短，但是由于F一F键键长 短，原子间斥力大，所以F2稳定性差，且F原子比C1原子非金属性 强，所以F2化学性质更不稳定，B错误；NH3和PH3均为三角锥形结 构，由于电负性：N>P,成键电子靠近中心N原子，成键电子对间产生 的斥力大，所以NH3的键角比PH3大，C正确；BF,中心原子的价层 电子对数为3+)×(3-3×1)=3，中心原子采取sp2杂化，没有孤电 子对，BF,的VSEPR模型为平面三角形：S03中心原子的价层电子 对数为3+ 2×(6-3×2)=3,中心原子采取sp2杂化，没有孤电子 对，S03的VSEPR模型为平面三角形，D正确。 4.C解析：二氧化碳分子的空间结构为直线形，键角为180°，碳酸根 离子的空间结构为平面三角形，键角为120°，水分子的空间结构为V 形，键角约为105°，则二氧化碳、碳酸根离子、水的键角依次减小， 故A、B错误，C正确；氯化钙为离子化合物，不能用VSEPR模型预测 氯化钙的空间结构，故D错误。 5.A解析：已知咪唑分子具有类似苯环的结构，则C、N都为sp2杂化， 在形成大T键过程中，每个C原子提供1个电子，与H原子相连的N 原子提供2个电子，另一N原子提供1个电子，形成的大π键表示为 Π，N-甲基咪唑分子中，每个C原子提供1个电子，与甲基相连的N 原子提供2个电子，另一N原子提供1个电子，形成的大π键表示为 Π，在形成大π键过程中每个原子首先形成单键，余下的最外层单 电子或者孤电子对成大π键，则有电子3×1+2×2-1=6，故分子中的 大π键均可表示为Ⅱ，A正确：N-甲基咪唑(b)分子中的甲基是推 电子基，C一N键的键长：①>②，B错误；咪唑(a)和N-甲基咪唑(b) 都含大T键，a和b分子中的N原子都采取sp杂化，环上的C原子 采取sp2杂化，但甲基上碳原子采取s即3杂化，C错误；与碳碳双键和 H 碳氮双键直接相连的原子共面，则H,C一 1与〔》 中C、N原 N 子均在同一平面上，但甲基中氢原子一定不能都共平面，D错误。 6.B解析：主族元素的价电子数等于主族序数等于最外层电子数，故 C30,的价电子总数为24，A正确：C0中含有三键，故σ键和T键的 个数比为1：2，B不正确；根据C302的结构式及杂化方式的基本判 断方法，C原子的杂化方式为s即，C正确；根据碳原子的杂化方式判 断，C302和C02的杂化方式相同，故分子的空间结构相同，D正确。 7.D解析：X形成1个化学键，则X可能为H、F、Cl,Y形成4个键，则 Y可能为C、Si,Z失去1个电子，形成4个共价键，则Z为N或P,W 形成1个化学键，则W为H、F、Cl,阴离子带1个负电荷，则R为P 或N,W的氢化物的水溶液能腐蚀玻璃，则W为F,Z的最简单氢化 物易液化，可用作制冷剂，又因元素原子序数依次增大，则X、Y、Z W、R分别为H、C、N、F、P。所有的Y(碳)都连接了四个共价键，满 足8电子结构，两个Z(氨)一个连接了三个共价键，满足8电子结 构，另一个连接了四个共价键，多出一个电子，但是由于在阳离子中 阳离子的一个正电荷消去了多出的电子，仍然满足8电子结构，A正 确：Y为C元素，该离子液体中饱和碳原子周围有4个键，采取即 杂化，碳碳双键上的C原子采取s即2杂化，B正确；PF6有6个成键电 子对，孤电子对数为5+11X6=0,空间结构为正八面体形，F一P一F 的键角为90°或180°，C正确：W为F元素，无最高正价，不存在最高 价氧化物对应的水化物，D错误。 8.D解析：X、Y、Z、Q、E、M六种元素中，X的原子的基态价层电子排 布式为2s2,X为B:Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子， Y的质子数为5，Y为B;Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子 研究生物化学反应和测定文物的年代，Z为C;Q是元素周期表中电 负性最大的元素，Q为F;E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰 中，E为K:M的原子序数比E大5，M为Cr,由上述分析可知，X为 Be、Y为B、Z为C、Q为F、E为K、M为Cr。KBF4中阴离子的中心原 子孤电子对数为3+1-4x =0,价层电子对数为4+0=4，则阴离子中 心原子的杂化方式为sp3杂化，A错误：Be的最外层电子数全满，为 黑白题14 稳定结构，第一电离能较大，则X、Y元素的第一电离能大小关系：X> Y,B错误，C0时中中心原子孤电子对数为4+22x3=0,价层电子对 2 数为3+0=3，则中心原子的杂化方式为p2杂化，空间结构为平面三 角形，C错误：M即Cr为24号元素，按构造原理，其价层电子排布式 为3卢4s',是元素周期表前四周期基态原子未成对电子最多的元素， D正确。 9.(1)四面体形三角锥形4(2)sp< 10.(1)正四面体形sp3(2)H2S平面三角sp3(3)p2 (4)sp3、sp 解析：(1)LiAH4中的阴离子为AH4,中心Al原子的价层电子对 数为4，无孤电子对，则空间结构是正四面体形，中心原子的杂化类 型为p3。(2)根据价层电子对互斥模型，H2S、S02、S03的气态分 子中，H2S的中心原子价层电子对数为4，S02、S03的中心原子价 层电子对数为3，则中心原子价层电子对数不同于其他分子的 是H,S。气态三氧化硫分子中，S原子发生sp2杂化，其空间结构为 平面三角形；三聚分子中，S原子形成4个σ键，则杂化轨道类型 为sp3。(3)ZnC03中，阴离子C0}的中心C原子的价层电子对数 为3，C原子的杂化方式为s即2。(4)根据化合物结构简式可知，双 键碳原子发生sp2杂化，单键碳原子发生即3杂化，则C原子的杂 化类型有sp3、sp2。 11.(1)0(2)Na*[:H]-(3)H-00-Hp3(4)V形4 Cl2+H20CI+H+HCI0(5)PCl3三角锥形 解析：A、B、C、D为原子序数依次增大的四种短周期元素，C、D为同 周期元素，C的核外电子总数是最外层电子数的3倍，且C、D原子 序数大于A、B,则C为P;D最外层有一个未成对电子，D为Cl;A2 和B+具有相同的电子排布，则A为O、B为Na。(1)四种元素中电 负性最大的是0。(2)B的氢化物为离子化合物氢化钠，电子式 为Na[:H]。(3)A的原子个数比为1：1的氢化物为过氧化氢， 结构式为H一0一0一H,其中0原子形成2个共价键且存在2个孤 电子对，故杂化方式为即。(4)化合物CL,0的中心原子形成2个 共价键且存在2个孤电子对，故杂化方式为s即，空间结构为V形， 中心原子的价层电子对数为4：单质氯气(D)与水反应生成盐酸和 次氯酸，离子方程式为Cl2+H20一C1+H+HC10。(5)P最外层 有5个电子，P和C1形成的分子中每个原子外层都满足8电子稳定 结构，则该分子的分子式为PCl3,该分子中磷形成3个共价键且有 1个孤电子对，空间结构为三角锥形。 第二节阶段综合 黑题 阶段强化 题号12345678 答案DA DAC CBD 1.D 2.A解析：杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子 对，不能形成π键，A正确；NF3中N原子的价层电子对数为3+ 5-3x1=4,N时中N原子的价层电子对数为4+5-1,4x =4,杂化方 式均为p3,B错误；SC2属于AB2型共价化合物，S原子的价层电子 对数为2+6-2x1=4,中心原子S采用p杂化轨道成键，C错误；AB, 2 型的共价化合物，其VSEPR模型和分子的空间结构不一定一致，如 B那，中B原子价层电子对数为3+33x1=3,B，那的VSEPR模型和 分子的空间结构一致，均为平面正三角形，NH,中N原子价层电子 对数为3+-3X1=4,NH,的VSEPR模型为四面体形，分子的空间结 构为三角锥形，其VSEPR模型和分子空间结构不一致，D错误。 3.D解析：S02是V形分子，键角不是180°，A错误；H20是V形分 子，键角为105°，C03是平面三角形结构，键角为120°，B错误；PCl? 和NH3是$p3杂化，均有一个孤电子对，分子空间结构为三角锥 形，S0子中心原子也是即3杂化但无孤电子对，空间结构为正四面体 形，C错误；HCH0、BCl3、S03中心原子的价层电子对数均为3，孤电 子对数均为0，均采取sp2杂化，都是平面三角形结构，D正确。 4.A解析：CaCN2是离子化合物，由Ca2+和CN?构成，CN?中C、N 正本参考答案 原子间共用2对电子，原子外围达到稳定结构，其电子式为 Ca2+[:N::C::N:]2,A正确；H20中0为p3杂化，S02中S 为sp2杂化，两分子均为V形，但键角：H20<S02,B错误；氰胺分子 (H2N一C=N)中氨基氮原子杂化方式为s即3，C=N中氮原子杂化方 式为s即，C错误；非金属性越强电负性越大，C0(NH2)2分子中各元 素的电负性大小关系应为O>N>C>H,D错误。 5.C解析：同一周期从左到右元素的电负性逐渐增大，同一主族从上 到下元素的电负性逐渐诚小，该催化剂中电负性最大的元素是 氮，A错误；I可看成一个碘原子为中心原子，中心原子价层电子对 数为2+8-2×1=5，B错误：硼原子与相邻的3个碳原子形成3个。 2 键，硼原子为p杂化，则该催化剂中的硼原子与相邻的3个碳原子 构成平面结构，C正确；b反应为1+2e一3厂，因此b反应中生成 3molI时得到2mol电子，D错误。 6.C解析：根据氮原子在结构中形成四个单键判断，氨原子采用s即3杂 化，A错误；根据碳铂中有4个碳原子采用的是即杂化判断，所有碳 原子不可能在同一平面上，B错误：根据碳原子成键特点判断杂化类 型，形成4个单键的碳原子采用$即3杂化，有4个碳原子，形成双键的 碳原子采用sp2杂化，有2个碳原子，故其数目之比为2：1，C正确； 根据单键是σ键，双键中有1个σ键和1个π键可知，σ键有26个， D错误。 7.B解析：BH3中心原子B的价层电子对数是3，为平面三角形结构 通常是以二聚体B2H6的形式存在，A正确；H2BOH和HB(OH)2中 心原子B的价层电子对数是3，VSEPR模型为平面三角形结构， B(OH)4中B的价层电子对数是4，VSEPR模型为正四面体，B错误； 该反应是NaBH4中-1价H与HO中+1价H的归中反应，所以反应 过程中仅氢元素化合价发生变化，C正确：该反应是NaBH4中-1 价H与H20中+1价H的归中反应，所以1 mol BH:与H20转化为 B(OH)4释放出4molH2,D正确。 8.D解析：第VA族元素最外层有5个电子，根据RCL的结构图，Cl 原子达到8电子稳定结构，R最外层应有10个电子，不满足8电子 稳定结构，A错误：分子中5个R一C1键的键长不全相等，则键能不 相同，B错误：R最外层的5个电子，与5个C1原子形成5个化学键 无未成对电子，C错误；根据RCl的结构图，键角(Cl一R一CI)有90° (R和三角形平面顶点以及上顶，点或下顶点)、120°（三角形平面顶 点和R)、180°（上下两个顶点和R)三种，D正确。 9.(1)1s22s22p53s23p63d74s2或[Ar]3d74s2Mn(2)spsp3H2、 C02(3)平面三角形sp2 解析：(1)Co的核电荷数为27，基态原子核外电子排布式为1s2 2s22p3s23p63d'4s2或[Ar]3d74s2;Mn的价层电子排布式为3d54s2 有5个未成对电子：Co的价层电子排布式为3d”4s2,未成对电子数 较多的为Mn。(2)C02的分子结构为直线形，C的价层电子对数 为2，中心碳原子为s即杂化，CH30H中心碳原子形成4个σ键，C上 没有孤电子对，C为s即3杂化；H,、C02均为直线结构，正负电荷中心 重合，属于非极性分子。(3)NO;中心N原子价层电子对数为3+ 5+1-3x2-3,无孤电子对，空间结构为平面三角形：N原子采用即 杂化。 3d ds 10.()p1tt11□ (2)CL、Ar四面体形(3)5 HFHF与水分子间可形成氢键，而PH3与水分子间不能形成氢 键(4)p 解析：基态原子只有一种形状的轨道填有电子，即只有s能级填充 电子，且易形成共价键，即X为H:基态原子核外的M层中只有两 对成对电子，即价层电子排布式为3s23p4,该元素为S:前四周期 中，基态原子的未成对电子数最多的元素为C;与S同周期，且在该 周期元素中第一电离能由大到小排第三位的元素为P:元素周期表 中电负性最大的元素为F。(1)S位于元素周期表的p区，基态Cr 3d 48 原子的价层电子轨道表示式为[11111日(2)与P 同周期且第一电离能比其大的元素为C1、A;PH3分子中，P原子 的VSEPR模型为四面体形。(3)基态F原子有5种空间运动状 态；HF和PH3在水中溶解度较大的为HF,原因为HF与水分子间 可形成氢键，而PH,与水分子间不能形成氢键。(4)P℉，的空间结 构为三角锥形，其中心原子的杂化轨道类型为s即3杂化。 黑白题15专题探究3粒子的空间结构 黑题 专题强化 限时：35min 1.(2023·黑龙江大庆高二期末)N2F2分子中的 D.根据VSEPR模型可知，CaCL2的空间结构 所有原子均符合8电子稳定结构，对该分子的 为直线形 有关说法正确的是 ( 5.(2024·山东青岛高二期末)咪唑(a)和N-甲 A.2个σ键，2个T键 基咪唑(b)都是合成医药中间体的重要原料， B.3个σ键，1个T键 其分子中有多个相互平行的p轨道连贯重叠 C.分子中的四个原子在一条直线上 构成一个大π键，对于这个大π键一般用上 D.分子中的N原子采取sp杂化 标表示重叠轨道数，下标表示电子数，a、b结 2.氨基乙酸钠(H,N一CH,COONa)用于有机产 构如图。下列说法正确的是 品的合成，也可用于工业洗涤剂中间体的生 产以及生化研究。下列说法正确的是( A.碳、氮原子的杂化类型相同 B.氨基乙酸钠中N原子的价层电子对数为4 A.大π键均表示为 C.1mol氨基乙酸钠分子中所含σ键的物质 B.C一N键的键长：①<② 的量为10mol C.C、N原子均为sp2杂化 D.氨原子和与其成键的另外三个原子在同一 D.a、b所有原子均在同一平面上 平面内 6.最新发现C02是金星大气的 3.(2023·广东潮州高二期末)下列有关物质结 成分之一，化学性质与C0相 似。C,02分子结构为0C-C=C=0,下 构与性质的论述错误的是 列说法中不正确的是 A.C2H4分子中有5个σ键，1个T键 A.一个C,02分子价电子总数为24 B.根据原子半径推知，F一F键的键能大于 B.C0分子中σ键和π键的个数比为1：1 C1一Cl键，F2化学性质更稳定 C.C,02分子中C原子的杂化方式均为sp C.NH,的成键电子对间排斥力较大，所 D.C,02与C02分子空间结构相同 以NH的键角比PH大 7.（2024·湖南衡阳高二期末)由原子序数依次 D.BF3和SO3中B、S杂化轨道类型相同，二 增大的短周期元素X、Y、Z、W、R组成的一种 者VSEPR模型均为平面三角形 离子液体（其阳离子中五元环上5个原子共 4.反应CaC03+2HCl=CaCl2+C02↑+H20可 面)，其结构如图。Z的最简单氢化物易液化， 用于实验室制备C0,气体。下列有关该反应 可用作制冷剂。W的氢化物的水溶液能腐蚀 中各物质的说法正确的是 玻璃，乙、R为同一主族元素。下列说法错误 ( 的是 A.C02和H,0均为三原子分子，二者空间结 构相同 B.CaCO,中阴离子的VSEPR模型为四面体 C.键角由大到小的顺序为C02>C0?>H20 选择性必修第二册·RJ黑白题38 A.阳离子中所有的Z和Y都满足8电子结构 LiAIH,中阴离子的空间结构是 中 B.该离子液体中Y原子有sp2和sp3两种杂化 心原子的杂化类型为 方式 (2)根据价层电子对互斥模型，HS、 C.RW。空间结构中W一R一W的键角为90° S02、S0,的气态分子中，中心原子价层电子 或180° 对数不同于其他分子的是 。气态 D.Z、W最高价氧化物对应水化物均为强酸 三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间 8.X、Y、Z、Q、E、M六种元素中，X原 视 结构为 形；固体三氧化硫中存在如 子的基态价电子排布式为2s2,Y 讲解 图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化 的基态原子核外有5种运动状态不同的电子， 轨道类型为 Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子 研究生物化学反应和测定文物的年代，Q是元 素周期表中电负性最大的元素，E的阳离子通 常存在于硝石、明矾和草木灰中，M的原子序 (3)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石 数比E大5。下列说法正确的是 ( (ZnC03)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创 A.EYQ,中阴离子中心原子的杂化方式为sp杂化 伤。ZnC03中，C原子的杂化方式为 B.X、Y元素的第一电离能大小关系：X<Y H:C CH C.Z与氧元素形成的离子Z0?的空间结构 (4)化合物 CH 中碳原子的杂化类 为V形 CH一CH, D.M为元素周期表前四周期基态原子未成对 型有 电子最多的元素 11.（2023·陕西宝鸡高二期中)A、B、C、D为原 9.(2024·吉林长春高二期中节选)非金属元素 子序数依次增大的四种短周期元素，A2和B 及其化合物广泛应用于生产、生活、国防等多 具有相同的电子排布；C、D为同周期元素，C 个领域。请回答下列问题： 的核外电子总数是最外层电子数的3倍；D最 (1)NH3的VSEPR模型名称为 外层有一个未成对电子。请回答下列问题： 分子的空间结构名称为 ,中心原 (1)四种元素中电负性最大的是 子有 个杂化轨道。 (填元素符号)。 (2)氨可形成多种氧化物，N02和N,0(直线 (2)B的氢化物的电子式为 形分子)的中心原子均为N原子，但二者中心 (3)A的原子个数比为1：1的氢化物结构式 原子的杂化方式不同，二者均存在大π键（Π 为 ,其中A原子的杂化方式 中，3为形成大π键的原子数，4为大π键中 为 的共用电子个数)，N0中心氮原子的轨道杂 (4)化合物D2A的空间结构为 ,中 化方式为 ;NO2中的0一N一0键角 心原子的价层电子对数为 单质D (填“>”“=”或“<”)N,0中的 与水反应的离子方程式为 N-N一O键角。 10.(2023·山西太原高二月考)回 (5)C和D形成的分子中每个原子外层都满 答下列问题： 足8电子稳定结构，则该分子的分子式 (1)LiAIH4是有机合成中常用的还原剂， 为 该分子空间结构为 第二章黑白题39