第2章 第2节 第1课时 分子空间结构的理论分析（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修2（鲁科版）

第2节　共价键与分子的空间结构  第1课时　分子空间结构的理论分析  基础过关练 　　　　　　　　　　　　　　　  题组一　杂化轨道理论  1.(2025福建南平阶段练习)下列关于杂化轨道的叙述正确的是(　　)  A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键 B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对 C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的 D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的1s轨道重叠形成3个C—H σ键  2.(2025山东新泰一中月考)下列有关乙烯(C2H4)分子的描述不正确的是(　　)  A.C、H之间是sp2杂化轨道与sp2杂化轨道形成的σ键 B.两个碳原子均采用sp2杂化方式 C.两个碳原子未参与杂化的2p轨道形成π键 D.两个碳原子之间形成一个π键和一个σ键 3.下列叙述不正确的是(　　)  A.sp3、sp2、sp三种杂化轨道中sp杂化轨道间的夹角最大 B.甲烷分子中由于C原子发生了sp3杂化而形成正四面体结构 C.乙炔是直线形分子,可以用sp杂化轨道解释 D.杂化前后的轨道数和轨道的形状都不变 4.(易错题)某有机物由H、C、O三种元素组成,其球棍模型如图所示: 下列关于该有机物的叙述正确的是(　　)  A.该有机物中发生sp2杂化的碳原子有7个 B.该有机物不含sp3杂化的碳原子 C.分子中含有5个π键 D.构成环的所有灰球代表的原子在同一个平面上 题组二　价电子对互斥理论  5.(2025吉林舒兰一中月考)下列各组计算微粒中心原子的价电子对数的代数式不正确的是 (　　)  A.BCl3:3+(3-3×1) B.S:3+[(6+2)-3×2] C.H3O+:3+[(6+1)-3×1] D.CS2:2+(4-2×2) 6.(2025福建福州八县一中联考)下列分子价电子对互斥模型与分子空间结构不一致的是(　　)  A.SO3　　　B.BCl3　　　C.PCl3　　　D.CH4  7.(2025黑龙江哈尔滨六校联考)向含HCN的废水中加入铁粉和K2CO3可制备K4[Fe(CN)6],发生反应:6HCN+Fe+2K2CO3 K4[Fe(CN)6]+H2↑+2CO2↑+2H2O。下列说法正确的是(　　)  A.HCN的VSEPR模型为四面体形 B.基态碳原子和基态氮原子的未成对电子数之比为3∶2 C.CO2和H2O的VSEPR模型均为四面体形 D.HCN和CO2的中心原子C采用的杂化方式相同 题组三　杂化类型及空间结构的判断  8.(2025黑龙江大庆实验中学阶段测试)BeCl2是共价分子,可以以单体、二聚体和多聚体形式存在,三者的结构依次如图所示。其单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型依次为(　　)  Cl—Be—Cl、、 A.sp3、sp2、sp　　　　B.sp2、sp、sp3  C.sp2、sp3、sp　　　　D.sp、sp2、sp3  9.(2025山东青岛一中月考)用价电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构,也可推测键角大小,下列判断错误的是(　　)  A.CH2Cl2是四面体形分子 B.H2S的键角大于H2O的键角 C.C的键角为120° D.S和CH4的空间结构相同 10.(2025湖北武汉二十三中月考)火星土壤中三价铁的形成与氯氧酸盐(Cl)有关。Cl与Cl是氯氧酸盐的两种稳定形态。下列关于两者的比较不正确的是(　　)  A.结合H+能力:Cl<Cl B.O—Cl—O键角:Cl>Cl C.等物质的量时含有相同数目的σ键 D.Cl原子杂化方式相同 11.(2025上海洋泾中学月考)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成,已知其阴离子空间结构为平面三角形,则其阳离子的空间结构和阳离子中氮原子的杂化方式为(　　)  A.平面三角形、sp2杂化　　　  B.V形、sp2杂化 C.三角锥形、sp3杂化　　　  D.直线形、sp杂化 12.(2025山东威海月考)回答下列问题: (1)CuSO4·5H2O俗称胆矾、蓝矾,S的空间结构是　　　　,其中S原子的杂化轨道类型是　　　　;基态O原子的价电子排布图为　　　　　　　　。  (2)气态SO3分子的空间结构为　　　　;将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图所示,此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是　　　　。  (3)二氧化钛(TiO2)是常用的具有较高催化活性和稳定性的光催化剂。纳米TiO2作催化剂的一个实例如图所示。 化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为　　　　,化合物乙中采取sp3杂化的原子对应元素的第一电离能由小到大的顺序为　　　　。  题组四　等电子原理  13.(2025福建龙岩连城一中月考)根据等电子原理,下列各组微粒的空间结构不相同的是(　　)  A.N和C　　　　B.N和CH4  C.H3O+和NH3　　　　D.CO2和H2O  14.(2024浙江宁波镇海中学期中)科学家研究发现:等电子体的空间结构相同。下列有关说法中正确的是(　　)  A.BF3和C互为等电子体,空间结构均为平面三角形 B.B3N3H6和苯(C6H6)互为等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”方式重叠的原子轨道 C.NH3和PCl3互为等电子体,空间结构均为三角锥形 D.CH4和N互为等电子体,键角均为60° 能力提升练 　　　　　　　　　　　　　　　  题组一　杂化轨道理论的应用  1.(2025山东潍坊临朐一中月考)理论化学模拟得到一种离子,结构如图。下列关于该离子的说法错误的是(　　)  A.所有原子均满足8电子结构 B.N原子的杂化方式有2种 C.空间结构为四面体形 D.常温下不稳定 2.(2025江西宜春丰城九中月考)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N的空间结构均为直线形 C.N2O中中心原子的杂化方式为sp杂化 D.N2O中σ键和大π键的数目不相等 3.聚氯乙烯的一种制备流程如下: 对于该流程中涉及的几种物质及反应,下列说法正确的是(　　)  A.乙炔分子中的C原子用sp杂化轨道形成了一个σ键和两个π键 B.氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上 C.氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子采取的杂化方式相同 D.上述流程中发生加成反应和加聚反应的过程中,C原子的杂化方式不一定发生改变 题组二　价电子对互斥(VSEPR)理论的应用  4.(2025河南洛阳期中)白磷(P4)在Cl2中燃烧生成PCl3和PCl5。下列说法正确的是(　　)  A.P4分子中每个磷原子价电子对数均为4 B.PCl3的空间结构为平面正三角形 C.PCl5分子中P原子最外层满足8电子结构 D.因P电负性比Cl小,故PCl3的水解产物为PH3和HClO 5.(2025吉林长春期末,)As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示),与盐酸反应生成 AsCl3,AsCl3被 LiAlH4还原生成 AsH3。下列说法正确的是(　　)  A.As2O3 分子中 As 原子的杂化方式为 sp3  B.LiAlH4为共价化合物 C.AsCl3的空间结构为平面三角形 D.AsH3分子键角大于 109°28'  6.(教材深研拓展)请回答下列问题: (1)键角:气态SeO3分子>Se的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)两种三角锥形气态氢化物PH3和NH3的键角分别为93.6°和107.3°,试分析PH3的键角小于NH3的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大,原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)乙酸分子()中键角1　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)键角2,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  第2节　共价键与分子的空间结构 第1课时　 分子空间结构的理论分析 基础过关练 1.B　杂化轨道可用于形成σ键,也可用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用于形成π键,故A错误,B正确;NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个2s轨道和3个2p轨道杂化而成的,C错误;在乙烯分子中,每个碳原子的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个σ键,D错误。 2.A　乙烯中的C—H键是C的sp2杂化轨道与H的s轨道形成的σ键,A错误;乙烯分子中两个碳原子均采用sp2杂化,B正确;乙烯分子中两个碳原子未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”的形式重叠形成π键,C正确;两个碳原子之间是双键,一个双键中含一个σ键和一个π键,D正确。 3.D　sp3、sp2、sp杂化轨道间的夹角分别为109°28'、120°、180°,sp杂化轨道间的夹角最大,A正确;甲烷分子中C原子发生了sp3杂化,形成四个相同的杂化轨道,每个杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成一个共价键,从而形成正四面体结构,B正确;乙炔分子中的碳原子采取sp杂化,键角为180°,为直线形结构,C正确;杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变,D错误。 4.D　该有机物的结构简式为。该有机物中共有10个碳原子,苯环上的碳原子及连有双键的碳原子(共9个)采用sp2杂化,甲基中的碳原子采用sp3杂化,A不正确,B不正确;分子中碳碳双键和碳氧双键中均含1个π键,苯环中含1个大π键,C不正确;苯环上的所有碳原子在同一个平面上,D正确。 易错分析　易误认为苯环中含3个π键而错选C。注意苯环的特殊性,其结构中含1个大π键。 5.C　H3O+的中心原子O的价电子对数为3+[(6-1)-3×1]=4,C错误。 6.C 分子 孤电子 对数 价电子 对数 价电子对 互斥模型 分子空间结构 SO3 0 3 平面三角形 平面三角形 BCl3 0 3 平面三角形 平面三角形 PCl3 1 4 四面体形 三角锥形 CH4 0 4 正四面体形 正四面体形 名师点津　VSEPR模型是价电子对的空间结构,略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对,便得到分子的空间结构。当中心原子无孤电子对时,两者的空间结构一致;当中心原子有孤电子对时,两者的空间结构不一致。 7.D　HCN的中心原子C的价电子对数是2+=2,故其VSEPR模型为直线形,A错误。基态碳原子核外电子排布式是1s22s22p2,未成对电子数是2;基态氮原子核外电子排布式是1s22s22p3,未成对电子数是3,故基态C和基态N的未成对电子数之比为2∶3,B错误。CO2的中心原子C的价电子对数是2+×(4-2×2)=2,故其VSEPR模型为直线形;H2O的中心原子O的价电子对数是2+×(6-2×1)=4,故其VSEPR模型为四面体形,C错误。HCN和CO2的中心原子C价电子对数均是2,故二者的中心原子C采用的杂化方式相同,均为sp杂化,D正确。 8.D　Cl—Be—Cl中Be原子形成2个Be—Cl键,中心原子上的孤电子对数为0,杂化轨道数目为2,杂化轨道类型为sp;中每个Be原子形成3个Be—Cl键,中心原子上的孤电子对数为0,杂化轨道数目为3,杂化轨道类型为sp2;中每个Be原子形成4个Be—Cl键,中心原子上的孤电子对数为0,杂化轨道数目为4,杂化轨道类型为sp3。 9.B　CH2Cl2中C—H、C—Cl键长不相等,是四面体形分子,A正确;H2S、H2O中心原子价电子对数相同,电负性O>S,键角H2O>H2S,B错误;C的中心原子C的价电子对数为3+=3,无孤电子对,为平面三角形,键角为120°,C正确;S和CH4均为正四面体形,D正确。 10.C　酸性:HClO4>HClO3,酸性越强,电离出H+的能力越强,相应酸根离子结合氢离子的能力越弱,则结合氢离子能力:Cl<Cl,A正确。Cl的中心原子Cl的价电子对数为4+=4,不含孤电子对;Cl的中心原子Cl的价电子对数为3+=4,含有1对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子对之间的排斥作用,使得Cl中的键角较Cl中的键角小,B正确。1个Cl中含有4个σ键,1个Cl中含有3个σ键,等物质的量时所含σ键数目不相同,C错误。Cl和Cl的中心原子Cl的价电子对数均是4,均采用sp3杂化,D正确。 11.D　氮的最高价氧化物为N2O5,N2O5(s)由两种离子构成,其中阴离子空间结构为平面三角形,阴离子应为N,则其阳离子为N,阳离子中心原子N的价电子对数为2+×(5-1-2×2)=2,所以氮原子采取sp杂化,不含孤电子对,阳离子的空间结构为直线形,故选D。 12.答案　(1)正四面体形　sp3　 (2)平面三角形　sp3 (3)7　C<O<N 解析　(1)S中S原子的价电子对数=4+=4,不含孤电子对,该离子空间结构为正四面体形,S原子采用sp3杂化;基态O原子的价电子排布图为。 (2)气态SO3分子中S原子的价电子对数=3+=3,不含孤电子对,其空间结构为平面三角形;根据题图知,该结构中每个S原子价电子对数是4,S原子采用sp3杂化。 (3)甲中苯环上的碳原子、碳氧双键碳原子都采用sp2杂化,所以甲分子中有7个碳原子采用sp2杂化;乙中苯环侧链上的C原子、N原子、O原子都采用sp3杂化,同周期主族元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但前四周期中第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素,则第一电离能由小到大的顺序是C<O<N。 13.D　N和C原子总数相等,价电子总数均为24,二者互为等电子体,空间结构相同,A项不符合题意;N和CH4原子总数相等,价电子总数均为8,二者互为等电子体,空间结构相同,B项不符合题意;H3O+和NH3原子总数相等,价电子总数均为8,二者互为等电子体,空间结构相同,C项不符合题意;CO2和H2O原子总数相等,CO2的价电子总数为16,H2O的价电子总数为8,二者不互为等电子体,空间结构不相同,D项符合题意。 14.A　BF3和C的原子总数相同,价电子总数都为24,互为等电子体,空间结构均为平面三角形,故A正确;B3N3H6与苯互为等电子体,二者空间结构相同,则B3N3H6分子中含有大π键,则存在“肩并肩”方式相互重叠的原子轨道,故B错误;NH3的价电子总数为8,PCl3的价电子总数为26,不互为等电子体,故C错误;CH4和N的原子总数相同,价电子总数都为8,互为等电子体,空间结构均为正四面体形,键角均为109°28',不是60°,故D错误。 能力提升练 1.B　 由的结构可知,所有N原子均满足8电子稳定结构,A正确;由上图可知,N原子的杂化方式有3种,B错误;的中心原子N为sp3杂化,则其空间结构为四面体形,C正确;中含—N,常温下不稳定,D正确。 2.D　N2中的键能大于O2中OO的键能,键能越大,分子越稳定,所以相同条件下N2比O2稳定,A正确;N2O、N和CO2的原子个数都为3,价电子数都为16,根据等电子原理可知,三者具有相同的空间结构,CO2的空间结构为直线形,所以N2O、N的空间结构均为直线形,B正确;N2O的空间结构为直线形,中心原子N的杂化方式为sp杂化,C正确;N2O的中心原子N采取sp杂化,中心N原子分别与两侧的原子形成氮氧和氮氮两个σ键,另两个未杂化的2p轨道与两侧原子的2p轨道互相“肩并肩”重叠,形成两个互相垂直的大π键:,N2O中σ键和大π键的数目均为2,故D错误。 3.B　乙炔分子中的C原子采用sp杂化,形成的杂化轨道用于形成σ键,没有杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成π键,A项错误;氯乙烯分子中的C原子采用sp2杂化,整个分子呈平面形,所有原子都在同一平面上,B项正确;聚氯乙烯分子中的C原子全部形成单键,均采取sp3杂化,C项错误;由流程可知,加成反应和加聚反应中,均有π键的断裂,C原子的杂化方式也随之发生改变,D项错误。 4.A　P4中每个P原子均有1对孤电子对,价电子对数均为4,A正确;PCl3中P原子有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,B错误;PCl5分子中P原子最外层有10个电子,并不是8电子稳定结构,C错误;因P电负性比Cl小,PCl3中P是+3价,Cl是-1价,故水解产物为H3PO3和HCl,D错误。 5.A　As2O3中As原子的价电子对数是4,As原子的杂化类型为sp3,故A正确;LiAlH4是由Li+和Al构成的,为离子化合物,故B错误;AsCl3中As原子价电子对数为3+=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,故C错误;AsH3中As原子价电子对数=3+=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,其键角小于109°28',故D错误。 6.答案　(1)Se中Se为sp3杂化,存在1对孤电子对,为三角锥形,键角小于109°28';SeO3中Se为sp2杂化,为平面三角形,键角等于120° (2)N的电负性强于P,且原子半径小于P,NH3中成键电子对离中心原子更近,成键电子对间斥力更大,键角更大 (3)H2O中氧原子有两对孤电子对,H3O+中氧原子有一对孤电子对 (4)大于　键对C—C键的斥力大于C—O键对C—C键的斥力 解析　(3)H3O+、H2O的中心原子的价电子对数均为4,H2O中O原子有两对孤电子对,H3O+中O原子有一对孤电子对,因为孤电子对间的排斥力>孤电子对与成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力,导致H3O+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大。(4)通常,双键对单键的斥力大于单键对单键的斥力,故乙酸分子中键角1大于键角2。 1 学科网（北京）股份有限公司 $