第二章第二节分子的空间结构同步练习
2022-2023学年下学期高二化学人教版（2019）选择性必修2
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是
A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键
B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子
C．仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数
D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3-O-CH3
2．氯元素有多种化合价，可形成等微粒。下列说法错误的是
A．中Cl原子的杂化方式均为杂化
B．基态原子核外电子的空间运动状态有9种
C．键角：
D．的空间构型为V形，分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得
3．用价层电子对互斥模型可以判断许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是
A．SO中心原子的价层电子对数为3，是平面三角形结构
B．BF3键角为120°，SnBr2的键角大于120°
C．CH2O是平面三角形的分子
D．PCl3、PCl5都是三角锥形的分子
4．下列关于原子杂化类型的说法中，正确的是
A．晶体硅和石英()晶体中的硅原子均采用杂化
B．中的两个碳原子与中的硼原子均采用杂化
C．中的铍原子与中的氧原子均采用杂化
D．中的碳原子与中的两个碳原子均采用杂化
5．六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是
A．各原子均为8电子稳定结构 B．S原子轨道杂化方式与中的S一样
C．六氟化硫分子中只含极性键 D．键是键，键长可能不相等
6．通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是
A．CH4和是等电子体，键角均为60°
B．和是等电子体，均为平面三角形结构
C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构
D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
7．下列说法正确的是
A．SO2的VSEPR模型与分子的空间结构相同
B．H2S、NF3、CH4这一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等
C．的电子式为，离子呈平面正方形结构，SF6分子是正八面体形
D．SO中心S原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形
8．下列说法中正确的是
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中每原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
9．多位化学家用简单的偶联反应合成了如下这个有趣的“纳米小人”分子。有关该分子的结构说法不正确的是
A．该分子中的C原子采取的杂化方式有：、、
B．该分子中的O原子采取杂化
C．“纳米小人”头部的所有原子不能在同一平面内
D．“纳米小人”手、脚部位的碳原子不杂化
10．反应可用于实验室制备CO2气体。下列有关该反应中各物质的说法正确的是
A．和均为三原子分子，二者空间结构相同
B．中阴离子的模型为四面体
C．键角由大到小的顺序为
D．根据模型可知，CaCl2的空间结构为直线形
11．如图所示，小黑球表示相关元素的原子中除去最外层电子的剩余部分，小白球表示氢原子，小黑点表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。下列说法中正确的是
A．分子中，中心原子采用杂化的只有①③
B．①分子为正四面体结构，④分子为V形
C．②分子中键数与键数之比为
D．四种分子的键角大小顺序为②>③>①>④
12．有一种有机物的键线式酷似牛，故称为牛式二烯炔醇。下列有关说法不正确的是
A．牛式二烯炔醇的官能团可以用红外光谱测定
B．牛式二烯炔醇含有三个手性碳原子
C．1mol牛式二烯炔醇含有键
D．牛式二烯炔醇分子中C原子只存在sp和杂化
13．世界上产量最大的通用塑料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．乙炔分子中的原子用杂化轨道形成了一个键和两个键
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原子采取的杂化方式相同
D．加成反应和加聚反应的过程中，原子的杂化方式不一定发生改变
14．化合物A是近年来采用的锅炉水添加剂，其结构式如图所示，A能除去锅炉水中溶解的氧气。下列说法正确的是
A．A分子中所有原子都在同一平面内
B．A分子中所含的σ键与π键个数之比为10：1
C．A分子中C、N均为sp2杂化
D．A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量之比为1：2：3
二、多选题
15．短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有关叙述正确的是
A．若A、B为同一周期元素，则分子一定为平面三角形
B．若分子的价电子数为24，则分子可能为平面三角形
C．若A、B为同一主族元素，则分子一定为三角锥形
D．若分子为三角锥形，则分子可能为
三、结构与性质
16．回答下列问题
(1)磷酸根离子的空间构型为_________，其中P的价层电子对数为_________、杂化轨道类型为_________。
(2)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：
的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由_________变为_________。
(3)分子中氮原子的轨道杂化类型是_________。
(4)为ⅣA族元素，单质与干燥反应生成。常温常压下为无色液体，空间构型为_________。
17．20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括为：
Ⅰ、用表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子价层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，称为价电子对数。分子中的价电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间。
Ⅱ、分子的空间结构是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对。
Ⅲ、分子中价电子对之间的斥力的主要顺序为：
ⅰ、孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力；
ⅱ、双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力；
ⅲ、X原子得电子能力越弱，形成的共用电子对之间的斥力越强；
ⅳ、其他。
请仔细阅读上述材料，回答下列问题：
(1)由的VSEPR模型填写下表：
2 ①___________
价电子对分布的几何构型 ②___________ 四面体形
价电子对之间的键角 ③___________
(2)请用VSEPR模型解释为直线形分子的原因：___________。
(3)分子的空间结构为___________，请你预测水分子中的大小范围并解释原因：___________。
(4)和都属于型分子，S、O之间以双键结合，S与、S与F之间以单键结合。请你预测和分子的空间结构：___________。
18．Ⅰ.回答下列问题：
(1)利用价层电子对互斥模型推测分子或离子的空间结构。
；___________；(共价分子)：___________。
(2)有两种活性反应中间体，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的结构，写出相应的化学式。
___________；
___________。
(3)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子：_______，三角锥形分子：________，正四面体形分子________。
Ⅱ．是锂—磷酸氧铜电池正极的活性物质，它可通过下列反应制备：。
(4)写出基态的电子排布式：___________。
(5)的空间结构是___________。
(6)P、S、N元素第一电离能由大到小的顺序为___________。
(7)氨基乙酸铜分子结构如下，其中碳原子的杂化方式为___________，基态碳原子核外电子有___________种运动状态。
19．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为____。
(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为___，羰基碳原子的杂化轨道类型为___。
(3)查文献可知，可用2—氯—4—氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，其反应方程式为
反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，断裂___个σ键，断裂___个π键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因为___。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是__、___、___。
第1页 共4页 ◎ 第2页 共4页
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参考答案：
1．D
【详解】A．红外光谱图中给出的化学键有C-H键、O-H键和C-O键三种，A项正确；
B．核磁共振氢谱图中峰的个数即代表氢的种类数目，故该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子，B项正确；
C．核磁共振氢谱峰的面积表示氢的数目比，在没有明确化学式的情况下，无法得知氢原子总数，C项正确；
D．若A为CH3-O-CH3，则无O-H键，与所给红外光谱图不符，且其核磁共振氢谱图应只有1个峰，与核磁共振氢谱图不符，D项错误；
故选D。
2．C
【详解】A．的结构式为：，的结构式为：，的结构式为，VSEPR模型均为四面体，中心原子价层电子对数均为4，因此Cl的杂化方式都是sp3，A正确；
B．量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，基态Cl原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p5，s能级各有一个轨道，p能级各有3个轨道，共9个轨道。因此基态Cl原子的核外电子的空间运动状态有9种，B正确；
C．三种离子的Cl原子均为sp3杂化，中心原子孤电子对越多，对成键电子排斥越强，键角越小，有2对孤电子对，空间结构呈V形，键角为105，有1对孤电子对，空间结构呈三角锥形，键角为107，没有孤电子对，空间结构呈四面体形，键角为10928，键角关系为：，C错误；
D．中心原子为O原子，杂化方式为sp3，结构式为 ，因此空间构型为V形，分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得，D正确；
故选C。
3．C
【详解】SO的中心原子的价层电子对数为4，孤电子对数= (6＋2－3×2)=1，是三角锥形结构，A错误；BF3分子中心原子价层电子对数=3＋ (3－3×1)=3，是平面三角形结构，键角为120°，SnBr2是V形结构，键角小于120°，B错误；CH2O是平面三角形的分子，C正确；PCl3是三角锥形的分子，PCl5分子中心原子价层电子对数=5＋ (5－5×1)=5，孤电子对数是0，是三角双锥结构，D错误。
4．A
【详解】A．晶体Si和SiO2均为四面体结构，Si原子采用sp3杂化，A正确；
B．CH3CH3中以C为中心形成四面体结构，为sp3杂化，B错误；
C．H2O中O原子的价层电子对数为2+×(6-2×2)=4，为sp3杂化，C错误；
D．C2H4中碳碳之间为双键，采用sp2杂化，D错误；
故选A。
5．C
【详解】A．根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1个共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6个共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层不满足8电子稳定结构，A错误；
B． SO3中S原子孤电子对数=、价层电子对数=3+0=3，故为sp2杂化、空间构型为平面正三角形；SF6中S原子孤电子对数=、价层电子对数=6+0=6，空间构型为正八面体形、不可能为sp2杂化，B错误；
C．同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的键均为极性键，不含非极性键，C正确；
D．六氟化硫分子中的键都是键，六氟化硫分子为正八面体形结构，所以各键的键长与键能都相等，D错误；
故选C。
6．B
【详解】A．CH4和是正四面体结构，键角是109°28′，故A错误；
B．和是等电子体，均为平面三角形结构，故B正确；
C．H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，故C错误；
D．苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故其等电子体B3N3H6分子中也存在，故D错误；
故答案选B。
7．B
【详解】A．SO2中S原子的价层电子对数=2+=3，含一对孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，故A错误；
B．H2S中S原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为V型，NF3中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为四面体型，CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp3杂化，分子构型为正四面体型，中心原子都是sp3杂化，孤电子对数不同，分子的键角不相同，故B正确；
C．铵根离子与甲烷分子结构相似，都是正四面体结构，故C错误；
D．中S原子孤电子对数==1，价层电子对数=1+3=4，空间构型为三角锥形；故D错误；
故选：B。
8．D
【详解】A．BF3分子的电子式为其中B原子未满足8电子稳定结构，A错误；
B．P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；
C．有4对价层电子对数，无孤对电子对数，则其为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；
D．NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用较强，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确；
故选D。
9．D
【详解】A．该分子中碳碳三键上的C原子采取杂化，苯环上的C原子采取杂化，其他碳原子采取杂化，A正确；
B．该分子中的O原子有2对σ键电子对，有2对孤电子对，故其采取杂化，B正确；
C．“纳米小人”头部的C原子均为杂化，C原子与周围的H原子形成四面体，不在同一平面上，C正确；
D．“纳米小人”手、脚部位的碳原子都属于饱和碳原子，均采取杂化，D错误；
故选D。
10．C
【详解】A．二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，二者空间结构不同，故A错误；
B．碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，故B错误；
C．二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，键角为180°，碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，键角为120°，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为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C正确；
D．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；
故选C。
11．D
【详解】A．④分子的中心原子的价层电子对数为4，采取的是杂化，A错误；
B．①和④的中心原子采取的都是杂化，根据价层电子对互斥模型，①分子中含有1个孤电子对，为三角锥形，④分子中有2个孤电子对，为形分子，B错误；
C．1个②分子中含有2个单键和1个叄键，则键数目与键数目之比为，C错误；
D．根据价层电子对互斥模型，四种分子的键角大小顺序为②>③>①>④，D正确；
故选D。
12．D
【详解】A．红外光谱可以测定官能团，A项正确；
B．连接四种不同基团的碳原子为手性碳原子，牛式二烯炔醇含有3个手性碳原子，B项正确；
C．双键由1个σ键和1个π键形成，牛式二烯炔醇含有键，C项正确；
D．牛式二烯炔醇分子碳碳三键中碳原子存在sp杂化，碳碳双键中碳采取sp2杂化，饱和碳原子采取sp3杂化，D项错误；
故选：D。
13．B
【详解】A．乙炔分子中的C原子采用sp杂化，形成的杂化轨道分别用于形成键和键，没有杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成键，A项错误；
B．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；
C．氯乙烯分子中的C原子是sp2杂化，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；
D．由流程可知，加成反应和加聚反应中，均有键的断裂，C原子的杂化方式也将随之发生改变，D项错误；
故选B。
14．D
【详解】A．由于氨气分子空间结构为三角锥形，即氮原子与所连的三个原子不在同一平面，所以A分子中所有原子不可能共平面，A错误；
B．共价单键都是σ，共价双键中一个是σ键，一个是π键。根据A结构式可知：在1个A分子中含有11个σ键和1个π键，σ键与π键个数之比为11：1，B错误；
C．A分子中N原子价层电子对数为3+=4，所以N原子杂化类型为sp3杂化，C错误；
D．根据质量守恒定律可知：1 mol A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量分别为1 mol、2 mol、3 mol，则A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量之比为1：2：3，D正确；
故合理选项是D。
15．BD
【详解】A．三氯化磷分子中磷元素和氯元素都是第三周期元素，分子中磷原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，分子空间结构为三角锥形，故A错误；
B．三氯化硼分子的价电子数为24，分子中硼原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子空间结构为平面三角形，故B正确；
C．三氧化硫分子中硫元素和氧元素都是ⅥA族元素，分子中硫原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子空间结构为平面三角形，故C错误；
D．氨分子和三氯化氮分子中氮原子的价层电子对数都为4，孤对电子对数都为1，分子的空间结构都为三角锥形，所以空间结构为三角锥形的AB3分子可能为氨分子，故D正确；
故选BD。
16．(1) 正四面体 4
(2)
(3)
(4)正四面体形
【解析】（1）
的中心原子P的价层电子对数为，故P原子采取杂化，不含孤电子对，的空间构型为正四面体。
（2）
的结构式为，可知B原子的价层电子对数＝键个数＝4(孤电子对数为0)，故中B原子采取杂化；由的结构式可知B原子的价层电子对数＝键个数＝3(孤电子对数为0)，故中B原子采取杂化。
（3）
分子中，氮原子与三个氢原子形成三对共用电子对，氮原子还有一个孤电子对，所以N为杂化。
（4）
常温常压下为无色液体，说明其沸点很低，类比，可知分子中原子的价层电子对数为，则其杂化轨道数为4，原子采取杂化，原子的孤电子对数为0，故分子的空间构型为正四面体形。
17．(1) 4 直线形
(2)中C原子价电子对数为2，由VSEPR模型知，两对价电子对应尽量远离，故为直线形结构。
(3) V形 应略小于，因为分子中中心O原子价电子对数为4，分占不同的位置，它们要尽量远离，故的价电子对分布的几何构型为四面体形，但是由于两对未成键电子对的排斥作用，导致略小于
(4)四面体形
【解析】（1）
当n+m=4时，VSEPR模型为四面体形，其键角是109°28'，当n+ m=2，VSEPR模型为直线形，其键角是180°，故答案为：4；直线形；180°；
（2）
中C的价电子对数为，由VSEPR模型知，两对价电子对应尽量远离，故为直线形结构，即分子为直线形分子；
（3）
H2O属AX2E2，n+m=4，VSEPR模型为四面体形，但氧原子有2对孤电子对，所以分子的构型为V形；水分子属AX2E2，n+m=4，VSEPR理想模型为正四面体，价层电子对之间的夹角均为109°28′，根据Ⅲ-i，应有∠H-O-H＜109°28′，故答案为V形；应略小于，因为分子中中心O原子价电子对数为4，分占不同的位置，它们要尽量远离，故的价电子对分布的几何构型为四面体形，但是由于两对未成键电子对的排斥作用，导致略小于；
（4）
中心原子S原子的价电子对数为，4对价电子对应尽量远离，且周围原子的半径不完全相同，故和的空间结构为四面体形。
18．(1) 正四面体形 平面三角形
(2)
(3)
(4)或
(5)正四面体
(6)
(7) 6
【详解】（1）中价电子对数是4，没有孤电子对，空间结构为正四面体形。是型分子，价电子对数是3，没有孤电子对，空间结构是平面三角形。
（2）型分子中，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是。
（3）由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子中，呈三角锥形的是，呈平面三角形的是，呈正四面体形的是。
（4）是29号元素，基态的电子排布式为[或。
（5）中心原子P的价电子对数为，无孤电子对，则为杂化，的空间结构是正四面体。
（6）同一主族从上到下，元素的第一电离能逐渐减小，又因为P原子核外道处于半满结构，更为稳定，所以P的第一电离能大于S，元素第一电离能由大到小的顺序为。
（7）题给分子中只形成单键的碳原子为杂化，形成碳氧双键的碳原子为杂化；碳原子的6个电子的运动状态互不相同，一共有6种运动状态。
19．(1)1
(2) sp3、sp2 sp2
(3) NA NA
(4) H O键的键能大于H N键的键能 V形 三角锥形 直线形
【解析】（1）
氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。
（2）
根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，取sp3杂化，剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，采取sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，采取sp2杂化。
（3）
由于σ键比π键稳定，根据反应方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N=C键中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N H键。
（4）
①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H O键的键能大于H N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。
②H2O分子中O原子的价层电子对数=2+=4，孤电子对数为2，所以其空间结构为V形；NH3分子中N原子的价层电子对数=3+=4，孤电子对数为1，所以其空间结构为三角锥形；CO2分子中C原子的价层电子对数=2+=2，不含孤电子对，所以其空间结构为直线形。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
