分子空间结构基础达标训练
时间：75分钟 满分：100分
一、单选题（15题，45分）
1．下列物质中碳原子是以sp3杂化轨道与其他原子成键的是
A．乙烯 B．苯 C．乙炔 D．乙烷
2．下列分子中，杂化类型相同，空间结构也相同的是
A．H2O、SO2 B．BeCl2、CO2
C．H2O、NH3 D．NH3、HCHO
3．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．三角锥形、sp3 B．平面三角形、sp3
C．平面三角形、sp2 D．三角锥形、sp2
4．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是
A．H2O2分子中的O为sp2杂化
B．CO2分子中C原子为sp杂化
C．BF3分子中的B原子sp3杂化
D．CH3COOH分子中C原子均为sp3杂化
5．甲醛分子的结构式如图所示，用2个Cl取代甲醛分子中的H可得到碳酰氯，下列描述正确的是( )
A．甲醛分子中有4个σ键
B．碳酰氯分子中的C原子为sp3杂化
C．甲醛分子中的H-C-H键角与碳酰氯分子中的Cl-C-Cl相等
D．碳酰氯分子为平面三角形，分子中存在一个π键
6．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
7．六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
8．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
9．下列各组分子的中心原子杂化轨道类型相同，分子的空间结构不相同的是
A．、、 B．、、
C．、、环己烷 D．、、
10．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
11．顺铂是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属化合物；碳铂是顺式-1，1-环丁烷二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称，属于第二代铂族抗癌药物，结构简式如图所示，其毒副作用低于顺铂，下列说法正确的是
A．碳铂分子中所有碳原子在同一个平面内
B．顺铂分子中氮原子的杂化方式是
C．碳铂分子中杂化的碳原子与杂化的碳原子数之比为
D．1个1，1-环丁二羧酸()分子中含有键的数目为12
12．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
13．下列说法中正确的是
A．、、、分子中原子的最外层都不满足8电子稳定结构
B．和都是正四面体形分子且键角都为
C．的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．分子中中心原子上有一个未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强
14．用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．分子中三个共价键的键能、键长、键角都相等
B．、、键角由大到小的顺序为
C．分子的键角是
D．、都是三角锥形的分子
15．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、结构与性质（4大题，55分）
16．N、O、S、Cl、Cu五种元素的单质及其化合物在现代工业生产中有着广泛应用。请回答下列问题：
(1)第一电离能：N (填“”或“”，下同)O，电负性：S Cl。
(2)前四周期元素中，未成对电子数为5的元素符号是 ；
(3)SO3的空间构型是 ，分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成的大键原子数，n代表参与形成大键的电子数如苯分子中的大键可表示为，则SO3中的大键应表示为 。
(4)亚硒酸根离子()的VSEPR模型为 ；
(5)与互为等电子体的微粒有 任写两种
17．回答下列问题：
(1)是有机合成中常用的还原剂，中的阴离子空间构型是 、中心原子的杂化形式为 。
(2)①根据价层电子对互斥理论，的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 。
②气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为 形，其中共价键的类型有 种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为 。
(3)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。中，阴离子空间构型为 ，C原子的杂化形式为 。
18．(1)臭氧(O3)在催化下能将烟气中的、分别氧化为和，也可在其他条件下被还原为。中心原子轨道的杂化类型为 ；的空间结构为 (用文字描述)。
(2)钒()是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。
①常用作转化为的催化剂。分子中S原子价电子对数是 ，分子的空间结构为 ；气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为 ；的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为 ；该结构中键长有两类，一类键长约为，另一类键长约为，较短的键为 (填图中字母)，该分子中含有 个σ键。
②溶解在溶液中，可得到钒酸钠()，该盐阴离子的空间结构为 。
19．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)分子中氮原子的轨道杂化类型是 ；C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为 。
(3)乙二胺()是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是 、 。
(4)元素与N同族。预测的氢化物分子的立体结构为 ，其沸点比的 (填“高”或“低”)，其判断理由是 。
(5)中，电负性最高的元素是 ；P的 杂化轨道与O的轨道形成 键。
(6)的空间构型为 (用文字描述)；抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为 ；推测抗坏血酸在水中的溶解性： (填“难溶于水”或“易溶于水”)。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】A．乙烯是平面形结构，碳原子是sp2杂化，A不符合；
B．苯是平面形结构，碳原子是sp2杂化，B不符合；
C．乙炔是直线形结构，碳原子是sp杂化，C不符合；
D．乙烷属于链状烷烃，碳原子是sp3杂化轨道，D符合；
答案选D。
2．B
【详解】A．水中O原子价层电子对数为4，采取sp3杂化方式，含有的孤对电子对数＝(6-2×1)÷2＝2，水是V型结构；SO2中S原子价层电子对数为3，采取 sp2杂化方式，含有的孤对电子对数＝(6-2×2)÷2=1，SO2是V形结构，A不符合题意；
B．Be原子是sp杂化，是直线型结构，CO2是直线型结构，碳原子是sp杂化，B符合题意；
C．氨气中氮原子是sp3杂化，含有1对孤对电子，因此氨气是三角锥形结构，C不符合题意；
D．甲醛中碳原子是sp2杂化，属于平面型结构，D不符合题意；
故选：B。
3．A
【详解】根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构，SOCl2中原子形成2个S-Cl键，1个S=O键，价层电子对数=σ键个数＋孤电子对数为：，杂化轨道数是4，故原子采取sp3杂化，由于中心S原子上有一个孤电子对，分子空间结构为三角锥形，故合理选项是A。
4．B
【详解】A．H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，采取sp3杂化，A错误；
B．CO2分子中C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp杂化，B正确；
C．BF3分子中的B原子的最外层电子数3形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，C错误；
D．CH3COOH分子中有2个碳原子，其中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，采取sp3杂化，D错误；
故选B。
5．D
【详解】A．甲醛分子中有3个σ键，A不正确；
B．碳酰氯分子中的C原子为sp2杂化，B不正确；
C．根据价层电子对互斥理论可知，碳酰氯分子中的氯原子有3对孤对电子，孤电子对对成键电子对有更强的排斥作用，所以，甲醛分子中的H-C-H键角与碳酰氯分子中的Cl-C-Cl不相等，C不正确；
D．碳酰氯分子为平面三角形，碳与氧形成的双键中有一个π键，D正确。
本题选D。
6．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。
7．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。
8．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。
9．B
【详解】A．中心原子都是杂化，其空间结构相同，A不符合题意；
B．中心原子都是杂化，孤电子对数不同，分子的空间结构不相同，B符合题意；
C．三氯化硼和氯乙烯的中心原子都是杂化，环己烷中碳原子为杂化，C不符合题意；
D．三氧化硫和苯分子的中心原子为杂化，而丙炔中碳原子存在和杂化，D不符合题意；
故选B。
10．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。
11．C
【详解】A．碳铂中含饱和碳原子，6个碳原子不可能共平面，A错误；
B．顺铂分子中氮原子有3对σ键电子对，有1对孤电子对，其杂化方式是，B错误；
C．碳铂分子中酯基碳原子为杂化，而其他4个碳原子为杂化，C正确；
D．1，1-环丁二羧酸的结构中有4个饱和碳原子，和2个不饱和碳原子，则1个1，1-环丁二羧酸分子中含有18个键，D错误；
故选C。
12．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。
13．D
【详解】A．N原子最外层有5个电子，与3个Cl原子形成3对共用电子对，所以分子中N原子最外层满足8电子稳定结构，Cl原子最外层也满足8电子稳定结构，故A错误；
B．白磷分子和甲烷分子都是正四面体形，但白磷分子的键角是，故B错误；
C．的电子式为，但铵根离子的空间结构为正四面体形，故C错误；
D．氨气分子中N原子与3个H原子形成3个共价单键，还有一个孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强，所以键角小于，故D正确；
选D。
14．A
【详解】A．是三角锥形的分子，其结构类似于氨气，分子中三个共价键的键能、键长、键角都相等，A正确；
B．、、中中心原子都是杂化，都有1个孤电子对，分子的中心原子的电负性最大，成键电子对距离中心原子最近，键角最大，键角由大到小的顺序为，B错误；
C．是直线形分子，键角是，C错误；
D．是三角锥形的分子，分子中中心原子的价层电子对数，没有孤电子对，是三角双锥形结构，D错误；
故选A。
15．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。
16．(1)
(2)Mn
(3) 平面正三角形
(4)四面体形
(5)BF3、SO3(合理即可)
【详解】（1）N、O位于同一周期相邻位置，N原子的2p能级电子数达到了半满结构，比较稳定，则第一电离能N>O，元素的电负性与非金属性有关，非金属性越强，电负性越大，则电负性S
（3）SO3的中心原子为S原子，形成3个键，孤电子对为=0，则空间构型为平面正三角形，三氧化硫中，有一个硫氧双键，还有两个配位键，四个原子均达到了8电子的稳定结构，硫的两对孤对电子分别配位给两个氧原子。三氧化硫中有两个配位键，配位氧的四个电子与硫氧双键的π键的两个电子形成一个四中心六电子的大π键，应表示为。
（4）亚硒酸根离子SeO的中心原子为Se，形成3个键，孤电子对为=1，则VSEPR模型为四面体形。
（5）为四个原子的离子，价电子总数为24，互为等电子体的是BF3、SO3(合理即可)。
17．(1) 正四面体形
(2) 平面三角形 2
(3) 平面三角形
【详解】（1）四氢合铝酸锂中四氢合铝酸根离子中铝原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，所以离子中铝原子的杂化方式为sp3杂化，离子的空间构型为正四面体形，故答案为：sp3；正四面体形；
（2）①硫化氢分子中硫原子的价层电子对数为4，三氧化硫和二氧化硫中硫原子的价层电子对数都为3，则中心原子价层电子对数不同于其他分子的是硫化氢，故答案为：H2S；
②三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，所以分子的立体构型为平面三角形，分子中硫氧单键为σ键，硫氧双键中含有1个σ键和1个π键，所以分子中共价键的类型有2种；由图可知，三聚三氧化硫分子中每个硫原子与4个氧原子形成4个σ键，硫原子的的杂化方式为sp3杂化，故答案为：平面三角形；2；sp3；
（3）碳酸锌中碳酸根离子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，所以离子中碳原子的的杂化方式为sp2杂化，离子的空间构型为平面三角形，故答案为：平面三角形；sp2。
18． sp3 平面三角形 3 V形 sp2 sp3 a 12 正四面体形
【详解】(1)中S原子的价电子对数为，所以S原子采取sp3杂化。中氮原子上的价层电子对数为，即N采取sp2杂化，的空间结构为平面三角形；
(2)①分子中S的价电子对数为，分子的空间结构为V形；
分子中S的价电子对数为，硫原子采用sp2杂化；
由图可知的三聚体环状结构中每个S原子连有4个O原子，形成4个σ键，S原子采用sp3杂化。a处为硫氧双键，b处为硫氧单键，故a处键长较短。1个双键中包括1个σ键和1个π键，单键均为σ键，故该分子中含有12个σ键；
②中阴离子为，V的价电子对数为，则V采用sp3杂化，的空间结构为正四面体形。
19． 正四面体 4 三角锥形 低 分子间存在氢键 O 正四面体形 易溶于水
【详解】(1)中中心P原子的价层电子对数为，不含孤电子对，因此其空间构型为正四面体，P原子采取杂化方式，形成4个杂化轨道，故答案为：正四面体；4；；
(2)中中心N原子的孤电子对数为，价层电子对数为，杂化类型为杂化，同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但基态N原子的轨道为半充满稳定结构，N元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能，故第一电离能：，故答案为：；；
(3)乙二胺中N原子形成3个键，有1个孤电子对，杂化轨道数为4，采取杂化，C原子形成4个键，杂化轨道数为4，采取杂化，故答案为：；；
(4)元素与N位于同主族，的氢化物()分子的立体结构与N的氢化物()分子的立体结构相同，均为三角锥形；的沸点比的沸点低，是因为分子间存在氢键，故答案为：三角锥形；低；分子间存在氢键；
(5)同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，则电负性：；同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，则电负性：；中H元素显正价，P元素显负价，则电负性：，由此可得电负性：，故中，电负性最高的是氧(O)，P与O原子形成4个键，且无孤电子对，则P采用杂化，P的杂化轨道与O的轨道形成键，故答案为：O；；；
(6)的中心S原子最外层有6个电子，按照模型，价层电子对数为4，故中的S原子为杂化，空间构型为正四面体形，形成双键的碳原子为杂化，四个键均为单键的碳原子为杂化；抗坏血酸分子中有四个羟基，羟基为亲水性基团，则抗坏血酸易溶于水，故答案为：正四面体形；；易溶于水。
答案第1页，共2页
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