选择性必修2 第二章 第二节 分子的空间结构 测试题
一、选择题（共15小题，每小题只有一个正确选项，每小题3分，共45分）
1． 下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是( )
A．H2O B．HCl C．NH D．PCl3
【答案】A
【解析】A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；C项，NH的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键的价电子对。
下列分子或离子中，中心原子的价层电子对的空间结构为正四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是( )
A．NO B．PH3 C．H3O＋ D．OF2
【答案】D
【解析】NO的价层电子对的空间结构呈平面三角形，A错误；PH3的空间结构呈三角锥形，B错误；H3O＋的空间结构呈三角锥形，C错误；OF2中心原子的价层电子对的空间结构为正四面体形且分子的空间结构为V形，D正确。
已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的空间结构为( )
A．直线形 B．平面正方形
C．正四面体形 D．正八面体形
【答案】C
【解析】根据杂化轨道理论知，Zn2＋的4s轨道和4p轨道形成的sp3杂化轨道为正四面体形，Zn2＋再结合4个Cl－形成[ZnCl4]2－，其中Zn2＋的孤电子对数为0，所以[ZnCl4]2－的空间结构为正四面体形。
下列描述正确的是( )
A．CS2为V形的极性分子
B．ClO的空间结构为平面三角形
C．SF6中有6对完全相同的成键电子对
D．SiF4和SO的中心原子均为sp2杂化
【答案】C
【解析】CS2与CO2的分子结构相似，是直线形的非极性分子，A错误；中心原子Cl有一个孤电子对，所以ClO的空间结构为三角锥形，B错误；S有6个电子，正好与6个F形成6个共价键，C正确；SiF4中Si有四个σ键，SO中S原子形成3个σ键，还有一个孤电子对，所以Si、S均是sp3杂化，D错误。
下列关于BeF2和SF2的说法错误的是( )
A．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，成键电子对数也等于2
B．BeF2分子的孤电子对数为0
C．SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于4，其空间结构为四面体形，成键电子对数等于2，没有孤电子对
D．在气相中，BeF2是直线形而SF2是V形
【答案】C
【解析】SF2分子中，中心原子S的孤电子对数为＝2，成键电子对数为2，故价层电子对数为4，分子的空间结构为V形。
用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测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．SO2、CS2、HI都是直线形分子
B．BF3键角为120°，SnF2键角大于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
【答案】C
【解析】SO2分子中含有孤电子对，不是直线形分子，是V形分子，A错误；BF3键角为120°，SnF2中有两个成键电子对，一个孤电子对，孤电子对会产生斥力，所以键角小于120°，B错误；PCl3、NH3是三角锥形分子，PCl5是三角双锥形分子，D错误。
下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是( )
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．杂化轨道全部参与形成化学键
C．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
D．四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道理论解释
【答案】B
【解析】杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，故A正确；杂化轨道可以部分参与形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成了化学键，故B错误；sp3、sp2、sp杂化轨道其空间结构分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，故C正确；四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释，如甲烷、氨气分子，故D正确。
下列分子或离子中键角由大到小排列的顺序是( )
①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCl ⑤HgCl2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
【答案】B
【解析】①BCl3中中心B原子为sp2杂化，键角为120°；②NH3中中心N原子为sp3杂化，NH3分子中有孤电子对存在，使键角小于109°28′；③H2O中中心O原子为sp3杂化，H2O分子中存在两个孤电子对，使键角比NH3分子的键角还小；④PCl中中心P原子为sp3杂化，键角为109°28′；⑤HgCl2中中心Hg原子为sp杂化，键角为180°；综上，键角由大到小的顺序为⑤①④②③。
CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，下列有关它们的说法错误的是( )
A．CH与H3O＋的空间结构均为三角锥形
B．它们的C均采取sp2杂化
C．CH中的所有原子均共面
D．CH与OH－形成的化合物中不含有离子键
【答案】B
【解析】CH与H3O＋中C原子与O原子的价层电子对数都是4，且都含有1个孤电子对，均为三角锥形结构，A项正确；CH、—CH3、CH中C的价层电子对数分别是3、4、4，根据价层电子对互斥模型知，C原子的杂化类型分别是sp2、sp3、sp3，B项错误；CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面，C项正确；CH与OH－形成的化合物是CH3OH，属于共价化合物，不含离子键，D项正确。
10．据报道，大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SF5—CF3的说法正确的是( )
A．分子中有σ键也有π键
B．所有原子在同一平面内
C．CF4与CH4都是正四面体结构
D．0.1molSF5—CF3分子中电子数为8mol
【答案】C
【解析】A项，分子中都是σ键，无π键，错误；B项，碳原子与其相连的四个原子形成四面体结构，不可能所有原子共平面；D项，一个分子中有94个电子，错误。
11．下列说法正确的是( )
①S8分子中S原子采用的杂化轨道类型为sp3
②C2H4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键
③SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角<120°
④H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大
A．①② B．③④ C．①②③ D．①③④
【答案】D
【解析】①S8是一个环形分子，每个S与另外两个S原子相连，S原子形成2个孤电子对，2个σ键，所以S是sp3杂化，正确；②碳碳双键中一个是σ键，还有一个是π键，错误；③SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数是×(4－2×1)＋2＝3，含有1个孤电子对，SnBr2的空间结构为V形，根据价层电子对互斥模型可以判断其键角小于120°，正确；④H3O＋和H2O中氧原子均采取sp3杂化，H2O中O原子有2个孤电子对，H3O＋中O原子有1个孤电子对，导致H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大，正确。
12．膦(PH3)又称磷化氢，在常温下是一种无色、有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常含有磷化氢。它的分子构型是三角锥形。则下列关于PH3的叙述正确的是( )
A．PH3分子中有未成键的孤电子对
B．PH3是空间对称结构
C．PH3是一种强氧化剂
D．PH3分子中的P—H键间夹角是90°
【答案】A
【解析】P最外层有5个价电子，只能形成三个共价键，有一对为孤对电子，A项对；PH3的结构与NH3相似，皆为三角锥形，电荷分布不均匀，为极性分子，B项错；PH3中的P是－3价，有强还原性，C项错；PH3的结构为三角锥形，P—H键间夹角略小于NH3中N—H键间夹角，故D项错。
13．最新发现C3O2是金星大气的成分之一，化学性质与CO相似。C3O2分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构。下列叙述错误的是( )
A．元素的第一电离能：O>C
B．3p轨道上有1对成对电子的基态X原子与基态O原子的性质相似
C．C3O2中C原子的杂化方式为sp3
D．C3O2分子中σ键和π键的个数比为1∶1
【答案】C
【解析】同周期从左向右第一电离能增大，A正确；3p轨道上有1对成对电子的基态X原子为S原子，与O原子的性质相似，B正确；C3O2分子中不含环状结构且每个原子均满足8电子稳定结构，则分子的结构式为O===C===C===C===O，C的杂化方式为sp杂化，C错误；C3O2分子中有4个σ键和4个π键，D正确。
14．第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子，其立体结 构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时，分子结构如右图所示，下列关于RCl5分子的说法中不正确的是( )
A．每个原子都达到8电子稳定结构
B．键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种
C．RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3
D．分子中5个R—Cl键键能不都相同
【答案】A
【解析】从RCl5的分子结构图可知键角正确；R—Cl有两类键长可知键能不完全相同；RCl5＋Cl2↑。
15．短周期元素X、 Y、Z、M原子序数依次增大，Z的基态原子2p轨道半充满，M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是( )
A．电负性：X＞Y＞Z
B．原子半径：Y＞Z＞X
C．分子中Z原子的杂化方式均为sp2
D．Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸
【答案】B
【解析】已知X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素，Z的基态原子2p轨道半充满，则Z为N元素，M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，则M为S元素，4种元素组成的一种分子结构如题图，根据共价键数目可推知，则X为H元素，Y为C元素。电负性：N>C>H，A错误；H原子核外有1个电子层，而C、N原子核外均有2个电子层，电子层数越多，半径越大，电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，则原子半径：C>N>H，B正确；分子中N原子均形成共价单键，为sp3杂化，C错误；C元素的最高价氧化物的水化物为H2CO3，H2CO3为弱酸，D错误。
二、填空题（本题包括4个小题，共55分）
16．(11分)判断下列物质中心原子的杂化方式。
(1)PCl3分子中，P的杂化方式为________。
(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是______、______。
(3)HOCH2CN分子中碳原子的杂化轨道类型是________。
(4)丙烯腈分子(H2C==CH—C≡N)中碳原子杂化轨道类型为________。
(5)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：
3NH3BH3＋6H2O===3NH＋B3O＋9H2
B3O的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为________。
【答案】 (1)sp3杂化 (2)sp3 sp3 (3)sp3和sp (4)sp2、sp (5)sp3 sp2
17．(12分)试回答下列问题：
(1)指出下列分子或离子的空间构型：PO43-___________；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____________。
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)下列微粒中键角由大到小的顺序为____________(填序号)。
①HCN ②SiF4 ③SCl2 ④CO32- ⑤H3O+
【答案】（1）正四面体形 直线形 （2）CH3+ CH3-
（3）BF3 NF3 CF4 （4）①④②⑤③
【解析】（1） PO43-中无孤电子对，空间构型为正四面体形；CS2分子的空间构型与CO2一样，为直线形。
（2）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CH3+，无孤电子对。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CH3-，有一个孤电子对。
（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。
（4）①HCN为直线形分子，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109°28′；③SCl2为V形结构，键角接近104.5°；④CO32-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。
18．(14分)在人类文明的历程中，许多物质发挥过重要作用，如铁、硝酸钾、青霉素、聚乙烯、二氧化硅、富勒烯、含铬物质等。
(1)Fe3＋在基态时，价电子排布式为 。
(2)KNO3中NO的空间结构为________，写出与NO互为等电子体的另一种阴离子的化学式：____________。
(3)6 氨基青霉烷酸的结构如图所示。结构中S原子的杂化方式是________；组成中C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是___________________。
(4)富勒烯(C60)的结构如图所示，该物质能与氯气反应形成C60Cl10分子，1 mol C60Cl10分子中含有碳碳单键的数目为________。
【答案】(1)3d5 (2)平面三角形 CO (3)sp3 N>O>C (4)65NA
19．(18分) (1)已知基态铂原子的价层电子排布式为5d96s1，则基态铂原子O能层的电子的运动状态共有________种；化学反应中铂原子优先失去________(填能级符号)上的电子。在铂以原子级分散的过程中需要克服____________(填作用力类型)。
(2)反应CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)中，含有极性键的非极性分子是________(填化学式)；CH3OH中碳、氧原子的杂化轨道类型分别是__________、________；水分子的空间结构是________。已知常温常压下H2O的沸点是100 ℃，CH3OH的沸点是64.7 ℃，导致这种差异的主要原因是_______________________________。
(3)CH3NH的电子式为________，C、N原子的杂化轨道类型分别为_______、_______；CH3NH中，存在______(填字母)。
a．σ键 b．π键 c．配位键 d．氢键
已知甲基的供电子能力强于氢原子，则CH3NH2、(CH3)2NH中接受质子能力较强的是________。
(4)锂离子电池的电解液有LiBF4等，碳酸亚乙酯()用作该电解液的添加剂。
①LiBF4中阴离子的空间结构为_____________。
②碳酸亚乙酯分子中碳原子的杂化方式为______；碳酸亚乙酯能溶于水的原因是___________。
【答案】(1)17 6s 金属键
(2)CO2 sp3 sp3 V形 等物质的量的水、甲醇，前者分子间形成的氢键数目比后者多
(3) sp3 sp3 ac (CH3)2NH
(4)①正四面体形 ②sp3、sp2 碳酸亚乙酯分子与水分子间能形成氢键
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