苏教版 (2019)选择性必修2第一单元 分子的空间结构第1课时课堂检测

专题4　分子空间结构与物质性质

第一单元　分子的空间结构

第1课时　分子的空间结构模型

基础过关练

题组一　杂化轨道类型及概念判断

1.鲍林曾获得诺贝尔奖不同奖项,杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角大小的比较,得出的结论正确的是(　　)

A.sp杂化轨道的夹角最大

B.sp2杂化轨道的夹角最大

C.sp3杂化轨道的夹角最大

D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角大小相等

2.下列关于杂化轨道的说法错误的是 (　　)

A.所有原子轨道都参与杂化形成杂化轨道

B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化

C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键

D.杂化轨道可用于形成σ键

3.下列图形属于sp杂化轨道的是 (　　)

4.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有 (　　)

A.sp杂化 B.sp2杂化

C.sp3杂化 D.sp4杂化

题组二　杂化轨道与分子空间结构

5.(2020山东济宁高二下期末)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

6.(2020河南洛阳高二下期末)下列分子中,空间结构是平面三角形的是 (　　)

A.CH4 B.NH3 C.BF3 D.CO2

7.下列分子中,中心原子的杂化轨道类型相同的是(　　)

A.CO2与SO2 B.CH4与NH3

C.BeCl2与BF3 D.C2H4与C2H2

题组三　利用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构

8.(2020云南昭通高二下期末)下列有关SO3的说法正确的是　 (　　)

A.空间结构与NH3相似 B.空间结构与SO2相似

C.空间结构与BF3相似 D.空间结构与P4相似

9.(2021四川成都外国语学校高二下月考)水是动物生命活动的必需物质,水分子的价电子对分布的几何构型和中心原子O采取的杂化方式分别是              (　　)

A.四面体、sp3 B.V形、sp2

C.平面三角形、sp2 D.三角锥形、sp3

10.(2021福建永安第三中学高二下月考)用价层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,下列判断正确的是              (　　)

A.BF3与PCl3为三角锥形

B.SO3与为平面三角形

C.SO2键角大于120°

D.SOCl2是平面三角形

题组四　等电子原理及其应用

11.(2021福建南平高二下第一阶段考试)下列各组微粒中,都互为等电子体的是              (　　)

A.CO、NO、NaH、N2 B.SO2、N、、CNO-

C.、、BCl3 D.SiF4、Si、S、P

12.下列物质互为等电子体的一组是 (　　)

A.CH4和N B.B3N3H6和C8H8

C.F-和Mg D.H2O和CH4

13.通常把原子数和价电子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似,则下列有关说法正确的是              (　　)

A.CH4和N互为等电子体,键角均为60°

B.N和C互为等电子体,空间结构都是三角锥形

C.H3O+和PCl3互为等电子体,均为三角锥形结构

D.B3N3H6和苯互为等电子体,B3N3H6分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道

能力提升练

题组一　杂化轨道理论的应用

1.(2020辽宁瓦房店中学高二下期末,)下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型不同的是              (　　)

A.S与SO3 B.CH4与H2O

C.PCl3与Cl D.BF3与C

2.(2021安徽皖北名校高二下联考,)磷化氢俗称膦,常温下是一种无色、有大蒜气味的有毒气体,可由白磷与过量热的氢氧化钾的浓溶液反应得到:P4+3KOH+3H2OPH3↑+3KH2PO2。下列说法正确的是　              (　　)

A.PH3中各原子最外层都达到了8电子稳定结构

B.白磷与膦互为同素异形体

C.PH3中P为sp2杂化

D.白磷分子的空间结构呈正四面体形

3.(2021山东威海高二下期末,)下列分子或离子空间结构和中心原子的杂化方式有错误的是              (　　)

题组二　根据价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构

4.(2021山东烟台高二上期末,)根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断,下列各项正确的是(　　)

5.(2021吉林长春东北师范大学附属中学高二上期末,)下列描述中,正确的是 (　　)

A.在气体单质分子中,一定含有σ键,可能含有π键

B.Cl的空间结构为四面体形

C.B的键角小于NH3

D.N(CH3)3和S的中心原子均为sp3杂化

6.()有几种含氯元素的阴离子的信息如下:

下列推断不正确的是 (　　)

A.Cl和C的价电子总数相同

B.M的化学式为Cl

C.Cl、ClO- 中氯原子的杂化轨道类型都为sp3

D.M的空间结构为V形

7.()下列说法正确的是 (　　)

A.酸性由强到弱排列:HClO4>H3PO4>HCl>HClO

B.根据等电子原理,推测 O3 为直线形分子

C.分子(HOOC—CHOH—CHCl—COOH)中,只含有 σ 键

D.根据等电子原理,推测N2O 的结构式可表示为NNO

8.()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AXnEm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),n+m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,A—X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AXnEm的VSEPR模型填写下表:

 (2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)H2O分子的空间结构为　　　　,请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子,S、O之间以双键结合,S与Cl、S与F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构:　　　　。 

答案全解全析

专题4　分子空间结构与物质性质

第一单元　分子的空间结构

第1课时　分子的空间结构模型

基础过关练

1.A　sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°。

2.A　同一原子中参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,故A项错误,B项正确;杂化轨道能量集中,形成牢固的化学键,故C项正确;杂化轨道可用于形成σ键,故D项正确。

3.D　sp杂化轨道夹角为180°,C项属于未杂化的p轨道。

4.D　np能级有三个轨道:npx、npy、npz,当s轨道和p轨道杂化时只有三种类型:①sp杂化,即一个ns轨道和一个np轨道的杂化;②sp2杂化,即一个ns轨道和两个np轨道的杂化;③sp3杂化,即一个ns轨道和三个np轨道的杂化。

5.A　根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构,SOCl2中S原子价电子对数==4,杂化轨道数是4,故S原子采取sp3杂化,中心原子上有一对孤电子对,分子空间结构为三角锥形,故选A。

6.C　CH4的中心碳原子为sp3杂化,空间结构为正四面体形,A不符合题意;NH3的中心氮原子为sp3杂化,空间结构为三角锥形,B不符合题意;BF3的中心硼原子为sp2杂化,空间结构为平面三角形,C符合题意;CO2的中心碳原子为sp杂化,空间结构为直线形,D不符合题意。

7.B　CO2中C原子为sp杂化,SO2中S原子为sp2杂化,A不正确;CH4中C原子为sp3杂化,NH3中N原子为sp3杂化,B正确;BeCl2中Be原子为sp杂化,BF3中B原子为sp2杂化,C不正确;C2H4中C原子为sp2杂化,C2H2中C原子为sp杂化,D不正确。

8.C　SO3分子的空间结构为平面三角形。氨气分子中中心原子价电子对数==4,且含有一对孤电子对,所以其空间结构为三角锥形,A错误;SO2分子中,S原子价电子对数==3,且含有一对孤电子对,所以空间结构为V形,B错误;BF3分子中中心原子硼原子的价电子对数==3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,C正确;白磷(P4)属于单质,空间结构为正四面体形,D错误。

9.A　H2O中价电子对数==4,且含有2对孤电子对,所以H2O的价电子对分布的几何构型为四面体,分子空间结构为V形,中心原子O杂化方式为sp3,A项正确。

10.B　BF3中价电子对数==3,无孤电子对,为平面三角形,PCl3中价电子对数==4,含有1对孤电子对,为三角锥形,A项错误;SO3中价电子对数==3,无孤电子对,为平面三角形,C中价电子对数==3,无孤电子对,为平面三角形,B项正确;SO2中价电子对数==3,含有1对孤电子对,为V形结构,孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以SO2键角小于120°,C项错误;SOCl2中价电子对数==4,含有1对孤电子对,为三角锥形,D项错误。

11.C　CO、NO、N2都含有2个原子,其价电子数分别为10、11、10,所以不全互为等电子体,NaH为离子化合物,A项错误;SO2、N、、CNO-都含有3个原子,其价电子数分别为18、16、16、16,所以不全互为等电子体,B项错误;C、N、BCl3含有的原子数都为4,其价电子数分别为24、24、24,所以互为等电子体,C项正确;SiF4、Si、S、P含有的原子数分别为5、5、4、5,其价电子数分别为32、32、26、32,所以不全互为等电子体,D项错误。

12.A　等电子体要具备两个条件:一是微粒的原子数相同,二是微粒的价电子数相同。分析可知A项正确,C项中F-和Mg的价电子数不同,B、D项中的原子数不相同。

13.D　CH4和N互为等电子体,都是正四面体结构,键角均为109°28',A项不正确;N和C互为等电子体,均为平面三角形结构,B项不正确;H3O+和PCl3的价电子数不相等,不互为等电子体,C项不正确;B3N3H6和苯互为等电子体,B3N3H6的空间结构与苯相似,分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道,D项正确。

能力提升练

1.A　A项,S中S原子价电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,SO3中S原子价电子对数为3,杂化轨道类型是sp2,故A符合题意;B项,CH4中C原子价电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,H2O中O原子价电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故B不符合题意;C项,PCl3中P原子价电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,Cl中Cl原子价电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故C不符合题意;D项,BF3中B原子价电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,C中C原子价电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,故D不符合题意。

2.D　PH3中H原子最外层没有达到8电子稳定结构,A项错误;白磷是单质,膦是氢化物,不是单质,不互为同素异形体,B项错误;PH3中P原子的价电子对数是=4,为sp3杂化,C项错误;白磷分子的空间结构是正四面体形,D项正确。

3.D　苯分子是平面结构,中心碳原子为sp2杂化,A项正确;S中S原子的价电子对数是4,S原子的杂化方式是sp3,无孤电子对,空间结构为正四面体形,B项正确;C中C原子的价电子对数是3,C原子的杂化方式是sp2,无孤电子对,空间结构为平面三角形,C项正确;SO2中S原子的价电子对数是3,S原子的杂化方式是sp2,有1对孤电子对,空间结构为V形,D项错误。

4.C　N中N原子的价电子对数是3,采用sp2杂化,价电子对分布的几何构型为平面三角形,有1对孤电子对,离子的空间结构是V形,A项错误;BF3中B原子的价电子对数是3,采用sp2杂化,价电子对分布的几何构型为平面三角形,无孤电子对,分子的空间结构是平面三角形,B项错误;SOCl2中S原子的价电子对数是4,采用sp3杂化,价电子对分布的几何构型为四面体形,有1对孤电子对,分子的空间结构是三角锥形,C项正确;Cl中Cl原子的价电子对数是4,采用sp3杂化,价电子对分布的几何构型为四面体形,有1对孤电子对,离子的空间结构是三角锥形,D项错误。

5.D　稀有气体分子中,不含化学键,A项错误;Cl中氯原子的价电子对数是4,有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,B项错误;B是正四面体结构,键角为109°28',NH3是三角锥形,N原子有一对孤电子对,孤电子对与成键电子对的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用,故B的键角大于NH3,C项错误;N(CH3)3中N原子的价电子对数是4,S中S原子的价电子对数是4,中心原子均为sp3杂化,D项正确。

6.A　Cl和C的价电子总数分别为7+3×6+1=26、4+3×6+2=24,不相同,A项错误;M中Cl元素的化合价是+3价,杂化轨道类型是sp3,因此M的化学式为Cl,B项正确;Cl中价电子对数是=4,ClO-中价电子对数是=4,因此氯原子的杂化轨道类型都为sp3,C项正确;M中价电子对数是=4,含有2对孤电子对,所以空间结构为V形,D项正确。

7.D　盐酸是强酸而磷酸是中强酸,所以盐酸的酸性强于磷酸,A项错误;O3和SO2互为等电子体,SO2为V形分子,所以O3也是V形分子,B项错误;HOOC—CHOH—CHCl—COOH中含有羧基,羧基中含有碳氧双键,除了σ 键还含有π键,C项错误;N2O与CO2分子均含有3个原子、价电子数均为16,二者互为等电子体,N2O的结构式为NNO,D项正确。

8.答案　(1)①4　②直线形　③180°

(2)CO2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　∠H—O—H应略小于109°28',因为H2O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H2O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∠H—O—H略小于109°28'

(4)四面体形

解析　(1)略。(2)CO2中C的价电子对数为=2,由VSEPR模型知,两对价电子对应尽量远离,故为直线形结构,即CO2分子为直线形分子。(3)略。(4)中心原子S原子的价电子对数为=4,4对价电子对应尽量远离,且周围原子的半径不完全相同,故SO2F2和SO2Cl2的空间结构为四面体形。