高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第二节 分子的空间结构第2课时课后测评

一、选择题(每小题4分，共48分)

1．下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是(　A　)

A．杂化轨道全部参与形成化学键

B．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变

C．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180 °

D．部分四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释

解析：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个参与形成化学键，A项错误；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，B项正确；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间构型分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，C项正确；部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨气分子、水分子，D项正确。

2．化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示()，下列说法正确的是(　B　)

A．碳、氮原子的杂化类型相同

B．氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化

C．1 mol A分子中所含σ键的数目为10NA

D．编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内

解析：A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误，B项正确；A分子中有一个碳氧双键，故有12对共用电子对、11个σ键，C项错误；由于氮原子为sp3杂化，故相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D项错误。

3．氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为(　C　)

A．两种分子中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化

B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道

C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强

D．氨气分子的原子总数为4而甲烷为5

解析：NH3中N原子形成3个σ键，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，孤对电子对成键电子的排斥作用较强，N—H键之间的键角小于109°28′，所以氨气分子的空间构型是三角锥形；CH4分子中C原子采取sp3杂化，杂化轨道全部参与成键，碳原子连接4个相同的原子，C—H键之间的键角均为109°28′，故CH4为正四面体形，C项正确。

4．有机物中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为(　B　)

A．sp、sp2、sp3 　B．sp3、sp2、sp 　

C．sp2、sp、sp3 　D．sp3、sp、sp2

解析：根据价层电子对互斥理论可判断C原子的杂化方式，价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数：若价层电子对数是4，则C原子采取sp3杂化；若价层电子对数是3，则C原子采取sp2杂化；若价层电子对数是2，则C原子采取sp杂化。甲基上C原子有4对σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp3杂化；碳碳双键两端的2个C原子均有3对σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp2杂化；碳碳三键两端的2个C原子均有2对σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp杂化。

5．下列说法正确的是(　D　)

A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是四面体形

B .CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合而形成的

C．乙炔分子中，两个碳原子均采用sp2杂化

D．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道

解析：中心原子采取sp3杂化的分子，VSEPR模型是四面体形，但其立体构型不一定是四面体形，如水和氨气分子中的中心原子均采取sp3杂化，但H2O是V形分子，NH3是三角锥形分子，A项错误；甲烷分子中碳原子形成4个σ键且不含孤电子对，碳原子采取sp3杂化，这4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键，B项错误；乙炔分子中每个C原子形成2个σ键和2个π键，价层电子对数是2，且不含孤电子对，故C原子均为sp杂化，C项错误；同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化可形成一组能量相等的新轨道，D项正确。

6．下列分子中，其中心原子的杂化方式及分子空间构型与HCHO(甲醛)相同的是(　D　)

A．H2S  B．NH3  C．CH2Br2  D．BF3

解析：HCHO中C原子形成2个C—H键和1个C===O双键，中心原子为C原子，价层电子对数＝3＋(4－2×1－1×2)＝3，不含孤电子对，中心原子的杂化方式为sp2杂化，分子空间构型为平面三角形。H2S分子中价层电子对数是4，且S原子含有2对孤电子对，所以S原子采用sp3杂化，H2S为V形结构，A项错误；氨气分子中价层电子对数是4，且N原子含有1对孤电子对，所以中心原子的杂化方式是sp3杂化，分子空间构型为三角锥形，B项错误；CH2Br2分子中价层电子对数是4，没有孤对电子，则C原子采用sp3杂化，分子空间构型为四面体形，C项错误；BF3分子中价层电子对数是3，B原子不含孤电子对，所以B原子采用sp2杂化，分子空间构型是平面三角形，D项正确。

7．下列推断正确的是(　D　)

A．BF3为三角锥形分子

B．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构

C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s—p σ键

D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成C—H σ键

解析：BF3为平面三角形，NH为正四面体形，CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个s­sp3σ键。

8．下列说法正确的是(　C　)

①CS2为V形分子

②ClO的空间构型为平面三角形

③SF6中有6对完全相同的成键电子对

④SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化

A．①②  B．②③  C．③④  D．①④

解析：①CS2与CO2的分子构型相同，为直线形分子，错误；②ClO中Cl的价层电子对数＝3＋×(7＋1－2×3)＝4，含有1对孤电子对，则ClO的空间构型为三角锥形，错误；③SF6中含有6个S—F键，每个S—F键含有1对成键电子对，则SF6分子中有6对完全相同的成键电子对，正确；④SiF4中Si的价层电子对数＝4＋×(4－1×4)＝4，SO中S的价层电子对数＝3＋×(6＋2－2×3)＝4，则SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化，正确。

9．在SO2分子中，分子的空间结构为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角(　C　)

A．等于120°  B．大于120°  C．小于120°  D．等于180°

解析：由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要小于120°。

10．下列分子或离子的中心原子采用sp3杂化的是(　B　)

①NF3　②C2H4　③C6H6　④C2H2　⑤NH

A．①②④  B．①⑤  C．②③  D．③⑤

解析：①NF3分子中N原子采取sp3杂化；②C2H4分子中C原子采取sp2杂化；③C6H6分子中C原子采取sp2杂化；④C2H2分子中C原子采取sp杂化；⑤NH中N原子采取sp3杂化。

11．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是(　A　)

解析：乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。

12．下列说法中正确的是(　C　)

A．PCl3分子是三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化的结果

B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道

C．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间构型可能是四面体形或三角锥形或V形

D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形

解析：PCl3分子中心磷原子上的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋1＝4，因此PCl3分子中磷原子采取sp3杂化，选项A错误；sp3杂化轨道一般是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，故选项B错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的空间构型为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则构型发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，故选项D错误，C正确。

二、非选择题(共52分)

13．(10分)有机物中碳原子的杂化类型是有规律的：当碳原子全部形成单键时，其为sp3杂化；当其形成的键中有一个双键时，其为sp2杂化；当其形成的键中有一个三键时，其为sp杂化。苯分子中碳原子的杂化类型为sp2，CH3CH===CH2分子中，中间的碳原子的杂化类型为sp2，该分子中有8个σ键与1个π键。

解析：当碳原子全部以单键的形式与其他原子成键时，形成了4个σ键，故此时为sp3杂化；当形成一个双键时，碳原子形成了3个σ键、没有孤电子对，故价层电子对数为3，此时为sp2杂化；当形成一个三键时，价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。

14．(10分)试回答下列问题。

(1)指出下列分子或离子的空间构型：PO正四面体形；CS2直线形。

(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：ACH；BCH。

(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BF3，三角锥形分子NF3，正四面体形分子CF4。

(4)下列微粒的键角由大到小的顺序为①④②⑤③(填序号)。

①HCN　②SiF4　③SCl2　④CO　⑤H3O＋

解析：(1)PO中P原子采取sp3杂化，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CH，中心碳原子采取sp2杂化。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CH，中心碳原子采取sp3杂化。(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(中心碳原子采取sp杂化)，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近104.5°；④CO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。

15．(11分)化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z的核电荷数均小于18；X原子最外能层的p能级中有一个轨道填充了2个电子，Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数，且X和Y具有相同的电子层，Z与X在周期表中位于同一主族。回答下列问题：

(1)X的电子排布式为1s22s22p4，Y的轨道表示式为。

(2)ZX2的分子式是SO2，分子构型为V形。YX2的电子式是C×·，分子构型为直线形，中心原子发生了sp杂化。

(3)Y与Z形成的化合物的分子式是CS2。Y的氢化物中分子构型为正四面体的是甲烷(填名称)，键角为109°28′，中心原子的杂化形式为sp3杂化。

(4)X的氢化物的分子构型为V形，键角为105°，中心原子的杂化形式为sp3杂化。

16．(10分)下图表示的是甲醛分子模型。根据该图和所学化学键知识回答下列问题：

(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是sp2杂化，做出该判断的主要理由是甲醛分子的立体结构为平面三角形。

(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是②⑤(填序号)。

①单键；②双键；③σ键；④π键；⑤σ键和π键。

(3)甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角<(填“＝”“<”或“>”)120°，出现该现象的主要原因是碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强。

解析：本题是对价层电子对互斥模型、杂化轨道理论、分子的空间构型与成键类型、键参数等知识的综合考查。(1)原子的杂化方式不同，分子的空间构型也不同。由图可知，甲醛分子的空间构型为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。(2)醛类分子中都含有羰基(C===O)，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。(3)由于碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角小于120°。

17．(11分)东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：

(1)镍元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,3d能级上的未成对电子数为2。

(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。

①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是正四面体形。

②氨的沸点高于(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是NH3分子间可形成氢键；氨是极性分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为sp3。

解析：(1)Ni元素原子核外有28个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2。3d能级上有2个未成对电子。(2)①SO中S无孤电子对，立体构型为正四面体形。②NH3分子间存在氢键，故沸点比PH3高。NH3中N有一个孤电子对，立体构型为三角锥形，因此NH3为极性分子，N的杂化轨道数为3＋1＝4，杂化类型为sp3。