苏教版 (2019)选择性必修2第一单元 分子的空间结构复习练习题

分层作业15　分子的空间结构模型

A级  必备知识基础练

1.根据价层电子对互斥模型,判断下列分子或者离子的空间结构为平面三角形的是(　　)

A.C B.CCl4

C.Cl D.NH3

2.下列分子的空间结构错误的是(　　)

A.SO2:  B.NH3:

C.CS2: D.CH4:

3.H2O2的结构式为H—O—O—H,下列有关H2O2分子的说法不正确的是(　　)

A.是直线形分子

B.是极性分子

C.H2O2分子中的1个氧原子有2对孤电子对

D.氧原子的价电子对数为4

4.下列分子或离子中,价层电子对互斥模型与分子或离子的空间结构不一致的是(　　)

A.NH3 B.SO3

C.CCl4 D.CO2

5.如图所示,在乙烯分子中有5个σ键和1个π键,它们分别是(　　)

A.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键

B.sp2杂化轨道形成π键,未杂化的2p轨道形成σ键

C.C—H键之间是sp2形成σ键,C—C键之间是未参加杂化的2p轨道形成π键

D.C—C键之间是sp2形成σ键,C—H键之间是未参加杂化的2p轨道形成π键

6.下列分子中按键角由大到小的顺序排列正确的是(　　)

①SO3　②NH3　③H2O　④CH4　⑤SO2

A.⑤①④②③ B.①⑤④②③

C.⑤①③②④ D.③②④①⑤

7.已知具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构,这一原理称为“等电子原理”。根据等电子原理,下列各组粒子结构不相似的是(　　)

A.BCl3和PH3 B.N和CH4

C.N和C D.CO2和N2O

8.根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构,试根据相关知识填空:

(1)AsCl3分子的空间结构为　　　　　,其中As的杂化轨道类型为　　　　。 

(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为　                           。 

(3)一种有机化合物的结构简式如下:

①该分子中有　　　　个sp2杂化碳原子,　　　　　个sp3杂化碳原子。 

②该分子中有　　　　　个sp2-sp3 σ键,　　　　　个sp3-sp3 σ键。 

(4)SCN-与N的结构相同,微粒呈　　　　　　形,中心原子都采取　　　　　杂化。

(5)C、N等微粒具有相同的原子个数,它们的价电子总数都是　　　　　,空间结构呈　　　　　形,中心原子都采取　　　　　杂化。 

B级  关键能力提升练

9.下列分子所含原子中,既有sp3杂化,又有sp2杂化的是(　　)

A.乙醛() B.丙烯腈()

C.甲醛() D.丙炔()

10.氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)用于有机产品的合成、工业洗涤剂中间体以及生化研究。下列说法正确的是(　　)

A.碳、氮原子的杂化类型相同

B.氨基乙酸钠中心原子氮原子的价电子对数为4

C.1 mol氨基乙酸钠分子中所含σ键为10 mol

D.氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内

11.下列各项叙述不正确的是(　　)

A.SO2分子的空间结构与它的价层电子对互斥模型一致

B.价电子排布为5s25p1的元素位于第5周期ⅢA族,是p区元素

C.在同一电子层上运动的电子,其自旋方向可以相同

D.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同

12.反应NaClO+2NH3══N2H4+NaCl+H2O可用于制备还原剂肼(N2H4)。下列说法正确的是(　　)

A.NaClO的电子式为

B.NH3的空间结构为平面三角形

C.N2H4分子间能形成氢键

D.H2O的空间填充模型为

13.《天工开物》记载:“凡火药以硝石、硫黄为主,草木灰为辅……而后火药成声。”其中涉及的主要反应为S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑。下列说法正确的是(　　)

A.电负性:N>O

B.CO2分子中C原子为sp杂化

C.单质硫属于共价晶体

D.KNO3中化学键只有σ键

14.法匹拉韦结构简式如图所示,下列说法错误的是(　　)

A.该分子中N、O、F的电负性由大到小的顺序为F>O>N

B.该分子中C—H键的键能大于N—H键的键能

C.该分子中所有C原子都为sp2杂化

D.该分子可形成分子间氢键

15.回答下列问题:

(1)碳原子有4个价电子,在形成化合物时价电子均参与成键,但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中,采取sp杂化的分子是　　　　　(写结构简式,下同),采取sp2杂化的分子是　　　　　　　,采取sp3杂化的分子是　　　　。试写出一种有机物分子的结构简式,要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子:　 　　　　　。

(2)第3周期中,某元素的氢化物含五核18电子,采取sp3杂化,空间结构呈正四面体形,其化学式为　　　　　　。 

(3)化合物[H3O]+[]-中阴离子的中心原子采用　　　　杂化。 

(4)X的单质与氢气可化合生成气体G,其水溶液pH>7。G分子中X原子的杂化轨道类型是　　　　　　　　　　　。 

(5)S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示,S原子采用的轨道杂化方式是　　　　　　　　。 

(6)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用　　　　　　　杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,原因为　 　　　　　　　　　　　。 

C级  学科素养拔高练

16.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为

该物质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有　　　　　　　,羰基碳原子的杂化轨道类型为　　　　　　　　　　　。 

(3)已知,可用异氰酸苯酯与2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲:

反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂　　　　　 mol σ键,断裂　　　　 mol 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请用共价键的相关知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因: 　　　　　　。 

②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是　　　　　　　　　　　　　　　　,中心原子的杂化类型分别是　　　　　　　　。 

答案：

1.A　解析 C的中心原子上的价电子对数为3,为平面三角形,A正确;CCl4的中心原子上的价电子对数为4,为正四面体形,B错误;Cl和NH3的中心原子上的价电子对数为4,为三角锥形,C、D错误。

2.B　解析 NH3的空间结构是三角锥形,B项错误。

3.A　解析 H2O2中的每个氧原子有6个价电子,形成了2个σ键,故还有4个电子没有成键,孤电子对数为2,价电子对数为4,C项、D项正确;以氧为中心的三个原子呈V形结构,H2O2中相当于有两个V形结构,故不可能是直线形分子,正负电荷中心不重合,是极性分子,A项错误,B项正确。

4.A　解析 NH3中心原子N原子价电子对数为=4,价层电子对互斥模型为正四面体形,分子空间结构是三角锥形,A符合题意;SO3中S的价电子对数为=3,价层电子对互斥模型和分子的空间结构均为平面三角形,B不符合题意;CCl4中心原子C原子价电子对数为=4,价层电子对互斥模型和分子空间结构均为正四面体形,C不符合题意;CO2中心C原子价电子对数为=2,价层电子对互斥模型与分子空间结构均为直线形,D不符合题意。

5.A　解析 乙烯分子结构式为,碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形,所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化,其中杂化轨道形成5个σ键,未杂化的2p轨道形成π键。

6.B　解析 SO3中的中心原子为sp2杂化,空间结构为平面三角形,键角为120°;NH3中的中心原子为sp3杂化,价层电子对互斥模型为正四面体形,空间结构为三角锥形,因受1对孤电子对的影响,其键角小于109°28';H2O中的中心原子为sp3杂化,价层电子对互斥模型为正四面体形,空间结构为V形,因受2对孤电子对的影响,其键角比NH3更小;CH4中的中心原子为sp3杂化,空间结构为正四面体形,键角为109°28';SO2中的中心原子为sp2杂化,价层电子对互斥模型为平面三角形,空间结构为V形,S═O键因受孤电子对的影响,键角略小于120°。综上所述,B项正确。

7.A　解析 BCl3和PH3中,前者的价电子数为24,后者的价电子数为8,二者的结构不相似,A符合题意;N和CH4都由5个原子构成,价电子数都为8,二者结构相似,B不符合题意;N和C都由4个原子构成,价电子数都为24,二者的结构相似,C不符合题意;CO2和N2O都由3个原子构成,价电子数都为16,二者的结构相似,D不符合题意。

8.答案 (1)三角锥形　sp3　

(2)sp3、sp2

(3)①2　6　②3　3　

(4)直线　sp

(5)24　平面三角　sp2

解析 (1)AsCl3中As元素的价电子对数为4,As原子的杂化方式为sp3杂化,AsCl3分子的空间结构为三角锥形。

(2)CH3COOH的结构式为,分子中甲基上的碳原子采用sp3杂化,羧基中碳原子采用sp2杂化。

(3)有机物中饱和碳原子是sp3杂化,双键上的碳原子是sp2杂化,三键上的碳原子是sp杂化。

①该分子中有2个sp2杂化碳原子,6个sp3杂化碳原子。

②该分子中有3个sp2-sp3 σ键,3个sp3-sp3 σ键。

(4)SCN-与N采用sp杂化,微粒呈直线形。

(5)C、N与SO3为等电子体,SO3中S原子采取sp2杂化,形成平面三角形分子。

9.A　解析 乙醛分子中,甲基中的碳原子采用sp3杂化,醛基中的碳原子采用sp2杂化,故A符合题意;丙烯腈分子中,碳碳双键中的碳原子采用sp2杂化,碳氮三键中的碳原子采用sp杂化,故B不符合题意;甲醛分子中的碳原子采用sp2杂化,故C不符合题意;丙炔分子中,甲基中的碳原子采用sp3杂化,碳碳三键中的碳原子采用sp杂化,故D不符合题意。

10.B　解析 氨基乙酸钠的结构式为,分子中氮原子是sp3杂化,而碳原子是sp3、sp2杂化,A错误;氨基乙酸钠中氮原子是sp3杂化,则氮原子的价电子对数为4,B正确;1 mol氨基乙酸钠分子中有8 mol σ键,C错误;由于氮原子为sp3杂化,故相应的四个原子不可能共平面,D错误。

11.A　解析 SO2价电子对数==3且含有1对孤电子对,价层电子对互斥模型为平面三角形,空间结构为V形,不一致,故A错误;价电子排布为5s25p1的元素最外层有3个电子,含有5个电子层,在元素周期表中位于第5周期ⅢA族,最后一个电子填充在p轨道,属于p区元素,故B正确;在同一电子层上运动的电子,其自旋方向可能相同,比如C和N的2p能级电子数分别为2和3,根据洪特规则可知,它们的自旋方向均相同,故C正确;s能级电子云是球形,p能级电子云是纺锤形,但s-s σ键与s-p σ键的对称性相同,均为轴对称,故D正确。

12.C　解析 NaClO为离子化合物,含有钠离子和次氯酸根离子,电子式为,故A错误;NH3分子的价电子对数为4,有一对孤电子对,所以空间结构为三角锥形,故B错误;肼中含有N—H键,分子间能形成氢键,故C正确;H2O是V形分子,并且O原子半径较大,其空间填充模型为,故D错误。

13.B　解析 O元素的非金属性大于N元素,电负性N<O,故A错误;CO2分子中C原子为sp杂化,B正确;单质硫是由分子通过分子间作用力结合而成,属于分子晶体,故C错误;KNO3中既含离子键又含共价键,而且N中的共价键既有σ键,也有π键,故D错误。

14.B　解析 一般来说,同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐变大,同主族从上到下,元素的电负性逐渐变小,所以该分子中N、O、F的电负性由大到小的顺序为F>O>N,A项正确;键长越短,键能越大,原子半径:C>N,则键长:C—H键>N—H键,所以该分子中C—H键的键能小于N—H键的键能,B项错误;该分子中C原子存在于碳碳双键和碳氧双键中,都为sp2杂化,C项正确;该分子中存在氨基,可形成分子间氢键,D项正确。

15.答案 (1)CH≡CH　CH2═CH2、　CH3CH3　(其他合理答案均可)

(2)SiH4　

(3)sp3　

(4)sp3　

(5)sp3

(6)sp3　由σ键电子对与孤电子对的斥力差异造成

解析 (1)有机物中饱和碳原子是sp3杂化,双键上的碳和苯环中的碳原子是sp2杂化,三键上的碳原子是sp杂化。

(2)第3周期中,某元素的氢化物含五核18电子,sp3杂化,空间结构呈正四面体形的分子为SiH4。

(3)[]-中心原子形成4个σ键,采用sp3杂化。

(4)G是NH3分子,N原子采取sp3杂化。

(5)硫原子形成2个S—S键,还有2对孤电子对,杂化方式为sp3。

(6)H2O和H3O+中的氧原子均采取sp3杂化,其键角的差异是由σ键电子对与孤电子对的斥力差异造成的。

16.答案 (1)1　(2)sp2、sp3　sp2　(3)1　1

(4)①H—O键的键能大于H—N键的键能

②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp

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,采取sp3杂化,剩余1个氮原子形成2个σ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的原子半径,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原子的价电子对数是4,其空间结构为V形,O原子采取sp3杂化;NH3分子中N原子的价电子对数是4,其空间结构为三角锥形,N原子采取sp3杂化;CO2分子中C原子的价电子对数是2,其空间结构为直线形,C原子采取sp杂化。