高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第2节 共价键与分子的空间结构第1课时随堂练习题

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1.以下有关杂化轨道的说法正确的是( )
A．sp3杂化轨道中轨道数为4，且4个杂化轨道能量相同
B．杂化轨道既可以形成σ键，也可以形成π键
C．杂化轨道不能容纳孤电子对
D. sp2杂化轨道最多可以形成2个σ键
2．下列说法正确的是( )
A．中心原子为sp3杂化的分子一定是四面体结构
B．中心原子为sp2杂化的分子不一定是平面结构
C．通过sp3杂化轨道形成的化合物分子中含有σ键
D.通过sp2或sp杂化轨道形成的化合物分子中一定含有π键
3.
如图所示，在乙烯分子中有5个σ键、1个π键，下列表述正确的是( )
A．C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
B．C、C之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
C．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
D．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
4．下列有关杂化轨道的说法不正确的是( )
A．轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同
B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键
C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理
D．原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道
5．下列说法正确的是( )
A．PCl3分子呈三角锥形，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轨道混杂形成的4个新轨道
C．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或角形
D．AB3型分子的空间结构必为平面三角形
6.下列关于价电子对互斥理论(VSEPR理论)的叙述中不正确的是( )
A．VSEPR理论可用来预测分子的空间结构
B．分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越小，分子越稳定
D．中心原子上的孤电子对不参与互相排斥
7．根据价电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断，NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为( )
A．直线形、sp杂化 B．平面三角形、sp2杂化
C．三角锥形、sp2杂化 D．三角锥形、sp3杂化
8．用价电子对互斥(VSEPR)理论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都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
9．下列关于价电子对互斥理论的理解与应用正确的是( )
A．价电子对包括σ键电子对和π键电子对
B．分子的空间结构是价电子对相互排斥的结果
C．NOeq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))中心原子上的孤电子对数为1
D．SO3分子的空间结构为三角锥形
10．利用价电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角的大小，下列判断正确的是( )
A．CS2是V形分子
B．SnBr2的键角大于120°
C．BF3是三角锥形分子
D．NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的键角等于109°28′
11.下列各组微粒属于等电子体的是( )
A．12CO2和14CO B．H2O和NH3
C．NO＋和CN－D．NO和CO
12．根据等电子原理判断，下列各组物质分子空间结构相似的是( )
A. SO2与O3B．CO2与NO2
C．CS2与NO2 D．PCl3与BF3
13．通常把原子总数和价电子总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同，则下列有关说法中正确的是( )
A．CH4和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 是等电子体，键角均为60°
B．NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 和CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 是等电子体，均为平面三角形结构
C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构
D.N2和CO是等电子体，化学性质完全相同
一、选择题
1．能正确表示CH4中碳原子成键方式的电子轨道表示式为( )
2．下列关于杂化轨道的说法正确的是( )
A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体
B.CH4中的sp3杂化轨道是由4个氢原子的1s轨道和碳原子的2p轨道发生混杂形成的
C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道发生混杂形成的一组能量相同的新轨道
D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
3．有关H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等分子的说法正确的是( )
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原子为sp3杂化
D.CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化
4．根据杂化轨道理论和价电子对互斥理论，对下列分子或离子的判断完全正确的是( )
5.下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )
A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构
B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
C．杂化轨道理论与价电子对互斥理论都可以分析分子的空间结构
D．[Cu(NH3)4]2＋和CH4两个微粒中中心原子Cu和C都是通过sp3杂化轨道成键
6．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是( )
A．sp2杂化轨道形成的σ键、未杂化的2p轨道形成的π键
B．sp2杂化轨道形成的π键、未杂化的2p轨道形成的σ键
C．C—H之间是sp2形成的σ键，C—C之间未参加杂化的2p轨道形成的是π键
D．C—C之间是sp2形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
7．下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是( )
A．PCl3中P原子采用sp3杂化，为三角锥形
B．BCl3中B原子采用sp2杂化，为平面三角形
C．CS2中C原子采用sp杂化，为直线形
D．H2S中S原子采用sp杂化，为直线形
8．已知原子数和价电子数相同的离子或分子结构相似，如SO3、NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 都是平面三角形。那么下列分子或离子中与SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 有相似结构的是( )
A．PCl5 B．CCl4
C．NF3 D．N eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3))
9．下列说法不正确的是( )
A．N2O与CO2、CCl3F与CCl2F2互为等电子体
B．CCl2F2无同分异构体，说明其中碳原子采用sp3杂化
C．H2CO3与H3PO4的C、P杂化相同
D．由第ⅠA族和第ⅥA族元素形成的原子个数比为1∶1、电子总数为38的化合物，是含有共价键的离子化合物
10．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)采取杂化方式的说法正确的是( )
A．三角锥形、sp3杂化
B．平面三角形、sp3杂化
C．平面三角形、sp2杂化
D．三角锥形、sp2杂化
11．CH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(3)) 、—CH3、CH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是( )
A．碳原子均采取sp2杂化
B．CH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 空间结构为正四面体形
C．CH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(3)) 中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面
D．CH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(3)) 与OH－形成的化合物中含有离子键
12．下列关于杂化轨道的说法错误的是( )
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
C．部分四面体形、三角锥形、角形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
13．(双选)用价电子对互斥理论可以预测空间结构，也可以推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．SO2、CS2、BeCl2都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，NH3键角小于120°
C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．NH3、PCl3、SF6都是三角锥形的分子
14．推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是( )
A．SO2中硫原子采用sp2杂化，则CO2中碳原子也采用sp2杂化
B．NH3分子的空间结构是三角锥形，则NCl3分子的空间结构也是三角锥形
C．H2O分子的键角是104.5°，则H2S分子的键角也是104.5°
D．PCl3分子中每个原子达到8电子稳定结构，则BF3分子中每个原子也能达到8电子稳定结构
15．氨气分子的空间结构是三角锥形，而甲烷的空间结构是正四面体形，其原因是( )
A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3中N原子采取sp2杂化，而CH4中C原子采取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电子对，它对成键电子的排斥作用较强
D．一个氨气分子中有4个原子，而一个甲烷分子中有5个原子
16．下列说法正确的是( )
A．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键
B．NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的电子式为，该离子呈平面正方形
C．CH4分子中的4个C—H键都是由氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道重叠形成的
D．CH4分子中碳原子的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键
二、非选择题
17．元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。试回答下列问题：
(1)二氧化钛(TiO2)作光催化剂，能将污染物如甲醛(CH2O)、苯等转化为二氧化碳和水。水分子的中心原子的价电子对数为________；甲醛的价电子对互斥理论模型为________；二氧化碳分子中碳原子的杂化类型为______。
(2)写出下列离子的空间结构：PO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) ________；ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ________。
(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采取________杂化。H3O＋中键角比H2O中键角大，原因是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)原子序数小于36的过渡元素A和B，在元素周期表中位于同一族，且原子序数B比A多1，基态B原子中含有三个未成对电子。则B在元素周期表中的位置为________，属于________区元素，基态B原子的电子排布式为________________________________________________________________________。
18．氮是地球上极为丰富的元素，氮元素可以形成多种化合物，请回答下列问题：
(1)基态氮原子最外层电子的轨道表示式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)C、N、O三种元素的第一电离能从大到小的顺序为________。
(3)写出一种与NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 互为等电子体的分子________。
(4)肼(N2H4)可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代所形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间结构是________；N2H4分子中氮原子的杂化类型是________。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应为N2O4＋2N2H4 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 3N2＋4H2O，若该反应中有4 ml N—H键断裂，则形成的π键有________ml。
19．部分等电子体类型、代表物质及对应的空间结构如表所示：
请回答下列问题。
(1)请写出下列离子的空间结构：
BrO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ____________，CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ____________，
ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ____________。
(2)由第2周期元素原子构成，与F2互为等电子体的离子是________。
(3)SF6的空间结构如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示出OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。
20．20世纪50年代科学家提出价电子对互斥理论(简称VSEPR理论)，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，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外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。
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、多重键之间的斥力的主要顺序是：
①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；
②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；
③X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；
④其他。请仔细阅读上述材料，回答下列问题。
(1)请填写下表：
(2)请用VSEPR理论解释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键角的大小范围并解释原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S与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________，SO2Cl2分子中Cl—S—Cl键角________(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中F—S—F键角。
第1课时 分子空间结构的理论分析
必备知识基础练
1．答案：A
解析：杂化前后轨道数目不变，杂化后各轨道的能量相同，因此sp3杂化轨道中轨道数为4，且4个杂化轨道能量相同，A正确；杂化轨道只能形成σ键，π键是未参与杂化的p轨道重叠形成的，B错误；杂化轨道可以容纳孤电子对，C错误；sp2杂化轨道最多可以形成3个σ键，D错误。
2．答案：C
解析：有孤对电子的中心原子采用sp3杂化形成的化合物可能是V形或三角锥形，A项错误；中心原子为sp2杂化的分子一定是平面结构，B项错误；sp3杂化轨道只能形成σ键，C项正确；BF3中的B原子为sp2杂化，BeF2中Be原子为sp杂化，但二者中均没有π键，D项错误。
3．答案：C
解析：乙烯分子中两个碳原子均采取sp2杂化，其中杂化轨道共形成5个σ键，未杂化的2p轨道形成π键。C、H之间形成4个σ键，C、C之间形成1个σ键和1个π键。
4．答案：B
解析：轨道杂化前后数目相等，轨道形状发生变化，A正确；杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对，不能形成π键，π键是轨道之间“肩并肩”形成的，B错误；杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理，这样能量才能最低，分子才能最稳定，C正确；原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道，但轨道个数不变，轨道形状发生变化，D正确。
5．答案：C
解析：PCl3分子的中心原子P采取sp3杂化，含有1对孤电子对，所以空间结构为三角锥形，故A错误；sp3杂化轨道是能量相近的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个sp3杂化轨道，故B错误；采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形，其空间结构还与含有的孤电子对数有关，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或角形，故C正确；AB3型分子的空间结构与中心原子的孤电子对数有关，如BF3中B原子没有孤电子对，为平面三角形，NH3中N原子有1对孤电子对，为三角锥形，故D错误。
6．答案：D
解析：价电子对互斥理论可用来预测分子的空间结构，A正确；空间结构与价电子对相互排斥有关，因此分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；多原子分子内，两个共价键之间的夹角越大，价电子对相互排斥力越小．分子越稳定，C正确；中心原子上的孤电子对参与相互排斥，如H2O中心原子为O，有2对孤电子对，空间结构为角形，甲烷中心原子为C，无孤电子对，空间结构为正四面体形，D错误。
7．答案：D
解析：方法一 NF3分子中N原子价电子对数＝eq \f(5＋3,2)＝4eq \(――→,\s\up7(价电子对),\s\d5(互斥理论))N原子价电子对互斥理论为四面体形NF3为三角锥形。
方法二 NF3分子中N原子杂化轨道数＝eq \f(5＋3,2)＝4eq \(――→,\s\up7(杂化轨道),\s\d5(理论))N原子采取sp3杂化。
空间结构为四面体形NF3为三角锥形。
8．答案：C
解析：SO2是角形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤电子对，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，B错误；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子，键角是120°，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。
9．答案：B
解析：价电子对包括σ键电子对和孤电子对，A项错误；价电子对相互排斥，使体系处于能量最低的状态，形成了不同的空间结构，B项正确；NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 中心原子N原子上的孤电子对数为eq \f(5－2×3＋1,2)＝0，C项错误；SO3中心原子S原子上的价电子对数为3＋eq \f(6－3×2,2)＝3，不含孤电子对，SO3的空间结构为平面三角形，D项错误。
10．答案：D
解析：CS2的中心原子的价电子对数＝2＋(4－2×2)÷2＝2，不含孤电子对，CS2为直线形分子，A项错误；SnBr2的中心原子的价电子对数＝2＋(4－2×1)÷2＝3，含有一对孤电子对，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SnBr2的键角小于120°，B项错误；BF3的中心原子的价电子对数＝3＋(3－3×1)÷2＝3，BF3为平面三角形分子，C项错误；NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的中心原子的价电子对数＝4＋(5－1×4－1)÷2＝4，NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 为正四面体形离子，键角等于109°28′，D项正确。
11．答案：C
解析：根据等电子体的条件：①化学通式相同，②价电子总数相等判断，NO＋和CN－属于等电子体。
12．答案：A
解析：只有A项中两种分子是等电子体，空间结构相似。
13．答案：B
解析：CH4和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 是等电子体，均为正四面体形，则键角均为109°28′，A说法错误；NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 和CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 是等电子体，中心原子均为sp2杂化，均为平面三角形结构，B说法正确；H3O＋和PCl3不是等电子体，中心原子均为sp3杂化，均为三角锥形结构，C说法错误；N2和CO是等电子体，空间结构相同，化学性质不相同，D说法错误。
关键能力综合练
1．答案：D
解析：在CH4分子中，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂形成4个sp3杂化轨道，4个电子自旋方向相同。
2．答案：C
解析：中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子中，若其中心原子的电子没有全部成键，存在孤电子对，其空间结构不是正四面体，故A项错误；CH4中的sp3杂化轨道是指中心原子C的2s轨道与3个2p轨道发生混杂形成4个相同的轨道，故B项错误；AB3型的共价化合物，若其中心原子A的p轨道上只有1个电子(如BF3中的硼原子)时，则可采用sp2杂化轨道成键，故D项错误。
3．答案：B
解析：H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，所以O为sp3杂化，故A错误；CO2分子为直线形结构，C原子为sp杂化，故B正确；BF3分子中B与F形成3个σ键，所以B原子为sp2杂化，故C错误；CH3COOH分子中羧基中C原子形成3个σ键，没有孤对电子，采取sp2杂化，但甲基中碳原子形成4个σ键，没有孤对电子，采取sp3杂化，故D错误。
4．答案：D
解析：SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 的中心原子S的价电子对数为4，发生sp3杂化，A不正确；H2O的中心原子O的价电子对数为4，发生sp3杂化．B不正确；NH3的中心原子N的价电子对数为4，由于孤对电子的排斥作用，分子呈三角锥形，C不正确；CH4的中心原子C的价电子对数为4，发生sp3杂化，所以价电子对互斥理论、分子或离子的空间结构都呈正四面体形，D正确。
5．答案：D
解析：分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构，可能是三角锥形或角形，如NH3是三角锥形、H2O是角形，故A正确；杂化轨道用来形成σ键或容纳孤电子对，未杂化的轨道与杂化轨道所在平面垂直，可用来形成π键，故B正确；杂化轨道理论与价电子对互斥理论均用于分析判断分子的空间结构，且两种理论相互补充，故C正确；在[Cu(NH3)4]2＋中Cu原子提供空轨道接受孤电子对形成配位键，不是sp3杂化，故D错误。
6．答案：A
解析：乙烯中存在4个C—H键和1个C===C键，没有孤电子对，成键数为3，则C原子采用sp2杂化，C—H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C===C键中有1个杂化轨道形成的σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键，故选A。
7．答案：D
解析：该分子中P原子的价电子对数为eq \f(5＋3×1,2)＝4，孤电子对数为1，根据价电子对互斥理论判断其中心原子杂化类型是sp3杂化，实际空间结构为三角锥形，A正确；该分子中B原子价电子对数＝eq \f(3＋1×3,2)＝3，且不含孤电子对，根据价电子对互斥理论判断B原子为sp2杂化，为平面三角形，B正确；该分子中C原子价电子对数＝eq \f(4＋2×0,2)＝2，且不含孤电子对，根据价电子对互斥理论判断C原子采用sp杂化，为直线形结构，C正确；该分子中S原子价电子对数＝eq \f(6＋2×1,2)＝4，且含有两对孤电子对，根据价电子对互斥理论判断S原子采用sp3杂化，空间结构为角形，D错误。
8．答案：B
解析：原子数和价电子数相同的离子或分子是等电子体，其结构相似。SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 有5个原子、32个价电子，则其等电子体有CCl4、PO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) 、ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 等，故与其有相似结构的是CCl4、ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 等，故选B。
9．答案：C
解析：N2O与CO2的原子数相同，价电子总数相同，CCl3F与CCl2F2的原子数相同，价电子总数相同，它们互为等电子体，A不符合题意；CCl2F2无同分异构体，说明它是立体结构而不是平面结构，则碳原子采用sp3杂化，B不符合题意；H2CO3中C原子的价电子对数为eq \f(4＋2,2)＝3，C采取sp2杂化，H3PO4中P原子的价电子对数为eq \f(5＋3,2)＝4，P采取sp3杂化，C项符合题意；由第ⅠA族和第ⅥA族元素形成的原子个数比为1∶1、电子总数为38的化合物为Na2O2，Na2O2为含有(非极性)共价键的离子化合物，D不符合题意。
10．答案：A
解析：根据价电子对互斥理论确定微粒的空间结构，SOCl2中S原子形成2个S—Cl键，1个S===O键，价电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋eq \f(（6－1－1－1×2）,2)＝4，杂化轨道数是4，故S原子采取sp3杂化，含一对孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，故选A。
11．答案：C
解析：CH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(3)) 中C原子的价电子对数为3，碳原子采取sp2杂化；—CH3、CH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的价电子对数为4，均采取sp3杂化，故A不正确。CH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 价电子对数为4，有一对孤电子对，空间结构为三角锥形，故B不正确；根据价电子对互斥理论，CH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(3)) 中C原子的价电子对数为3，碳原子采取sp2杂化，其空间结构是平面三角形，故C正确；CH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(3)) 与OH－形成的化合物是CH3OH，属于共价化合物，不含离子键，故D不正确。
12．答案：D
解析：原子轨道发生杂化时，轨道数目不变，但轨道的形状(电子云伸展方向)发生变化，A项正确；sp3、sp2、sp杂化轨道的形状分别为正四面体形、平面正三角形和直线形，夹角分别为109°28′、120°、180°，B项正确；部分四面体形、三角锥形(中心原子有1对孤电子对)、角形(中心原子有2对孤电子对)分子的中心原子均采取sp3杂化，其分子结构可以用sp3杂化轨道解释，C项正确；杂化轨道用于形成σ键和容纳未成键的孤电子对，D项错误。
13．答案：BC
解析：SO2中价电子对数＝2＋eq \f(（6－2×1）,2)＝4，含有2对孤电子对，所以SO2为角形结构，A错误。BF3中价电子对数＝3＋eq \f(（3－3×1）,2)＝3，所以为平面三角形结构，键角为120°；NH3中价电子对数＝3＋eq \f(（5－3×1）,2)＝4，且含有一对孤电子对，所以NH3为三角锥形结构，由于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NH3的键角小于120°，B正确。CH2O中C原子形成3个σ键，C原子形成的是sp2杂化，故为平面三角形结构；BF3、SO3中的中心原子B、S都是sp2杂化，故形成的都是平面三角形分子，C正确。NH3、PCl3中价电子对数＝3＋eq \f(（5－3×1）,2)＝4，且含有一对孤电子对，所以NH3、PCl3为三角锥形结构；而SF6为正八面体形分子，D错误。
14．答案：B
解析：二氧化碳分子中含有2个σ键且碳原子不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化而不是sp2杂化，A错误；NH3、NCl3中N原子都采用sp3杂化，有1对孤电子对，所以分子的空间结构都是三角锥形，B正确；S的电负性比氧小，而且原子半径大，所以S—H的电子偏向S并没有H2O中O—H电子偏向O那么严重，所以排斥力也相应比较小，键角也稍小，C错误；BF3分子中B元素化合价为＋3，B原子最外层电子数为3，3＋3＝6，所以B原子未达到8电子稳定结构，D错误。
15．答案：C
解析：一个NH3分子中存在3个σ键和一对孤电子对，中心原子采取sp3杂化，一个甲烷分子中存在4个σ键，中心原子采取sp3杂化，A项错误；NH3分子中N原子形成4个杂化轨道，3个成键，1个未成键，孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，使键角小于109°28′，NH3的空间结构为三角锥形，甲烷分子中C原子形成的4个杂化轨道均参与成键，且键角相等，甲烷的空间结构为正四面体形，B项错误，C项正确；空间结构与分子中所含原子个数无必然联系，D项错误。
16．答案：D
解析：H2SO4分子中H、O原子没有发生轨道杂化，A项错误；NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 呈正四面体形，B项错误；CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道进行杂化形成4个sp3杂化轨道，然后碳原子的sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成C—Hσ键，C项错误，D项正确。
17．答案：(1)4 平面三角形 sp杂化
(2)正四面体形 三角锥形
(3)sp3 H2O中O原子有2对孤电子对，H3O＋中O原子只有1对孤电子对，后者的孤电子对对成键电子对的排斥力较小
(4)第4周期第Ⅷ族 d 1s22s22p63s23p63d74s2(或[Ar]3d74s2)
解析：(1)水分子中O原子的价电子对数＝2＋eq \f(1,2)×(6－2×1)＝4；甲醛分子中C原子的价电子对数为3，价电子对互斥理论模型为平面三角形；二氧化碳分子中碳原子的价电子对数为2，杂化类型为sp杂化。(2)PO eq \\al(\s\up1(3－),\s\d1(4)) 中P原子的价电子对数＝4＋eq \f(5＋3－2×4,2)＝4，孤电子对数为0，空间结构为正四面体形；ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 中Cl原子的价电子对数＝3＋eq \f(7＋1－2×3,2)＝4，孤电子对数为1，空间结构为三角锥形。(3)H3O＋中O原子的价电子对数是4，根据价电子对互斥理论模型可知O原子的杂化类型为sp3杂化；孤电子对与成键电子对间的排斥力大于成键电子对间的排斥力，水分子中O原子有2对孤电子对，H3O＋中只有1对孤电子对，故H3O＋中的孤电子对对成键电子对的排斥力较小，所以H3O＋中键角比H2O中键角大。(4)原子序数相差1的A、B两种元素位于同一族，说明A、B位于第Ⅷ族，且A，B的原子序数均小于36，故A、B位于第4周期，基态B原子含有3个未成对电子，则其价电子排布式为3d74s2，为C元素，A为Fe元素。
18．答案：(1) (2)N>O>C (3)BF3(答案合理即可) (4)①三角锥形 sp3 ②3
解析：(1)基态N原子最外层2s轨道上有2个电子，2p轨道上有3个电子，故其最外层电子的轨道表示式为。(2)由于N的2p轨道处于半充满状态，原子较稳定，故N的第一电离能比O的大，则第一电离能从大到小的顺序为N>O>C。
(3)NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的价电子总数为24，与其互为等电子体的分子有BF3、SO3等。(4)①NH3的N原子上有1对孤电子对和3对成键电子对，空间结构为三角锥形。N2H4的结构简式为H2N—NH2，每个N原子上有1对孤电子对和3对成键电子对，则N原子发生了sp3杂化。②由N2H4的结构及发生反应的化学方程式可知，有4mlN—H键断裂时，参加反应的N2H4为1ml，则生成1.5mlN2，有3mlπ键形成。
19．答案：(1)三角锥形 平面三角形 正四面体形
(2)O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(2)) (3)
解析：(1)从表中分别找出各离子的等电子体，从而确定它们的空间结构。(2)O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(2)) 与F2互为等电子体。(3)OSF4与表中的PCl5互为等电子体，为三角双锥形结构，分子中只含有1个氧原子，结合“已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键”分析O、S、F原子的空间位置。
20．答案：(1)
(2)CO2属AX2E0型分子，n＋m＝2，故为直线形
(3)角形 O—H键中的共用电子对受到孤电子对的排斥，使键角变小，所以∠H—O—H<109°28′ (4)四面体 >
解析：(1)当n＋m＝4时，VSEPR模型为四面体形，其键角是109°28′，当n＋m＝2时，VSEPR模型为直线形，其键角是180°。
(2)CO2分子中，n＋m＝2，故为直线形。(3)H2O分子中，n＋m＝4，VSEPR模型为四面体形，但氧原子有2对孤电子对，所以分子的空间结构为角形。(4)当n＋m＝4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以分子的空间结构为四面体形，F原子的得电子能力大于氯原子，因为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，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F。
必备知识基础练
进阶训练第一层
知识点1
杂化轨道理论
知识点2
价电子对互斥理论
知识点3
等电子原理
关键能力综合练
进阶训练第二层
选项
化学式
中心原子
杂化方式
价电子对
互斥理论
分子或离子
的空间结构
A
SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3))
sp2
正四面体形
三角锥形
B
H2O
sp2
四面体形
角形
C
NH3
sp3
三角锥形
平面三角形
D
CH4
sp3
正四面体形
正四面体形
等电子体类型
代表物质
空间结构
四原子24电子等电子体
SO3
平面三角形
四原子26电子等电子体
SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3))
三角锥形
五原子32电子等电子体
CCl4
正四面体形
六原子40电子等电子体
PCl5
三角双锥形
七原子48电子等电子体
SF6
八面体形
VSEPR模型名称
________
四面体形
n＋m
2
________
价电子对之间的理想夹角
________
109°28′
VSEPR模型名称
直线形
n＋m
4
价电子对之间的理想夹角
180°