2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练30价层电子对互斥模型杂化轨道理论

这是一份2025届高考化学一轮总复习课时跟踪练30价层电子对互斥模型杂化轨道理论，共8页。

1．有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如下图所示。下列说法错误的是( )
(X) (Y)
A．X的组成为CH eq \\al(＋,3)
B．Y的组成为CH eq \\al(－,3)
C．X的中心原子的价层电子对数为4
D．Y中键角小于120°
解析：选C。由题图可知，X为平面三角形结构，碳原子的价层电子对数为3，故其组成为CH eq \\al(＋,3) ，A项正确，C项错误；Y为三角锥形结构，碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，采取sp3杂化，故其组成为CH eq \\al(－,3) ，键角小于120°，B、D项正确。
2．下列分子或离子中，中心原子的价层电子对的空间结构为四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是( )
A．NO eq \\al(－,2) B．PH3
C．H3O＋ D．OF2
解析：选D。NO eq \\al(－,2) 的中心原子的价层电子对的空间结构呈平面三角形，A不符合题意；PH3的空间结构呈三角锥形，B不符合题意；H3O＋的空间结构呈三角锥形，C不符合题意；OF2的中心原子的价层电子对的空间结构为四面体形，且分子的空间结构为V形，D符合题意。
3．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
解析：选B。杂化前后的轨道数不变，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，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杂化轨道的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。
4．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
解析：选C。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－，Zn2＋的配位数为4，所以[ZnCl4]2－的空间结构为正四面体形。
5．下列分子或离子的键角按由大到小的顺序排列的是( )
①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCl eq \\al(＋,4) ⑤HgCl2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
解析：选B。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，有1个孤电子对，使键角小于109°28′；③H2O中中心O原子为sp3杂化，有2个孤电子对，使键角比NH3分子的键角还小；④PCl eq \\al(＋,4) 中中心P原子为sp3杂化，不存在孤电子对，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。
6．(2024·潮州高三月考)用价层电子对互斥模型可以预测分子的空间结构，也可以推测键角大小。下列判断不正确的是( )
A．SO2、CS2、BeCl2都是直线形分子
B．BF3键角为120°，NF3键角小于109°28′
C．CH2O、SO3都是平面三角形分子
D．NH3、PCl3都是三角锥形分子
解析：选A。SO2中中心S原子上的价层电子对数为2＋ eq \f(6－2×2,2) ＝3，且含有1个孤电子对，所以SO2为V形结构，而CS2、BeCl2为直线形结构，A错误；BF3中中心B原子上的价层电子对数为3＋ eq \f(3－3×1,2) ＝3，所以BF3为平面三角形结构，键角为120°；NF3中中心N原子上的价层电子对数为3＋ eq \f(5－3×1,2) ＝4，且含有1个孤电子对，所以NF3为三角锥形结构，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NF3的键角小于109°28′，B正确；CH2O中中心C原子形成3个σ键，无孤电子对，采取sp2杂化，为平面三角形结构，SO3中中心S原子形成3个σ键，无孤电子对，采取sp2杂化，为平面三角形结构，C正确；NH3、PCl3中中心原子上的价层电子对数均为3＋ eq \f(5－3×1,2) ＝4，且含有1个孤电子对，所以NH3、PCl3均为三角锥形结构，D正确。
7．下列关于NH eq \\al(＋,4) 、NH3、NH eq \\al(－,2) 三种粒子的说法不正确的是( )
A．三种粒子所含有的电子数相等
B．三种粒子中氮原子的杂化方式相同
C．三种粒子的空间结构相同
D．键角大小关系：NH eq \\al(＋,4) >NH3>NH eq \\al(－,2)
解析：选C。NH eq \\al(＋,4) 、NH3、NH eq \\al(－,2) 含有的电子数均为10，A正确；NH eq \\al(＋,4) 、NH3、NH eq \\al(－,2) 三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；NH eq \\al(＋,4) 的空间结构为正四面体形，NH3的空间结构为三角锥形，NH eq \\al(－,2) 的空间结构为V形，C错误；NH eq \\al(＋,4) 、NH3、NH eq \\al(－,2) 三种粒子的键角大小关系为NH eq \\al(＋,4) >NH3>NH eq \\al(－,2) ，D正确。
8．下列关于BeF2和SF2的说法错误的是( )
A．BeF2分子中，中心Be原子上的价层电子对数等于2，成键电子对数也等于2
B．BeF2分子中孤电子对数为0
C．SF2分子中，中心S原子上的价层电子对数等于4，分子的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
解析：选C。SF2分子中中心S原子上的孤电子对数为 eq \f(6－1×2,2) ＝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，C错误。
9．(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋ 中的2个NH3换为CN－，则有 2种结构。Cu2＋是否为sp3杂化？________(填“是”或“否”)，理由为
________________________________________________________。
(2)用价层电子对互斥模型推断甲醛中H—C—H的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)120°。
(3)SO2Cl2和SO2F2中S与O之间以双键结合，S与Cl、S与F之间分别以单键结合。SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为________________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“＜”“＞”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
(4)抗坏血酸的分子结构如下图所示，该分子中碳原子的杂化轨道类型为________________。
解析：(2)甲醛分子中，碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥模型可知，双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。(3)当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，SO2Cl2、SO2F2的中心硫原子上无孤电子对，所以空间结构为四面体形；中心原子及中心原子的杂化方式相同时，成键原子的电负性越小，其与中心原子形成的共用电子对之间的斥力越强，键角越大，F原子的电负性大于氯原子的，所以SO2Cl2分子中 ∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。
答案：(1)否 若是sp3杂化，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，只有1种结构 (2)＜ (3)四面体形 ＞
(4)sp2、sp3
10．(1)NH3分子在独立存在时，H—N—H键角为107°。下图是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及H—N—H键角的测量值。解释NH3形成下图所示的配合物后H—N—H键角变大的原因：_____________________________________________________________
_________________________________________________________
_____________________________________________________。
(2)AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子的键角107°，AsH3分子键角较小的原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________。
(3)乙酸分子()中键角1大于键角2，其原因为_____________________________________________________________
_______________________________________________________。
答案：(1)NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2＋的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱
(2)AsH3、NH3的中心原子均为sp3杂化，砷原子的电负性小于氮原子的，故As—H共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小
(3)乙酸分子中C===O与C—C之间的斥力大于C—O与C—C之间的斥力，使得键角1大于键角2
[素养提升]
11．C3O2是金星大气的成分之一，化学性质与CO相似，C3O2分子结构为O===C===C===C===O。下列说法不正确的是( )
A．一个C3O2分子的价电子总数为24
B．CO分子中σ键和π键的个数比为1∶1
C．C3O2分子中C原子的杂化方式均为sp
D．C3O2与CO2分子的空间结构相同
解析：选B。主族元素的价电子数等于主族序数，也等于最外层电子数，故C3O2的价电子总数为24，A项正确；CO中含有三键，故其分子中σ键和π键的个数比为1∶2，B项不正确；根据C3O2的结构式判断C原子采取sp杂化，C项正确；根据碳原子的杂化方式判断，C3O2和CO2中碳原子的杂化方式相同，故分子的空间结构相同，D项正确。
12．(2024·茂名统考)NF3是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，可通过电解熔融氟化氢铵(NH4HF2)制得。下列有关说法错误的是( )
A．NF3的空间结构为平面三角形
B．相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>H
C．NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3
D．NH4HF2晶体中微粒间存在离子键、共价键、配位键、氢键
解析：选A。NF3分子中N的周围形成3个σ键，孤电子对数为 eq \f(5－3×1,2) ＝1，故其价层电子对数为4，空间结构为三角锥形，A项错误；同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，故相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>H，B项正确；由上述分析可知，NF3分子中N的价层电子对数为4，NH eq \\al(＋,4) 中N原子形成4个σ键，孤电子对数为 eq \f(5－1－4×1,2) ＝0，其价层电子对数为4，故NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3，C项正确；NH4HF2晶体中NH eq \\al(＋,4) 与HF eq \\al(－,2) 微粒内存在共价键和配位键，微粒间存在离子键，HF eq \\al(－,2) 与HF eq \\al(－,2) 微粒间存在氢键，D项正确。
13．有几种含氯阴离子的信息见下表：
下列推断不正确的是( )
A．ClO eq \\al(－,3) 和CO eq \\al(2－,3) 的价电子总数相同
B．M的化学式为ClO eq \\al(－,2)
C．ClO eq \\al(－,3) 、ClO－中氯原子的杂化类型都为sp3
D．M的空间结构为V形
解析：选A。ClO eq \\al(－,3) 和CO eq \\al(2－,3) 的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，二者价电子总数不相同，A项错误；M中Cl元素的化合价是＋3价，氯原子的杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为ClO eq \\al(－,2) ，B项正确；ClO eq \\al(－,3) 中氯原子上的价层电子对数是3＋ eq \f(7＋1－3×2,2) ＝4，ClO－中氯原子上的价层电子对数是1＋ eq \f(7＋1－1×2,2) ＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；ClO eq \\al(－,2) 中Cl原子上的价层电子对数是2＋ eq \f(7＋1－2×2,2) ＝4，含有2个孤电子对，所以空间结构为V形，D项正确。
14．吡咯和卟吩都是平面分子。已知处于同一平面的多原子分子中如有相互平行的p轨道，p轨道电子在多个原子间运动形成不局限在两个原子之间的π型化学键，称为离域π键，表示为∏nm，m是成键原子数，n是成键电子数。下列说法错误的是( )
A.吡咯中N原子的杂化方式为sp2杂化
B．吡咯中存在的离域π键为 eq \i\pr\in(5,6,)
C．苯分子中也存在离域π键
D．卟吩中N原子的杂化方式是sp3杂化
解析：选D。A.吡咯分子中，N原子形成3个σ键，还有2个电子形成离域π键，为sp2杂化，A正确；B.吡咯是平面分子，在吡咯中，每个C原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有1个电子用于形成离域π键，N原子最外层有5个电子，3个电子用于成键，还有2个电子用于形成离域π键，故成键原子数为5，成键电子数为6，形成的离域π键为 eq \i\pr\in(5,6,) ，B正确；C.苯分子是平面分子，在苯分子中，每个C原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有1个电子用于形成离域π键，故成键原子数为6，成键电子数为6，形成的离域π键为 eq \i\pr\in(6,6,) ，C正确；D.卟吩分子中，连接H原子的N原子形成3个σ键，还有2个电子用于形成离域π键，为sp2杂化，形成双键的N原子，形成2个σ键，还有一个孤电子对，另外还有1个电子用于形成离域π键，也为sp2杂化，D错误。
15．(1)OF2分子的空间结构为________，其中氧原子的杂化方式为________________。
(2)①V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子上的价层电子对数是________，分子的空间结构为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中 S—O 键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为____________(填图1中字母)，该分子中含有____________个σ键。
②V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的空间结构为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子为如图2所示的无限链状结构，偏钒酸钠的化学式为________。
(3)①碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是______________________________________________________。
②根据原子轨道重叠方式，CS2分子中，共价键的类型有____________，C原子的杂化轨道类型是____________。
解析：(1)OF2分子中中心O原子上的价层电子对数为2＋ eq \f(6－1×2,2) ＝4，孤电子对数为2，因此空间结构为V形，O原子的杂化方式为sp3杂化。(2)①SO2分子中S原子上的价层电子对数是3，孤电子对数为1，分子的空间结构为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；由SO3的三聚体环状结构可知，该结构中S原子的价层电子对数为4，杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，其中a为硫氧双键，b为硫氧单键，较短的键为a，该分子中含有12个σ键。②VO eq \\al(3－,4) 中，V形成4个σ键，孤电子对数为 eq \f(5＋3－4×2,2) ＝0，为正四面体结构；由链状结构可知，每个V与3个O形成阴离子，且V的化合价为＋5价，偏钒酸钠的化学式为NaVO3。(3)①碳原子核外最外层有4个电子，在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子，也很难得到4个电子形成阴离子，因此碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。②CS2分子的结构式为S===C===S，分子中存在σ键和π键；CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp杂化。
答案：(1)V形 sp3杂化 (2)①3 V形 sp2杂化 sp3杂化 a 12 ②正四面体形 NaVO3 (3)①C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定结构 ②σ键和π键 sp杂化阴离子
ClO eq \\al(－,4)
ClO eq \\al(－,3)
M
ClO－
氯元素化合价
＋5
＋3
＋1
氯原子杂化类型
sp3
sp3