2027高考化学一轮复习练习含答案 课时作业27 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论（教用）

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选择题：1∼8题，每小题2分，9∼12题，每小题3分，共28分。
基础达标练
1．（2025·辽宁朝阳期末）下列分子或离子的中心原子，没有孤电子对的是（ ）
A. PCl3B. H3O+C. NH2−D. BeCl2
【答案】D
【解析】PCl3的中心原子P原子上的孤电子对数为5−3×12=1，A不符合题意；H3O+的中心原子O原子上的孤电子对数为6−1−3×12=1，B不符合题意；NH2−的中心原子N原子上的孤电子对数为5+1−2×12=2，C不符合题意；BeCl2的中心原子Be原子上的孤电子对数为2−2×12=0，D符合题意。
2．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述错误的是（ ）
A. 烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化轨道成键
B. 炔烃分子中的碳碳三键由1个σ 键、2个π 键组成
C. 苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化轨道成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π 键
D. 甲苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化轨道成键
【答案】D
【解析】甲苯分子中，苯环上的碳原子都采取sp2杂化，甲基上的碳原子采取sp3杂化，D错误。
3．（2025·河南南阳联考）(NH4)2HPO4、KNO3和KH2PO4均为常见的复合肥料。下列有关说法正确的是（ ）
A. NH4+和NH3的中心原子上的价层电子对数相同
B. 简单离子半径：N3−P
【答案】A
【解析】NH4+的中心原子N原子上的价层电子对数为4+12×(5−1−1×4)=4，NH3的中心原子N原子上的价层电子对数为3+12×(5−1×3)=4，A正确；一般电子层数越多，离子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，离子半径越小，故简单离子半径：N3−P，D错误。
4．氯的含氧酸根离子有ClO2−、ClO3−、ClO4−等，下列说法错误的是（ ）
A. ClO4−的中心原子氯原子采取sp3杂化
B. ClO3−的空间结构为三角锥形
C. ClO2−的空间结构为直线形
D. 键角O—Cl—O：ClO4−>ClO3−>ClO2−
【答案】C
【解析】ClO4−的中心原子氯原子上的价层电子对数为4+12×(7+1−2×4)=4，孤电子对数为0，氯原子采取sp3杂化，A正确；ClO3−的中心原子氯原子上的价层电子对数为3+12×(7+1−3×2)=4，孤电子对数为1，ClO3−的空间结构为三角锥形，B正确；ClO2−的中心原子氯原子上的价层电子对数为2+12×(7+1−2×2)=4，孤电子对数为2，ClO2−的空间结构为V形，C错误；由于ClO4−、ClO3−和ClO2−的中心原子都采取sp3杂化，且孤电子对数分别为0、1、2，所以键角O—Cl—O：ClO4−>ClO3−>ClO2−，D正确。
5．下列说法正确的是（ ）
A. N2O的空间结构为V形
B. PO3−的空间结构为三角锥形
C. SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构
D. SiF4和SO42−的中心原子上均无孤电子对
【答案】D
【解析】N2O的中心原子O原子上的价层电子对数为2+6−2×32=2，孤电子对数为0，N2O的空间结构为直线形，A错误；PO3−的中心原子P原子上的价层电子对数为3+5+1−3×22=3，孤电子对数为0，PO3−的空间结构为平面三角形，B错误；SF6中S原子形成了6个共用电子对，则S原子周围不满足8电子稳定结构，每个F原子均满足最外层8电子稳定结构，C错误；SiF4的中心原子Si原子上的孤电子对数为4−4×12=0，SO42−的中心原子S原子上的孤电子对数为6+2−4×22=0，均没有孤电子对，D正确。
6．（2025·广东梅州模拟）类推是一种重要的学习方法。下列类推结论中正确的是（ ）
A. CO2为直线形分子，则SiO2也是直线形分子
B. 甲烷分子中的键角是109∘28′，则白磷(P4)分子中的键角也是109∘28′
C. PH3的空间结构为三角锥形，则BH3的空间结构也为三角锥形
D. NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3，则AsH3分子中砷原子的杂化方式也为sp3
【答案】D
【解析】CO2的中心原子碳原子上的价层电子对数为2，孤电子对数为0，CO2的空间结构为直线形，SiO2为共价晶体，形成三维骨架结构，SiO2不是直线形分子，A错误；甲烷分子的空间结构为正四面体形，键角是109∘28′，白磷(P4)分子中磷原子在正四面体的顶角，键角是60∘ ，B错误；PH3的空间结构为三角锥形，BH3的中心原子硼原子上的价层电子对数为3，BH3的空间结构为平面三角形，C错误；NH3分子中氮原子和AsH3分子中砷原子的价层电子对数均为4，杂化方式均为sp3，D正确。
7．（2026·湖北黄冈中学模拟）已知：在酸性或者接近中性的条件下，MnO42−易发生歧化反应。将CO2通入K2MnO4溶液中，反应的化学方程式为3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2↓+2K2CO3。下列说法错误的是（ ）
A. CO32−的空间结构为三角锥形
B. CO2中心原子的杂化方式是sp
C. 基态钾原子的价层电子排布式为4s1
D. 基态Mn2+的价层电子轨道表示式为
【答案】A
【解析】CO32−的中心原子C原子上的价层电子对数为3+4+2−2×32=3，不含孤电子对，CO32−的空间结构为平面三角形，A错误；CO2的中心原子C原子上的价层电子对数为2+4−2×22=2，不含孤电子对，C原子采取sp杂化，B正确；钾为19号元素，基态钾原子的价层电子排布式为4s1，C正确；基态Mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，基态Mn2+的价层电子轨道表示式为，D正确。
8．下列每组分子的中心原子杂化方式相同的是（ ）
A. CO2、BeCl2B. C2H2、H2O2
C. BF3、NCl3D. SO2、H2O
【答案】A
【解析】CO2和BeCl2的中心原子均采取sp杂化，A正确；C2H2的中心原子C原子采取sp杂化，H2O2的中心原子O原子采取sp3杂化，B错误；BF3的中心原子B原子采取sp2杂化，NCl3的中心原子N原子采取sp3杂化，C错误；SO2的中心原子S原子采取sp2杂化，H2O的中心原子O原子采取sp3杂化，D错误。
9．（2025·湖北武汉联考）根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列分子或离子的中心原子的杂化方式、VSEPR模型及分子或离子的空间结构均正确的是（ ）
【答案】D
【解析】H2O的中心原子O原子上的价层电子对数为2+6−1×22=4，孤对电子数为2，采取sp3杂化，VSEPR模型为正四面体形，H2O的空间结构为V形，A错误；BBr3的中心原子B原子上的价层电子对数为3+3−1×32=3，孤对电子数为0，采取sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，BBr3的空间结构为平面三角形，B错误；PCl3的中心原子P原子上的价层电子对数为3+5−1×32=4，孤对电子数为1，采取sp3杂化，VSEPR模型为正四面体形，PCl3的空间结构为三角锥形，C错误；CO32−的中心原子C原子上的价层电子对数为3+4+2−2×32=3，孤对电子数为0，采取sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，CO32−的空间结构为平面三角形，D正确。
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10．（2025·江西景德镇一中期末）下列有关杂化的说法错误的是（ ）
A. N3−和O3的中心原子的杂化方式都是sp2
B. 碳正离子(CH3+)和CO32−中C原子的杂化方式都是sp2
C. S8、H2S、H2SO3、H2SO4分子中的硫原子都采取sp3杂化
D. 异山梨醇（如图）中所有碳原子都采取sp3杂化，其中有4个是手性碳原子
【答案】A
【解析】N3−的中心原子N原子上的价层电子对数为2+12×(5+1−2×3)=2，为sp杂化，O3的中心原子O原子上的价层电子对数为2+12×(6−2×2)=3，为sp2杂化，A错误；CH3+的中心原子C原子上的价层电子对数为3+12×(4−1−3×1)=3，为sp2杂化，CO32−的中心原子C原子上的价层电子对数为3+12×(4+2−3×2)=3，为sp2杂化，B正确；S8、H2S中的硫原子均形成单键，为sp3杂化，H2SO3的结构为，H2SO4的结构为，均连接4个σ 键，这四种分子中的硫原子都采取sp3杂化，C正确；异山梨醇分子中的碳原子均为饱和碳原子，采取sp3杂化，连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，异山梨醇中有4个手性碳原子，如图（*标记的碳原子为手性碳原子），D正确。
11．（2025·安徽合肥一中二模）短周期主族元素X、Y、Z、R、W原子序数依次增大，Z、R同主族，Y的第一电离能大于Z，5种元素能形成如图所示的化合物，已知该化合物分子中两个R—Y—X键角均为117∘ ，R—Y—R键角为126∘ 。下列叙述正确的是（ ）
A. 电负性：ZW>Z
【答案】D
【解析】短周期主族元素X、Y、Z、R、W原子序数依次增大，R能形成6个共价键，Z、R同主族，则Z是O、R是S，W是Cl；Y的第一电离能大于Z，则Y是N；X形成1个共价键，则X是H。同主族元素从上到下电负性逐渐减小，则电负性：O>S，A错误；两个H—N—S键角均为117∘ ，S—N—S键角为126∘ ，2×117∘+126∘=360∘ ，则题给化合物分子中N原子上的价层电子对数是3，N原子的杂化方式为sp2，B错误；OCl2的中心原子O原子上的价层电子对数为2+12×(6−1×2)=4，VSEPR模型为四面体形，SO2的中心原子S原子上的价层电子对数为12×(6−2×2)+2=3，VSEPR模型为平面三角形，C错误；一般电子层数越多，离子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，离子半径越小，则离子半径：S2−>Cl−>O2−，D正确。
12．（2025·山东菏泽二模）研究人员证实了含碳-碳单电子σ 键化合物的存在。其中一种化合物的结构如图所示，虚线和圆点表示仅有1个共用电子的共价键。下列说法错误的是（ ）
A. 该化合物中含有离子键、共价键
B. 该化合物中碳原子的杂化方式为sp2
C. 该碳-碳单电子σ 键的键长比普通碳碳单键的键长要长
D. 依据价层电子对互斥模型，I3−的中心原子碘原子的价层电子对数为5
【答案】B
【解析】题给化合物由阴、阳离子构成，含有离子键，阴、阳离子内部含共价键，A正确；该化合物中苯环和碳碳双键连接的碳原子采取sp2杂化，虚线和圆点连接的碳原子的杂化方式为sp3，B错误；该碳-碳单电子σ 键仅有一个单电子，作用力较弱，键长比普通碳碳单键的键长要长，C正确；依据价层电子对互斥模型，I3−的中心原子碘原子上的价层电子对数为2+12×(7+1−2×1)=5，D正确。
13．（12分）氮元素是构建化合物的常见元素，可以形成从−3价到+5价各价态的化合物。回答下列问题：
（1） 下列关于NO2+和NO2−的说法正确的是_ _ _ _ （填字母）。
A. NO2−具有氧化性、还原性和配位能力
B. 键角O—N—O：NO2−；[Cu(NH3)4]中N原子不存在孤电子对，而NH3中N原子含1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力，使得NH3中键角减小
（3） sp；Π34；S的电负性比N小，更易提供孤对电子
（4） ① 咪唑
② a
【解析】
（1） H2SeO3的中心原子Se原子上的价层电子对数为3+6+2−3×22=4，采取sp3杂化；SeO32−的中心原子Se原子上的价层电子对数为4，有1个孤电子对，SeO32−的空间结构为三角锥形；H2Se的中心原子Se原子上的价层电子对数为4，有2个孤电子对，H2Se的空间结构为V形，正电中心和负电中心不重合，为极性分子。
（2） [Cu(NH3)4]2+中N原子上的价层电子对数为4，无孤电子对，NH3的中心原子N原子上的价层电子对数为4，含1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力，因此NH3中H—N—H的键角小于[Cu(NH3)4]2+中H—N—H键角。
（3） SCN−与CO2互为等电子体，SCN−为直线形结构，中心原子C原子采取sp杂化；其中含有两个相同的大π 键，形式为Π34；SCN−中S和N原子均存在孤电子对，但N的电负性大于S，因此S原子更易提供孤电子对。
（4） ① 咪唑、噻唑、吡啶均为分子化合物，但咪唑可形成分子间氢键，因此其沸点最高。
② 由咪唑的结构简式可知，其大π 键应为Π56，a号氮原子提供单电子形成大π 键，而b号氮原子提供1个孤电子对形成大π 键，由此可知b号氮原子不含其他孤电子对，而a号氮原子存在1个孤电子对，则a号氮原子更容易与Cu2+形成配位键。选项
分子或离子
中心原子的杂化方式
VSEPR模型
分子或离子的空间结构
[A]
H2O
sp
直线形
直线形
[B]
BBr3
sp2
平面三角形
三角锥形
[C]
PCl3
sp2
四面体形
平面三角形
[D]
CO32−
sp2
平面三角形
平面三角形