人教版高考化学二轮专题题型15 化学键、杂化轨道和分子空间结构的判断试卷（有答案）

这是一份人教版高考化学二轮专题题型15 化学键、杂化轨道和分子空间结构的判断试卷（有答案），共50页。

该专题是理解分子世界的基础，考查方式从单纯记忆转向对原理的理解和应用，综合性极强。常见题型有判断物质中含有离子键、共价键（极性、非极性）、配位键以及σ键、π键的数目，根据具体分子或离子（特别是复杂有机物或陌生粒子），判断中心原子的杂化方式，判断分子的空间构型和分子极性等。预测2026年高考试题考查更加综合化，一道题可能同时考查化学键、杂化方式、空间构型、分子极性，要求学生建立完整的分析链条。背景更加新颖陌生，题干将更多提供药物分子、新材料、催化剂活性中心等陌生结构式，考查学生的知识迁移和应用能力。融入元素周期律，结合电负性判断键的极性，或比较不同元素形成的相似分子的键角、空间构型差异。
考向01 共价键的形成与特征
【例1-1】（2025·黑吉辽蒙卷）化学家用无机物甲YW4ZXY成功制备了有机物乙YW22XZ，开创了有机化学人工合成的新纪元。其中W、X、Y、Z原子序数依次增大，X、Y、Z同周期，基态X、Z原子均有2个单电子。下列说法正确的是
A．第一电离能：Z>Y>XB．甲中不存在配位键
C．乙中σ键和π键的数目比为6:1D．甲和乙中X杂化方式分别为sp和sp2
【答案】D
【分析】(YW2)2XZ为有机物，基态X、Z原子均有2个单电子，X、Z分别为IVA族和VIA族元素，X、Y、Z同周期、原子序数依次增大，若X、Y、Z为第三周期元素，则X、Y、Z分别为Si、P、S；若X、Y、Z为第二周期元素，则X、Y、Z分别为C、N、O；又YW4ZXY为无机物，(YW2)2XZ为有机物，所以X、Y、Z分别为C、N、O，W、X、Y、Z原子序数依次增大，能形成YW4ZXY，则W为H，综上所述，W、X、Y、Z分别为H、C、N、O。
【解析】C、N、O同周期，同一周期主族元素，从左到右第一电离能有逐渐增大的趋势，第VA族的第一电离能大于同周期相邻的两种元素，则第一电离能N＞O＞C，故A错误；甲为NH4OCN，NH4+中有N原子提供孤对电子、H+提供空轨道形成的N→H配位键，故B错误；乙为，其中有4个N-H、2个C-N、碳氧原子之间1个σ键，则一个中有7个σ键、1个π键，σ键与π键的数目比为7：1，故C错误； 甲为NH4OCN，其中的C原子与N原子形成三键、与O原子形成单键，σ键电子对数为2，无孤对电子，C原子采取sp杂化，乙为，其中的C原子形成3个σ键，即σ键电子对数为3，无孤对电子，C原子采取sp2杂化，故D正确；故选D。
【例1-2】（2025·重庆卷）三种氮氧化物的结构如下所示：
下列说法正确的是
A．氮氮键的键能：N2O>N2O3B．熔点：N2O3>N2O4
C．分子的极性：N2O4>N2OD．N−N−O的键角：a>b
【答案】A
【解析】由图中数据可知，氮氮键的键长：N2O＜N2O3，则氮氮键的键能：N2O>N2O3，A正确；二者均为分子构成的物质，分子间作用力：N2O3＜N2O4，熔点：N2O3＜N2O4，B错误；N2O4为对称的平面结构，极性较弱，而N2O结构不对称，正负电荷中心不能重合，属于典型的极性分子，故分子极性：：N2O4＜N2O，C错误；N2O3结构为O=N−NO2，中心原子N存在5−2×1−1×12=1对孤对电子，中心原子N为sp2杂化，受孤对电子影响，键角略小于120°；而N2O4中心原子N的孤对电子为5−2×2−1×12=0，价电子数为3，也是sp2杂化，没有孤对电子的影响，故键角a＜b，D错误；故选A。
1.共价键的特征
(1)饱和性
按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
(2)方向性
除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。
2.σ键和π键的一般判断规律
3．常见分子的键角
【变式1-1】（2025·河南许昌·三模）下列关于物质结构的说法正确的是
A．HCN和SO2均为直线形分子B．SO42−的空间结构为正四面体形
C．基态Cr和Fe2+的未成对电子数相同D．H2O2分子中的化学键均为极性共价键
【答案】B
【解析】HCN中C价层电子对数为2+4−1−32=2，采取sp杂化，为直线形分子，SO2中S价层电子对数为2+6−2×22=3，采取sp2杂化，且含有一对孤电子，所以为V形分子，A错误；SO42−的价层电子对数为4，无孤对电子，空间结构为正四面体形，B正确；基态Cr的电子排布为[Ar]3d54s1，未成对电子数为6；Fe2+的电子排布为[Ar]3d6，未成对电子数为4，两者不同，C错误；H2O2中O-O键为非极性共价键，O-H键为极性共价键，D错误；故选B。
【变式1-2】（2025·甘肃白银·模拟预测）乙炔水化法、乙烯氧化法是工业上制备乙醛的两个重要方法，反应原理分别为HC≡CH+H2O →Δ催化剂CH3CHO、2H2C=CH2+O2 →加热、加压催化剂2CH3CHO。下列叙述不正确的是
A．基态O原子的价层电子轨道表示式：
B．键的极性：H−O>H−C
C．键角：H2O>HC≡CH
D．键长：H2C=CH2>HC≡CH
【答案】C
【解析】基态O原子价层电子排布为2s22p4，2s轨道全充满（↑↓），2p轨道有3个轨道，4个电子按洪特规则分占不同轨道，其中一个轨道成对（↑↓），另两个轨道各1个电子（↑、↑），与图示一致，A正确；键的极性取决于成键原子电负性差值，O电负性大于C，H-O键电负性差值大于H-C键，则极性H-O>H-C，B正确；H2O中O为sp3杂化，含2对孤电子对，HC≡CH中C为sp杂化，为直线形分子，则键角H2O三键，故键长H2C=CH2>HC≡CH，D正确；故选C 。
考向02 手性碳原子与手性分子
【例2-1】（2025·福建卷）头孢菌素抑制转肽酶的机制如图。下列说法错误的是
A．头孢菌素能发生酯化反应B．头孢菌素虚框内有5个sp2杂化碳原子
C．产物实框内有2个手性碳原子D．CH3COOH中最多有6个原子共平面
【答案】B
【解析】头孢菌素中含羧基，故能发生酯化反应，A正确；故选头孢菌素虚框内的羰基碳、双键碳均为sp2杂化，则有6个sp2杂化碳原子，B错误；手性碳原子是连有四个不同基团的碳原子；产物实框内有2个手性碳原子，C正确；CH3COOH中羰基碳为sp2杂化，与其直接相连的原子共面，碳氢单键、氧氢单键可以旋转，则分子中最多有6个原子共平面，D正确；故选B。
【例2-2】（2025·广西卷）枫叶所含鞣酸在铁锅中加热后会形成黑色色素，故能用于制作黑色糯米饭。下列有关鞣酸的说法正确的是
A．属于芳香烃B．能与溴水反应C．有4个手性碳原子D．可与NaHCO3溶液反应
【答案】B
【解析】芳香烃仅含C、H元素且含苯环，鞣酸结构中含O（羟基、酯基等），不属于烃，A错误；鞣酸结构中含酚羟基（苯环连-OH），酚羟基邻对位H活泼，能与溴水发生取代反应，B正确；手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，鞣酸中含有5个手性碳原子，分别为，C错误；与NaHCO3反应需羧基（酸性强于碳酸），鞣酸仅含酚羟基（酸性弱于碳酸），不能与NaHCO3反应，D错误；故选B。
1.手性碳原子：有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，即eq \(C,\s\up6(*))是手性碳原子。
2．手性分子的判断：
存在手性碳原子的有机物分子是手性分子。
【变式2-1】（2025·贵州·模拟预测）左旋多巴是一种治疗帕金森病的药物，临床疗效佳。左旋多巴的结构简式如图，下列有关左旋多巴的说法错误的是
A．分子中含有手性碳原子B．分子中所有碳原子可能共平面
C．化学式为C9H12NO4D．能与FeCl3溶液发生显色反应
【答案】C
【解析】分子中与-NH2和-COOH相连的碳原子连有四个不同基团，为手性碳原子，A正确；苯环为平面结构，与苯环相连的碳原子通过单键旋转可共平面，羧基碳也可通过单键旋转进入苯环平面，所有碳原子可能共平面，B正确；左旋多巴结构含9个C（苯环6个+侧链3个）、11个H、1个N、4个O，化学式应为C9H11NO4，选项中H为12，C错误；分子含酚羟基（苯环直接连-OH），能与FeCl3溶液显色，D正确；故选C。
【变式2-2】（2025·山西·模拟预测）化合物Y是一种优良的氧化还原催化剂，尤其适用于有机合成中的选择性氧化反应。
下列说法正确的是
A．化合物X的分子式为C16H8N2O2
B．化合物Y中存在1个手性碳原子
C．化合物X分子中所有原子共平面
D．化合物Y可与CH3OH形成分子间氢键
【答案】D
【解析】化合物X分子式为C15H8N2O2，A错误；手性碳原子需连四个不同基团且为饱和碳，Y中C均为苯环或羰基中的sp2杂化碳（双键），无饱和碳，不存在手性碳，B错误；X中的N原子的杂化方式为sp2、sp3杂化，，所有原子不可能共平面，C错误；Y含羰基O（有孤对电子），CH3OH含O-H键（H可作氢键供体），Y的O可与CH3OH的H形成分子间氢键（O-H…O），D正确；故选D。
考向03 互斥模型及其应用
【例3-1】（2025·黑吉辽蒙卷）Cl2O可用于水的杀菌消毒，遇水发生反应：Cl2O+H2O=2HClO。下列说法正确的是
A．反应中各分子的σ键均为p−pσ键
B．反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形
C．Cl−O键长小于H—O键长
D．HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对
【答案】B
【解析】H2O中的H-O键是s-sp3 σ键，而非p-pσ键，A错误；根据价层电子对互斥理论，Cl2O中O原子周围的孤电子对数为12(6-2×1)=2，还含有2个成键电子对，因此其VSEPR模型为四面体形；H2O中O原子周围的孤电子对数为12(6-2×1)=2，还含有2个成键电子对，因此其VSEPR模型为四面体形；HClO中O原子周围的孤电子对数为12(6-2×1)=2，还含有2个成键电子对，因此其VSEPR模型为四面体形；反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形，B正确；Cl的原子半径大于H，Cl-O键长应大于H-O键长，因此C错误；HClO中Cl的最外层电子数为7，其1个价电子与O形成共价键，剩余6个价电子形成3对孤电子对，D错误；故选B。
【例3-2】（2025·四川卷）生产磷肥时，利用纯碱溶液吸收SiF4的反应如下：3SiF4+2Na2CO3+2H2O=2Na2SiF6↓+H4SiO4+2CO2。下列说法错误的是
A．Na2SiF6中含有配位键
B．SiF4和H2O都是由极性键构成的极性分子
C．CO2和SiO2晶体分别为分子晶体和共价晶体
D．CO32−的VSEPR模型和空间结构都为平面三角形
【答案】B
【解析】Na2SiF6的阴离子SiF62−中有Si提供空d轨道，F-提供孤对电子形成的配位键，A正确；SiF4中心原子Si的价层电子对数是4+4−4×12=4，无孤对电子，为正四面体结构，分子对称，属于非极性分子；H2O为极性分子，B错误；CO2晶体为分子晶体（分子间作用力），SiO2为共价晶体（原子间共价键），C正确；CO32−中心原子C的价层电子对数是3+4+2−2×32=3，无孤对电子，VSEPR模型为平面三角形，实际空间结构也为平面三角形，D正确；故选B。
1.价层电子对互斥模型(VSEPR)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。
②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
2.用价层电子对互斥理论推测分子(离子)的空间结构
①价层电子对数的计算
其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。
②实例
3.方法技巧
(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一个电子对看待。
(2)由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。
价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。
(3)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。
【变式3-1】（2025·湖北黄冈·三模）元素A、B、E的原子半径依次增大，A的基态原子价电子排布为nsnnpn+1,B的基态原子2p能级有2个单电子，基态E2+的M能层为最外层且全充满。下列说法错误的是
A．电负性：A>B
B．E位于元素周期表的ds区
C．A和B的简单氢化物均为极性分子
D．用VSEPR模型可预测A3−为直线形结构
【答案】C
【分析】A的基态原子价电子排布为nsnnpn+1，由于np轨道填充电子，说明ns轨道已填满，即n = 2，则价电子排布为2s22p3，A为N。B的基态原子2p能级有2个单电子，2p能级电子排布为2p2或2p4；又因为原子半径A < B，所以B为C。基态E2+的M能层为最外层且全充满，M层全充满为3d10，则E原子的核外电子排布为[Ar]3d104s2，故E为Zn。
【解析】同周期从左到右主族元素的电负性逐渐增大，电负性N＞C，A正确；基态Zn的电子排布为[Ar]3d104s2，属于ds区，B正确；NH3为三角锥形，分子中正负电中心不重合、为极性分子，CH4为正四面体形，分子中正负电中心重合、为非极性分子，C错误；N3−（叠氮离子）中心N原子的价层电子对数为2+12×(5+1−2×3)=2，孤电子对数为0，VSEPR模型为直线形，D正确；故选C。
【变式3-2】（2025·重庆·模拟预测）化合物A是一种常见的食品添加剂，被广泛应用于酱油等调味品中，A的结构如图所示，其中X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的短周期主族元素，Q的原子最外层电子数是电子层数的3倍。下列说法错误的是
A．简单氢化物沸点：Q>Y
B．最高价氧化物对应的水化物酸性：Z>Y
C．键角大小：ZX3>X2Q
D．XYZ和ZQ2−的空间结构均为V形
【答案】D
【分析】X、Y、Z、Q、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。Q的最外层电子数是电子层数的3倍，短周期中只有O（2层电子，最外层6电子）符合，故Q为O；W+为+1价阳离子且原子序数大于O，故W为Na；X形成单键且原子序数最小，为H；Y、Z原子序数介于H和O之间，结合结构中Y形成4个键（含双键）、Z形成3个单键，推知Y=C、Z=N。综上：X=H，Y=C，Z=N，Q=O，W=Na。
【解析】Q的简单氢化物为H2O，Y的为CH4，常温下，H2O为液体，CH4为气体，沸点H2O>CH4，A正确；由分析知，Z的最高价氧化物对应的水化物为HNO3（强酸），Y最高价氧化物对应的水化物为H2CO3（弱酸），酸性HNO3>H2CO3，B正确；由分析知，ZX3为NH3，N原子的价层电子对数为3+12(5−3×1)=4，孤对电子数为1，X2Q为H2O，O原子的价层电子对数为2+12(6−2×1)=4，孤对电子数为2，故NH3和H2O均为sp3杂化，但孤对电子数H2O> NH3，孤对电子数越多，键角越小，故键角NH3>H2O，C正确；由分析知，XYZ为HCN，中心原子C的价层电子对数为2+12(4−1−3)=2，空间构型为直线形，ZQ2−为NO2−，中心N原子的价层电子对数为2+12(5+1−2×2)=3，有1个孤电子对，空间构型为V形， D错误；故选D。
考向04 杂化轨道类型及其应用
【例4-1】（2025·四川卷）中医药学是中国传统文化的瑰宝。α-山道年是一种蒿类植物提取物，有驱虫功能，其结构如图所示。下列关于该分子的说法错误的是
A．分子式为C15H18O3B．手性碳原子数目为4
C．sp2杂化的碳原子数目为6D．不能与NaOH溶液发生反应
【答案】D
【解析】根据α-山道年的结构简式可知，其分子式为C15H18O3，A正确；连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，由结构简式可知，分子中含有如图所示的4个手性碳原子（用*表示）：，B正确；羰基、碳碳双键、酯基上的C均为sp2杂化，该分子中sp2杂化的碳原子数目为6，C正确；分子中含有酯基，能与NaOH溶液发生反应，D错误；故选D。
【例4-2】（2025·江苏卷）化合物Z是一种具有生理活性的多环呋喃类化合物，部分合成路线如下：
下列说法正确的是
A．1mlX最多能和4mlH2发生加成反应
B．Y分子中sp3和sp2杂化的碳原子数目比为1:2
C．Z分子中所有碳原子均在同一个平面上
D．Z不能使Br2的CCl4溶液褪色
【答案】B
【解析】X中不饱和键均可以与H2发生加成反应，1mlX中苯环与3mlH2发生加成反应、碳碳双键与1mlH2发生加成反应、酮羰基与2mlH2发生加成反应，则1mlX最多能和6mlH2发生加成反应，A错误；饱和碳原子采用sp3杂化，碳碳双键的碳原子采用sp2杂化，1个Y分子中，采用sp3杂化的碳原子有2个，采用sp2杂化的碳原子有4个，数目比为1:2，B正确；中1号碳原子为饱和碳原子，与2、3、4号碳原子直接相连，这4个碳原子不可能全部共面，C错误；Z分子中含有碳碳双键，能使Br2的CCl4溶液褪色，D错误；故选B。
1.杂化轨道与分子空间结构的关系
2.中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断(实例)
3.判断分子或离子中心原子的杂化轨道类型
(1)根据杂化轨道的空间结构判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子或离子的中心原子发生sp杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断
①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子或离子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据中心原子的价层电子对数判断
①若中心原子的价层电子对数为4，是sp3杂化。
②若中心原子的价层电子对数为3，是sp2杂化。
③若中心原子的价层电子对数为2，是sp杂化。
(4)根据分子或离子中有无π键及π键数目(价层电子对数大于2)判断
如在有机物中C原子成键时，若没有π键为sp3杂化，含1个π键为sp2杂化，含2个π键为sp杂化。
【变式4-1】（2025·云南玉溪·三模）氨硼烷NH3⋅BH3是一种颇具潜力的固体储氢材料，具有较高的稳定性和环境友好性。在催化剂作用下氨硼烷可发生水解：3NH3⋅BH3+6H2O=3NH4++B3O63−+9H2↑。已知：电负性N>H>B，NH3⋅BH3、B3O63−的结构示意图如图所示。下列说法正确的是
A．氨硼烷不溶于水
B．1mlNH3⋅BH3发生水解时转移3mle−
C．该反应过程中B原子均为sp3杂化
D．NH3⋅BH3分子中N−B键是配位键，B原子提供孤电子对
【答案】B
【解析】氨硼烷能发生水解反应3NH3⋅BH3+6H2O=3NH4++B3O63−+9H2↑，说明氨硼烷能溶于水，A错误；在反应3NH3⋅BH3+6H2O=3NH4++B3O63−+9H2↑中，NH3⋅BH3中B为+3价，H为-1价和+1价，H2O中H为+1价，反应生成H2，3mlNH3⋅BH3反应时，有9mlH(来自NH3⋅BH3中-1价的H）与9mlH（来自H2O中+1价的H）结合生成9mlH2，转移9ml电子，则1mlNH3⋅BH3发生水解时转移 3ml电子，B正确；NH3⋅BH3中B形成4个σ键（3个B-H、1个B-N），为sp3杂化；产物B3O63−中B与3个O成键（价层电子对数3），为sp2杂化，B原子杂化方式不同，C错误；NH3⋅BH3分子中N - B键是配位键，由于电负性N>H>B，N原子有孤电子对，B原子有空轨道，所以是N原子提供孤电子对，D错误；故选B。
【变式4-2】（2025·福建三明·三模）二甘氨酸合铜(Ⅱ)是最早被发现的电中性内配盐，在细胞线粒体中有推动电子传递、清除自由基等生理功能。制备顺式和反式二甘氨酸合铜(Ⅱ)的方法如下图所示。
已知：CuNH342+的二元取代物有两种结构。下列说法正确的是
A．与Cu2+的配位能力：H2O>NH3
B．CuNH342+中Cu(Ⅱ)的杂化方式为sp3
C．0.5ml二甘氨酸合铜(Ⅱ)中含有8mlσ键
D．顺式二甘氨酸合铜(Ⅱ)的极性比反式的强
【答案】D
【解析】NH3为强配体，NH3的孤对电子与Cu2+形成的配位键更稳定，所以NH3能取代[Cu(H2O)4]2+中的H2O生成[Cu(NH3)4]2+，故配位能力NH3>H2O，A错误；[Cu(NH3)4]2+的二元取代物有两种结构，说明其空间构型为平面四边形（四面体二元取代物仅一种），Cu(Ⅱ)杂化方式为dsp2而非sp3，B错误；二甘氨酸合铜(Ⅱ)中，每个甘氨酸配体含8个σ键：2个N−H、1个C−N、2个C−H、1个C−C、1个C−O、1个C=O（其中1个σ键、1个π键），2个配体共16个σ键，加4个Cu−N/O配位σ键，共20个σ键，所以0.5ml二甘氨酸合铜(Ⅱ)中含σ键0.5ml×20=10ml≠8ml，C错误；顺式配合物中相同基团在相邻位置，整体呈不对称，极性大；而反式异构由于结构更对称，极性较弱，故顺式二甘氨酸合铜(Ⅱ)的极性比反式的强，D正确；故选D。
考向05 化学键的极性和分子的极性
【例5-1】（2025·海南卷）有机硒化合物的研究意义重大。调控有机物Ⅰ与Se的用量比，可分别得到Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(Ph-代表苯基)。
下列说法正确的是
A．Ⅰ中所有磷原子共平面
B．Ⅱ和Ⅲ均为极性分子
C．等量的Ⅰ分别完全转化为Ⅱ和Ⅲ消耗Se的物质的量之比为2:1
D．产物Ⅳ的红外光谱中存在P=Se键的吸收峰，说明产物不纯
【答案】D
【解析】Ⅰ中P原子的价层电子对数为3+5−3×12=4，孤电子对数为1，采用sp3杂化，每个P原子与其相连2个P原子、1个C原子构成三角锥形，故Ⅰ中所有磷原子不共平面，A错误；Ⅱ分子结构不对称，正、负电荷中心不重合，为极性分子，Ⅲ分子结构对称，正、负电荷中心重合，为非极性分子，B错误；Ⅰ转化为Ⅱ的化学方程式为3+15Se→5，Ⅰ转化为Ⅲ的化学方程式为2+20Se→5，则等量的Ⅰ分别完全转化为Ⅱ和Ⅲ消耗Se的物质的量之比为5:10=1:2，C错误；产物Ⅳ的红外光谱中存在P=Se键的吸收峰，说明产物Ⅳ中混有Ⅱ、Ⅲ等杂质，即产物不纯，D正确；故选D。
【例5-2】（2025·安徽卷）氟气通过碎冰表面，发生反应①F2+H2O-40℃HOF+HF，生成的HOF遇水发生反应②HOF+H2O=HF+H2O2。下列说法正确的是
A．HOF的电子式为B．H2O2为非极性分子
C．反应①中有非极性键的断裂和形成D．反应②中HF为还原产物
【答案】A
【解析】HOF中心原子为O，与H、F通过共用电子对形成共价键，电子式为，A正确；H2O2空间结构为半开页书形，正负电荷中心不重合，属于极性分子，B错误；反应①中F-F非极性键断裂，但没有非极性键的形成，C错误；F的电负性大于O，HOF中氟表现为-1价，O为0价，H为+1价，生成物HF中氟还是-1价，F的化合价没有变化，反应②中氧化剂为HOF，还原剂为H2O，H2O2既是氧化产物也是还原产物，HF既不是氧化产物也不是还原产物，D错误；故选A。
1.化学键的极性
①极性键与非极性键的比较
②键的极性对化学性质的影响
键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H＋，则羧酸的酸性越强。
a.与羧基相邻的共价键的极性越大，羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越强。
b.烷基是推电子基团，从而减小羟基的极性，导致羧酸的酸性减小。一般地，烷基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越弱。
2.极性分子和非极性分子
①概念
极性分子：分子的正电中心和负电中心不重合，键的极性的向量和不等于零。
非极性分子：分子的正电中心和负电中心重合，键的极性的向量和等于零。
②极性分子和非极性分子的判断方法
a.A—A型分子一定是非极性分子、A—B型分子一定是极性分子。
b.判断ABn型分子极性的两条经验规律
ⅰ.中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数，则为非极性分子，反之则为极性分子。
ⅱ.中心原子A没有孤电子对，则为非极性分子，反之则为极性分子。
【变式5-1】（2025·辽宁·二模）下列说法错误的是
A．共价键键能：HF>HCl>HBr
B．沸点：AlCl3>MgCl2>NaCl
C．分子的极性：SO2>SO3
D．H−N−H键角：AgNH32OH>NH3
【答案】B
【解析】原子半径：F＜Cl＜Br，键长：H-F＜H-Cl＜H-Br，故共价键键能：HF＞HCl＞HBr，A正确；AlCl3为分子晶体，沸点低于离子晶体的NaCl和MgCl2，而MgCl2中Mg2+所带电荷高于Na+，MgCl2中的离子键更强，其沸点应高于NaCl，故正确的顺序为MgCl2＞NaCl＞AlCl3，B错误；SO2中心原子S的价层电子对数是2+6−2×22=3，含有1对孤对电子，为极性分子（V形结构）；SO3中心原子S的价层电子对数是3+6−3×22=3，无孤对电子，为非极性分子（平面三角形），故分子极性：SO2＞SO3，C正确；NH3中N采取sp3杂化且N有一对孤电子对，[Ag(NH3)2]+中N也采取sp3杂化，没有孤电子对(N的孤电子对与银离子形成配位键)，由于孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，络离子中的H-N-H键角比NH3中的大，故H-N-H键角：[Ag(NH3)2]OH＞NH3，D正确；故选B。
【变式5-2】（2025·山西·模拟预测）XY4M(ZQ4)2⋅12Y2Q是一种高效的无机絮凝剂。Y、X、Q、Z分别为原子序数依次增大的短周期主族元素；元素X在所处周期中未成对电子数最多；元素Y的原子半径在元素周期表中最小；元素Q的最外层电子数是其内层电子数的3倍；Q与Z同族；元素M是人体必需的微量元素，参与血红蛋白的合成、运输O2.下列说法正确的是
A．Y2Q的键角大于Y2Z的键角
B．XY4+中含有的化学键为离子键、共价键、配位键
C．M3+的核外电子排布式为3d5
D．Y2Q2分子是非极性分子
【答案】A
【分析】Y原子半径最小，为H；Q最外层电子数是内层的3倍（O：内层2，外层6），Q为O；Z与Q同族，为S；X在周期中未成对电子数最多（N：2p3，3个未成对电子），X为N；M为Fe（参与血红蛋白合成），化合物为NH4Fe(SO4)2·12H2O。
【解析】H2O中 O 的电负性大于H2S中 S 的电负性，成键电子对更靠近中心原子，排斥力更强，故H2O的键角大于H2S的键角，A正确；NH4+含共价键和配位键，无离子键，B错误；Fe3+电子排布式应为[Ar]3d5，选项未完整描述，C错误；H2O2分子结构不对称（含极性键且正负电荷中心不重合），属于极性分子，D错误；故选A。
考向06 化学键的判断及其应用
【例6】（2025·山东卷）用硫酸和NaN3可制备一元弱酸HN3。下列说法错误的是
A．NaN3的水溶液显碱性
B．N3−的空间构型为V形
C．NaN3为含有共价键的离子化合物
D．N3−的中心N原子所有价电子均参与成键
【答案】B
【解析】NaN3是强碱（NaOH）和弱酸（HN3）形成的盐，N3−水解生成OH-，溶液显碱性，A正确。N3−与CO2是等电子体，两者结构相似 ，其中心原子均为sp杂化，其空间构型均为直线形，而非V形，B错误。NaN3为离子化合物（Na+与N3−通过离子键结合），N3−内部三个N原子以共价键连接，C正确。中心N原子通过sp杂化形成两个双键，无孤电子对，所有价电子参与成键，D正确；故选B。
1.离子键、共价键的比较
2.离子化合物与共价化合物的比较
3.化学键的应用
(1)共价键不仅存在于共价化合物中，也可以存在于离子化合物中，如NaOH、NH4Cl中都含有共价键，还可以存在于非金属单质中，如H2、O3等。
(2)非金属元素之间并不是只形成共价键，也可以形成离子键，如NH4NO3只由非金属元素组成，但是含有离子键。
(3)活泼的金属元素和非金属元素之间也可以形成共价键，如AlCl3中只有共价键。
(4)所有共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如氢气中的共价键就没有方向性。
【变式6-1】（2025·山西吕梁·三模）离子液体在化学、材料科学，能源、环境等领域有广泛的应用，如图所示为某离子液体的结构式，已知R、W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，X与Z同族，下列说法错误的是
A．原子半径：Z>X>Y>R
B．最高价氧化物对应水化物的酸性：X>Z
C．键角：WR4N），同周期从左到右原子半径减小（N>F），H为半径最小原子，故Z（P）>X（N）>Y（F）>R（H），A正确；最高价氧化物对应水化物酸性：X（HNO3）>Z（H3PO4），B正确；CH4为正四面体结构（键角109°28′），NH3为三角锥形（键角107°），故CH4键角大于NH3，C错误；H、N、P可形成（NH4）3PO4等，含离子键（NH4+与PO43−）和共价键（N-H、P-O），为离子化合物，D正确；故选C。
【变式6-2】（2025·河南南阳·模拟预测）某离子液体结构中，Q、R、T、X、Y和Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，基态T原子和Y原子最外层均有两个单电子，Q、R、X和Z质子数均为奇数且和为22，下列说法正确的是
A．第一电离能：TY>Z），C错误；Z(YX)2为Mg(OH)2（离子化合物，含O-H共价键），ZW2为MgCl2（仅含离子键，无共价键），D错误；故选B。
14.（2025·四川·一模）我国某科研团队设计了一种新型共轭聚合分子反应器，实现CO2和硝酸盐的高效C—N偶联。原理为CO2+3H2O+2NO3−催化剂通电CONH22+4O2+2OH−。下列叙述正确的是
A．CO2的电子式为
B．NO3−的VSEPR模型为平面三角形
C．CONH22分子中含有6个σ键
D．基态N原子的电子排布式为
【答案】B
【解析】CO2的电子式应为O=C=O，每个氧原子与碳原子形成双键，即包含两对共用电子对，正确电子式为:Ö::C::Ö:（氧原子各有两对孤对电子），题目中的电子式仅为单键，A错误；NO3−中中心N原子价层电子对数=（5+1）/2=3（含1个负电荷），无孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，B正确；CO(NH2)2（尿素）结构为H2N-CO-NH2，σ键包括：4个N-H键、2个C-N键、1个C=O中的σ键，共7个σ键，C错误；基态N原子电子排布式为1s22s22p3，题目中为轨道表示式，并非电子排布式，二者概念不同，D错误；故选B。
15.（2025·河南·模拟预测）W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，由这些元素可组成一种生物细胞中的常见分子，其结构如图所示。W的原子半径在周期表中最小，X、Z、Y的最外层电子数分别为4、5、6。下列说法错误的是
A．非金属性；该分子中每个原子最外层均满足8电子的稳定结构
C．该分子结构中含极性键和非极性键
D．该分子在水溶液中显酸性
【答案】B
【分析】根据成键特征，W原子半径最小，且只形成一个共价键，为H，X最外层有4个电子，且形成4个共价键，原子序数紧接X，且这些元素构成细胞中的常见分子（细胞均为碳基生物），所以X一定不是Si，X为C，Y的最外层电子数为6，形成2个共价键，且构成细胞常见分子，Y为O，Z最外层电子数为5，形成5个共价键的富电子结构（含有配位键），原子序数最大，为P。
【解析】Y为O，Z为P，Y的原子半径小，所以Y的电负性较大，A正确；该结构中P原子最外层因配位键的存在超过8电子结构，H原子外层只有2个电子，B错误；该分子中有X原子与X原子之间构成的非极性键，其余不同种原子构型的为极性键，C正确；该分子中具有羧基（-COOH），在水溶液中可以电离出氢离子，溶液显酸性，D正确；故选B。
16.（2025·陕西西安·模拟预测）槐角苷是一种从槐花中分离得到的异黄酮糖苷，具有抗炎、抗癌和免疫抑制作用，其结构如图所示。下列有关该化合物的说法错误的是
A．分子中含有5个手性碳原子B．分子中有6个碳原子采取sp3杂化
C．1 ml槐角苷最多能与7 ml H2发生加成反应D．该化合物能发生缩聚反应
【答案】C
【解析】手性碳原子是连有四个不同原子或原子团的饱和碳原子。该分子右侧糖环(吡喃糖环)中5个碳均连有不同基团，因此该物质分子中含5个手性碳原子，A正确；饱和碳原子采用sp3杂化，苯环以及形成双键的碳原子采用sp2杂化。根据槐角苷分子结构可知：该物质分子中糖环上5个碳原子及-CH2OH中的碳原子都是饱和碳原子，因此共有6个碳原子采用sp3杂化，B正确；该物质分子中含有的苯环、碳碳双键、羰基都可以与H2发生加成反应。1个苯环能够与3个H2发生加成反应；1个羰基或1个碳碳双键都能够与1个H2发生加成反应。该物质分子中含有2个苯环、1个羰基、1个碳碳双键。则能够与1 ml槐角苷发生加成反应的H2的物质的量为3 ml×2+1 ml+1 ml=8 ml，C错误；该化合物分子中含有多个羟基，可以发生分子间脱水生成聚醚，属于缩聚反应，D正确；故选C。
17.（2025·山东·一模）X、Y属于同一周期的短周期元素，X元素基态原子s能级和p能级的电子数之比为4:3，X、Y可以形成化合物X2Y5，该分子的结构如图。下列说法错误的是
A．第一电离能：X>YB．简单氢化物的还原性：X>Y
C．电负性：Y>XD．X2Y5为非极性分子
【答案】D
【分析】X元素基态原子s能级和p能级的电子数之比为4:3，结合X2Y5的结构，X为N，X、Y属于同一周期的短周期元素，Y为O。
【解析】X为N，Y为O，同周期元素第一电离能ⅤA族＞ⅥA族（N的2p3半满稳定），则第一电离能X＞Y，A正确；简单氢化物为NH3和H2O，非金属性O＞N，氢化物还原性NH3＞H2O（非金属性越弱，氢化物还原性越强），则还原性X＞Y，B正确；同周期电负性从左到右增大，O电负性大于N，即Y＞X，C正确；X2Y5为N2O5，中心的氧原子有2对孤电子对，2个σ键，为sp3杂化，分子中正负电荷中心不重合，为极性分子，D错误；故选D。
18.（2025·安徽阜阳·一模）X，Y、Z和R为原子序数依次增大的短周期主族元素，其中Y、Z和R处于同一周期，R是非金属性最强的元素。一定条件下，上述元素形成的物质M可发生如下转化。下列说法正确的是
A．YR3是含有极性键的极性分子
B．M中含有的化学键为离子键、氢键和共价键
C．氢化物的沸点：Z>R
D．M转化为N为物理变化
【答案】C
【分析】X、Y、Z、R为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y、Z、R同周期，R是非金属性最强的元素则R为F。结合物质M和N的结构，X形成1个键为H；Z形成2个键且能形成X3Z+（即H3O+），故Z为O；Y形成四个键且有一个是配位键，Y为B（硼）。综上，X=H、Y=B、Z=O、R=F。
【解析】由分析知，YR3为BF3，BF3为平面三角形结构，分子对称，是非极性分子，A错误；由M结构知，M中含共价键（如H-O、B-F键）和氢键（分子间作用力，非化学键），无离子键，B错误；Z的氢化物为H2O，R的氢化物为HF，H2O常温下为液体，HF在常温下为气体，沸点H2O>HF，C正确；M（分子晶体）熔化转化为N（离子晶体），有新物质生成，为化学变化，D错误；故选C。
19.（2025·吉林延边·模拟预测）瓜蒂味苦，寒，有毒。治大水身面四肢浮肿……(出自《神农本草经辑注》)。菠菜甾醇(结构简式如图)是瓜蒂提取物的成分之一。下列有关该化合物的说法错误的是
A．含有2种官能团
B．能使酸性KMnO4溶液褪色
C．能使Br2的CCl4溶液褪色
D．1 ml菠菜甾醇含10 ml手性碳原子
【答案】D
【解析】该化合物含有的官能团为羟基（-OH）和碳碳双键（），共2种，A正确；分子中含碳碳双键，可被酸性KMnO4溶液氧化，使其褪色；羟基连接的碳上有氢（α-H），也可被氧化，故能使酸性KMnO4溶液褪色，B正确；分子中含碳碳双键，可与Br2发生加成反应，使Br2的CCl4溶液褪色，C正确；手性碳原子为连有4个不同基团的饱和碳原子，如图中*所示，一个菠菜甾醇分子有9个手性碳原子，D错误；故选D。
20.（2025·山西晋城·模拟预测）某有机物结构简式如图所示，下列关于该有机物的说法正确的是
A．能发生加成反应、消去反应B．一个该有机物分子中含有1个手性碳原子
C．1 ml该有机物最多能与3 ml NaOH溶液反应D．该有机物不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
【答案】C
【解析】该有机物含有苯环，能与H2发生加成反应；消去反应需与卤素原子相连碳的邻位碳有H，而分子中溴原子连接的是-CH2-（α-C），其邻位碳为苯环碳（β-C），苯环碳上没有H，故不能发生消去反应，A错误；手性碳原子需连四个不同基团，该有机物中所有碳原子：苯环碳为sp2杂化，非4个基团；-CH2Br中碳连两个H；酯基中碳为sp2，非4个基团；左右两个端点上的碳连三个H，均不满足手性碳条件，B错误；1 ml该有机物含1个溴甲基（-CH2Br）和1个酚酯基（-OCO-）。溴甲基水解消耗1 ml NaOH；酚酯基水解生成酚羟基和羧基，酚酯基和水解产物酚羟基二者各消耗1 ml NaOH，共2 ml。总反应消耗的NaOH为1+2=3 ml，C正确；分子中苯环侧链-CH2Br的α-H（与苯环相连碳上的H）活泼，可被酸性高锰酸钾氧化，使溶液褪色，D错误；故选择C项。共价单键
σ键
共价双键
一个σ键、一个π键
共价三键
一个σ键、两个π键
分子的空间结构
键角
实例
正四面体形
109°28′
CH4、CCl4
平面形
120°
苯、乙烯、BF3等
三角锥形
107°
NH3
V形(角形)
105°
H2O
直线形
180°
CO2、CS2、CH≡CH
价层电子对数
σ键电子对数
孤电子对数
VSEPR模型
分子空间结构
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
平面
三角形
平面三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
正四面体形
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
分子空间结构
示例
sp
2
180°
直线形
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109°28′
正四面体形
CH4
分子(A为中心原子)
中心原子孤电子对数
中心原子杂化方式
分子空间结构
示例
AB2
0
sp
直线形
BeCl2
1
sp2
V形
SO2
2
sp3
V形
H2O
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3
1
sp3
三角锥形
NH3
AB4
0
sp3
正四面体形
CH4
极性键
非极性键
成键原子
不同种元素的原子间
同种元素的原子间
电子对
发生偏移(电荷分布不均匀)
不发生偏移(电荷分布均匀)
成键原子的电性
eq \(H,\s\up6(δ＋))—eq \(Cl,\s\up6(δ－))
呈电中性
离子键
共价键
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键实质
阴、阳离子间的静电作用
共用电子对与成键原子间的静电作用
形成条件
活泼金属与活泼非金属经电子得失，形成离子键；铵根离子与酸根离子之间形成离子键
同种元素原子之间形成非极性共价键
不同种元素原子之间形成极性共价键
形成的物质
离子化合物
非金属单质；某些共价化合物或离子化合物
共价化合物或某些离子化合物
项目
离子化合物
共价化合物
定义
含有离子键的化合物
只含有共价键的化合物
构成微粒
阴、阳离子
原子
化学键类型
一定含有离子键，可能含有共价键
只含有共价键