2027年高考化学一轮总复习 第27讲 分子空间结构与中心原子杂化理论 专项练习（含解析）

这是一份2027年高考化学一轮总复习 第27讲 分子空间结构与中心原子杂化理论 专项练习（含解析），共7页。试卷主要包含了下列化学用语表示正确的是，Cu、Ag位于元素周期表ⅠB族，NCl3可用于漂白和杀菌消毒，下列叙述正确的是等内容，欢迎下载使用。
1.下列化学用语表示正确的是( )
A.ClO3-的空间结构:正四面体
B.H2O分子的空间填充模型:
C.HClO的结构式:H—Cl—O
D.基态O原子的价层电子轨道表示式:
2.(2026·徐州、淮安、连云港、宿迁一模)超氧化钾(KO2)可在潜水艇中作制氧剂,反应为4KO2+2CO22K2CO3+3O2。下列说法正确的是( )
A.K+的结构示意图:
B.KO2中含有离子键和共价键
C.CO32-的空间结构为三角锥形
D.CO2的电子式:··O······C······O······
3.(2025·常州高三期末)反应SO2+2COS+2CO2可用于燃煤烟气脱硫。下列说法正确的是( )
A.SO2的VSEPR模型为V形
B.CO2的空间结构为直线形
C.第一电离能:I1(C)>I1(O)
D.上述反应中SO2作还原剂
4.(2024·扬州模拟)Cu、Ag位于元素周期表ⅠB族。Ag与空气中微量H2S接触发生反应生成黑色Ag2S。Cu可以形成CuCl2、CuSO4、Cu2O、Cu2S等化合物。有研究表明,无水CuCl2为长链状结构,其片段如图。下列说法正确的是( )
A.CuCl2属于离子化合物
B.CO32-的空间结构为三角锥形
C.SO42-中的键角比SO32-中的小
D.NO3-中中心原子的轨道杂化类型为sp2
5.(2024·南通检测)氰基丙烯酸乙酯是一种黏合剂的主要成分,其结构式如图1所示。K2S2O8(过硫酸钾)是一种强氧化剂,其中S2O82-的结构式如图2所示。下列说法正确的是( )
图1 图2
A.1 ml氰基丙烯酸乙酯分子中含3 ml π键
B.氰基丙烯酸乙酯分子中sp3、sp2杂化的碳原子数之比为2∶3
C.K2S2O8中S元素的化合价为+7
D.S2O82-结构中“S—O—O—S”的4个原子处于同一条直线
6.(2024·南通检测)H与O可以形成H2O和H2O2两种化合物,其中H2O2的结构如图所示。H+可与H2O形成H3O+。下列说法正确的是( )
A.H2O2分子中O原子采用sp杂化
B.相同条件下H2O2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度
C.液态水中的作用力由强到弱的顺序是氢键>O—H>范德华力
D.H3O+的空间结构为三角锥形
7.(2024·连云港三模)NCl3(其中N为-3价)可用于漂白和杀菌消毒。NCl3水解的反应原理示意图如图所示。下列说法正确的是( )
A.HClO的结构式为H—Cl—O
B.键角NH3大于NF3
C.基态N原子的轨道表示式为,违背了泡利不相容原理
D.NCl3的水解过程中N原子的杂化轨道类型发生了变化
8.(2024·淮安检测)下列叙述正确的是( )
A.NO2-是直线形离子
B.NH4+和HPO42-中心原子杂化类型不同
C.NO3-的键角为120°
D.N的电负性大于P,故N2氧化性比P4的强
9.(2025·苏州高三期末)碳族元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。甲烷是清洁能源,燃烧热大(890.3 kJ·ml-1),完全燃烧生成CO2,CO2催化加氢可制CH4;Na2CS3是一种杀菌剂;电解还原SiO2可制得半导体材料晶体Si,四氯化锗(GeCl4)水解可得到GeO2。下列说法正确的是( )
A.晶体Si属于分子晶体
B.1 ml CS32-中含有σ键数为3 ml
C.GeCl4的空间结构为平面正方形
D.CO2中的C原子和SiO2中的Si原子杂化方式相同
10.(2025·如皋高三适应性考试)Br2具有较强的氧化性,能够将磷氧化为PBr3或PBr5(PBr5可以水解得到两种酸),与氨反应生成溴化铵和氮气,可以氧化一些非金属阴离子,如Br2与S2-反应生成S8()。下列说法正确的是( )
A.基态Br的电子排布式为[Ar]4s24p5
B.PBr3中P原子的轨道杂化类型为sp3
C.S8是由极性键构成的非极性分子
D.BrO3-的空间结构为平面三角形
11.(21分)(2024·扬州检测)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为
它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 ml氯吡苯脲,断裂 ml σ键,断裂 ml 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分子的空间构型分别是 ,中心原子的杂化类型分别是 。
(5)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O3NH4++B3O63-+9H2↑,B3O63-的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
12.(16分)(2024·南通检测)开发利用氮的化合物和防治其污染是化学研究的重要课题。
(1)从分子结构与性质的角度解释NH3可作制冷剂的原因: 。
(2)尿素[结构为]是含氮量最高的氮肥。
①尿素分子中N原子采用的杂化方式为 。
②比较N元素与O元素的第一电离能大小并说明原因 。
(3)H2O2处理氨氮废水时产生的·OH(羟基自由基,不带电)可将氨氮转化为N2。
写出·OH与酸性废水中NH4+反应的离子方程式: 。
(4)石灰乳可将工业尾气中氮氧化物转化为Ca(NO3)2、Ca(NO2)2等。
①NO3-的空间结构是 。
②NO3-中的O —N—O键角大于NO2-中的,原因是 。
参考答案
1.B 解析:ClO3-中Cl原子的价层电子对数为4,Cl原子采取sp3杂化,由于含有一个孤对电子,所以空间结构应该为三角锥形,A错误;H2O的空间结构为V形,所以空间填充模型正确,B正确;HClO的结构式为Cl—O—H,C错误;O原子为第8号元素,其价层电子轨道表示式为,D错误。
2.B
3.B 解析:SO2中硫原子为sp2杂化,VSEPR模型为平面三角形,A错误;CO2中碳原子为sp杂化,空间结构为直线形,B正确;同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,C错误;硫元素化合价降低,SO2作氧化剂,D错误。
4.D 解析:无水CuCl2为长链状结构,从其片段图可知,铜、氯原子以共价键结合,所以CuCl2不属于离子化合物,A错误;CO32-的中心碳原子的价层电子对数为4+0+22=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,B错误;SO42-的中心硫原子的价层电子对数为6+0+22=4,无孤电子对,空间结构为正四面体形,键角为109°28',SO32-的中心硫原子的价层电子对数为6+0+22=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,键角小于109°28',所以SO42-的键角比SO32-中的大,C错误;NO3-的中心N原子的价层电子对数为5+0+12=3,中心原子的轨道杂化类型为sp2,D正确。
5.B 解析:双键中有1个π键,三键中有2个π键,故1 ml氰基丙烯酸乙酯分子中含4 ml π键,A错误;三键碳原子为sp杂化,双键碳原子为sp2杂化,饱和碳原子为sp3杂化,故1个氰基丙烯酸乙酯分子中sp3、sp2杂化的碳原子数分别为2个、3个,个数比为2∶3,B正确;K2S2O8中有一个过氧键,其中两个O为-1价,其余O为-2价,根据化合物中元素正、负化合价代数和为0,S为+6价,C错误;S2O82-结构中“S—O—O—S”的O为sp3杂化,有两对孤对电子,故4个原子不处于同一条直线,D错误。
6.D 解析:H2O2分子中O原子形成2个σ键且有2个孤电子对,价层电子对数为4,采用sp3杂化,A错误;H2O2、H2O都属于极性分子,CCl4属于非极性分子,根据相似相溶原理及H2O2与H2O分子间能形成氢键,H2O2在水中的溶解度大于在CCl4中的溶解度,B错误;液态水中的作用力由强到弱的顺序是O—H>氢键>范德华力,C错误;H3O+中O原子采用sp3杂化,空间结构为三角锥形,D正确。
7.B 解析:次氯酸是共价化合物,氧原子与氢原子、氯原子分别通过1对共用电子对结合,结构式为H—O—Cl,A错误;F的电负性大于N,使得N—F的电子对偏向F,从而使N—F间的斥力变小,夹角变小,故键角NH3大于NF3,B正确;原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时需满足①电子尽可能分占不同的原子轨道,②自旋状态相同,③全空、全满或半满时能量最低。基态N原子的轨道表示式为,违背了洪特规则,C错误;NCl3中含有3个σ键,且孤电子对数为1,所以氮原子的杂化类型为sp3杂化,其水解过程中中间产物及产物NH3的价电子对数均为4,所以氮原子的杂化类型均为sp3杂化,杂化轨道类型不变,D错误。
8.C 解析:1个NO2-中N原子有5+0+12=3个价层电子对,1对孤电子对,则NO2-结构呈V形,A错误;NH4+和HPO42-中心原子N、P价层电子对数均为4,都是sp3杂化,B错误;NO3-中N采取sp2杂化,是平面三角形结构,键角为120°,C正确;N2的键能大于P4,P4比N2活泼,氧化性更强,D错误。
9.B 解析:晶体Si为共价晶体,A错误;CS32-类似CO32-,碳原子与硫原子形成2个碳硫单键和1个碳硫双键,共3 ml σ键,B正确;GeCl4空间结构类似CCl4,为正四面体形,C错误;CO2中的C原子杂化方式为sp,SiO2中的Si原子杂化方式为sp3,D错误。
10.B 解析:基态Br的电子排布式为[Ar]3d104s24p5,A错误;PBr3的中心原子P的价层电子对数=3+5-3×12=4,故P原子的轨道杂化类型为sp3,B正确;S—S是非极性键,故S8是由非极性键构成的非极性分子,C错误;BrO3-的中心原子Br的价层电子对数=3+7+1-3×22=4,VSEPR模型为四面体形,孤电子对数是1,故BrO3-的空间结构为三角锥形,D错误。
11.(1)1 (2)sp2、sp3 sp2 (3)1 1
(4)①H—O的键能大于H—N的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp
(5)sp3 sp2
解析:(1)根据构造原理可知,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1个双键和1个单键,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,根据反应的化学方程式可知,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的NC中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H,所以每生成1 ml氯吡苯脲,断裂1 ml σ键,断裂1 ml π键。(4)①O、N属于同周期元素,O的原子半径小于N,H—O的键能大于H—N的键能,所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数是4,孤电子对数为2,所以其空间结构为V形,O原子采取sp3杂化;NH3分子中N原子的价层电子对数是4,孤电子对数为1,所以其空间结构为三角锥形,N原子采取sp3杂化;CO2分子中C原子的价层电子对数是2,不含孤电子对,所以其空间结构为直线形,C原子采取sp杂化。(5)NH3BH3中B原子形成3个B—H和1个B—N,B原子周围有4个成键电子对,则B原子采取sp3杂化;中每个B原子均形成3个B—O,且B原子最外层不含孤电子对,则B原子采取sp2杂化,故在该反应中,B原子的杂化轨道类型由sp3杂化变为sp2杂化。
12.(1)NH3分子间能形成氢键,沸点高,易液化,汽化时吸收大量的热
(2)①sp3 ②第一电离能:N>O,N元素最高能级原子轨道电子半满,更稳定,第一电离能大于相邻元素
(3)6·OH+2NH4+N2↑+6H2O+2H+
(4)①平面三角形 ②亚硝酸根离子中的中心N原子为sp2杂化,N原子上有一个孤对电子,对成键电子对的排斥力导致键角变小,而硝酸根离子的中心N原子上无孤对电子
解析:(1)NH3分子间能形成氢键,沸点高,易液化,汽化时吸收大量的热,所以能够作制冷剂。(2)①尿素分子中N原子以单键连接其他原子,且有1个孤电子对,采用的杂化方式为sp3。②N元素最高能级原子轨道电子半满,更稳定,第一电离能大于相邻元素,故第一电离能:N>O。(3)·OH(羟基自由基)来自过氧化氢,有氧化性,可以将铵根离子氧化为N2,离子方程式为6·OH+2NH4+N2↑+6H2O+2H+。(4)①硝酸根离子中心N原子为sp2杂化,价层电子对数为3,无孤对电子,离子的空间结构为平面三角形。②亚硝酸根离子中的中心N原子也为sp2杂化,但是N原子上有一对孤对电子,对成键电子对的排斥力较大导致键角变小,而硝酸根离子的中心N原子上无孤对电子,故硝酸根离子中O—N—O键角大于亚硝酸根离子中的。