高中化学苏教版 (2019)选择性必修2专题4 分子空间结构与物质性质第一单元 分子的空间结构课时训练

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修2专题4 分子空间结构与物质性质第一单元 分子的空间结构课时训练，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题（本题包括15小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．下列关于杂化轨道的说法错误的是（ ）
A．所有的原子轨道都参与杂化形成杂化轨道
B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
D．杂化轨道中不一定都填充一个电子
2．s轨道和p轨道杂化的类型不可能有（ ）
A．sp杂化 B．sp2杂化 C．sp3杂化 D．sp4杂化
3．下列有关sp杂化轨道的叙述正确的是（ ）
A．是由一个1s轨道和一个2p轨道线性组合而成
B．sp杂化轨道中的两个杂化轨道完全相同
C．sp杂化轨道可与其他原子轨道形成σ键和π键
D．sp杂化轨道有两个，一个能量高，另一个能量低
4．下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是（ ）
A．由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成
B．共有3个能量相同的杂化轨道
C．每个sp2杂化轨道中s轨道成分占三分之一
D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键
5．有关杂化轨道的说法不正确的是（ ）
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109.5°、120°、180°
C．杂化轨道既可形成σ键，又可形成π键
D．已知CO2为直线形分子，其分子结构可以用sp杂化轨道解释
6．在乙炔分子中有3个σ键、2个π键，它们分别是（ ）
A．sp杂化轨道形成σ键、未杂化的2个2p轨道形成2个π键，且互相垂直
B．sp杂化轨道形成σ键、未杂化的2个2p轨道形成2个π键，且互相平行
C．C—H之间是sp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
D．C—C之间是sp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
7．在丙酮（）分子中，羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为（ ）
A．sp2杂化；sp2杂化 B．sp3杂化；sp3杂化
C．sp2杂化；sp3杂化 D．sp杂化；sp3杂化
8．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构型相同，则下列有关说法中正确的是（ ）
A．CH4和NH4+是等电子体，键角均为60°
B．NO3-和CO32-是等电子体，均为平面正三角形结构
C．H3O+和PCl3是等电子体，均为三角锥型结构
D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
9．关于CO2与CS2的下列说法正确的是（ ）
A．它们互为等电子体 B．CO2为直线形而CS2为V形
C．它们分子中的化学键类型不同 D．CS2比CO2稳定
10．下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是（ ）
①BF3 ②CH2==CH2 ③ ④CH≡CH ⑤NH3 ⑥CH4
A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥
11．甲烷分子失去一个H+，形成甲基阴离子（CH3-），在这个过程中，下列描述不合理的是（ ）
A．碳原子的杂化类型发生了改变 B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的稳定性发生了改变 D．微粒中的键角发生了改变
12．下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间构型为直线形，且分子中没有形成π键的是（ ）
A．CH≡CH B．CO2 C．BeCl2 D．BBr3
13．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由NO3-和NO2+构成，已知其阴离子构型为平面三角形，阳离子中氮的杂化方式为sp杂化，则其阳离子的构型和阴离子中氮的杂化方式为（ ）
A．直线形 sp2杂化 B．V形 sp杂化
C. 平面三角形 sp2杂化 D．平面三角形 sp3杂化
14．化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示：，下列说法正确的是（ ）
A．碳、氮原子的杂化类型相同
B．氮原子与碳原子分别为sp2杂化与sp3杂化
C．1 ml A分子中所含σ键的数目为11NA
D．编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
15．甲、乙、丙、丁4种物质分别含2种或3种元素，它们的分子中各含l8个电子。甲是气态氢化物，在水中分步电离出两种阴离子。下列推断合理的是（ ）
A．某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，则该溶液显碱性，只能与酸反应
B．乙与氧气的摩尔质量相同，则乙一定含有极性键和非极性键
C．丙中含有第2周期ⅣA族的元素，则丙一定是甲烷的同系物
D．丁和甲中各元素质量比相同，则丁中一定含有-l价的元素
二、非选择题（本题包括4小题）
16．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。试回答下列问题：
（1）BF3分子的立体结构为 形，SiF4分子的立体结构为 形。
（2）碳原子有4个价电子，在有机化合物中价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同．在乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛分子中，碳原子进行sp杂化的分子是 （写结构简式，下同），进行sp2杂化的分子是 ，进行sp3杂化的分子是 。
（3）H2O、NH3、CH4分子中键角由大到小顺序为 ，原因 。
（4）如图是甲醛分子的模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：
①甲醛分子中碳原子的杂化方式是 ，作出该判断的主要理由是 。
②下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是 （填字母）。
a.单键 b.双键 c.σ键 d.π键 e.σ键和π键
③甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角 （填“＝”“>”或“<” ）120°，出现该现象的主要原因是 。
17．X、Y、Z、W四种短周期元素的原子序数依次增大，它们之间可以相互形成一系列等电子数的微粒。
（1）若Y2X2、YW、Z2、Y22-微粒的电子数为14时：
= 1 \* GB3 ① 写出上述Z2微粒的结构式 ；
= 2 \* GB3 ② 写出四种元素原子按5∶1∶1∶3形成的离子化合物与足量NaOH反应的离子方程式 。
（2）若X2Y2、Z2、XW微粒的电子数相等，且Z2微粒为最活泼的非金属单质时：
= 1 \* GB3 ① 1ml Y2X2型化合物分解转移电子的物质的量为 ；
= 2 \* GB3 ② 写出一种具有相同电子数的有机物的化学式 ；
= 3 \* GB3 ③ 比较Z与W两种元素的氢化物的沸点 。
18．根据题目要求，回答下列问题。
（1）BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 。
（2）H2O2分子中氧原子的杂化方式是 ；N2H4分子中氮原子的杂化方式是 。
（3）S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子杂化方式是 。
（4）甲醛（H2C＝O）在Ni催化作用下加氢可得甲醇（CH3OH）。甲醛分子内C原子的杂化方式为 ，甲醇分子内的O—C—H键角 （填“大于”“等于”或“小于”）甲醛分子内的O—C—H键角。
19．根据原子的杂化形式可以判断分子或离子的空间构型。回答下列问题：
（1）在BF3分子中，F—B—F的键角是 ，硼原子的杂化轨道类型为 。BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-的立体构型为 。
（2）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个H原子被—NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的立体构型是 ；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。
（3）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中的O原子采用 杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为 。
（4）从结构角度分析，五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl（用R代表）中两种阳离子的相同之处为 ，不同之处为 。
A．中心原子的杂化轨道类型B．中心原子的价层电子对数
C．立体结构D．共价键类型
参考答案及解析
1．A 【解析】参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只是能量相近的原子轨道才能参与杂化，A错误，B正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，C正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对（如NH3、H2O），D正确。
2．D 【解析】np轨道有三个：npx、npy、npz，当s轨道和p轨道杂化时只有三种类型：①sp杂化：即一个s轨道和一个p轨道的杂化；②sp2杂化：即一个s轨道和两个p轨道的杂化；③sp3杂化：即一个s轨道和三个p轨道的杂化。
3．B 【解析】sp杂化轨道是同一原子内同一电子层内轨道发生的杂化，A错误；不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新的轨道，所形成两个能量等同的sp杂化轨道，B正确，D错误；杂化轨道用于形成σ键，未杂化的轨道形成π键，不是杂化轨道形成π键，C错误。
4．D 【解析】同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D错误。
5．C 【解析】杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，A正确； sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体型、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109.5°、120°、180°，B正确；杂化轨道只能形成σ键，C错误；直线形分子的键角为180°，中心原子的杂化方式是sp，D正确。
6．A 【解析】碳原子形成乙炔时，一个2s轨道和一个2p轨道杂化成两个sp轨道，另外的两个2p轨道保持不变，其中一个sp轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠形成C—Hσ键，另一个sp轨道则与另一个碳原子的sp轨道头碰头重叠形成C—C σ键，碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个C—C π键，且这两个π键互相垂直。
7．C 【解析】羰基上的碳原子共形成3个σ键，为sp2杂化；两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键，为sp3杂化。
8．B 【解析】CH4和NH4+是5原子10电子的等电子体，都是正四面体构型，键角均为109.5°，A错误；NO3-和CO32-是四原子24电子的等电子体，均为平面正三角形结构，B正确；H3O+和PCl3的原子总数相等，但价电子总数不相等，因此二者不是等电子体，C错误；B3N3H6通常被称为无机苯，结构与苯（C6H6）相似，二者分子中的原子数都是12，价电子数都是30，二者互为等电子体，B3N3H6分子中也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D错误。
9．A 【解析】CO2与CS2的分子中原子总数相同，价电子总数也相同，互为等电子体；二者结构相似，都为直线形的分子；在CO2分子中，C原子与每个O原子均形成两个共价键，一个σ键，一个π键，同样CS2分子中，C原子与每个S原子也形成双键，一个σ键，一个π键，键角都是180°，但由于C==O键长比C==S键长短，C==O键能比C==S键能大，故CO2比CS2稳定。
10．A 【解析】sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形。①BF3为平面三角形结构且B—F键夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2形式杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③苯的成键情况与乙烯相似；④乙炔中的碳原子以sp形式杂化；⑤NH3中的氮原子以sp3形式杂化；⑥CH4中的碳原子以sp3形式杂化。
11．A 【解析】CH4为正四体结构，而CH3-为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。
12．C 【解析】CH≡CH和CO2中的C原子均采取sp杂化，且都含有π键；BeCl2分子中Be采取sp杂化，没形成π键；BBr3中B原子采取sp2杂化，且没有π键。
13．A 【解析】NO3-构型为平面三角形，其中氮原子的杂化类型为sp2杂化；NO2+中氮的杂化方式为sp杂化，构型为直线形。
14．C 【解析】A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A、B错误；A分子中有一个碳氧双键，故有12对共用电子对、11个σ键，C正确；氮原子为sp3杂化，相应的四个原子形成的是三角锥型结构，不可能共平面，D错误。
15．D 【解析】甲是H2S，NaHS可以与碱反应，A错误；SiH4、N2H4都是含l8个电子且与氧气摩尔质量相同的分子，SiH4中没有非极性键，B错误；C2H6、CH3OH、CH3F分子中都含l8个电子，其中只有C2H6是甲烷的同系物，C错误；丁（H2O2）中含有-1价氧元素，D正确。
16．（1）平面三角；正四面体
（2）CH≡CH；CH2==CH2、C6H6、HCHO；CH3CH3
（3）CH4>NH3>H2O；NH3分子中有1对孤电子对，H2O分子中有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角逐渐减小
（4）①sp2；甲醛分子的空间构型为平面三角形 ②be
③<；碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强
【解析】（1）BF3分子中的B原子以sp2形式杂化，形成平面三角形分子；SiF4分子中的Si原子以sp3形式杂化，形成正四面体形分子。
（2）CH≡CH是直线形分子，C原子以sp形式杂化；CH==CH2、C6H6、HCHO是平面形分子，C原子以sp2杂化；CH3CH3分子中的C原子是饱和碳原子，每个C原子与紧邻的4个原子构成四面体结构，C原子以sp3形式杂化。
（3）由于中心原子的杂化类型相同，键角的大小可依据孤电子对的数目分析。
（4）①原子的杂化轨道类型不同，分子的空间构型也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采用sp2杂化。②醛类分子中都含有C==O键，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。③由于碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角小于120°。
17．（1）①N≡N ② NH4+＋HCO3-＋2OH-=NH3↑＋2H2O＋CO32-
（2）①1ml ② C2H6（其他合理答案亦可） HF>HCl
【解析】（1）电子数为14的Y2X2、YW、Z2、Y22-分别是C2H2、CO、N2、C22-，四种元素原子按5∶1∶1∶3形成的离子化合物是NH4HCO3。
（2）最活泼的非金属单质Z2为F2，电子数为18。X2Y2是H2O2，H2O2分解发生的反应是歧化反应，1ml H2O2分解转移1ml电子。具有18个电子的有机物可以是CH3CH3、CH3OH、CH3F等。XW是HCl，HF分子间能形成氢键，沸点：HF>HCl。
18．（1）sp2；sp3 （2）sp3；sp3 （3）sp3 （4）sp2；小于
【解析】（1）BCl3分子中的价电子对数为3，是平面三角形分子，B原子以sp2形式杂化；NCl3分子中的价电子对数为4，是三角锥形分子，N原子以sp3形式杂化。
（2）H2O2的电子式为，O原子最外层有2对成键电子和2对未成键电子，O原子以sp3形式杂化。H2N—NH2可看做是NH3分子中有1个H原子被氨基（-NH2）取代，其分子中N原子的杂化形式和NH3分子中的N原子一样，都是sp3杂化。
（3）S8分子中，每个S原子与两个S原子形成单键，S原子的价电子对数为2+2=4，采用sp3形式杂化。
（4）H2C＝O中，C原子与O原子形成一个双键，以sp2形式杂化，是平面三角形结构。CH3OH分子中，C原子的价电子对数为4，没有未成键电子对，C原子以sp3形式杂化，是四面体结构。通过比较标准平面三角形和正四面体的键角，可知CH3OH分子内的O—C—H键角小于H2C＝O分子内的O—C—H键角。
19．（1）120°；sp2；正四面体型
（2）三角锥型；sp3
（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，排斥力较小
（4）ABD
【解析】（1）BF3中B原子的价层电子对数为3，采用sp2杂化，因为B原子上没有孤电子对，所以BF3的立体构型为平面三角形，F—B—F的键角为120°。BF4-中B原子的价层电子对数为4，B原子采用sp3杂化，没有孤电子对，则BF4-为正四面体形。
（2）NH3分子的立体构型为三角锥形，N2H4中N原子与NH3中N原子的杂化类型相同，均为sp3杂化。
（3）H3O+中O原子采用sp3杂化。
（4）R的两种阳离子是NH4+和H3O+。NH4+中N原子形成4个σ键，价层电子对数为4，孤电子对数为0， N原子以sp3形式杂化，空间构型为正四面体；H3O+中O原子形成3个σ键，价层电子对数为4，孤电子对数为1，O原子以sp3形式杂化，空间构型为三角锥形。