适用于新教材2024版高考化学一轮总复习第五章课时规范练26分子的空间结构鲁科版

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课时规范练26
一、选择题:每小题只有1个选项符合题意。
1.(2023天津红桥区模拟)下列一组粒子的中心原子杂化类型相同,分子或离子的键角不相等的是(　　)
A.CCl4、SiCl4、SiH4 B.H2Se、NF3、CH4
C.BCl3、NH3、CO2 D.TeO3、BF3、H3O+
答案B
解析CCl4、SiCl4、SiH4的中心原子均采取sp3杂化,不含孤电子对,则CCl4、SiCl4、SiH4分子都是正四面体形,键角都是109°28',A不符合题意;H2Se、NF3、CH4的中心原子含有孤电子对数分别为2、1、0,价电子对数均为4,则中心原子均采取sp3杂化,由于所含孤电子对数不同,孤电子对之间及孤电子对与σ键电子对之间的斥力不同,H2Se、NF3、CH4的键角依次增大,B符合题意;BCl3、NH3、CO2的中心原子价电子对数依次为3、4、2,杂化轨道类型分别为sp2、sp3和sp,C不符合题意;TeO3、BF3、H3O+的中心原子价电子对数分别为3、3、4,杂化轨道类型分别为sp2、sp2和sp3,D不符合题意。
2.下列有关有机化合物分子的叙述不正确的是(　　)
A.乙烯(CH2CH2)分子中有一个s-p σ键和一个p-p π键
B.乙炔(HC≡CH)每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道,它们之间可形成两个π键
C.乙烷(CH3CH3)两个C原子均采取sp3杂化,每个分子中有7个σ键
D.苯()分子每个碳原子均是sp2杂化
答案A
解析乙烯分子中碳原子采取sp2杂化,两个碳原子各以两个sp2杂化轨道与氢原子形成两个碳氢σ键,两个碳原子之间又各以一个sp2杂化轨道形成一个碳碳σ键,除此之外,两个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成p-pπ键,A错误;乙炔(HC≡CH)中碳原子采取sp杂化,每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道,形成两个p-pπ键,B正确;乙烷(CH3CH3)两个C原子均是sp3杂化,分子中含有6个C—H键和1个C—C键,故1个乙烷分子含有7个σ键,C正确;苯()分子每个碳原子都形成3个σ键,不含孤电子对,则碳原子采取sp2杂化,D正确。
3.含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。下列说法正确的是(　　)
A.O、S、Se元素的第一电离能:O>S>Se
B.气态SeO3分子、S的VSEPR模型均为平面三角形
C.NH3、H2S的VSEPR模型和分子的空间结构均相同
D.S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示,则S原子采取的杂化方式为sp2杂化

答案A
解析同族元素的第一电离能从上到下逐渐减小,则O、S、Se元素的第一电离能为O>S>Se,A正确;SeO3的VSEPR模型为平面三角形,S的VSEPR模型为四面体形,B错误;NH3和H2S分子的VSEPR模型均为四面体形,而NH3的空间结构为三角锥形,H2S分子的空间结构为角形,C错误;由S8分子的结构可知,S原子采取sp3杂化,D错误。
4.(2022湖北卷,11)磷酰三叠氮是一种高能分子,结构简式为OP(N3)3。下列关于该分子的说法正确的是(　　)
A.为非极性分子
B.空间结构为正四面体形
C.加热条件下会分解并放出N2
D.分解产物NPO的电子式为N︙︙
答案C
解析磷酰三叠氮分子结构不对称,是极性分子,A错误;磷酰三叠氮分子含有三个P—N及一个PO双键,则空间结构为四面体形,B错误;磷酰三叠氮是一种高能分子,加热条件下会分解并放出N2,C正确;NPO为共价化合物,其电子式为N︙︙,D错误。
5.(2023山东菏泽模拟)磷酸亚铁锂(LiFePO4)常用作锂离子电池正极材料,可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。下列说法正确的是 (　　)
A.FeCl3分子中只存在σ键,不存在π键
B.NH4H2PO4中N的空间结构为三角锥形
C.NH4H2PO4中P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成π键
D.苯胺()中C和N原子均采取sp2杂化
答案A
解析FeCl3分子中只存在Fe—Cl键,属于σ键,A正确;N的中心N原子价电子对数为4,采取sp3杂化,无孤电子对,则N的空间结构为正四面体形,B错误;NH4H2PO4中P原子的价电子对数为4,采取sp3杂化,杂化轨道只能形成σ键或容纳孤电子对,不能形成π键,故P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键,C错误;苯胺()中C和N原子的价电子对数分别为3、4,则C原子采取sp2杂化,N原子采取sp3杂化,D错误。
6.下列说法正确的是(　　)
①C2H4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键　②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角<120°　③H3O+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大
A.① B.①②
C.①③ D.②③
答案D
解析①碳碳双键中一个是σ键,还有一个是π键,错误;②SnBr2分子中,Sn原子的价电子对数是×(4-2×1)+2=3,含有1个孤电子对,SnBr2的空间结构为角形,根据价电子对互斥理论可以判断其键角小于120°,正确;③H3O+、H2O的价电子对互斥理论的空间结构名称为四面体形,氧原子采取sp3杂化,H2O中O原子有两个孤电子对,H3O+中O原子有1个孤电子对,导致H3O+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大,正确。
二、非选择题
7.(1)[2022全国甲卷,35(4)]在2022年冬奥会上“水立方”华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2CH2)与四氟乙烯(CF2CF2)的共聚物(ETFE)制成。CF2CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为　　　　和　　　　。 
(2)[2022全国乙卷,35(2)]一氯乙烯(C2H3Cl)分子中,C的一个　　　　杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl　　　键,并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键()。 
(3)[2021全国乙卷,35(3)][Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。

PH3中P的杂化类型是　　　　　。 
(4)[2021河北卷,17(4)]已知KH2PO2是次磷酸的正盐,H3PO2的结构式为　　　　　　,其中P采取　　　　杂化方式。 
(5)[2021全国甲卷,35(1)]SiCl4是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为　　　　　。 
(6)[2021湖南卷,18(2)]SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示:

N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为　　　　　。 
答案(1)sp2　sp3　(2)sp2　σ　(3)sp3
(4)　sp3　(5)sp3　(6)sp2、sp3
解析(4)KH2PO2是次磷酸的正盐,H3PO2是一元弱酸,分子中含1个—OH,另外2个H与P成键,还有一个O与P形成双键,故其结构式为。P原子形成4个σ键、没有孤电子对,故其价电子对数为4,P原子采取sp3杂化。
(6)N-甲基咪唑分子中,—CH3碳原子只形成单键,则采取sp3杂化;五元杂环上碳原子形成2个单键和1个双键,则采取sp2杂化。
8.(2022黑龙江大庆二模)硒-钴-镧(La)三元整流剂在导电玻璃中应用广泛,且三种元素形成的单质及其化合物均有重要的应用。请回答下列问题:
(1)钴位于元素周期表中　　　　　(填“s”“p”“d”或“ds”)区,与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数的元素为　　　　　　　(填元素符号)。 
(2)“依布硒”是一种有机硒化物,具有良好的抗炎活性,其结构简式如图1所示。“依布硒”中碳原子的杂化类型为　　　　　,元素Se、O、N的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　　　　。 

图1

(3)硒的某种氧化物为链状聚合结构(如图2所示),该氧化物的化学式为　　　　　。SeO3的空间结构为　　　　　　　　　。 

图2

(4)二硒键和二硫键是重要的光响应动态共价键,其光响应原理可用图表示。已知光的波长与键能成反比,则图中实现光响应的波长:λ1　　　　(填“>”“<”或“=”)λ2,其原因是　 　。 

(5)[Co(15—冠—5)(H2O2)2+](“15—冠—5”是指冠醚的环上原子总数为15,其中O原子数为5)是一种配位离子,该配位离子的结构示意图如图3所示,该配位离子中含有的σ键数目为　　　　　　　。全惠斯勒合金CrxCoyAlz的晶胞结构如图4所示,其化学式为　　　　　　　　　　。 

图3

图4　CrxCoyAlz晶胞结构示意图
答案(1)d　V、As　(2)sp2　N>O>Se
(3)SeO2　平面三角形
(4)<　Se的原子半径比S的原子半径大,Se—Se键的键能比S—S键的键能小,断裂Se—Se键所需要的最低能量小,对应的光波的波长较长
(5)46　Cr2CoAl
解析(1)基态钴原子的核外电子排布式为[Ar]3d74s2,位于元素周期表中d区,与钴位于同一周期且含有相同未成对电子数(3个)的元素为V、As。
(2)分子中不饱和碳原子以及苯环上的碳原子的杂化类型均为sp2,同周期主族元素电离能从左往右呈逐渐增大的趋势,但ⅡA族大于ⅢA族,ⅤA族大于ⅥA族,同主族元素电离能,从上往下逐渐减小,则元素Se、O、N的第一电离能由大到小的顺序为N>O>Se。
(3)根据结构图可判断与Se结合的氧原子个数为1+2×=2,所以该氧化物的化学式为SeO2。SeO3中中心原子的价电子对数是3,且不含有孤对电子,其空间结构为平面三角形。
(4)由于Se的原子半径比S的原子半径大,Se—Se键的键能比S—S键的键能小,断裂Se—Se键所需要的最低能量小,对应的光波的波长较长,所以图中实现光响应的波长:λ1<λ2。
(5)单键都是σ键,氧原子和钴离子形成配位键,分子中还含有C—H、C—O、O—H、C—C,则该配位离子中含有的σ键数目为15+2×10+2×2+7=46。顶点粒子占,面上粒子占,棱上粒子占,内部粒子为整个晶胞所有,所以一个晶胞中含有Cr的数目:8×+6×+4×1=8,一个晶胞中含有Co的数目:12×+1×1=4,一个晶胞中含有Al的数目:4×1=4,故晶体的化学式为Cr2CoAl。