高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构课后复习题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构课后复习题，共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1.(2023·石家庄高二期末)VSEPR模型和杂化轨道理论常用于预测和解释分子的空间结构。下列说法正确的是( )
A.凡是AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键
B.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构都是正四面体形
C.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D.凡是分子中形成π键的原子,均采用sp2杂化
2.(2024·深圳盐田高级中学期末)下列描述正确的是( )
A.CS2的空间结构为V形
B.ClO3-的空间结构为平面三角形
C.NO3-中所有的原子不都在一个平面上
D.SiF4和SO32-的中心原子的杂化轨道类型均为sp3杂化
3.(2024·云南师大附中月考)下列分子的VSEPR模型与分子的空间结构不一致的是( )
A.CCl4 B.SO2 C.CS2 D.BF3
4.(2023·湖北,9改编)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是( )
A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体
B.SO32-和CO32-的空间构型均为平面三角形
C.CF4和SF4的中心原子均无孤电子对
D.XeF2与XeO2的键角相等
5.(2023·济南高二检测)PO43-、NH4+这两种离子中各原子的空间排列情况和CH4分子相似。下列关于几种微粒的说法不正确的是( )
A.Na3PO4溶液和NH4Cl溶液的酸碱性不同
B.NH4+中的N—H键长完全相同
C.相同物质的量的PO43-、NH4+、CH4、P4 (白磷)四种微粒所含的σ键个数相同
D.PO43-、NH4+的空间结构为正四面体形
6.下列关于丙烯(CH3CHCH2)分子的说法错误的是( )
A.有8个σ键,1个π键
B.所有原子都在同一平面上
C.3个碳原子在同一平面上
D.有2个碳原子是sp2杂化
7.(2023·郑州高二质检)在CH3CH2Cl分子中,C—Cl采用的成键轨道是( )
A.sp2⁃sB.sp3⁃s
C.sp2⁃pD.sp3⁃p
8.医学上在对抗癌物质的研究中发现具有抗癌作用,而没有抗癌作用。下列有关叙述正确的是( )
A.两者为同一物质,都是以Pt原子为中心的四面体结构
B.两者为同一物质,都是以Pt原子为中心的平面结构
C.两者互为同分异构体,都是以Pt原子为中心的四面体结构
D.两者互为同分异构体,都是以Pt原子为中心的平面结构
9.下列有关NO2、NO3-、NO2-的说法不正确的是( )
A.NO3-与NO2-中心原子杂化轨道类型相同,均采取sp2杂化
B.NO3-的空间结构为三角锥形
C.NO2与碱性溶液反应可以生成NO3-和NO2-
D.Ca(NO2)2具有还原性
10.(2024·辽宁七校高二联考)As2O3(砒霜)是两性氧化物,其二聚分子结构如图所示。As2O3溶于盐酸生成AsCl3,AsCl3用LiAlH4还原生成AsH3。下列说法正确的是( )
A.As2O3分子中As原子的价层电子对数是3
B.LiAlH4为共价化合物
C.AsH3分子键角小于109.5°
D.AsCl3的空间结构为平面三角形
11.(2024·南京六校联考)下列关于SO2、SO3、SO42-、H2SO4的说法正确的是( )
A.SO2转化为SO3时没有破坏共价键
B.SO3的空间结构为三角锥形
C.SO42-与SO3中的键角相等
D.硫酸的结构为,可以推测一个H2SO4分子可能存在2个π键
12.氨基氰(CH2N2)中C、N原子均满足8电子稳定结构,以其为原料制得类石墨相氮化碳(g⁃C3N4),其单层结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.氨基氰的结构式:
B.氮化碳的单层结构中,所有原子可能共平面
C.氨基氰分子中,各原子均满足8电子稳定结构
D.氨基氰中,N原子杂化方式为sp和sp3
13.(2023·武汉高二联考)氯元素有多种化合价,可形成Cl2O、Cl-、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-等微粒。下列说法错误的是( )
A.ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl原子的杂化方式均为sp3杂化
B.基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
C.键角:ClO->ClO2->ClO3->ClO4-
D.Cl2O的空间结构为V形,分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得
14.(2023·青岛期末)COCl2(光气)、SOCl2(亚硫酰氯)、CCl4均为8e-稳定结构的氯化试剂,可与TiO2反应制备TiCl4,下列说法错误的是( )
A.CCl4和TiCl4分子的空间结构相同
B.上述三个制备反应均为非氧化还原反应
C.COCl2、SOCl2中C原子和S原子的杂化方式相同
D.与基态Ti原子同周期且未成对电子数相同的元素有3种
二、非选择题(本题共3小题,共44分)
15.(18分,每空1分)根据价层电子对互斥模型填空:
(1)OF2分子中,中心原子上的σ键电子对数为 ,孤电子对数为 ,价层电子对数为 ,中心原子的杂化方式为 杂化,VSEPR模型为 ,分子的空间结构为 。
(2)BF3分子中,中心原子上的σ键电子对数为 ,孤电子对数为 ,价层电子对数为 ,中心原子的杂化方式为 杂化,VSEPR模型为 ,分子的空间结构为 。
(3)SO42-中,中心原子上的σ键电子对数为 ,孤电子对数为 ,价层电子对数为 ,中心原子的杂化方式为 杂化,VSEPR模型为 ,分子的空间结构为 。
16.(10分)(2023·青岛高二质检)MBTH(熔点270 ℃)常用于检测室内空气中甲醛含量,结构如图所示,回答下列问题:
(1)甲醛所含元素的电负性由大到小的顺序为 (用元素符号表示),基态O原子的价层电子轨道表示式为 。
(2)(1分)甲醛分子的VSEPR模型为 。
(3)甲醛能和一些极性试剂如HCN进行加成反应,该反应的化学方程式为 。
(4)(2分)MBTH分子中碳原子采取的杂化轨道类型为 ,基态S原子核外电子有 种空间运动状态。
(5)(1分)下列现代分析手段中,可用于检测MBTH的分子结构的是 (填字母)。
A.原子光谱 B.元素分析 C.红外光谱
17.(16分)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇,为碳中和目标的实现起到了科技支持。回答下列问题:
(1)(3分)1 ml CO2分子中含有 NA个π键,其中碳原子的杂化轨道类型是 ,CO2分子的价层电子对互斥(VSEPR)模型是 。
(2)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅,SiCl4是生产高纯硅的前驱体,SiCl4可发生水解反应,机理如图:
①基态Si原子的电子排布式为 ;SiCl4分子中Si采取的杂化轨道类型为 。
②(2分)在SiCl3(OH)中的四种元素,电负性最大的元素是 (填元素符号,下同),原子半径最大的是 。
③(1分)含s、p、d轨道的杂化轨道类型有a.dsp2、b.sp3d、c.sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为_____(填字母)。
(3)NH3和H2O分子的空间结构和相应的键角如图所示。
H2O分子中的键角小于NH3的,分析原因是 。
(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂,其组成为ZnO·Cu2O·SeO2固溶体。元素硒(Se)的原子序数是34,Se在元素周期表的位置是 ;元素Zn在元素周期表的位置是第四周期第ⅡB族,属于 区。
周测5 分子的空间结构
一、选择题(本题共14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2023·石家庄高二期末)VSEPR模型和杂化轨道理论常用于预测和解释分子的空间结构。下列说法正确的是( )
A.凡是AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键
B.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构都是正四面体形
C.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D.凡是分子中形成π键的原子,均采用sp2杂化
答案 C
解析 AB3型的共价化合物,其中心原子A可能采用sp3杂化也可能采用sp2杂化,如BF3中B原子采用sp2杂化,NH3中N原子采用sp3杂化,故A错误;中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构可能是正四面体形,如CCl4;三角锥形,如NH3;V形,如H2O,故B错误;杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对,没有杂化的p轨道形成π键,故C正确;分子中形成π键的原子,可能采用sp2杂化,也可能采用sp杂化,如HC≡CH分子的C原子采用sp杂化,故D错误。
2.(2024·深圳盐田高级中学期末)下列描述正确的是( )
A.CS2的空间结构为V形
B.ClO3-的空间结构为平面三角形
C.NO3-中所有的原子不都在一个平面上
D.SiF4和SO32-的中心原子的杂化轨道类型均为sp3杂化
答案 D
解析 CS2中中心原子C的价层电子对数为2+4-2×22=2,孤电子对数为0,空间结构为直线形,A错误;ClO3-中中心原子Cl的价层电子对数为3+7+1-3×22=4,有1个孤电子对,空间结构为三角锥形,B错误;NO3-中中心原子N的价层电子对数为3+5+1-3×22=3,孤电子对数为0,空间结构为平面三角形,所有原子均在同一平面,C错误;SiF4 中中心原子Si的价层电子对数为4+4-4×12=4,SO32-中中心原子S的价层电子对数为3+6+2-2×32=4,故二者中心原子的杂化轨道类型均为sp3杂化,D正确。
3.(2024·云南师大附中月考)下列分子的VSEPR模型与分子的空间结构不一致的是( )
A.CCl4 B.SO2 C.CS2 D.BF3
答案 B
解析 CCl4中碳原子价层电子对数为4,VSEPR模型为正四面体结构,不含孤电子对,空间结构为正四面体结构,VSEPR模型与分子空间结构一致;SO2中硫原子价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形结构,含有1个孤电子对,空间结构为V形,VSEPR模型与分子空间结构不一致;CS2中碳原子的价层电子对数为2,VSEPR模型为直线形,不含孤电子对,所以其空间结构也为直线形,VSEPR模型与分子空间结构一致;BF3中硼原子的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形,不含孤电子对,空间结构也是平面三角形,VSEPR模型与分子空间结构一致。
4.(2023·湖北,9改编)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是( )
A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体
B.SO32-和CO32-的空间构型均为平面三角形
C.CF4和SF4的中心原子均无孤电子对
D.XeF2与XeO2的键角相等
答案 A
解析 甲烷分子的中心原子的价层电子对数为4,水分子的中心原子价层电子对数也为4,所以VSEPR模型均为四面体,A正确;SO32-中中心原子的孤电子对数为1,CO32-中中心原子的孤电子对数为0,所以SO32-的空间构型为三角锥形,CO32-的空间构型为平面三角形,B错误;CF4中心原子无孤电子对,SF4中心原子有孤电子对,C错误;XeF2和XeO2分子中,中心原子孤电子对数不相等,所以键角不等,D错误。
5.(2023·济南高二检测)PO43-、NH4+这两种离子中各原子的空间排列情况和CH4分子相似。下列关于几种微粒的说法不正确的是( )
A.Na3PO4溶液和NH4Cl溶液的酸碱性不同
B.NH4+中的N—H键长完全相同
C.相同物质的量的PO43-、NH4+、CH4、P4 (白磷)四种微粒所含的σ键个数相同
D.PO43-、NH4+的空间结构为正四面体形
答案 C
解析 Na3PO4是弱酸强碱盐,溶液呈碱性,NH4Cl是强酸弱碱盐,溶液呈酸性,故A正确;NH4+的空间结构为正四面体形,其中的N—H完全相同,故B正确;PO43-、NH4+、CH4的空间结构均为正四面体形,均含有中心原子,P4的空间结构也为正四面体形,但无中心原子,1个P4(白磷)中含有6个P—P,即1个PO43-、NH4+、CH4中所含的σ键个数均为4,1个P4 (白磷)中所含的σ键个数为6,故C错误;PO43-的中心原子是P,价层电子对数为4+5+3-2×42=4,无孤电子对;NH4+的中心原子是N,价层电子对数为4+5-1-4×12=4,无孤电子对,它们的空间结构均为四面体形,故D正确。
6.下列关于丙烯(CH3CHCH2)分子的说法错误的是( )
A.有8个σ键,1个π键
B.所有原子都在同一平面上
C.3个碳原子在同一平面上
D.有2个碳原子是sp2杂化
答案 B
解析 丙烯中甲基上的碳原子为sp3杂化,其形成的四条键为四面体结构,故丙烯中不可能所有原子均共平面,故B错误;甲基上C形成4个σ键,为sp3杂化,而双键上2个C都是sp2杂化,故D正确。
7.(2023·郑州高二质检)在CH3CH2Cl分子中,C—Cl采用的成键轨道是( )
A.sp2⁃sB.sp3⁃s
C.sp2⁃pD.sp3⁃p
答案 D
解析 在CH3CH2Cl分子中,C—Cl中C原子含有4个σ键,所以价层电子对数是4,采取sp3杂化,Cl原子中未成对电子为3p电子,所以C—Cl采用的成键轨道是sp3⁃p。
8.医学上在对抗癌物质的研究中发现具有抗癌作用,而没有抗癌作用。下列有关叙述正确的是( )
A.两者为同一物质,都是以Pt原子为中心的四面体结构
B.两者为同一物质,都是以Pt原子为中心的平面结构
C.两者互为同分异构体,都是以Pt原子为中心的四面体结构
D.两者互为同分异构体,都是以Pt原子为中心的平面结构
答案 D
解析 具有抗癌作用,而没有抗癌作用,很明显是两种物质,则为平面结构且分子式相同,属于同分异构体,A、B、C错误,D正确。
9.下列有关NO2、NO3-、NO2-的说法不正确的是( )
A.NO3-与NO2-中心原子杂化轨道类型相同,均采取sp2杂化
B.NO3-的空间结构为三角锥形
C.NO2与碱性溶液反应可以生成NO3-和NO2-
D.Ca(NO2)2具有还原性
答案 B
解析 NO3-中N原子价层电子对数为3+5+1-3×22=3,该离子为平面三角形结构,NO2-中N原子价层电子对数为2+5+1-2×22=3,所以两种离子中N原子都采取sp2杂化,故A正确,B错误;NO2、NO3-、NO2-中N元素化合价依次是+4、+5、+3,中间价态的元素可失电子也可得电子,所以NO2与碱性溶液反应可以生成NO3-和NO2-,故C正确;Ca(NO2)2中N元素化合价处于中间价态,具有还原性,故D正确。
10.(2024·辽宁七校高二联考)As2O3(砒霜)是两性氧化物,其二聚分子结构如图所示。As2O3溶于盐酸生成AsCl3,AsCl3用LiAlH4还原生成AsH3。下列说法正确的是( )
A.As2O3分子中As原子的价层电子对数是3
B.LiAlH4为共价化合物
C.AsH3分子键角小于109.5°
D.AsCl3的空间结构为平面三角形
答案 C
解析 由图可知,1个As原子形成3个As—O,且含有1个孤电子对,则As原子的价层电子对数为3+1=4,A错误;LiAlH4是由Li+和AlH4-构成的离子化合物,B错误;AsH3中As原子的成键电子对数为3,含1个孤电子对,则 As的价层电子对数为4,分子为三角锥形,键角小于109.5°,C正确;AsCl3分子中As原子的成键电子对数为3,含有1个孤电子对,则 As原子的价层电子对数为 4,AsCl3的空间结构为三角锥形,D错误。
11.(2024·南京六校联考)下列关于SO2、SO3、SO42-、H2SO4的说法正确的是( )
A.SO2转化为SO3时没有破坏共价键
B.SO3的空间结构为三角锥形
C.SO42-与SO3中的键角相等
D.硫酸的结构为,可以推测一个H2SO4分子可能存在2个π键
答案 D
解析 二氧化硫转化为三氧化硫时会破坏硫氧双键,A错误;三氧化硫的中心原子为S,价层电子对数为3,不含孤电子对,空间结构为平面三角形,键角为120°,SO42-的空间结构为正四面体结构,键角为109°28',B、C错误。
12.氨基氰(CH2N2)中C、N原子均满足8电子稳定结构,以其为原料制得类石墨相氮化碳(g⁃C3N4),其单层结构如图所示。下列说法错误的是( )
A.氨基氰的结构式:
B.氮化碳的单层结构中,所有原子可能共平面
C.氨基氰分子中,各原子均满足8电子稳定结构
D.氨基氰中,N原子杂化方式为sp和sp3
答案 C
解析 氨基氰(CH2N2)中C、N原子均满足8电子稳定结构,每个N原子形成3个共价键,C原子形成4个共价键,则该分子的结构式为,故A正确;类比石墨结构可知,氮化碳的单层结构中,所有原子可能共平面,故B正确;氨基氰的结构式为,碳氮三键中N原子采取sp杂化,氨基中N原子采取sp3杂化,故D正确。
13.(2023·武汉高二联考)氯元素有多种化合价,可形成Cl2O、Cl-、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-等微粒。下列说法错误的是( )
A.ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl原子的杂化方式均为sp3杂化
B.基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
C.键角:ClO->ClO2->ClO3->ClO4-
D.Cl2O的空间结构为V形,分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得
答案 C
解析 ClO2-的结构式为,ClO3-的结构式为,ClO4-的结构式为,VSEPR模型均为四面体形,中心原子价层电子对数均为4,因此Cl的杂化方式都是sp3,A正确;量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道,基态Cl原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p5,s能级各有一个轨道,p能级各有3个轨道,共9个轨道,因此基态Cl原子的核外电子的空间运动状态有9种,B正确;后三种离子的Cl原子均为sp3杂化,中心原子孤电子对数越多,对成键电子排斥力越强,键角越小,ClO2-有2个孤电子对,空间结构呈V形,ClO3-有1个孤电子对,空间结构呈三角锥形,ClO4-没有孤电子对,空间结构呈四面体形,键角:ClO2-H
(2)平面三角形
(3)HCHO+HCNCH2(OH)CN
(4)sp2、sp3 9 (5)C
解析 (1)甲醛所含元素为C、H、O,元素吸引键合电子的能力越强,其电负性越大,吸引键合电子的能力:O>C>H,所以电负性:O>C>H;基态O原子的价层电子排布为2s22p4,故基态O原子的价层电子轨道表示式为。(2)甲醛分子中C原子价层电子对数为3+4-2×1-1×22=3,不含孤电子对,则该分子VSEPR模型为平面三角形。(3)甲醛能和一些极性试剂如HCN进行加成反应生成CH2(OH)CN,反应的化学方程式为HCHO+HCNCH2(OH)CN。(4)MBTH分子中苯环和CN中碳原子价层电子对数都是3、甲基上的碳原子价层电子对数是4,则碳原子采用sp2、sp3杂化;基态S原子核外电子占据1s、2s、2p、3s、3p轨道,共有9个原子轨道,核外电子就有9种空间运动状态。(5)原子光谱用于鉴定元素种类,故A错误;元素分析用于判断元素种类,故B错误;红外光谱用于鉴定化学键或官能团,从而确定分子结构,故C正确。
17.(16分)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇,为碳中和目标的实现起到了科技支持。回答下列问题:
(1)(3分)1 ml CO2分子中含有 NA个π键,其中碳原子的杂化轨道类型是 ,CO2分子的价层电子对互斥(VSEPR)模型是 。
(2)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅,SiCl4是生产高纯硅的前驱体,SiCl4可发生水解反应,机理如图:
①基态Si原子的电子排布式为 ;SiCl4分子中Si采取的杂化轨道类型为 。
②(2分)在SiCl3(OH)中的四种元素,电负性最大的元素是 (填元素符号,下同),原子半径最大的是 。
③(1分)含s、p、d轨道的杂化轨道类型有a.dsp2、b.sp3d、c.sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为_____(填字母)。
(3)NH3和H2O分子的空间结构和相应的键角如图所示。
H2O分子中的键角小于NH3的,分析原因是 。
(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂,其组成为ZnO·Cu2O·SeO2固溶体。元素硒(Se)的原子序数是34,Se在元素周期表的位置是 ;元素Zn在元素周期表的位置是第四周期第ⅡB族,属于 区。
答案 (1)2 sp 直线形
(2)①[Ne]3s23p2(或1s22s22p63s23p2) sp3 ②O Si ③b
(3)H2O中O有2个孤电子对,NH3中N只有1个孤电子对,H2O中孤电子对对成键电子对的排斥力更大,因而键角更小
(4)第四周期第ⅥA族 ds
解析 (1)CO2分子中C原子价层电子对数为2+4-2×22=2,没有孤电子对,C原子与2个O原子之间分别形成1个σ键和1个π键,因此1 ml CO2分子中含有 2NA个π键,碳原子的杂化轨道类型是sp,CO2分子的价层电子对互斥(VSEPR)模型是直线形。
(2)①基态Si原子的电子排布式为[Ne]3s23p2或1s22s22p63s23p2,SiCl4分子中Si原子价层电子对数为4+4-1×42=4,没有孤电子对,所以SiCl4分子中Si采取的杂化轨道类型为sp3。②同周期元素从左向右,原子半径逐渐减小,元素电负性逐渐增大,同主族元素从上到下,元素电负性逐渐减小,原子半径逐渐增大,故Si原子半径最大,O元素的电负性最大。③SiCl4分子中Si采取的杂化类型为sp3,形成中间体SiCl4(H2O)时Si原子有1个3d空轨道参与杂化,Si采取的杂化类型为sp3d。(4)元素硒(Se)的原子序数是34,核外价层电子排布为4s24p4,Se在元素周期表的位置是第四周期第ⅥA族,元素Zn在元素周期表的位置是第四周期第ⅡB族,元素Zn价层电子排布为3d104s2,属于ds区。