化学第2节 共价键与分子的空间结构第2课时随堂练习题

第2课时　价电子对互斥理论

A级必备知识基础练

1.ABn分子的中心原子A原子上没有未用于形成共价键的孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,下列说法正确的是(　　)

A.若n=2,则分子的空间结构为角形

B.若n=3,则分子的空间结构为三角锥形

C.若n=4,则分子的空间结构为正四面体形

D.以上说法都不正确

2.下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是(　　)

A.键角为180°的分子,空间结构是直线形

B.键角为120°的分子,空间结构是平面三角形

C.键角为60°的分子,空间结构可能是正四面体形

D.键角为90°~109°28'之间的分子,空间结构可能是角形

3.下列物质中,分子的空间结构与水分子相似的是(　　)

A.CO2 B.H2S

C.PCl3 D.SiCl4

4.已知CN-与N2互为等电子体,可推出HCN分子中σ键与π键的数目之比为(　　)

A.1∶3 B.2∶1

C.1∶1 D.1∶2

5.下列分子或离子的中心原子的价电子对中含有一对孤电子对的是(　　)

A.H2O B.BeCl2

C.CH4 D.PCl3

6.下列分子或离子中,中心原子价电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子空间结构为角形的是(　　)

A.N B.PH3 C.H3O+ D.OF2

7.(2021安徽师大附中高二检测)根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论可判断出NCl3分子的空间结构和中心原子的杂化方式分别为              (　　)

A.直线形、sp杂化

B.三角形、sp2杂化

C.三角锥形、sp2杂化

D.三角锥形、sp3杂化

8.根据价电子对互斥理论,判断下列分子或离子的空间结构正确的是(　　)

9.用价电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角的大小。下列判断正确的是(　　)

A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子

B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°

C.COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子

D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子

10.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是(　　)

A.三角锥形、sp3 B.角形、sp2

C.三角形、sp2 D.三角锥形、sp2

11.磷不仅在地壳中分布广泛,也存在于动植物体内,是动植物不可缺少的元素之一。请回答下列问题:

(1)磷单质有白磷、红磷和黑磷,三者互为　　　　　　　　。 

(2)磷的氢化物(PH3)是一种无色、剧毒、有鱼腥臭味的气体,该分子的空间结构为　　　　　　　　。 

(3)磷的含氧酸根有P、P、P,它们的空间结构分别是　　　　、　　　　　、　　　　。 

B级关键能力提升练

以下选择题中有1~2个选项符合题意。

12.下列分子或离子中,中心原子价电子对的空间结构为四面体形且分子或离子空间结构为角形的是(　　)

A.N B.NH3 C.C D.H2O

13.氯的含氧酸根离子有ClO-、Cl、Cl、Cl等,关于它们的说法不正确的是(　　)

A.Cl的中心Cl原子采取sp3杂化

B.Cl的空间结构为三角锥形

C.Cl的空间结构为直线形

D.ClO-中Cl原子的杂化类型与Cl相同

14.在SO2分子中,分子的空间结构为角形,硫原子采用sp2杂化,则SO2分子中的键角(　　)

A.等于120° B.大于120°

C.小于120° D.等于180°

15.(2021山东青岛第二中学高二检测)关于CO2和NH3分子,下列说法正确的是(　　)

A.都是直线形结构

B.中心原子都采取sp杂化

C.NH3为三角锥形结构,CO2为直线形结构

D.氮原子和碳原子上都没有孤电子对

16.下列微粒的价电子对数正确的是(标“·”的原子为中心原子)(　　)

A.H4　4 B.O2　1

C.F3　2 D.O3　2

17.(2022山东威海教育教学研究中心高二期末)短周期主族元素X、Y、Z、W、Q形成的化合物结构如图所示。其中Z、W相邻且与Q同周期,Y、Q同主族,X、Z同主族且Z原子半径更小。下列说法正确的是(　　)

A.X、Y、Z、W四种元素可形成离子化合物

B.电负性:Z>W>X>Q>Y

C.Q的单质可保存在煤油中

D.X与Z形成的两种化合物中,X原子杂化方式相同

18.下列关于等电子体的说法正确的是(　　)

A.N2与CO不互为等电子体,故它们的熔、沸点及溶解度相差较大

B.P与S不互为等电子体,故结构不相似

C.N与O3互为等电子体,故N为O3的同素异形体

D.苯与硼氮苯互为等电子体,故硼氮苯分子中含有大π键

19.已知Zn2+的4s和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间结构为(　　)

A.直线形 B.平面正方形

C.正四面体形 D.正八面体形

20.(1)在形成氨气分子时,氮原子中的原子轨道发生杂化形成　　个　　　　,形成的杂化轨道中,只有　　　　个含有未成对电子,所以只能与　　　个氢原子形成共价键,又因为杂化轨道有一对　　　　,所以氨气分子中的键角与甲烷不同。 

(2)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中氧原子采用　　　　　　　　杂化。H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大,原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

21.X、Y、Z均为短周期元素,可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子的K层电子数为1,Y位于X的下一周期,它的最外层电子比K层多2个,而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。

(1)X、Y、Z的元素符号分别为X　　　　　;Y　　　　　;Z　　　　。 

(2)根据价电子对互斥理论填写下列空白:

C级学科素养拔高练

22.(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图所示:

S的空间结构是　　　　,其中硫原子的杂化轨道类型是　　　　;基态氧原子的价电子轨道表示式为　。 

(2)气态SO3分子的空间结构为　　　　;与其互为等电子体的阴离子为　　　　(举一例);将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图,此固态SO3中硫原子的杂化轨道类型是　　　　　　　　。 

第2课时　价电子对互斥理论

1.C　若中心原子A上没有未成键的孤电子对,则根据斥力最小的原则,当n=2时,分子的空间结构为直线形;当n=3时,分子的空间结构为三角形;当n=4时,分子的空间结构为正四面体形。

2.B　键角为180°的分子,空间结构是直线形,例如CO2分子是直线形分子,A项正确;苯分子的空间结构是平面正六边形分子,键角为120°,B项错误;白磷分子的键角为60°,空间结构为正四面体形,C项正确;水分子的键角为104.5°,空间结构为角形,D项正确。

3.B　H2S中硫原子与H2O中氧原子的成键电子对数和孤电子对数都相同,故分子空间结构相似。

4.C　CN-与N2互为等电子体,则二者结构相似,碳原子与氮原子之间形成三键,则HCN分子的结构式为H—C≡N,一个三键中含有一个σ键、两个π键,单键属于σ键,故HCN分子中σ键与π键的数目之比为2∶2=1∶1。

5.D　H2O、BeCl2、CH4、PCl3四种分子的中心原子的价电子对中孤电子对数依次为2、0、0、1。

6.D　N中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为4,则离子空间结构为正四面体形;PH3中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,分子为三角锥形;H3O+中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形;OF2中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,分子空间结构为角形。

7.D　NCl3分子的中心原子含有的孤电子对数是×(5-1×3)=1,所以NCl3分子的空间结构是三角锥形,氮原子发生sp3杂化。

8.A　AsCl3分子中中心As原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为四面体形,含有1对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,A正确;甲醛(HCHO)分子中中心C原子的价电子对数为3(有1个双键),价电子对的空间结构为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,B错误;NF3分子中中心N原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为四面体形,含有1对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,C错误;N中中心N原子的价电子对数为4,价电子对的空间结构为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,D错误。

9.C　SO2是角形分子,CS2、HI是直线形的分子,A错误;BF3键角为120°,是三角形结构,而锡原子的价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一对孤电子对,对成键电子有排斥作用,使键角小于120°,B错误;COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,D错误。

10.A　SOCl2中与硫原子成键的原子数为3,硫原子上的孤电子对数=×(6-1×2-2×1)=1,所以硫原子发生sp3杂化,分子空间结构为三角锥形。

11.答案(1)同素异形体　(2)三角锥形

(3)角形　三角锥形　正四面体形

解析(2)PH3的空间结构与NH3类似,为三角锥形。

(3)P、P、P中,P的价电子对数均为4,孤电子对数分别为2、1、0,则P为角形,P为三角锥形,P为正四面体形。

12.D　A项中,中心原子价电子对数=3+×(5+1-3×2)=3,成键电子对数也为3,故N的空间结构为三角形。B项中,NH3的空间结构为三角锥形。C项中,C的中心原子价电子对数=3+×(4+2-3×2)=3,成键电子对数为3,无孤电子对,C的空间结构为三角形结构。D项中,H2O的中心原子价电子对数=2+×(6-2×1)=4,价电子对的空间结构为四面体形,因孤电子对数为2,则分子的空间结构为角形。

13.C　Cl的中心Cl原子的孤电子对数为0,与中心Cl原子结合的O原子数为4,则Cl原子采取sp3杂化,A正确;Cl的中心Cl原子的价电子对数为3+=4,且含有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,B正确;Cl的中心Cl原子的价电子对数为2+=4,且含有2对孤电子对,空间结构为角形,C错误;ClO-中Cl原子的孤电子对数为3,与Cl原子结合的O原子数为1,Cl原子采取sp3杂化,Cl中Cl原子的孤电子对数为2,与Cl原子结合的O原子数为2,Cl原子采取sp3杂化,D正确。

14.C　由于SO2分子的价电子对的空间结构为三角形,从理论上讲其键角为120°,但是由于SO2分子中的硫原子有一对孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。

15.C　NH3和CO2分子的中心原子分别发生sp3杂化和sp杂化,但NH3分子的氮原子上有孤电子对,根据价电子对互斥理论,NH3分子结构为三角锥形,CO2分子结构为直线形。

16.A　CH4中碳原子的价电子对数为=4,A正确;CO2中碳原子的价电子对数为=2,B不正确;BF3中硼原子的价电子对数为=3,C不正确;SO3中硫原子的价电子对数为=3,D不正确。

17.AD　从化合物结构图可知,Z和X最外层都有6个电子,且Z和X同主族,Z的半径更小,所以Z为O,X为S;Q带一个单位正电荷,所以Q为碱金属元素,Q和Y同主族,所以Y为H;Q和Z同周期,所以Q为Li;Z和W相邻且与Q同周期,W为N或F,形成的化合物的阴离子带一个单位负电荷,则是W得到1个电子,所以W为N。

X、Y、Z、W四种元素可形成NH4HSO4、(NH4)2SO2、NH4HSO3等离子化合物,故A正确;Li对电子的吸引能力弱于H,Li的电负性小于H,故B错误;Li的密度比煤油小,不能保存在煤油中,故C错误;X与Z形成的两种化合物分别为SO2和SO3,在SO2中,S的价电子对数=2+×(6-2×2)=3,S采取sp2杂化,在SO3中,S的价电子对数=3+×(6-3×2)=3,S也采取sp2杂化,所以S原子杂化方式相同,故D正确。

18.D　N2与CO原子数目相等,价电子总数相等,互为等电子体,A错误;P与S原子数目相等,价电子总数相等,互为等电子体,结构相似,B错误;N与O3互为等电子体,但不互为同素异形体,C错误;苯与硼氮苯互为等电子体,结构相似,苯分子结构中含有大π键,则硼氮苯中同样含有大π键,D正确。

19.C　题给离子的中心原子发生sp3杂化,有四个σ键,故空间结构为正四面体形,故选C。

20.答案(1)四　sp3杂化轨道　三　三　孤电子对

(2)sp3　H3O+中有一对孤电子对,H2O分子中有两对孤电子对,由于孤电子对数越多,对形成的H—O键的排斥力越大,因而造成H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大

解析(1)在形成NH3分子时,氮原子的2p轨道和2s轨道发生sp3杂化,形成四个杂化轨道,氮原子含有一对孤电子对,三个未成键的单电子与三个氢原子形成三个σ键。

(2)H3O+中氧原子杂化方式为sp3杂化;H3O+中只有一对孤电子对,H2O中有两对孤电子对,孤电子对越多,对成键电子对的排斥力越大,使得H3O+中H—O键之间的键角比H2O中H—O键之间的键角大。

21.答案(1)H　C　S

(2)

解析X原子的K层(第一层)的电子数为1,可知X为氢元素;Y位于X的下一周期,即Y为第2周期元素,它的最外层电子比K层多2个,则其原子结构示意图为+6,故Y为碳元素;Z原子核外的最外层电子比次外层电子少2个,且原子序数:Z>Y,则Z为硫元素。从而推知X2Z为H2S,YZ2为CS2。

22.答案(1)正四面体形　sp3杂化　

(2)三角形　N(或C等)　sp3杂化

解析(1)S中硫原子形成4个σ键,孤电子对数为=0,因此价电子对数为4,空间结构是正四面体形,杂化轨道数=价电子对数=4,即杂化类型为sp3杂化;基态氧原子的价电子排布式为2s22p4,故其价电子轨道表示式为。

(2)SO3中价电子对数为3,没有孤电子对,空间结构为三角形;价电子数和原子数都相等的微粒互为等电子体,则与SO3互为等电子体的阴离子有N、C等;图中固态SO3中硫原子形成4个共价单键,则其杂化轨道类型是sp3杂化。