高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构第2课时同步测试题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构第2课时同步测试题，共11页。试卷主要包含了下列图形属于sp杂化轨道的是等内容，欢迎下载使用。

基础过关练





题组一 杂化轨道理论


1.鲍林曾获得诺贝尔奖不同奖项,杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角大小的比较,得出的结论正确的是( )


A.sp杂化轨道的夹角最大


B.sp2杂化轨道的夹角最大


C.sp3杂化轨道的夹角最大


D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角大小相等


2.下列图形属于sp杂化轨道的是( )





3.(2020山东济宁高二期末)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)采取的杂化方式的说法正确的是( )


A.三角锥形、sp3 B.平面三角形、sp3


C.平面三角形、sp2D.三角锥形、sp2


4.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


5.在分子中,C—Br键采用的成键轨道是( )


A.sp-pB.sp2-sC.sp2-pD.sp3-p


6.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能级成分占三分之一


D.sp2杂化轨道最多可形成2个σ键


7.下列分子中,中心原子的杂化轨道类型相同的是( )


A.CO2与SO2B.CH4与NH3


C.BeCl2与BF3D.C2H4与C2H2


8.在1个乙烯分子中有5个σ键和1个π键,下列说法正确的是(深度解析)


A.sp2杂化轨道形成σ键,未参与杂化的2p轨道形成π键


B.sp2杂化轨道形成π键,未参与杂化的2p轨道形成σ键


C.C—H是sp2杂化轨道形成的σ键,是未参与杂化的2p轨道形成的


D.是sp2杂化轨道形成的σ键,C—H是未参与杂化的2p轨道形成的π键


9.下列关于杂化轨道的叙述中,不正确的是(深度解析)


A.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构


B.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


C.NH3和CH4两个分子中中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键


D.用杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子空间结构的结果常常相互矛盾





题组二 杂化轨道类型与分子空间结构的关系


10.(2020河南洛阳高二期末)下列分子中,空间结构是平面三角形的是( )


A.CH4B.NH3


C.BF3 D.CO2


11.氨气分子的空间结构是三角锥形,而甲烷分子的空间结构是正四面体形,这是因为( )


A.两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同,NH3中N原子为sp2杂化,而CH4中C原子是sp3杂化


B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道,CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道


C.NH3分子中中心原子上有一对未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强


D.氨气是四原子化合物,甲烷为五原子化合物


12.甲烷分子(CH4)失去一个H+,形成甲基阴离子(CH3-),在这个过程中,下列说法不合理的是( )


A.碳原子的杂化轨道类型发生了改变


B.微粒的空间结构发生了改变


C.微粒的稳定性发生了改变


D.微粒中的键角发生了改变














13.下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是 ( )





能力提升练





题组 杂化轨道理论的理解与应用


1.(2020辽宁瓦房店中学高二期末,)下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型不同的是( )


A.SO32-与SO3B.CH4与H2O


C.PCl3与ClO3-D.BF3与CO32-


2.(双选)(2020山东枣庄三中高二月考,)下列叙述中正确的是( )


A.CS2为V形分子


B.ClO3-的空间结构为平面三角形


C.SF6中有6对完全相同的成键电子对


D.SiF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化


3.(2020河南林州一中高二检测,)关于原子轨道的说法正确的是( )


A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是四面体形


B.CH4中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂而形成的


C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂形成的一组能量相同的新轨道


D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键


4.(2020河北正定中学高二月考,)下列关于三氯化磷分子的叙述不正确的是( )


A.PCl3分子中三个共价键的键长和键角都相等


B.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键


C.PCl3分子中三个共价键键能相等


D.PCl3分子中磷原子采取sp2杂化


5.(2020天津第二十中学高二检测,)根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型,判断下列分子或离子的空间结构正确的是( )





6.(2019四川雅安中学高二上第一次月考,)下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是( )


①BF3 ② ③ ④C2H2 ⑤N2H4 ⑥苯分子


A.①②③B.①③⑥C.②③⑤D.③④⑥


7.()如图所示是某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析,下列叙述正确的是( )





A.键角为120° B.化学组成为SiO32-


C.Si原子采用sp2杂化D.化学组成为SiO44-


8.(2019四川蓉城名校联盟高二期中,)推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是( )


A.SO2中硫原子采取sp2杂化,则CO2中碳原子也采取sp2杂化


B.NH3分子的空间结构是三角锥形,则NCl3分子的空间结构也是三角锥形


C.H2O分子的键角是105°,则H2S分子的键角也是105°


D.PCl3分子中每个原子最外层达到8电子稳定结构,则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构


9.()下列关于杂化轨道的叙述中,不正确的是( )


A.杂化轨道可用于形成σ键、π键或用于容纳未参与成键的孤电子对


B.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为四面体结构


C.杂化前后的轨道数目不变,但轨道的形状发生了改变


D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°


10.()回答下列问题:


(1)下列微粒中按键角由大到小的顺序排列为 (用编号填写)。


①HCN ②SiF4 ③SCl2 ④CO32- ⑤H3O+


(2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键,将它们的空间结构填入表格中:





(3)S单质的常见形式为S8,其结构如图所示,S原子采取的杂化方式是 。





(4)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。N2H4分子中氮原子的杂化轨道类型是 ,N2H4分子中的六个原子 (填“在”或“不在”)同一个平面上。


答案全解全析


基础过关练





1.A sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°。


2.D sp杂化轨道夹角为180°,C项属于未杂化的p轨道。


3.A 根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构,SOCl2中S原子形成2个S—Cl键,1个键,价层电子对数=σ键个数+孤电子对数=3+6-1-1-1×22=4,杂化轨道数是4,故S原子采取sp3杂化,中心原子上有一对孤电子对,分子空间结构为三角锥形,故选A。


4.D np能级有三个轨道: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。


5.C 分子中的两个碳原子都采取sp2杂化,溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个未成对电子,与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。


6.D 参与杂化的轨道的能量是相近的,同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大,可形成sp2杂化轨道,A项正确;形成的杂化轨道能量相同,B项正确;sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的,C项正确;sp2杂化轨道最多可形成3个σ键,D项错误。


7.B CO2中C原子为sp杂化,SO2中S原子为sp2杂化,A不正确;CH4中C原子为sp3杂化,NH3中N原子为sp3杂化,B正确;BeCl2中Be原子为sp杂化,BF3中B原子为sp2杂化,C不正确;C2H4中C原子为sp2杂化,C2H2中C原子为sp杂化,D不正确。


8.A 在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形,所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化,其中杂化轨道形成σ键,未参与杂化的2p轨道形成π键。


归纳总结 杂化轨道与共价键类型


杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用于形成π键;未参与杂化的p轨道可用于形成π键。


9.D 中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子可能是正四面体形(如CH4)、三角锥形(如NH3)或者V形(如H2O),A正确;π键是由未参与杂化的轨道“肩并肩”重叠形成的,杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳孤电子对,B正确;正四面体形的CH4和三角锥形的NH3中,中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键,C正确;杂化轨道理论和VSEPR模型都是为了解释分子的空间结构而提出的理论,两者不矛盾,可以先通过VSEPR模型判断出分子的空间结构,再判断出中心原子的杂化轨道类型,D错误。


特别提醒 (1)在形成多原子分子时,中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(ns、np)发生杂化,双原子分子中,不存在原子轨道的杂化。


(2)杂化过程中,原子轨道总数不变,即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。


(3)杂化过程中,轨道的形状发生变化,但杂化轨道的形状相同,能量相同,方向不同。


10.C CH4的中心碳原子为sp3杂化,空间结构为正四面体形,A不符合题意;NH3的中心氮原子为sp3杂化,空间结构为三角锥形,B不符合题意;BF3的中心硼原子为sp2杂化,空间结构为平面三角形,C符合题意;CO2的中心碳原子为sp杂化,空间结构为直线形,D不符合题意。


11.C NH3和CH4中的中心原子都是sp3杂化,都形成夹角为109°28'的四个杂化轨道,只是NH3分子中N原子利用其中3个sp3杂化轨道与3个H原子的1s轨道成键,另一个sp3杂化轨道被孤电子对占据,所以NH3分子为三角锥形,而CH4分子中4个sp3杂化轨道全部用于形成4个C—H键,所以CH4分子为正四面体形。


12.A CH4为正四面体形,而CH3-为三角锥形,微粒的空间结构、键角、稳定性均发生改变,但中心原子杂化轨道类型不变,都是sp3杂化。


13.D A项,SO3分子中硫原子的价层电子对数=3+12×(6-3×2)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;B项,SO2分子中硫原子的价层电子对数=2+12×(6-2×2)=3,含1对孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为V形,错误;C项,CO32-中碳原子价层电子对数=3+12×(4+2-3×2)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;D项,乙炔(CHCH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键,价层电子对数是2,为sp杂化,空间结构为直线形,正确。


能力提升练





1.A A项,SO32-中S原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,SO3中S原子价层电子对数为3,杂化轨道类型是sp2,故A符合题意;B项,CH4中C原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,H2O中O原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故B不符合题意;C项,PCl3中P原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,ClO3-中Cl原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故C不符合题意;D项,BF3中B原子价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,CO32-中C原子价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,故D不符合题意。


2.CD CS2分子中,碳原子采取sp杂化,为直线形,A错误;ClO3-的中心原子价层电子对数为4,孤电子对数为1,所以是三角锥形,B错误;SF6的中心原子价层电子对数为6,无孤电子对,呈正八面体结构,有6对完全相同的成键电子对,C正确;SiF4和SO32-的中心原子价层电子对数为4,都是sp3杂化,D正确。


3.C 中心原子采取sp3杂化的分子,VSEPR模型是四面体形,但其空间结构不一定是四面体形,如:水和氨气分子中中心原子均采取sp3杂化,但H2O是V形分子,NH3是三角锥形分子,故A错误;CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的2s轨道和3个2p轨道杂化形成的,故B错误;同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂可形成一组能量相同的新轨道,故C正确;BF3中B原子的价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,故D错误。


4.D PCl3分子中三个P—Cl键完全相同,所以其键长、键能、键角都相等,故A、C正确;不同非金属元素原子之间形成极性共价键,则分子中P—Cl键是极性共价键,故B正确;PCl3分子中中心磷原子的价层电子对数为3+5-1×32=4,为sp3杂化,故D错误。


5.D SO2分子中心原子杂化方式为sp2,价层电子对互斥模型为平面三角形,含有一对孤电子对,分子的空间结构为V形,A错误;HCHO分子中心原子杂化方式为sp2,价层电子对互斥模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,B错误;NF3分子中心原子杂化方式为sp3,价层电子对互斥模型为四面体形,含有一对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,C错误;NH4+的中心原子杂化方式为sp3,价层电子对互斥模型为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,D正确。


6.B ①BF3分子中硼原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确;②分子中硫原子杂化轨道数为4,所以采取sp3杂化,故错误;③分子中碳原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确;④分子中每个碳原子杂化轨道数为2,所以采取sp杂化,故错误;⑤N2H4分子中每个氮原子杂化轨道数为4,所以采取sp3杂化,故错误;⑥苯分子中每个碳原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确。


7.D 由结构示意图可知,Si位于正四面体的中心,键角为109°28',A错误;Si原子核外最外层有4个电子,Si原子形成4个Si—O键,O原子核外最外层有6个电子,Si的化合价为+4价,O的化合价为-2价,化学组成为SiO44-,B错误、D正确;Si原子形成4个Si—O σ键,Si上没有孤电子对,Si原子采用sp3杂化,C错误。


8.B 一个二氧化碳分子中含有2个σ键且中心原子不含孤电子对,所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化,A错误;NH3、NCl3中N原子都采取sp3杂化,有1对孤电子对,所以分子的空间结构都是三角锥形,B正确;S的电负性比O小,而且原子半径大,所以S—H键上的电子对偏向S并没有H2O中O—H键上的电子对偏向O那么严重,所以排斥力也相应比较小,键角也稍小,C错误;BF3分子中B元素化合价为+3价,B原子最外层未达8电子结构,D错误。


9.A 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,不能用于形成π键,A错误;分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子是否是四面体结构,还与该中心原子是否有孤电子对有关,若无孤电子对,则为四面体结构,B正确;杂化前后轨道的数目不变,但轨道的形状会发生变化,C正确;sp3杂化轨道为正四面体形,夹角为109°28',sp2杂化轨道为平面三角形,夹角是120°,sp杂化轨道为直线形,夹角是180°,D正确。


10.答案 (1)①④②⑤③


(2)直线形 V形 三角锥形 正四面体形


(3)sp3


(4)sp3 不在


解析 (1)①HCN中的C原子采取sp杂化,键角为180°;②SiF4中Si原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化,键角为109°28';③SCl2中S原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化,含有2对孤电子对,分子为V形结构,键角约为105°;④CO32-中C原子的杂化轨道数为3,所以C原子采取sp2杂化,分子为平面三角形结构,键角为120°;⑤H3O+中O原子的杂化轨道数为4,所以O原子采取sp3杂化,O原子上含有1对孤电子对,分子为三角锥形结构,键角约为107°。所以各微粒按键角由大到小的顺序排列为①④②⑤③。


(2)ClO-中两原子构成直线形结构,ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl采取sp3杂化,孤电子对数分别为2、1、0,所以空间结构分别为V形、三角锥形、正四面体形。


(3)由题图结构可知,每个硫原子形成2个共价键,且含有2对孤电子对,S原子的杂化轨道数为4,故硫原子采取sp3杂化。


(4)N2H4分子中,每个N原子形成3个σ键,N原子上有1对孤电子对,故N原子采取sp3杂化;1个N原子和与其相连的2个H原子及另外1个N原子形成类似NH3的三角锥形结构,故六个原子不可能共面。


选项
粒子
空间结构
杂化方式
A
SO3
平面三角形
S原子采取sp杂化
B
SO2
V形
S原子采取sp3杂化
C
CO32-
三角锥形
C原子采取sp2杂化
D
C2H2
直线形
C原子采取sp杂化
选项
分子


或离子
中心原子


杂化方式
价层电子


对互斥模型
分子或离子


的空间结构
A
SO2
sp
直线形
直线形
B
HCHO
sp2
平面三角形
三角锥形
C
NF3
sp2
四面体形
平面三角形
D
NH4+
sp3
正四面体形
正四面体形
离子
ClO-
ClO2-
ClO3-
ClO4-
空间结构
1.A
2.D
3.A
4.D
5.C
6.D
7.B
8.A
9.D
10.C
11.C
12.A
13.D
1.A
2.CD
3.C
4.D
5.D
6.B
7.D
8.B
9.A