分子的空间结构 同步练习 高中化学新人教版选择性必修2

高中化学人教版选择性必修2第二章第二节练习题一、单选题用价层电子对互斥理论预测H2O和NO 3−的立体结构，两个结论都正确的是A.直线形；三角锥形 B.V形；三角锥形

C.直线形；平面三角形 D.V形；平面三角形下列离子的VSEPR模型与其立体构型一致的是(  A.SO 32− B.ClO 4−根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的立体构型正确的是(

)选项分子式中心原子杂化方式价层电子对互斥模型分子或离子的立体构型ASsp直线形直线形BHCHOs平面三角形三角锥形CNs四面体形平面三角形DNHs正四面体形正四面体形A.A B.B C.C D.D某种硫的氧化物冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构片段如图所示。

下列有关该物质的说法中正确的是(   A.该物质的化学式为SO3

B.固态物质中S原子的杂化轨道类型是sp2杂化

C.从该结构片段分析可知所有的O原子和S原子在同一平面上

D.下列描述中正确的是(    )A.CS2为V形的极性分子

B.ClO 3−的空间构型为平面三角形

C.SF6中没有6对完全相同的成键电子对

下列图形属于sp杂化轨道的是(

)A. B.

C. D.下列分子的立体结构与水分子相似的是(   A.CO2 B.H2S C.X、Y、Z、Q、E、M六种元素中，X的原子的基态价电子排布式为2s2，Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子，Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代，Q是元素周期表中电负性最大的元素，E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中，M的原子序数比E大1。下列说法正确的是(

)A.EYQ4中阴离子中心原子的杂化方式为sp3杂化

B.X、Y元素的第一电离能大小关系：X<Y

C.ZO32−的空间构型为、−CH3、都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法错误的是(

)A.与H3O+的空间结构均为三角锥形

B.它们的C均采取sp2杂化

C.中的所有原子均共面

D.与下列有关氮族元素单质及其化合物说法正确的是(

)A.N2与CO互为等电子体，化学性质相同

B.AsCl3分子的空间构型为平面三角形

C.氮的最高价氧化物晶体中含两种离子分别为、，阴离子的主体构型为平面三角形，则阴、阳离子中氮原子的杂化方式分别为sp2、sp

D.肼(二、多选题X、Y、Z、W是四种常见的短周期元素，相关信息如下表：元素相关信息XX的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍YY是地壳中含量最多的元素ZZ原子在短周期主族元素中半径最大，焰色实验呈黄色W常温常压下，W单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积下列说法错误的是（）A.X的电负性大于Y B.H2W是V形非极性分子

C.Z2Y2中存在共价键第VA族元素的原子R与Cl原子结合形成RCl3气态分子，其立体结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于RCl5A.每个原子都达到8电子稳定结构

B.键角(Cl−R−Cl)有90°、120°、180°三种

C.RCl5受热后会解分生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3

D.分子中化合物Q()是一种重要的有机原料，下列关于Q的说法错误的是（）A.分子式为C12H11NO2F2

B.分子中所有碳原子可能处于同一平面下列说法正确的是（）A.N2分子中既含有σ键又含有π键

B.铬原子的电子排布式为[Ar]3d44s2

C.CH2=CH2中的两个碳原子与三、填空题N、O、S、Cl、Cu五种元素的单质及其化合物在现代工业生产中有着广泛应用。请回答下列问题：

(1)第一电离能：N________(填“>”或“<”，下同)O，电负性：S________Cl。

(2)前四周期元素中，未成对电子数为5的元素符号是______；

(3)SO3的空间构型是________，分子中的大π键可用符号mn表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为66)，则S(4)亚硒酸根离子(SeO32−)的(5)与NO3−互为等电子体的微粒有________(1)基态Ti原子的核外电子排布式为____________。(2)H、B、N中，原子半径最大的是______。根据对角线规则，B的一些化学性质与元素______的相似。(3)比较离子半径：F−__________O2−((4)Fe成为阳离子时首先失去______轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2(5)基态Fe2+与Fe(6)Li及其周期表中相邻元素的第一电离能(I1)I1(Li)>I(7)磷酸根离子的空间构型为_______，其中P的价层电子对数为_______、杂化轨道类型为_______。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(2)ClO−、ClO2−、ClO3−、离子ClClClCl空间结构

(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。N2四、实验题亚硝酰氯(ClNO)常用作催化剂和合成洗涤剂，某学习小组在实验室中用下图所示装置制备ClNO。查阅资料：亚硝酰氯(ClNO)的熔点为−64.5℃、沸点为−5.5℃，气态呈黄色，液态时呈红褐色，遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物，其中一种呈红棕色。

回答下列问题：(1)仪器a的名称为________，b的作用是________。(2) ClNO与水反应的化学方程式为___________________________________；ClNO分子中各原子均满足8电子稳定结构，则ClNO的电子式为_________________；它的VSEPR模型为_________________；写出一种由两种元素组成且与ClNO互为等电子体分子的化学式_________。(3)实验开始时，先打开K1、K2，关闭K3，再打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸，当观察到C中_________________时关闭K1、K2；向装置D三颈瓶中通入干燥纯净Cl2，当瓶中充满黄绿色气体时，再打开K1、(4)亚硝酰氯(ClNO)纯度的测定：将所得亚硝酰氯(ClNO)产品13.10g溶于水，配制成250mL溶液；取出25.00mL，以K2CrO4溶液为指示剂，用0.87mol·L−1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为20.00mL。(下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表一种化学元素。请回答下列问题：(1)元素f的基态原子电子排布式为_____________。(2)a与b反应的产物的分子中中心原子的杂化形式为____，该分子是____(填“极性”或“非极性”)分子。(3)c的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因是_________________。(4)e、f两元素的部分电离能数据列于下表：元素ef电离能/kJ·mol−1I1717759I21 5091 561I33 2482 957比较两元素的I2、I3可知，气态e2+再失去一个电子比气态f(5)d单质晶体中原子的堆积方式如图甲所示，其晶胞特征如图乙所示，原子之间相互位置关系的平面图如图丙所示。

则晶胞中与d原子距离最近且相等的d原子数目最多为____，一个晶胞中d原子的数目为____。五、简答题引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH(1)Zn2+在基态时核外电子排布式为(2)PM2.5富含大量的有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx、O3、CH2①N2O②CH2③1mol HCOOH中含σ键数目为_____。④根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、六、推断题已知A、B、C、D、E、F是原子序数依次增大的前30号元素，其中A、B、C、D、E均为短周期主族元素，A元素是宇宙中含量最高的元素，B元素基态原子的核外有3个能级，每个能级上的电子数都相同；D的最外层电子数与能层数之比为3:1；D和E元素同主族；F是第四周期元素，最外层只有一个电子，其余各层电子均充满。回答下列问题(用元素符号或化学式表示)：(1)F在元素周期表中的位置为__________。(2)A分别与B、C、D能形成10电子的化合物，它们的沸点由高到低的顺序是__________(填化学式)。(3)ED2分子中E的杂化方式是__________，其空间立体构型为(4)C4气态分子结构如图所示，已知断裂1 mol C−C吸收167 kJ的热量，生成1 mol C≡C放出942 kJ热量。试写出由C4气态分子变成C2态分子的热化学方程式(5)已知F2D可溶于稀硫酸，可以获得单质F和蓝色溶液，请写出离子方程式_________________________________________________________________答案和解析1.【答案】D

【解析】【分析】

本题考查价层电子对互斥理论判断分子的空间构型，难度较小。

【解答】

H2O中心原子的价层电子对数为2+6−2×12=4，有2对孤电子对，所以为V形；

NO3−的中心原子的价层电子对数为3+5+1−2×32【解析】【分析】

本题考查价层电子对互斥理论、VSEPR模型、分子空间构型等问题，难度不大。

【解答】

VSEPR模型与其立体构型相同就意味着离子没有孤电子对。

A. SO 32−有1对孤电子对，故A错误；

B.

ClO 4−没有孤电子对，故B正确；

C.

NO 2−有1对孤电子对，故C错误；

D.

ClO 3−有1【解析】【分析】

本题考查了微粒空间构型及原子杂化方式，根据价层电子对互斥理论来分析解答即可，孤电子对个数的计算方法，为常考查点，要熟练掌握，题目难度中等。

【解答】

A.SO2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，分子的立体构型为V型结构，故A错误；

B.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，分子的立体构型为平面三角形，故B错误；

C.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，分子的立体构型为三角锥形，故C错误；

D.NH4+的中心原子杂化方式为【解析】【分析】

本题考查有关物质的结构及性质，难度不大，掌握相关物质结构是解答的关键。

【解答】

A.第个硫原子周围有4个氧原子，其中2个氧原子为硫单独占有，另外2个氧原子为2个硫原子共有，故每个硫原子单独占有的氧原子为2+2×12=3，故氧化物的化学式为SO3，故A正确；

B.图中硫原子形成4个共价单键，没有孤对电子，硫原子采取sp3杂化，故B错误；

C.据B分析可知此三氧化硫应当是以硫为中心的四面体结构硫原子与氧原子不可能共平面，故C错误；

D.据B分析可知此三氧化硫结构是正四面体结构，故夹角不为120º，故【解析】【分析】

本题考查了粒子空间构型的判断、原子杂化方式的判断等知识点，根据价层电子对互斥理论来分析解答即可，难度不大。

【解答】

A.CS2中价层电子对数=2+12(4−2×2)=2，且不含孤电子对，所以为直线形结构，为非极性分子，故A错误；

B.ClO3−中价层电子对数=3+12(7+1−3×2)=4，且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，故B错误；

C.硫原子最外层有6个电子，SF6中硫原子和氟原子之间有6对完全相同的成键电子对，故C错误；

D.SiF4中价层电子对数=4+1【解析】【分析】

本题考查杂化轨道基本知识，难度不大。

【解答】

A.这是sp3杂化轨道，故A错误；

B.这是sp2杂化轨道，故B错误；

C.这是一个未参与杂化的p轨道，故C错误；

D.两个杂化轨道呈直线分布，显然是一组sp杂化轨道，故D正确；

故选D。

【解析】【分析】

本题考查分子空间构型的判断，用价层电子对互斥理论判断即可，难度不大。

【解答】

水分子中心原子上有2对σ键电子对，2对孤电子对，其空间构型为V形，

A.

CO2中心原子上的σ键电子对数为2，孤电子对数为0，其空间构型为直线形，故A错误；

B.

H2S中心原子上有2对σ键电子对，2对孤电子对，其空间构型为V形，故B正确；

C.

PCl3中心原子上有3对σ键电子对，1对孤电子对，其空间构型为三角锥形，故C错误；

D.

SiCl4中心原子上有4对σ键电子对，没有孤电子对，其空间构型为正四面体形，故D错误；【解析】【分析】

本题考查原子结构与元素周期律，为高频考点，把握原子结构、电子排布来推断元素为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意杂化及分子构型的关系，题目难度不大。

【解答】

X、Y、Z、Q、E、M六种元素中，X的原子的基态价电子排布式为2s2，X为Be；Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子，Y的质子数为5，Y为B；Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代，Z为C；Q是元素周期表中电负性最大的元素，Q为F；E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中，E为K；M的原子序数比E大1，M为Ca，以此解答该题。

由上述分析可知，X为Be、Y为B、Z为C、Q为F、E为K、M为Ca。

A.KBF4中阴离子的中心原子价层电子对个数为4+3+1−4×12=4，且不含孤电子对，则阴离子中心原子的杂化方式为sp3杂化，故A正确；

B.Be的最外层电子数全满为稳定结构，第一电离能较大，则X、Y元素的第一电离能大小关系：X>Y，故B错误；

C.CO32−中阴离子的中心原子价层电子对个数为3+4+2−2×32=3，且不含孤电子对，中心原子的杂化方式为sp2杂化，空间构型为平面三角形，故C错误；

D.【解析】【分析】

本题考查离子构型的判断、杂化方式的判断等知识点，根据价层电子对互斥理论来分析解答即可，难度中等。

【解答】

A.CH3−与H3O+中C原子与O原子价层电子对个数都是4，且都含有1对孤电子对，均为三角锥形结构，故A正确；

B.CH3+、−CH3、CH3−中价层电子对个数分别是3、4、4，根据价层电子对互斥理论知，C原子杂化类型分别是sp2、sp3、sp3，碳原子的杂化方式不同，故B错误；

C.C【解析】【分析】

本题考查等电子体、杂化轨道理论、分子的构型等知识，属于物质结构的基础知识，侧重基础的考查，难度一般。

【解答】

A.等电子体结构相似，化学性质不一定相同，氮气和一氧化碳互为等电子体，但化学性质不相同，故A错误；

B.AsCl3分子中As价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+12×(5−3×1)=4C.氮的最高价氧化物为N2O5，由、两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式为NO3−，其阳离子的化学式为NO2+，阴离子其中心N原子价电子对数=σ键个数+孤电子对个数=3+12×(5+1−3×2)=3，所以其中的氮原子按sp2方式杂化，阳离子其中心N原子价电子对数D.肼分子中，氮氮原子间以非极性共价键相连，氮氢原子间以极性共价键相连，故D错误。

11.【答案】AB

【解析】【分析】

本题考查元素的推断及相关物质的性质，掌握元素周期律、元素周期表的推断是解答该题的关键，试题较容易。

【解答】

从题给信息可知，X的基态原子L层电子数是K层电子数的2倍，则X元素是C；Y是地壳中含量最多的元素，则Y元素是O；Z原子在短周期主族元素中半径最大，焰色实验呈黄色，则Z元素是Na；常温常压下，W单质是淡黄色固体，常在火山口附近沉积，则Z元素是S，

A.依上分析，X元素是C，Y元素是O，C的电负性小于O，故A错误；

B.W元素是S，H2S是V形极性分子，故B错误；

C.Z2Y2是Na2O2，Na2O2中存在共价键，故C正确；

D.Z2Y是Na2O，Z2W是Na2【解析】【分析】

本题考查原子结构与周期律知识，为高频考点，侧重考查学生的分析能力，题目涉及键角、键能、8电子稳定结构等，题目难度不大，注意分析题目中分子的立体结构图。

【解答】

A.R原子最外层有5个电子，形成5个共用电子对，所以RCl5中R的最外层电子数为10，不满足8电子稳定结构，故A错误；

B.上下两个顶点与中心R原子形成的键角为180°，中间为平面三角形，构成三角形的键角为120°，顶点与平面形成的键角为90°，所以键角(Cl−R−Cl)有90°、120、180°几种，故B正确；

C.，则RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3，故C正确；

D.键长越短，键能越大，键长不同，键能不同，分子中5个R−Cl键键长相同，则键能均相同，故D错误。

故选BC。【解析】【分析】

本题考查有机物的结构与性质，为高频考点，把握有机物的结构为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，题目难度不大。

【解答】

A.由Q的结构简式知其分子式为C12H11NO2F2，故A正确；

B.环丙烷结构中含有与3个碳原子成键的碳原子，所有碳原子不可能处于同一平面，故B错误；

C.苯环碳原子为sp2杂化、−CN中碳原子为sp杂化、饱和碳原子为sp3杂化，共3种杂化方式，故C错误；【解析】【分析】

本题考查了共价键、核外电子排布、原子杂化方式的判断以及配合物的性质等，综合性大，但题目难度不大，注意基础知识的积累。

【解答】

A.N2中含有三键，所以N2分子中既含有σ键，又含有π键，故A正确；

B.Cr元素为24号元素，原子核外有24个电子，所以核外电子排布式为：[Ar]3d54s1，故B错误；

C.CH2=CH2分子中C原子价层电子对个数=3+12×(4−4×1)=3，为sp2杂化，BF3分子中硼原子价层电子对个数=3+12×(3−3×1)=3，所以采取sp2杂化，故C正确；

D.络合物由內界和外界组成，络合物溶于水发生电离生成內界离子(络离子)和外界离子，所以[Co(NH3)Cl3]的水溶液中无氯离子，则滴加AgNO3溶液不能产生白色沉淀，故D错误。

故选AC。【解析】【分析】

本题考查物质结构，掌握核外电子排布、电离能、电负性、空间构型的判断、等电子体以及共价键分析方法即可解答，难度中等。

【解答】

(1)N、O位于同一周期相邻位置，N原子的2p能级电子数达到了半满结构，比较稳定，则第一电离能N>O，元素的电负性与非金属性有关，非金属性越强，电负性越大，则电负性S<Cl；

(2)前四周期元素中，未成对电子数为5的元素的外围电子构型为3d54s2，元素符号为Mn；

(3)SO3的中心原子为S原子，形成3个σ键，孤电子对为12(6−3×2)=0，则空间构型为平面正三角形，SO3中S原子形成3个σ键，还有3个电子，3个氧原子有3个电子，形成4原子6电子的大π键，应表示为46；

(4)亚硒酸根离子SeO32−的中心原子为Se，形成3个σ键，孤电子对为12(6−3×2+2)=1，则VSEPR模型为四面体形；

(5)NO3−为四个原子的离子，价电子总数为24，互为等电子体的是BF3、SO3。

16.【答案】(1)[Ar]3d24s2 

(2)B；Si

(3)小于

(4)4s；4f【解析】【分析】

本题考查物质结构和性质，涉及原子半径大小的比较、空间构型的判断、原子核外电子排布等知识点，明确物质结构、原子结构及基本概念等知识点即可解答，题目难度中等。

【解答】

(1)Ti是22号元素，由构造原理可知核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d24s2，简化电子排布式为[Ar]3d24s2；

故答案为：[Ar]3d24s2；

(2)电子层数越多，原子半径越大，同周期中，原子半径自左向右逐渐减小，则H、B、N中，原子半径最大的是B；根据对角线规则，B的一些化学性质与元素Si相似；

故答案为：B；Si；

(3)F−、O2−电子层数相同，核电荷数大的半径小，则离子半径F−<O2−；

故答案为：小于；

(4)

Fe失去电子生成阳离子时电子从外到内依次失去，所以成为阳离子时首先失去4s轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，该原子失去电子生成阳离子时应该先失去6s电子，后失去4f电子，Sm3+价层电子排布式为4f5 ；

故答案为：4s；4f5 ；

(5)基态Fe的电子排布式为：1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe失去最外层2个电子得Fe2+，价电子排布为：3d6，基态Fe失去3个电子得Fe3+，价电子排布为：3d5，根据洪特规则和泡利原理，d能级有5个轨道，每个轨道最多容纳2个电子，Fe2+有4个未成对电子，Fe3+有5个未成对电子，所以未成对电子数之比为：4:5；

故答案为：4:5；

(6)Li与Na同族，(2)直线形

V形

三角锥形

正四面体形(3)s(4)sp3

【解析】略

18.【答案】(1)长颈漏斗；防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，以免ClNO发生水解

(2)2ClNO+H2O=2HCl+NO+NO2

；；平面三角形；SO2(合理即可)

(3)【解析】【分析】

本题是制备实验的考查，题目难度中等，“明确实验目的、实验原理、实验操作步骤及每个环节需要的注意事项是解题的关键，要求学生掌握元素化合物的基础知识及具备实验问题的分析思想。

【解答】

本实验的目的是制备ClNO，该物质易与水反应，所以制备过程要保持干燥；装置A中利用铜和稀硝酸反应生成NO，装置B中盛水可以除去可能产生的NO2，装置C对NO进行干燥，之后进入装置D中与干燥纯净氯气在冰盐水浴条件下反应生成ClNO，b装置可以防止空气中的水蒸气进入反应装置使ClNO水解；实验时，需先打开K1、K2，关闭K3，再打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸，利用产生的NO将装置中的空气排尽，NO易被氧气氧化成NO2，当观察到C中红棕色气体NO2完全消失后说明装置中空气被排尽，此时装置中充满NO；此时关闭K1、K2，向装置D三颈瓶中通入干燥纯净Cl2，当瓶中充满黄绿色气体时，再打开K1、K3，制备ClNO。

(1)根据仪器a的结构特点可知其为长颈漏斗；装置b可以防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，以免ClNO发生水解。

(2)ClNO遇水易反应生成一种氢化物和两种氮的常见氧化物，其中一种呈红棕色，说明其中一种为NO2，另一种应为NO，氢化物为HCl，根据元素守恒可得化学方程式为2ClNO+H2O=2HCl+NO+NO2；ClNO分子中各原子均满足8电子稳定结构，说明Cl与其他原子共用一对电子，N与其他原子共用3对电子，O与其他原子共用2对电子，所以电子式为，因氮原子与氯原子之间形成单键，氮原子与氧原子形成氮氧双键，故VSEPR模型为平面三角形；由两种元素组成且与ClNO互为等电子体分子的化学式为SO2，因ClNO为3原子分子，且总价电子数为18，二氧化硫也是3原子分子，且总价电子数为18。

(3)根据分析可知当观察到C中红棕色完全消失时关闭K1、K2；D中为Cl2与NO反应生成ClNO的反应，化学方程式为Cl2+2NO=2ClNO。

(4)亚硝酰氯溶于水可以产生氯离子，氯离子和银离子发生反应：Clˉ+Ag+=AgCl，滴定终点氯离子完全反应，根据元素守恒可知【解析】【分析】

本题考查物质结构和性质，涉及原子核外电子排布、晶胞计算等知识点，利用均摊法计算晶胞中原子个数，掌握核外电