分子的空间结构 同步练习 高二下学期人教版(2019)化学选择性必修2

2.2分子的空间结构同步测试题高二下学期人教版(2019)化学选择性必修2一、单选题1．1919年，卢瑟福做了用α粒子()轰击原子核的实验，实现了原子核的人工转变，发现了质子：。下列说法正确的是A．基态氮原子核外电子有7种空间运动状态B．基态N和O原子核外未成对电子数之比为3：2C．O元素的第一电离能及电负性均大于N元素D．NH3和H2O分子中的N、O原子采取的杂化类型分别为sp2、sp杂化2．下列粒子的空间结构与VSEPR模型不一致的是A． B． C． D．3．化学家维勒发现无机化合物氰酸铵NH4CNO通过加热可以转变为有机化合物尿素CO（NH2）2，使有机化学进入合成时代。其中尿素CO（NH2）2最低能量构型的分子所有原子共平面。下列说法错误的是（）A．CO（NH2）2易溶于水B．最低能量构型的CO（NH2）2中C和N都采取sp2杂化C．NH4CNO和CO（NH2）2中所含化学键类型完全相同D．元素第一电离能N＞O＞C4．化学与生产生活、能源、航空航天、医疗健康等诸多领域的需求密切相关。下列说法错误的是A．北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”的制作原料之一聚氯乙烯可通过加聚反应制得B．汕头海湾隧道风塔亮灯，美轮美奂的LED灯光与原子核外电子跃迁释放能量有关C．“神舟十三号”飞船返回舱外壳的烧蚀材料之一酚醛树脂是酚与醛在碱的催化下相互缩合而成的具有网状结构的高分子D．核酸是生物体遗传信息的载体，通过红外光谱仪可检测其结构中存在的多种单键、双键、氢键等化学键5．由E(金属铁)制备的E(C5H5)2的结构如图甲所示，其中氢原子的类型完全相同。但早期人们却错误地认为它的结构如图乙所示。核磁共振氢谱能够区分这两种结构。甲和乙的核磁共振氢谱中，分别有几种吸收峰A．1种1种 B．1种2种 C．1种3种 D．2种3种6．下列说法正确的是（）A．和都是正四面体型分子且键角都为B．中心原子为杂化，呈平面三角形C．向溶液中加入稀硫酸，溶液变浑浊D．、分子中所有原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构7．下列说法错误的是（）A．分子与结合成，O原子的杂化类型未发生改变B．气态和中心原子的孤电子对数目相等C．杂化轨道用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对D．价层电子对互斥模型中，键电子对数不计入中心原子的价层电子对数8．工业上利用和生产尿素的原理可表示为：氨基甲基铵下列对涉及的有关物质的说法错误的是（）A．和尿素中的N的杂化方式相同B．氨基甲酸铵的稳定性比尿素强C．尿素中碳原子和氧原子的1个2p轨道重叠形成π键D．1个尿素分子中最多有6个原子位于同一平面9．下列化学用语表示正确的是（）A．中子数为81的钡原子：B．铁的基态原子的价电子轨道表示式：C．的空间结构：正四面体形D．的中心原子的杂化轨道类型：sp310．我国科学家发现了一类由组成的磁性超导材料。下列说法不正确的是A．变成时失去3d轨道电子B．原子核外有2个未成对电子C．的空间构型为平面正三角形D．基态原子的核外电子有9种空间运动状态11．化学用语是化学专业语言，是学习化学的工具。下列有关化学用语的说法错误的是（）A．PCl3的价层电子对互斥模型：B．HCl分子中的σ键电子云轮廓图：C．顺式聚-1，3-丁二烯的结构简式：D．NH3中N的杂化轨道表示式：12．化合物甲是一种常见无机物，其结构如下图所示(图中的“—”为单键或双键)，其中W、X、Y、Z为元素周期表中的短周期主族元素，且原子序数依次增大，W和Y、X和Z分别为同主族元素，其四种元素原子的最外层电子数之和为14。下列叙述正确的是A．W分别与X、Z形成的简单分子均为10电子微粒B．X、Y形成的离子化合物只含离子键C．ZX2的键角小于ZX3的键角D．等物质的量Y和Z的最高价氧化物对应的水化物反应生成甲13．离子液体中X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素，基态Y原子的s能级电子数是p能级的2倍，基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的2倍，是10电子微粒。下列说法正确的是A．简单氢化物的键角：Y＜Z B．第一电离能：Y＜W＜ZC．ZW3−与的空间结构相同 D．难溶于水14．高分子化合物在材料领域发挥着重要作用。下列说法正确的是A．微波吸收材料()能使溴水褪色B．阻燃材料()由苯酚和甲醇缩聚制得C．合成消声瓦()的单体均存在顺反异构D．合成芳纶()的单体核磁共振氢谱峰数、峰面积之比均相同15．下列微粒的VSEPR模型与空间立体构型一致的是（）A．BF3 B．SO2 C．H2O D．SO316．短周期主族元素R、X、Y、M原子序数依次增大，Y为地壳中含量最高的元素，M与Y元素不同周期且M原子的核外未成对电子数为1，由R、X、Y、M组成的物质结构式如图所示，下列说法错误的是A．的空间结构为平面三角形B．M的最高价氧化物对应的水化物为强酸C．该化合物中X原子最外层均满足结构D．Y元素所在周期中，第一电离能大于Y的元素有2种17．普通玻璃的主要成分为Na2SiO3、CaSiO3和SiO2，它是以纯碱、石灰石和石英砂(主要成分为SiO2)为原料，经混合，粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理变化和化学变化制得的。下列说法正确的是A．沸点：SiO2＜Na2CO3B．SiO2的VSEPR模型与空间结构均为平面三角形C．Na2SiO3和CaCO3分别与足量的稀盐酸反应，反应后均无新的沉淀产生D．0.1molSiO2的质量为6g18．化合物M是一种高效消毒漂白剂，结构如图所示。W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期主族元素，Y的某种单质可用于自来水消毒，Y、Z在不同周期。下列叙述错误的是A．电负性：W<X<YB．W的杂化方式为sp2C．最高价氧化物对应水化物的酸性：D．分子的空间结构为三角锥形19．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RCl5分子的说法中正确的是A．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受热后会分解生成分子结构呈平面三角形的RCl3D．分子中5个R－Cl键键能均相同20．根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列说法不正确的是（）选项粒子中心原子杂化方式VSEPR模型空间结构A直线形直线形B四面体形三角锥形C四面体形平面三角形D四面体形三角锥形A．A B．B C．C D．D二、综合题21．按要求回答下列问题。（1）H3O+中心原子采用杂化，其键角比H2O中键角(填“大”或“小”)。（2）有如下分子：①PCl5②PCl3③BF3④BeCl2⑤NF3⑥CO2⑦HCl⑧H2O2⑨CH4⑩C2H4①上述分子中每个原子周围都满足8电子结构的是(填序号)。②CO2分子中σ键和π键个数之比为。③含有极性键的极性分子有(填序号)。④空间结构为三角锥形的分子是(填序号)。22．完成下列问题（1）据科技日报网报道，南开大学科研团队借助镍和苯基硼酸共催化剂，首次实现烯丙醇高效、绿色合成。烯丙醇的结构简式为。请回答下列问题：①基态镍原子的价电子排布式为。②，烯丙醇分子中碳原子的杂化类型为。③某种含Cu2+的化合物可催化烯丙醇制备丙醛的反应：HOCH2CH=CH2→CH3CH2CHO，在烯丙醇分子中σ键和π键的个数比为。（2）具有对称的空间构型，若其中两个NH3被两个Cl-取代，能得到两种不同结构的产物，则中的配位数为，配离子的空间构型为。（3）铜是重要的过渡元素，能形成多种配合物，如Cu2+与乙二胺可形成如图所示配离子。①Cu2+与乙二胺所形成的配离子内部不含有的化学键类型是(填字母序号)。a.配位键b.极性键c.离子键d.非极性键②乙二胺和三甲胺均属于胺。但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因是。23．150℃时，将0.1mol某气态烷烃A和气态单烯烃B的混合气体与足量氧气完全燃烧后，恢复到初始温度，气体体积不变，将燃烧后的气体缓慢通过浓硫酸后再用碱石灰完全吸收，碱石灰增重7.92g。试回答：（1）混合气体的组分为(简要写出推理过程)（2）24．氟是特种塑料、橡胶和冷冻剂(氟氯烷)中的关键元素。回答下列问题：（1）基态F原子核外电子的空间运动状态有种。（2）同周期元素N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为，N、O、F常见的氢化物的稳定性由强到弱的顺序为。（3）氟气与水的反应复杂，主要生成和，副反应生成少量的等。分子的空间构型为；与水能以任意比例互溶，原因是。在一定浓度的氢氟酸溶液中，部分溶质以二分子缔合形式存在，使分子缔合的作用力是。（4）同主族元素的单质均可与水反应生成次卤酸，则中氯原子的杂化方式为。25．离子液体可降低离子化合物的熔点，大多数离子液体含有体积很大的阴阳离子。如：A：B：C：（1）化合物A中C原子的杂化类型；阴离子的中心原子的配位数为；空间构型为。（2）化合物B中阳离子中σ键与π的数目比为。（3）化合物C中所含元素的第一电离能从大到小的顺序；电负性从大到小的顺序。（4）传统有机溶剂大多易挥发，它们的蒸气大多有毒，而离子液体却有难挥发的优点，原因。

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】A．N原子核外电子排布式为1s22s2p3，1s、2s能级各有1个轨道，2p能级有3个轨道，电子有5种空间运动状态，A不符合题意；B．基态N原子核外电子排布式为1s22s2p3，有3个未成对电子；基态O原子核外电子排布式为1s22s2p4，有2个未成对电子，因此基态N和O原子核外未成对电子数之比为3：2，B符合题意；C．同一周期元素，原子序数越大，其电负性就越大。由于N原子核外排布处于其轨道的半充满的稳定状态，其第一电离能大于同一周期相邻的O元素，故元素的电负性：O＞N，元素的第一电离能：N＞O，C不符合题意；D．NH3和H2O分子中的N原子价层电子对数是：3+=4，因此N原子杂化类型是sp3杂化；H2O分子中的O原子价层电子对数为：2+=4，故O原子采取的杂化类型也是sp3杂化，D不符合题意；故答案为：B。

【分析】A、1s、2s能级各有1个轨道，2p能级有3个轨道；

B、N的p能级有3个轨道，每个轨道各1个电子，O的p能级有3个轨道，其中1个轨道有2个电子，2个轨道有1个电子；

C、．同一周期元素，从左到右电负性增大，而氮原子的最外层电子为半充满，出现反常；

D、杂化轨道=中心原子成键电子对数+孤电子对数，若杂化轨道数=2，为sp杂化，杂化轨道数=3，为sp2杂化，杂化轨道数=4，为sp3杂化。2．【答案】C3．【答案】C【解析】【解答】A、分子中含有氨基，可以和水形成氢键，易溶于水，A错误；

B、C孤对电子为0，周围连接原子数为3，为sp2杂化，尿素CO（NH2）2最低能量构型的分子所有原子共平面，N孤对电子为0，周围连接原子数为3，为sp2杂化，B错误；

C、NH4CNO为铵盐，属于离子化合物，含有离子键，CO（NH2）2不是离子化合物，不含离子键，C错误；

D、同周期元素，从左到右第一电离能增大，N的佳电子层处于半充满状态，其第一电离能比O大，则第一电离能N>O>C，D错误；

故答案为：C

【分析】A、N、O、F三种原子可以和H形成氢键；

B、杂化轨道数=周围原子数+孤电子对数，若杂化轨道数=2，为sp杂化，杂化轨道数=3，为sp2杂化，杂化轨道数=4，为sp3杂化；

C、铵根离子或金属离子与非金属离子或酸根离子的结合是离子键，非金属原子和非金属原子的结合是共价键；

D、同周期元素，从左到右第一电离能增大，若原子最外层能级电子为半充满或全充满则出现反常。4．【答案】D【解析】【解答】A．聚氯乙烯通过氯乙烯加聚反应得到，A不符合题意；B．LED灯光是原子核外电子跃迁时释放能量，对应的光的波长为为可见光，B不符合题意；C．酚醛树脂是苯酚与甲醛在碱性催化条件下发生缩聚反应得到的，为网状结构，C不符合题意；D．氢键不是化学键，D符合题意；故答案为：D。【分析】A．氯乙烯加聚反应得到聚氯乙烯；B．发射光谱是原子核外电子跃迁时释放能量；C．酚醛树脂是苯酚与甲醛在碱性催化条件下发生缩聚反应得到的；D．氢键不是化学键。5．【答案】C6．【答案】C【解析】【解答】A．和都是正四面体型分子，甲烷中碳原子位于正四面体的体心，白磷中磷原子位于正四面体的四个顶点，所以甲烷中C-H之间的键角为109.5°，而白磷中的P-P键之间的夹角为60°，A项不符合题意；B．中心原子有3个键和1个孤电子对，为杂化，呈三角锥形，B项不符合题意；C．溶液在酸性条件下不稳定，生成硫单质和二氧化硫，溶液会变浑浊，C项符合题意；D．为缺电子分子，其中B原子不满足8电子稳定结构，分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构，D项不符合题意；故答案为：C。【分析】A．甲烷中碳原子位于正四面体的体心，白磷中磷原子位于正四面体的四个顶点；B．依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数，由价层电子对数确定VSEPR模型，再确定空间立体构型；C．溶液在酸性条件下不稳定，生成硫单质和二氧化硫；D．依据化合价的绝对值和最外层电子数之和判断。7．【答案】B【解析】【解答】A．H2O分子与H+结合成H3O+，价层电子对不变，所以中心原子O杂化方式未变，故A不符合题意；B．根据价层电子对互斥理论，气态SO3中心原子的孤电子对为0；SO2中心原子的孤电子对数为1，故B符合题意；C．杂化轨道可用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，故C不符合题意；D．价层电子对相斥理论中，价层电子对包括σ键电子对和孤对电子，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数，故D不符合题意；故答案为：B。

【分析】A.根据价层电子对互斥理论，判断均为sp3杂化

B.根据价层电子对互斥理论，计算孤电子对数

C.根据杂化轨道理论，杂化轨道可用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对

D.根据价层电子对互斥理论，价层电子对包括σ键电子对和孤对电子，不包括π键电子对数8．【答案】B【解析】【解答】A．和尿素中的N原子都形成3个σ键，有1个孤电子对，杂化方式都是sp3，故A不符合题意；B．氨基甲酸铵在加热条件下分解为尿素，可知尿素的稳定性比氨基甲酸铵强，故B符合题意；C．尿素中有一个碳氧双键，C原子采用sp2杂化，碳原子1个未参与杂化的2p轨道和氧原子的1个2p轨道重叠形成π键，故C不符合题意；D．尿素的结构式是，C原子采用sp2杂化，C、O、N四个原子一定共平面，由于单键可以旋转，氨基上可以有1个H原子共平面，所以1个尿素分子中最多有6个原子位于同一平面，故D不符合题意；故答案为：B。

【分析】A.氨气和尿素中的N原子的价层电子对数均为4；

B.氨基甲酸铵受热分解生成尿素；

C.碳原子1个未参与杂化的2p轨道和氧原子的1个2p轨道重叠形成π键；

D.碳氧双键为平面结构，单键可以旋转。9．【答案】B【解析】【解答】A、中子数为81的钡原子的质量数为56+81=137，表示为：，故A错误；

B、基态铁原子的价电子排布式为：3d64s2，轨道表示式为，故B正确；

C、中心C原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，空间构型为平面三角形，故C错误；

D、中心S原子的价层电子对数为3，采用sp2杂化，故D错误；

故答案为：B。

【分析】A、原子符号左上角为质量数，左下角为质子数，质量数=质子数+中子数；

B、基态铁原子的价电子排布式为：3d64s2；

C、中心C原子的价层电子对数为3，不含孤电子对；

D、中心S原子的价层电子对数为3。10．【答案】D11．【答案】C【解析】【解答】A.PCl3中P的孤电子对数为，价层电子对数为1+3=4，价层电子对互斥模型模型为正四面体，故A不符合题意；

B.HCl分子中的为s—pσ键，电子云轮廓图：，故B不符合题意；

C.为反式聚-1，3-丁二烯的结构简式，故C符合题意；

D.NH3中N的杂化轨道表示式：，故D不符合题意；

故答案为：C

【分析】判断空间构型：1.计算孤电子对，2.计算价层电子对数，3.利用价层电子对数判断。

HCl分子的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠而成。

顺式结构的两个相同的原子或基团在双键的同一侧。

NH3中N以4个sp3杂化轨道，分别与3个H氢原子的1s轨道重叠，剩余1个轨道由孤电子对占据。12．【答案】C13．【答案】B14．【答案】A15．【答案】A【解析】【解答】A．BF3中心B原子的价层电子对数为=3，不含孤对电子对，VSEPR模型和立体构型相同，均为平面三角形，A符合题意；B．SO2中心S原子的价层电子对数为=3，含一对孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，立体构型为V形，B不符合题意；C．H2O中心O原子的价层电子对数为=4，含两对孤电子对，VSEPR模型为四面体形，立体构型为V形，C不符合题意；D．SO32−中心S原子价层电子对数为=4，含有一个孤电子对，VSEPR模型为四面体形，立体构型为三角锥形，D不符合题意；故答案为：A。

【分析】依据价层电子对数=σ键数+孤电子对数，由价层电子对数确定VSEPR模型，再确定空间立体构型。16．【答案】D【解析】【解答】A．碳酸根离子中碳原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为0，离子的空间结构为平面三角形，故A不符合题意；B．氯元素的最高价氧化物对应的水化物为强酸高氯酸，故B不符合题意；C．由物质结构式可知，化合物分子中碳原子最外层均满足结构，故C不符合题意；D．同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，元素的第一电离能大于相邻元素，则第一电离能大于氧元素的元素为氮元素、氟元素、氖元素，共3种，故D符合题意；故答案为：D。【分析】Y为地壳中含量最高的元素，则Y为O元素，化合物分子中R、M形成1个共价键、X形成4个共价键，M与Y元素不同周期且M原子的核外未成对电子数为1，则R为H元素、X为C元素、M为Cl元素。17．【答案】D18．【答案】C19．【答案】B20．【答案】C【解析】【解答】A、CO2中，C原子的价层电子对数为，不含孤电子对，C原子采用sp杂化，空间结构为直线形，故A不符合题意；

B、NH3分子中N原子的价层电子对数为，含有一个孤电子对，N原子杂化方式为sp3，空间结构为三角锥形，故B不符合题意；

C、中，Cl原子的价层电子对数为，Cl原子杂化方式为sp3，空间结构为三角锥形，故C符合题意；

D、中，O原子的价层电子对数为，含有一个孤电子对，O原子杂化方式为sp3，空间结构为三角锥形，故D不符合题意；

故答案为：C。

【分析】根据价电子对互斥理论确定微粒的空间构型和原子的杂化方式，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数。21．【答案】（1）sp3；大（2）②⑤⑥；1：1；②⑤⑦⑧；②⑤【解析】【解答】（1）H3O+中O的孤电子对数为，σ键个数为3，中心原子价电子对数为1+3=4，则H3O+的空间立体结构为三角锥形，中心原子采用sp3杂化。H3O+中的O有1个孤电子对，H2O中的O有2个孤电子对，H2O排斥力较大，所以H3O+的键角＜H2O的键角。

（2）①HCl、H2O2、C2H4、CH4中H只有1个电子，故H不能满足8电子结构。

PCl5的P最外层电子数为5，共用电子对数为5，5+5>8，不满足8电子结构；

BF3的B最外层电子数为3，共用电子对数为3，3+3<8，不满足8电子结构；

BeCl2的Be最外层电子数为2，共用电子对数为3，2+3<8，不满足8电子结构；

故答案为：②⑤⑥

②CO2分子的结构式为，σ键个数为1，π键个数为1，σ键和π键个数之比1：1。

③共用电子对偏移的共价键叫做极性共价键。

④空间结构为三角锥形的分子，中心价层电子数为4，孤电子对数为1，满足的是PCl3、NF3。

【分析】（1）杂化类型相同，中心原子的孤电子对数越多，键角越小。孤对电子间的排斥力>孤对电子对化学键的排斥力>化学键间的排斥力。

（2）①满足8电子结构的原子：原子最外层电子数+共用电子对数=8。

②根据共价单键是σ键，共价双键有一个σ键。共价三键由一个σ键，两个π键组成判断。

③极性键的电子发生电子偏移。

④利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间构型。22．【答案】（1）3d84s2；sp3、sp2；9：1（2）4；平面正方形（3）c；乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键【解析】【解答】(1)①镍的原子序数为28，其基态原子价电子排布式为：3d84s2；②烯丙醇分子中有双键碳和饱和碳，碳原子采取sp2、sp3杂化；③单键为σ键，双键为1个σ键、1个π键，则烯丙醇分子中含9个σ键、1个π键，σ键和π键的个数比为：9：1；(2)[Cu(NH3)4]2+中铜离子为中心离子，氨气为配体，配位数为4，[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型，若其中两个NH3被两个Cl-取代，能得到两种不同结构的产物，类比二氯甲烷，若配离子的空间构型为正四面体，则其中两个NH3被两个Cl-取代，只能得到1种产物，因此配离子空间构型为平面正方形；(3)①由其结构可知，配离子内含有配位键、N-H极性键、C-C非极性键，不含离子键，故答案为：c；②氮的电负性强，乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键，因此乙二胺比三甲胺的沸点高很多。

【分析】（1）①镍的原子序数为28，其基态原子电子排布为1s22s22p63s23p63d84s2；

②杂化轨道=中心原子成键电子对数+孤电子对数，若杂化轨道数=2，为sp杂化，杂化轨道数=3，为sp2杂化，杂化轨道数=4，为sp3杂化；

③σ键即配对原子个数，即每一个共价键中必定含有一个σ键；π键即不饱和键，即每一个共价键中除了σ键以外的就是π键；

（2）杂化轨道数=2，为直线；

杂化轨道数=3，成键电子数=3，为三角形；

杂化轨道数=3，成键电子数=2，为V形；

杂化轨道数=4，成键电子数=4，为四面体；

杂化轨道数=4，成键电子数=3，为三角锥；

杂化轨道数=4，成键电子数=2，为V形；

（3）①铜离子和外界的阴离子才会形成离子键；

②氢键可以影响分子的沸点。23．【答案】（1）甲烷、乙烯（2）1：4【解析】【解答】CxHy+(x+)O2=xCO2+H2O，150℃时，将0.1mol某气态烷烃A和气态单烯烃B的混合气体与足量氧气完全燃烧后，恢复到初始温度，气体体积不变，说明1+x+=x+，将燃烧后的气体缓