《第2节 共价键与分子的空间结构》（同步训练）高中化学选择性必修2-鲁科版-2024-2025学年

《第2节共价键与分子的空间结构》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于共价键与分子的空间结构的说法中，正确的是（）A、共价键的形成是由于原子间电子云的重叠B、分子中原子空间排布与化学键类型无关C、分子空间结构只与成键原子的价电子数有关D、共价键的形成会导致原子间电子云的重叠，但不会改变原子核间的距离2、下列分子或离子中，不存在δ键的是（）A、H2B、O2C、N2D、CO23、下列化合物中，分子空间结构完全相同的是（）A.H2O和NH3B.BF3和CCl4C.BeCl2和SO3D.CH4和PCl34、某化合物的分子式为C2H2，其中心原子C的杂化类型为：A.sp3B.sp2C.spD.sp3d5、下列分子中，中心原子的杂化轨道类型为sp2的是（）A、H2OB、CO2C、CH4D、BeCl26、某分子含有相同个数的碳原子和氢原子，其价层电子对数为5，属于该类分子的空间构型可能是（）A.直链烷烃B.平面三角形C.正四面体D.三角双锥7、下列物质中，中心原子采取sp3杂化轨道形成分子的是（）A.H2OB.CO2C.NH3D.BF38、关于共价键的描述，下列叙述正确的是（）A、双键的能量是单键能量的两倍B、π键的电子云分布比σ键的更为对称C、σ键可以在平面外自由旋转D、所有共价键都是非极性的9、下列哪种分子中，中心原子采用sp²杂化？A.BX3B.SF6C.CO2D.H2O10、在下列分子中，中心原子的杂化轨道类型为sp^3的是（）A.H2OB.NH3C.BF3D.CH411、以下关于共价键和分子空间结构的说法，哪一项是正确的？A、所有的共价键都是极性键B、非极性分子中不可能含有极性键C、分子的极性取决于分子的空间结构和键的极性D、分子的极性仅仅由分子中键的极性决定12、甲烷分子的空间结构是四面体形，这是因为甲烷中碳原子形成的四个σ键neededsp3杂化。以下关于分子空间结构的描述，正确的是（）A.二氧化硫中S原子采取sp2杂化，且存在一个孤对电子B.乙硝基苯分子中，碳原子形成了三个σ键和一个π键C.氨分子中N原子采取sp2杂化，且存在一个孤对电子D.苯分子中碳原子采取sp杂化，和邻位碳原子形成双键13、下列关于共价键与分子的空间结构的说法中，正确的是：A.碳原子形成4个单键时，分子结构一定是正四面体结构。B.二氧化硅是共价化合物，其晶体结构属于离子晶体。C.氨分子中，氮原子采取sp2杂化，形成三角锥形分子结构。D.硫化氢分子中，硫原子采取sp杂化，形成线性分子结构。14、在以下分子中，哪一个的中心原子采用sp3杂化轨道成键，且分子呈现正四面体构型？A、BeCl2B、CCl4C、CO2D、BF315、化合物CH4与NH3均为非极性分子，下列措施中，能可靠地区分这两者的是（）A.加热至高温，加入氧化铜B.溶于水后，加入醋酸酸化的AgNO3溶液C.通入氯水中D.通入氟气中16、下列分子中，中心原子采取sp3杂化轨道的是（）A.H2OB.NH3C.BF3D.CH4二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题【题目内容】某化学研究小组在学习《共价键与分子的空间结构》后，对几种分子模型进行了研究，发现它们的分子结构特点如下：分子A：中心原子为碳原子，构成一个平面三角形的平面结构（即为平面正三角形结构）。分子B：该分子由两个氮原子与一个硫原子组成，碳原子在两个氮原子之间，并且与氮原子以单键相连，硫原子与其中一个氮原子之间以单键相连。分子C：中心有一硫原子，并且与四个碳原子相连形成正四面体结构。根据题干信息，请解答以下问题：（1）分别写出分子A、B、C的化学式。（2）根据共价键理论，解释分子B中S原子与N原子相比，为何更倾向于形成单键？第二题题目：甲烷（CH₄）分子是四面体结构，碳原子位于四面体的中心。假设甲烷分子中的每个氢原子被氯原子（Cl）替代，形成四氯化碳（CCl₄）。请分析下列叙述的正误，并简要说明理由。A.四氯化碳分子中，中心原子（碳）的价层电子对数与甲烷分子中碳的价层电子对数相同。B.四氯化碳与甲烷分子在标准状况下都是无色气体。C.四氯化碳分子中，碳原子与氯原子之间的键比甲烷分子中碳原子与氢原子之间的键更强。D.由于四氯化碳的密度大于空气，故放置在空气中的四氯化碳容器需要倒置存放。第三题题目：乙烷分子（C2H6）中，每个碳原子采取何种杂化方式？请根据其杂化方式，解释乙烷分子中碳-碳键和碳-氢键的性质。第四题题目某有机化合物A仅由碳、氢、氧三种元素组成，其相对分子质量为60。已知A分子内存在C-O、C-H等共价键，并且A分子的空间结构呈现平面结构。根据这些信息回答下列问题：1.试推断A的一个可能的分子式，并给出理由。2.请根据推断的分子式，判断该分子中的碳原子是否都满足四价，说明原因。3.说出几种能够用来判断分子空间结构的方法，并用适当的方法说明A的平面结构。《第2节共价键与分子的空间结构》同步训练及答案解析一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于共价键与分子的空间结构的说法中，正确的是（）A、共价键的形成是由于原子间电子云的重叠B、分子中原子空间排布与化学键类型无关C、分子空间结构只与成键原子的价电子数有关D、共价键的形成会导致原子间电子云的重叠，但不会改变原子核间的距离答案：A解析：共价键的形成是由于原子间电子云的重叠，从而使得原子核之间的距离减小，电子云之间的排斥力也相应减小，使得原子之间形成一个稳定的状态。分子中原子空间排布与化学键类型有关，不同的化学键会导致不同的分子空间结构。分子空间结构不仅与成键原子的价电子数有关，还与原子的杂化方式有关。共价键的形成会导致原子间电子云的重叠，同时也会改变原子核间的距离，使得分子结构更加稳定。因此，正确答案是A。2、下列分子或离子中，不存在δ键的是（）A、H2B、O2C、N2D、CO2答案：A解析：H2分子中的氢原子之间只形成了一个δ键。而O2、N2、CO2分子中存在δ键，具体解释如下：O2中氧原子之间的两个π键均来源于氧气分子中两个未成对电子的成键，但两个σ键（既是δ键）是O2分子中真正存在的化学键。N2分子中，氮原子之间的两个π键来源于未成对电子的成键，两个σ键（既是δ键）是N2分子中真正存在的化学键。CO2分子中，碳原子与两个氧原子之间均存在δ键（由于CO2的结构式为O=C=O，每个O=C=O键可以分解为一个σ键和两个π键）。因此选项AH2正确，因为H2分子中只存在δ键，且不会有π键的存在。3、下列化合物中，分子空间结构完全相同的是（）A.H2O和NH3B.BF3和CCl4C.BeCl2和SO3D.CH4和PCl3答案：C解析：通过分析每个选项中分子的构型，我们可以得出以下结论：A.H2O为V形结构，NH3为三角锥形结构，两者的空间构型不同。B.BF3为平面三角形结构，CCl4为正四面体结构，两者的空间构型不同。C.BeCl2为线形分子，SO3为平面三角形结构，两者的空间构型相同。D.CH4为正四面体结构，PCl3为三角锥形结构，两者的空间构型不同。综上所述，选项C中BeCl2和SO3的分子空间结构完全相同。4、某化合物的分子式为C2H2，其中心原子C的杂化类型为：A.sp3B.sp2C.spD.sp3d答案：C解析：根据分子式C2H2可知，该化合物为乙炔。在乙炔分子中，碳原子形成了两个C-H键和一个C≡C键。由于碳原子形成了两个σ键和一个π键，因此碳原子采用sp杂化类型。故选C。5、下列分子中，中心原子的杂化轨道类型为sp2的是（）A、H2OB、CO2C、CH4D、BeCl2答案：B解析：A选项H2O的中心原子氧的价层电子对数为4，其中含有2个σ键和2个孤对电子，杂化轨道类型为sp3；B选项CO2的中心原子碳的价层电子对数为2，都形成了σ键，且没有孤对电子，杂化轨道类型为sp；C选项CH4的中心原子碳的价层电子对数为4，都形成了σ键，且没有孤对电子，杂化轨道类型为sp3；D选项BeCl2的中心原子铍的价层电子对数为2，都形成了σ键，且没有孤对电子，杂化轨道类型为sp。因此，正确选项是B。6、某分子含有相同个数的碳原子和氢原子，其价层电子对数为5，属于该类分子的空间构型可能是（）A.直链烷烃B.平面三角形C.正四面体D.三角双锥答案：D解析：分子含有相同个数的碳原子和氢原子，说明分子式为CHn。当其价层电子对数为5时，说明分子有5个原子参与成键，剩余一个孤对电子。这样的空间构型是三角双锥形状。因此，选项D正确。选项A、B、C的空间构型分别对应于直链烷烃（线性）、平面三角形和正四面体，不符合题意。7、下列物质中，中心原子采取sp3杂化轨道形成分子的是（）A.H2OB.CO2C.NH3D.BF3答案：C解析：本题考查了杂化轨道理论。H2O中氧原子采取sp3杂化，但分子呈V型结构；CO2中碳原子采取sp杂化；NH3中氮原子采取sp3杂化，分子呈三角锥型；BF3中硼原子采取sp2杂化。因此，中心原子采取sp3杂化轨道形成分子的是NH3，故选C。8、关于共价键的描述，下列叙述正确的是（）A、双键的能量是单键能量的两倍B、π键的电子云分布比σ键的更为对称C、σ键可以在平面外自由旋转D、所有共价键都是非极性的答案：C解析：共价键的种类包括σ键和π键，π键的电子云分布相对于σ键更加不对称，因此A和B选项的说法都不准确。σ键由共用的电子云形成，可以在平面外自由旋转，而π键则不允许这样的自由旋转，这使得π键通常不如σ键稳定，故C选项正确。至于极性的问题，任何共价键如果含有不同电负性的原子，则形成的键都具有极性，只是程度不同而已，因此D选项不准确。9、下列哪种分子中，中心原子采用sp²杂化？A.BX3B.SF6C.CO2D.H2O答案：A解析：在BX3分子中，B原子的价层电子数为3，它与三个X原子形成三个σ键，没有孤电子对，因此它采用sp²杂化。SF6分子中硫原子采用sp³d²杂化，CO2分子中的碳原子采用sp杂化，H2O分子中的氧原子采用sp³杂化。10、在下列分子中，中心原子的杂化轨道类型为sp^3的是（）A.H2OB.NH3C.BF3D.CH4答案：D解析：A.H2O中，中心原子O的价层电子对数是2（2个成键电子对）+1（孤对电子）=3，因此O原子的杂化轨道类型为sp^2。B.NH3中，中心原子N的价层电子对数是3（3个成键电子对）+1（孤对电子）=4，因此N原子的杂化轨道类型为sp^3。C.BF3中，中心原子B的价层电子对数是3（3个成键电子对）=3，因此B原子的杂化轨道类型为sp^2。D.CH4中，中心原子C的价层电子对数是4（4个成键电子对）=4，因此C原子的杂化轨道类型为sp^3。综上所述，选项D是正确答案。11、以下关于共价键和分子空间结构的说法，哪一项是正确的？A、所有的共价键都是极性键B、非极性分子中不可能含有极性键C、分子的极性取决于分子的空间结构和键的极性D、分子的极性仅仅由分子中键的极性决定答案：C解析：选项A错误，因为共价键可以是非极性键，如Cl2分子中的键。选项B错误，因为非极性分子中可以含有极性键，比如CH4分子中C-H键是极性的，但整个分子是非极性分子。选项C正确，因为分子的极性不仅要考虑键的极性，还要考虑分子的空间结构是否导致偶极矩的合力为零。选项D过于绝对，忽略了分子空间结构对极性的影响。12、甲烷分子的空间结构是四面体形，这是因为甲烷中碳原子形成的四个σ键neededsp3杂化。以下关于分子空间结构的描述，正确的是（）A.二氧化硫中S原子采取sp2杂化，且存在一个孤对电子B.乙硝基苯分子中，碳原子形成了三个σ键和一个π键C.氨分子中N原子采取sp2杂化，且存在一个孤对电子D.苯分子中碳原子采取sp杂化，和邻位碳原子形成双键答案：A解析：A.二氧化硫（SO2）中S原子采取sp2杂化，有两个folded的p轨道与氧原子形成σ键，还有一个孤对电子，符合题目描述。B.乙硝基苯（C6H5NO2），其中碳原子分别形成三个σ键和一个π键，导致结构偏离平面，B错误。C.氨（NH3）分子中N原子采取sp3杂化，有三个σ键和一个孤对电子，C错误。D.苯（C6H6）分子中碳原子采取sp2杂化，芳香性结构使得碳-碳键等价，没有p键，D错误。综上所述，答案为A。13、下列关于共价键与分子的空间结构的说法中，正确的是：A.碳原子形成4个单键时，分子结构一定是正四面体结构。B.二氧化硅是共价化合物，其晶体结构属于离子晶体。C.氨分子中，氮原子采取sp2杂化，形成三角锥形分子结构。D.硫化氢分子中，硫原子采取sp杂化，形成线性分子结构。答案：C解析：A选项中，碳原子形成4个单键时，分子结构是正四面体结构，但碳原子也可以形成双键或三键，此时分子结构可能不是正四面体；B选项中，二氧化硅是共价化合物，但其晶体结构属于共价晶体；D选项中，硫化氢分子中，硫原子采取sp3杂化，形成V形分子结构。因此，只有C选项是正确的，氨分子中氮原子采取sp3杂化，形成三角锥形分子结构。14、在以下分子中，哪一个的中心原子采用sp3杂化轨道成键，且分子呈现正四面体构型？A、BeCl2B、CCl4C、CO2D、BF3答案：B解析：在给出的选项中，A选项BeCl2属于sp杂化，B选项CCl4属于sp3杂化且分子构型为正四面体；C选项CO2属于直线型（sp杂化）构型；D选项BF3属于平面三角形（sp2杂化）构型，因此正确答案为B。15、化合物CH4与NH3均为非极性分子，下列措施中，能可靠地区分这两者的是（）A.加热至高温，加入氧化铜B.溶于水后，加入醋酸酸化的AgNO3溶液C.通入氯水中D.通入氟气中答案：D解析：CH4与NH3均为非极性分子，它们在常规情况下不会与氧化铜、醋酸酸化的AgNO3溶液、氯水发生反应。然而，氟气是一种非常强的氧化剂和还原剂，能够与NH3发生化学反应生成氮气和六氟化铵（NH4F），而CH4则无法与氟气反应。因此，通过通入氟气可以可靠地区分这两种分子。选项A、B和C中的方法都不能可靠地区分CH4和NH3。16、下列分子中，中心原子采取sp3杂化轨道的是（）A.H2OB.NH3C.BF3D.CH4答案：D解析：本题考查了杂化轨道理论的应用。H2O中O原子采取sp3杂化轨道，但H2O分子为V型结构；NH3中N原子采取sp3杂化轨道，但NH3分子为三角锥型结构；BF3中B原子采取sp2杂化轨道，但BF3分子为平面三角形结构；而CH4中C原子采取sp3杂化轨道，且CH4分子为正四面体结构。因此，选项D正确。二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题【题目内容】某化学研究小组在学习《共价键与分子的空间结构》后，对几种分子模型进行了研究，发现它们的分子结构特点如下：分子A：中心原子为碳原子，构成一个平面三角形的平面结构（即为平面正三角形结构）。分子B：该分子由两个氮原子与一个硫原子组成，碳原子在两个氮原子之间，并且与氮原子以单键相连，硫原子与其中一个氮原子之间以单键相连。分子C：中心有一硫原子，并且与四个碳原子相连形成正四面体结构。根据题干信息，请解答以下问题：（1）分别写出分子A、B、C的化学式。（2）根据共价键理论，解释分子B中S原子与N原子相比，为何更倾向于形成单键？【答案】（1）分子的化学式如下：分子A：CH分子B：N2分子C：CH33解析如下：分子A实际上是甲基（-CH₃），但它以平面三角形结构描述，实际上指的是在碳原子周围形成的对称结构，类似于乙烯的π键平面结构概念。分子B结构如CH分子C实际上描述的是硅烷（Si（注意：分子B原题描述可能存在理解不准确，通常纯氮-硫-氮结构描述可能不成立。正常井然结构可能是S-CN-HN2类似设定。）（2）分子B中S原子与N原子相比，形成单键，是由于:N原子的存在使得S-N键具有更加显著的共价性质，S原子与N原子之间倾向于通过弱化的π键或共轭来优化分子稳定，主要是S原子的电子云密度和N原子引入的电子对更强相互作用导致。【解析】分子B中的氮原子促成了该分子中S的数据电子云重新分布或成键形式的变化。S原子和N原子虽然都属于p区元素，但在分子B中，两个N原子对S的电子云有较强的吸引力，促使S更倾向于与N原子形成稳定的单键，从而降低整个分子的反应性或提高结构的稳定性。相比之下，如果S和N之间形成双键或三键，则会增加体系的能量，这不符合分子底物降低自由能的原则，因此S更倾向于与N形成一个单键以获得能量稳定的结构。第二题题目：甲烷（CH₄）分子是四面体结构，碳原子位于四面体的中心。假设甲烷分子中的每个氢原子被氯原子（Cl）替代，形成四氯化碳（CCl₄）。请分析下列叙述的正误，并简要说明理由。A.四氯化碳分子中，中心原子（碳）的价层电子对数与甲烷分子中碳的价层电子对数相同。B.四氯化碳与甲烷分子在标准状况下都是无色气体。C.四氯化碳分子中，碳原子与氯原子之间的键比甲烷分子中碳原子与氢原子之间的键更强。D.由于四氯化碳的密度大于空气，故放置在空气中的四氯化碳容器需要倒置存放。答案：A.正确。甲烷分子中碳原子有4个价电子，形成4个C-H键，因此有4个配对电子对。在四氯化碳分子中，碳原子同样有4个价电子，形成4个C-Cl键，因此也有4个配对电子对。B.错误。四氯化碳在标准状况下是液态，而不是气体。C.错误。C-Cl键比C-H键更短且极性更强，但“更强”的说法不准确，因为键能更大并不意味着键更强，关键在于化学活性和反应性。D.错误。四氯化碳的密度确实大于空气，但放入四氯化碳的容器无需倒置存放，只要确保容器密封良好即可。解析：A项的分析基于碳原子的价电子数和形成的共价键数量。由于碳原子在周期表中属于第14族，它有4个价电子，无论是形成C-H键还是C-Cl键，都是4个配对电子对。B项的错误在于四氯化碳的物理状态。在标准状况下（0°C，1atm），甲烷是气体，而四氯化碳是液体。C项的错误在于对键强度的描述。虽然C-Cl键比C-H键具有更高的键能，但这并不直接说明其“更强”，因为还需要考虑键的极性和分子的物理化学性质。D项的错误在于对四氯化碳存放方法的误解。四氯化碳确实比空气重，但容器的倒置并不会影响其稳定性，关键是确保容器密封。第三题题目：乙烷分子（C2H6）中，每个碳原子采取何种杂化方式？请根据其杂化方式，解释乙烷分子中碳-碳键和碳-氢键的性质。答案：1.杂化方式：乙烷分子中，每个碳原子采取sp³杂化方式。2.碳-碳键性质：由于碳原子采取sp³杂化，碳原子之间的σ键是由两个碳原子的sp³杂化轨道重叠形成，这种键较为稳定。碳-碳键为单键，具有较高的键能，不易断裂。3.碳-氢键性质：碳原子与氢原子之间的σ键是由碳原子的sp³杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成。碳-氢键具有一定的极性，但相对较弱，容易断裂。解析：1.乙烷分子中，每个碳原子与3个氢原子和另一个碳原子相连，形成4个σ键。根