《专题4 分子空间结构与物质性质》试卷及答案-高中化学选择性必修2-苏教版-2024-2025学年

《专题4分子空间结构与物质性质》试卷(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、下列关于分子空间结构与物质性质的描述，正确的是（）A.乙烯分子中C-C键的键长与C-H键的键长相同B.苯分子中所有C-C键的键长相同，介于单键和双键之间C.氯化氢分子中，氯原子和氢原子之间的成键方式为离子键D.氧气分子中，两个氧原子之间的成键方式为非极性共价键2、下列分子中，中心原子采取sp3杂化且分子构型为四面体结构的是（）A、CH4B、CO2C、BF3D、H2O3、下列物质中，由于分子空间结构导致其具有特殊性质的是：A、二氧化碳（CO₂）B、甲烷（CH₄）C、氯化氢（HCl）D、氧气（O₂）4、下列分子中，哪一个具有直线型的空间构型？A.H2OB.CO2C.NH3D.CH45、下列分子中，中心原子采取sp杂化轨道的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.CO26、下列分子或离子中，中心原子的价层电子对数为4且有一个孤对电子的是（）。A、COB、SOC、HD、BF7、（单选）某有机化合物的分子式为C2H2，当与1：1比例的氧气混合，在电火花条件下反应，下列描述正确的是：A.只生成二氧化碳和水B.生成二氧化碳、水及碳烟C.只生成二氧化碳D.生成二氧化碳和水及黑色的碳粉8、下列分子中，哪一个的中心原子采取sp3杂化轨道成键？A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl29、某有机物的分子式为C4H8，其分子结构可能为：A.顺式-2-丁烯B.反式-2-丁烯C.1-丁烯D.环丁烷10、某分子的空间构型为平面三角形，中心原子采取sp²杂化，不含孤对电子。下列分子具有类似结构的是（）。A.BeCl₂B.BF₃C.CS₂D.CH₂O11、某有机物的分子结构式为：H|CH3—C|\H—in-C\/CH3根据该分子结构，以下哪个结论是正确的？A.该分子中只有一种非键合电子B.该分子的立体构型为平面三角形C.该分子中所有碳-氢键的键长相同D.该分子中所有碳原子的杂化方式相同12、下列分子中，哪一个具有平面三角形的空间构型？A.NH3B.BF3C.CH4D.H2O13、已知CH4和SiH4的分子结构均为正四面体结构，下列关于这两种分子的叙述中，正确的是（）A.CH4和SiH4的键长相同B.CH4和SiH4的键能相同C.CH4的分子比SiH4的分子更加稳定D.CH4和SiH4的分子空间构型相同14、分子的空间构型主要由哪些键角决定？（）A、单键B、双键C、π键D、σ键15、某有机物的结构式如下：CH3|CH2=CH-CH3该有机物的名称为：A.2-戊烯B.1-戊烯C.3-甲基-1-丁烯D.2-甲基-1-丁烯16、下列分子中，中心原子采取sp3杂化的是：A.H2OB.NH3C.CH4D.Alloftheabove(以上全部)二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题1.下列有关分子空间结构与物质性质的描述正确的是：A.乙烯分子中C-H键和C=C键的键长相同，均为1.54Å。B.二氧化硫分子为V形结构，中心原子S的孤对电子数为2。C.四氯化碳分子为正四面体结构，C-Cl键的键长大于C-H键的键长。D.乙醇分子中存在氢键，但与水分子相比，氢键的作用力较弱，因此乙醇的沸点低于水。第二题题目：1.（10分）已知某分子的几何构型为四面体结构，且其中心原子通过sp³杂化轨道与四个相同的原子形成四个σ键。进一步研究发现该分子的每个角氢键的极性较大，导致该分子的熔点和沸点远高于与其分子结构类似的无氢键分子。请回答以下问题：请写出该分子的中心原子的杂化类型，并根据给定的信息推测该中心原子及其配位原子的电子对空间排布情况。(3分)该分子属于哪种类型的分子？根据分子几何构型和共价键类型，分析其熔沸点较高的原因。(3分)根据所给的信息，假设该分子存在角氢键，推测可能是该分子中哪种类型的氢键？请简述你推测的依据。(4分)第三题题目：已知甲烷（CH4）的分子结构是正四面体形，每个氢原子位于四个等边三角形的顶点，碳原子位于中心。现有一有机化合物乙烷（C2H6），若要改变乙烷的分子结构，使其具有与甲烷相似的对称性，请回答以下问题：（1）乙烷分子中心碳原子周围应该形成怎样的键合结构？（2）根据您的设想，乙烷分子可能的新型结构是什么？（3）这种新型结构的变化对乙烷的物理性质和化学性质会有何影响？第四题题目背景：分子的空间构型对物质的物理和化学性质有着重要的影响。例如，分子的极性、熔点、沸点等性质都与分子的空间结构密切相关。了解分子的空间构型有助于我们预测和解释分子的行为。本题要求学生能够根据VSEPR理论（价层电子对互斥理论）判断分子的空间构型，并结合分子间作用力分析物质的某些物理性质。题目内容：请根据VSEPR理论，写出下列分子的空间构型，并简要说明理由：H2OCH4NH3CO2基于上述分子的空间构型，请比较H2O和NH3的沸点，并解释原因。CO2分子虽然含有极性键，但它是一个非极性分子。请解释为什么CO2是非极性的，而H2O却是极性的。《专题4分子空间结构与物质性质》试卷及答案一、单项选择题（本大题有16小题，每小题3分，共48分）1、下列关于分子空间结构与物质性质的描述，正确的是（）A.乙烯分子中C-C键的键长与C-H键的键长相同B.苯分子中所有C-C键的键长相同，介于单键和双键之间C.氯化氢分子中，氯原子和氢原子之间的成键方式为离子键D.氧气分子中，两个氧原子之间的成键方式为非极性共价键答案：B解析：A选项中，乙烯分子中C-C键为双键，C-H键为单键，两者键长不同，所以A选项错误。B选项中，苯分子中所有C-C键的键长相同，介于单键和双键之间，这是由于苯分子中存在共轭体系，所以B选项正确。C选项中，氯化氢分子中，氯原子和氢原子之间的成键方式为极性共价键，所以C选项错误。D选项中，氧气分子中，两个氧原子之间的成键方式为极性共价键，所以D选项错误。因此，正确答案为B。2、下列分子中，中心原子采取sp3杂化且分子构型为四面体结构的是（）A、CH4B、CO2C、BF3D、H2O答案：A解析：选项A中的CH4（甲烷）中，碳原子的价层电子对个数为4（总共4个价电子+4个价层电子对），中心碳原子的杂化方式为sp3杂化，分子构型为四面体结构。选项B中的CO2（二氧化碳）中，碳原子的价层电子对个数为2（总共4个价电子+2个价层电子对-2个共用电子对），中心碳原子的杂化方式为sp杂化，分子构型为直线形。选项C中的BF3（硼trifluoride）中，硼原子的价层电子对个数为3（总共3个价电子+3个价层电子对），中心硼原子的杂化方式为sp2杂化，分子构型为平面三角形。选项D中的H2O（水）中，氧原子的价层电子对个数为4（总共6个价电子+4个价层电子对-2个共用电子对），中心氧原子的杂化方式为sp3杂化，但由于存在2个孤对电子，分子构型为弯曲形。因此正确答案是A。3、下列物质中，由于分子空间结构导致其具有特殊性质的是：A、二氧化碳（CO₂）B、甲烷（CH₄）C、氯化氢（HCl）D、氧气（O₂）答案：A解析：二氧化碳（CO₂）虽然是由同种元素的碳原子和氧原子组成，但由于其线性分子结构，使得它不易与水发生反应，而其他选项中的氧分子（O₂）、氯化氢（HCl）和甲烷（CH₄）分子结构对其性质的描述并没有体现出因为是分子空间结构导致的特殊性质。而二氧化碳由于其线性结构，使其在大气中的吸收光谱带与水蒸气吸收光谱带重叠，这在地球气候系统中具有重要作用。4、下列分子中，哪一个具有直线型的空间构型？A.H2OB.CO2C.NH3D.CH4【答案】B.CO2【解析】CO2分子由一个碳原子和两个氧原子组成，每个氧原子通过双键与碳原子相连。由于碳原子采取sp杂化轨道成键，且没有孤对电子的存在，使得CO2分子呈现直线型的空间构型，键角为180°。而H2O分子由于氧原子上的两对孤对电子导致分子呈V形；NH3分子因为氮原子上的一对孤对电子使其呈现三角锥形；CH4分子则是碳原子采取sp3杂化轨道成键，形成四面体结构。因此，正确答案为B.CO2。5、下列分子中，中心原子采取sp杂化轨道的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2答案：D解析：A.CH4（甲烷）分子中，碳原子采用sp3杂化，形成四面体结构。B.NH3（氨）分子中，氮原子采用sp3杂化，形成三角锥形结构。C.H2O（水）分子中，氧原子采用sp3杂化，形成弯曲形结构。D.CO2（二氧化碳）分子中，碳原子采用sp杂化，形成直线形结构。因此，正确答案是D。6、下列分子或离子中，中心原子的价层电子对数为4且有一个孤对电子的是（）。A、COB、SOC、HD、BF答案：C解析：分子或离子的中心原子的价层电子对数包括与中心原子直接相连的原子数和孤对电子数。根据价层电子对互斥理论（VSEPR理论），价层电子对数为4且有一个孤对电子的分子或离子将采取sp3--CO2-SO4-H2-BF3因此，选项C（H27、（单选）某有机化合物的分子式为C2H2，当与1：1比例的氧气混合，在电火花条件下反应，下列描述正确的是：A.只生成二氧化碳和水B.生成二氧化碳、水及碳烟C.只生成二氧化碳D.生成二氧化碳和水及黑色的碳粉答案：B解析：该化合物的分子式为C2H2，可知为乙炔。乙炔在电火花条件下与氧气混合反应时，会发生剧烈燃烧，主要生成二氧化碳和水，同时也可能由于不完全燃烧产生碳烟（碳黑），因此B选项是正确的。A选项忽略了碳烟的产生，C和D均忽略了水的作用。8、下列分子中，哪一个的中心原子采取sp3杂化轨道成键？A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl2答案：C.CH4解析：在选项中，CO2的碳原子采取sp杂化，BF3中的硼原子采取sp2杂化，CH4中的碳原子采取sp3杂化，BeCl2中的铍原子也采取sp杂化。因此，只有甲烷（CH4）的碳原子周围有四个价电子参与形成四个σ键，这四个价电子分别与四个氢原子的1s轨道形成四个等同的sp3杂化轨道，从而使得每个C-H键之间的夹角为大约109.5°，形成了一个正四面体的空间构型。故正确答案为C。9、某有机物的分子式为C4H8，其分子结构可能为：A.顺式-2-丁烯B.反式-2-丁烯C.1-丁烯D.环丁烷答案：D解析：分子式为C4H8的有机物，根据其不饱和度（不饱和度=（2C+2-H）/2）计算，不饱和度为1。这表明该有机物中可能存在一个双键或一个环结构。选项A和B表示的是顺式和反式-2-丁烯，它们都有双键，不饱和度为1。选项C表示1-丁烯，也有一个双键，不饱和度为1。而选项D表示的是环丁烷，它是一个环状结构，同样不饱和度为1。但根据题目要求，需要选择分子结构，而环丁烷是一个环状结构，所以答案为D。10、某分子的空间构型为平面三角形，中心原子采取sp²杂化，不含孤对电子。下列分子具有类似结构的是（）。A.BeCl₂B.BF₃C.CS₂D.CH₂O答案：B解析：分析题干，分子的空间构型为平面三角形，中心原子采取sp²杂化且不含孤对电子，因此其价电子云分布遵循sp²杂化模型，常见分子为BF₃（硼氟化三烷）。A项BeCl₂中心原子Be采取sp杂化，C项CS₂中心原子S采取sp杂化，D项CH₂O中心原子C采取sp²杂化，但CH₂O分子中有氧原子，氧原子上有孤对电子，导致分子构型不是理想的平面三角形，不含孤对电子的最佳选项为BF₃。11、某有机物的分子结构式为：H|CH3—C|\H—in-C\/CH3根据该分子结构，以下哪个结论是正确的？A.该分子中只有一种非键合电子B.该分子的立体构型为平面三角形C.该分子中所有碳-氢键的键长相同D.该分子中所有碳原子的杂化方式相同答案：C解析：该有机物分子中，碳原子与氢原子的成键方式均为单键，因此所有碳-氢键的键长相同。分子中的非键合电子（孤对电子）位于碳原子上，因为有甲基（CH3）基团的碳形成四面体构型。分子中碳原子不是平面三角形，其形成的立体构型为四面体，故B选项错误。所有碳原子的杂化方式也不是相同，因为一个碳原子的四个键不是等效的，故D选项错误。根据上述分析，只有C选项正确。12、下列分子中，哪一个具有平面三角形的空间构型？A.NH3B.BF3C.CH4D.H2O答案：B解析：BF3分子中的硼原子采取sp²杂化，周围三个氟原子等距离地分布在同一个平面上，形成了一个平面三角形的空间构型。而NH3和H2O分子都是由于中心氮原子和氧原子分别采取了sp³杂化，并且存在一对孤对电子，导致分子整体呈现三角锥形而非平面三角形。CH4分子则是典型的正四面体构型，中心碳原子采取sp³杂化，四个氢原子均匀分布于四面体的四个顶点上。因此，正确选项为B。13、已知CH4和SiH4的分子结构均为正四面体结构，下列关于这两种分子的叙述中，正确的是（）A.CH4和SiH4的键长相同B.CH4和SiH4的键能相同C.CH4的分子比SiH4的分子更加稳定D.CH4和SiH4的分子空间构型相同答案：C解析：A项，CH4和SiH4的键长不同，因为碳和硅的原子半径不同，碳的原子半径小于硅，所以CH4的键长小于SiH4。B项，CH4和SiH4的键能也不同，因为它们的化学键类型和键长都不同。C项，CH4的分子比SiH4的分子更加稳定，因为碳的化学活性比硅低，碳与氢形成的C-H键比硅与氢形成的Si-H键更加稳定。D项，虽然CH4和SiH4的分子空间构型相同，都是正四面体结构，但这并不是题目要求选择的正确答案。因此，正确答案是C。14、分子的空间构型主要由哪些键角决定？（）A、单键B、双键C、π键D、σ键答案：D解析：分子的空间构型主要由σ键的键角决定。δ键（包括单键、双键中的π键和叁键中的π键）决定了分子的形状，但其主要形状决定因素是由σ键之间的键角来体现的。例如，甲烷（CH4）的空间构型是正四面体，键角大约为109.5°，是由C-H之间的σ键决定的。因此，正确答案是D。15、乙烯（C2H4）分子中的σ键数目是（）。A、2B、3C、4D、5答案：C解析：乙烯（C2H4）分子中含有两个σ键和一个π键，每个C-C之间形成一个σ键，共2个，加上每个C上分别与两个H原子形成的σ键，总共是4个σ键。因此，正确答案是C。15、某有机物的结构式如下：CH3|CH2=CH-CH3该有机物的名称为：A.2-戊烯B.1-戊烯C.3-甲基-1-丁烯D.2-甲基-1-丁烯答案：C解析：根据结构式，这个有机物是一个烯烃，有一个碳碳双键。最长的碳链有4个碳原子，即丁烯。在第二个碳原子上有一个甲基取代。因此，它的系统命名为3-甲基-1-丁烯。选项C正确。16、下列分子中，中心原子采取sp3杂化的是：A.H2OB.NH3C.CH4D.Alloftheabove(以上全部)【答案】D【解析】在上述选项中，水分子(H2O)、氨气分子(NH3)以及甲烷分子(CH4)的中心原子氧、氮、碳分别都采用了sp3杂化轨道来形成化学键。sp3杂化是指一个s轨道和三个p轨道混合形成四个等同的sp3杂化轨道，这些轨道的能量相同，方向指向正四面体的四个顶点。因此，这三个分子中的中心原子周围都有四个区域的电子密度（不论是成键电子对还是孤对电子），这符合sp3杂化的定义。因此正确答案是D，即所有给出的分子中心原子都采取了sp3杂化。二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题1.下列有关分子空间结构与物质性质的描述正确的是：A.乙烯分子中C-H键和C=C键的键长相同，均为1.54Å。B.二氧化硫分子为V形结构，中心原子S的孤对电子数为2。C.四氯化碳分子为正四面体结构，C-Cl键的键长大于C-H键的键长。D.乙醇分子中存在氢键，但与水分子相比，氢键的作用力较弱，因此乙醇的沸点低于水。答案：B解析：A.错误。乙烯分子中C-H键和C=C键的键长不同，C-H键的键长约为1.09Å，而C=C键的键长约为1.34Å。B.正确。二氧化硫分子为V形结构，中心原子S的价电子数为6，形成两个双键后，还剩下4个电子，即2对孤对电子。C.错误。四氯化碳分子为正四面体结构，C-Cl键和C-H键的键长相同，均为1.81Å。D.错误。乙醇分子中存在氢键，与水分子相比，氢键的作用力更强，因此乙醇的沸点高于水。第二题题目：1.（10分）已知某分子的几何构型为四面体结构，且其中心原子通过sp³杂化轨道与四个相同的原子形成四个σ键。进一步研究发现该分子的每个角氢键的极性较大，导致该分子的熔点和沸点远高于与其分子结构类似的无氢键分子。请回答以下问题：请写出该分子的中心原子的杂化类型，并根据给定的信息推测该中心原子及其配位原子的电子对空间排布情况。(3分)该分子属于哪种类型的分子？根据分子几何构型和共价键类型，分析其熔沸点较高的原因。(3分)根据所给的信息，假设该分子存在角氢键，推测可能是该分子中哪种类型的氢键？请简述你推测的依据。(4分)参考答案：1.a)该分子的中心原子进行了sp³杂化，其杂化类型为四面体型。由于四个配位原子都相同，电子对的排布为正四面体型。杂化类型：sp³电子对空间排布：四面体形2.b)该分子为极性分子。分子的几何构型为正四面体，且含有极性的共价键，即每个角氢键极性较大。由于分子中存在较强的角氢键，这些氢键不仅增强了分子之间的吸引力，而且影响了分子内部的排列，从而提高了分子的熔点和沸点。分子类型：极性分子熔沸点高的原因：强的角氢键增强了分子间的作用力。3.c)推测氢键为轴向氢键。因为分子是四面体结构，所有配位原子都相同，推测应该是轴向或角向氢键。但是，题目中特别提到角氢键的极性较大，且角氢键常出现在中心原子与四个相同原子成键的结构中。为了匹配角氢键的定义和题干信息，轴向氢键则更直接涉及一个原子与相邻的两个配位原子形成的氢键，而角氢键应定义为一个配位原子与与之相邻的两个配位原子上的氢原子形成的一种氢键结构。因此，角氢键更适合本题的分子结构。氢键类型：角氢键推测依据：给定分子处于四面体结构中，且角氢键极性较大，推测为角氢键原因。第三题题目：已知甲烷（CH4）的分子结构是正四面体形，每个氢原子位于四个等边三角形的顶点，碳原子位于中心。现有一有机化合物乙烷（C2H6），若要改变乙烷的分子结构，使其具有与甲烷相似的对称性，请回答以下问题：（1）乙烷分子中心碳原子周围应该形成怎样的键合结构？（2）根据您的设想，乙烷分子可能的新型结构是什么？（3）这种新型结构的变化对乙烷的物理性质和化学性质会有何影响？答案：（1）乙烷分子中心碳原子周围应该形成四面体形结构的键合结构，每个碳原子与三个氢原子和一个碳原子形成共价键。（2）根据设想，乙烷分子可能的新型结构是两个碳原子分别形成四面体形结构，两者通过一个碳-碳键连接，每个碳原子上仍然有剩余的键位可以与其他化合物形成共价键。（3）这种新型结构的变化可能对乙烷的物理性质和化学性质产生以下影响：物理性质：如果乙烷分子的对称性增强，可能导致分子间的范德华力增强，从而使沸点、熔点和密度等物理性质发生改变。化学性质：对称性的增强可能使得新的结构更加稳定，因此反应活性可能会降低，使得乙烷更加惰性。此外，新型结构的碳-碳键可能具有不同的稳定性，从而影响氧化还原反应的性质。解析：本题考查学生对分子结构与物质性质关系的理解。通过对甲烷分子结构的分析，学生需要应用相似的结构原理来推断乙烷的可能新型结构。解答该题时，需要学生具备以下知识：1.理解甲烷的分子结构和性质；2.掌握共价键的形成原理；3.具备分子的空间结构对物质性质影响的判断能力。在回答问题时，首先要正确描述乙烷分子的理想键合结构，然后基于已知的有机化学知识推断出新型结构的可能形态。最后，结合分子的空间结构分析新型结构可能对乙烷的物理和化学性质产生的