《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、已知甲烷分子中碳原子和氢原子通过共价键结合，每个碳原子形成4个共价键，每个氢原子形成1个共价键。下列关于甲烷分子结构的说法正确的是：A.甲烷分子中碳原子和氢原子的键角约为109°28′B.甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型为sp²C.甲烷分子中碳原子和氢原子的共价键为离子键D.甲烷分子中碳原子和氢原子的共价键为极性共价键2、下列分子中，分子构型为平面三角形的是（）。A、CH4B、NH3C、CO2D、BF33、下列哪组分子中心原子的杂化轨道类型相同？（）A、CH4、BF3B、NH3、CCl4C、SO3、CO2D、H2O、BF34、下列分子中，中心原子采取sp3杂化的是：A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl25、根据价层电子对互斥理论，下列分子或离子中，价层电子对最少的为：A.H2OB.NH3C.CH4D.BF36、下列分子中，中心原子采用sp3杂化且分子空间结构为正四面体的是（）A、CO2B、CH4C、BF3D、SO27、下列关于甲烷（CH4）分子结构描述正确的是（）A、甲烷分子中碳和氢原子的sp3杂化轨道均为线性排列B、甲烷分子中碳原子采用sp杂化，氢原子采用sp2杂化C、甲烷分子中C-H键的键长应该小于C-C键的键长D、甲烷分子的空间结构为正四面体，四个C-H键的键角均为109°28′8、下列分子中，哪一个的中心原子采取sp3杂化？A.H2OB.BeCl2C.BF3D.CO29、下列关于分子空间结构的说法中，正确的是（）A.同种原子间形成的共价键，键长相同B.只含双键或三键的分子一定是平面结构C.常温下为气态的分子，其分子空间结构一定是线性结构D.具有相同电子式的分子，其分子空间结构也相同10、下列分子中，分子空间结构为平面正三角形的是（）A.BCl₃B.CCl₄C.BF₃D.SF₄11、下列物质中，其分子结构属于四面体型的是（）A.H2OB.CO2C.SO2D.NH312、下列关于共价键的说法正确的是：A.共价键是由两个原子间的电子对共享形成的。B.在形成共价键的过程中，原子会失去或获得电子。C.共价键只能在非金属元素之间形成。D.氢键是一种比共价键强得多的相互作用力。13、下列分子中，中心原子采用sp3杂化轨道，且分子呈四面体构型的是：A.NH3B.H2OC.CO2D.CH414、下列分子中的中心原子采取sp³杂化的是（）A.BeCl₂B.CCl₄C.BF₃D.SO₂15、分子中原子数量比为1：2的分子结构中，其空间构型为：A.键角为180°，直线形B.键角大于109.5°，弯曲形C.键角小于109.5°，V形D.键角为120°，平面三角形16、下列分子中，中心原子采用sp3杂化的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题题目：给出甲烷分子的结构式和中心碳原子的杂化类型，并解释为什么甲烷分子中所有键角都是109.5°。第二题根据以下化学键类型和分子的空间结构，判断下列说法的正确性。（每题有2个小题，每小题有两个选项，选择正确的答案）1.CH4分子的空间结构是正四面体，C-H键为非极性键；2.H2O分子中O-H键为极性键，分子空间结构为V形。A.1正确，2正确B.1正确，2错误C.1错误，2正确D.1错误，2错误第三题已知甲烷（CH4）分子是正四面体结构，每个氢原子与碳原子通过共价键连接。假设甲烷分子中的碳原子和氢原子的化学键都是σ键，请回答以下问题：（1）甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型是什么？为什么？（2）如果甲烷分子中的碳原子与一个氢原子被氯原子取代，形成CH3Cl，这种取代后的分子结构会发生变化吗？为什么？（3）比较甲烷和CH3Cl分子的极性，并解释原因。第四题题目：请解释为什么水分子（H2《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、已知甲烷分子中碳原子和氢原子通过共价键结合，每个碳原子形成4个共价键，每个氢原子形成1个共价键。下列关于甲烷分子结构的说法正确的是：A.甲烷分子中碳原子和氢原子的键角约为109°28′B.甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型为sp²C.甲烷分子中碳原子和氢原子的共价键为离子键D.甲烷分子中碳原子和氢原子的共价键为极性共价键答案：A解析：甲烷分子中碳原子形成4个共价键，每个键角约为109°28′，符合四面体结构的键角。因此，选项A正确。甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型为sp³，而非sp²，所以选项B错误。甲烷分子中碳原子和氢原子的共价键为非极性共价键，因为它们之间的电负性差较小，所以选项C和D错误。2、下列分子中，分子构型为平面三角形的是（）。A、CH4B、NH3C、CO2D、BF3答案：D解析：BF3（三氯化硼）的中心原子硼原子以三个sp2杂化轨道形成三个等价的σ键，且没有孤对电子，因此其分子构型呈现平面三角形结构。CH4（甲烷）呈现正四面体结构，NH3（氨气）呈现三角锥形结构，CO2（二氧化碳）呈现直线形结构。故正确答案为D。3、下列哪组分子中心原子的杂化轨道类型相同？（）A、CH4、BF3B、NH3、CCl4C、SO3、CO2D、H2O、BF3答案：D解析：A选项中，CH4的碳原子采用sp3杂化，而BF3的硼原子采用sp2杂化；B选项中，NH3的氮原子采用sp3杂化，CCl4的碳原子采用sp3杂化；C选项中，SO3的硫原子采用sp2杂化，而CO2的碳原子采用sp杂化；D选项中，H2O的氧原子采用sp3杂化，而BF3的硼原子采用sp2杂化。因此，只有D选项中的两个分子中心原子的杂化轨道类型相同，均采用sp3杂化。4、下列分子中，中心原子采取sp3杂化的是：A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl2答案：C.CH4解析：在选项中，CO2和BeCl2的中心原子分别采取sp杂化，BF3的中心原子采取sp2杂化，而CH4中的碳原子则采取sp3杂化，形成四个等同的C-H键，使甲烷分子呈现出正四面体的空间构型。因此，正确答案为C.CH4。5、根据价层电子对互斥理论，下列分子或离子中，价层电子对最少的为：A.H2OB.NH3C.CH4D.BF3答案：D解析：根据价层电子对互斥理论，分子的空间结构主要由价层电子对的排斥力决定。在上述选项中，H2O分子有2个成键电子对和2个孤电子对，NH3分子有3个成键电子对和1个孤电子对，CH4分子有4个成键电子对，而BF3分子有3个成键电子对。因此，BF3的价层电子对最少，为3个。6、下列分子中，中心原子采用sp3杂化且分子空间结构为正四面体的是（）A、CO2B、CH4C、BF3D、SO2答案：B解析：选项ACO2中碳原子采用sp杂化，形成直线形分子结构；选项BCH4中碳原子采用sp3杂化，空间结构为正四面体；选项CBF3中硼原子采用sp2杂化，形成平面三角形结构；选项DSO2中硫原子采用sp2杂化，空间结构为V形。因此，正确答案是B。7、下列关于甲烷（CH4）分子结构描述正确的是（）A、甲烷分子中碳和氢原子的sp3杂化轨道均为线性排列B、甲烷分子中碳原子采用sp杂化，氢原子采用sp2杂化C、甲烷分子中C-H键的键长应该小于C-C键的键长D、甲烷分子的空间结构为正四面体，四个C-H键的键角均为109°28′答案：D解析：甲烷分子中，碳原子通过sp3杂化，形成四个等价的sp3杂化轨道，用来与四个氢原子形成σ键。由于sp3杂化轨道是正四面体型排列，因此甲烷分子的空间结构为正四面体。四个C-H键的键角均为109°28′。A、B、C选项均与甲烷分子的实际结构不符。8、下列分子中，哪一个的中心原子采取sp3杂化？A.H2OB.BeCl2C.BF3D.CO2答案：A.H2O解析：在H2O分子中，氧原子周围有两对成键电子和两对孤对电子，总共需要四个轨道来容纳这些电子对，因此氧原子采取sp3杂化。BeCl2中的铍原子采取sp杂化，BF3中的硼原子采取sp2杂化，而CO2中的碳原子也采取sp杂化。因此，选项A正确。9、下列关于分子空间结构的说法中，正确的是（）A.同种原子间形成的共价键，键长相同B.只含双键或三键的分子一定是平面结构C.常温下为气态的分子，其分子空间结构一定是线性结构D.具有相同电子式的分子，其分子空间结构也相同答案：D解析：选项A错误，因为同种原子间形成的共价键，其键长受键能、原子半径等因素的影响，不一定相同；选项B错误，因为只含双键或三键的分子，其空间结构受原子杂化状态和孤对电子的影响，不一定是平面结构；选项C错误，因为常温下为气态的分子，其分子空间结构可以是线性结构，也可以是角形、四面体等非线性结构；选项D正确，具有相同电子式的分子，其分子空间结构一定相同，因为分子空间结构取决于分子中原子的连接方式和原子间的电子排布。10、下列分子中，分子空间结构为平面正三角形的是（）A.BCl₃B.CCl₄C.BF₃D.SF₄答案：C解析：BF₃为硼氟化物，其中硼原子周围有3个孤对电子，但未参与配位，因此其分子空间结构为平面正三角形。而BCl₃、CCl₄和SF₄的分子空间结构分别是平面三角形、正四面体和变形四面体。因此正确答案是C。11、下列物质中，其分子结构属于四面体型的是（）A.H2OB.CO2C.SO2D.NH3答案：D解析：根据分子的空间电子对排布和分子的几何结构理论，NH3分子为sp3杂化，含有一个孤电子对，因此其空间结构为三角锥形，而不是四面体型。H2O分子为sp3杂化，但含有两个孤电子对，为弯曲形（V型）。CO2和SO2均为直线形分子。正确答案是D中的NH3，因为它具有三个孤电子对，并且其空间结构较为接近四面体型。12、下列关于共价键的说法正确的是：A.共价键是由两个原子间的电子对共享形成的。B.在形成共价键的过程中，原子会失去或获得电子。C.共价键只能在非金属元素之间形成。D.氢键是一种比共价键强得多的相互作用力。答案：A解析：选项A描述了共价键的本质，即两个原子通过共享一对或多对电子来形成稳定的分子结构，这是正确的。而选项B则是对离子键的描述，因为共价键并不涉及电子的完全得失。选项C虽然大多数情况下共价键确实是在非金属元素之间形成，但也有例外，比如氮化硼中的共价键。最后，选项D不正确，因为氢键实际上是一种相对较弱的分子间作用力，远不如典型的共价键强度大。因此，正确答案为A。13、下列分子中，中心原子采用sp3杂化轨道，且分子呈四面体构型的是：A.NH3B.H2OC.CO2D.CH4答案：D解析：在NH3中，氮原子采用sp3杂化，但由于有一个孤对电子，因此分子呈三角锥形；在H2O中，氧原子也采用sp3杂化，但由于有两个孤对电子，分子呈V形；在CO2中，碳原子采用sp杂化，分子呈直线形；而在CH4中，碳原子采用sp3杂化，没有孤对电子，因此分子呈四面体构型。所以正确答案是D。14、下列分子中的中心原子采取sp³杂化的是（）A.BeCl₂B.CCl₄C.BF₃D.SO₂答案：B.CCl₄解析：在此题中，我们需要根据分子的价层电子对互斥理论（VSEPR理论）判断中心原子的杂化类型。A.BeCl₂中，铍（Be）的价电子为2s²，与两个氯原子形成两个单键，还剩余两个价电子，总共有4个电子对，其中两个为成键电子对，两个为孤对电子。根据VSEPR理论，这种情况下铍原子采取sp³几何构型，但因为孤对电子，实际的模样趋向于平面三角形（三角锥形）构型，因此中心原子并不完全是sp³杂化。B.CCl₄中，碳（C）的价电子为2s²2p²，与四个氯原子形成四个单键，总共有4个电子对，全部为成键电子对，因此碳原子采取sp³杂化，且分子的构型为正四面体。C.BF₃中，硼（B）的价电子为2s²2p¹，形成三个单键，剩余一个价电子。四个电子对中，三个是成键电子对，一个为孤对电子，根据VSEPR理论，这种情况下硼原子采取sp²杂化，且分子的构型为平面三角形。D.SO₂中，硫（S）的价电子为3s²3p⁴，与一个氧原子形成一个双键，与另一个氧原子形成一个单键，剩余一个未成对电子，总共有4个电子对，其中两个是成键电子对，两个是孤对电子（一个双键看作两个成键电子对）。根据VSEPR理论，这种情况下硫原子采取sp³杂化，但因为孤对电子的斥力作用，分子的构型实际上是V形。所以，采取sp³杂化的分子是B.CCl₄。15、分子中原子数量比为1：2的分子结构中，其空间构型为：A.键角为180°，直线形B.键角大于109.5°，弯曲形C.键角小于109.5°，V形D.键角为120°，平面三角形答案：A解析：分子中原子数量比为1：2意味着分子中只有一个中央原子与两个外围原子形成共价键。这种结构通常符合直线形构型，例如CO2分子，其键角为180°，符合选项A的描述。选项B表示有弯曲的形状，C表示V形，D表示平面三角形，这些构型不符合题目中原子数量比为1：2的条件。16、下列分子中，中心原子采用sp3杂化的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2答案：A解析：在CH4分子中，碳原子形成了4个单键，没有孤对电子，因此它的杂化轨道数为4，碳原子采用sp3杂化。而在NH3分子中，氮原子形成了3个单键，有一个孤对电子，所以它的杂化轨道数为4，氮原子也采用sp3杂化。H2O分子中，氧原子形成了2个单键，有两个孤对电子，它的杂化轨道数为4，氧原子采用sp3杂化。CO2分子中，碳原子形成了2个双键，没有孤对电子，因此它的杂化轨道数为2，碳原子采用sp杂化。所以正确答案是A。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：给出甲烷分子的结构式和中心碳原子的杂化类型，并解释为什么甲烷分子中所有键角都是109.5°。答案：1.甲烷分子的结构式：甲烷（CH₄）分子是一个正四面体结构，中心碳原子被四个氢原子包围。其结构式可以表示为：C|H-H-H\/H2.中心碳原子的杂化类型：中心碳原子采取sp³杂化，形成四个sp³等性杂化轨道，分别与四个氢原子形成四个σ键。3.解释键角为109.5°的原因：在sp³杂化中，四个sp³杂化轨道之间的夹角为109.5°。这是因为sp³杂化轨道是由一个s轨道和三个p轨道混合而成的，四个杂化轨道空间分布呈正四面体结构。这种结构使每个sp³杂化轨道上的电子云密度分布均匀，使得分子的能量达到最低，从而形成键角约为109.5°的键角。此角度使每个键都有最大的排斥力平衡，保证了分子结构的稳定性。解析：该题考察了学生对甲烷分子结构、杂化轨道以及分子空间构型的理解。通过正确的描述甲烷分子的结构式并分析中心碳原子的杂化类型和键角形成的原因，可以加深对共价键与分子空间结构关系的认识。甲烷作为典型的四中心四面体分子，其键角几乎是理想状态下的109.5°，是典型sp³杂化的一个直接体现。第二题根据以下化学键类型和分子的空间结构，判断下列说法的正确性。（每题有2个小题，每小题有两个选项，选择正确的答案）1.CH4分子的空间结构是正四面体，C-H键为非极性键；2.H2O分子中O-H键为极性键，分子空间结构为V形。A.1正确，2正确B.1正确，2错误C.1错误，2正确D.1错误，2错误答案：B解析：1.CH4分子中C原子形成的四个单键完全相同，且分子呈正四面体结构，C-H键虽然存在极性，但在对称分子中表现为非极性键，故说法“CH4分子的空间结构是正四面体，C-H键为非极性键”是正确的。2.H2O分子中O原子上有两个孤电子对，考虑这两个孤电子对对O-H键夹角的影响，分子呈现V形结构。由于O-H键的电负性差异，使得O-H键具有极性，故说法“H2O分子中O-H键为极性键，分子空间结构为V形”也是正确的。综上所述，答案为B。第三题已知甲烷（CH4）分子是正四面体结构，每个氢原子与碳原子通过共价键连接。假设甲烷分子中的碳原子和氢原子的化学键都是σ键，请回答以下问题：（1）甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型是什么？为什么？（2）如果甲烷分子中的碳原子与一个氢原子被氯原子取代，形成CH3Cl，这种取代后的分子结构会发生变化吗？为什么？（3）比较甲烷和CH3Cl分子的极性，并解释原因。答案：（1）甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型是sp³杂化。因为甲烷分子中碳原子与四个氢原子形成四个σ键，没有孤电子对，根据杂化轨道理论，碳原子需要形成四个等价的杂化轨道来与氢原子的1s轨道重叠，形成四个σ键。（2）如果甲烷分子中的碳原子与一个氢原子被氯原子取代，形成CH3Cl，这种取代后的分子结构会发生微小的变化。由于氯原子的电负性比氢原子大，它会稍微拉电子，导致C-Cl键的键长略短于C-H键，并且使得分子的极性增强。但是，由于CH3Cl分子仍然是四面体结构，其对称性使得分子的整体极性不会发生显著变化。（3）甲烷分子