《第一单元 分子的空间结构》（同步训练）高中化学选择性必修2-苏教版-2024-2025学年

《第一单元分子的空间结构》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、下列分子中哪一个具有直线形的空间结构？A.水（H₂O）B.二氧化碳（CO₂）C.甲烷（CH₄）D.氨（NH₃）2、已知某分子中中心原子A的价层电子对数为4，且没有孤电子对，该分子的空间构型是：A.直线形B.针刺形C.平面三角形D.立方形3、关于分子的空间结构，下列说法中哪一项是不正确的？A.分子的空间结构决定了分子的物理和化学性质。B.氨气（NH₃）分子中的氮原子采取sp³杂化，形成三角锥形结构。C.二氧化碳（CO₂）分子为直线型结构，中心碳原子以sp杂化轨道与氧原子成键。D.水（H₂O）分子中的氧原子采取sp²杂化，形成V字形结构。4、在AB4型分子中，如果中心原子A的价电子对数为4，且中心原子A与四个B原子形成共价键，则该分子的空间构型是（）。A.正四面体形B.平面四边形C.线形D.V形5、已知甲烷分子的结构为正四面体，下列关于甲烷分子中C-H键的描述，正确的是（）A.C-H键是极性键B.C-H键是非极性键C.C-H键的键能较小D.C-H键的键长较长6、下列分子中，中心原子的价层电子对数为4，且没有孤电子对的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.CO27、下列关于甲烷分子（CH4）结构的描述中，正确的是（）A.甲烷分子中碳原子的杂化类型为spB.甲烷分子中碳原子和氢原子的键角为109.5°C.甲烷分子中碳原子的价层电子对数为3D.甲烷分子中碳原子和氢原子形成的化学键为离子键8、下列分子中，中心原子的价层电子对数和孤电子对数分别为：A.CH4，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=0B.NH3，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=1C.H2O，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=2D.OF2，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=39、某有机化合物的分子式为C4H8O，根据VSEPR理论预测该分子的空间结构，下列选项中正确的是：A.直线形B.平面三角形C.三角锥形D.四面体形10、在下列分子中，中心原子采取sp³杂化轨道的是：A.H₂OB.CH₄C.CO₂D.BF₃11、在下列分子中，中心原子的杂化类型为sp3d杂化的是：A.CH4B.NH3C.BF3D.SF612、下列分子中，中心原子采取sp杂化轨道的是：A.CO2B.H2OC.CH4D.NH313、下列分子中，中心原子采取sp²杂化轨道的分子是：A.CO₂B.H₂OC.CH₄D.NH₃14、下列关于分子空间结构的描述，正确的是：A.甲烷分子是平面正方形结构B.氯化氢分子中，氢原子和氯原子之间的键角为120°C.二氧化碳分子中，碳原子位于分子中心，两氧原子分别位于碳原子两侧，形成直线形结构D.氨分子中，氮原子位于分子中心，三个氢原子位于同一平面上，键角为90°15、在下列分子中，中心原子采用sp2杂化的分子是：A.H2OB.CO2C.BF3D.CH416、已知某有机化合物的分子式为C2H4O2，根据下列哪项信息可以判断该有机化合物可能是乙酸？A.该化合物在水中溶解度较大B.该化合物能与NaHCO3反应产生气体C.该化合物的红外光谱中存在羰基吸收峰D.该化合物的核磁共振氢谱显示有两个化学环境不同的氢原子二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题：以下四种分子结构模型中，哪一种表示的是氨气分子（NH3）的正确空间结构？请选出正确答案，并说明理由。A.三角锥形B.平面三角形C.线性结构D.V形第二题：假设有一个由两种原子组成的分子AB4，其中A原子的价电子数为4，B原子的价电子数为3。请根据价层电子对互斥理论（VSEPR理论），判断该分子的空间构型，并说明理由。第三题根据VSEPR理论（价层电子对互斥理论），预测下列分子或离子的几何构型，并解释你所作预测的理由。对于每个分子或离子，还需指出中心原子的杂化状态。NH3(氨)H2O(水)CO3^2-(碳酸根离子)SF6(六氟化硫)第四题：根据价层电子对互斥理论（VSEPR理论），完成以下题目：题目：判断以下分子中，中心原子的价层电子对数分别是多少？CH4（甲烷）NH3（氨气）H2O（水）题目：根据VSEPR理论，预测以下分子的空间构型：BeCl2（二氯化铍）SO2（二氧化硫）PF5（五氟化磷）《第一单元分子的空间结构》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、下列分子中哪一个具有直线形的空间结构？A.水（H₂O）B.二氧化碳（CO₂）C.甲烷（CH₄）D.氨（NH₃）答案：B解析：分子的空间结构取决于中心原子的电子对排布及成键情况。在选项中：A.水（H₂O）分子中氧原子有两对孤对电子，与两个氢原子形成键角大约为104.5°的弯曲形结构。B.二氧化碳（CO₂）分子中碳原子与两个氧原子以双键相连，没有孤对电子，因此采取sp杂化，形成直线形结构，键角为180°。C.甲烷（CH₄）分子中碳原子采取sp³杂化，与四个氢原子形成正四面体结构，键角约为109.5°。D.氨（NH₃）分子中氮原子有一对孤对电子，与三个氢原子形成三角锥形结构，键角略小于109.5°。综上所述，只有二氧化碳（CO₂）分子具有直线形的空间结构，故正确答案是B。2、已知某分子中中心原子A的价层电子对数为4，且没有孤电子对，该分子的空间构型是：A.直线形B.针刺形C.平面三角形D.立方形答案：D解析：根据价层电子对互斥理论，中心原子的价层电子对数等于其周围原子形成的共价键数。题目中提到中心原子A的价层电子对数为4，没有孤电子对，说明中心原子A与周围4个原子各形成1个共价键，且没有孤电子对，因此该分子的空间构型为立方形。3、关于分子的空间结构，下列说法中哪一项是不正确的？A.分子的空间结构决定了分子的物理和化学性质。B.氨气（NH₃）分子中的氮原子采取sp³杂化，形成三角锥形结构。C.二氧化碳（CO₂）分子为直线型结构，中心碳原子以sp杂化轨道与氧原子成键。D.水（H₂O）分子中的氧原子采取sp²杂化，形成V字形结构。答案：D解析：选项A正确，分子的空间结构确实对分子的物理和化学性质有着决定性的影响，例如熔点、沸点、溶解性以及反应活性等。选项B正确，氨气（NH₃）分子中，氮原子有一个孤对电子，因此采取的是sp³杂化，其空间构型为三角锥形，其中三个氢原子和一个孤对电子分别占据四个顶点的位置。选项C正确，二氧化碳（CO₂）是一个线性分子，每个氧原子通过双键与中心的碳原子相连，碳原子采用sp杂化，两个sp杂化轨道分别与两个氧原子的p轨道成键，形成了180度的键角。选项D错误，水（H₂O）分子中的氧原子实际上采取的是sp³杂化，而不是sp²杂化。这是因为氧原子有两个孤对电子和两个与氢原子形成的σ键，这四个区域的电子密度需要四个杂化轨道来容纳，因此是sp³杂化。水分子的几何形状是弯曲的或称为V字形，但这是由于两个孤对电子的存在使得分子的几何形状并非平面三角形，而是具有大约104.5度的键角。因此，选项D的说法是不正确的。4、在AB4型分子中，如果中心原子A的价电子对数为4，且中心原子A与四个B原子形成共价键，则该分子的空间构型是（）。A.正四面体形B.平面四边形C.线形D.V形答案：A解析：AB4型分子中，中心原子A的价电子对数为4，且与四个B原子形成共价键。由于没有孤电子对，中心原子A的杂化方式为sp3杂化，因此该分子的空间构型为正四面体形。5、已知甲烷分子的结构为正四面体，下列关于甲烷分子中C-H键的描述，正确的是（）A.C-H键是极性键B.C-H键是非极性键C.C-H键的键能较小D.C-H键的键长较长答案：A解析：甲烷分子中，碳原子和氢原子之间存在极性键，因为碳和氢的电负性不同，碳的电负性比氢大，所以C-H键是极性键。选项A正确。其他选项描述均与甲烷分子中C-H键的特性不符。6、下列分子中，中心原子的价层电子对数为4，且没有孤电子对的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2答案：A解析：价层电子对数等于中心原子的价电子数加上与中心原子形成共价键的原子数。A选项中的CH4，碳原子有4个价电子，与4个氢原子形成共价键，没有孤电子对，价层电子对数为4。B选项中的NH3，氮原子有5个价电子，与3个氢原子形成共价键，还有1对孤电子对，价层电子对数为4。C选项中的H2O，氧原子有6个价电子，与2个氢原子形成共价键，还有2对孤电子对，价层电子对数为4。D选项中的CO2，碳原子有4个价电子，与2个氧原子形成共价键，没有孤电子对，但价层电子对数为2。因此，只有A选项满足条件。7、下列关于甲烷分子（CH4）结构的描述中，正确的是（）A.甲烷分子中碳原子的杂化类型为spB.甲烷分子中碳原子和氢原子的键角为109.5°C.甲烷分子中碳原子的价层电子对数为3D.甲烷分子中碳原子和氢原子形成的化学键为离子键答案：B解析：A选项错误，甲烷分子中碳原子的杂化类型为sp3，而非sp。B选项正确，甲烷分子中碳原子和氢原子的键角为109.5°，这是因为碳原子采取sp3杂化，形成四面体结构。C选项错误，甲烷分子中碳原子的价层电子对数为4，包括碳原子与四个氢原子形成的四个σ键。D选项错误，甲烷分子中碳原子和氢原子形成的化学键为共价键，而非离子键。8、下列分子中，中心原子的价层电子对数和孤电子对数分别为：A.CH4，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=0B.NH3，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=1C.H2O，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=2D.OF2，中心原子价层电子对数=4，孤电子对数=3答案：B解析：本题考查了价层电子对互斥理论。在AB4型分子中，中心原子的价层电子对数为4，没有孤电子对；在AB3N型分子中，中心原子的价层电子对数为3，孤电子对数为1；在AB2ON型分子中，中心原子的价层电子对数为3，孤电子对数为1；在ABON2型分子中，中心原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2。因此，选项B正确。9、某有机化合物的分子式为C4H8O，根据VSEPR理论预测该分子的空间结构，下列选项中正确的是：A.直线形B.平面三角形C.三角锥形D.四面体形答案：D解析：分子式为C4H8O的化合物，可以看作是丁烷的一个氢原子被羟基（-OH）取代。由于羟基是一个电负性较高的原子，它会对周围的电子云产生较大的拉电子效应，导致碳原子周围的电子对排斥增大。因此，该分子中心碳原子的四个键对（包括三个碳-碳键和一个碳-氧键）会形成四面体形结构。所以正确答案是D。10、在下列分子中，中心原子采取sp³杂化轨道的是：A.H₂OB.CH₄C.CO₂D.BF₃答案：B解析：在CH₄分子中，碳原子与四个氢原子形成四个σ键，没有孤对电子。因此，碳原子采取sp³杂化轨道。而在其他选项中，H₂O中的氧原子采取sp³杂化，但有一个孤对电子；CO₂中的碳原子采取sp杂化；BF₃中的硼原子采取sp²杂化。所以正确答案是B。11、在下列分子中，中心原子的杂化类型为sp3d杂化的是：A.CH4B.NH3C.BF3D.SF6答案：D解析：在选项中，CH4的中心原子碳采取sp3杂化，NH3的中心原子氮采取sp3杂化，BF3的中心原子硼采取sp2杂化。而SF6的中心原子硫采取sp3d杂化，因此正确答案是D。这种杂化类型使得SF6分子的硫原子周围形成六个等价的sp3d杂化轨道，每个轨道上各有一个孤对电子，与六个氟原子形成共价键，使分子呈现八面体结构。12、下列分子中，中心原子采取sp杂化轨道的是：A.CO2B.H2OC.CH4D.NH3答案：A解析：CO2分子中，碳原子与两个氧原子形成两个双键，碳原子周围没有孤对电子，因此碳原子采取sp杂化轨道。在A选项中，H2O分子中氧原子采取sp3杂化轨道；在C选项中，CH4分子中碳原子采取sp3杂化轨道；在D选项中，NH3分子中氮原子采取sp3杂化轨道。因此，正确答案是A。13、下列分子中，中心原子采取sp²杂化轨道的分子是：A.CO₂B.H₂OC.CH₄D.NH₃答案：A解析：在CO₂分子中，碳原子形成了两个双键，没有孤对电子，因此碳原子采取sp²杂化轨道。而在H₂O、CH₄和NH₃分子中，中心原子分别是氧、碳和氮，它们分别采取sp³杂化轨道。因此，正确答案是A.CO₂。14、下列关于分子空间结构的描述，正确的是：A.甲烷分子是平面正方形结构B.氯化氢分子中，氢原子和氯原子之间的键角为120°C.二氧化碳分子中，碳原子位于分子中心，两氧原子分别位于碳原子两侧，形成直线形结构D.氨分子中，氮原子位于分子中心，三个氢原子位于同一平面上，键角为90°答案：C解析：二氧化碳分子中，碳原子采用sp杂化轨道，形成直线形结构，两氧原子分别位于碳原子两侧，键角为180°。选项A中，甲烷分子是正四面体结构，键角为109.5°；选项B中，氯化氢分子中，氢原子和氯原子之间的键角为104.5°；选项D中，氨分子中，氮原子采用sp3杂化轨道，形成三角锥形结构，键角为107.3°。因此，选项C描述正确。15、在下列分子中，中心原子采用sp2杂化的分子是：A.H2OB.CO2C.BF3D.CH4答案：C解析：H2O的中心原子氧采用sp3杂化，形成四个杂化轨道，其中一个轨道是孤对电子。CO2的中心原子碳采用sp杂化，形成两个杂化轨道，每个轨道连接一个氧原子。BF3的中心原子硼采用sp2杂化，形成三个杂化轨道，每个轨道连接一个氟原子。CH4的中心原子碳采用sp3杂化，形成四个杂化轨道，每个轨道连接一个氢原子。因此，中心原子采用sp2杂化的分子是BF3。16、已知某有机化合物的分子式为C2H4O2，根据下列哪项信息可以判断该有机化合物可能是乙酸？A.该化合物在水中溶解度较大B.该化合物能与NaHCO3反应产生气体C.该化合物的红外光谱中存在羰基吸收峰D.该化合物的核磁共振氢谱显示有两个化学环境不同的氢原子答案：C解析：乙酸的结构式为CH3COOH，其分子中含有一个羰基（C=O），红外光谱中羰基吸收峰为特征峰，因此C选项可以判断该有机化合物可能是乙酸。A选项的溶解度信息不足以判断结构，B选项虽然乙酸能与NaHCO3反应，但其他羧酸类物质也能，因此不能确定；D选项的核磁共振氢谱信息也不能唯一确定结构。二、非选择题（本大题有4小题，每小题13分，共52分）第一题：以下四种分子结构模型中，哪一种表示的是氨气分子（NH3）的正确空间结构？请选出正确答案，并说明理由。A.三角锥形B.平面三角形C.线性结构D.V形答案：A解析：氨气分子（NH3）中，氮原子有5个价电子，其中3个与氢原子形成共价键，剩下2个电子形成一个孤对电子。根据价层电子对互斥理论（VSEPR理论），氨气分子的中心原子（氮原子）周围有4对电子（3对成键电子对和1对孤对电子），这些电子对会互相排斥，使得氨气分子的空间结构呈现三角锥形。因此，选项A“三角锥形”是氨气分子的正确空间结构。选项B“平面三角形”适用于没有孤对电子的分子，如二氧化碳（CO2）。选项C“线性结构”适用于中心原子的电子对全部成键的分子，如氢气（H2）。选项D“V形”适用于中心原子有2对孤对电子的分子，如水分子（H2O）。第二题：假设有一个由两种原子组成的分子AB4，其中A原子的价电子数为4，B原子的价电子数为3。请根据价层电子对互斥理论（VSEPR理论），判断该分子的空间构型，并说明理由。答案：该分子的空间构型为四面体形。解析：根据题目，A原子有4个价电子，B原子有3个价电子，因此A原子需要与4个B原子形成共价键，以满足A原子的八隅体规则。A原子周围共有4对电子，包括成键电子对和孤电子对。根据VSEPR理论，4对电子会尽量远离彼此以减少电子对之间的排斥力，从而形成四面体形的结构。在四面体形结构中，A原子位于中心，四个B原子分别位于四个顶点，每个B原子与A原子之间形成一个σ键。由于B原子的价电子数为3，因此每个B原子在形成共价键后会剩余一个孤电子对，这些孤电子对占据四面体的四个顶点，进一步稳定了分子的结构。综上所述，该分子的空间构型为四面体形。第三题根据VSEPR理论（价层电子对互斥理论），预测下列分子或离子的几何构型，并解释你所作预测的理由。对于每个分子或离子，还需指出中心原子的杂化状态。NH3(氨)H2O(水)CO3^2-(碳酸根离子)SF6(六氟化硫)答案与解析：NH3(氨)几何构型：三角锥形中心原子杂化状态：sp3解析：氨分子中氮原子有5个价电子，加上来自三个氢原子的三个电子，共有4对价层电子对，其中包括3个成键电子对和1个孤对电子。根据VSEPR理论，这些电子对会尽可能远离以减少排斥力，因此采取了四面体排列。然而，由于存在一对未参与成键的孤对电子，实际的空间结构为三角锥形，而非正四面体。氮原子采用sp3杂化轨道。H2O(水)几何构型：弯曲形（角度约104.5度）中心原子杂化状态：sp3解析：水分子中的氧原子拥有6个价电子，加上两个氢原子提供的两个电子，形成两对成键电子和两对孤对电子。这四对电子对也遵循VSEPR原则，采取四面体排列。但因为两对孤对电子的存在，使得分子的实际形状是弯曲形。氧原子同样采用sp3杂化轨道。CO3^2-(碳酸根离子)几何构型：平面三角形中心原子杂化状态：sp2解析：在碳酸根离子中，碳原子通过双键与一个氧原子相连，另外两个氧原子则通过单键连接，同时每个氧原子还携带一个负电荷。考虑到所有价层电子对（包括σ键和π键以及任何可能存在的孤对电子），