第40练-分子的空间结构(解析版)

专题14分子结构与性质第40练分子的空间结构1．利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录，可初步判断该有机物分子拥有的()A．同分异构体数 B．原子个数C．化学键和官能团种类 D．有机化合物的分子式【答案】C【解析】组成分子的各种基团都有自己特定的红外特征吸收峰，利用红外光谱对有机化合物分子进行测试并记录，可以清晰地记录出不同基团的吸收峰，所以可初步判断该有机物分子拥有的基团种类。故选C。2．下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是()A．价层电子对就是σ键电子对B．孤电子对数由分子式来确定C．分子的立体构型是价层电子对互斥的结果D．孤电子对数等于π键数【答案】C【解析】价层电子对数是σ键电子对数与孤电子对数之和，孤电子对数是指没有成键的价电子对数，其与中心原子价层电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结合的原子数有关，A、B、D项错误。故选C。3．用价层电子对互斥理论预测H2O和NOeq\o\al(－,3)的立体结构，两个结论都正确的是()A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形【答案】D【解析】H2O分子的中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(6－2×1)＝2，因其σ键电子对数为2，故分子为V形结构；NOeq\o\al(－,3)的中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(5＋1－3×2)＝0，因其σ键电子对数为3，则分子为平面三角形。故选D。4．乙炔分子中的碳原子采取的杂化方式是()A．sp1杂化B．sp2杂化C．sp3杂化 D．无法确定【答案】A【解析】乙炔的结构式为H—C≡C—H，其空间构型为直线形，属于sp1杂化。5．在中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()A．sp2sp2B．sp3sp3C．sp2sp3 D．sp1sp3【答案】C【解析】中碳原子形成了3个σ键，无未成键价电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2。两边的碳原子各自形成了4个σ键，无未成键电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的是sp3杂化。6．下列各物质中的中心原子不是采用sp3杂化的是()A．NH3B．H2OC．CO2D．CCl4【答案】C【解析】NH3为三角锥形，但中心原子氮原子采用sp3杂化，形成4个等同的轨道，其中一个由一对孤电子对占据，余下的3个未成对电子各占一个。H2O为角形，但其中的氧原子也是采用sp3杂化形成4个等同的轨道，其中两对孤电子对分别占据两个轨道，剩余的2个未成对电子各占一个。CCl4分子中C原子也采用sp3杂化，但CO2分子中C原子为sp杂化，CO2为直线形分子。7．s轨道和p轨道杂化的类型不可能有()A．sp1杂化B．sp2杂化C．sp3杂化 D．sp4杂化【答案】D【解析】np轨道有三个：npx、npy、npz，当s轨道和p轨道杂化时只有三种类型：①sp1杂化：即一个s轨道和一个p轨道的杂化；②sp2杂化：即一个s轨道和两个p轨道的杂化；③sp3杂化：即一个s轨道和三个p轨道的杂化。8．在BrCH=CHBr分子中，C和Br成键采用的轨道是()A．sp­pB．sp2­sC．sp2­p D．sp3­p【答案】C【解析】BrCH=CHBr分子中C原子采用sp2杂化，每个C原子形成3个sp2杂化轨道分别与Br原子的p轨道、H原子的s轨道、另一个C原子的sp2轨道形成3个σ键。9．sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型为()A．平面四边形 B．正四面体形C．四角锥形 D．平面三角形【答案】B【解析】sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型应该为正四面体形，例如甲烷、四氯化碳等。10．四氯化碳(CCl4)是一种很重要的化学试剂，可以作为溶剂和防火剂。下列关于四氯化碳分子的几何构型和中心原子(C)采取杂化方式的说法正确的是()A．三角锥型、sp3 B．正四面体形、sp3C．平面三角形、sp2 D．三角锥型、sp2【答案】B【解析】根据价层电子对互斥理论确定微粒的空间构型，CCl4中C原子形成4个σ键，无孤电子对，则价层电子对数为4，杂化轨道数是4，故C原子采取sp3杂化，无孤电子对，分子构型为正四面体形，B项正确；故选B。11．鲍林是两位获得诺贝尔奖不同奖项的人之一，杂化轨道是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是()A．sp杂化轨道的夹角最大B．sp2杂化轨道的夹角最大C．sp3杂化轨道的夹角最大D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等【答案】A【解析】sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°。1．下列说法中正确的是()A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′C．NHeq\o\al(＋,4)的电子式为，离子呈平面正方形结构D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强【答案】D【解析】NCl3分子的电子式为，，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A项错误；P4为正四面体分子，但其键角为60°，B项错误；NHeq\o\al(＋,4)为正四面体结构而非平面正方形结构，C项错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D项正确。故选D。2．下列有关键角与分子立体构型的说法不正确的是()A．键角为180°的分子，立体构型是直线形B．键角为120°的分子，立体构型是平面三角形C．键角为60°的分子，立体构型可能是正四面体形D．键角为90°～109°28′之间的分子，立体构型可能是V形【答案】B【解析】键角为180°的分子，立体构型是直线形，例如CO2分子是直线形分子，A项正确；苯分子的键角为120°，但其立体构型是平面正六边形，B项错误；白磷分子的键角为60°，立体构型为正四面体形，C项正确；水分子的键角为105°，立体构型为V形，D项正确。故选B。3．下列分子或离子中，中心原子价层电子对的立体构型为正四面体形且分子或离子的立体构型为V形的是()A．NHeq\o\al(＋,4) B．PH3C．H3O＋ D．OF2【答案】D【解析】中心原子价层电子对的立体构型为正四面体形，且分子或离子的立体构型为V形的只有3个原子构成的分子或离子，OF2为V形结构。A选项NHeq\o\al(＋,4)是三角锥形的NH3结合了一个H＋，呈正四面体形，B项中PH3为三角锥形，C中H3O＋是V形的H2O结合了一个H＋，呈三角锥形。故选D。4．在白磷分子中，四个P原子分别处于正四面体的四个顶点上，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是()A．白磷分子的键角为109°28′B．分子中共有4对共用电子对C．白磷分子的键角为60°D．分子中有6对孤电子对【答案】C【解析】注意的是白磷分子无中心原子，根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合形成共价键，从而形成正四面体结构，所以键角为60°，共6个共价单键(即6对共用电子对)，4对孤电子对。故选C。5．已知在CH4中，C—H键间的键角为109°28′，NH3中，N—H键间的键角为107°，H2O中O—H键间的键角为105°，则下列说法中正确的是()A．孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力B．孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力C．孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力D．题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力同成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系【答案】A【解析】CH4中碳原子没有孤电子对，C—H键间的键角为109°28′，NH3中氮原子有1个孤电子对，N—H键间的键角为107°，H2O中氧原子有2个孤电子对，O—H键间的键角为105°，说明孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力。故选A。6．下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是()A．由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成B．共有3个能量相同的杂化轨道C．每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键【答案】D【解析】同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。7．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是()A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对C．NH3和CH4两个分子中中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键D．杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子的空间构型结果常常相互矛盾【答案】D【解析】A项，中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子可能是正四面体(如CH4)、三角锥(如NH3)或者V形(如H2O)，A项正确；B项，π键是由未参与杂化的轨道“肩并肩”形成的，B项正确；C项，正四面体形的CH4和三角锥形的NH3中，中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键，C项正确；D项，杂化轨道理论和VSEPR模型都是为了解释分子的空间结构而提出的理论，两者不矛盾，可以先通过VSEPR模型判断出分子的构型，再判断出中心原子的杂化类型，D项错误；故选D。8．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是()A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键C．C—H之间是sp2形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键D．C—C之间是sp2形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键【答案】A【解析】乙烯中的C原子采取sp2杂化，有两个杂化轨道分别与H原子形成σ键，另一个杂化轨道与另一个碳原子的杂化轨道形成σ键，两个碳原子中没有参与杂化的2p轨道形成π键。9．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子成键方式的描述不正确的是()A．烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键B．炔烃分子中的碳碳三键由1个σ键、2个π键组成C．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π键D．甲苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键【答案】D【解析】烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键，由甲烷得到的甲基上的碳原子也采取sp3杂化，A项正确、D项错误；三键一定是由1个σ键、2个π键组成的，B项正确；苯环上的碳原子都采取sp2杂化，C项正确。10．CHeq\o\al(＋,3)、—CH3、CHeq\o\al(－,3)都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是()A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化B．CHeq\o\al(－,3)与NH3、H3O＋互为等电子体，中心原子均为sp3杂化，几何构型均为正四面体形C．CHeq\o\al(＋,3)中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面D．CHeq\o\al(＋,3)中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面【答案】C【解析】CHeq\o\al(＋,3)、—CH3、CHeq\o\al(－,3)中原子个数相等但价电子总数不等，不互为等电子体，A项错误。CHeq\o\al(－,3)与NH3、H3O＋中原子个数相等、价电子总数相等，互为等电子体，CHeq\o\al(－,3)中碳原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，NH3中氮原子价层电子对数是4且孤电子对数为1、H3O＋中氧原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，三者中心原子都为sp3杂化，几何构型都为三角锥形，B项错误。CHeq\o\al(＋,3)中碳原子价层电子对数是3且不含孤电子对，所以碳原子采取sp2杂化，为平面三角形，所有原子共平面，C项正确，D项错误。11．推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是()A.SO2中硫原子采取sp2杂化，则CO2中碳原子也采取sp2杂化B.NH3分子的空间结构是三角锥形，则NCl3分子的空间结构也是三角锥形C.H2O分子的键角是105°，则H2S分子的键角也是105°D.PCl3分子中每个原子最外层达到8电子稳定结构，则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构【答案】B【解析】一个二氧化碳分子中含有2个σ键且中心原子不含孤电子对，所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化，A项错误；NH3、NCl3中N原子都采取sp3杂化，有1对孤电子对，所以分子的空间结构都是三角锥形，B项正确；S的电负性比O小，而且原子半径大，所以S—H键上的电子对偏向S并没有H2O中O—H键上的电子对偏向O那么严重，所以排斥力也相应比较小，键角也稍小，C项错误；BF3分子中B元素化合价为+3价，B原子最外层未达8电子结构，D项错误。12．下列有关苯分子中的化学键描述正确的是()A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键C．碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个π键D．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他原子形成σ键【答案】B【解析】苯分子中每个碳原子的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键。同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道，它们均有一个未成对电子，这些2p轨道相互平行，以“肩并肩”方式相互重叠，形成一个多电子的大π键。13．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子成键方式的描述不正确的是()A．烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键B．炔烃分子中的碳碳三键由1个σ键、2个π键组成C．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π键D．甲苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键【答案】D【解析】烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键，由甲烷得到的甲基上的碳原子也采取sp3杂化，A正确、D错误；三键一定是由1个σ键、2个π键组成的，B正确；苯环上的碳原子都采取sp2杂化，C正确。1．已知次氯酸分子的结构式为H—O—Cl，下列有关说法正确的是()A．O原子发生sp1杂化B．O原子与H、Cl都形成σ键C．该分子为直线形分子D．该分子电子式是【答案】B【解析】HClO分子的结构式为H—O—Cl，O原子应为sp3杂化，形成4个杂化轨道，其中有2个是孤对电子，另2个杂化轨道分别与H原子和Cl原子各形成1个σ键。因为O原子是sp3杂化，所以分子构型为V形，其电子式为，故B项正确。2．多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面的一组是()A．NO2-和NH2- B．H3O+和ClO3- C．NO3-和CH3- D．PO43-和SO42-【答案】A【解析】离子中所有原子都在同一平面上，则离子的空间构型为直线形、V形或平面三角形，根据中心原子的价层电子对数判断分子的空间构型，价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对。A项，NO2-中心原子的价层电子对数=2+(5+1-2×2)=3，含有一个孤电子对，空间构型为V形，NH2-中心原子的价层电子对数=2+(5+1-2×1)=4，有2个孤电子对，空间构型为V形，NO2-和NH2-所有原子都在同一平面，A项选；B项，H3O+中心原子的价层电子对数=3+(6-1-3×1)=4，含有一个孤电子对，空间构型为三角锥形，ClO3-中心原子的价层电子对数=3+(7+1-3×2)=4，含有一个孤电子对，空间构型为三角锥形，所有原子不可能在同一平面，故B项不选；C项，NO3-中心原子的价层电子对数=3+(5+1-3×2)=3，没有孤电子对，空间构型为平面三角形，CH3-中心原子的价层电子对数=3+(4+1-1×3)=4，有1个孤电子对，空间构型为三角锥形，所有原子不可能在同一平面，故C项不选；D项，PO43-中心原子的价层电子对数=4+(5+3-4×2)=4，没有孤电子对，空间构型为正四面体，SO42-中心原子的价层电子对数=4+(6+2-4×2)=4，没有孤电子对，空间构型为正四面体，所有原子不可能在同一平面，故D项不选；故选A。3．下列对应关系不正确的是()选项ABCD中心原子所在族ⅣAⅤAⅣAⅥA分子通式AB4AB3AB2AB2立体结构正四面体形平面三角形直线形Ⅴ形【答案】B【解析】当中心原子在ⅤA族时，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族时，AB4分子是正四面体形，当中心原子在ⅣA族时，AB2分子是直线形，当中心原子在ⅥA族时，AB2分子是Ⅴ形。故选B。4．有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如图所示：(X)，(Y)。下列说法错误的是()A．X的组成为CHeq\o\al(＋,3) B．Y的组成为CHeq\o\al(－,3)C．X的价层电子对数为4 D．Y中键角小于120°【答案】C【解析】由图可知，X为平面三角形结构，其碳原子应该有三对价层电子对，其组成为CHeq\o\al(＋,3)，A项正确，C项错误；Y为三角锥形结构，其碳原子有四对价层电子对，故其组成为CHeq\o\al(－,3)，键角比120°小，B、D项正确。故选C。5．下列叙述正确的是()A．NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心B．CC14是非极性分子，分子中C原子处在4个C1原子所组成的正方形的中心C．H2O是极性分子，分子中O原子处在2个H原子所连成的直线的中央D．CO2是非极性分子，分子中C原子处在2个O原子所连成的直线的中央【答案】D【解析】根据价层电子对互斥，价层电子对个数=σ键个数+(a-xb)，确定微粒空间构型和中心原子杂化方式，再根据正负电荷重心是否重合判断分子的极性。A项，N与3个H原子形成σ键，孤对电子数为=1，所以N原子采用sp3杂化，为三角锥形分子，N原子没有处在3个H原子所组成的三角形的中心，分子中正负电荷重心不重合，是极性分子，故A项错误；B项，CCl4中C与4个Cl形成4个σ键，孤对电子数为0，所以C原子采用sp3杂化，为正四面体结构，该分子正负电荷重心重合，为非极性分子，故B项错误；C项，H2O中O与2个H形成σ键，孤对电子数为=2，所以O原子采用sp3杂化，为V形分子，分子中O原子和2个H原子不在一条直线上，分子中正负电荷重心不重合，为极性分子，故C项错误；D项，CO2中C与2个O形成σ键，孤对电子数为=0，所以C原子采用sp杂化，为直线形分子，分子中C原子和2个O原子在一条直线上，且C原子处在2个O原子所连成的直线的中央，分子中正负电荷重心重合，为非极性分子，故D项正确；故选D。6．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是()A．烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化成键B．炔烃分子中的碳碳叁键由1个σ键、2个π键组成C．苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π键D．甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化成键【答案】D【解析】甲苯分子中，苯环上的碳原子都采用sp2杂化，但甲基上的碳原子采用sp3杂化，D错。7．有几种阴离子的信息如下：阴离子ClO4-ClO3-MClO-中心元素化合价+5+3+1中心原子杂化类型sp3sp3下列推断不正确的是()A．ClO3-和CO32-的价电子总数相同 B．M的化学式为ClO2-C．ClO3-、ClO-中氯原子的杂化类型都为sp3 D．M的空间结构为V形【答案】A【解析】A项，ClO3-和CO32-的价电子总数分别为7+3×6+1＝26、4+3×6+2＝24，不相同，A项错误；B项，M中Cl元素的化合价是+3价，杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为ClO2-，B项正确；C项，ClO3-中价层电子对数是＝4，ClO-中价层电子对数是＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；D项，M中价层电子对数是＝4，含有2对孤对电子，所以空间结构为V形，D项正确；故选A。8．短周期元素X、Y、Z原子序数依次增大，X元素基态原子有2个未成对电子，Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1个，Z的一种“超原子”(Z13-)具有40个价电子，下列说法错误的是()A．简单离子半径：YZ B．XO32-的空间构型为平面三角形C．YO3-中心原子的杂化方式为sp2杂化 D．X、Y、Z的电负性：YXZ【答案】A【解析】短周期元素X、Y、Z原子序数依次增大，Z的一种超原子Z13-具有40个价电子，则Z的价电子数为个，Z为Al元素，Y元素基态原子的核外p电子数比s电子数少1个，Y为N元素，X元素基态原子有2个未成对电子，X为C元素。A项，N3-和Al3+的核外电子层数相同，而N的核电荷数小于Al，则离子半径：N3->Al3+，A项错误；B项，CO32-的中心原子的价电子对数为，不含孤电子对，采用sp2杂化，空间构型为平面三角形，B项正确；C项，NO3-的中心原子的价电子对数为，不含孤电子对，采用sp2杂化，C项正确；D项，元素的非金属越强，电负性越大，故N>C>Al，D项正确；故选A9．X、Y、Z、Q、E、M六种元素中，X的原子的基态价电子排布式为2s2，Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子，Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生