2.2 分子的空间结构 同步练习【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修2

第二章 第二节 分子的空间结构 1.下列有关 2sp 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.所形成的 3 个 2sp 杂化轨道的能量相同 C.每个 2sp 杂化轨道中 s 能级成分占三分之一 D. 2sp 杂化轨道最多可形成 2 个 σ 键 2.利用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角的大 小，下列判断正确的是( ) A. 2CS 是 V 形分子 B. 2SnBr 的键角大于 120° C. 3BF 是三角锥形分子 D. 4NH 的键角等于109 28  3.下列有关 3NH 和 3BF 的说法正确的是( ) A. 3NH 和 3BF 的空间结构都是三角锥形 B. 3NH 中 N 原子上的孤电子对数为 1， 3BF 中 B 原子上无孤电子对 C. 3NH 和 3BF 形成的化合物 3 3NH BF 中各原子最外层都达到 8 电子稳定结构 D. 3NH 和 3BF 的中心原子的价层电子对数均为 4 4.如图是某硅氧离子的投影图（虚线不表示共价键），通过观察分析，下列叙述正确 的是( ) A.键角为120° B.该硅氧离子可表示为 2 3SiO  C. Si 原子采用 2sp 杂化 D.该硅氧离子可表示为 4 4SiO  5.杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列关于 3sp 、 2sp 、sp 杂化轨 道的夹角的比较正确的是( ) A.sp 杂化轨道的夹角最大 B. 2sp 杂化轨道的夹角最大 C. 3sp 杂化轨道的夹角最大 D. 3sp 、 2sp 、sp 杂化轨道的夹角相等 6.白磷是一种能自燃的单质，其分子的球棍模型如图所示： ，下列叙述错误 的是( ) A.每个磷原子形成 3 个 σ 键，磷原子为 2sp 杂化 B.每个磷原子的价层电子对数为 4，磷原子均为 3sp 杂化 C.1mol 白磷中共含 6mol 非极性键 D.白磷分子的空间结构为正四面体形 7. 3CH 、 3CH 、 3CH 都是重要的有机反应中间体，下列说法不正确的是( ) A.碳原子均采取 2sp 杂化 B. 3CH 中所有原子共面 C. 3CH 的空间结构为三角锥形 D. 3CH 和 3CH 结合可得到 3 3CH CH 8.化合物 A 是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示： ，下 列说法正确的是( ) A.碳、氮原子的杂化类型相同 B.氮原子与碳原子分别为 3sp 杂化与 2sp 杂化 C.1 mol A 分子中所含 σ 键为 10mol D.编号为 a 的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内 9.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为 ，它是经国家 批准使用的植物生长调节剂。 （1）氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为________________。 （2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型有________________，羰基碳原子的杂 化轨道类型为________________。 （3）已知，可用异氰酸苯酯与 2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲： ，反应过程 中，每生成 1mol 氯吡苯脲，断裂_______ mol σ 键，断裂_______ mol π 键。 （4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有 2H O 、 3NH 、 2CO 等。 ①请用共价键的相关知识解释 2H O 分子比 3NH 分子稳定的原因：_______________。 ② 2H O 、 3NH 、 2CO 分子的空间结构分别是________________，中心原子的杂化类型 分别是________________。 答案以及解析 1.答案：D 解析：同一能层上的 s 轨道与 p 轨道的能量差异不大， 2sp 杂化轨道是由同一能层上的 s 轨道与 p 轨道杂化而成的，A 项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B 项正确； 2sp 杂化轨道是 1 个 s 轨道与 2 个 p 轨道杂化而成的，C 项正确； 2sp 杂化轨道最多可形 成 3 个 σ 键，D 项错误。 2.答案：D 解析： 2CS 的中心原子的价层电子对数=2+（4-2×2）÷2=2，不含孤电子对， 2CS 为直线 形，A 项错误； 2SnBr 的中心原子的价层电子对数=2+（4-2×1）÷2=3，孤电子对数为 1， 2SnBr 为 V 形，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥 力，所以 2SnBr 的键角小于 120°，B 项错误； 3BF 的中心原子的价层电子对数=3+（3- 3×1）÷2=3，不含孤电子对， 3BF 为平面三角形，C 项错误； 4NH 的中心原子的价层电 子对数=4+（5-1×4-1）÷2=4，不含孤电子对， 4NH 为正四面体形， 4NH 的键角等于 109 28  ，D 项正确。 3.答案：B 解析：A 项， 3BF 的空间结构为平面三角形，错误；B 项， 3NH 中 N 原子上的孤电子对 数= 1 (5 3 1) 12     ， 3BF 中 B 原子上的孤电子对数= 1 (3 3 1) 02     ，正确；C 项， 3 3NH BF 中氢原子形成 2 电子稳定结构，错误；D 项， 3NH 中 N 原子的价层电子对数 为 3+1=4， 3BF 中 B 原子的价层电子对数为 3+0=3，错误。 4.答案：D 解析：该硅氧离子是以硅原子为中心的正四面体结构，硅氧离子中 4 个 Si — O 键完全 相同，两个 Si — O 键的夹角为109.5° ，A 项错误；根据该硅氧离子的空间结构的投影 图可知，其中含 1 个硅原子和 4 个氧原子，硅元素显+4 价，氧元素显-2 价，故该硅氧 离子可表小为 4 4SiO  ，B 项错误，D 项正确；Si 原子核外最外层为 4 个电子，与氧原子 形成 4 个 σ 键，无孤电子对故 Si 原子采用 3sp 杂化，C 项错误。 5.答案：A 解析： 3sp 、 2sp 、sp 杂化轨道的夹角分别为109 28  、120°、180°，故 A 项正确。 6.答案：A 解析：由白磷分子的球棍模型图可知，每个磷原子均形成了 3 个 σ 键，且每个磷原子 还有一对孤电子对，故价层电子对数为 4，磷原子为 3sp 杂化，A 项错误，B 项正确； 由图可知 C、D 项正确。 7.答案：A 解析： 3CH 和 3CH 中碳原子采取 3sp 杂化，A 项错误； 3CH 中碳原子采取 2sp 杂化，为平 面三角形，所有原子共面，B 项正确； 3CH 中 C 采取 3sp 杂化，为三角锥形，C 项正 确； 3CH 和 3CH 结合可得到 3 3CH CH ，D 项正确。 8.答案：B 解析：A 分子中碳、氮原子各形成了 3 个 σ 键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没 有，故氮原子是 3sp 杂化而碳原子是 2sp 杂化，A 项错误，B 项正确；A 分子中有一个碳 氧双键，故有 12 个共用电子对、11 个 σ 键，C 项错误；由于氮原子为 3sp 杂化，故相 应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D 项错误。 9.答案：（1）1 （2） 2sp 、 3sp 2sp （3）1 1 （4）①H—O 键的键能大于 H—N 键的键能 ②V 形、三角锥形、直线形 3sp 、 3sp 、sp 解析:（1）氯元素基态原子核外电子排布式是 2 2 6 2 51s 2s 2p 3s 3p ，所以未成对电子数为 1。 （2）根据氯吡苯脲的结构简式可知，有 2 个氮原子均形成 3 个单键，孤电子对数为 1，采取 3sp 杂化，剩余 1 个氮原子形成 1 个双键和 1 个单键，孤电子对数为 1，采取 2sp 杂化；羰基碳原子形成 2 个单键和 1 个双键，采取 2sp 杂化。 （3）由于 σ 键比 π 键稳定，根据反应方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中 的 N==C 键中的 π 键和 2-氯-4-氨基吡啶分子中的 N—H 键。 （4）①O、N 属于同周期元素，O 的原子半径小于 N，H—O 键的键能大于 H—N 键的 键能，所以 2H O 分子比 3NH 分子稳定。 ② 2H O 分子中 O 原子的价层电子对数= 6 2 12 42    ，孤电子对数为 2，所以其空间结 构为 V 形，O 原子采取 3sp 杂化； 3NH 分子中 N 原子的价层电子对数= 5 3 13 42    ， 孤电子对数为 1，所以其空间结构为三角锥形，N 原子采取 3sp 杂化； 2CO 分子中 C 原 子的价层电子对数= 4 2 22 22    ，不含孤电子对，所以其空间结构为直线形，C 原子 采取 sp 杂化。