《第一單元 分子的空間結(jié)構(gòu)》（同步訓(xùn)練）高中化學(xué)選擇性必修2-蘇教版-2024-2025學(xué)年

《第一單元分子的空間結(jié)構(gòu)》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、某化合物的空間結(jié)構(gòu)如右圖所示，該化合物的分子中心原子是：A.碳原子B.氮原子C.氫原子D.氧原子2、根據(jù)價層電子對互斥理論（VSEPR），以下哪個分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形？A.H2OB.CH4C.NH3D.BF33、以下分子中，空間構(gòu)型為平面三角形的是（）A、CH4B、BF3C、NH3D、H2O4、已知化合物AB4是一種分子晶體，中心原子A的價電子數(shù)為4，與4個B原子形成共價鍵。如果B原子的最外層電子數(shù)為2，那么A原子的雜化軌道類型為（）A、spB、sp2C、sp3D、sp3d5、在下列分子中，哪個分子的中心原子采取的是sp3雜化？A、CH4B、BF3C、H2OD、NH36、下列分子或離子中，中心原子的雜化軌道類型為sp2雜化的是（）A、NH3B、BeCl2C、C2H4D、SO4^2-7、下列關(guān)于CH4分子中C-H鍵的描述，正確的是（

）A.C-H鍵的鍵長比C-H鍵的鍵能大B.C-H鍵的鍵長比C-C鍵長C.C-H鍵更容易斷裂D.C-H鍵是非極性鍵，因為C和H的電負(fù)性相同8、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp雜化？A.CH4(甲烷)B.CO2(二氧化碳)C.NH3(氨氣)D.H2O(水)9、下列關(guān)于分子空間結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是（）A.乙烯分子中碳原子形成的是sp2雜化B.二氧化硫分子中硫原子形成的是sp3雜化C.氯化氫分子中氫原子和氯原子都采取sp3雜化D.氨分子中氮原子形成的是sp2雜化10、下列分子中，空間構(gòu)型為平面三角形的是：A.CH4（甲烷）B.NH3（氨）C.BF3（硼trifluoride）D.H2O（水）11、CH4分子中C-H鍵的夾角約為（）A.90°B.120°C.109°28′D.60°12、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp雜化軌道成鍵？A.H2OB.CH4C.CO2D.NH313、下列關(guān)于甲烷（CH4）分子空間結(jié)構(gòu)的描述，正確的是（）A.甲烷分子是平面正方形結(jié)構(gòu)B.甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu)C.甲烷分子是線性結(jié)構(gòu)D.甲烷分子是V形結(jié)構(gòu)14、甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是（）A、直線形B、三角錐形C、正四面體形D、平面正方形15、甲烷分子中碳原子采用哪種雜化軌道形成化學(xué)鍵？A.sp3雜化B.sp2雜化C.sp雜化D.spdy雜化16、下列分子中，中心原子采取sp3雜化的是：A.BF3B.CH4C.BeCl2D.CO2二、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題題目：已知甲烷（CH4）分子中，碳原子和氫原子的成鍵情況如下：C-H鍵為σ鍵，碳原子與氫原子之間的距離為1.09?，鍵角約為109.5°。請回答以下問題：1.根據(jù)甲烷分子的結(jié)構(gòu)，判斷甲烷分子的立體構(gòu)型。2.簡述判斷甲烷分子立體構(gòu)型的依據(jù)。3.若將甲烷分子中的氫原子替換為氟原子，形成CF4分子，判斷CF4分子的立體構(gòu)型，并解釋原因。第二題題目：已知某分子由中心原子C和四個不同的取代基組成，通過分析其分子的空間結(jié)構(gòu)，可以預(yù)測其分子的空間構(gòu)型。若某分子的中心碳原子采取了SP3雜化，且其空間構(gòu)型類似氨氣（NH3）分子，試回答以下問題：1.該分子的空間幾何構(gòu)型是什么？2.為什么該分子的空間構(gòu)型趨于平面四面體而非四面體？3.若該分子中的一個取代基被另一個取代基取代或移除，分子的空間構(gòu)型會發(fā)生怎樣的變化？第三題題目：已知某有機化合物A的分子式為C5H10，A分子中存在一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，另一個碳原子與環(huán)和鏈結(jié)合。請推測該有機化合物A的空間構(gòu)型可能的幾何異構(gòu)體，并簡述其可能的結(jié)構(gòu)特點。第四題題目描述：在氨氣（NH?）分子中，氮原子與三個氫原子通過共價鍵相連。已知氮原子的價電子層有5個電子，氫原子的價電子層有1個電子。試分析并回答下列問題：1.氨氣分子中氮原子的雜化狀態(tài)是什么？說明理由。2.描述氨氣分子的空間構(gòu)型，并解釋其形成原因。3.氨氣分子中的N-H鍵角大約是多少度？為什么會有這樣的鍵角？4.如果將一個氫原子替換為甲基（-CH?），形成的化合物是什么？它的空間構(gòu)型如何變化？1.氨氣分子中氮原子的雜化狀態(tài)是什么？說明理由。2.描述氨氣分子的空間構(gòu)型，并解釋其形成原因。3.氨氣分子中的N-H鍵角大約是多少度？為什么會有這樣的鍵角？4.如果將一個氫原子替換為甲基（-CH?），形成的化合物是什么？它的空間構(gòu)型如何變化？《第一單元分子的空間結(jié)構(gòu)》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、某化合物的空間結(jié)構(gòu)如右圖所示，該化合物的分子中心原子是：A.碳原子B.氮原子C.氫原子D.氧原子答案：A解析：觀察化合物的空間結(jié)構(gòu)圖，可以看到分子中心原子與周圍的原子形成了四個σ鍵，且沒有孤電子對，這符合甲烷（CH4）的結(jié)構(gòu)特點，因此分子中心原子是碳原子。2、根據(jù)價層電子對互斥理論（VSEPR），以下哪個分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形？A.H2OB.CH4C.NH3D.BF3答案：C解析：根據(jù)VSEPR理論，NH3分子中氮原子有3個共價鍵和1個孤電子對，總共有4個電子對。根據(jù)理論，這些電子對將盡可能遠(yuǎn)地排列以減少電子對之間的排斥力，形成四面體結(jié)構(gòu)。然而，由于孤電子對的存在，實際的分子結(jié)構(gòu)是三角錐形。其他選項中，H2O分子具有2個共價鍵和2個孤電子對，形成彎曲形結(jié)構(gòu)；CH4分子有4個共價鍵，形成正四面體結(jié)構(gòu)；BF3分子有3個共價鍵，形成平面三角形結(jié)構(gòu)。因此，正確答案是C。3、以下分子中，空間構(gòu)型為平面三角形的是（）A、CH4B、BF3C、NH3D、H2O答案：B解析：BF3（硼trifluoride）中的硼原子采取sp2雜化，形成平面三角形的結(jié)構(gòu)。而CH4（甲烷）是正四面體結(jié)構(gòu)，NH3（氨）是三角錐型結(jié)構(gòu)，H2O（水）是V型結(jié)構(gòu)。4、已知化合物AB4是一種分子晶體，中心原子A的價電子數(shù)為4，與4個B原子形成共價鍵。如果B原子的最外層電子數(shù)為2，那么A原子的雜化軌道類型為（）A、spB、sp2C、sp3D、sp3d答案：A解析：中心原子A與B原子形成4個σ鍵，由于不影響雜化軌道類型的只有σ鍵，需要確定A原子的雜化軌道類型，去除孤電子對對雜化軌道的影響。B原子的最外層電子數(shù)為2，與A原子形成1個共價鍵，則其余3個軌道被3個孤電子對占據(jù)，因此A原子的價電子對總數(shù)為4，沒有孤電子對。A原子的作用為形成4個共價鍵，因此其雜化軌道類型為sp雜化。5、在下列分子中，哪個分子的中心原子采取的是sp3雜化？A、CH4B、BF3C、H2OD、NH3答案：A解析：在CH4分子中，中心原子碳（C）形成了四個σ鍵，沒有孤電子對，因此碳原子采取sp3雜化。而在BF3分子中，中心原子硼（B）形成了三個σ鍵，有一個孤電子對，因此硼原子采取sp2雜化；在H2O分子中，中心原子氧（O）形成了兩個σ鍵，有兩個孤電子對，因此氧原子采取sp3雜化；在NH3分子中，中心原子氮（N）形成了三個σ鍵，有一個孤電子對，因此氮原子采取sp3雜化。所以，選項A正確。6、下列分子或離子中，中心原子的雜化軌道類型為sp2雜化的是（）A、NH3B、BeCl2C、C2H4D、SO4^2-答案：C解析：本題考察分子或離子中心原子的雜化軌道類型。NH3（選項A）中氮原子以sp3雜化方式成鍵，帶有1對孤對電子。BeCl2（選項B）中鈹原子以sp雜化方式成鍵，沒有孤對電子。C2H4（選項C）中的碳原子采取sp2雜化方式成鍵，以形成平面結(jié)構(gòu)，并且每個碳原子上都有一個雙鍵。SO4^2-（選項D）中的硫原子采取sp3雜化方式成鍵，形成一個四面體構(gòu)型，沒有sp2雜化形式。因此，正確答案是C。7、下列關(guān)于CH4分子中C-H鍵的描述，正確的是（

）A.C-H鍵的鍵長比C-H鍵的鍵能大B.C-H鍵的鍵長比C-C鍵長C.C-H鍵更容易斷裂D.C-H鍵是非極性鍵，因為C和H的電負(fù)性相同答案：B解析：甲烷CH4是典型的四面體分子，C-H鍵是極性共價鍵，由于碳的電負(fù)性較氫略大，所以C-H鍵具有一定的極性。在甲烷中，由于碳?xì)湓影霃降牟町?，C-H鍵長較短。A項不正確，因為鍵長通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于鍵能；C項不正確，因為C-H鍵并不會因為其極性而更容易斷裂；D項錯了，因為C和H的電負(fù)性并不相同，它們之間的電負(fù)性差異導(dǎo)致C-H鍵是極性鍵。B項正確，因為在有機化合物中，C-H鍵的鍵長通常比C-C鍵短。8、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp雜化？A.CH4(甲烷)B.CO2(二氧化碳)C.NH3(氨氣)D.H2O(水)答案：B解析：在分子的空間結(jié)構(gòu)中，中心原子的雜化類型決定了分子的幾何構(gòu)型。雜化軌道是由同一原子內(nèi)的一個或多個s軌道和一個或多個p軌道混合形成的等同軌道。選項中的分子中心原子的雜化類型分別為：A.CH4(甲烷)-中心碳原子采取sp3雜化，形成四個等同的sp3雜化軌道，每個軌道含有一個電子，與氫原子的1s軌道成鍵，形成正四面體結(jié)構(gòu)。B.CO2(二氧化碳)-中心碳原子采取sp雜化，形成兩個sp雜化軌道，分別與兩個氧原子形成σ鍵，另外兩個未成對的p軌道與氧原子形成π鍵，整個分子呈直線形。C.NH3(氨氣)-中心氮原子采取sp3雜化，但是由于存在一對孤對電子，導(dǎo)致分子呈現(xiàn)三角錐形結(jié)構(gòu)。D.H2O(水)-中心氧原子同樣采取sp3雜化，但由于有兩對孤對電子，因此分子呈現(xiàn)彎曲形結(jié)構(gòu)。綜上所述，只有CO2分子的中心原子采取sp雜化，故正確答案為B。9、下列關(guān)于分子空間結(jié)構(gòu)的描述中，正確的是（）A.乙烯分子中碳原子形成的是sp2雜化B.二氧化硫分子中硫原子形成的是sp3雜化C.氯化氫分子中氫原子和氯原子都采取sp3雜化D.氨分子中氮原子形成的是sp2雜化答案：A解析：乙烯分子中碳原子有兩個σ鍵和一個π鍵，共三個雜化軌道，故碳原子采取sp2雜化，形成平面三角形結(jié)構(gòu)。二氧化硫分子中硫原子有兩個σ鍵和兩個π鍵，共四個雜化軌道，故硫原子采取sp2雜化，形成V形結(jié)構(gòu)。氯化氫分子中氫原子和氯原子都只有一個σ鍵，故都采取sp雜化。氨分子中氮原子有三個σ鍵和一個孤對電子，共四個雜化軌道，故氮原子采取sp3雜化，形成三角錐形結(jié)構(gòu)。因此，選項A正確。10、下列分子中，空間構(gòu)型為平面三角形的是：A.CH4（甲烷）B.NH3（氨）C.BF3（硼trifluoride）D.H2O（水）答案：C解析：BF3中硼原子采取sp2雜化，形成3個等性的sp2雜化軌道，與3個氟原子形成σ鍵，且3個成鍵的原子都位于同一平面上，因此BF3的空間構(gòu)型是平面三角形。甲烷（A）是正四面體結(jié)構(gòu)，氨（B）是三角錐形結(jié)構(gòu)，水（D）是彎曲形結(jié)構(gòu)。11、CH4分子中C-H鍵的夾角約為（）A.90°B.120°C.109°28′D.60°答案：C解析：在CH4分子中，碳原子擁有四個價層電子對，且無孤電子對。根據(jù)VSEPR理論（價層電子對互斥理論），四個價層電子對會盡量遠(yuǎn)離，使分子盡可能減少電子對之間的斥力，形成一個正四面體結(jié)構(gòu)。因此，CH4分子中C-H鍵的夾角為109°28′。A、B、D選項都不符合實際情況。12、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp雜化軌道成鍵？A.H2OB.CH4C.CO2D.NH3答案：C解析：A選項H2O分子中，氧原子采取sp3雜化，形成兩個σ鍵和兩對孤對電子，分子構(gòu)型為彎曲形。B選項CH4分子中，碳原子采取sp3雜化，形成四個σ鍵，沒有孤對電子，分子構(gòu)型為正四面體。C選項CO2分子中，碳原子采取sp雜化，與兩個氧原子形成兩個σ鍵和兩個π鍵，分子構(gòu)型為直線形。D選項NH3分子中，氮原子采取sp3雜化，形成三個σ鍵和一對孤對電子，分子構(gòu)型為三角錐形。因此，只有CO2分子中的碳原子采取的是sp雜化，故正確答案為C。13、下列關(guān)于甲烷（CH4）分子空間結(jié)構(gòu)的描述，正確的是（）A.甲烷分子是平面正方形結(jié)構(gòu)B.甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu)C.甲烷分子是線性結(jié)構(gòu)D.甲烷分子是V形結(jié)構(gòu)答案：B解析：甲烷分子中，碳原子與四個氫原子通過共價鍵相連。由于碳原子有四個價電子，而氫原子各提供一個電子，形成四個等價的C-H鍵。根據(jù)VSEPR理論（價層電子對互斥理論），四個電子對會盡量遠(yuǎn)離，形成正四面體結(jié)構(gòu)。因此，選項B正確。選項A、C、D的描述都與甲烷分子的實際空間結(jié)構(gòu)不符。14、甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是（）A、直線形B、三角錐形C、正四面體形D、平面正方形答案：C解析：甲烷（CH?）分子由一個碳原子和四個氫原子組成，碳原子的四個價電子與四個氫原子形成四個σ鍵，沒有任何孤對電子。碳原子的四個價電子在空間上均勻分布，指向四個頂點形成一個正四面體結(jié)構(gòu)。因此，甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形。15、甲烷分子中碳原子采用哪種雜化軌道形成化學(xué)鍵？A.sp3雜化B.sp2雜化C.sp雜化D.spdy雜化答案：A解析：甲烷（CH4）分子中的碳原子通過sp3雜化形成四個等價的σ鍵，與四個氫原子相連，構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)，因此正確答案為A。16、下列分子中，中心原子采取sp3雜化的是：A.BF3B.CH4C.BeCl2D.CO2答案：B.CH4解析：在選項中，只有CH4分子中的碳原子采用了sp3雜化軌道與四個氫原子成鍵，形成了正四面體的空間構(gòu)型。BF3分子中的硼原子采取sp2雜化，BeCl2和CO2分子中的鈹原子和碳原子均采取sp雜化，因此正確答案為B。二、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題題目：已知甲烷（CH4）分子中，碳原子和氫原子的成鍵情況如下：C-H鍵為σ鍵，碳原子與氫原子之間的距離為1.09?，鍵角約為109.5°。請回答以下問題：1.根據(jù)甲烷分子的結(jié)構(gòu)，判斷甲烷分子的立體構(gòu)型。2.簡述判斷甲烷分子立體構(gòu)型的依據(jù)。3.若將甲烷分子中的氫原子替換為氟原子，形成CF4分子，判斷CF4分子的立體構(gòu)型，并解釋原因。答案：1.甲烷分子的立體構(gòu)型為正四面體形。2.判斷甲烷分子立體構(gòu)型的依據(jù)是：甲烷分子中碳原子與氫原子形成四個σ鍵，且四個σ鍵的鍵長和鍵角相等。3.CF4分子的立體構(gòu)型為正四面體形。原因是CF4分子中碳原子同樣與四個氟原子形成四個σ鍵，且四個σ鍵的鍵長和鍵角相等。解析：1.甲烷分子中碳原子與氫原子形成四個σ鍵，且四個σ鍵的鍵長和鍵角相等，因此甲烷分子的立體構(gòu)型為正四面體形。2.判斷甲烷分子立體構(gòu)型的依據(jù)是：甲烷分子中碳原子與氫原子形成四個σ鍵，且四個σ鍵的鍵長和鍵角相等。這種情況下，碳原子周圍形成四個雜化軌道，且四個雜化軌道之間的夾角相等，形成正四面體形。3.CF4分子中碳原子同樣與四個氟原子形成四個σ鍵，且四個σ鍵的鍵長和鍵角相等。因此，CF4分子的立體構(gòu)型也為正四面體形。第二題題目：已知某分子由中心原子C和四個不同的取代基組成，通過分析其分子的空間結(jié)構(gòu)，可以預(yù)測其分子的空間構(gòu)型。若某分子的中心碳原子采取了SP3雜化，且其空間構(gòu)型類似氨氣（NH3）分子，試回答以下問題：1.該分子的空間幾何構(gòu)型是什么？2.為什么該分子的空間構(gòu)型趨于平面四面體而非四面體？3.若該分子中的一個取代基被另一個取代基取代或移除，分子的空間構(gòu)型會發(fā)生怎樣的變化？答案與解析：1.分子的空間幾何構(gòu)型是什么？該分子的空間幾何構(gòu)型是三角錐形。因為在C原子上進行SP3雜化后形成的四面體中有三個SP3雜化軌道各形成一個σ鍵，另一個SP3雜化軌道則是孤對電子，這三個σ鍵位于一個大體上扁平的三角錐形狀。2.為什么該分子的空間構(gòu)型趨于平面四面體而非四面體？分子的空間構(gòu)型趨于平面四面體而非普通的四面體，是因為中心原子的SP3雜化軌道對應(yīng)的四個方向在分子內(nèi)部存在著較弱的孤對電子所提供的排斥力。這三個方向彼此成120°，因此趨向于兩個平面構(gòu)成一個平坦的三角錐形，而不是四個方向垂直的直角四面體。這個性質(zhì)類似于氨氣（NH3）分子的空間構(gòu)型，氮氮之間形成鍵角略小于109.5°（氨分子實際的鍵角為107°）的現(xiàn)象。3.若該分子中的一個取代基被另一個取代基取代或移除，分子的空間構(gòu)型會發(fā)生怎樣的變化？若該分子中的一個取代基被另一個取代基替代：由于分子中唯一的SP3雜化軌道被一個新的取代基占據(jù)，這意味著原先的孤對電子會消失，而被一個新的σ鍵取代。因此，分子的整體空間構(gòu)型不會發(fā)生變化，仍然保持三角錐形。若分子中的一個取代基移除：當(dāng)分子中的一個取代基被移除后，原先用于形成該σ鍵的SP3雜化軌道則變成了一個孤對電子的軌道。此時，分子空間構(gòu)型將從具有三個普通σ鍵和支持三個鍵的平面區(qū)域的三角錐形，過渡到一個無需考慮孤電子對的簡單平面三角形結(jié)構(gòu)，實際的鍵角會因為電子對間的排斥力會變大接近120°?？偨Y(jié)：通過考慮中心原子的SP3雜化及孤對電子對立體結(jié)構(gòu)的影響，我們可以準(zhǔn)確預(yù)測分子的空間幾何構(gòu)型，并理解取代基的改變?nèi)绾斡绊懛肿拥目臻g構(gòu)型。第三題題目：已知某有機化合物A的分子式為C5H10，A分子中存在一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，另一個碳原子與環(huán)和鏈結(jié)合。請推測該有機化合物A的空間構(gòu)型可能的幾何異構(gòu)體，并簡述其可能的結(jié)構(gòu)特點。答案：有機化合物A的空間構(gòu)型可能的幾何異構(gòu)體有三種：1.環(huán)戊烷（Cyclopentane）：環(huán)戊烷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)為平面型，分子中碳原子之間通過sp3雜化軌道形成σ鍵，整個環(huán)狀結(jié)構(gòu)為非共軛的碳環(huán)，無π鍵，分子中沒有碳碳雙鍵和三鍵。2.環(huán)戊烯（Cyclopentene）：環(huán)戊烯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)為平面型，其中一個碳原子與環(huán)和鏈結(jié)合，形成碳碳雙鍵。碳碳雙鍵中的兩個碳原子通過sp2雜化軌道形成σ鍵和一個π鍵，分子中存在π電子，使部分碳原子呈現(xiàn)出sp2雜化軌道形成的三面體形狀。3.環(huán)戊二烯（Cyclopentadiene）：環(huán)戊二烯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中存在兩個碳碳雙鍵，分子中存在π電子，使部分碳原子呈現(xiàn)出sp2雜化軌道形成的三面體形狀。由于分子中存在碳碳雙鍵，部分位置上的氫原子可能會在環(huán)外。解析：1.環(huán)戊烷的空間構(gòu)型為平面型，碳原子之間的鍵角為109.5°，分子對稱性較高。2.環(huán)戊烯的空間構(gòu)型為平面型，由于碳碳雙鍵，使分子中部分位置上的鍵角小于109.5°，存在π鍵。碳碳雙鍵中的兩個碳原子處于三面體形狀，與其他碳原子形成共軛π鍵。3.環(huán)戊二烯的空間構(gòu)型為平面型，由于碳碳雙鍵，分子中部分位置上的鍵角小于109.5°，形成π鍵。碳碳雙鍵中的兩個碳原子處于三面體形狀，部分位置上的氫原子可能在環(huán)外。通過以上分析，可以看出三種幾何異構(gòu)體在空間結(jié)構(gòu)上的差異主要體現(xiàn)在碳碳鍵、碳原子雜化方式和分子對稱性等方面。第四題題目描述：在氨氣（NH?）分子中，氮原子與三個氫原子通過共價鍵相連。已知氮原子的價電子層有5個電子，氫原子的價電子層有1個電子。試分析并回答下列問題：1