《專題4 分子空間結構與物質性質》試卷及答案-高中化學選擇性必修2-蘇教版-2024-2025學年

《專題4分子空間結構與物質性質》試卷(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、下列關于甲烷分子空間結構的描述正確的是（）A.甲烷分子為平面正方形結構B.甲烷分子為正四面體結構C.甲烷分子中碳原子與其他四個氫原子共面D.甲烷分子中碳原子與其他四個氫原子共線2、在下列分子中，中心原子采取sp3雜化軌道的是：A.CH4B.BF3C.CO2D.NH33、下列關于分子空間結構的描述，正確的是（）A.甲烷分子呈正四面體結構，因此它的鍵角為90°B.氨分子呈三角錐形結構，N-H鍵的鍵角約為109.5°C.氯化氫分子呈線性結構，H-Cl鍵的鍵角為180°D.乙烯分子中，C=C雙鍵的鍵長為1.5×10^-10m4、下列化合物中，分子空間結構為四面體結構的是（）A.甲烷（CH4）B.二氧化硫（SO2）C.氯化氫（HCl）D.二氧化碳（CO2）5、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化且具有四面體的空間構型？A.NH3B.CH4C.H2OD.CO26、某有機物分子中，所有碳原子都位于同一平面上，且分子中不含有孤對電子。該有機物的結構簡式最可能是：A.CH3CH3B.CH3CH=CH2C.CH2=CH-CH3D.CH≡CH7、在下列分子中，哪一個具有線性幾何結構？A.水(H?O)B.二氧化碳(CO?)C.甲烷(CH?)D.氨(NH?)8、甲烷分子（CH4）和四氯化碳分子（CCl4）的空間構型分別是（）A.正四面體、平面正方形B.正四面體、正四面體C.平面三角形、正四面體D.正方形、平面三角形9、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化且分子具有四面體結構？A.CH4B.NH3C.H2OD.CO210、某有機化合物A，分子式為C4H8，A不能使溴水褪色，但可以使高錳酸鉀溶液褪色。下列關于A的結構描述正確的是（）A.A是烯烴，結構簡式為CH2=CHCH2CH3B.A是二烯烴，結構簡式為CH2=CH-CH=CH2C.A是環(huán)狀烴，結構簡式為環(huán)丁烷D.A是芳香烴，結構簡式為苯乙烯11、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化，并且分子具有四面體的空間結構？A.NH3B.CH4C.BF3D.H2O12、下列分子中，中心原子采取sp3雜化軌道的分子是（）A.CH4B.CO2C.H2OD.BF313、下列分子中，哪一個具有直線型的空間結構？A.HB.CC.ND.C14、在下列物質中，具有平面三角形結構的分子是：A.二氧化碳（CO2）B.氧化硫（SO2）C.氧化氮（NO2）D.氯化氫（HCl）15、下列關于分子的空間結構對物質性質影響的說法中，哪一項是不正確的？A.分子的空間結構決定了分子的極性，進而影響其溶解性。B.分子間作用力與分子的空間結構無關，不會影響物質的熔點和沸點。C.酶的活性中心具有特定的空間結構，這種結構對于底物的識別至關重要。D.分子的空間結構能夠影響化學反應的速度，因為反應物必須以適當的方式排列才能發(fā)生有效碰撞。16、下列物質中，分子空間結構為平面三角形的物質是（）A.BF3B.NH3C.H2OD.PF3二、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題：某有機化合物A的分子式為C4H8，已知A分子中存在一個平面結構，且所有氫原子都位于該平面上。請回答以下問題：根據A的分子式，推測A可能的結構類型有哪些？在A的分子結構中，假設存在一個平面結構，請根據已知條件，畫出A的一種可能的結構式。分析A的這種平面結構對其物理性質和化學性質可能產生的影響。第二題：某有機化合物A，其分子式為C4H8，A的分子中所有原子均處于同一平面上。已知A可以發(fā)生加成反應，但不能發(fā)生氧化反應。請回答以下問題：（1）推測A的可能結構式，并畫出結構簡式。（2）如果A與溴單質發(fā)生加成反應，生成的產物B的分子式為C4H8Br2。推測B的可能結構式，并說明理由。（3）根據A的結構，寫出A與溴單質發(fā)生加成反應的化學方程式。第三題：已知：甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、苯（C6H6）、乙炔（C2H2）和二氯甲烷（CH2Cl2）等分子。分析上述分子中哪些屬于非極性分子，哪些屬于極性分子。解釋為什么非極性分子在常溫下通常是無色的，而極性分子在常溫下可能呈現(xiàn)顏色。假設某實驗室新合成了一種分子X，其分子式為C4H6，且實驗測定發(fā)現(xiàn)其分子結構中存在一個碳碳三鍵。請根據已知信息推測分子X可能的幾何構型和極性。第四題：已知甲烷分子（CH4）中，碳原子和氫原子通過共價鍵結合，形成正四面體結構?，F(xiàn)有兩種化合物A和B，它們的分子式相同，但空間構型不同。（1）請寫出甲烷分子中碳原子和氫原子形成的共價鍵類型。（2）若化合物A的空間構型為四面體形，化合物B的空間構型為平面形，請推測這兩種化合物的分子式可能是什么？（3）請說明為什么化合物A和B雖然分子式相同，但空間構型不同?！秾ｎ}4分子空間結構與物質性質》試卷及答案一、單項選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、下列關于甲烷分子空間結構的描述正確的是（）A.甲烷分子為平面正方形結構B.甲烷分子為正四面體結構C.甲烷分子中碳原子與其他四個氫原子共面D.甲烷分子中碳原子與其他四個氫原子共線答案：B解析：甲烷分子中碳原子與其他四個氫原子通過共價鍵相連，形成正四面體結構，碳原子位于中心，四個氫原子位于頂點。這種結構使得甲烷分子具有高度的對稱性，且分子內的鍵角接近109.5度。因此，選項B正確。選項A、C、D均不符合甲烷分子的實際結構。2、在下列分子中，中心原子采取sp3雜化軌道的是：A.CH4B.BF3C.CO2D.NH3答案：A解析：在CH4分子中，碳原子與四個氫原子形成共價鍵，沒有孤對電子，因此碳原子采取sp3雜化軌道。在BF3分子中，硼原子與三個氟原子形成共價鍵，有一個孤對電子，因此硼原子采取sp2雜化軌道。在CO2分子中，碳原子與兩個氧原子形成雙鍵，沒有孤對電子，因此碳原子采取sp雜化軌道。在NH3分子中，氮原子與三個氫原子形成共價鍵，有一個孤對電子，因此氮原子采取sp3雜化軌道。所以正確答案是A。3、下列關于分子空間結構的描述，正確的是（）A.甲烷分子呈正四面體結構，因此它的鍵角為90°B.氨分子呈三角錐形結構，N-H鍵的鍵角約為109.5°C.氯化氫分子呈線性結構，H-Cl鍵的鍵角為180°D.乙烯分子中，C=C雙鍵的鍵長為1.5×10^-10m答案：D解析：A選項，甲烷分子確實是正四面體結構，但其鍵角為109.5°，不是90°；B選項，氨分子確實是三角錐形結構，但其N-H鍵的鍵角約為107°，不是109.5°；C選項，氯化氫分子呈線性結構，H-Cl鍵的鍵角為180°，描述正確；D選項，乙烯分子中，C=C雙鍵的鍵長約為1.34×10^-10m，接近1.5×10^-10m，描述正確。因此，選D。4、下列化合物中，分子空間結構為四面體結構的是（）A.甲烷（CH4）B.二氧化硫（SO2）C.氯化氫（HCl）D.二氧化碳（CO2）答案：A解析：甲烷（CH4）分子中，碳原子采取sp3雜化，形成四個等價的雜化軌道，與四個氫原子形成四個σ鍵，分子空間結構為四面體結構。二氧化硫（SO2）分子中，硫原子采取sp2雜化，形成三個等價的雜化軌道，與兩個氧原子形成兩個σ鍵和一個π鍵，分子空間結構為V形。氯化氫（HCl）為直線形結構。二氧化碳（CO2）為線性結構。故正確答案為A。5、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化且具有四面體的空間構型？A.NH3B.CH4C.H2OD.CO2答案：B解析：選項分析如下：A.NH3（氨氣）：氨氣分子中的氮原子確實采取了sp3雜化，但因為氮原子上有未共享的一對電子，這使得NH3的空間結構為三角錐形，而非四面體。B.CH4（甲烷）：碳原子采取sp3雜化，與四個氫原子形成四個σ鍵，沒有孤對電子的存在，因此CH4呈現(xiàn)標準的四面體型空間構型。C.H2O（水）：水分子中的氧原子也是sp3雜化，但由于有兩個未共享的電子對，H2O的空間構型是彎曲型，不是四面體。D.CO2（二氧化碳）：二氧化碳分子中的碳原子采取的是sp雜化，與兩個氧原子以直線型排列，顯然不符合題目要求。綜上所述，只有選項B符合題目的條件，即中心原子采取sp3雜化并且具有四面體的空間構型。6、某有機物分子中，所有碳原子都位于同一平面上，且分子中不含有孤對電子。該有機物的結構簡式最可能是：A.CH3CH3B.CH3CH=CH2C.CH2=CH-CH3D.CH≡CH答案：B解析：選項A中，乙烷分子中的碳原子不在同一平面上；選項C和D中，丙烯和乙炔分子中雖然碳原子位于同一平面上，但丙烯分子中含有甲基，甲基上的氫原子具有孤對電子。因此，只有選項B中的丙烯（CH3CH=CH2）分子中，所有碳原子都位于同一平面上，且分子中不含有孤對電子。7、在下列分子中，哪一個具有線性幾何結構？A.水(H?O)B.二氧化碳(CO?)C.甲烷(CH?)D.氨(NH?)答案：B.二氧化碳(CO?)解析：分子的空間結構主要由中心原子的價電子對之間的排斥作用決定，這可以通過VSEPR（價層電子對互斥理論）來預測。對于上述選項：水(H?O)：水分子中的氧原子有兩對成鍵電子和兩對孤對電子，導致其采取彎曲形（或V形）幾何結構，角度約為104.5°。二氧化碳(CO?)：二氧化碳分子中的碳原子與兩個氧原子通過雙鍵相連，且沒有孤對電子，因此它采取線性幾何結構，鍵角為180°。甲烷(CH?)：甲烷分子中的碳原子與四個氫原子形成四面體結構，所有鍵角均為109.5°。氨(NH?)：氨分子中的氮原子有三個成鍵電子對和一個孤對電子，形成三角錐形結構，鍵角略小于109.5°。因此，根據以上分析，只有二氧化碳(CO?)具有線性幾何結構，故正確答案為B。8、甲烷分子（CH4）和四氯化碳分子（CCl4）的空間構型分別是（）A.正四面體、平面正方形B.正四面體、正四面體C.平面三角形、正四面體D.正方形、平面三角形答案：B解析：甲烷分子中，碳原子與四個氫原子形成四個σ鍵，且碳原子沒有孤電子對，根據價層電子對互斥理論，其空間構型為正四面體；四氯化碳分子中，碳原子與四個氯原子形成四個σ鍵，且碳原子沒有孤電子對，其空間構型也為正四面體。因此，正確答案為B。9、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化且分子具有四面體結構？A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2答案：A解析：選項分析如下：A.CH4（甲烷）：碳原子通過sp3雜化軌道與四個氫原子形成共價鍵，每個C-H鍵之間的夾角大約為109.5°，呈現(xiàn)典型的四面體結構。B.NH3（氨氣）：氮原子同樣采取sp3雜化，但由于存在一對未共享電子對，導致其空間構型為三角錐形而非四面體。C.H2O（水）：氧原子也是sp3雜化，但是由于兩對未共享電子對的存在，使其實際的空間構型為彎曲形或V字形。D.CO2（二氧化碳）：碳原子采取的是sp雜化，整個分子呈直線形，因此不符合題目要求。綜上所述，只有選項A符合題目描述的條件，即中心原子采取sp3雜化并且分子整體呈現(xiàn)四面體結構。因此正確答案是A。10、某有機化合物A，分子式為C4H8，A不能使溴水褪色，但可以使高錳酸鉀溶液褪色。下列關于A的結構描述正確的是（）A.A是烯烴，結構簡式為CH2=CHCH2CH3B.A是二烯烴，結構簡式為CH2=CH-CH=CH2C.A是環(huán)狀烴，結構簡式為環(huán)丁烷D.A是芳香烴，結構簡式為苯乙烯答案：C解析：C4H8的分子式符合烯烴、環(huán)烷烴和芳香烴的通式，但由于A不能使溴水褪色，說明A中沒有碳碳雙鍵，所以A不可能是烯烴或二烯烴。又因為A可以使高錳酸鉀溶液褪色，說明A中有不飽和鍵，但不是碳碳雙鍵，所以A是環(huán)狀烴。選項C正確。11、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化，并且分子具有四面體的空間結構？A.NH3B.CH4C.BF3D.H2O答案：B.CH4解析：在化學中，分子的空間結構和中心原子的雜化狀態(tài)密切相關。sp3雜化指的是中心原子的一個s軌道和三個p軌道混合形成四個等價的sp3雜化軌道，這些軌道之間的夾角為109.5度，從而構成一個四面體的幾何形狀。NH3(氨氣):氮原子采取sp3雜化，但由于氮原子上有未共享的一對電子（孤對電子），這使得NH3分子的實際空間結構是三角錐形，而不是完全的四面體。CH4(甲烷):碳原子采取sp3雜化，四個氫原子圍繞碳原子形成一個正四面體結構，每個H-C-H鍵角都是109.5度，因此是一個典型的四面體分子。BF3(三氟化硼):硼原子采取sp2雜化，形成的是平面三角形的分子結構，而非四面體。H2O(水):氧原子同樣采取sp3雜化，但因為有兩個孤對電子，這導致了H2O分子的V形（或稱折線形）結構，不是四面體。因此，正確答案是B.CH4，它不僅中心原子采取sp3雜化，而且整個分子呈現(xiàn)出理想的四面體結構。12、下列分子中，中心原子采取sp3雜化軌道的分子是（）A.CH4B.CO2C.H2OD.BF3答案：A解析：在CH4中，碳原子形成了四個C-H鍵，沒有孤電子對，因此采取sp3雜化；在CO2中，碳原子形成了兩個C=O鍵，沒有孤電子對，采取sp雜化；在H2O中，氧原子形成了兩個O-H鍵，有兩對孤電子對，采取sp3雜化；在BF3中，硼原子形成了三個B-F鍵，沒有孤電子對，采取sp2雜化。因此，選項A是正確答案。13、下列分子中，哪一個具有直線型的空間結構？A.HB.CC.ND.C答案：B解析：選項分析基于VSEPR（價層電子對互斥理論）理論來確定分子的幾何形狀。A.H2O：水分子含有兩個氫原子和兩對孤對電子在氧上，根據VSEPR理論，這些電子對會互相排斥，導致B.CO2：二氧化碳由一個碳原子與兩個氧原子組成，每個氧原子通過雙鍵與碳原子相連。因為沒有孤對電子存在于中心碳原子上，且兩邊是對稱的，所以C.NH3：氨分子包含三個氫原子和一對位于氮上的孤對電子。由于這四組電子云（三組成鍵電子云和一組孤對電子云）之間的排斥作用，D.CH4：甲烷分子中，碳原子與四個氫原子各形成一個單鍵，按照VSEPR理論，為了使各鍵間的排斥力最小化，因此，正確答案是B.CO14、在下列物質中，具有平面三角形結構的分子是：A.二氧化碳（CO2）B.氧化硫（SO2）C.氧化氮（NO2）D.氯化氫（HCl）答案：A解析：二氧化碳（CO2）的分子結構是線性結構，氧化硫（SO2）的分子結構是V形結構，氧化氮（NO2）的分子結構是彎曲形結構，氯化氫（HCl）的分子結構是線性結構。因此，具有平面三角形結構的分子是二氧化碳（CO2）。15、下列關于分子的空間結構對物質性質影響的說法中，哪一項是不正確的？A.分子的空間結構決定了分子的極性，進而影響其溶解性。B.分子間作用力與分子的空間結構無關，不會影響物質的熔點和沸點。C.酶的活性中心具有特定的空間結構，這種結構對于底物的識別至關重要。D.分子的空間結構能夠影響化學反應的速度，因為反應物必須以適當的方式排列才能發(fā)生有效碰撞。答案：B解析：選項B的說法是不正確的。分子間作用力（如氫鍵、范德華力等）不僅與分子的空間結構有關，而且它們確實影響物質的物理性質，包括熔點和沸點。分子如何排列以及它們之間的相互作用強弱直接決定了這些性質。例如，水分子間的氫鍵導致水擁有相對較高的沸點。因此，分子的空間結構及其引起的分子間作用力對于決定物質的物理性質是非常重要的。其余選項A、C和D均正確地描述了分子空間結構對物質性質的影響。16、下列物質中，分子空間結構為平面三角形的物質是（）A.BF3B.NH3C.H2OD.PF3答案：A解析：BF3分子中B原子位于中心，三個F原子位于同一平面上，形成平面三角形結構；NH3分子中N原子位于中心，三個H原子和一個孤對電子位于四面體的三個頂點上，呈三角錐形；H2O分子中O原子位于中心，兩個H原子和兩個孤對電子位于四面體的兩個頂點上，呈彎曲形；PF3分子中P原子位于中心，三個F原子和一個孤對電子位于四面體的三個頂點上，呈三角錐形。因此，選項A正確。二、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題：某有機化合物A的分子式為C4H8，已知A分子中存在一個平面結構，且所有氫原子都位于該平面上。請回答以下問題：根據A的分子式，推測A可能的結構類型有哪些？在A的分子結構中，假設存在一個平面結構，請根據已知條件，畫出A的一種可能的結構式。分析A的這種平面結構對其物理性質和化學性質可能產生的影響。答案：A可能的結構類型有：1-丁烯2-丁烯環(huán)丁烷甲基環(huán)丙烷以下為A的一種可能的結構式（以2-丁烯為例）：H2C=CH-CH2-CH3A的這種平面結構對其物理性質和化學性質可能產生的影響：物理性質：由于所有氫原子都位于同一平面上，A的分子可能具有較高的對稱性，從而使其沸點、熔點等物理性質受到影響?；瘜W性質：平面結構可能導致A的某些化學鍵的極性發(fā)生變化，從而影響A的化學反應活性。例如，A的加成反應、取代反應等可能會受到影響。解析：根據A的分子式C4H8，我們可以推測A可能的結構類型。C4H8可以表示一個含有4個碳原子和8個氫原子的不飽和烴。根據不飽和度的不同，A可能的結構類型有1-丁烯、2-丁烯、環(huán)丁烷和甲基環(huán)丙烷。在A的分子結構中，假設存在一個平面結構，我們可以以2-丁烯為例。2-丁烯是一種烯烴，其分子中含有一個碳碳雙鍵。雙鍵兩端的碳原子與相鄰的碳原子形成平面結構，使得所有氫原子都位于該平面上。A的這種平面結構對其物理性質和化學性質可能產生的影響。物理性質方面，由于A的分子具有較高的對稱性，沸點、熔點等物理性質可能受到影響。化學性質方面，平面結構可能導致A的某些化學鍵的極性發(fā)生變化，從而影響A的化學反應活性。第二題：某有機化合物A，其分子式為C4H8，A的分子中所有原子均處于同一平面上。已知A可以發(fā)生加成反應，但不能發(fā)生氧化反應。請回答以下問題：（1）推測A的可能結構式，并畫出結構簡式。（2）如果A與溴單質發(fā)生加成反應，生成的產物B的分子式為C4H8Br2。推測B的可能結構式，并說明理由。（3）根據A的結構，寫出A與溴單質發(fā)生加成反應的化學方程式。答案：（1）A的可能結構式為1,3-丁二烯，結構簡式為CH2=CH-CH=CH2。（2）B的可能結構式為1,2-二溴丁烷，理由是A與溴單質發(fā)生加成反應，溴原子會加成到雙鍵的兩個碳原子上，由于A的所有原子處于同一平面上，所以加成后的B也是平面結構。（3）化學方程式為：CH2=CH-CH=CH2+Br2→CH2Br-CH=CH-CH2Br解析：（1）由于A的分子式為C4H8，且所有原子在同一平面上，且能發(fā)生加成反應但不能發(fā)生氧化反應，說明A是一個烯烴，且不含環(huán)狀結構。根據這些信息，我們可以推斷A是1,3-丁二烯。（2）A與溴單質發(fā)生加成反應，溴原子會加成到雙鍵的兩個碳原子上，由于A是平面結構，加成后的B也是平面結構，因此B的結構式為1,2-二溴丁烷。（3）根據烯烴與溴的加成反應機制，A中的兩個雙鍵會分別與兩個溴原子發(fā)生加成反應，生成1,2-二溴丁烷。第三題：已知：甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、苯（C6H6）、乙炔（C2H2）和二氯甲烷（CH2Cl2）等分子。分析上述分子中哪些屬于非極性分子，哪些屬于極性分子。解釋為什么非極性分子在常溫下通常是無色的，而極性分子在常溫下可能呈現(xiàn)顏色。假設某實驗室新合成了一種分子X，其分子式為C4H6，且實驗測定發(fā)現(xiàn)其分子結構中存在一個碳碳三鍵。請根據已知信息推測分子X可能的幾何構型和極性