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第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
2.2.2 杂化轨道理论简介
一．选择题
1. 通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体，人们发现等电子体的空间结构
相同，则下列有关说法中正确的是
A. 和 是等电子体，键角均为
B. 和 是等电子体，均为平面三角形结构
C. 和 是等电子体，均为三角锥形结构
D. 和CO是等电子体，化学性质完全相同
【答案】B
【解析】
A.二者原子个数相同且价电子数相同且都是正四面体结构，其键角为 ，故A错误；
B.二者原子个数相同、价电子数相同，所以互为等电子体， 中C原子价层电子对个数是3且
不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断两个微粒空间构型为平面三角形，所以二者都是平面
三角形，故B正确；
C.二者原子个数相同但是价电子数不同，不是等电子体，故C错误；
D.二者原子个数相同、价电子数相同，所以互为等电子体， 和CO化学性质不同，故D错误；
故选：B。
2. 下列说法中正确的是
A. 型的分子空间构型必为平面三角形
B. 分子是三角锥形，这是因为磷原子是 杂化的结果C. 杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个 杂化轨道
D. 中心原子采取 杂化的分子，其几何构型可能是四面体形或三角锥形或V形
【答案】D
【解析】
A. 型的分子空间构型与中心原子的孤电子对数也有关，如 中B原子没有孤电子对，为平
面三角形， 中N原子有1个孤电子对，为三角锥形，故A错误；
B. 分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对，属于 杂化，含有1个孤电子
对，空间构型为三角锥形，故B错误；
C.能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道，则 杂化轨道是能量相近的1个s轨道和3个p轨道
混合形成的四个 杂化轨道，故C错误；
D.凡中心原子采取 杂化的分子，而且没有孤电子对的，几何构型是四面体形，含有1个孤电子
对，几何构型是三角锥形，含有2个孤电子对，则为V形，故D正确；
故选：D。
3. 下列对应关系不正确的是
选项 A. B. C. D.
中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA
分子通式
立体构型 正四面体形 平面三角形 直线形 V形
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】略
4. 下列描述中正确的是
A. 的空间构型为平面三角形
B. 的中心原子有6对成键电子对，无孤电子对C. 和 的中心原子均为 杂化
D. 和 的空间构型均为直线形
【答案】B
【解析】
该离子中价层电子对个数 且含有一个孤电子对，其空间构型为三角锥
形，故A错误；
B.该分子中价层电子对个数 且不含孤电子对，所以 的中心原子有6对成键
电子对，无孤电子对，故B正确；
C. 和 的中，B原子价层电子对个数 且不含孤电子对、P原子价层电子
对个数 且含有一个孤电子对，故前者是 杂化、后者是 杂化，故C错
误；
D. 和 分子中，Be原子价层电子对个数 且不含孤电子对，Sn原子
价层电子对个数 且含有1个孤电子对，故前者是直线形，后者是V形，故D错
误；
故选：B。
5. 根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型正确的是
中心原子杂化方
选项 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的立体构型
式
A sp 直线形 直线形
B HCHO 平面三角形 三角锥形
C 四面体形 平面三角形
D 正四面体形 正四面体形
【答案】D
【解析】
A、 中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型为平面三角形，分子或离子的立体构型为V型结构，故A错误；
B、HCHO分子中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型为平面三角形，分子或离子的立体构型
为平面三角形，故B错误；
C、 分子中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型为四面体形，分子或离子的立体构型为三
角锥形，故C错误；
D、 分子中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型为正四面体形，分子或离子的立体构型为
正四面体形，故D正确；故选D。
6. 徐光宪在 分子共和国 一书中介绍了许多明星分子，如 、 、 、
等。下列说法正确的是
A. 分子中的O为 杂化
B. 分子中C原子为sp杂化
C. 分子中的B原子 杂化
D. 分子中C原子均为 杂化
【答案】B
【解析】
分子中氧原子形成2个 键，含有2对孤电子对，所以O为 杂化，故A错误；
B. 分子为直线型对称结构，C原子为sp杂化，故B正确；
C. 分子中B与F形成3个 键，所以B原子 杂化，故C错误；
D. 分子中羧基中C原子形成3个 键，没有孤对电子，采取 杂化，但甲基中碳原子
形成4个 键，没有孤对电子，采取 杂化，故D错误，
故选：B。7. 无机苯 的结构与苯类似，也有大 键。下列关于 的说法错误的是
A. 其熔点主要取决于所含化学键的键能
B. 形成大 键的电子全部由N提供
C. 分子中B和N的杂化方式相同
D. 分子中所有原子共平面
【答案】A
【解析】
A、无机苯是分子晶体，其熔点取决于分子间作用力，与化学键的键能无关，故A错误；
B、B的价电子个数是3，B核外三个电子全部成键，则形成大 键的电子全部由N提供，故B正
确；
C、 无机苯 的结构与苯类似，B、N原子杂化方式都为 ，故C正确；
D、苯分子中所有原子共平面，则 无机苯 中所有原子共平面，故D正确；
故选：A。
8. 法匹拉韦是治疗新冠肺炎的一种药物，其结构简式如图所示。下列说法
错误的是
A. 该分子中N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为
B. 该分子中 键的键能大于 键的键能
C. 该分子中所有N原子都为 杂化
D. 该分子中 键与 键数目之比为15：4
【答案】C
【解析】
原子最外层为半充满结构，第一电离能大于相邻元素，同周期元素从左到右，第一电离能呈
增大趋势，则N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为 ，故A正确；
B.键长越小，键能越大，则 键的键能大于 键的键能，故B正确；
C.含有 键的N原子形成3个 键，为 杂化，故C错误；
D.有机物含有1个 、 、 、3个 、2个 、3个 、3个、1个 键，其中双键含有1个 键、1个 键，则该分子中 键与 键数目之比为
15：4，故D正确。
故选：C。
9. 下列分子所含原子中，既有 杂化又有 杂化的是
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
A.甲基上C为 杂化， 上C为 杂化，故A正确；
B.碳碳双键上C为 杂化， 上C为sp杂化，故B错误；
C. 上C为 杂化，故C错误；
D.甲基上C为 杂化，碳碳三键上C为sp杂化，故D错误。
故选A。
10. 某科研人员提出HCHO与 在羟基磷灰石 表面催化氧化生成 和 的历程，该
历程示意图如下 图中只画出了HAP的部分结构 。下列说法错误的是A. HAP能提高HCHO与 的反应速率的原因是降低了反应的活化能
B. HCHO在反应过程中，有 键的断裂和 键形成
C. 根据图示信息， 分子中的氧原子全部来自
D. HCHO和 中碳原子的杂化方式不同
【答案】C
【解析】
A.根据图知，HAP在第一步反应中作反应物、第二步反应中作生成物，所以为催化剂，催化剂能降
低反应的活化能，改变化学反应速率，所以该反应中HAP作催化剂，降低了反应的活化能，提高
反应速率，故A正确；
B.HCHO在反应中有 断裂和 键形成，所以甲醛被氧化生成二氧化碳和水，故B正
确；
C.根据图知， 分子中的氧原子一部分还来自于甲醛，故C错误；
D.HCHO中碳原子的杂化为 、 中碳原子的杂化为sp杂化，故杂化方式不同，故D正确。
故选C 。
11. 下列说法中正确的是
A. 型分子中，若中心原子没有孤对电子，则 为空间对称结构，属于非极性分子
B. 水很稳定是因为水中含有大量的氢键所致
C. 、 、 分子中的O、N、C分别形成2个、3个、4个 键，故O、N、C原子
分别采取 、 、 杂化
D. 配合物 中，中心离子是 ，配位体是 ，配位数是1
【答案】A
【解析】
在 型分子中，若中心原子A无孤对电子，则是非极性分子，非极性分子空间结构都是对称结构，故A正确；
B.水的稳定性来源于化学键 的稳定，与氢键无关，故B错误；
C. 、 、 中 心 原 子 的 价 层 电 子 对 数 分 别 为 、
、 ，均采取 杂化，故C错误；
D.配合物 中，中心离子是 ，配位体是 ，配位数是4，故D错误；
故选：A。
12. 价层电子对互斥理论 是关于分子几何构型的经验规律，该理论认为，分子的稳定结
构应使中心原子价层电子对之间的斥力最小，且不同价层电子对之间排斥力相对大小满足：孤
对电子 孤对电子 孤对电子 键对电子 键对电子 键对电子。如 分子中
下列推断不合理的是
A. 分子中
B. 键角 小于 键角
C. 已知 分子为正四面体， 中的 小于 中的
D. 离子中 小于 分子中
【答案】D
【解析】
A. 分子中N原子有一对孤电子对，根据孤对电子 键对电子 键对电子 键对电子，故
，故A正确；
B. 中O有两对孤电子对，而 中O有一对孤电子对，故H 中键角 小于
键角 ，故B正确；
C.已知 分子为正四面体， 中P有孤电子对， 中P无孤电子对，故 中的
小于 中的 ，故C正确；D. 离子中 大于 分子中 ，故D错误。
13. 已知 分子的空间结构可在二面角中如图所示，下列有关 结构的说法正确的是
A. 中有3个 键、1个 键
B. 为非极性分子
C. 中氧原子为sp杂化
D. 沸点高达 ，可推测 分子间可形成氢键
【答案】D
【解析】
A. 中有3个 键，无 键，故A错误；
B.根据图示， 中正负电荷中心不重合，为极性分子，故B错误；
C. 中氧原子为 杂化，故C错误；
D. 沸点较高，可推测分子间形成了氢键，故D正确。
故选D。
14. 下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是
A. 中P原子 杂化，为三角锥形
B. 中N原子 杂化，为正四面体形
C. 中S原子sp杂化，为直线形
D. 中S原子 杂化，为V形
【答案】C
【解析】A. 中P原子形成3个 键，孤对电子数为 ，则为 杂化，为三角锥形，故A
正确；
B、 中P原子形成4个 键，无孤对电子，为 杂化，为正四面体型，故B正确；
C、 分子中，S原子形成2个 键，孤对电子数为 ，则为 杂化，为V形，故C
错误；
D、 中S原子形成2个 键，孤对电子数为 ，采取 杂化方式，分子几何构型
为V形，故D正确。
故选C。
15. 科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的 如下图所示
。已知该分子中 键角都是 ，下列有关
的说法正确的是
A. 分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B. 分子中四个氮原子共平面
C. 该物质既有氧化性又有还原性
D. 该物质含有 个原子
【答案】C
【解析】
A. 是一种共价化合物，N、O原子之间形成的化学键是极性键，故A错误；
B.根据题干信息知该分子中 键角都是 ，推知分子中4个氮原子在空间呈四面体
型，所以分子中四个氧原子不可能共平面，故B错误；
C.该分子中的氮元素为 价，为中间价可失去或得到电子，则该物质既有氧化性又有还原性，故
C正确；
D. 的相对分子质量为152， 为 ，该物质的分子中所含原子为即 个原子，故D错误。
故选C。
二、填空题
16. 元素X、Y、Z为前四周期元素，X的基态原子核外电子有21种运动状态，元素Y的原子最外
层电子数是其内层的3倍，Z与X、Y不在同一周期，且Z原子核外p电子比s电子多5个。
基态原子的核外电子排布式为 。
是石油化工中重要的催化剂之一，如催化异丙苯 裂化生成苯和丙烯。
苯分子中含有 键的数目为 mol。
异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为 。
与 分子互为等电子体的阳离子为 。
【答案】
、
【解析】
根据题意，元素X、Y、Z为Sc、O、Cl元素，
基态原子的核外电子排布式为： ；故答案为： ；
苯分子中含有12个 键，故 苯分子中含有 键的数目为12mol，故答案为：12；
异丙苯分子中碳原子轨道的杂化类型为： 、 ；故答案为： 、 ；
臭氧含有3个原子，18个价电子，与 分子互为等电子体的阳离子为： ；故答案为：
；
17. 下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题：元素p为26号元素，请写出其基态原子的电子排布式________________。
与a反应的产物的分子中，中心原子的杂化形式为________________。
的单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，请用原子结构的知识解释发光的原因：
________________________________________。
、p两元素的部分电离能数据列于下表：
元素 o p
717 759
电离能
1509 1561
3248 2957
比较两元素的 、 可知，气态 再失去一个电子比气态 再失去一个电子难。对此，你
的解释是______________________________________________。
第三周期 8 种元素按单质熔点高低的顺序如图Ⅰ所示，其中电负性最大的是
_______________ 填图中的序号 。
表中所列的某主族元素的电离能情况如图Ⅱ所示，则该元素是____________ 填元素符号。
【答案】
电子从能量较高的轨道跃迁到能量较低的轨道时，以光 子 的形式释放能量
的3d轨道电子排布为半满状态，比较稳定
【解析】
【解答】
号为铁元素，其基态原子的电子排布式为 。
为N元素，a为H元素，二者形成的 中N原子的杂化形式为 。
为Mg元素，Mg单质在空气中燃烧发出耀眼的白光，原因是电子从能量较高的轨道跃迁到能
量较低的轨道时，以光 子 的形式释放能量。
元素为Mn，其基态原子电子排布式为 ， 的基态离子的电子排布
式为 ，其3d轨道为半充满结构，相对比较稳定，当其失去第三个电子时比较困
难，而 的基态离子的电子排布式为 ，其3d能级再失去一个电子即为半充满
结构，形成相对比较稳定的结构，故其失去第三个电子比较容易。
第三周期8种元素分别为钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩，其单质中钠、镁、铝形成金属晶
体，熔点依次升高；硅形成原子晶体；磷、硫、氯、氩形成分子晶体，且常温下磷、硫为固体，氧
气、氩为气体，故8种元素按单质熔点由高到低的顺序为硅、铝、镁、硫、磷、钠、氯、氩，其中
电负性最大的为氯。由图可知，该元素的电离能 远大于 ，故为第ⅢA族元素，周期表中所列的第ⅢA族元素i
属于第三周期，应为Al。
18. 请完成下列各题的填空：
氢化钠 电子式为 ______ ，氢负离子的离子结构示意图为 ______ ；
元素X的最外层电子数是次外层电子数的2倍，该元素名称是 ______ ，该元素核外电子
排布式为 ______ ，画出该元素的外围电子排布图 ______ ；
前四周期元素中，未成对电子数为5的元素符号是 ______ ，该元素在周期表中的位置为
第______ 周期， ______ 族， ______ 区；
、N、O的第一电离能由大到小的顺序为 ______ ，由这三种元素和氢原子共同组成的离
子化合物的化学式为 ______ ；
亚硒酸根离子 的VSEPR模型为 ______ ，其中心原子的轨道杂化方式为 ______
；
【答案】 ： ； ；
碳； ； ；
；四；ⅤⅡB；d；
； 或者 ；
四面体型； ；
【解析】是离子化合物，阴离子是 ，NaH的电子式为 ： ，氢负离子的离子结构示意
图为 ，故答案为： ： ； ；
原子核外电子的排列情况是：第一层排满了只能排2个电子，第二层排满了只能排8个电子，
最外层不能超过8个电子，由某元素的原子最外层电子数是次外层电子数的 2倍，所以该元素核外
电子只能有两层，所以第一层是2，第二层是4，所以质子数是6，所以是碳元素，核外电子排布式
为 ， 外 围 电 子 排 布 图 为 ， 故 答 案 为 ： 碳 ； ；
；
前四周期元素中，未成对电子数为5即外围电子排布图为 ，原子序数为25即为Mn，该
元素在周期表中的位置为第四周期，ⅤⅡB族，d区，故答案为：Mn；四；ⅤⅡB；d；
、O、N元素都是第二周期非金属元素，同一周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，但 N
元素原子2p能级是半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能由
大到小的顺序为 ；由这三种元素和氢原子共同组成的离子化合物的化学式为
或者 ，故答案为： ； 或者 ；
中心原子Se原子孤电子对数为 ，价层电子对数 ，则中心原子的
轨道杂化方式为 ， 离子的VSEPR构型为四面体型，故答案为：四面体型； ；
