《第2節共價鍵與分子的空間結構》同步訓練(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、已知甲烷分子中碳原子和氫原子通過共價鍵結合，每個碳原子形成4個共價鍵，每個氫原子形成1個共價鍵。下列關于甲烷分子結構的說法正確的是：A.甲烷分子中碳原子和氫原子的鍵角約為109°28′B.甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型為sp2C.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價鍵為離子鍵D.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價鍵為極性共價鍵2、下列分子中，分子構型為平面三角形的是（）。A、CH4B、NH3C、CO2D、BF33、下列哪組分子中心原子的雜化軌道類型相同？（）A、CH4、BF3B、NH3、CCl4C、SO3、CO2D、H2O、BF34、下列分子中，中心原子采取sp3雜化的是：A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl25、根據價層電子對互斥理論，下列分子或離子中，價層電子對最少的為：A.H2OB.NH3C.CH4D.BF36、下列分子中，中心原子采用sp3雜化且分子空間結構為正四面體的是（）A、CO2B、CH4C、BF3D、SO27、下列關于甲烷（CH4）分子結構描述正確的是（）A、甲烷分子中碳和氫原子的sp3雜化軌道均為線性排列B、甲烷分子中碳原子采用sp雜化，氫原子采用sp2雜化C、甲烷分子中C-H鍵的鍵長應該小于C-C鍵的鍵長D、甲烷分子的空間結構為正四面體，四個C-H鍵的鍵角均為109°28′8、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化？A.H2OB.BeCl2C.BF3D.CO29、下列關于分子空間結構的說法中，正確的是（）A.同種原子間形成的共價鍵，鍵長相同B.只含雙鍵或三鍵的分子一定是平面結構C.常溫下為氣態的分子，其分子空間結構一定是線性結構D.具有相同電子式的分子，其分子空間結構也相同10、下列分子中，分子空間結構為平面正三角形的是（）A.BCl?B.CCl?C.BF?D.SF?11、下列物質中，其分子結構屬于四面體型的是（）A.H2OB.CO2C.SO2D.NH312、下列關于共價鍵的說法正確的是：A.共價鍵是由兩個原子間的電子對共享形成的。B.在形成共價鍵的過程中，原子會失去或獲得電子。C.共價鍵只能在非金屬元素之間形成。D.氫鍵是一種比共價鍵強得多的相互作用力。13、下列分子中，中心原子采用sp3雜化軌道，且分子呈四面體構型的是：A.NH3B.H2OC.CO2D.CH414、下列分子中的中心原子采取sp3雜化的是（）A.BeCl?B.CCl?C.BF?D.SO?15、分子中原子數量比為1：2的分子結構中，其空間構型為：A.鍵角為180°，直線形B.鍵角大于109.5°，彎曲形C.鍵角小于109.5°，V形D.鍵角為120°，平面三角形16、下列分子中，中心原子采用sp3雜化的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.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：給出甲烷分子的結構式和中心碳原子的雜化類型，并解釋為什么甲烷分子中所有鍵角都是109.5°。第二題根據以下化學鍵類型和分子的空間結構，判斷下列說法的正確性。（每題有2個小題，每小題有兩個選項，選擇正確的答案）1.CH4分子的空間結構是正四面體，C-H鍵為非極性鍵；2.H2O分子中O-H鍵為極性鍵，分子空間結構為V形。A.1正確，2正確B.1正確，2錯誤C.1錯誤，2正確D.1錯誤，2錯誤第三題已知甲烷（CH4）分子是正四面體結構，每個氫原子與碳原子通過共價鍵連接。假設甲烷分子中的碳原子和氫原子的化學鍵都是σ鍵，請回答以下問題：（1）甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型是什么？為什么？（2）如果甲烷分子中的碳原子與一個氫原子被氯原子取代，形成CH3Cl，這種取代后的分子結構會發生變化嗎？為什么？（3）比較甲烷和CH3Cl分子的極性，并解釋原因。第四題題目：請解釋為什么水分子（H2《第2節共價鍵與分子的空間結構》同步訓練及答案解析一、單項選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、已知甲烷分子中碳原子和氫原子通過共價鍵結合，每個碳原子形成4個共價鍵，每個氫原子形成1個共價鍵。下列關于甲烷分子結構的說法正確的是：A.甲烷分子中碳原子和氫原子的鍵角約為109°28′B.甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型為sp2C.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價鍵為離子鍵D.甲烷分子中碳原子和氫原子的共價鍵為極性共價鍵答案：A解析：甲烷分子中碳原子形成4個共價鍵，每個鍵角約為109°28′，符合四面體結構的鍵角。因此，選項A正確。甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型為sp3，而非sp2，所以選項B錯誤。甲烷分子中碳原子和氫原子的共價鍵為非極性共價鍵，因為它們之間的電負性差較小，所以選項C和D錯誤。2、下列分子中，分子構型為平面三角形的是（）。A、CH4B、NH3C、CO2D、BF3答案：D解析：BF3（三氯化硼）的中心原子硼原子以三個sp2雜化軌道形成三個等價的σ鍵，且沒有孤對電子，因此其分子構型呈現平面三角形結構。CH4（甲烷）呈現正四面體結構，NH3（氨氣）呈現三角錐形結構，CO2（二氧化碳）呈現直線形結構。故正確答案為D。3、下列哪組分子中心原子的雜化軌道類型相同？（）A、CH4、BF3B、NH3、CCl4C、SO3、CO2D、H2O、BF3答案：D解析：A選項中，CH4的碳原子采用sp3雜化，而BF3的硼原子采用sp2雜化；B選項中，NH3的氮原子采用sp3雜化，CCl4的碳原子采用sp3雜化；C選項中，SO3的硫原子采用sp2雜化，而CO2的碳原子采用sp雜化；D選項中，H2O的氧原子采用sp3雜化，而BF3的硼原子采用sp2雜化。因此，只有D選項中的兩個分子中心原子的雜化軌道類型相同，均采用sp3雜化。4、下列分子中，中心原子采取sp3雜化的是：A.CO2B.BF3C.CH4D.BeCl2答案：C.CH4解析：在選項中，CO2和BeCl2的中心原子分別采取sp雜化，BF3的中心原子采取sp2雜化，而CH4中的碳原子則采取sp3雜化，形成四個等同的C-H鍵，使甲烷分子呈現出正四面體的空間構型。因此，正確答案為C.CH4。5、根據價層電子對互斥理論，下列分子或離子中，價層電子對最少的為：A.H2OB.NH3C.CH4D.BF3答案：D解析：根據價層電子對互斥理論，分子的空間結構主要由價層電子對的排斥力決定。在上述選項中，H2O分子有2個成鍵電子對和2個孤電子對，NH3分子有3個成鍵電子對和1個孤電子對，CH4分子有4個成鍵電子對，而BF3分子有3個成鍵電子對。因此，BF3的價層電子對最少，為3個。6、下列分子中，中心原子采用sp3雜化且分子空間結構為正四面體的是（）A、CO2B、CH4C、BF3D、SO2答案：B解析：選項ACO2中碳原子采用sp雜化，形成直線形分子結構；選項BCH4中碳原子采用sp3雜化，空間結構為正四面體；選項CBF3中硼原子采用sp2雜化，形成平面三角形結構；選項DSO2中硫原子采用sp2雜化，空間結構為V形。因此，正確答案是B。7、下列關于甲烷（CH4）分子結構描述正確的是（）A、甲烷分子中碳和氫原子的sp3雜化軌道均為線性排列B、甲烷分子中碳原子采用sp雜化，氫原子采用sp2雜化C、甲烷分子中C-H鍵的鍵長應該小于C-C鍵的鍵長D、甲烷分子的空間結構為正四面體，四個C-H鍵的鍵角均為109°28′答案：D解析：甲烷分子中，碳原子通過sp3雜化，形成四個等價的sp3雜化軌道，用來與四個氫原子形成σ鍵。由于sp3雜化軌道是正四面體型排列，因此甲烷分子的空間結構為正四面體。四個C-H鍵的鍵角均為109°28′。A、B、C選項均與甲烷分子的實際結構不符。8、下列分子中，哪一個的中心原子采取sp3雜化？A.H2OB.BeCl2C.BF3D.CO2答案：A.H2O解析：在H2O分子中，氧原子周圍有兩對成鍵電子和兩對孤對電子，總共需要四個軌道來容納這些電子對，因此氧原子采取sp3雜化。BeCl2中的鈹原子采取sp雜化，BF3中的硼原子采取sp2雜化，而CO2中的碳原子也采取sp雜化。因此，選項A正確。9、下列關于分子空間結構的說法中，正確的是（）A.同種原子間形成的共價鍵，鍵長相同B.只含雙鍵或三鍵的分子一定是平面結構C.常溫下為氣態的分子，其分子空間結構一定是線性結構D.具有相同電子式的分子，其分子空間結構也相同答案：D解析：選項A錯誤，因為同種原子間形成的共價鍵，其鍵長受鍵能、原子半徑等因素的影響，不一定相同；選項B錯誤，因為只含雙鍵或三鍵的分子，其空間結構受原子雜化狀態和孤對電子的影響，不一定是平面結構；選項C錯誤，因為常溫下為氣態的分子，其分子空間結構可以是線性結構，也可以是角形、四面體等非線性結構；選項D正確，具有相同電子式的分子，其分子空間結構一定相同，因為分子空間結構取決于分子中原子的連接方式和原子間的電子排布。10、下列分子中，分子空間結構為平面正三角形的是（）A.BCl?B.CCl?C.BF?D.SF?答案：C解析：BF?為硼氟化物，其中硼原子周圍有3個孤對電子，但未參與配位，因此其分子空間結構為平面正三角形。而BCl?、CCl?和SF?的分子空間結構分別是平面三角形、正四面體和變形四面體。因此正確答案是C。11、下列物質中，其分子結構屬于四面體型的是（）A.H2OB.CO2C.SO2D.NH3答案：D解析：根據分子的空間電子對排布和分子的幾何結構理論，NH3分子為sp3雜化，含有一個孤電子對，因此其空間結構為三角錐形，而不是四面體型。H2O分子為sp3雜化，但含有兩個孤電子對，為彎曲形（V型）。CO2和SO2均為直線形分子。正確答案是D中的NH3，因為它具有三個孤電子對，并且其空間結構較為接近四面體型。12、下列關于共價鍵的說法正確的是：A.共價鍵是由兩個原子間的電子對共享形成的。B.在形成共價鍵的過程中，原子會失去或獲得電子。C.共價鍵只能在非金屬元素之間形成。D.氫鍵是一種比共價鍵強得多的相互作用力。答案：A解析：選項A描述了共價鍵的本質，即兩個原子通過共享一對或多對電子來形成穩定的分子結構，這是正確的。而選項B則是對離子鍵的描述，因為共價鍵并不涉及電子的完全得失。選項C雖然大多數情況下共價鍵確實是在非金屬元素之間形成，但也有例外，比如氮化硼中的共價鍵。最后，選項D不正確，因為氫鍵實際上是一種相對較弱的分子間作用力，遠不如典型的共價鍵強度大。因此，正確答案為A。13、下列分子中，中心原子采用sp3雜化軌道，且分子呈四面體構型的是：A.NH3B.H2OC.CO2D.CH4答案：D解析：在NH3中，氮原子采用sp3雜化，但由于有一個孤對電子，因此分子呈三角錐形；在H2O中，氧原子也采用sp3雜化，但由于有兩個孤對電子，分子呈V形；在CO2中，碳原子采用sp雜化，分子呈直線形；而在CH4中，碳原子采用sp3雜化，沒有孤對電子，因此分子呈四面體構型。所以正確答案是D。14、下列分子中的中心原子采取sp3雜化的是（）A.BeCl?B.CCl?C.BF?D.SO?答案：B.CCl?解析：在此題中，我們需要根據分子的價層電子對互斥理論（VSEPR理論）判斷中心原子的雜化類型。A.BeCl?中，鈹（Be）的價電子為2s2，與兩個氯原子形成兩個單鍵，還剩余兩個價電子，總共有4個電子對，其中兩個為成鍵電子對，兩個為孤對電子。根據VSEPR理論，這種情況下鈹原子采取sp3幾何構型，但因為孤對電子，實際的模樣趨向于平面三角形（三角錐形）構型，因此中心原子并不完全是sp3雜化。B.CCl?中，碳（C）的價電子為2s22p2，與四個氯原子形成四個單鍵，總共有4個電子對，全部為成鍵電子對，因此碳原子采取sp3雜化，且分子的構型為正四面體。C.BF?中，硼（B）的價電子為2s22p1，形成三個單鍵，剩余一個價電子。四個電子對中，三個是成鍵電子對，一個為孤對電子，根據VSEPR理論，這種情況下硼原子采取sp2雜化，且分子的構型為平面三角形。D.SO?中，硫（S）的價電子為3s23p?，與一個氧原子形成一個雙鍵，與另一個氧原子形成一個單鍵，剩余一個未成對電子，總共有4個電子對，其中兩個是成鍵電子對，兩個是孤對電子（一個雙鍵看作兩個成鍵電子對）。根據VSEPR理論，這種情況下硫原子采取sp3雜化，但因為孤對電子的斥力作用，分子的構型實際上是V形。所以，采取sp3雜化的分子是B.CCl?。15、分子中原子數量比為1：2的分子結構中，其空間構型為：A.鍵角為180°，直線形B.鍵角大于109.5°，彎曲形C.鍵角小于109.5°，V形D.鍵角為120°，平面三角形答案：A解析：分子中原子數量比為1：2意味著分子中只有一個中央原子與兩個外圍原子形成共價鍵。這種結構通常符合直線形構型，例如CO2分子，其鍵角為180°，符合選項A的描述。選項B表示有彎曲的形狀，C表示V形，D表示平面三角形，這些構型不符合題目中原子數量比為1：2的條件。16、下列分子中，中心原子采用sp3雜化的是：A.CH4B.NH3C.H2OD.CO2答案：A解析：在CH4分子中，碳原子形成了4個單鍵，沒有孤對電子，因此它的雜化軌道數為4，碳原子采用sp3雜化。而在NH3分子中，氮原子形成了3個單鍵，有一個孤對電子，所以它的雜化軌道數為4，氮原子也采用sp3雜化。H2O分子中，氧原子形成了2個單鍵，有兩個孤對電子，它的雜化軌道數為4，氧原子采用sp3雜化。CO2分子中，碳原子形成了2個雙鍵，沒有孤對電子，因此它的雜化軌道數為2，碳原子采用sp雜化。所以正確答案是A。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：給出甲烷分子的結構式和中心碳原子的雜化類型，并解釋為什么甲烷分子中所有鍵角都是109.5°。答案：1.甲烷分子的結構式：甲烷（CH?）分子是一個正四面體結構，中心碳原子被四個氫原子包圍。其結構式可以表示為：C|H-H-H\/H2.中心碳原子的雜化類型：中心碳原子采取sp3雜化，形成四個sp3等性雜化軌道，分別與四個氫原子形成四個σ鍵。3.解釋鍵角為109.5°的原因：在sp3雜化中，四個sp3雜化軌道之間的夾角為109.5°。這是因為sp3雜化軌道是由一個s軌道和三個p軌道混合而成的，四個雜化軌道空間分布呈正四面體結構。這種結構使每個sp3雜化軌道上的電子云密度分布均勻，使得分子的能量達到最低，從而形成鍵角約為109.5°的鍵角。此角度使每個鍵都有最大的排斥力平衡，保證了分子結構的穩定性。解析：該題考察了學生對甲烷分子結構、雜化軌道以及分子空間構型的理解。通過正確的描述甲烷分子的結構式并分析中心碳原子的雜化類型和鍵角形成的原因，可以加深對共價鍵與分子空間結構關系的認識。甲烷作為典型的四中心四面體分子，其鍵角幾乎是理想狀態下的109.5°，是典型sp3雜化的一個直接體現。第二題根據以下化學鍵類型和分子的空間結構，判斷下列說法的正確性。（每題有2個小題，每小題有兩個選項，選擇正確的答案）1.CH4分子的空間結構是正四面體，C-H鍵為非極性鍵；2.H2O分子中O-H鍵為極性鍵，分子空間結構為V形。A.1正確，2正確B.1正確，2錯誤C.1錯誤，2正確D.1錯誤，2錯誤答案：B解析：1.CH4分子中C原子形成的四個單鍵完全相同，且分子呈正四面體結構，C-H鍵雖然存在極性，但在對稱分子中表現為非極性鍵，故說法“CH4分子的空間結構是正四面體，C-H鍵為非極性鍵”是正確的。2.H2O分子中O原子上有兩個孤電子對，考慮這兩個孤電子對對O-H鍵夾角的影響，分子呈現V形結構。由于O-H鍵的電負性差異，使得O-H鍵具有極性，故說法“H2O分子中O-H鍵為極性鍵，分子空間結構為V形”也是正確的。綜上所述，答案為B。第三題已知甲烷（CH4）分子是正四面體結構，每個氫原子與碳原子通過共價鍵連接。假設甲烷分子中的碳原子和氫原子的化學鍵都是σ鍵，請回答以下問題：（1）甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型是什么？為什么？（2）如果甲烷分子中的碳原子與一個氫原子被氯原子取代，形成CH3Cl，這種取代后的分子結構會發生變化嗎？為什么？（3）比較甲烷和CH3Cl分子的極性，并解釋原因。答案：（1）甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型是sp3雜化。因為甲烷分子中碳原子與四個氫原子形成四個σ鍵，沒有孤電子對，根據雜化軌道理論，碳原子需要形成四個等價的雜化軌道來與氫原子的1s軌道重疊，形成四個σ鍵。（2）如果甲烷分子中的碳原子與一個氫原子被氯原子取代，形成CH3Cl，這種取代后的分子結構會發生微小的變化。由于氯原子的電負性比氫原子大，它會稍微拉電子，導致C-Cl鍵的鍵長略短于C-H鍵，并且使得分子的極性增強。但是，由于CH3Cl分子仍然是四面體結構，其對稱性使得分子的整體極性不會發生顯著變化。（3）甲烷分子