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共价键、分子结构、杂化轨道、氢键题库
一、单选题
1．胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu（H2O）4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列有关胆矾的说法正确的是（）
A．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1
B．所有氧原子都采取sp3杂化
C．氧原子参与形成离子键、配位键和氢键三种化学键
D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去
【答案】D
【解析】
【详解】
A.Cu原子的基态电子排布式为[Ar]3d104s1，因而Cu2+的价电子排布式为3d9，A错误；
B.H2O中O原子形成2个σ键，有2个孤电子对，为sp3杂化，硫酸根离子中羟基氧是sp3杂化，非羟基氧不是中心原子，不参与杂化，B错误；
C.在题述结构示意图中，存在O→Cu配位键，H—O、S—O共价键，以及H---O氢键，但不存在氧原子参与的离子键，C错误；
D.由于胆矾晶体中有两类结晶水，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，结合方式不同，因此受热时也会因温度不同而得到不同产物，D正确。
故答案选D。
【点睛】
如何判断配位键？
配位键，又称配位共价键，或简称配键，是一种特殊的共价键。
当共价键中共用的电子对是由其中一原子独自供应，另一原子提供空轨道时，就形成配位键。
配位键形成后，就与一般共价键无异。
成键的两原子间共享的两个电子不是由两原子各提供一个，而是来自一个原子。
例如图片式中“→”表示配位键。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是sp2杂化的结果
B．sp3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sp3杂化轨道
C．中心原子采取sp3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
D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形
【答案】C
【解析】
【详解】
A.PCl3中P原子形成3个σ键，P上还有一对孤电子对，P为sp3杂化，PCl3分子是三角锥形，A项错误；
B.sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，B项错误；
C.中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型可能是四面体形（如CH3Cl）或三角锥形（如NH3）或V形（如H2O），C项正确；
D.AB3型的分子空间构型可能为平面三角形（如BF3）或三角锥形（如NH3），D项错误；答案选C。
【点睛】
本题考查杂化轨道的形成、杂化类型的判断、分子空间构型的判断。
注意：
（1）只有能量相近的原子轨道能发生杂化，能量相差较大的原子轨道间不能发生杂化；
（2）杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对；（3）分子中中心原子的杂化方式相同，分子的几何构型不一定相同，分子的几何构型必须略去中心原子上的孤电子对（如题中C项）。
3．下表中各粒子、粒子对应的立体结构及解释均正确的是
分子
立体结构
原因
A
甲醛（HCHO）
平面三角形
C原子采用sp2杂化且C原子的价电子均参与成键
B
三氯甲烷（CH3Cl）
正四面体
C原子采用sp3杂化且C原子的价电子均参与成键
C
铵根离子（NH4＋）
三角锥型
N原子采用sp3杂化且4个N－H完全一样
D
水分子（H2O）
直线型
O原子采用sp3杂化但O原子有两对价电子未参与成键
【答案】A
【解析】
试题分析：
B、三氯甲烷中，因为有一个H被Cl取代，是四面体结构但不是正四面体结构，故B错误；C、铵根离子中含有4个H，属于正四面体结构，故C错误；D、水分子中由于O有两对孤电子对，是角形分子，故D错误。
考点：
考查分子空间构型和轨道杂化
4．下列粒子中，中心原子杂化轨道类型相同，粒子的空间构型也相同的是（）
A．PCl3、BCl3B．H3O+、SO3
C．BeCl2、CS2D．NH3、CH4
【答案】C
【解析】
【详解】
A.根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化类型，PCl3中P价层电子对个数=3+
（5-3×1）=4，采取sp3杂化，P存在1个孤电子对，因而PCl3空间构型为三角锥形，BCl3中B价层电子对个数=3+
（3-3×1）=3，采取sp2杂化，B电子均成键，因而BCl3空间构型是平面三角形，A错误；
B.H3O+中O价层电子对个数=3+
（6-1-3×1）=4，采取sp3杂化，且O含有1个孤电子对，H3O+空间构型为三角锥形，SO3中S价层电子对个数=3+
（6-3×2）=3，采取sp2杂化，不存在孤对电子，SO3空间构型为平面三角形，B错误；
C.BeCl2中Be价层电子对个数=2+
（2-2×1）=2，采取sp杂化，不存在孤对电子，BeCl2空间构型为直线型，CS2中C价层电子对个数=2+
（4-2×2）=2，采取sp杂化，不存在孤对电子，CS2空间构型为直线型，C正确；
D.NH3中N价层电子对个数=3+
（5-3×1）=4，采取sp3杂化，N含有1个孤电子对，NH3空间构型为三角锥形，CH4中C价层电子对个数=4+
（4-4×1）=4，采取sp3杂化，不存在孤对电子，CH4空间构型为正四面体型，D错误。
故答案选C。
【点睛】
注意对于与中心原子结合的原子种类相同的分子，当中心原子的孤对电子数为零，分子的VSEPR模型与分子的立体构型相同，当中心原子的孤对电子数不为零，要考虑孤对电子的影响才能得到分子的立体构型。
5．下列说法正确的是（）
A．键角：
BF3＞CH4＞H2O＞NH3
B．CO2、HClO、HCHO分子中一定既有σ键又有π键
C．已知二茂铁（Fe（C5H5）2）熔点是173℃（在100℃时开始升华），沸点是249℃，不溶于水，易溶于苯等非极性溶剂。
在二茂铁结构中，C5H5-与Fe2＋之间是以离子键相结合
D．在硅酸盐中，SiO44－四面体通过共用顶角氧离子形成一种无限长单链结构的多硅酸根如图a，其中Si原子的杂化方式与b图中S8单质中S原子的杂化方式相同
【答案】D
【解析】
【详解】
A.BF3：
立体形状平面三角形，键角120
；CH4：
立体形状正四面体形，键角109
28′；H2O：
立体呈角形（V），形键角105
；NH3：
立体形状三角锥形，键角107
，所以键角：
BF3＞CH4＞NH3＞H2O，故A错误；
B.CO2既有σ键又有π键；H-O-Cl只有σ键；H-CHO既有σ键又有π键；故B错误；
C.在二茂铁结构中，不存在C5H5-与Fe2＋，碳原子含有孤对电子，铁含有空轨道，所以碳原子和铁原子之间形成配位键，故C错误；
D.硅酸盐中的硅酸根（SiO4 4−）为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式；S8单质中S原子有两个孤对电子和两个共价键，杂化方式也为sp3，故D正确。
所以D选项是正确的。
6．毒奶粉主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺（结构如图）。
下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是（）
A．一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键
B．所有氮原子均采取sp3杂化
C．属于极性分子
D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键
【答案】A
【解析】
【详解】
A．分子中含6个N-H，6个C-N，3个C=N，双键中有1个σ键，共15个σ键，故A正确；
B．C=N中，C原子为sp2杂化，N原子也为sp2杂化，-NH2中N原子（连接的都是单键）为sp3杂化，杂化类型不同，故B错误；
C．该分子结构对称，正负电荷中心重叠，为非极性分子，故C错误；
D．同种元素原子之间才能形成非极性键，该分子结构中没有相同的原子连接，则该分子内只有极性键，故D错误；
故答案为A。
7．正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构的白色晶体，层内的H3BO3分子之间通过氢键相连（层状结构如图所示，图中‘‘虚线”表示氢键）。
下列有关说法正确的是
A．H3BO3分子的稳定性与氢键有关
B．含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键
C．分子中B、O最外层均为8e-稳定结构
D．B原子杂化轨道的类型为sp2，同层分子间的主要作用力是范德华力
【答案】B
【解析】A．稳定性是化学性质，取决于化学键的强弱，氢键是属于分子间作用，与分子的稳定性无关，故A错误；B．一个H3BO3分子对应着6个氢键，一个氢键对应着2个H3BO3分子，因此含有1molH3BO3分子的晶体中有3mol氢键，故B正确；C．硼原子最外层只有3个电子，与氧原子形成3对共用电子对，因此B原子不是8e-稳定结构，故C错误；D．层内的H3BO3分子之间主要通过氢键相连，故D错误；故选B。
点睛：
注意把握氢键的形成以及对物质的性质的影响，把握氢键与化学键、分子间作用力的区别。
氢键是分子间作用力的一种，F、O、N的电负性较强，对应的氢化物分子之间能形成氢键，氢键的存在，多数物质的物理性质有显著的影响，如熔点、沸点，溶解度，粘度，密度等，存在氢键的物质，水溶性显著增强，分子间作用力增强，熔沸点升高或降低。
关于氢键需要注意以下三点：
①有氢键的分子间也有范德华力，但有范德华力的分子间不一定有氢键。
②一个氢原子只能形成一个氢键，这就是氢键的饱和性。
③分子内氢键基本上不影响物质的性质。
8．在
分子中，羰基与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为（）
A．sp2杂化；sp2杂化B．sp3杂化；sp3杂化
C．sp2杂化；sp3杂化D．sp杂化；sp3杂化
【答案】C
【解析】在CH3COCH3（丙酮）分子中，羰基碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采用sp2杂化，甲基碳原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以采用sp3杂化；正确选项C。
点睛：
根据价层电子对互斥理论来分析解答，3个σ键且不含孤电子对，采用sp2杂化，含有4个σ键且不含孤电子对，采用sp3杂化。
9．下列分子中，各分子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是（）
A．NH3平面三角形sp3杂化B．CCl4正四面体sp3杂化
C．H2OV形sp2杂化D．CO32﹣三角锥形sp3杂化
【答案】B
【解析】
【分析】
根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对数=配原子个数+孤电子对数。
【详解】
A、NH3中心原子的价层电子对数=3+
（5-3×1）=4，N的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，选项A错误；
B、CCl4中心原子的价层电子对数=4+
（4-4×1）=4，C的杂化方式为sp3，没有孤电子对，分子的立体构型为正四面体，选项B正确；
C、H2O中心原子的价层电子对数=2+
（6-2×1）=4，O的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，选项C错误；
D、CO32-中心原子的价层电子对数=3+
（4+2-3×2）=3，C的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，选项D错误；
答案选B。
【点睛】
本题考查了微粒空间构型及原子杂化方式，根据价层电子对互斥理论来分析解答即可，难点的孤电子对数的计算方法，为常考点，要熟练掌握，题目难度中等。
10．下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是
A．sp杂化轨道的夹角最大B．sp2杂化轨道的夹角最大
C．sp3杂化轨道的夹角最大D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
【答案】A
【解析】
sp杂化的空间构型是直线型，夹角180º，sp3杂化的空间构型为正四面体，夹角是107º28′，sp2杂化的空间构型为平面形，夹角是120º，因此sp杂化轨道的夹角最大，故A正确。
11．关于
分子，下列说法正确的是
A．羰基碳原子和甲基碳原子成键时所采取的杂化方式均为sp2杂化
B．羰基碳原子和甲基碳原子成键时所采取的杂化方式均为sp3杂化
C．羰基碳原子和甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为sp2杂化和sp3杂化
D．该分子中所有的原子都在同一个平面上
【答案】C
【解析】
【详解】
羰基碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采用sp2杂化，甲基碳原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以采用sp3杂化，所以A、B项错误，C项正确。
另外甲基碳原子为sp3，说明与该碳原子相连的4个原子构成四面体，因而该分子中所有的原子不可能都在同一个平面上，D项错误。
故答案选C。
12．某三原子分子的立体构型为V形，则该分子的中心原子的杂化方式不可能为（）
A．sp杂化B．sp2杂化
C．sp3杂化D．以上三种均不可能
【答案】A
【解析】A、sp杂化，两个杂化轨道在空间的伸展方向呈直线形，夹角180°，立体构型为不可能V形，如：
C2H2、BeCl2分子，选项A选；B、SO2中S原子形成2个σ键，孤电子对个数=
×（6-2×2）=1，价层电子对数为3，为sp2杂化，分子构型为V形，选项B不选；C、H2O、ⅥA的其他一些化合物，如OF2、H2S是采用sp3不等性杂化成键，分子呈V形，选项C不选；答案选A。
13．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是
A．杂化轨道可用于形成σ键、π键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构
C．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
【答案】A
【解析】
试题分析：
A、杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键，错误；B、分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子是否是正四面体，还与该中心原子是否有孤对电子有关，若无孤对电子，则为正四面体，正确；C、杂化前后轨道的数目不变，但轨道的形状会发生变化，正确；D、sp3杂化轨道为正四面体型，夹角为109°28′，sp2杂化轨道为平面三角形，夹角是120°，sp杂化轨道为直线型，夹角是180°，正确，答案选A。
考点：
考查对杂化轨道的理解
14．下列分子所含原子中，既有sp3杂化、也有sp2杂化的是（ ）
A．乙醛
B．丙烯腈
C．甲醛
D．丙炔
【答案】A
【解析】
A.乙醛中甲基中的C原子采用sp3，醛基中的C原子采用sp2杂化，故A正确；B.丙烯腈中碳碳双键中的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键中的碳原子采用sp杂化，故B错误；C.甲醛分子中的C原子采用sp2杂化，故C错误；D.丙炔中甲基中的C原子采用sp3，碳碳三键中的碳原子采用sp杂化，故D错误；故选A。
15．根据杂化轨道理论和价电子对互斥模型判断，下列分子或者离子的中心原子杂化方式及空间构型正确的是（）
选项
分子或离子
中心原子杂化方式
价电子对互斥模型
分子或离子的立体构型
A．
SO2
sp
直线形
直线形
B．
HCHO
sp2
平面三角形
三角锥形
C．
NF3
sp2
四面体形
平面三角形
D．
sp3
正四面体形
正四面体形
【答案】D
【解析】
【分析】
根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化方式和价电子对互斥模型，根据孤电子对个数确定分子空间构型，据此分析判断。
【详解】
A、SO2中心原子杂化方式sp2，价层电子对互斥模型为平面三角形，含有一个孤电子对，分子的立体构型为V型结构，故A错误；
B、HCHO分子中心原子杂化方式sp2，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，故B错误；
C、NF3分子中心原子杂化方式sp3，价层电子对互斥模型为四面体形，含有一个孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，故C错误；
D、NH4+的中心原子杂化方式sp3，价层电子对互斥模型为正四面体形，没有孤电子对，离子的立体构型为正四面体形，故D正确；
答案选D。
【点睛】
本题的易错点B，要注意HCHO分子中心原子C价层电子对数的计算方法，难点是孤电子对数=
=0，因此杂化方式sp2。
16．碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如下图。
下列有关该物质的说法正确的是：
A．该分子与水分子之间可形成氢键
B．分子中含6个σ键
C．分子中氧原子和碳原子的杂化类型相同
D．该分子为非极性分子
【答案】A
【解析】
【详解】
A、该分子中含有氧原子，电负性强，可以水分子中的氢原子形成氢键，故A正确；
B、单键为σ键，双键有1个σ键、1个π键，分子中共有8个σ键，故B错误；
C、该分子C-O中，C、O原子为sp3杂化，C=O中，C、O原子杂化方式为sp2，故C错误；
D、同种非金属元素之间形成非极性键，不同非金属元素之间形成极性键，所以C-C之间存在非极性键、C-H和C-O原子之间存在极性键，所以该分子为极性分子，故D错误；
综上所述，本题应选A。
17．下列分子中，碳原子有sp3和sp2两种杂化轨道的是
A．苯甲醛B．邻羟基苯甲酸C．乙二酸二乙酯D．1,3-丁二烯
【答案】C
【解析】A.苯甲醛分子中碳原子不是饱和碳原子，均是sp2杂化，A错误；B.邻羟基苯甲酸分子中碳原子不是饱和碳原子，均是sp2杂化，B错误；C.乙二酸二乙酯分子中碳原子有饱和碳原子，是sp3杂化，形成碳氧双键的碳原子是sp2杂化，C正确；D.1，3-丁二烯分子中碳原子均是不饱和碳原子，均是sp2杂化，D错误，答案选C。
点睛：
判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法有：
（1）根据杂化轨道的空间分布构型判断：
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
（2）根据杂化轨道之间的夹角判断：
若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。
18．用短线“－”表示共用电子对，用“‥”表示未成键孤对电子的式子叫路易斯结构式。
以下路易斯结构式表示的分子属极性分子的是
①
②．
③．
④．
A．①②③④B．①②③C．②③④D．③④
【答案】D
【解析】
试题分析：
①表示的分子是对称的，属非极性分子，错误；②表示的分子是平面分子，正负电荷重心重合，即对称，因此属于非极性分子，错误；③表示的是三角锥形的分子，正负电荷的重心不重合，是极性分子，正确；④表示的是V型分子，正负电荷的重心不重合，是极性分子，正确，故选项是D。
考点：
考查分子的空间构型与分子的分类的知识。
19．下列各组微粒的空间构型相同的是（）
①NH3和H2O②NH4+和H3O+③NH3和H3O+④O3和SO2⑤CO2和C2H2⑥SiO44-和SO42-
A．全部B．除①④⑥以外C．③④⑤⑥D．②⑤⑥
【答案】C
【解析】①NH3空间构型是三角锥、H2O空间构型是V型，故①错误；②NH4+空间构型是四面体、H3O+空间构型是三角锥，故②错误；③NH3空间构型是三角锥、H3O+空间构型是三角锥，故③正确；④O3的构型为V型、SO2的构型为V型，故④正确；⑤CO2分子直线型、C2H2分子直线型，故⑤正确；⑥SiO44-空间构型是四面体、SO42-空间构型是四面体，故⑥正确；选C。
20．已知N2O与CO2互为等电子体．下列关于N2O的说法正确的是（ ）
A．N2O的空间构型与CO2构型不同
B．N2O的空间构型与H2O构型相似
C．N2O的空间构型与NH3构型相似
D．N2O的空间构型为直线形
【答案】D
【解析】
分析：
原子数相同，电子总数相同的分子，互称为等电子体，等电子体的结构相似，据此分析。
详解：
已知N2O与CO2互为等电子体，等电子体的结构相似，已知CO2为直线形的分子，所以N2O的空间构型为直线形，而H2O的构型为V形，NH3构型为三角锥形，答案选D。
点睛：
本题考查了等电子体，根据等电子体的结构相似来分析解答，题目难度不大。
21．下列说法不正确的是
A．某粒子空间构型为平面三角形，则中心原子一定是sp2杂化
B．某粒子空间构型为V形，则中心原子一定有孤电子对
C．某粒子空间构型为三角锥形，则该粒子一定是极性分子
D．某粒子空间构型为正四面体，则键角一定是109°28′
【答案】D
【解析】
试题分析：
A．某粒子空间构型为平面三角形，则中心原子的杂化方式是sp2杂化，正确；B．某粒子空间构型为V形，则中心原子一定含有2对孤电子对，正确；C．某粒子空间构型为三角锥形，则该粒子正负电荷的重心不重合，则该分子一定是极性分子，正确；D．某粒子空间构型为正四面体，则键角可能是109°28′，也可能是60°，错误。
考点：
考查微粒的空间构型及原子杂化轨道的知识。
22．有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。
下列关于该分子的空间构型和极性的说法正确的是
A．假设其空间构型为平面四边形，则该分子一定为非极性分子
B．假设其空间构型为四面体，则该分子一定为非极性分子
C．假设其空间构型为平面四边形，则该分子可能为非极性分子
D．假设其空间构型为四面体，则该分子可能为非极性分子
【答案】C
【解析】
【详解】
A.假设其空间构型为平面四边形，则AB2C2有2种结构，
或
，其中
为极性分子，
为非极性分子，故A错误；
B.假设其空间构型为四面体，则AB2C2有1种结构，由于BC的原子半径不同，该分子中的电荷分布不均匀，为极性分子，故B错误；
C.根据A的分析，
为极性分子，
为非极性分子，故C正确；
D.根据B的分析，该分子为极性分子，故D错误；
故选C。
23．电子总数或价电子总数相等、原子数有相同的分子或离子的空间构型是相同的，下列各组微粒空间构型不相同的是：
A．CO2和NO2B．CO2和N2OC．SO3和NO3－D．SO42－和ClO4－
【答案】A
【解析】
【详解】
A.CO2价电子总数为4+6×2=16，NO2价电子总数为5+6×2=17，因此二者不是等电子体，所以两种微粒空间构型不相同，A符合题意；
B.CO2和N2O原子数都是3，价电子总数为16，二者互为等电子体，微粒空间构型相同，B不符合题意；
C.SO3和NO3-原子数都是4，价电子总数为24，二者互为等电子体，微粒空间构型相同，C不符合题意；
D.SO42-和ClO4-原子数都是5，价电子总数为32，二者互为等电子体，微粒空间构型相同，D不符合题意；
故合理选项是A。
24．下列微粒的价层电子对互斥模型（VSEPR模型）和微粒的空间构型不相同的是
A．PCl3B．BCl3C．CO32-D．NO3-
【答案】A
【解析】
【详解】
A、PCl3中P原子价电子对数是4，VSEPR模型是正四面体，有1个孤电子对，微粒的空间构型是三角锥，故选A；
B、BCl3中B原子价电子对数是3，VSEPR模型是平面三角形，无孤电子对，微粒的空间构型是平面三角形，故不选B；
C.CO32-中C原子价电子对数是3，VSEPR模型是平面三角形，无孤电子对，微粒的空间构型是平面三角形，故不选C；
D.NO3-中N原子价电子对数是3，VSEPR模型是平面三角形，无孤电子对，微粒的空间构型是平面三角形，故不选D。
25．在某晶体中，与某一种微粒x距离最近且等距离的另一种微粒y所围成的空间构型为正八面体型（如图）。
该晶体可能为
A．NaClB．CsClC．
D．
【答案】A
【解析】
试题分析：
根据题意，在该图
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