2025高考化学专项突破：化学键、杂化轨道与分子空间结构

化学键、杂化轨道与分子空间结构

囹

1.（2024・湖北卷）基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是（）

A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同

B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律

C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子

D.sp3杂化轨道由1个S轨道和3个P轨道混杂而成

答案：A

2.（2024・山东卷）由O、F、I组成化学式为KhF的化合物，能体现其成键结构的片段如图所

示。下列说法正确的是（）

A.图中。代表F原子

B.该化合物中存在过氧键

C.该化合物中I原子存在孤电子对

D.该化合物中所有碘氧键键长相等

答案：C

解析：由题图中信息可知，白色的小球可形成2个共价键，灰色的小球只形成1个共价键，

黑色的大球形成了4个共价键，根据O、F、I的电负性大小（F最大、I最小）及其价电子数可

以判断，白色的小球代表O原子，灰色的小球代表F原子，黑色的大球代表I原子。图中。

（白色的小球）代表O原子，A不正确；根据该化合物结构片断可知，每个I原子与3个O原

子形成共价键，根据均摊法可以判断其中必须有2个。原子分别与2个I原子成键，才能确

定该化合物化学式为IChF,因此，该化合物中不存在过氧键，B不正确；I原子的价电子数

为7,该化合物中F元素的化合价为一1,O元素的化合价为一2,则I元素的化合价为+5,

据此可以判断每个I原子与其他原子形成3个单键和1个双键，1原子的价电子数不等于其形

成共价键的数目，因此，该化合物中I原子存在孤电子对，C正确；该化合物中既存在1—0

单键，又存在1:0双键，单键和双键的键长不相等，D不正确。

3.（2024・江苏卷）我国在石油催化领域领先世界，高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展

方向。下列有关反应描述正确的是（）

A.CH3cH20H催化氧化为CH3cHO,CH3cH20H断裂C—O键

B.氟氯燃破坏臭氧层，氟氯燃产生的氯自由基改变03分解的历程

C.丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂◎键和兀键

D.石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2

答案：B

解析：CH3cH20H催化氧化为CH3CH0,CH3cH20H断裂C—H键和0—H键，生成C=0

键，A错误；丁烷是饱和烧，没有无键，C错误；石墨碳原子轨道的杂化类型为sp2,金刚石

碳原子轨道的杂化类型为sp3,石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp2转变为sp3,

D错误。

4.（2024・甘肃卷）温室气体N2O在催化剂作用下可分解为。2和N2,也可作为氧化剂氧化苯制

苯酚。下列说法错误的是（）

A.相同条件下N2比。2稳定

B.N2O与NO］的空间构型相同

C.N2O中N—O键比N—N键更易断裂

D.N2O中◎键和大支键的数目不相等

答案：D

解析：N2O中0键和大兀键的数目均为2,D不正确。

5.（2024・河北卷）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不

符的是（）

选项实例解释

A原子光谱是不连续的线状谱线原子的能级是量子化的

孤电子对与成键电子对的斥力大于成键

BCO2、CH2O,CC14键角依次减小

电子对之间的斥力

CsCl晶体中Cs+与8个cr配位,而NaCl

CCs+比Na+的半径大

晶体中Na+与6个CP配位

逐个断开CH4中的C—H键,每步所需能

D各步中的C—H键所处化学环境不同

量不同

答案：B

解析：C02中c原子为sp杂化，键角为180。，CH2O中C原子为sp2杂化，键角大约为120°,

CC14中c原子为sp3杂化，键角为109。28，，三种物质中C原子都没有孤电子对，三者键角大

小与孤电子对无关，B错误。

6.(2024・河北卷)NH4CIO4是火箭固体燃料重要的氧载体，与某些易燃物作用可全部生成气态

产物，如：NH4C1O4+2C=NH3t+2CO2t+HC1t»下列有关化学用语或表述正确的是

()

A.HC1的形成过程可表示为H-+-C1:-H+［：C1：］

B.NH4cle)4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构

C.在C60、石墨、金刚石中，碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式

D.NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力

答案：B

解析：HC1是共价化合物，其电子式为H：q：,A错误；NH4c1。4中NH：的中心N原子孤电

子对数为］x(5—1—4)=0,价层电子对数为4,CIO；的中心C1原子孤电子对数为^<(7+1-2x4)

=0,价层电子对数为4,则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形，B正确；C60、

3

石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2、sp2、sp,共有两种杂化方式，C错误；NH3

易液化，其汽化时吸收热量，可作制冷剂，干冰易升华，升华时吸收热量，也可作制冷剂，

NH3分子间作用力为氢键和范德华力，CO2分子间仅存在范德华力，D错误。

7.(2024・安徽卷)某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是()

A.该物质中Ni为+2价

B.基态原子的第一电离能：C1>P

C.该物质中C和P均采取sp2杂化

D.基态Ni原子价电子排布式为3d84s2

答案：C

解析：该物质中，C原子均存在于苯环上，采取sp2杂化，每个P原子与苯环形成3对共用

电子对，剩余的一对孤电子对与Ni形成配位键，价层电子对数为4,采取sp3杂化，C错误。

8.（2024.湖南卷）通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面六元并环结构,

原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是（）

A.P为非极性分子，Q为极性分子

B.第一电离能：B<C<N

C.ImolP和ImolQ所含电子数目相等

D.P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化

答案：A

解析：由所给分子结构图可知，P和Q分子都为对称结构，正、负电荷中心重合，都是非极

性分子，A错误；同周期主族元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能由小到

大的顺序为B<C<N,B正确；由所给分子结构可知,P分子式为C24Hl2,Q分子式为B12N12H⑵

P、Q分子都含156个电子，故1molP和1molQ所含电子数目相等，C正确；由所给分子

结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其他三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P

和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，D正确。

9.（2023・江苏卷）氢元素及其化合物在自然界广泛存在且具有重要应用。;H、汨、?H是氢元

素的3种核素，基态H原子Is】的核外电子排布，使得H既可以形成H+又可以形成H,还

能形成H2O、H2O2、NH3、N2H4、CaH2等重要化合物；水煤气法、电解水、光催化分解水都

能获得H2,如水煤气法制氢反应中，H20（g）与足量C（s）反应生成1molH2（g）和1molCO（g）

吸收131.3kJ的热量。比在金属冶炼、新能源开发、碳中和等方面具有重要应用，如HCO?在

催化剂作用下与比反应可得到HCOCF。我国科学家在氢气的制备和应用等方面都取得了重

大成果。下列说法正确的是（）

A.1H>汨、汨都属于氢元素

2

B.NHI和H2O的中心原子轨道杂化类型均为sp

C.H2O2分子中的化学键均为极性共价键

D.CaH2晶体中存在Ca与H2之间的强烈相互作用

答案：A

10.（2023・重庆卷）NCb和SiCL均可发生水解反应，其中NCb的水解机理示意图如下:

H

+2HQ,I

Cl—N：+H—►Cl—NH-------►Cl—N-HH—N—H

::-HC1O-­-2HCIO'

ci（）d-d

下列说法正确的是（）

A.NCb和SiCL均为极性分子

B.NCb和NH3中的N均为sp2杂化

C.NC13和SiCl4的水解反应机理相同

D.NHC12和NH3均能与H2O形成氢键

答案：D

11.（2023・新课标卷）一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C（NH2）3]4[B（OCH3）4]3。，部分晶体

结构如下图所示，其中[C（NH2）3]+为平面结构。

下列说法正确的是（）

A.该晶体中存在N—H…O氢键

B.基态原子的第一电离能：C<N<0

C.基态原子未成对电子数：B<C<O<N

D.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同

答案：A

解析：基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C<O<N,B不正确；B、C、0、N的未成对

电子数分别为1、2、2、3,因此，基态原子未成对电子数：B<C=O<N,C不正确；晶体中

B、。和N原子轨道的杂化类型不相同，D不正确。

12.（2023・湖北卷）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是

A.CH4和H20的VSEPR模型均为四面体

B.SO歹和CO歹的空间构型均为平面三角形

C.CF4和SF4均为非极性分子

D.XeF2与XeCh的键角相等

答案：A

解析：SO歹中中心原子S的孤电子对数为1,价层电子对数为4,CO歹中中心原子C的孤电

子对数为0,价层电子对数为3,所以SOr的空间构型为三角锥形，CO歹的空间构型为平面

三角形，B错误；CF4为正四面体结构，为非极性分子，SF4中中心原子有孤电子对，为极性

分子，C错误；XeF2和XeCh分子中，价层电子对数不相等，孤电子对数不相等，孤电子对

数越多，排斥力越大，所以键角不相等，D错误。

13.（2023•北京卷）中国科学家首次成功制得大面积单晶石墨焕，是碳材料科学的一大进步。

•rife

：：jj'J

石墨.

金刚石石漏块

下列关于金刚石、石墨、石墨焕的说法正确的是（）

A.三种物质中均有碳碳原子间的。键

B.三种物质中的碳原子都是sp3杂化

C.三种物质的晶体类型相同

D.三种物质均能导电

答案：A

解析：金刚石中所有碳原子均采用Sp3杂化，石墨中所有碳原子均采用Sp2杂化，石墨焕中苯

环上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上的碳原子采用sp杂化，B错误；金刚石为共价晶体，

石墨烘为分子晶体，石墨为混合型晶体，C错误；金刚石中没有自由移动的电子，不能导电，

D错误。

14.（2023•河北卷）下列说法正确的是（）

A.CH4的价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体

B.若AB2型分子的空间构型相同，其中心原子的杂化方式也相同

C.干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性

D.CO2和CCL都是既含◎键又含兀键的非极性分子

答案：A

4—4X1

解析：CH4中中心原子C的价层电子对数为4+—2—=4,无孤电子对，CH4的价层电子

对互斥模型为正四面体形，空间构型也是正四面体形，A正确；H2O中0的价层电子对数为

2+6-^X1=4,孤电子对数为2,H2O的空间构型为V形，S02中S的价层电子对数为2+

6-72=3,孤电子对数为1,SCh的空间构型为V形，但H2O中0的杂化方式为sp3,S02

中S的杂化方式为sp2,B错误；范德华力不具有方向性和饱和性，C错误；CO2的结构式为

0=C=0,每个双键含1个0键和1个兀键，CCL中只存在0键，不存在兀键，D错误。

15.（2023・河北卷）物质的结构决定其性质。下列实例与解释不相符的是（）

选项实例解释

A用He替代H2填充探空气球更安全He的电子构型稳定，不易得失电子

BF3中的B有空轨道接受NH3中N的孤电

BBF3与NH3形成配合物[H3NfBF3]

子对

C碱金属中Li的熔点最高碱金属中Li的价电子数最少，金属键最强

N原子价层只有4个原子轨道，不能形成5

D不存在稳定的NF5分子

个N—F键

答案：C

16.（2022.天津高考）利用反应2NH3+NaC10=N2H4+NaCl+H2。可制备N2H4。下列叙述正

确的是（）

A.NH3分子有孤电子对，可作配体

B.NaCl晶体可以导电

C.一个N2H4分子中有4个◎键

D.NaClO和NaCl均为离子化合物，它们所含的化学键类型相同

答案：A

解析：NH3分子中氮原子含有一个孤电子对，可作配体，A正确；NaCl晶体中含有Na小、Cl

，但Na卡和C「不能自由移动，因此NaCl晶体不导电，B错误；N2H4的结构式为HNHNHH,

1个N2H4含有4个N—H©键，1个N—N◎键，C错误；NaClO含有离子键和共价键，NaCl

只含离子键，D错误。

17.（2022•辽宁高考）理论化学模拟得到一种N。离子，结构如图。下列关于该离子的说法错误

的是（）

N=N=N,N=N=N

"、N，"

N=N=NZXN=N=N

A.所有原子均满足8电子结构

B.N原子的杂化方式有2种

C.空间结构为四面体形

D.常温下不稳定

答案：B

解析：中心N原子为sp3杂化，与中心N原子直接相连的N原子为sp2杂化，与端位N原子

直接相连的N原子为sp杂化，端位N原子为sp2杂化，则N原子的杂化方式有3种，B错

误。

18.（2022・山东高考）AIN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体

中只存在N—A1键、N—Ga键。下列说法错误的是（）

A.GaN的熔点高于A1N

B.晶体中所有化学键均为极性键

C.晶体中所有原子均采取sp3杂化

D.晶体中所有原子的配位数均相同

答案：A

解析：A1和Ga均为第IIIA族元素，N属于第VA族元素，AIN、GaN为结构相似的共价晶

体，由于A1原子的半径小于Ga的，N—A1的键长小于N—Ga的，则N—A1的键能较大，

键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AIN,A错误。

一年模拟特训

1.（2024•南宁市高三一模）下列说法错误的是（）

A.化学键包括离子键、共价键、金属键和氢键

B.p-p。键电子云轮廓图：买三无

C.03和H2O均为极性分子

D.在NHt和[Cu（NH3）4]2+中都存在配位键

答案：A

解析：氢键不属于化学键，A错误。

2.（2024・贵阳市高三年级摸底考试）配合物K3［Fe（CN）6］可用于检验Fe2+。下列说法正确的是

（）

A.铁原子的2P和3P轨道的形状、能量均相同

B.基态Fe?+的未成对电子数为5

C.K3［Fe（CN）6］中提供孤电子对的是CfT

D.1mol配合物K3［Fe（CN）6］中所含的兀键数目为6NA（NA表示阿伏加德罗常数的值）

答案：C

解析：铁原子的2P和3P轨道的形状相同（均为哑铃形）、能量不同（能量：3P>2p）,A错误；

基态Fe2+的价层电子排布式为3d6,故未成对电子数为4,B错误；K3［Fe（CN）6］中Fe3+提供

空轨道，CfT提供孤电子对，C正确；CPT中C、N以碳氮三键结合，一个三键含1个◎键、

2个兀键，故Imol配合物K31Fe（CN）6］中所含的兀键数目为2X6NA=12NA，D错误。

3.（2024・湖北十一校高三联考）银为新材料的主角之一，鉴定Ni2+的特征反应为

丁二酮肘鲜红色

下列说法错误的是（）

A.基态Ni原子核外占据最高能层的电子的电子云轮廓图形状为球形

B.氮原子的杂化方式均为sp2

C.鲜红色沉淀中存在的作用力主要有共价键、配位键、氢键

D.丁二酮巨亏中所有原子可能共平面

答案：D

解析：丁二酮肠中含有甲基，所有原子不可能共平面，D错误。

4.（2024•南京市高三年级学情调研）下列说法正确的是（）

A.Ch是由极性键构成的极性分子

B.C2HJ8OH与C2H/OH互为同素异形体

C.SCh和CCh的中心原子杂化轨道类型均为sp?

D.CaO晶体中Ca2+与O?-的相互作用具有饱和性和方向性

答案：A

解析：同素异形体是指由同种元素形成的结构不同的单质，故B错误；SO2中S的价层电子

对数为2+左手q=3,故SO2中S原子的杂化轨道类型为sp2,CO2分子中碳原子形成2个

0键，无孤电子对，所以C02中C原子的杂化轨道类型为sp,C错误；CaO为离子晶体，Ca2

+和。2-之间为离子键，离子键没有方向性和饱和性，D错误。

5.（2024.北京市海淀区高三期中练习）BeCh可以以单体、二聚体和多聚体的形式存在。下列

关于BeCl2的说法不正确的是（）

C1

/\

C1—Be—ClC1—BeBe—Cl

单体'cJ

二聚体

ClCl

\/\/\

BeBe

/\/\/

ClC1

多聚体

A.单体是非极性分子

B.二聚体的沸点比单体更高

C.多聚体是平面结构

D.二聚体和多聚体中均存在配位键

答案：C

解析：BeCL单体分子结构对称，正电荷中心与负电荷中心重合，所以BeCL单体属于非极性

分子，A正确；分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的沸

点越高，故二聚体沸点比单体沸点高，B正确；多聚体中Be原子形成4个Be—C1键，没有

孤电子对，杂化轨道数目为4,杂化轨道类型为sp3,所以多聚体不是平面结构，C错误；二

聚体中Be形成3个Be—C1键，由Be的价层电子排布式为2s2及各原子成键规律知，其中存

在Be提供空轨道，C1提供孤电子对形成的配位键，同理，多聚体中也存在配位键，D正确。

6.（2024•武汉市高三年级调研考试）我国科学家利用黑磷实现了高速场效应晶体管的应用尝试,

黑磷的结构如图所示。下列说法错误的是（）

、/p、/P、/P、/

pppP

1111

ZpX/pX/pX/XP

ppP

III

\/pX/p\ZP\/

pppP

1111

pppP

ppp

黑磷(层状投影)黑磷的微观结构

A.黑磷与白磷互为同素异形体

B.1mol黑磷中含有3moiP—P键

C.黑磷中P的杂化方式为sp3

D.黑磷层间作用为范德华力

答案：B

解析：黑磷与白磷为磷元素的不同单质，互为同素异形体，A正确；黑磷中1个P形成3个

P—P键，每个P—P键被2个P共有，则1mol黑磷中含有1.5molP—P键，B错误；黑磷

中每个P形成3个P—P键，孤电子对数为1,则P的价层电子对数为4,杂化方式为sp3,C

正确；黑磷层间作用为范德华力，D正确。

7.(2024•南京六校高三联合调研)第VA族元素及其化合物应用广泛，已知雌黄(As2s3)和SnCl2

在盐酸中反应可转化为雄黄(As4s4)和SnC14(沸点H4℃)并放出H2s气体。碎化线(GaAs)是第

三代半导体材料，熔点高，硬度大。氨硼烷(H3NBH3)是最具潜力的储氢材料之一，与乙烷的

相对分子质量相近，但沸点却比乙烷高得多。下列说法不正确的是()

A.H3NBH3分子间存在氢键

B.PF3是由极性键构成的极性分子

C.1mol[Cu(NH3)4p+中含有16mol共价键

D.固态SnCL和碑化线晶体都是分子晶体

答案：D

解析：氨硼烷分子中含有N—H键，能形成分子间氢键，故