(2025年)分子的立体结构杂化轨道与配位键习题及答案

(2025年)分子的立体结构杂化轨道与配位键习题及答案一、选择题（每题3分，共15分）1.下列分子中，中心原子杂化类型与其他不同的是（）A.BF₃B.SO₃C.NH₃D.COCl₂2.关于配位键的说法，错误的是（）A.配位键是一种特殊的共价键B.形成配位键时，一方提供孤对电子，另一方提供空轨道C.[Ag(NH₃)₂]⁺中配位键的数目为2D.所有含有配位键的化合物都是配合物3.已知某分子的立体结构为三角双锥，其中心原子的杂化类型可能是（）A.sp³B.sp³dC.sp²D.sp³d²4.下列离子中，立体结构为正四面体的是（）A.SO₃²⁻B.PO₄³⁻C.NO₃⁻D.ClO₃⁻5.实验测得[Ni(CN)₄]²⁻的磁矩为0μB（玻尔磁子），则中心Ni²+的杂化类型为（）A.sp³B.dsp²C.sp³d²D.d²sp³二、填空题（每空2分，共30分）6.填写下表中分子或离子的中心原子杂化类型、价层电子对互斥（VSEPR）模型及立体结构：粒子中心原子杂化类型VSEPR模型立体结构H₃O⁺三角锥形SF₆八面体XeF₄八面体ClO₂⁻四面体7.[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂的内界是________，配位数为________，配位原子是________；1mol该配合物与足量AgNO₃溶液反应，最多提供________molAgCl沉淀。8.比较键角大小：H₂O________H₂S（填“>”“<”或“=”），原因是________。三、简答题（每题8分，共24分）9.解释为什么NF₃的立体结构为三角锥形，而BF₃为平面三角形，两者中心原子杂化类型是否相同？10.已知AlCl₃在气态时可形成双聚分子Al₂Cl₆（结构为Cl₂Al(μ-Cl)₂AlCl₂，其中μ-Cl为桥连氯原子），分析桥连Cl原子与Al原子之间的化学键类型，并说明Al的杂化类型变化。11.某配合物的化学式为[Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl·2H₂O，实验测得其水溶液中加入AgNO₃溶液时，仅部分Cl⁻沉淀。请分析该配合物的内界和外界组成，并说明理由。四、综合分析题（共31分）12.（12分）研究发现，新型催化剂[Fe(CN)₅(NO)]³⁻可高效催化某有机反应。已知Fe的原子序数为26，回答下列问题：（1）Fe³+的价电子排布式为________；（2）该配合物的配体为________，配位数为________；（3）CN⁻中C与N之间的化学键为________（填“极性键”“非极性键”或“配位键”），C的杂化类型为________；（4）实验测得该配合物的磁矩约为1.73μB（近似为√3），推断Fe³+的杂化类型为________（填“内轨型”或“外轨型”），并说明理由。13.（19分）下表为部分分子或离子的相关数据：粒子中心原子价层电子对数杂化类型立体结构键角PCl₅P5sp³d三角双锥90°、120°BrF₅Br6sp³d²四方锥<90°ICl₄⁻I6sp³d²平面正方形90°（1）解释PCl₅中键角存在90°和120°的原因；（2）BrF₅的键角小于90°，而ICl₄⁻的键角为90°，分析两者立体结构差异的原因；（3）预测AsCl₅（砷的氯化物）的立体结构，并说明中心原子As的杂化类型；（4）比较NH₃、PH₃、AsH₃的键角大小（从大到小排列），并解释原因。答案一、选择题1.C（NH₃为sp³杂化，其余为sp²）2.D（如NH₄⁺含配位键但不是配合物）3.B（三角双锥对应sp³d杂化）4.B（PO₄³⁻中P的价层电子对数4，无孤对电子，正四面体）5.B（磁矩为0说明无未成对电子，Ni²+的d电子为8，dsp²杂化形成平面正方形，无单电子）二、填空题6.粒子中心原子杂化类型VSEPR模型立体结构H₃O⁺sp³四面体三角锥形SF₆sp³d²八面体正八面体XeF₄sp³d²八面体平面正方形ClO₂⁻sp³四面体V形7.[Co(NH₃)₅Cl]²+；6；N和Cl；2（外界2个Cl⁻可沉淀）8.>；O的电负性大于S，H₂O中O对孤对电子的吸引力更强，孤对电子与成键电子对的排斥更大，键角更大三、简答题9.NF₃中N的价层电子对数=（5+3）/2=4（sp³杂化），含1对孤对电子，立体结构为三角锥形；BF₃中B的价层电子对数=（3+3）/2=3（sp²杂化），无孤对电子，立体结构为平面三角形。两者杂化类型不同（NF₃为sp³，BF₃为sp²）。10.桥连Cl原子与Al原子之间形成配位键。气态AlCl₃中Al为sp²杂化（平面三角形），双聚时每个Al原子结合4个Cl（2个端基Cl和2个桥连Cl），Al的杂化类型变为sp³（四面体环境），桥连Cl提供孤对电子，Al提供空sp³杂化轨道形成配位键。11.内界为[Cr(H₂O)₄Cl₂]+，外界为Cl⁻和2个结晶水。加入AgNO₃时仅部分Cl⁻沉淀，说明只有外界Cl⁻可电离（1个Cl⁻），内界2个Cl⁻与Cr³+配位，不电离。四、综合分析题12.（1）3d⁵；（2）CN⁻、NO；6；（3）极性键；sp；（4）内轨型。磁矩√3≈1.73μB，对应未成对电子数n=1（μ≈√n(n+2)）。Fe³+价电子3d⁵，若为外轨型（sp³d²杂化），d轨道未参与杂化，5个d电子分占5个轨道（高自旋，n=5）；若为内轨型（d²sp³杂化），2个d轨道参与杂化，剩余3个d轨道容纳5个电子（低自旋，n=1），与磁矩数据一致，故为内轨型。13.（1）三角双锥结构中，轴向与赤道面的键角分别为90°（轴向与赤道面）和120°（赤道面内），因轴向与赤道面的电子对排斥不同，导致键角差异。（2）BrF₅中Br的价层电子对数=6（5个成键对+1个孤对电子），孤对电子占据赤道面位置（排斥更大），使键角压缩至<90°；ICl₄⁻中I的价层电子对数=6（4个成键对+2个孤对电子），2个孤对电子位于轴向（对称分布），成键对位于赤道面形成平面正方形，键角为90°。