1、第3课时杂化轨道理论简介课后训练巩固提升一、基础巩固1.杂化轨道是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较中正确的是()。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:sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为10928、120、180。2.下列有关sp杂化轨道的叙述正确的是()。A.是由一个1s轨道和一个2p轨道线性组合而成B.sp杂化轨道中的两个杂化轨道完全相同C.sp杂化轨道可与其他原子轨道形成键和键D.sp杂化轨道有两个,一个能量升高,另一个能量降低,但总能
2、量保持不变答案:B解析:sp杂化轨道是同一原子内同一能层内的1个s轨道和1个p轨道发生杂化得到的,A项错误;sp杂化轨道中的两个杂化轨道的能量相同,B项正确,D项错误;杂化轨道用于形成键和容纳未参与成键的孤电子对,未杂化的轨道用于形成键,杂化轨道不用于形成键,C项错误。3.下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是()。A.由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成B.共有3个能量相同的杂化轨道C.每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一D.sp2杂化轨道最多可形成2个键答案:D解析:同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大,相互杂化的轨道的能量差异不能过大,A项正确;同种类型的杂化轨道能量相同,B项正
3、确;sp2杂化轨道是由一个s轨道与两个p轨道杂化而成的,C项正确;sp2杂化轨道最多可形成3个键,D项错误。4.能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为()。答案:D解析:碳原子的2s轨道与2p轨道杂化,形成4个等性的杂化轨道,因此碳原子的4个价电子分占4个sp3杂化轨道上,且自旋平行。5.下列分子的中心原子是sp2杂化的是()。A.PBr3B.SiH4C.H2OD.BF3答案:D解析:杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数+中心原子的键个数,A、B、C项中分子的中心原子采用的都是sp3杂化。6.在乙炔分子中有3个键、2个键,它们分别是()。A.sp杂化轨道形成键,未杂化的2个2p轨道形成2个
4、键,且互相垂直B.sp杂化轨道形成键,未杂化的2个2p轨道形成2个键,且互相平行C.CH之间是sp杂化轨道形成的键,CC之间是未参加杂化的2p轨道形成的键D.CC之间是sp杂化轨道形成的键,CH之间是未参加杂化的2p轨道形成的键答案:A解析:当两个碳原子与两个氢原子形成乙炔分子时,碳原子的一个2s轨道和一个2p轨道杂化成两个sp杂化轨道,另外的两个2p轨道保持不变,其中一个sp杂化轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠形成CH 键,另一个sp杂化轨道则与另一个碳原子的sp杂化轨道头碰头重叠形成CC 键,碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个CC 键,且这两个键相互垂直。7.下列分子中的中心原子杂
5、化轨道的类型相同的是()。A.CO2与SO2B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3D.C2H4与C2H2答案:B解析:A项,CO2中碳原子为sp杂化,SO2中硫原子为sp2杂化,故A项不符合题意;B项,CH4中碳原子为sp3杂化,NH3中氮原子也为sp3杂化,故B项符合题意;C项,BeCl2中铍原子为sp杂化,BF3中硼原子为sp2杂化,故C项不符合题意;D项,C2H4中碳原子为sp2杂化,C2H2中碳原子为sp杂化,故D项不符合题意。二、能力提升1.(双选)形成下列分子时,中心原子采用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是()。A.PF3B.CF4C.NH3D.H2O答案:AB解析:P
6、F3、CF4、NH3、H2O分子中P原子、C原子、N原子、O原子都采取sp3杂化, NH3和H2O分子中H原子以1s轨道与N和O原子的sp3杂化轨道形成键,PF3和CF4分子中F原子以2p轨道分别与P和C原子的sp3杂化轨道形成键。2.下列有关杂化轨道的说法不正确的是()。A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为10928、120、180C.杂化轨道既可形成键,又可形成键D.已知CO2为直线形分子,其分子的空间结构可以用sp杂化解释答案:C解析:杂化前后的轨道数不变,杂化后,各个轨道尽可能分散、对称分布,导致轨道的形状发生了改变, A项正确;
7、 sp3、sp2、sp杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形、直线形,所以其夹角分别为10928、120、180,B项正确;杂化轨道可用于形成键或容纳未参与成键的孤电子对,C项错误;直线形分子的键角为180,中心原子的杂化方式是sp杂化, D项正确。3.下列关于N、NH3、N三种粒子的说法不正确的是()。A.三种粒子所含有的电子数相等B.三种粒子中氮原子的杂化方式相同C.三种粒子的空间结构相同D.键角大小关系:NNH3N答案:C解析:1个N、NH3、N粒子含有的电子数均为10,A项正确;N、NH3、N三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化,B项正确;N的空间结构为正四面体形,NH3的
8、空间结构为三角锥形,N的空间结构为V形,C项错误;N、NH3、N三种粒子的键角大小关系为NNH3N,D项正确。4.完成下列各小题:(1)下列一组粒子中键角按由大到小的顺序排列为(填序号)。HCNSiF4SCl2CH3O+(2)N呈形,中心原子采取杂化。N呈形,中心原子采取杂化。(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是杂化,N2H4中的六个原子(填“在”或“不在”)同一个平面上。(4)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为。氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型为,羰基碳原子的杂化轨道类型为。(5)根据
9、价层电子对互斥模型,可以推知SeO3分子的空间结构为,其中Se原子采用的轨道杂化形式为。答案:(1)(2)直线sp平面三角sp2(3)sp3不在(4)sp3、sp2sp2(5)平面三角形sp2解析:(1)HCN中的C原子采取sp杂化,键角为180;SiF4中Si原子采取sp3杂化,键角为10928;SCl2中S原子采取sp3杂化,S原子含有2对孤电子对,分子的空间结构为V形,键角接近105;C中C原子采取sp2杂化,分子的空间结构为平面三角形,键角为120;H3O+中O原子采取sp3杂化,O原子含有1对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,键角小于10928,但大于105。所以各分子中的键角按由
10、大到小的顺序排列为。(2)N中N原子采取sp杂化,离子的空间结构为直线形。N中N原子采取sp2杂化,离子的空间结构为平面三角形。(3)NH2NH2分子中,每个N原子的3个未成对电子与2个H原子和另外1个N原子形成键,N原子最外层还有1对孤电子对,故N原子采用sp3杂化,1个N原子和与其相连的2个H原子及另外1个N原子形成类似于NH3的三角锥形结构,故六个原子不可能共面。(4)根据氯吡苯脲的结构简式可知,有2个氮原子均形成3个单键,孤电子对数均为1,属于sp3杂化;剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键,孤电子对数为1,属于sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,属于sp2杂化。(5)SeO3分子中Se原子的价层电子对数为3,成键电子对数为3,孤电子对数为0,所以Se原子采取sp2杂化,该分子的空间结构为平面三角形。
