1、第二课时杂化轨道理论课后篇素养形成必备知识基础练1.用鲍林的杂化轨道理论解释CH4分子的正四面体结构,下列说法不正确的是()A.C原子的4个杂化轨道的能量一样B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样C.C原子的4个价层电子分别占据4个sp3杂化轨道D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据答案D解析甲烷中C原子采取sp3杂化,每个杂化轨道上1个电子分别与1个H原子上的电子结合形成共价键,这四个共价键完全相同,轨道间的夹角为10928,形成正四面体形的分子。2.(双选)下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是() A.C6H6B.CO2C.SO3D.NH3答案AC解析苯分子中的碳原子采取sp2杂化
2、,A项正确;CO2分子中的碳原子采取sp杂化,B项错误;三氧化硫分子中的S原子采取sp2杂化,C项正确;NH3分子中的氮原子采取sp3杂化,D项错误。3.在BrCHCHBr分子中,CBr采用的成键轨道是()A.sp-pB.sp2-sC.sp2-pD.sp3-p答案C解析分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,溴原子的价层电子排布式为4s24p5,4p轨道上的一个未成对电子与碳原子的一个sp2杂化轨道上的一个电子成键。4.在SO2分子中,分子的空间结构为V形,S原子采用sp2杂化,那么SO2的键角()A.等于120B.大于120C.小于120D.等于180答案C解析由于SO2分子的VSEPR模型为
3、平面三角形,从理论上讲其键角应为120,但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120。5.下列关于N、NH3、N三种微粒的说法不正确的是()A.三种微粒所含有的电子数相等B.三种微粒中氮原子的杂化方式相同C.三种微粒的空间结构相同D.键角大小关系:NNH3N答案C解析N、NH3、N含有的电子数均为10,A正确;N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化,B正确;N空间结构为正四面体形,NH3为三角锥形,N为V形,C错误;N、NH3、N三种微粒的键角大小关系为NNH3N,D正确。6.(1)指出下列中心原子的杂化轨道类型。CO
4、2。SiF4。BCl3。NF3。N。N2H4。(2)ClO-、Cl、Cl、Cl中,Cl原子都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键,则ClO-的空间结构是;Cl的空间结构是;Cl的空间结构是;Cl的空间结构是。答案(1)spsp3sp2sp3sp2sp3(2)直线形V形三角锥形正四面体形解析(1)CO2:C以2个sp杂化轨道分别与2个O形成键,C上另两个未杂化的p轨道分别与两个O上的p轨道形成键,分子空间结构为直线形。SiF4:Si以4个sp3杂化轨道分别与4个F形成键,分子空间结构为正四面体形。BCl3:B采取sp2杂化,3个杂化轨道分别与3个Cl形成键,分子空间结构为平面三角形。NF3:N采取
5、sp3杂化,其中1个杂化轨道上有1对孤电子对,不参与成键,另外3个杂化轨道分别与3个F形成键,由于1对孤电子对的存在,3个F不可能平分N周围的空间,而是被孤电子对排斥到一侧,形成三角锥形结构。NO2:N采取sp2杂化,其中两个杂化轨道分别与两个O形成键,另有1对孤电子对,形成V形结构。N2H4:N采取sp3杂化,4个杂化轨道中的3个分别与1个N和2个H形成3个键,每个N上还有1对孤电子对,故不可能为平面结构。(2)ClO-的组成决定其空间结构为直线形。其他3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3杂化,那么从离子的组成上看其空间结构依次类似于H2O、NH3、CH4(或N)。关键能力提升练7.(双选
6、)下列关于原子轨道的说法不正确的是()A.杂化轨道形成共价键时,只能形成键不能形成键B.AB3型的共价化合物,其中心原子A可采用sp2或sp3杂化轨道成键C.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形D.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的答案CD解析中心原子采取sp3杂化,轨道形状可能是正四面体形,如果中心原子还有孤电子对,分子的空间结构则不是正四面体形;CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的;AB3型的共价化合物,A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。8.下列有关NCl3分子的叙述
7、正确的是()A.NCl3分子中的N原子采取sp2杂化B.NCl3分子为平面三角形C.NCl3分子中ClNCl键角小于10928D.NCl3分子中含有非极性键答案C解析NCl3分子中心原子N原子的杂化轨道数为n=(5+3)=4,N原子的杂化类型为sp3,其中1个杂化轨道含有1对孤对电子,对成键电子对具有排斥作用,使键角小于10928,NCl3分子为三角锥形,分子中NCl为极性键。9.下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是()选项粒子空间结构杂化方式ASO3平面三角形S原子采取sp杂化BSO2V形S原子采取sp3杂化CC三角锥形C原子采取sp2杂化DC2H2直线形C原子采取sp杂化答案D解
8、析A项,SO3分子中硫原子的价层电子对数=3+(6-32)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;B项,SO2分子中硫原子的价层电子对数=2+(6-22)=3,含1对孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为V形,错误;C项,C中碳原子价层电子对数=3+(4+2-32)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;D项,乙炔(CHCH)分子中每个碳原子均形成2个键和2个键,价层电子对数是2,为sp杂化,空间结构为直线形,正确。10.(双选)化合物A是一种新型锅炉水除氧剂,其结构式如图所示:,下列说法正确的是()A.碳、氮原子的杂化类型相同B.氮原子与碳原子分
9、别为sp3杂化与sp2杂化C.1 mol A分子中所含键的数目为11NAD.编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内答案BC解析A分子中碳、氮原子各形成了3个键,氮原子有1对孤电子对而碳原子没有,故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化,A项错误、B项正确;A分子中有一个碳氧双键,故有12对共用电子对、11个键,C项正确;氮原子为sp3杂化,相应的四个原子形成的是三角锥形结构,不可能共平面,D项错误。11.已知:红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物PCl3和PCl5,氮与氢也可形成两种化合物NH3和NH5。PCl5分子中,磷原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5
10、个sp3d杂化轨道,PCl5分子呈三角双锥形()。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中,所有原子的最外层电子数都是8的是(填分子式),该分子的形状(空间结构)是。(2)有同学认为,NH5与PCl5类似,氮原子的1个2s轨道、3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该同学的观点进行评价:。(3)经测定,NH5中存在离子键,氮原子最外层电子数是8,所有氢原子的最外层电子数都是2,则NH5的电子式是。答案(1)PCl3三角锥形(2)不对,因为氮原子没有2d轨道(3)H+H-解析写出NH3、PCl3和PCl5分子的电子式不难发现,氢原子是2e-稳定,氯原子是8e-稳定,在PCl3中磷原
11、子外围是8e-,PCl5中磷原子外围是10e-,所有原子的最外层电子数都是8的只有PCl3,联想到氨分子的空间结构,PCl3分子的形状(空间结构)是三角锥形。要满足氮原子最外层电子数是8,所有氢原子的最外层电子数都是2,则NH5的电子式必须是H+H-。12.按要求回答下列问题:(1)晶体X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在的空间结构为,中心原子的杂化方式为。(2)从结构角度分析,N和H3O+两种阳离子的相同之处为,不同之处为(填字母)。A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.空间结构D.共价键类型(3)S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示,S原子采用的轨道杂化方式是。
12、(4)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用杂化。H3O+中HOH键角比H2O中HOH键角大,原因为。答案(1)V形sp3(2)ABDC(3)sp3(4)sp3H3O+中O原子只有1对孤电子对,H2O中O原子有2对孤电子对,前者键电子对与孤电子对的排斥力较小,因而键角大解析(1)中一个I原子为中心原子,其价层电子对数=2+=4,则中心原子采取sp3杂化,的空间结构为V形。(2)N中N原子的价层电子对数=4+=4,采取sp3杂化,空间结构为正四面体形;H3O+中O原子的价层电子对数=3+=4,采取sp3杂化,空间结构为三角锥形;两离子中均只含极性共价键,共价键类型相同。(3)硫原子形成
13、2个SS,还有2对孤电子对,杂化方式为sp3。(4)H2O和H3O+中的氧原子均采取sp3杂化,其键角的差异是由键电子对与孤电子对的斥力差异所造成的。学科素养拔高练13.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式为,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。(1)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。(2)查文献可知,可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应,生成氯吡苯脲;+,反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂个键、断裂个键。(3)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有H2O、NH3、CO2等。请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因:。H2O、N
14、H3、CO2分子的空间结构分别是,中心原子的杂化类型分别是。答案(1)sp2、sp3sp2(2)NANA(3)HO的键能大于HN的键能V形、三角锥形、直线形sp3、sp3、sp解析(1)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,是sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,为sp2杂化。(2)由于键比键更稳定,根据反应方程式可以看出,断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的NC中的键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的NH。(3)O、N属于同周期元素,O的非金属性大于N,HO的键能大于HN的键能,所以H2O分子比NH3分子稳定。H2O分子中O原子的价层电子对数=2+=4,孤电子对数为2,所以为V形结构,O原子采用sp3杂化;NH3分子中N原子的价层电子对数=3+=4,孤电子对数为1,所以为三角锥形结构,N原子采用sp3杂化;CO2分子中C原子的价层电子对数=2+=2,不含孤电子对,所以是直线形结构,C原子采用sp杂化。