1、第2章 微粒间相互作用与物质性质第2节共价键与分子的空间结构第1课时杂化轨道理论课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.下列有关杂化轨道的说法不正确的是()A.原子中能量相近的某些轨道,在成键时能重新组合成能量相等的新轨道B.轨道数目杂化前后可以相等,也可以不等C.杂化轨道成键时,要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理D.杂化轨道不能形成键答案B解析原子轨道形成杂化轨道前后,轨道数目不变,用于形成杂化轨道的原子轨道的能量相近,并满足最大重叠程度。2.(2020山东潍坊一中高二检测)下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A.杂化轨道都用于形成共价键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C.NH3中N
2、原子的sp3杂化轨道是由氮原子的三个p轨道与氢原子的s轨道杂化而成的D.在乙烯分子中1个碳原子的三个sp2杂化轨道与三个氢原子的s轨道重叠形成三个CH 键答案B解析杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对,故B正确,A错误;NH3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的一个s轨道和三个p轨道杂化而成的,C不正确;在乙烯分子中,一个碳原子的三个sp2杂化轨道中的两个sp2杂化轨道与两个氢原子的s轨道重叠形成两个CH 键,剩下的一个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成一个CC 键,D不正确。3.(2020江苏启东中学高二检测)中心原子采取sp杂化的分子是()A.NH3B.BeCl2C.P
3、Cl3D.H2O答案B解析NH3分子中氮原子采用sp3杂化;PCl3可类比NH3,磷原子采用sp3杂化;H2O分子中氧原子采用sp3杂化。4.(2020海南中学高二检测)用鲍林的杂化轨道理论解释甲烷分子的正四面体结构,下列说法不正确的是()A.碳原子的四个杂化轨道的能量一样B.碳原子的sp3杂化轨道之间夹角一样C.碳原子的四个价电子分别占据四个sp3杂化轨道D.碳原子有一个sp3杂化轨道由孤电子对占据答案D解析甲烷分子中碳原子采取sp3杂化,四个等同的杂化轨道分别与四个氢原子的s轨道重叠,形成正四面体形的分子。5.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
4、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杂化轨道的夹角为180,故最大。6.下列分子中的碳原子采用sp2杂化的是()A.C2H2B.CS2C.HCHOD.C3H8答案C解析乙炔是直线形分子,碳原子采取sp杂化形成两个sp杂化轨道,碳原子上的另两个p轨道未参与杂化,而是与另一个碳原子同样的轨道形成两个键;CS2类似于CO2,是直线形分子,其中碳原子也采取sp杂化;HCHO是三角形分子,碳原子采取sp2杂化;C3H8是烷烃,类似于CH4,碳原子采取sp3杂化。7.(2020山东德州一中高二检测)在BrCHCHBr
5、分子中,CBr键采用的成键轨道是()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用sp2杂化,溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子,与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。8.(2020河北衡水第二中学高二检测)乙烯分子中含有四个CH键和一个CC键,6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是()每个碳原子的2s轨道与2p轨道杂化形成两个sp杂化轨道每个碳原子的2s轨道与两个2p轨道杂化,形成三个sp2杂化轨道每个碳原子的2s轨道与三个2p轨道杂化形成四个sp3杂化轨道每个碳原子的三个价电子占据三个杂化轨道,一个价电子
6、占据一个2p轨道A.B.C.D.答案B解析乙烯分子中每个碳原子与另一个碳原子和两个氢原子成键,必须形成三个键,六个原子在同一平面上,则键角为120,为sp2杂化,形成三个sp2杂化轨道,一个价电子占据一个2p轨道,两个碳原子成键时形成一个键。9.ClO-、Cl、Cl、Cl中,中心原子氯原子都是以sp3杂化轨道方式与氧原子成键,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。答案直线形角形三角锥形正四面体形解析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),
7、分别为角形、三角锥形、正四面体形。提升能力跨越等级1.下列推断正确的是()A.BF3为三角锥形分子B.N的电子式为HH+,离子为平面正方形结构C.CH4分子中的四个CH键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s-p 键D.CH4分子中的碳原子以四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠,形成四个CH 键答案D解析BF3为三角形,N为正四面体形,CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道杂化形成四个sp3杂化轨道,然后与氢的1s轨道重叠,形成四个CH 键。2.下列关于苯分子结构或性质的描述错误的是()A.苯分子呈平面正六边形,六个碳碳键完全相同,键角皆为120B.苯分子中的碳原子采取sp
8、2杂化,六个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩与肩”形式形成一个大键C.苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊类型的键D.苯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色答案D解析苯分子中的碳原子采取sp2杂化,六个碳碳键完全相同,呈平面正六边形结构,键角皆为120;在苯分子中有一个大键,因此苯分子中的碳碳键并不是单、双键交替结构,也就不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。3.(2020山东莱州一中高二检测)下列有关苯分子中的化学键描述正确的是()A.每个碳原子的一个sp2杂化轨道参与形成大键B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大键C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其他两个碳原子形成两个键,与一个H
9、原子1s电子配对形成一个键D.碳原子未参加杂化的2p轨道与其他碳原子的2p轨道形成键答案BC解析杂化轨道只能形成键,而不能形成键。每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与相邻的两个碳原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成键;每个碳原子的另一个sp2杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成键;未参与杂化的2p轨道形成大键。4.有关甲醛分子的说法正确的是()碳原子采取sp杂化甲醛分子为三角锥形结构碳原子采取sp2杂化甲醛分子为三角形结构A.B.C.D.答案C解析甲醛分子(CH2O)中的碳原子采取的是sp2杂化,三个杂化轨道呈三角形,其中两个sp2杂化轨道分别与一个氢原子的s轨道形成CH
10、 键,另一个sp2杂化轨道与氧原子的p轨道形成一个键,碳原子中未用于杂化的一个p轨道与氧原子的p轨道形成一个键。5.(2020浙江杭州外国语学校高二检测)下列分子中中心原子的杂化方式为sp杂化,分子的空间结构为直线形且分子中没有形成键的是()A.C2H2B.CO2C.BeCl2D.BF3答案C解析C2H2的结构简式为CHCH,分子中含有三键,所以有键,碳原子采用sp杂化,分子的空间结构为直线形,不符合题意,故不选A;CO2的结构式为OCO,分子中含有键,碳原子采用sp杂化,分子的空间结构都为直线形,不符合题意,故不选B;BeCl2分子中,铍原子形成两个共价单键,不含孤电子对,中心原子以sp杂化
11、轨道成键,分子的空间结构为直线形,分子中不含键,故选C;BF3为平面结构,中心原子硼原子为sp2杂化,故不选D。6.已知次氯酸分子的结构式为HOCl,下列有关说法正确的是()A.氧原子发生sp杂化B.氧原子与H、Cl都形成键C.该分子为直线形分子D.该分子电子式是Cl答案B解析HClO分子的结构式为HOCl,氧原子应为sp3杂化,形成四个杂化轨道,其中有两对孤电子对分布在两个杂化轨道上,另两个杂化轨道分别与氢原子和氯原子各形成一个键。因为氧原子是sp3杂化,所以分子结构为角形,其电子式为,故B项正确。7.如图是甲醛分子的模型,根据下图和所学化学知识回答下列问题:(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式
12、是,作出该判断的主要理由是。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断,其中正确的是(填序号)。单键双键键键键和键(3)甲醛分子中CH键与CH键间的夹角(填“=”“”或“”)120,出现该现象的主要原因是。答案(1)sp2甲醛分子的空间结构为三角形(2)(3)碳氧双键中存在键,它对CH键的排斥作用较强解析(1)原子的杂化轨道类型不同,分子的空间结构也不同。由图可知,甲醛分子为三角形,所以甲醛分子中的碳原子采用sp2杂化。(2)醛类分子中都含有CO键,所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说,双键是键和键的组合。(3)由于碳氧双键中存在键,它对CH键的排斥作用较强,所以甲醛分子中CH键与CH键之间的夹角
13、小于120。8.判断下列中心原子的杂化轨道类型(标“”的原子为中心原子)。微粒杂化轨道数杂化轨道类型H3O+CH2CH2CCl4NCl3PH3答案4sp33sp24sp34sp34sp3解析杂化轨道数为2时杂化方式为sp,杂化轨道数为3时杂化方式为sp2,杂化轨道数为4时杂化方式为sp3,类比H2O、NH3、CH4等分子中中心原子的杂化类型可得出正确答案。贴近生活拓展创新“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌,三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2NCN)的三聚体,请回答下列问题:(1)写出基态碳原子的电子排布式。(
14、2)氰胺中CN中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子,这三种氮原子的杂化轨道类型分别是、。(3)一个三聚氰胺分子中有个键。(4)三聚氰胺与三聚氰酸()分子相互之间通过氢键结合,在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中碳原子采取杂化。该分子的结构简式中,形成双键的两个原子之间的共价键是(填字母)。A.两个键B.两个键C.一个键,一个键答案(1)1s22s22p2(2)spsp2sp3(3)15(4)sp2C解析(2)CN中的氮原子、三聚氰胺分子中环上的氮原子、NH2中的氮原子分别形成1、2、3个键且均有一对孤电子对,所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。(3)除每个双键中有一个键外,其余均为键,共15个。(4)由于该分子中碳原子形成双键,则应采取sp2杂化。形成双键的两个原子之间有一个键、一个键。
