1、八 杂化轨道理论简介 (40 分钟 70 分)一、选择题(本题包括 8 小题，每小题 5 分，共 40 分)1(2021西安高二检测)下列分子的立体构型可用 sp2 杂化轨道来解释的是()CO23 CH2=CH2 苯 CHCHNH3 CH4A B C D【解析】选 A。中的中心原子采取 sp2 杂化，中的中心原子采取 sp 杂化，中的中心原子采取 sp3 杂化。2下列有关二氯化锡(SnCl2)分子的说法正确的是()A有一个 键、一个 键B是直线形分子C中心原子 Sn 是 sp2 杂化D键角等于 120【解析】选 C。氯原子只能形成单键，而单键只能是 键，A 错误；由于中心原子 Sn 形成了两个
2、 键，还有一对孤电子对，采取 sp2 杂化，SnCl2 为 V 形结构，受孤电子对的影响，键角小于 120，B、D 错误，C 正确。3(2021哈尔滨高二检测)有机物CH 中标有“”的碳原子的杂化方式依次为()Asp、sp2、sp3 Bsp3、sp2、spCsp2、sp、sp3 Dsp3、sp、sp2【解析】选 B。甲基上 C 原子采取 sp3 杂化；碳碳双键上碳原子采取 sp2 杂化；碳碳三键的 C 原子采取 sp 杂化。4下列物质，中心原子的“杂化方式”及“分子立体构型”与 CH2O(甲醛)相同的是()AH2S BNH3CCH2Br2DBF3【解析】选 D。CH2O 和 BF3 均为平面分
3、子，两者的中心原子均采取 sp2 杂化；H2S和 H2O 相似，CH2Br2 是 CH4 中的两个 H 被 Br 取代得到，H2S、NH3、CH2Br2的中心原子都采取 sp3 杂化。【补偿训练】下列说法正确的是()ACH2Cl2 分子的空间结构为正四面体形BH2O 分子中氧原子的杂化轨道类型为 sp2，分子的立体构型为 V 形CCO2 分子中碳原子的杂化轨道类型为 sp，分子的立体构型为直线形DSO23的空间结构为平面三角形【解析】选 C。CH4 中 4 个共价键完全相同，为正四面体形，CH2Cl2 分子的 4 个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体形，A 错误；H2O 分子中O
4、 原子为 sp3 杂化，分子的空间结构为 V 形，B 错误；CO2 中 C 原子为 sp 杂化，分子的空间结构为直线形，C 正确；SO23中 S 原子的价层电子对数312(6232)4，为 sp3 杂化，含 1 对孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，D 错误。5(2021北京东城区高二检测)As2O3(砒霜)是两性氧化物，分子结构如图所示，与盐酸反应能生成 AsCl3，AsCl3 和 LiAlH4 反应的产物之一为 AsH3。下列说法不正确的是()A.As2O3 分子中 As 原子的杂化方式为 sp3BAlH4的价层电子对互斥模型是四面体形CAsCl3 的空间构型为平面正三角形，As 原子的杂
5、化方式为 sp3DAsH3 分子的键角小于 10928【解析】选 C。由 As2O3 的分子结构可知，As 与 3 个 O 形成三角锥形结构，中心原子 As 上有 1 对孤电子对和 3 个成键电子对，则 As 原子的杂化方式为 sp3，A正确；AlH4的价层电子对数是 412(3141)4，价层电子对互斥模型是四面体形，B 正确；AsCl3 中含 1 对孤电子对和 3 个成键电子对，空间结构为三角锥形，C 错误；AsH3 中含有 1 对孤电子对和 3 个成键电子对，空间结构为三角锥形，键角小于 10928，D 正确。6(2021德州高二检测)在 BrCH=CHBr 分子中，CBr 键采用的成键
6、轨道是()Aspp Bsp2sCsp2p Dsp3p【解析】选 C。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。【补偿训练】下列描述中正确的是()ACS2 的中心原子为 sp2 杂化BNCl3 的立体构型为平面三角形CSF6 中有 4 对完全相同的成键电子对DSiF4 和 H2O 的中心原子均为 sp3 杂化【解析】选 D。CS2 与 CO2 类似，为直线形分子，中心原子均为 sp 杂化，A 错误；NCl3分子中氮原子存在 1 对孤电子对，其立体构型为三角锥形，B 错误；SF6 中有 6 对完全相
7、同的成键电子对，C 错误；SiF4 和 H2O 的中心原子含有的价层电子对数均是 4，所以均为 sp3 杂化，D 正确。7甲烷中的碳原子采取 sp3 杂化，下列在*标注后的碳原子的杂化类型和甲烷中的碳原子的杂化类型一致的是()ACH*3 CH2CH3B*CH2=CHCH3CCH2=*CHCH2CH3DCH*CCH3【解析】选 A。CH4 中碳原子为饱和碳原子，采取 sp3 杂化。A 项亚甲基碳原子为饱和碳原子，采取 sp3 杂化；B、C 项C=C 中的不饱和碳原子采用 sp2 杂化；D 项 CC 中的不饱和碳原子采取 sp 杂化。8(2021烟台高二检测)下列分子所含原子中，既有 sp3 杂化
8、，又有 sp2 杂化的是()【解析】选 A。乙醛中甲基的碳原子采取 sp3 杂化，醛基中的碳原子采取 sp2 杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子均采取 sp2 杂化，另一个碳原子采取 sp 杂化；甲醛中碳原子采取 sp2 杂化；丙炔中甲基的碳原子采取 sp3 杂化，碳碳三键中两个碳原子均采取 sp 杂化。二、非选择题(本题包括 2 小题，共 30 分)9(14 分)根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构，试根据相关知识填空：(1)AsCl3 分 子 的 空 间 结 构 为 _，其 中 As 的 杂 化 轨 道 类 型 为_。(2)CH3COOH 中 C 原子轨道杂化类型为_。(3)一种有机化合
9、物的结构简式如下：该分子中有_个 sp2 杂化碳原子；_个 sp3 杂化碳原子；该分子中有_个 sp2sp3 键；_个 sp3sp3 键。(4)SCN与 NO2的结构相同，微粒呈_形，中心原子都采取_杂化。(5)CO23、NO3等微粒具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是_，空间结构呈_形，中心原子都采取_杂化。【解析】(1)AsCl3 中 As 元素价电子对数为 4，As 的杂化方式为 sp3 杂化，AsCl3分子的空间结构为三角锥形。(2)CH3COOH 的结构式为，分子中甲基上的碳原子采取 sp3 杂化，羧基中碳原子采取 sp2 杂化。(3)有机物中饱和碳原子采取 sp3 杂化，双键上
10、的碳原子采取 sp2 杂化，三键上的碳原子是采取 sp 杂化。该分子中有 2 个 sp2 杂化碳原子；6 个 sp3 杂化碳原子；该分子中有 3 个 sp2sp3 键；3 个 sp3sp3 键。(4)SCN与 NO2的中心原子采取 sp 杂化，形成直线形分子。(5)CO23、NO3与 SO3 为等电子体，SO3 中 S 采取 sp2 杂化形成平面三角形分子。答案：(1)三角锥形 sp3(2)sp3、sp2(3)2 6 3 3(4)直线 sp(5)24 平面三角 sp210(16 分)(2021深圳高二检测)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)氯元
11、素基态原子核外电子的未成对电子数为_。(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型有_，羰基碳原子的杂化轨道类型为_。(3)已知，可用异氰酸苯酯与 2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲：，反应过程中，每生成 1 mol 氯吡苯脲，断裂_mol 键，断裂_mol 键。(4)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。请用共价键的相关知识解释 H2O 分子比 NH3 分子稳定的原因：_；H2O、NH3、CO2 分子的空间构型分别是_，中心原子的杂化类型分别是_。【解 析】(1)根 据 构 造 原 理 可 知，氯 元 素 基 态 原 子 核 外 电 子 排 布 式 是1
12、s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为 1。(2)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，采取 sp3 杂化，剩余的 1 个氮原子形成 1 个双键和 1 个单键，孤电子对数为 1，采取 sp2 杂化；羰基碳原子形成 2 个单键和 1 个双键，采取 sp2 杂化。(3)由于 键比 键稳定，根据反应方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的 N=C 键中的 键和 2-氯-4-氨基吡啶分子中的 NH 键。(4)O、N 属于同周期元素，O 的原子半径小于 N，HO 键的键能大于 HN 键的键能，所以 H2O 分子比 NH3 分子稳定；H2O 分子中
13、O 原子的价层电子对数是 4，孤电子对数为 2，所以其空间构型为 V 形，O 原子采取 sp3 杂化；NH3 分子中 N 原子的价层电子对数是 4，孤电子对数为 1，所以其空间构型为三角锥形，N原子采取 sp3 杂化；CO2 分子中 C 原子的价层电子对数是 2，不含孤电子对，所以其空间构型为直线形，C 原子采取 sp 杂化。答案：(1)1(2)sp2、sp3 sp2(3)1 1(4)HO 键的键能大于 HN 键的键能 V 形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp(20 分钟 30 分)一、选择题(本题包括 2 小题，每小题 5 分，共 10 分)11氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)用于
14、有机产品的合成、工业洗涤剂中间体以及生化研究。下列说法正确的是()A碳、氮原子的杂化类型相同B氨基乙酸钠中心原子 N 原子的价层电子对数为 4C1 mol 氨基乙酸钠分子中所含 键为 10 molD氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内【解析】选 B。氨基乙酸钠分子中氮原子是 sp3 杂化而碳原子是 sp3、sp2 杂化，A错误；氨基乙酸钠中存在 2 个 NH 键、1 个 CN 键，N 原子上含有 1 个孤电子对，价层电子对数共价键单键数孤电子对数，则 N 原子的价层电子对数为 4，B 正确；1 mol 氨基乙酸钠分子中有一个碳氧双键，有 8 个 键，C 错误；由于氮原子为 sp3 杂化，
15、故相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D错误。【补偿训练】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CCO23三角锥形C 原子采取 sp2 杂化DC2H2直线形C 原子采取 sp 杂化【解析】选 D。SO3 分子中硫原子采取 sp2 杂化，空间结构为平面三角形，A 错误；SO2 分子中硫原子的价层电子对数是 3，含 1 对孤电子对，采取 sp2 杂化，空间结构为 V 形，B 错误；CO23中碳原子采取 sp2 杂化，空间结构为平面三角形，C 错误；乙炔(CHCH)分子
16、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，D 正确。12已知以下反应中的四种物质由三种元素组成，其中 a 的分子立体构型为正四面体形，组成 a 物质的两种元素的原子序数之和小于 10，组成 b 物质的元素为第三周期元素。下列判断正确的是()Aa、c 分子中的键角完全相同Ba、c 分子中中心原子均采用 sp3 杂化C四种分子中既有 键，又有 键 Db、d 分子中共价键的键能：bd【解析】选 B。根据题意分析 a、b、c、d 分别是 CH4、Cl2、CH3Cl、HCl，其中CH4 是正四面体分子，CH3Cl 是四面体分子，二者的键角不相同，
17、A 错误；甲烷中碳与氢形成 4 个碳氢 键、一氯甲烷分子中形成三个碳氢 键和一个碳氯 键，中心原子均为 sp3 杂化，B 正确；四种分子中只存在 键而没有 键，C 错误；氯的原子半径大于氢原子半径，所以氯气分子中的氯氯键的键能小于氯化氢分子中的氢氯键共价键的键能，D 错误。二、非选择题(本题包括 1 小题，共 20 分)13原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。回答下列问题：(1)碳原子有 4 个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子的结构简式分别是_(下同)，采取 sp2 杂化的分子是_，采取 sp3 杂化的分子
18、是_。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：_。(2)第三周期中，某元素的氢化物含五核 18 电子，sp3 杂化，空间构型呈正四面体形的化学式为_。(3)化合物H3O中阴离子的中心原子轨道采用_杂化。(4)X 的单质与氢气可化合生成气体 G，其水溶液 pH7。G 分子中 X 原子的杂化轨道类型是_。(5)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_。(6)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_。【解析】(1)有机物中饱和碳原子采取 sp3 杂化，双
19、键上的碳原子采取 sp2 杂化，三键上的碳原子采取 sp 杂化。(2)第三周期中，某元素的氢化物含五核 18 电子，sp3杂化，空间构型呈正四面体形的化学式为 SiH4。(3)中心原子形成四个 键，采取 sp3 杂化。(4)G 是 NH3 分子，N 原子采取 sp3 杂化。(5)硫原子形成 2 个 SS 键，还有 2 对孤电子对，杂化方式为 sp3。(6)H2O 和H3O中的氧原子均采取 sp3 杂化。H3O中孤电子对数为 1，H2O 中孤电子对数为2，孤电子对数越多，成键电子对与孤电子对的斥力越大，键角越小。答案：(1)CH3CH3、CH2=CH2、CHCH、CH2=CH2、CH3CH3(其他合理答案均可)(2)SiH4(3)sp3(4)sp3 杂化(5)sp3 杂化(6)sp3 H2O 和 H3O中的氧原子均采取 sp3 杂化。H3O中孤电子对数为 1，H2O中孤电子对数为 2，孤电子对数越多，成键电子对与孤电子对的斥力越大，键角越小
