1、杂化轨道理论、配合物理论(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.(2020成都高二检测)下列说法中正确的是()A.PCl3分子是三角锥形,这是因为P原子是以sp2杂化的结果B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体D.AB3型的分子空间构型必为平面三角形【解析】选C。PCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对,属于sp3杂化,含有1个孤电子对,所以空间构型为三角锥形,A错误;能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道,则sp3杂化轨道是能量相近的1个s轨道和
2、3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道,B错误;中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体,而分子的几何构型还与含有的孤电子对数有关,C正确; AB3型的分子空间构型与中心原子的孤电子对数有关,如BF3中B原子没有孤电子对,为平面三角形,NH3中N原子有1个孤电子对,为三角锥形,D错误。2.(2020洛阳高二检测)向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液,再滴入适量浓氨水,下列叙述不正确的是()A.开始生成蓝色沉淀,加入过量氨水时,形成无色溶液B.开始生成Cu(OH)2,它不溶于水,但溶于浓氨水,生成深蓝色溶液C.开始生成蓝色沉淀,加入氨水后,沉淀溶解生成深蓝色溶液D
3、.开始生成Cu(OH)2,之后生成更稳定的配合物【解析】选A。向CuCl2溶液中加入少量NaOH溶液,生成Cu(OH)2蓝色沉淀:Cu2+2OH-Cu(OH)2;再加入浓氨水,沉淀溶解得到深蓝色的溶液:Cu(OH)2+4NH3H2OCu(NH3)42+2OH-+4H2O。【补偿训练】Cu(NH3)4SO4是常用的杀虫剂、媒染剂。在碱性镀铜中也有重要的应用。下列关于Cu(NH3)4SO4的说法中,正确的有()A.Cu(NH3)4SO4中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键B.Cu(NH3)4SO4含有NH3分子,其水溶液中也含有NH3分子C.Cu(NH3)4SO4的组成元素中第一电离能最大的
4、是氧元素D.Cu(NH3)4SO4中S的立体构型为平面三角形【解析】选A。在Cu(NH3)4SO4中含有NH3,但其水溶液中不含有NH3,因为配离子很难再电离;在组成配合物的元素中,N的第一电离能最大,S为正四面体构型。3.下列分子中,各分子的空间构型、中心原子的杂化方式以及孤电子对数均正确的是()选项分子空间构型杂化方式孤电子对数ANH3平面三角形sp3杂化N含有一对孤电子对BCCl4正四面体形sp3杂化C不含有孤电子对CH2OV形sp2杂化O含有两对孤电子对DC三角锥形sp3杂化C含有一对孤电子对【解析】选B。NH3中心原子的价层电子对数=3+(5-31)=4,N原子的杂化方式为sp3,含
5、有一对孤电子对,分子的立体构型为三角锥形,A项错误;CCl4中心原子的价层电子对数=4+(4-41)=4,C原子的杂化方式为sp3,没有孤电子对,分子的立体构型为正四面体形,B项正确; H2O中心原子的价层电子对数=2+(6-21)=4,O原子的杂化方式为sp3,含有两对孤电子对,分子的立体构型为V形,C项错误; C中心原子的价层电子对数=3+(4+2-32)=3,C原子的杂化方式为sp2,没有孤电子对,分子的立体构型为平面三角形,D项错误。4.(2020衡水高二检测)下列各组微粒间不能形成配位键的是()A.Ag+和NH3B.Ag+和H+C.H2O和H+D.Co3+和CO【解析】选B。A.Ag
6、的价电子排布式为4d105s1,失去一个电子后变为Ag+,5s轨道为空轨道,NH3分子中,氮原子有孤电子对,Ag+和NH3能形成配位键,A错误。B.Ag+有空轨道无孤电子对,H+有空轨道,不含孤电子对,两者不能形成配位键,B正确。C.H+有空轨道,水分子中氧原子含有孤电子对,两者可形成配位键,C错误。D.Co3+有空轨道,CO中碳和氧均含孤电子对,可形成配位键,D错误。【补偿训练】(双选)CuCl2溶液有时呈黄色,有时呈绿色或蓝色,这是因为在CuCl2的水溶液中存在如下平衡:Cu(H2O)42+蓝色+4Cl-CuCl42-绿色+4H2O。欲使溶液由绿色变为蓝色,可采用的方法是()A.加NaCl
7、溶液B.加水C.加AgNO3溶液D.加NaOH溶液【解析】选B、C。欲使溶液变成蓝色,则平衡向逆反应方向移动,可减小Cl-的浓度或加水,即加水或加AgNO3溶液。5.下列分子所含原子中,既有sp3杂化,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。6.毒奶粉主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺(结构如图)。下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是()A.一个三聚氰胺分子中共含有15个
8、键B.所有氮原子均采取sp3杂化C.所有原子可能在同一平面D.三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键【解析】选A。分子中含6个NH,6个CN,3个CN,双键中有1个键,共15个键,故A正确;CN中,C原子为sp2杂化, N原子也为sp2杂化,NH2中N原子(连接的都是单键)为sp3杂化,杂化类型不同,B错误;由于NH2中N为sp3杂化,所以不可能在同一平面,C错误;同种元素原子之间才能形成非极性键,该分子结构中没有相同的原子连接,则该分子内只有极性键,故D错误。7.已知:下列有关说法中正确的是()A.三种物质中碳原子杂化方式均为 sp2杂化B.三种物质中均含有键和键C.三种物质的分子中所有原子
9、均有可能共平面D.三种物质中均只有极性键,没有非极性键【解析】选D。三种物质中碳原子杂化方式分别为sp3杂化 、sp2杂化、sp2杂化,A错误;A分子中只含键,B错误;甲醇分子中碳原子为sp3杂化,含有四面体结构,所以不可能所有原子共平面,C错误;三种物质中均只有极性键,没有非极性键,D正确。8.下列过程与配位键的形成无关的是()A.氢氧化铝与强碱反应生成NaAl(OH)4-B.Na2O2和H2O反应生成NaOH和O2C.向F溶液中加入KSCN溶液后溶液呈血红色D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失【解析】选B。Al(OH)4-中存在配位键,A错误;Na2O2和H2O反应生成NaOH
10、和O2的反应中,既无配位键形成也无配位键的断裂,所以与配位键的形成无关,B错误;F与KSCN反应生成配离子Fe(SCN)n(n=1,2,3,4,5,6),颜色发生改变,C正确; CuSO4与氨水反应生成Cu(OH)2沉淀,再生成Cu(NH3)42+,D正确。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)9.(20分)(2020长沙高二检测)下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题:(答案中涉及字母均用具体元素符号作答)(1)写出基态时J元素原子的电子排布式_,N元素原子的简化电子排布式_。(2)A的中心原子的杂化轨道类型是_,微粒的空间构型是_;BD3中心原子的杂
11、化轨道类型是_;分子的空间构型是_;(3)根据等电子原理,指出B2C与AC2,AC与B2互为等电子体,那么B2C分子中的键数目为_,键数目为_,AC分子中的键数目为_,键数目为_;(4)在L3J(AB)6中中心离子是_,配体是_,配位数是_。【解析】(1)J为Fe,核外电子数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,N为Br,核外电子数为35,简化电子排布式为Ar3d104s24p5;(2)C的中心原子的孤电子对数为=0,价层电子对数为0+3=3,碳原子采取sp2杂化,微粒的空间构型为平面三角形;NF3的中心原子的孤电子对数为=1,价层电子对数=1+3=4,氮原子采取
12、sp3杂化,分子空间构型为三角锥形;(3)N2O与CO2,CO与N2互为等电子体,则N2O的结构为NON,分子中的键数目为2,键数目为 2,CO的结构为CO,分子中的键数目为1,键数目为2;(4)在K3Fe(CN)6中Fe3+为提供空轨道的中心离子,CN-提供孤电子对,为配体,配位数为6。答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2Ar3d104s24p5(2)sp2平面三角形sp3三角锥形(3)2212(4)Fe3+CN-610.(10分)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)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为_。(2)氯吡苯脲晶体
13、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_。(3)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,其反应方程式为,反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂_个键,断裂_个键。(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。请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因: _。H2O、NH3、CO2分子的立体构型分别是_,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1s22s22p63s23p5,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,
14、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。(3)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
15、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。答案:(1)1(2)sp2、sp3sp2(3)NANA(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.将灼热的铜丝伸入盛氯气的集气瓶中,剧烈燃烧产生棕黄色烟,向集气瓶中加入少量水,观察到溶液呈黄绿色,主要原因是CuCl2溶液中存在黄绿色的CuCl42-。现向蓝色的硫酸铜溶液中,加入少量稀氨水,得到蓝色絮状沉淀,继续加入氨水后,蓝色沉淀溶解,得到深蓝色溶液,再向其中加入少量浓盐酸,得到绿色溶液,则该绿色溶液中主要
16、存在的离子是()A.Cu2+、Cu(H2O)42+、SB.CuCl4、Cu(H2O)42+、N、SC.CuCl、N、SD.Cu(NH3)42+、Cu(H2O)42+、S【解析】选B。由题中信息可推知,含CuCl4的溶液为黄绿色,含Cu(H2O)42+的溶液为蓝色,故绿色溶液中含CuCl4和Cu(H2O)42+;在整个反应过程中S未参与反应,NH3与H+结合生成了N。12.二茂铁(C5H5)2Fe分子是一种金属有机配合物,是燃料油的添加剂,用以提高燃烧的效率和去烟,可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示,下列说法不正确的是()A.二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子(C5)之间为配位键B.l mo
17、l环戊二烯()中含有键的数目为11NAC.二茂铁分子中存在键D.Fe2+的电子排布式为1s 22s 22p63s23p63d44s2【解析】选D。含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键,所以二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子(C5)之间为配位键,故A正确;一个环戊二烯()分子中含有键的数目为11,则1 mol环戊二烯()中含有键的数目为11 NA,故B正确;碳碳双键之间存在键,所以该分子中存在键,故C正确; Fe的原子序数为26,亚铁离子的核外有24个电子,所以Fe2+的电子排布式为1s 22s 22p63s23p63d54s1,半满为稳定结构,故D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共20分)
18、13.A、B、C、D、E、F、G是前四周期(除稀有气体)原子序数依次增大的七种元素,A的原子核外电子只有一种运动状态;B、C的价电子层中未成对电子数都是2;B、C、D同周期;E核外的s、p能级的电子总数相等;F与E同周期且第一电离能比E小;G的+1价离子(G+)的各层电子全充满。回答下列问题: (相关问题用元素符号表示)(1)写出E的基态原子的电子排布式:_,C、D、E、F所形成的离子半径大小顺序为_(用离子符号表示)。(2)B与C可形成化合物BC和BC2,BC2中B原子杂化方式为_。(3)由元素A、C、G组成的离子G(A2C)42+在水溶液中显天蓝色,不考虑空间结构,G(A2C)42+的结构
19、可用示意图表示为_(配位键用标出)。(4)由元素A、B、F组成的原子个数比931的一种物质,分子中含三个相同的原子团,其结构简式为_,分子中F原子的杂化方式为_,该物质遇水爆炸,生成白色沉淀和无色气体,反应的化学方程式为_。【解析】在前四周期(除稀有气体)中原子序数依次增大的七种元素A、B、C、D、E、F、G中,A的原子核外电子只有一种运动状态,故A为H,B、C的价电子层中未成对电子数都是2,则B、C核外电子排布分别为1s22s22p2、1s22s22p4,为C、O,B、C、D同周期且原子序数依次增大,故D为F;E核外的s、p能级的电子总数相等,故E为Mg,F与E同周期且第一电离能比E小,F为
20、Al;G的+1价离子(G+)的各层电子全充满,元素的基态原子最外能层只有一个电子,其他能层均已充满电子,则核外电子数为2+8+18+1=29,故G为Cu。(1)E为Mg,基态原子的电子排布式为1s22s22p63s2或Ne3s2,核外电子排布相同的离子,根据“径大序小”的原则,可知离子半径大小顺序为r(O2-)r(F-)r(Mg2+)r(Al3+)。(2)B(C)与C(O)可形成化合物BC(CO)和BC2(CO2),CO2结构式为OCO,立体构型为直线形,中心原子杂化方式为sp杂化。(3)Cu(H2O)42+,水与铜离子形成4个配位键,结构为。(4)由元素H、C、Al组成的原子个数比931的一种物质,分子中含三个相同的原子团,其结构简式为Al(CH3)3,根据价层电子对互斥理论计算价层电子对数为3+=3,杂化类型为sp2,该物质遇水爆炸,生成白色沉淀和无色气体,反应的化学方程式为Al(CH3)3 +3H2OAl(OH)3+3CH4。答案:(1)1s22s22p63s2(或Ne3s2)r(O2-)r(F-)r(Mg2+)r(Al3+)(2)sp(3)(4)Al(CH3)3 sp2杂化Al(CH3)3 +3H2OAl(OH)3+3CH4
