1、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()COCH2=CH2苯CHCH NH3CH4ABCD【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
2、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 BNH3CCH2Br2 DBF3【解析】选D。CH2O和BF3均为平面分子，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
3、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DSO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；SO中S原子的价层电子对数3(6232)4，为sp3杂化，含1对孤电子对，分子的空间结构
4、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sp3BAlH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；AlH的价层电子对数是4(3141)4，价层电子对互斥模型是
5、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H2
6、O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()ACHCH2CH3B*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=
7、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，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
8、中C原子轨道杂化类型为_。(3)一种有机化合物的结构简式如下：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NO的结构相同，微粒呈_形，中心原子都采取_杂化。(5)CO、NO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，双键上的碳原子采
9、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NO的中心原子采取sp杂化，形成直线形分子。(5)CO、NO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)2633(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
10、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，孤电子对数为1，采取sp3杂化，剩余的1个氮原
11、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
12、构型为直线形，C原子采取sp杂化。答案：(1)1(2)sp2、sp3sp2(3)11(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
13、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，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CCO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
14、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；CO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、CH3
15、Cl、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，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
16、杂化的分子是_，采取sp3杂化的分子是_。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，双键上的碳原子
17、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)sp3H2O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
