1、杂化轨道理论一、选择题(每小题4分，共48分)1下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是(A)A杂化轨道全部参与形成化学键B杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变Csp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为10928、120、180 D部分四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释解析：杂化轨道可以部分参与形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，A项错误；杂化前后的轨道数不变，杂化后各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，B项正确；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间构型分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以
2、其夹角分别为10928、120、180，C项正确；部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨气分子、水分子，D项正确。2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(B)A碳、氮原子的杂化类型相同B氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化C1 mol A分子中所含键的数目为10NAD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解析：A分子中碳、氮原子各形成了3个键，氮原子有一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项错误
3、；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项错误。3氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为(C)A两种分子中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化BNH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道CNH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强D氨气分子的原子总数为4而甲烷为5解析：NH3中N原子形成3个键，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，孤对电子对成键电子的排斥作用较强，NH键之间的键角小于10928，所以氨气分子的空间构型是三角锥形；CH4分子
4、中C原子采取sp3杂化，杂化轨道全部参与成键，碳原子连接4个相同的原子，CH键之间的键角均为10928，故CH4为正四面体形，C项正确。4有机物中标有“”的碳原子的杂化方式依次为(B)Asp、sp2、sp3 Bsp3、sp2、sp Csp2、sp、sp3 Dsp3、sp、sp2解析：根据价层电子对互斥理论可判断C原子的杂化方式，价层电子对数键电子对数孤电子对数：若价层电子对数是4，则C原子采取sp3杂化；若价层电子对数是3，则C原子采取sp2杂化；若价层电子对数是2，则C原子采取sp杂化。甲基上C原子有4对键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp3杂化；碳碳双键两端的2个C原子均有3对键电子对
5、，没有孤电子对，则C原子采取sp2杂化；碳碳三键两端的2个C原子均有2对键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp杂化。5下列说法正确的是(D)A凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是四面体形B .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轨道混合而形成的C乙炔分子中，两个碳原子均采用sp2杂化Dsp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道解析：中心原子采取sp3杂化的分子，VSEPR模型是四面体形，但其立体构型不一定是四面体形，如水和氨气分子中的中心原子均采取sp3杂化，但H2O是V形分子，NH3是三角
6、锥形分子，A项错误；甲烷分子中碳原子形成4个键且不含孤电子对，碳原子采取sp3杂化，这4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个CH 键，B项错误；乙炔分子中每个C原子形成2个键和2个键，价层电子对数是2，且不含孤电子对，故C原子均为sp杂化，C项错误；同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化可形成一组能量相等的新轨道，D项正确。6下列分子中，其中心原子的杂化方式及分子空间构型与HCHO(甲醛)相同的是(D)AH2S BNH3 CCH2Br2 DBF3解析：HCHO中C原子形成2个CH键和1个C=O双键，中心原子为C原子，价层电子对数3(42112)3，不含孤电子对，中心原
7、子的杂化方式为sp2杂化，分子空间构型为平面三角形。H2S分子中价层电子对数是4，且S原子含有2对孤电子对，所以S原子采用sp3杂化，H2S为V形结构，A项错误；氨气分子中价层电子对数是4，且N原子含有1对孤电子对，所以中心原子的杂化方式是sp3杂化，分子空间构型为三角锥形，B项错误；CH2Br2分子中价层电子对数是4，没有孤对电子，则C原子采用sp3杂化，分子空间构型为四面体形，C项错误；BF3分子中价层电子对数是3，B原子不含孤电子对，所以B原子采用sp2杂化，分子空间构型是平面三角形，D项正确。7下列推断正确的是(D)ABF3为三角锥形分子BNH的电子式为，离子呈平面正方形结构CCH4分
8、子中的4个CH键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的sp 键DCH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成CH 键解析：BF3为平面三角形，NH为正四面体形，CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个ssp3键。8下列说法正确的是(C)CS2为V形分子ClO的空间构型为平面三角形SF6中有6对完全相同的成键电子对SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化A B C D解析：CS2与CO2的分子构型相同，为直线形分子，错误；ClO中Cl的价层电子对数3(7123)4，含有1对孤电子对，则ClO的空间构型为三
9、角锥形，错误；SF6中含有6个SF键，每个SF键含有1对成键电子对，则SF6分子中有6对完全相同的成键电子对，正确；SiF4中Si的价层电子对数4(414)4，SO中S的价层电子对数3(6223)4，则SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化，正确。9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(C)A等于120 B大于120 C小于120 D等于180解析：由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角为120，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子，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。10下列分子或离子的中心原子采用
10、sp3杂化的是(B)NF3C2H4C6H6C2H2NHA B C D解析：NF3分子中N原子采取sp3杂化；C2H4分子中C原子采取sp2杂化；C6H6分子中C原子采取sp2杂化；C2H2分子中C原子采取sp杂化；NH中N原子采取sp3杂化。11下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是(A)解析：乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采取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；丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。12下列说法中正确的是(C)APCl3分子是三角锥形，这是磷原
11、子采取sp2杂化的结果Bsp3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4个sp3杂化轨道C中心原子采取sp3杂化的分子，其空间构型可能是四面体形或三角锥形或V形DAB3型的分子空间构型必为平面三角形解析：PCl3分子中心磷原子上的价层电子对数键电子对数孤电子对数314，因此PCl3分子中磷原子采取sp3杂化，选项A错误；sp3杂化轨道一般是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，故选项B错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的空间构型为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则构型发生变化，如NH3、PCl3
12、分子是三角锥形，故选项D错误，C正确。二、非选择题(共52分)13(10分)有机物中碳原子的杂化类型是有规律的：当碳原子全部形成单键时，其为sp3杂化；当其形成的键中有一个双键时，其为sp2杂化；当其形成的键中有一个三键时，其为sp杂化。苯分子中碳原子的杂化类型为sp2，CH3CH=CH2分子中，中间的碳原子的杂化类型为sp2，该分子中有8个键与1个键。解析：当碳原子全部以单键的形式与其他原子成键时，形成了4个键，故此时为sp3杂化；当形成一个双键时，碳原子形成了3个键、没有孤电子对，故价层电子对数为3，此时为sp2杂化；当形成一个三键时，价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。14(10分)试
13、回答下列问题。(1)指出下列分子或离子的空间构型：PO正四面体形；CS2直线形。(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：ACH；BCH。(3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式：平面三角形分子BF3，三角锥形分子NF3，正四面体形分子CF4。(4)下列微粒的键角由大到小的顺序为(填序号)。HCNSiF4SCl2COH3O解析：(1)PO中P原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；CS2分子的空间构型与CO2一样，为直线形。(2)含有1个碳原子和3个氢原子且为平面结构的微粒应该是CH，
14、中心碳原子采取sp2杂化。含有1个碳原子和3个氢原子且为三角锥形结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp3杂化。(3)第2周期的五种非金属主族元素原子B、C、N、O、F构成的分子中，平面三角形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，正四面体形分子为CF4。(4)HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp杂化)，键角为180；SiF4为正四面体形结构，键角为109.5；SCl2为V形结构，键角接近104.5；CO为平面三角形结构，键角为120；H3O为三角锥形结构，键角接近107.3。所以键角由大到小的顺序为。15(11分)化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z的核电荷数均小于18；X原子最外能层的p能级中
15、有一个轨道填充了2个电子，Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数，且X和Y具有相同的电子层，Z与X在周期表中位于同一主族。回答下列问题：(1)X的电子排布式为1s22s22p4，Y的轨道表示式为。(2)ZX2的分子式是SO2，分子构型为V形。YX2的电子式是C，分子构型为直线形，中心原子发生了sp杂化。(3)Y与Z形成的化合物的分子式是CS2。Y的氢化物中分子构型为正四面体的是甲烷(填名称)，键角为10928，中心原子的杂化形式为sp3杂化。(4)X的氢化物的分子构型为V形，键角为105，中心原子的杂化形式为sp3杂化。16(10分)下图表示的是甲醛分子模型。根据该图和所学化学键知
16、识回答下列问题：(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是sp2杂化，做出该判断的主要理由是甲醛分子的立体结构为平面三角形。(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“”“”)120，出现该现象的主要原因是碳氧双键中存在键，它对CH键的排斥作用较强。解析：本题是对价层电子对互斥模型、杂化轨道理论、分子的空间构型与成键类型、键参数等知识的综合考查。(1)原子的杂化方式不同，分子的空间构型也不同。由图可知，甲醛分子的空间构型为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。(2)醛类分子中都含有羰基(C=O)，所以
17、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键间的夹角小于120。17(11分)东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。回答下列问题：(1)镍元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2,3d能级上的未成对电子数为2。(2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是正四面体形。氨的沸点高于(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是NH3分子间可形成氢键；氨是极性分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为sp3。解析：(1)Ni元素原子核外有28个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。3d能级上有2个未成对电子。(2)SO中S无孤电子对，立体构型为正四面体形。NH3分子间存在氢键，故沸点比PH3高。NH3中N有一个孤电子对，立体构型为三角锥形，因此NH3为极性分子，N的杂化轨道数为314，杂化类型为sp3。