高中化学 第二章 分子结构与性质 2.2.2 杂化

促敦市安顿阳光实验学校杂化轨道理论配合物理论
一、A组向巩固
向巩固一、杂化轨道理论
1.下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是( )
A.C3H8
B.CO2
C.BeCl2
D.SO3
解析:丙烷中的碳原子类似于甲烷中碳原子,采取sp3杂化;CO2分子中碳原子采取sp杂化;氯化铍分子中铍原子采取sp杂化;三氧化硫分子中S原子采取sp2杂化。

答案:D
2.26054065在乙烯分子中有5个σ键、1个π键,它们分别是( )
A.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键,未杂化的2p轨道形成σ键
C.C—H之间是sp2杂化轨道形成的σ键,C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
D.C—C之间是sp2杂化轨道形成的σ键,C—H之间是未参加杂化的2p轨道
形成的π键
解析:乙烯分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,C—H键是碳原子的杂化轨
道与氢原子的s轨道形成的σ键,C C键中一个是sp2杂化轨道形成的σ键,另一个是未杂化的2p轨道形成的π键。

答案:A
3.下列推断不正确的是( )
A.BF3为平面三角形分子
B.N H
4
+的电子式为[H∶∶H]+
C.CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的
s-p σ键
D.CH4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4个C—H σ键
解析:BF3为平面三角形;N H
4
+为正四面体形;CH4中碳原子的1个2s轨道与3个
2p轨道形成4个sp3杂化轨道,然后与氢原子的1s轨道重叠,形成4个σ键。

答案:C
4.下列说法正确的是( )
A.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其立体构型都是正四面体形
B.在SCl2中,中心原子S采取sp杂化轨道成键
C.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化形式成键
解析:NH3分子中,中心原子采取sp3杂化,但NH3分子为三角锥形,A错误;在
SCl2中,中心原子S与2个Cl形成2个σ键,同时有2对孤电子对,价层电子对数为4,采取sp3杂化轨道成键,B错误;杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对,C正确;AB3型的共价化合物,当中心原子周围存在
一对孤电子对时才采用sp3杂化形式成键,D错误。

答案:C
5.根据所学内容,完成下表:
杂化类型用于杂化的轨道杂化轨道间的夹角杂化轨道构型实例
sp CO2
1个s轨道和2个p轨道SO3
正四面体形CH4
解析:sp杂化轨道是1个s轨道和1个p轨道杂化形成的,sp2杂化轨道是1
个s轨道和2个p轨道杂化形成的,sp3杂化轨道是1个s轨道和3个p轨道
杂化形成的。

sp杂化轨道间的夹角是180°,立体构型为直线形;sp2杂化轨道间的夹角是120°,立体构型为平面三角形;sp3杂化轨道间的夹角是109°28',立体构型为正四面体形。

答案:
杂化类型用于杂化的轨道杂化轨道间的夹角杂化轨道构型实例
1个s轨道和1个p轨道180°直线形
sp2120°平面三角形
sp31个s轨道和3个p轨道109°28'
向巩固二、配合物理论
6.26054066某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列说法中正确的是( )
A.配体是Cl-和H2O,配位数是8
B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2
D.将1 mol该配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3 mol AgCl沉淀
解析:对于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,中心离子是Ti3+,内界配体有一个Cl-和5个H2O,配位数是6,外界有两个Cl-,A、B错误,C正确;加入足量AgNO3溶液,只有外界的两个Cl-与Ag+反,内界的一个Cl-不与Ag+反,只能生成
2molAgCl沉淀,D错误。

答案:C
7.Co(Ⅲ)的八面体配合物CoCl m·n NH3,若1 mol配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀,则m、n的值是( )
A.m=1,n=5
B.m=3,n=4
C.m=5,n=1
D.m=4,n=5
配合物生成1molAgCl沉淀,可知1mol配合物电离出1molCl-,即配离子显+1价,又因为外界有一个Cl-,且Co显+3价,所以内界有两个Cl-,即
m=3,又因为该配离子是正八面体,
所以n=6-2=4,所以m=3,n=4。

8.Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。

已知两种配合物的化学式分别为[Co(NH3)5Br]SO4和
[Co(SO4)(NH3)5]Br, 若在第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时,现象
是;若在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时,现象是,若加入AgNO3溶液时,现象
是。

,[Co(NH3)5Br]SO4中Br-不是游离的,而S O
4
2-是游离
的,[Co(SO4)(NH3)5]Br
中S O
4
2-不是游离的,而Br-是游离的。

无明显现象产生淡黄色沉淀
二、B组综合提升
1.下列描述中正确的是( )
A.CS2为V形分子
B.NCl3的立体构型为平面三角形
C.SF有4对完全相同的成键电子对
D.SiF4和H2O
的中心原子均为sp3杂化
2与CO2互为电子体,故为直线形分子,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;SF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。

2.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( )
A.H2S
B.NH3
C.CH2Br2
D.BF3
2O和BF3均为平面分子,两者的中心原子均采取sp
2杂化;H
2S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。

3.用过量硝酸银溶液处理含0.01 mol氯化铬的水溶液,产生0.02 mol AgCl 沉淀,则此氯化铬最可能是( )
A.[Cr(H2O)6]Cl3
B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
解析:0.01mol氯化铬能生成0.02molAgCl沉淀,说明1mol 配合物的外界含有2molCl-。

答案:B
4.下列说法正确的是( )
A.CHCl3是正四面体形结构
B.H2O分子中氧原子为sp2杂化,其分子立体构型为V形
C.二氧化碳中碳原子为sp杂化,为直线形分子结构
D.N H
4
+是四边形结构
解析:A项,甲烷分子中4个共价键完全相同,为正四面体结构,CHCl3分子的4个共价键不完全相同,所以不是正四面体结构,错误;B项,H2O分子中O原子的
价层电子对数为2+1
2
×(6-1×2)=4,为sp3杂化,含有2对孤电子对,分子构型
为V形,错误;C项,二氧化碳中C原子的价层电子对数为2+1
2
×(4-2×2)=2,为
sp杂化,分子构型为直线形,正确;D项,N H
4
+中N原子的价层电子对数为
4+1
2
×(5-1-4×1)=4,为sp3杂化,分子构型为正四面体形,错误。

答案:C
5.26054067有下列微粒:
①CH4②CH2CH2③CH≡CH④NH3⑤N H
4
+⑥BF3⑦P4⑧H2O ⑨H2O2
填空下列空白(填序号):
(1)呈正四面体的是。

(2)中心原子轨道为sp3杂化的是,为sp2杂化的
是。

(3)所有原子共平面的是,共线的是。

(4)①④⑥⑦⑧键角由大到小顺序为(填序号)。

A.⑥>①>⑧>④>⑦
B.⑥>①>④>⑦>⑧
C.⑥>①>④>⑧>⑦
(5)含有配位键的是。

解析:①CH4中C原子采取sp3杂化,为正四面体结构;②C2H4中C原子采取sp2杂化,为平面形分子;③C2H2中C原子采取sp杂化,为直线形分子;④NH3中N原
子采取sp3杂化,为三角锥形分子;⑤N H
4
+中N原子采取sp3杂化,为正四面体结构;⑥BF3中B原子采取sp2杂化,为平面三角形分子;⑦P4中P原子采取sp3杂化,为正四面体结构;⑧H2O中O原子采取sp3杂化,为V形分子;⑨H2O2中O原子采取sp3杂化,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上并有一夹角。

(4)①CH4为正四面体,键角为109°28';④NH3为三角锥形,键角为107°;
⑥BF3中心原子的价电子都用来形成共价键,所以价层电子对数为3,为平面三
角形,键角为120°;⑦P4是正四面体结构,四个磷原子处在正四面体的顶点,
键角为60°;⑧H2O分子的立体构型为V形,键角为105°;所以键角由大到小
顺序为⑥>①>④>⑧>⑦。

(5)NH3分子中的氮原子有孤电子对,H+有空轨道,二者通过配位键形成了
N H
4
+。

答案:(1)①⑤⑦
(2)①④⑤⑦⑧⑨②⑥
(3)②③⑥⑧③
(4)C
(5)⑤
6.原子形合物时,电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。

请回答下列问题:
(1)碳原子有4个价电子,在形合物时价电子均参与成键,但杂化方式不一相同。

在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中,碳原子采取sp杂化的分子是
(写结构简式,下同),采取sp2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)已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O,请分
析可能的原因
是。

(3)由于电荷的作用,阴、阳离子形合物时离子的电子云会发生变化,使离子键逐渐向共价键过渡。

阳离子所带电荷数越多,阴离子半径越大时,电子云变化
越大,导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。

由此可知,四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序
为。

解析:(1)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化,乙烯、苯分子中的碳原子均采取
sp2杂化,乙炔分子中的碳原子采取sp杂化,同时含有三种不同杂化方式的碳
原子的有机物分子中该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳
三键。

(2)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化,而O原子上有2对孤电子对,对成键电子对的排斥作用最大,键角最小;N原子上有1对孤电子对,
对成键电子对的排斥作用使键角缩小,但比水分子的键角要大;C原子上无孤
电子对,键角最大。

答案:(1)CH≡CH CH2CH2、CH3CH3
(其他合理答案均可)
(2)CH4分子中的C原子没有孤电子对,NH3分子中N原子上有1对孤电子对,H2O分子中O原子上有2对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用增大,故键角减小
(3)AgF>AgCl>AgBr>AgI
7.太阳能电池是通过光电效或者光化学效直接把光能转化成电能的装置。

其材料除单晶硅外,还有铜铟镓硒化合物。

(1)镓的基态原子的核外电子排布式为。

(2)硒为第四周期元素,相邻的元素有砷和溴,则三种元素的第一电离能从大到小顺序为(用元素符号表示)。

(3)气态SeO3的立体构型为。

(4)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能与水反生成[B(OH)4]-而体现一元弱酸的性质,则[B(OH)4]-中B原子的杂化类型为,该离子(填“含有”或“不含有”)配位键,其立体构型是。

(5)金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反,反的离子方程式为,用价层电子对互斥模型分析,NH3分子和H2O分子的立体构型分别
是、。

解析:(1)镓元素是31号元素,根据原子核外电子排布规律,可知基态镓原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。

(2)同周期的元素随着原子序数的增大,第一电离能呈增大趋势,但砷原子4p能级容纳3个电子,为半充满的稳状态,能量较低,第一电离能高于同周期
相邻元素,故第一电离能:Br>As>Se。

(3)SeO3分子中硒原子的价层电子对数为3,与氧原子形成三个共价键,没有孤电子对,则气态SeO3的立体构型为平面三角形。

(4)[B(OH)4]-中B原子与四个OH-形成四个配位键,该离子为正四面体构型,故B原子的杂化类型为sp3。

(5)Cu与氨水和过氧化氢的混合溶液反生成[Cu(NH3)4]2+的离子方程式为Cu+H2O2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。

NH3分子中的N原子和H2O分子中的O原子都有4个价层电子对,NH3分子中N原子与3个H原子形成3个共价键,还有一对孤电子对,分子呈三角锥形结构,H2O分子中O原子与两个H原子形成两个共价键,还有两对孤电子对,分子呈V形结构。

答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)
(2)Br>As>Se
(3)平面三角形
(4)sp3含有正四面体
(5)Cu+H2O2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O 三角锥形V形。