人教版高中化学选择性必修第2册 课后习题 第2章 分子结构与性质 第2节 第2课时 杂化轨道理论简介

第2课时杂化轨道理论简介
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1.以下有关杂化轨道的说法中错误的是( )。

A.第ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道
B.杂化轨道既可能形成σ键,也可能形成π键
C.孤电子对有可能参加杂化
D.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现
A族元素的价层电子排布式为ns1,由于只有1个ns电子,因此不可能形成杂化轨道,A项正确。

杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对,B项错误。

H2O分子中的氧原子采取sp3杂化,其sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的,所以孤电子对有可能参加杂化,C项正确。

由于np能级只有3个原子轨道,所以s轨道和p轨道杂化只有sp3、sp2、sp3种,不可能出现sp4杂化,D项正确。

2.下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是( )。

①C6H6②C2H2③C2H4④C3H8⑤CO2⑥BeCl2
⑦SO3⑧BF3
A.①②⑥⑦
B.③④⑦⑧
C.①③⑦⑧
D.③⑤⑥⑦
sp2杂化;乙炔分子中的碳原子采取sp杂化;乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化;丙烷分子中的碳原子类似于甲烷中的碳原子,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;三氧化硫分子中硫原子采取sp2杂化;三氟化硼分子中的硼原子采取sp2杂化。

3.已知次氯酸分子的结构式为H—O—Cl,下列说法正确的是( )。

A.O发生sp杂化
B.O与H、Cl都形成π键
C.该分子为V形分子
D.该分子的电子式是H··O··Cl
O与H和Cl分别形成了2个σ键,另外还有两个孤电子对,所以O采取的是sp3杂化方式;由于孤电子对的影响,分子的空间结构是V 形;单键都是σ键;电子式中应该写出孤电子对。

4.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )。

A.CO2与SO2
B.CH4与NH3
C.BeCl2与BF3
D.C2H4与C2H2
C为sp杂化,SO2中S为sp2杂化,A项不合题意。

CH4中C为sp3 2中
杂化,NH3中N也为sp3杂化,B项符合题意。

BeCl2中Be为sp杂化,BF3中B
为sp2杂化,C项不合题意。

C2H4中C为sp2杂化,C2H2中C为sp杂化,D项不合题意。

5.甲烷分子(CH4)失去一个H+,形成甲基阴离子(C H3-),在这个过程中,下列描述不合理的是( )。

A.碳原子的杂化类型发生了改变
B.粒子的空间结构发生了改变
C.粒子的稳定性发生了改变
D.粒子中的键角发生了改变
,而C H3-为三角锥形结构,空间结构、键角、稳4为正四面体形结构
定性均发生改变,但碳原子的杂化类型不变,仍是sp3杂化。

6.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形成的σ键,C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
sp2杂化,有两个杂化轨道分别与氢原子形成σ键,另一个杂化轨道与另一个碳原子的杂化轨道形成σ键,两个碳原子中没有参与杂化的2p轨道形成π键。

7.下列关于N H4+、NH3、N H2-三种粒子的说法不正确的是( )。

A.三种粒子所含有的电子数相等
B.三种粒子中氮原子的杂化方式相同
C.三种粒子的空间结构相同
D.键角大小关系:N H4+>NH3>N H2-
H4+、NH3、N H2-含有的电子数均为10,A项正确。

N H4+、NH3、N H2-三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化,B项正确。

N H4+的空间结构为正四面体形,NH3的空间结构为三角锥形,N H2-的空间结构为V形,C项错误。

N H4+、NH3、N H2-三种粒子的键角大小关系为N H4+>NH3>N H2-,D项正确。

8.下列分子所含原子中,既有sp3杂化,又有sp2杂化的是( )。

A.乙醛()
B.丙烯腈()
C.甲醛()
D.丙炔()
sp3杂化,醛基中的碳原子采取sp2杂化;丙烯腈中碳碳双键中的两个碳原子均采取sp2杂化,碳氮三键中碳原子采取sp杂化;甲醛中碳原子采取sp2杂化;丙炔中甲基上的碳原子采取sp3杂化,碳碳三键中的两个碳原子均采取sp杂化。

9.(吉林吉化一中高二上期末)下列一组粒子的中心原子杂化类型相同,分子或离子的键角不相等的是( )。

l4、SiCl4、SiH4
B.H2S、NF3、CH4
C.BCl3、NH3、CO2
D.SO3、BF3、H3O+
SiCl4、SiH4中的中心原子都是sp3杂化,其键角相同,A项不符4、
合题意。

H2S中S采取sp3杂化,分子为V形;NF3中N采取sp3杂化,分子为三角锥形;CH4中C采取sp3杂化,分子为正四面体形。

H2S、NF3、CH4中的中心原子都是sp3杂化,中心原子上的孤电子对数不同,分子的键角不相同,B 项符合题意。

BCl3中B采用sp2杂化,分子为平面三角形;NH3中N采取sp3杂化;CO2中C采取sp杂化;BCl3、NH3、CO2中的中心原子杂化类型不相同,分子的键角不相等,C项不符合题意。

SO3中S采用sp2杂化,分子为平面三角形;BF3中B采取sp2杂化,分子为平面三角形;H3O+中的O采取sp3杂化,
离子为三角锥形;SO3、BF3、H3O+中的中心原子杂化类型不相同,分子或离子的键角不相等,D项不符合题意。

10.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、6,且都含有18个电子,B、C由两种元素的原子组成,且分子中两种原子的个数比均为1∶2。

D是假酒中一种有毒的有机化合物。

(1)构成A分子的原子的元素符号是。

(2)已知B分子的键角约为105°,判断该分子的空间结构为,中心原子的杂化类型为。

(3)C分子为。

(4)D分子中共有个σ键、个π键。

(2)V形sp3杂化
(3)N2H4
(4)5 0
A、B、C、D四种分子分别为Ar、H2S、N2H4、CH3OH。

H2S中的S为sp3杂化,且有两个孤电子对,所以H—S—H键角约为105°,空间结构为V形。

假酒中含有毒的物质——甲醇(CH3OH),在1个CH3OH分子中有5个共价键,且均为σ键,没有π键。

能力提升
1.下表中各粒子对应的空间结构及中心原子的杂化方式均正确的是( )。

3分子中S上的价层电子对数=3+1
2
×(6-3×2)=3,不含孤电子对,S
采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,A项错误。

SO2分子中S上的价层电
子对数=2+1
2
×(6-2×2)=3,孤电子对数为1,S采取sp2杂化,空间结构为V
形,B项错误。

C O32-中C上的价层电子对数=3+1
2
×(4+2-3×2)=3,不含孤电子对,C采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,C项错误。

乙炔(CH≡CH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键,每个C上的价层电子对数是2,C为sp杂化,空间结构为直线形,D项正确。

2.C H3+、—CH3、C H3-都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是( )。

A.碳原子均采取sp2杂化
B.C H3-的空间结构为正四面体形
C.C H3+中的碳原子采取sp2杂化,所有原子共平面
D.C H3+与OH-形成的化合物中含有离子键
项,C H3+、—CH3、C H3-中的碳原子分别采用sp2杂化、sp3杂化、sp3杂化,A项错误。

C H3-中碳原子上的价层电子对数是4且孤电子对数为1,C H3-的空间结构为三角锥形,B项错误。

C H3+中碳原子价层电子对数是3且不含孤电子对,所以碳原子采取sp2杂化,为平面三角形,所有原子共平面,C项正确。

C H3+与OH-形成的化合物为CH3OH,只含共价键,不含离子键,D 项错误。

3.下列说法中正确的是( )。

A.NCl3分子呈三角锥形,这是氮原子采取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4个sp3杂化轨道
C.中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形
D.AB3型分子的空间结构必为平面三角形
键电子对数+孤电子对数3分子中氮原子上的价层电子对数=σ
=4,因此NCl3分子中氮原子以sp3杂化,A项错误。

sp3杂化轨道是=3+5-3×1
2
原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道混杂起来,形成能量相同、方向不同的4个轨道,B项错误。

中心原子采取sp3杂化的分子的空间结构可能为四面体形,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,则分子的空间结构发生变化,如NH3、PCl3是三角锥形,C项正确,D项错误。

4.化合物M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( )。

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
C.1 mol M分子中所含σ键的数目为10N A(设N A代表阿伏加德罗常数的值)
D.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
分子中碳、氮原子各形成了3个σ键,氮原子上均有一个孤电子对,而碳原子没有,故氮原子均是sp3杂化,而碳原子是sp2杂化,A项错误,B 项正确。

一个M分子中有11个σ键,C项错误。

由于氮原子均为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。

5.(1)化合物H3O+[]-中阳离子的空间结构为,阴离子的中心原子采用杂化。

(2)X的单质与氢气可化合生成气体G,其水溶液pH>7。

G分子中X原子的杂化轨道类型是。

(3)S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示,S采用的杂化方式
是。

(4)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用杂化。

H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,原因为。

三角锥形sp3
(2)sp3
(3)sp3
(4)sp3H3O+中氧原子上只有1个孤电子对,H2O中氧原子上有2个孤电子对,前者σ键电子对对孤电子对的排斥力较小,因而键角大
解析:(1)阳离子是H3O+,呈三角锥形;阴离子是[]-,硼原子与其他4个原子形成4个σ键,硼原子采用sp3杂化。

(2)G是NH3,NH3中氮原子采取sp3杂化。

(3)每个硫原子形成2个S—S,每个硫原子上还有2个孤电子对,硫原子采用sp3杂化。

(4)H2O和H3O+中氧原子均采取sp3杂化,其键角的差异是由于σ键电子对与孤电子对之间的斥力差异所造成的。

6.已知:①红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物——PCl3和PCl5;氮与氢也可形成两种化合物——NH3和NH5。

②PCl5分子中,P原子的1个3s轨
道、3个3p 轨道和1个3d 轨道发生杂化形成5个sp 3d 杂化轨道;PCl 5分
子呈三角双锥形()。

(1)NH 3、PCl 3和PCl 5分子中,所有原子的最外层电子数都是8个的是 (填分子式),该分子的空间结构是 。

(2)有同学认为,NH 5与PCl 5类似,N 原子的1个2s 轨道、3个2p 轨道和1个2d 轨道可能发生sp 3d 杂化。

请你对该同学的观点进行评价: 。

(3)经测定,NH 5中存在离子键,N 原子的最外层电子数是8,所有氢原子的最外层电子数都是2,则NH 5的电子式是 。

3 三角锥形 (2)不对,因为N 原子没有2d 轨道
(3)[H ··
N
··
H
··H
··H]+[··H]-
写出NH 3、PCl 3和PCl 5分子的电子式不难发现,氢原子最外层是2e -,氯原子最外层是8e -。

在PCl 3中磷原子最外层是8e -,PCl 5中磷原子最外层是10e -,所有原子的最外层电子数都是8个的只有PCl 3。

联想到氨分子的空间结构,可知PCl 3分子的空间结构是三角锥形。

(3)要满足N 原子的最外层电子数是8,所有氢原子的最外层电子数都是2,则NH 5的电子式
应是[H ··N
··
H
··
H
··H]+[··H]-。

7.完成下列各小题。

(1)下列一组粒子中键角按由大到小的顺序排列为(填序号)。

①HCN ②SiF4③SCl2④C O32-⑤H3O+
(2)①N O2+呈形,中心原子采取杂化。

②N O3-呈形,中心原子采取杂化。

(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。

N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是杂化,N2H4中的六个原子(填“在”或“不在”)同一个平面上。

(4)根据价层电子对互斥模型,可以推知SeO3分子的空间结构
为,其中Se原子采用的轨道杂化形式为。

①>④>②>⑤>③
(2)①直线sp ②平面三角sp2
(3)sp3不在
(4)平面三角形sp2
①HCN中的C原子采取sp杂化,键角为180°;②SiF4中Si原子采取sp3杂化,键角为109°28';③SCl2中S原子采取sp3杂化,S原子含有2个孤电子对,分子的空间结构为V形,键角接近105°;④C O32-中C原子采取sp2杂化,分子的空间结构为平面三角形,键角为120°;⑤H3O+中O原子采取sp3杂化,O原子含有1个孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,键角小于109°28',但大于105°。

所以各分子中的键角按由大到小的顺序排列为①>④>②>⑤>③。

(2)①N O2+中N原子采取sp杂化,离子的空间结构为直线形。

②N O3-中N原子采取sp2杂化,离子的空间结构为平面三角形。

(3)NH2—NH2分子中,每个N原子的3个未成对电子与2个H原子和另外1个N原子形成σ键,N原子最外层还有1个孤电子对,故N原子采用sp3杂化,1个N原子和与其相连的2个H原子及另外1个N原子形成类似于NH3的三角锥形结构,故六个原子不可能共面。

(4)SeO3分子中Se原子的价层电子对数为3,成键电子对数为3,孤电子对数为0,所以Se原子采取sp2杂化,该分子的空间结构为平面三角形。