(新)高中化学第2章分子结构与性质第2节分子的立体构型第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介学业分层测评

杂化轨道理论简介配合物理论简介(建议用时：45分钟)[学业达标]1．鲍林是两位获得诺贝尔奖不同奖项的人之一，杂化轨道是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。

下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是( ) A．sp杂化轨道的夹角最大B．sp2杂化轨道的夹角最大C．sp3杂化轨道的夹角最大D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等【解析】sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°。

【答案】 A2．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。

下列关于有机物分子成键方式的描述不正确的是( )A．烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键B．炔烃分子中的碳碳三键由1个σ键、2个π键组成C．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π键D．甲苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键【解析】烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键，由甲烷得到的甲基上的碳原子也采取sp3杂化，A正确、D错误；三键一定是由1个σ键、2个π键组成的，B正确；苯环上的碳原子都采取sp2杂化，C正确。

【答案】 D3．sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型为( )A．平面四边形B．正四面体形C．四角锥形D．平面三角形【解析】sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型应该为正四面体形，例如甲烷、四氯化碳等。

【答案】 B4．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是( ) 【导学号：90990047】①BF3②CH2===CH2③④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③ B．①⑤⑥C．②③④ D．③⑤⑥【解析】①②③均为平面形分子，中心原子是sp2杂化；④为直线形分子，中心原子是sp杂化；NH3是三角锥形、CH4是正四面体形分子，中心原子均是sp3杂化。

【答案】 A5．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构B．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．NH3和CH4两个分子中中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键D．杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子的空间构型结果常常相互矛盾【解析】中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子可能是正四面体(如CH4)、三角锥(如NH3)或者V形(如H2O)，A正确；π键是由未参与杂化的轨道“肩并肩”形成的，B正确；正四面体形的CH4和三角锥形的NH3中，中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键，C正确；杂化轨道理论和VSEPR模型都是为了解释分子的空间结构而提出的理论，两者不矛盾，可以先通过VSEPR模型判断出分子的构型，再判断出中心原子的杂化类型，D错误。

【答案】 D6．下列过程与配合物的形成无关的是( )A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C．向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失【解析】对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成了配合物离子[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子[Cu(NH3)4]2＋。

【答案】 A7．由配位键形成的[Pt(NH3)6]2＋和[PtCl4]2－中，其中心离子的化合价分别为( ) 【导学号：90990048】A．＋2、－2 B．＋6、＋2C．＋4、＋2 D．＋2、＋2【解析】配体NH3是中性分子、不带电，故[Pt(NH3)6]2＋中Pt为＋2价；而Cl－作为配体，带1个单位负电荷，故[PtCl4]2－中Pt为＋2价。

【答案】 D8．已知Co(Ⅲ)的八面体配合物的化学式为CoCl m·n NH3，若1 mol配合物与AgNO3溶液反应生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值是( )A．m＝1，n＝5 B．m＝3，n＝4C．m＝5，n＝1 D．m＝4，n＝5【解析】由1 mol配合物与AgNO3反应生成1 mol AgCl，得知1 mol配合物电离出1 mol Cl－，即配离子显＋1价、外面还有一个Cl－。

又因为是Co3＋，所以[CoCl m－1·n NH3]＋中有两个Cl－。

故m－1＝2，即m＝3，用排除法可知B选项正确。

该配合物为[Co(NH3)4Cl2]Cl。

【答案】 B9．下列关于[Cu(NH3)4]SO4的说法中，正确的有( )A．[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键B．[Cu(NH3)4]SO4含有NH3分子，其水溶液中也含有NH3分子C．[Cu(NH3)4]SO4的组成元素中第一电离能最大的是氧元素D．[Cu(NH3)4]SO4中SO2－4的空间构型为平面三角形【解析】在[Cu(NH3)4]SO4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，SO2－4为正四面体构型。

【答案】 A10．(1)在BF3分子中，F—B—F的键角是________，硼原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF－4的立体构型为________。

(2)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。

NH3分子的立体构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。

(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中氧原子采用________杂化。

H3O＋中H—O—H键角比H2O 中H—O—H键角大，原因为_____________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)SO2－4的立体构型是________，其中硫原子的杂化轨道类型是________。

【解析】(1)因为BF3的立体构型为平面三角形，所以F—B—F的键角为120°。

(3)H3O ＋中氧原子采用sp3杂化。

(4)SO2－4的中心原子S的成键电子对数为4，无孤电子对，为正四面体结构，中心原子采用sp3杂化。

【答案】(1)120°sp2正四面体形(2)三角锥形sp3(3)sp3H2O中氧原子有2对孤电子对，H3O＋中氧原子只有1对孤电子对，排斥力较小(4)正四面体形sp311．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分子的键角为105°，判断该分子构型为______；中心原子杂化类型为______。

(3)C分子为________。

(4)D分子中共有________个σ键，________个π键。

【解析】本题以18电子分子为突破点，考查了键角、共价键的类型、轨道杂化等知识。

根据题目所给信息可以判断出A、B、C、D四种分子分别为Ar、H2S、N2H4、CH3OH。

H2S 中心S原子轨道杂化类型为sp3杂化，且有两个孤电子对，所以H—S—H键角为105°，立体构型为V形。

假酒中含有毒的物质甲醇(CH3OH)，在CH3OH中有5个共价键均为σ键，没有π键。

【答案】(1)Ar (2)V形sp3杂化(3)N2H4(4)5 012．Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。

(1)[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有________(填序号)。

【导学号：90990049】A．配位键B．极性共价键C．非极性共价键D．离子键(2)[Cu(NH3)4]2＋具有对称的立体构型，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的立体构型为________。

(3)某种含Cu2＋的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应：HOCH2CH===CH2―→CH3CH2CHO。

在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为________。

【解析】(1)[Cu(NH3)4]2＋中铜离子与氨分子之间的化学键是配位键，氨分子内部的化学键是极性键。

(2)[Cu(NH3)4]2＋是平面正方形。

(3)HOCH2CH===CH2中的C原子，有一个采取sp3杂化，两个采取sp2杂化。

CH3CH2CHO中的C原子有两个采取sp3杂化，一个采取sp2杂化。

【答案】(1)AB (2)平面正方形(3)sp2[能力提升]13．在乙烯分子中有5个σ键、一个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【解析】乙烯中的C原子采取sp2杂化，有两个杂化轨道分别与H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。

【答案】 A14．水能与多种过渡金属离子形成配合物，已知某红紫色配合物的组成为CoCl3·5NH3·H2O，其水溶液显弱酸性，加入强碱并加热至沸腾有氨放出，同时产生Co2O3沉淀；向该配合物溶液中加AgNO3溶液，有AgCl沉淀生成，过滤后再向滤液中加AgNO3溶液无变化，但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成，且其质量为第一次沉淀量的二分之一。

则该配合物的化学式最可能为 ( )A．[CoCl2(NH3)4]Cl·NH3·H2OB．[Co(NH3)5(H2O)]Cl3C．[CoCl2(NH3)3(H2O)]Cl·2NH3D．[CoCl(NH3)5]Cl2·H2O【解析】由于中括号内为配合物的内界，由此可以看出此配合物中Co的配位数为6。

加AgNO3溶液于该配合物溶液中，有AgCl沉淀生成，故外界有Cl－；过滤后再向滤液中加AgNO3溶液无变化，但加热至沸腾有AgCl沉淀生成，且其质量为第一次沉淀量的二分之一，由此可知原配合物中的Cl分为两部分，且物质的量之比为2∶1，故外界的Cl－为2，化学式为D。