高中化學(xué)《選擇性必修2物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》課后習(xí)題第二節(jié)　第二課時　雜化軌道理論

第二課時雜化軌道理論必備知識基礎(chǔ)練1.用鮑林的雜化軌道理論解釋CH4分子的正四面體形結(jié)構(gòu),下列說法不正確的是()A.C原子的4個雜化軌道的能量一樣B.C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣C.C原子的4個價層電子分別占據(jù)4個sp3雜化軌道D.C原子有1個sp3雜化軌道由孤電子對占據(jù)2.(2021·黑龍江哈爾濱高二檢測)有機物CH3CHCH—C≡CH中標有“·”的碳原子的雜化方式依次為()A.sp、sp2、sp3 B.sp3、sp2、spC.sp2、sp、sp3 D.sp3、sp、sp23.關(guān)于乙烯分子中化學(xué)鍵的描述正確的是()A.C原子sp2雜化軌道形成σ鍵,未雜化的2p軌道形成π鍵B.乙烯分子中有4個σ鍵、2個π鍵C.C—H之間是兩原子的sp2雜化軌道形成σ鍵,C—C之間是未雜化的2p軌道形成π鍵D.C—C之間是sp2雜化軌道形成σ鍵,C—H之間是未雜化的2p軌道形成π鍵4.在SO2分子中,分子的空間結(jié)構(gòu)為V形,S原子采用sp2雜化,那么SO2的鍵角()A.等于120° B.大于120°C.小于120° D.等于180°5.(2021·陜西西安高二檢測)下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來解釋的是()①CO32-②CH2CH2③苯④CH⑤NH3⑥CH4A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥6.(2021·湖北武漢高二檢測)下列四種分子或離子中,中心原子的雜化方式與其他三種不同的是()A.SOCl2 B.BFC.CH2Br2 D.BCl37.(1)指出下列中心原子的雜化軌道類型。①CO2。

②SiF4。

③NF3。

④NO2-⑤N2H4。

(2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中,Cl原子都是以sp3雜化軌道方式與O原子成鍵,則ClO-的空間結(jié)構(gòu)是;ClO2-的空間結(jié)構(gòu)是;Cl8.根據(jù)雜化軌道理論可以判斷分子的空間結(jié)構(gòu),試根據(jù)相關(guān)知識填空:(1)AsCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為,其中As的雜化軌道類型為。

(2)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為。

(3)一種有機化合物的結(jié)構(gòu)簡式如下:①該分子中有個sp2雜化碳原子;個sp3雜化碳原子;

②該分子中有個sp2-sp3σ鍵;個sp3-sp3σ鍵。

(4)SCN-與NO2+的結(jié)構(gòu)相同,微粒呈形,中心原子都采取(5)CO32-、NO3-等微粒具有相同的原子個數(shù),它們的價電子總數(shù)都是關(guān)鍵能力提升練以下選擇題中有1~2個選項符合題意。9.(2021·廣東廣州高二檢測)氮的最高價氧化物為無色晶體,它由兩種離子構(gòu)成,已知其陰離子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,則其陽離子的空間結(jié)構(gòu)和陽離子中氮的雜化方式為()A.平面三角形sp2雜化B.V形sp2雜化C.三角錐形sp3雜化D.直線形sp雜化10.下列關(guān)于原子軌道的說法不正確的是()A.雜化軌道形成共價鍵時,只能形成σ鍵不能形成π鍵B.AB3型的共價化合物,其中心原子A可采用sp2或sp3雜化軌道成鍵C.凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子,其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形D.CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的11.(2022·山東聊城高二期末)目前我國研制的稀土催化劑轉(zhuǎn)化汽車尾氣過程示意圖如圖所示,汽車尾氣的主要成分有CO、NO等。下列有關(guān)說法正確的是()A.C3H8和H2O的中心原子雜化軌道類型均為sp3雜化B.H2O中的H—O—H鍵角小于H2S中的H—S—H鍵角C.CO2和SO2的空間結(jié)構(gòu)均為直線形D.反應(yīng)過程中沒有非極性鍵的斷裂和形成12.(2022·山東威海高二期末)短周期主族元素X、Y、Z、W、Q形成的化合物結(jié)構(gòu)如圖所示。其中Z、W相鄰且與Q同周期,Y、Q同主族,X、Z同主族且Z的原子半徑更小。下列說法正確的是()A.X、Y、Z、W四種元素可形成離子化合物B.電負性:Z>W>X>Q>YC.Q的單質(zhì)可保存在煤油中D.X與Z形成的兩種化合物中,X原子雜化方式相同13.(2022·山東濟南高二期末)在29種生命必需的元素中,按體內(nèi)含量的高低可分為常量元素(如:氧、碳、氫、氮、磷等)和微量元素(如:釩、錳、鈷等),回答下列問題:(1)胞嘧啶()是核酸(DNA和RNA)中的主要堿基組成成分之一。該分子中所有元素的電負性由小到大的順序為(填元素符號)。基態(tài)N原子核外電子的運動狀態(tài)有種,1mol中含有的σ鍵數(shù)目為mol。

(2)PH3與NH3分子結(jié)構(gòu)相似,鍵角PH3(填“>”“<”或“=”)NH3,其原因為

。

(3)基態(tài)Co原子的核外電子排布式為,基態(tài)Mn2+的價電子排布式為,VO43-14.按要求回答下列問題:(1)晶體X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn),I3AsF6中存在I3+。I3(2)從結(jié)構(gòu)角度分析,NH4+和H3O+兩種陽離子的相同之處為(填字母,下同),不同之處為A.中心原子的雜化軌道類型B.中心原子的價層電子對數(shù)C.空間結(jié)構(gòu)D.共價鍵類型(3)S單質(zhì)的常見形式為S8,其環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖所示,S原子采用的軌道雜化方式是。

(4)H+可與H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用雜化。H3O+中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大,原因為

。

學(xué)科素養(yǎng)拔高練15.(2021·廣東深圳高二檢測)氯吡苯脲是一種常用的膨大劑,其結(jié)構(gòu)簡式為,它是經(jīng)國家批準使用的植物生長調(diào)節(jié)劑。(1)氯吡苯脲晶體中,氮原子的雜化軌道類型為,羰基碳原子的雜化軌道類型為。

(2)查文獻可知,可用2-氯-4-氨基吡啶與異氰酸苯酯反應(yīng),生成氯吡苯脲;+→,反應(yīng)過程中,每生成1mol氯吡苯脲,斷裂個σ鍵、斷裂個π鍵。

(3)膨大劑能在動物體內(nèi)代謝,其產(chǎn)物較為復(fù)雜,其中有H2O、NH3、CO2等。①請用共價鍵知識解釋H2O分子比NH3分子穩(wěn)定的原因:

。

②H2O、NH3、CO2分子的空間結(jié)構(gòu)分別是,中心原子的雜化類型分別是。

參考答案第二課時雜化軌道理論1.D甲烷中C原子采取sp3雜化,每個雜化軌道上1個電子分別與1個H原子上的電子結(jié)合形成共價鍵,這四個共價鍵完全相同,軌道間的夾角為109°28',形成正四面體形的分子。2.B甲基上C原子采取sp3雜化;碳碳雙鍵上碳原子采取sp2雜化;碳碳三鍵的C原子采取sp雜化。3.A在乙烯分子中,每個碳原子的2s軌道與2個2p軌道雜化形成3個sp2雜化軌道,其中2個sp2雜化軌道分別與2個氫原子的1s軌道形成C—Hσ鍵,另外1個sp2雜化軌道與另一個碳原子的sp2雜化軌道形成C—Cσ鍵;2個碳原子中未參與雜化的2p軌道形成1個π鍵。4.C由于SO2分子的VSEPR模型為平面三角形,從理論上講其鍵角應(yīng)為120°,但是由于SO2分子中的S原子有一個孤電子對,對其他的兩個化學(xué)鍵存在排斥作用,因此分子中的鍵角要小于120°。5.A①②③中的中心原子采取sp2雜化,④中的中心原子采取sp雜化,⑤⑥中的中心原子采取sp3雜化。6.DSOCl2、BF4-、CH2Br2中中心原子的價層電子對數(shù)均為4,均采取sp3雜化,而BCl3中中心原子的價層電子對數(shù)為3,采取sp2雜化,故選7.答案(1)①sp②sp3③sp3④sp2⑤sp3(2)直線形V形三角錐形正四面體形8.答案(1)三角錐形sp3(2)sp3、sp2(3)①26②33(4)直線sp(5)24平面三角sp2解析(1)AsCl3中As原子價電子對數(shù)為4,As原子的雜化方式為sp3雜化,AsCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。(2)CH3COOH的結(jié)構(gòu)式為,分子中甲基上的碳原子采取sp3雜化,羧基中碳原子采取sp2雜化。(3)有機物中飽和碳原子采取sp3雜化,雙鍵上的碳原子采取sp2雜化,三鍵上的碳原子是采取sp雜化。①該分子中有2個sp2雜化碳原子,6個sp3雜化碳原子;②該分子中有3個sp2-sp3σ鍵;3個sp3-sp3σ鍵。(4)SCN-與NO2+的中心原子采取sp雜化,形成直線形分子。(5)CO32-、NO3-與SO3為等電子體,SO39.D氮的最高價氧化物為N2O5,由兩種離子構(gòu)成,其中陰離子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,離子符號應(yīng)為NO3-,則其陽離子的離子符號為NO2+,其中心N原子價層電子對數(shù)為2+12×(5-1-2×2)=2,10.CD中心原子采取sp3雜化,軌道形狀可能是正四面體形,如果中心原子還有孤電子對,分子的空間結(jié)構(gòu)則不是正四面體形;CH4分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個2s軌道與三個2p軌道雜化而成的;AB3型的共價化合物,A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化。11.AC3H8中碳原子均為飽和碳原子,碳原子雜化方式為sp3雜化,H2O中含有2個σ鍵,有2個孤電子對,為sp3雜化,A正確;O的電負性大于S,O原子與H原子之間的兩對成鍵電子比S原子與H原子之間的兩對成鍵電子更靠近中心原子,因此O原子與H原子之間的兩對成鍵電子距離近,排斥力大,鍵角大,B錯誤;SO2中心S原子的價層電子對數(shù)=2+12×(6-2×2)=3,因此SO2為V形結(jié)構(gòu),CO2中心C原子的價層電子對數(shù)=2+12×(4-2×2)=2,因此CO2是直線形結(jié)構(gòu),C錯誤;反應(yīng)過程中有非極性鍵OO的斷裂和N≡N的形成,D12.AD從化合物結(jié)構(gòu)圖可知,Z和X最外層都有6個電子,且Z和X同主族,Z的半徑更小,所以Z為O元素,X為S元素;Q帶1個單位正電荷,所以Q為堿金屬元素,Q和Y同主族,所以Y為H元素;Q和Z同周期,所以Q為Li元素;Z和W相鄰,W為N元素或F元素,形成的化合物的陰離子帶1個單位負電荷,則是W得到1個電子,所以W為N元素。所以X、Y、Z、W四種元素可形成NH4HSO4、(NH4)2SO4、NH4HSO3等離子化合物,故A正確;Li對電子的吸引能力弱于H,Li的電負性小于H,故B錯誤;Li的密度比煤油小,不能保存在煤油中,故C錯誤;X與Z形成的兩種化合物分別為SO2和SO3,在SO2中,S原子的價層電子對數(shù)=2+12×(6-2×2)=3,S原子采取sp2雜化;在SO3中,S原子的價層電子對數(shù)=3+12×(6-3×2)=3,S原子也采取sp2雜化,所以S原子雜化方式相同,故13.答案(1)H<C<N<O713(2)<NH3與PH3中心原子均采取sp3雜化,N元素的電負性比P元素的大,使NH3中共用電子對更偏向N原子,共用電子對之間排斥更大,鍵角更大(3)[Ar]3d74s23d5正四面體形解析(1)同周期元素從左到右元素的電負性逐漸增大,非金屬性越強電負性越大,故電負性:H<C<N<O,基態(tài)N原子的核外電子排布式為1s22s22p3,故基態(tài)N原子的核外電子有7種不同的運動狀態(tài),單鍵由σ鍵構(gòu)成,雙鍵由1個σ鍵和1個π鍵構(gòu)成,1mol中含有的σ鍵數(shù)目為13mol。(2)NH3與PH3中心原子均采取sp3雜化,N元素的電負性比P元素的大,使NH3中共用電子對更偏向N原子,共用電子對之間排斥更大,鍵角更大,則鍵角:PH3<NH3。(3)Co為27號元素,基態(tài)原子核外電子排布式為[Ar]3d74s2;錳元素位于第四周期第ⅦB族,其基態(tài)原子的價電子排布式為3d54s2,則其基態(tài)Mn2+的價電子排布式:3d5;VO43-中心原子V原子的價層電子對數(shù)=4+5+3-14.答案(1)V形sp3(2)ABDC(3)sp3(4)sp3H3O+中O原子只有1個孤電子對,H2O中O原子有2個孤電子對,前者σ鍵電子對與孤電子對的排斥力較小,因而鍵角大解析(1)I3+中一個I原子為中心原子,其價層電子對數(shù)=2+7-1-2×12=4,(2)NH4+中N原子的價層電子對數(shù)=4+5-1-4×12=4,采取sp3雜化,空間結(jié)構(gòu)為正四面體形;H3O+中O原子的價層電子對數(shù)=3+6-1(3)硫原子形成2個S—S,還有2個孤電子對,雜化方式為sp3。(4)H2O和H3O+中的氧原子均采取sp3雜化,其鍵角的差異是由σ鍵電子對與孤電子對的斥力差異所造成的。15.答案(1)sp2、sp3sp2(2)NANA(3)①H—O的鍵能大于H—N的鍵能②V形、三角錐形、直線形sp3、sp3、sp解析(1)根據(jù)氯吡苯脲的結(jié)構(gòu)簡式可知,有2個氮原子均形成3個單鍵,孤電子對數(shù)為1,屬于sp3雜化;剩余1個氮原子形成1個雙鍵和1個單鍵,孤電子對數(shù)為1,是sp2雜