课时作业17：2.2.2 杂化轨道理论

第2课时 杂化轨道理论

题组一 原子轨道杂化与杂化轨道

1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是( )

A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变

B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°

C．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

D．杂化轨道全部参与形成化学键

【考点】 杂化轨道理论

【题点】 杂化轨道理论的理解

答案 D

解析 杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。

2．(2018·福建厦门月考)如图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是( )

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之间是未能参加杂化的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之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键

【考点】 杂化轨道理论

【题点】 杂化轨道理论的理解

答案 A

解析 乙烯分子中存在4个C—H键和1个C==C键，C原子上孤电子对数为0，σ键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间有1个是sp2杂化轨道形成的σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键。

3．下列关于原子轨道的说法正确的是( )

A．杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键不能形成π键

B．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其立体构型都是正四面体形

D．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轨道混合起来而形成的

【考点】杂化轨道理论 【题点】杂化轨道理论的理解

答案 A

解析 中心原子采取sp3杂化，轨道形状可能是正四面体，如果中心原子还有孤电子对，分子的立体构型则不是正四面体；CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的；AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。

题组二 杂化轨道类型与分子立体构型的判断

4．(2019·延安高二调研)在BrCH==CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是( )

A．sp-p B．sp2-s

C．sp2-p D．sp3-p

【考点】 杂化轨道理论的应用

【题点】 中心原子杂化类型的判断

答案 C

解析 分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。

5．原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子轨道的杂化。在SO2－4中S原子的杂化方式为( )

A．sp B．sp2 C．sp3 D．无法判断

【考点】 杂化轨道理论的应用

【题点】 中心原子杂化类型的判断

答案 C

解析 在SO2－4中S原子的孤电子对数为0，与其相连的原子数为4，所以根据杂化轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp3杂化，立体构型为正四面体形，类似于CH4。

6．(2018·四川资阳伍隍中学高二月考)sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型是( )

A．平面四方形 B．正四面体形

C．三角锥形 D．平面三角形

【考点】 杂化轨道理论的应用

【题点】 利用杂化轨道理论判断分子立体构型

答案 B

7．在SO2分子中，分子的立体构型为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角( )

A．等于120° B．大于120°

C．小于120° D．等于180°

【考点】 杂化轨道理论的应用

【题点】 利用杂化轨道理论解释分子的立体构型

答案 C 解析 由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对，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°。

8．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )

A．SO3与SO2 B．BF3与NH3

C．BeCl2与SCl2 D．H2O与SO2

【考点】 杂化轨道理论的应用

【题点】 中心原子杂化类型的判断

答案 A

解析 SO3中S原子杂化轨道数为3，采取 sp2杂化方式，SO2中S原子杂化轨道数为3，采取 sp2杂化方式，A正确；BF3中B原子杂化轨道数为3，采取 sp2杂化方式，NH3中N原子杂化轨道数为4，采取 sp3杂化方式，B错误； BeCl2中Be原子杂化轨道数为2，采取 sp杂化方式，SCl2中S原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，C错误；H2O中O原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，SO2中S原子采取sp2杂化方式，D项错误。

9．下表中各粒子对应的立体构型及杂化方式均正确的是( )

选项 粒子 立体构型 杂化方式

A SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化

B

SO2 V形 S原子采取sp3杂化

C CO2－3 三角锥形 C原子采取sp2杂化

D C2H2 直线形 C原子采取sp杂化

【考点】 杂化轨道理论的应用

【题点】 杂化轨道理论的综合应用

答案 D

解析

A项，SO3分子中硫原子的价层电子对数＝3＋12×(6－3×2)＝3，不含孤电子对，采取sp2杂化，立体构型为平面三角形，错误；B项，SO2分子中硫原子的价层电子对数＝2＋12×(6－2×2)＝3，含1对孤电子对，采取sp2杂化，立体构型为V形，错误；C项，CO2－3中碳原子价层电子对数＝3＋12×(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，采取sp2杂化，立体构型为平面三角形，错误；D项，乙炔(CH≡CH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键，价层电子对数是2，为sp杂化，立体构型为直线形，正确。

10．根据价层电子对互斥理论，判断下列分子或离子的立体构型正确的是( )

编号 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的立体构型 ① AsCl3 四面体形 三角锥形

② HCHO 平面三角形 三角锥形

③ NF3 四面体形 平面三角形

④ NH＋4 正四面体形 正四面体形

A.①② B．②③ C．②④ D．①④

【考点】 价层电子对互斥理论

【题点】 价层电子对互斥(VSEPR)模型与分子立体构型的对比

答案 D

解析 AsCl3分子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有一对孤电子对，分子立体构型为三角锥形，①正确；甲醛(H2C==O)分子的价层电子对数为3，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，②错误；NF3分子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，③错误；NH＋4的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为正四面体形，没有孤电子对，离子的立体构型为正四面体形，④正确。

题组三 分子结构的综合分析

11．下列关于NH＋4、NH3、NH－2三种微粒的说法不正确的是( )

A．三种微粒所含有的电子数相等

B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同

C．三种微粒的立体构型相同

D．键角大小关系：NH＋4>NH3>NH－2

【考点】 分子结构的综合考查

【题点】 分子结构的综合考查

答案 C

解析 NH＋4、NH3、NH－2含有的电子数均为10，A正确；NH＋4、NH3、NH－2三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；NH＋4立体构型为正四面体形，NH3为三角锥形，NH－2为V形，C错误；NH＋4、NH3、NH－2三种微粒的键角大小关系为NH＋4>NH3>NH－2，D正确。

12．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( )

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 A分子中所含σ键的数目为10NA 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

【考点】 分子结构的综合考查

【题点】 分子结构的综合考查

答案 B

解析 A分子中碳、氮原子各形成了3个σ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σ键，C项错误；氮原子为sp3杂化，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。

13．(1)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I＋3。I＋3的立体构型为__________________，中心原子的杂化方式为________________。

(2)从结构角度分析，NH＋4和H3O＋两种阳离子的相同之处为__________，不同之处为__________(填字母)。

A．中心原子的杂化轨道类型

B．中心原子的价层电子对数

C．立体构型

D．共价键类型

(3)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化方式分别为________和________。

【考点】 杂化轨道理论的应用

【题点】 杂化轨道理论的综合应用

答案 (1)V形 sp3 (2)ABD C (3)sp sp3

解析 (1)I＋3中I原子为中心原子，其价层电子对数＝2＋7－1－2×12＝4，则中心原子采取sp3杂化，I＋3的立体构型为V形。

(2)NH＋4中N原子的价层电子对数＝4＋5－1－4×12＝4，采取sp3杂化，立体构型为正四面体形；H3O＋中O原子的价层电子对数＝3＋6－1－3×12＝4，采取sp3杂化，立体构型为三角锥形；两离子中均只含极性共价键，共价键类型相同。

(3)CO2中C原子的价层电子对数＝2＋4－2×22＝2，采取sp杂化。由甲醇的结构式可知，C原子形成四个共价单键，故C原子采取sp3杂化。

14．磷与氯气在一定条件下反应，可以生成PCl3、PCl5。

(1)写出磷原子的电子排布式：__________________________________________________。

(2)PCl3分子中磷原子采用的杂化方式是__________，分子的立体构型为________________。