2024-2025学年新教材高中化学第2章微粒间相互作用与物质性质第2节共价键与分子的空间结构第1课时杂化轨道理论分层作业鲁科版选择性必修2

分层作业9杂化轨道理论A级必备学问基础练题组1.杂化轨道理论1.甲烷中的碳原子接受sp3杂化,下列用*标注的碳原子的杂化类型和甲烷中的碳原子的杂化类型一样的是()A.CH3*CHCH2 B.*CH2CHCH3C.CH2CH*CH2CH3 D.HC≡*CCH32.中心原子实行sp杂化的分子是()A.AsH3 B.BeCl2 C.NCl3 D.H2S3.用鲍林的杂化轨道理论说明CCl4分子的正四面体结构,下列说法不正确的是()A.碳原子的四个杂化轨道的能量一样B.碳原子的sp3杂化轨道之间夹角一样C.碳原子形成的sp3杂化轨道与氯原子的p轨道重叠形成sp3-pσ键D.碳原子有一个sp3杂化轨道由孤电子对占据4.在ClCHCHCH3分子中,C—Cl键接受的成键轨道是()A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-p5.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是()A.H2O2分子中的O为sp2杂化B.CO2分子中的C原子为sp杂化C.BF3分子中的B原子为sp3杂化D.CH3COOH分子中的C原子均为sp2杂化6.推断下列中心原子的杂化轨道类型(标“·”的原子为中心原子)。微粒杂化轨道数杂化轨道类型①H3O②CH2CH2③CCl4④NCl3⑤PH3题组2.杂化轨道理论与分子的空间结构7.下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是()A.键角为180°的分子,空间结构是直线形B.键角为120°的分子,空间结构是平面三角形C.键角为109°28'的分子,空间结构是正四面体形D.键角为90°~109°28'之间的分子,空间结构可能是角形8.NCl3可发生水解反应NCl3+3H2ONH3+3HClO,下列说法正确的是()A.NCl3中N原子杂化类型为sp2杂化B.H2O为直线形分子C.NH3分子空间结构为平面三角形D.HClO的电子式为9.sp3杂化形成的AB4型分子的空间结构为()A.平面四边形 B.正四面体形C.四角锥形 D.平面三角形10.A、B、C、D、E、F、G、H均为18电子分子。A和E为双原子分子,E为浅黄绿色气体;C和F为四原子分子,F的水溶液常用于医用消毒;B有臭鸡蛋气味;D与甲烷分子空间结构相同;G为火箭推动器常用燃料;H为烃。下列推断错误的是()A.B分子中的化学键为sp3-sσ键B.C和D分子的空间结构分别为平面正三角形和正四面体形C.F和H中均含有极性键和非极性键,且双方的中心原子都是sp3杂化D.G可以和氢离子结合形成阳离子,反应前后中心原子杂化方式不变B级关键实力提升练以下选择题中,有1~2个选项符合题意。11.近日科学家在Science杂志首次报道了具有半导体特性的18个原子纯碳环分子(如图所示)。下列说法正确的是()A.该分子中碳杂化方式有sp、sp3两种B.该分子可能要比苯更加稳定C.该分子属于有机物D.该分子具有半导体的功能,可以使类似的直碳链成为分子级电子元件12.缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构(一个原子通过共用电子使其价电子数达到8、H原子达到2所形成的稳定分子结构)要求的一类化合物。下列说法错误的是()A.AlCl3、BF3、NH4+中只有BFB.BF3、CF4的中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3C.BF3是平面正三角形分子D.BF3的键角小于CF413.意大利罗马高校的科学家获得了极具理论探讨意义的N4分子,N4分子结构如图所示,为正四面体结构。下列有关N4的说法正确的是()A.N4与N2中氮原子杂化方式相同B.N4分子中只含有非极性键,且键的夹角为109°28'C.N4分子中每个氮原子都满足8电子稳定结构D.1molN4中含有共价键数目为6NA14.资料显示,SF5—CF3是大气中存在的一种潜在的温室气体,下列有关SF5—CF3的说法正确的是()A.C原子接受sp3杂化方式B.分子中每个原子均满足8电子稳定结构C.分子中既有σ键又有π键D.0.5molSF5—CF3分子中含有电子数为40NA15.三甲基镓[(CH3)3Ga]是应用最广泛的一种金属有机化合物,可通过如下反应制备:GaCl3+(CH3)3Al(CH3)3Ga+AlCl3。下列说法错误的是()A.Al原子的核外电子有13种空间运动状态B.(CH3)3Ga中Ga原子的杂化方式为sp3C.AlCl3常以二聚体(Al2Cl6)形式存在,二聚体中各原子均满足8电子结构D.Al的第一电离能比同周期相邻元素小16.下列有关苯分子中的化学键描述正确的是()A.每个碳原子的一个sp2杂化轨道参加形成大π键B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其他两个碳原子形成两个σ键,与一个H原子1s电子配对形成一个σ键D.碳原子未参加杂化的2p轨道与其他碳原子的2p轨道形成σ键17.小明同学上网查阅了如下资料:中心原子杂化类型的推断方法:(1)公式:n=中心原子的价电子数+说明:配位原子为氧原子或硫原子时,成键电子数为0;当电荷数为正值时,公式中取“-”号,当电荷数为负值时,公式中取“+”号。(2)依据n值推断杂化类型:当n=2时为sp杂化;当n=3时为sp2杂化;当n=4时为sp3杂化。请运用该方法计算下列微粒的n值,并推断中心原子的杂化类型。(1)PH3:n=,杂化。

(2)NO3-:n=,(3)NH4+:n=,(4)SO2:n=,杂化。

C级学科素养拔高练18.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sp3d杂化轨道,PCl5分子呈三角双锥形()。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中,全部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)下列关于PCl5分子的说法正确的有(填字母)。

A.PCl5分子中磷原子没有孤电子对B.PCl5分子中没有形成π键C.PCl5分子中全部的Cl—P—Cl键角都相等(3)N、P是同一族元素,P能形成PCl3、PCl5两种氯化物,而N只能形成一种氯化物NCl3,而不能形成NCl5,缘由是。

(4)经测定,NH5中存在离子键,N原子最外层电子数是8,全部氢原子的最外层电子数都是2,则NH5中H元素的化合价为和;该化合物中N原子的杂化方式为杂化。答案：1.C解析CH4中碳原子为饱和碳原子,接受sp3杂化。CC键上的碳原子为sp2杂化,A、B错误;D项,C≡C键中的不饱和碳原子接受sp杂化,D错误。C项符合题意。2.B解析AsH3分子中As原子接受sp3杂化;NCl3分子中N原子接受sp3杂化;H2S分子中S原子接受sp3杂化。3.D解析CCl4分子中碳原子实行sp3杂化,四个等同的杂化轨道分别与四个氯原子的p轨道重叠,形成正四面体形的分子,四个键长、键角完全相同,故D说法错误。4.C解析在ClCHCHCH3分子中,C—Cl键中的C原子为碳碳双键上的碳原子,C原子接受sp2杂化,Cl原子最外层电子排布式是3s23p5,则其中的C—Cl键接受的成键轨道是sp2-p,故合理选项是C。5.B解析H2O2分子中氧原子成键状况与H2O中氧原子一样,故中心氧原子都为sp3杂化,A错误;CO2分子为直线形结构,C原子为sp杂化,故B正确;BF3为平面正三角形分子,所以B原子为sp2杂化,故C错误;CH3COOH分子中羧基中C原子为不饱和碳原子,为CO中的碳原子,与乙烯分子CC成键类似,碳实行sp2杂化,但甲基中碳原子为饱和碳原子,实行sp3杂化,故D错误。6.答案①4sp3②3sp2③4sp3④4sp3⑤4sp3解析杂化轨道数为2时杂化方式为sp,杂化轨道数为3时杂化方式为sp2,杂化轨道数为4时杂化方式为sp3,类比H2O、NH3、CH4等分子中中心原子的杂化类型可得出正确答案。7.B解析键角为180°的分子,空间结构是直线形,例如二氧化碳等,A正确;苯分子的键角为120°,但它的空间结构并不是平面三角形,B错误;键角为109°28'的分子,空间结构是正四面体形,C正确;键角为90°~109°28'之间的分子,空间结构可能是角形,例如水等,D正确。8.D解析NCl3分子中,N原子轨道杂化方式为sp3杂化,A错误;H2O是角形结构,B错误;NH3为sp3杂化,空间结构为三角锥形,C错误;HClO的电子式为H·9.B解析sp3杂化形成的AB4型分子的空间结构应当为正四面体形,例如甲烷、四氯化碳等。10.B解析A、B、C、D、E、F、G、H均为18电子分子,A和E为双原子分子,E为浅黄绿色气体,则E为F2,A为HCl;C和F为四原子分子,F的水溶液常用于医用消毒,则F为H2O2,C为PH3;B有臭鸡蛋气味,则B为H2S;D与甲烷分子空间结构相同,D为SiH4,G为火箭推动器常用燃料,则G为N2H4;H为烃,则H为C2H6。B为H2S,中心原子S形成sp3杂化轨道,氢原子供应s电子原子轨道,形成sp3-sσ键,故A正确;C为PH3,D为SiH4,二者的空间结构分别是三角锥形和正四面体形,故B错误;F为H2O2,H为C2H6,H2O2、C2H6分子中均含有极性键(C—H键、H—O键)和非极性键(O—O键、C—C键),可由H2O2电子式得出,中心O原子有两对成键电子对及两对孤电子对,故O原子是sp3杂化,而C2H6分子中C为饱和碳原子,也是sp3杂化,故C正确;G为N2H4,N2H4能够与氢离子通过配位键(后面会学习到)形成阳离子N2H5+,N2H4和N2H511.D解析由分子结构知,该分子中存在碳碳单键、碳碳三键交替排列,碳原子均实行sp杂化,A错误;苯分子内形成了较稳定的大π键,而该分子内含有碳碳三键,故该分子可能比苯更加活泼,B错误;有机物通常指含碳元素的化合物,该分子中只有碳元素,属于单质,不属于有机物,C错误;由题给信息知,该分子具有半导体特性,因而可以使类似的直碳链成为分子级电子元件,D正确。12.AD解析NH4+中N价电子数是8,H价电子数是2,BF3中B价电子数是6,AlCl3中Al价电子数是6,因此BF3、AlCl3是缺电子化合物,故A错误;BF3为平面正三角形,中心原子为sp2杂化,CF4为正四面体形,中心原子为sp3杂化,故B正确;BF3中心原子为sp2杂化,三个B—F键键长、键角完全相同,是平面正三角形结构,故C正确;BF3为平面正三角形,键角为120°,CF4为正四面体形,键角为109°28',BF3的键角大于CF13.CD解析由图可知在N4分子中,每个N原子与和它相连的三个N原子形成的共价键围成三角锥形,则其应当与NH3类似,中心原子为sp3杂化,而N2为直线形分子,中心原子为sp杂化,故A错误;N4是正四面体形分子,氮原子只位于正四面体的四个顶点,可知键角是60°,故B错误;氮原子最外层为5个电子,每个氮原子和三个氮原子分别形成一个共用电子对,所以每个氮原子的最外层都达到8电子稳定结构,故C正确;由题中N4分子结构可知,一个分子中含有6个共价键,所以1molN4中含有共价键数目为6NA,故D正确。14.A解析SF5—CF3中C原子形成单键,无孤电子对,接受sp3杂化方式,A正确;该分子中硫原子与六个原子形成六对共用电子,因此,硫原子最外层有12个电子,其他三种元素的原子均满足8电子稳定结构,B错误;该分子中全部的共价键都是单键,因此都属于σ键,没有π键,C错误;SF5—CF3为94电子分子,0.5molSF5—CF3分子中含有47mol电子,D错误。15.AB解析Al原子的核外有13个电子,占据7个轨道,有7种空间运动状态,A错误;(CH3)3Ga中Ga原子的价电子对数是3,杂化方式为sp2,B错误;AlCl3常以二聚体(Al2Cl6)形式存在,二聚体中各原子均满足8电子结构,C正确;同周期从左向右第一电离能有增大的趋势,ⅡA族的最外层s能级处于全充溢状态,第一电离能大于相邻主族元素的第一电离能,所以Al的第一电离能比同周期相邻元素小,D正确。16.BC解析杂化轨道只能形成σ键,而不能形成π键。每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与相邻的两个碳原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成σ键;每个碳原子的另一个sp2杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成σ键;未参加杂化的2p轨道形成大π键。17.答案(1)4sp3(2)3sp2(3)4sp3(4)3sp2解析(1)PH3中n=5+32=4,P为sp3(2)NO3-中n=5+0+12(3)NH4+中n=5+4-(4)SO2中n=6+02=3,S为sp218.答案(1)PCl3三角锥形(2)AB(3)N原子最外层无d轨道,不能发生sp3d杂化,故不能形成NC