第二章第二节 第2课时 杂化轨道理论练习.docx
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第二章第二节第2课时杂化轨道理论练习
第2课时 杂化轨道理论
基础过关练
题组一 杂化轨道理论
1.鲍林曾获得诺贝尔奖不同奖项,杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。
下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角大小的比较,得出的结论正确的是（ ）
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杂化轨道的夹角大小相等
2.下列图形属于sp杂化轨道的是（ ）
3.（2020山东济宁高二期末）氯化亚砜（SOCl2）是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。
下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子（S）采取的杂化方式的说法正确的是（ ）
A.三角锥形、sp3B.平面三角形、sp3
C.平面三角形、sp2D.三角锥形、sp2
4.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有（ ）
A.sp杂化B.sp2杂化
C.sp3杂化D.sp4杂化
5.在
分子中,C—Br键采用的成键轨道是（ ）
A.sp-pB.sp2-sC.sp2-pD.sp3-p
6.下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是（ ）
A.由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成
B.共有3个能量相同的杂化轨道
C.每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一
D.sp2杂化轨道最多可形成2个σ键
7.下列分子中,中心原子的杂化轨道类型相同的是（ ）
A.CO2与SO2B.CH4与NH3
C.BeCl2与BF3D.C2H4与C2H2
8.在1个乙烯分子中有5个σ键和1个π键,下列说法正确的是（深度解析）
A.sp2杂化轨道形成σ键,未参与杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键,未参与杂化的2p轨道形成σ键
C.C—H是sp2杂化轨道形成的σ键,
是未参与杂化的2p轨道形成的
D.
是sp2杂化轨道形成的σ键,C—H是未参与杂化的2p轨道形成的π键
9.下列关于杂化轨道的叙述中,不正确的是（深度解析）
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.用杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子空间结构的结果常常相互矛盾
题组二 杂化轨道类型与分子空间结构的关系
10.（2020河南洛阳高二期末）下列分子中,空间结构是平面三角形的是（ ）
A.CH4B.NH3
C.BF3D.CO2
11.氨气分子的空间结构是三角锥形,而甲烷分子的空间结构是正四面体形,这是因为（ ）
A.两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同,NH3中N原子为sp2杂化,而CH4中C原子是sp3杂化
B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道,CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道
C.NH3分子中中心原子上有一对未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强
D.氨气是四原子化合物,甲烷为五原子化合物
12.甲烷分子（CH4）失去一个H+,形成甲基阴离子（C
）,在这个过程中,下列说法不合理的是（ ）
A.碳原子的杂化轨道类型发生了改变
B.微粒的空间结构发生了改变
C.微粒的稳定性发生了改变
D.微粒中的键角发生了改变
13.下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是 （ ）
选项
粒子
空间结构
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
C
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
能力提升练
题组 杂化轨道理论的理解与应用
1.（2020辽宁瓦房店中学高二期末,
）下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型不同的是（ ）
A.S
与SO3B.CH4与H2O
C.PCl3与Cl
D.BF3与C
2.（双选）（2020山东枣庄三中高二月考,
）下列叙述中正确的是（ ）
A.CS2为V形分子
B.Cl
的空间结构为平面三角形
C.SF6中有6对完全相同的成键电子对
D.SiF4和S
的中心原子均为sp3杂化
3.（2020河南林州一中高二检测,
）关于原子轨道的说法正确的是（ ）
A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是四面体形
B.CH4中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂而形成的
C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂形成的一组能量相同的新轨道
D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键
4.（2020河北正定中学高二月考,
）下列关于三氯化磷分子的叙述不正确的是（ ）
A.PCl3分子中三个共价键的键长和键角都相等
B.PCl3分子中的P—Cl键属于极性共价键
C.PCl3分子中三个共价键键能相等
D.PCl3分子中磷原子采取sp2杂化
5.（2020天津第二十中学高二检测,
）根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型,判断下列分子或离子的空间结构正确的是（ ）
选项
分子
或离子
中心原子
杂化方式
价层电子
对互斥模型
分子或离子
的空间结构
A
SO2
sp
直线形
直线形
B
HCHO
sp2
平面三角形
三角锥形
C
NF3
sp2
四面体形
平面三角形
D
N
sp3
正四面体形
正四面体形
6.（2019四川雅安中学高二上第一次月考,
）下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是（ ）
①BF3 ②
③
④C2H2 ⑤N2H4 ⑥苯分子
A.①②③B.①③⑥C.②③⑤D.③④⑥
7.（
）如图所示是某硅氧离子的空间结构示意图（虚线不表示共价键）。
通过观察分析,下列叙述正确的是（ ）
A.键角为120°B.化学组成为Si
C.Si原子采用sp2杂化D.化学组成为Si
8.（2019四川蓉城名校联盟高二期中,
）推理是学习化学知识的一种重要方法。
下列推理合理的是（ ）
A.SO2中硫原子采取sp2杂化,则CO2中碳原子也采取sp2杂化
B.NH3分子的空间结构是三角锥形,则NCl3分子的空间结构也是三角锥形
C.H2O分子的键角是105°,则H2S分子的键角也是105°
D.PCl3分子中每个原子最外层达到8电子稳定结构,则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构
9.（
）下列关于杂化轨道的叙述中,不正确的是（ ）
A.杂化轨道可用于形成σ键、π键或用于容纳未参与成键的孤电子对
B.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为四面体结构
C.杂化前后的轨道数目不变,但轨道的形状发生了改变
D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°
10.（
）回答下列问题:
（1）下列微粒中按键角由大到小的顺序排列为 （用编号填写）。
①HCN ②SiF4 ③SCl2 ④C
⑤H3O+
（2）ClO-、Cl
、Cl
、Cl
中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键,将它们的空间结构填入表格中:
离子
ClO-
Cl
Cl
Cl
空间结构
（3）S单质的常见形式为S8,其结构如图所示,S原子采取的杂化方式是 。
（4）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分子中氮原子的杂化轨道类型是 ,N2H4分子中的六个原子 （填“在”或“不在”）同一个平面上。
答案全解全析
基础过关练
1.A
2.D
3.A
4.D
5.C
6.D
7.B
8.A
9.D
10.C
11.C
12.A
13.D
1.A sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°。
2.D sp杂化轨道夹角为180°,C项属于未杂化的p轨道。
3.A 根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构,SOCl2中S原子形成2个S—Cl键,1个
键,价层电子对数=σ键个数+孤电子对数=3+
=4,杂化轨道数是4,故S原子采取sp3杂化,中心原子上有一对孤电子对,分子空间结构为三角锥形,故选A。
4.D np能级有三个轨道:
npx、npy、npz,当s轨道和p轨道杂化时只有三种类型:
①sp杂化,即一个s轨道和一个p轨道的杂化;②sp2杂化,即一个s轨道和两个p轨道的杂化;③sp3杂化,即一个s轨道和三个p轨道的杂化。
5.C
分子中的两个碳原子都采取sp2杂化,溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个未成对电子,与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。
6.D 参与杂化的轨道的能量是相近的,同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大,可形成sp2杂化轨道,A项正确;形成的杂化轨道能量相同,B项正确;sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的,C项正确;sp2杂化轨道最多可形成3个σ键,D项错误。
7.B CO2中C原子为sp杂化,SO2中S原子为sp2杂化,A不正确;CH4中C原子为sp3杂化,NH3中N原子为sp3杂化,B正确;BeCl2中Be原子为sp杂化,BF3中B原子为sp2杂化,C不正确;C2H4中C原子为sp2杂化,C2H2中C原子为sp杂化,D不正确。
8.A 在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形,所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化,其中杂化轨道形成σ键,未参与杂化的2p轨道形成π键。
归纳总结 杂化轨道与共价键类型
杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用于形成π键;未参与杂化的p轨道可用于形成π键。
9.D 中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子可能是正四面体形（如CH4）、三角锥形（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”重叠形成的,杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳孤电子对,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模型判断出分子的空间结构,再判断出中心原子的杂化轨道类型,D错误。
特别提醒
（1）在形成多原子分子时,中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道（ns、np）发生杂化,双原子分子中,不存在原子轨道的杂化。
（2）杂化过程中,原子轨道总数不变,即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。
（3）杂化过程中,轨道的形状发生变化,但杂化轨道的形状相同,能量相同,方向不同。
10.C CH4的中心碳原子为sp3杂化,空间结构为正四面体形,A不符合题意;NH3的中心氮原子为sp3杂化,空间结构为三角锥形,B不符合题意;BF3的中心硼原子为sp2杂化,空间结构为平面三角形,C符合题意;CO2的中心碳原子为sp杂化,空间结构为直线形,D不符合题意。
11.C NH3和CH4中的中心原子都是sp3杂化,都形成夹角为109°28'的四个杂化轨道,只是NH3分子中N原子利用其中3个sp3杂化轨道与3个H原子的1s轨道成键,另一个sp3杂化轨道被孤电子对占据,所以NH3分子为三角锥形,而CH4分子中4个sp3杂化轨道全部用于形成4个C—H键,所以CH4分子为正四面体形。
12.A CH4为正四面体形,而C
为三角锥形,微粒的空间结构、键角、稳定性均发生改变,但中心原子杂化轨道类型不变,都是sp3杂化。
13.D A项,SO3分子中硫原子的价层电子对数=3+
×（6-3×2）=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;B项,SO2分子中硫原子的价层电子对数=2+
×（6-2×2）=3,含1对孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为V形,错误;C项,C
中碳原子价层电子对数=3+
×（4+2-3×2）=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,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,空间结构为直线形,正确。
能力提升练
1.A
2.CD
3.C
4.D
5.D
6.B
7.D
8.B
9.A
1.A A项,S
中S原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,SO3中S原子价层电子对数为3,杂化轨道类型是sp2,故A符合题意;B项,CH4中C原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,H2O中O原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故B不符合题意;C项,PCl3中P原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,Cl
中Cl原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故C不符合题意;D项,BF3中B原子价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,C
中C原子价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,故D不符合题意。
2.CD CS2分子中,碳原子采取sp杂化,为直线形,A错误;Cl
的中心原子价层电子对数为4,孤电子对数为1,所以是三角锥形,B错误;SF6的中心原子价层电子对数为6,无孤电子对,呈正八面体结构,有6对完全相同的成键电子对,C正确;SiF4和S
的中心原子价层电子对数为4,都是sp3杂化,D正确。
3.C 中心原子采取sp3杂化的分子,VSEPR模型是四面体形,但其空间结构不一定是四面体形,如:
水和氨气分子中中心原子均采取sp3杂化,但H2O是V形分子,NH3是三角锥形分子,故A错误;CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的2s轨道和3个2p轨道杂化形成的,故B错误;同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂可形成一组能量相同的新轨道,故C正确;BF3中B原子的价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,故D错误。
4.D PCl3分子中三个P—Cl键完全相同,所以其键长、键能、键角都相等,故A、C正确;不同非金属元素原子之间形成极性共价键,则分子中P—Cl键是极性共价键,故B正确;PCl3分子中中心磷原子的价层电子对数为3+
=4,为sp3杂化,故D错误。
5.D SO2分子中心原子杂化方式为sp2,价层电子对互斥模型为平面三角形,含有一对孤电子对,分子的空间结构为V形,A错误;HCHO分子中心原子杂化方式为sp2,价层电子对互斥模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,B错误;NF3分子中心原子杂化方式为sp3,价层电子对互斥模型为四面体形,含有一对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,C错误;N
的中心原子杂化方式为sp3,价层电子对互斥模型为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,D正确。
6.B ①BF3分子中硼原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确;②
分子中硫原子杂化轨道数为4,所以采取sp3杂化,故错误;③
分子中碳原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确;④
分子中每个碳原子杂化轨道数为2,所以采取sp杂化,故错误;⑤N2H4分子中每个氮原子杂化轨道数为4,所以采取sp3杂化,故错误;⑥苯分子中每个碳原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确。
7.D 由结构示意图可知,Si位于正四面体的中心,键角为109°28',A错误;Si原子核外最外层有4个电子,Si原子形成4个Si—O键,O原子核外最外层有6个电子,Si的化合价为+4价,O的化合价为-2价,化学组成为Si
B错误、D正确;Si原子形成4个Si—Oσ键,Si上没有孤电子对,Si原子采用sp3杂化,C错误。
8.B 一个二氧化碳分子中含有2个σ键且中心原子不含孤电子对,所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化,A错误;NH3、NCl3中N原子都采取sp3杂化,有1对孤电子对,所以分子的空间结构都是三角锥形,B正确;S的电负性比O小,而且原子半径大,所以S—H键上的电子对偏向S并没有H2O中O—H键上的电子对偏向O那么严重,所以排斥力也相应比较小,键角也稍小,C错误;BF3分子中B元素化合价为+3价,B原子最外层未达8电子结构,D错误。
9.A 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,不能用于形成π键,A错误;分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子是否是四面体结构,还与该中心原子是否有孤电子对有关,若无孤电子对,则为四面体结构,B正确;杂化前后轨道的数目不变,但轨道的形状会发生变化,C正确;sp3杂化轨道为正四面体形,夹角为109°28',sp2杂化轨道为平面三角形,夹角是120°,sp杂化轨道为直线形,夹角是180°,D正确。
10.答案
（1）①④②⑤③
（2）直线形 V形 三角锥形 正四面体形
（3）sp3
（4）sp3 不在
解析
（1）①HCN中的C原子采取sp杂化,键角为180°;②SiF4中Si原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化,键角为109°28';③SCl2中S原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化,含有2对孤电子对,分子为V形结构,键角约为105°;④C
中C原子的杂化轨道数为3,所以C原子采取sp2杂化,分子为平面三角形结构,键角为120°;⑤H3O+中O原子的杂化轨道数为4,所以O原子采取sp3杂化,O原子上含有1对孤电子对,分子为三角锥形结构,键角约为107°。
所以各微粒按键角由大到小的顺序排列为①④②⑤③。
（2）ClO-中两原子构成直线形结构,Cl
、Cl
、Cl
中Cl采取sp3杂化,孤电子对数分别为2、1、0,所以空间结构分别为V形、三角锥形、正四面体形。
（3）由题图结构可知,每个硫原子形成2个共价键,且含有2对孤电子对,S原子的杂化轨道数为4,故硫原子采取sp3杂化。
（4）N2H4分子中,每个N原子形成3个σ键,N原子上有1对孤电子对,故N原子采取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NH3的三角锥形结构,故六个原子不可能共面。
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