学年人教版选修3 第2章第2节 分子的立体构型第2课时 学案 1.docx

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学年人教版选修3第2章第2节分子的立体构型第2课时学案1

第2节分子的立体构型

第2课时　杂化轨道理论　配合物理论

基础题组

1.下列有关sp2杂化轨道的说明错误的是（　　）

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

解析　同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A项正确；同种类型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。

答案　D

2.下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是（　　）

A.杂化轨道全部参与形成化学键

B.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变

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

D.部分四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释

解析　杂化轨道可以部分参与形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，A项错误；杂化前后的轨道数不变，杂化后各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，B项正确；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间构型分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，C项正确；部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨气分子、水分子，D项正确。

答案　A

3.下列有关二氯化锡（SnCl2）分子的说法正确的是（　　）

A.有一个σ键、一个π键

B.是直线形分子

C.中心原子Sn是sp2杂化

D.键角等于120°

解析　氯原子只能形成单键，而单键只能是σ键，A项错误；由于中心原子Sn形成了两个σ键、还有一对孤电子对，故它是sp2杂化，SnCl2为V形结构，受孤电子对的影响，键角小于120°，B、D项错误，C项正确。

答案　C

4.白磷是一种能自燃的单质，其分子的球棍模型如图所示：

，下列叙述错误的是（　　）

A.每个磷原子形成3个σ键，磷原子为sp2杂化

B.每个磷原子的价层电子对数为4，磷原子均为sp3杂化

C.1mol白磷中共含6mol非极性键

D.白磷的分子构型为正四面体形

解析　由白磷分子的球棍模型图可知，每个磷原子均形成了3个σ键，另外每个磷原子还有一对孤电子对，故价层电子对数为4，磷原子为sp3杂化，A项错误，B项正确；由图可知C、D项正确。

答案　A

5.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.1molA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

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；由于氮原子为sp3杂化，故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。

答案　B

6.下列分子或离子中，能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键的是（　　）

①H2O　②NH3　③F－　④CN－　⑤CO

A.①②B.①②③

C.①②④D.①②③④⑤

解析　这几种微粒的电子式分别为：

，由此可见，这几种微粒都能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键，故选D。

答案　D

7.某溶液显红色，则该溶液中含有大量的（　　）

A.[Cu（NH3）4]2＋B.Fe（SCN）3

C.[Al（OH）4]－D.[Ag（NH3）2]OH

解析　[Cu（NH3）4]2＋在溶液中呈深蓝色，[Al（OH）4]－、[Ag（NH3）2]OH在溶液中均无色，B项正确。

答案　B

8.关于化学式为[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O的配合物的下列说法正确的是（　　）

A.配位体是Cl－和H2O，配位数是8

B.中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl（H2O）5]2＋

C.内界和外界中Cl－的数目比是1∶2

D.向1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3molAgCl沉淀

解析　配合物[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O，配体是Cl－和H2O，配位数是6，A项错误；中心离子是Ti3＋，B项错误；配合物[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O中内界Cl－的个数为1，外界Cl－的个数为2，内界和外界中Cl－的数目比是1∶2，C项正确；加入足量AgNO3溶液，外界Cl－与Ag＋反应，内界Cl－不与Ag＋反应，故只能生成2molAgCl沉淀，D项错误。

答案　C

9.有机物中碳原子的杂化类型是有规律的：

当碳原子全部形成单键时，其为　　　　杂化；当其形成的键中有一个双键时，其为　　　　杂化；当其形成的键中有一个三键时，其为　　　　杂化。

苯分子中碳原子的杂化类型为　　　　，CH3CH===CH2分子中，中间的碳原子的杂化类型为　　　　，该分子中有　　　　个σ键与　　　　个π键。

解析　当碳原子全部以单键的形式与其他原子成键时，形成了4个σ键，故此时为sp3杂化；当形成一个双键时，碳原子形成了3个σ键、没有孤电子对，故价层电子对数为3，此时为sp2杂化；当形成一个三键时，价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。

答案　sp3　sp2　sp　sp2　sp2　8　1

10.配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题：

（1）光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al（OH）4]－生成，则[Al（OH）4]－中存在　　　　（填序号）。

a.共价键　　　b.非极性键　　　c.配位键

d.σ键e.π键

（2）Co（NH3）5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3＋的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：

在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，则无明显现象。

则第一种配合物的结构可表示为　　　　，第二种配合物的结构可表示为　　　　。

若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液，则产生的现象是　　　　。

（提示：

TiCl（H2O）5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl（H2O）5]Cl2。

）

解析　光谱证实单质Al与强碱性溶液反应有[Al（OH）4]－生成，可看作铝原子和三个羟基形成三对共用电子对，形成三个极性共价键，形成Al（OH）3，Al（OH）3溶解在强碱性溶液中，和OH－结合形成[Al（OH）4]－，利用的是铝原子的空轨道和OH－的孤对电子形成的配位键；由两个原子轨道“头碰头”相互重叠而形成的共价键，叫σ键，所以[Al（OH）4]－中也形成了σ键。

（2）由[CoBr（NH3）5]SO4的结构可知，硫酸根离子为配合物的外界，在水溶液中以离子形式存在，所以会与钡离子结合生成白色沉淀，若加入BaCl2溶液时无明显现象，说明硫酸根离子在内界，所以配合物的结构为[Co（SO4）（NH3）5]Br；溴离子为配合物的外界，在水溶液中以离子的形式存在，若加入AgNO3溶液，会产生淡黄色沉淀溴化银。

答案　

（1）acd

（2）[CoBr（NH3）5]SO4　[Co（SO4）（NH3）5]Br　生成淡黄色沉淀

能力提升

11.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为

，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。

（1）氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为　　　　。

（2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为　　　　，羰基碳原子的杂化轨道类型为　　　　。

（3）查文献可知，可用2氯4氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲

，反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，断裂　　　　个σ键，断裂　　　　个π键。

（4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。

①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：

___________________________________________________________。

②H2O、NH3、CO2分子的空间构型分别是__________________________，

中心原子的杂化类型分别是_____________________________________。

解析　根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。

（2）根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。

（3）由于σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N===C键中的π键和2－氯－4－氨基吡啶分子中的N—H键。

（4）①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O键的键能大于H—N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。

②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋

＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采用sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋

＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋

＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采用sp杂化。

答案　

（1）1　

（2）sp2、sp3　sp2　（3）NA　NA

（4）①H—O键的键能大于H—N键的键能　②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp

12.高考组合题

（1）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为　　　　，其中氧原子的杂化方式为　　　　。

（2）X、Y、Z、R为前四周期元素且原子序数依次增大。

XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2＋离子的3d轨道中有9个电子。

XY

的立体构型是　　　　；R2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是　　　　。

（3）SO

的空间构型为　　　　（用文字描述）。

（4）NO

的空间构型是　　　　（用文字描述）。

（5）在BF3分子中：

F—B—F的键角是　　　　，B原子的杂化轨道类型为　　　　，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF

的立体构型为　　　　。

（6）用价层电子对互斥理论推断，SnBr2分子中Sn—Br键的键角　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）120°。

解析　

（1）OF2分子中，O原子的价层电子对数为2＋

×（6－2）＝4，故分子构型为V形，氧原子的杂化方式为sp3。

（2）X、Y、Z、R依次为N、O、Mg、Cu元素。

NO

中氮原子的σ键电子对数为2，孤电子对数为

×（5＋1－2×2）＝1，所以价层电子对数为2＋1＝3，VSEPR模型为平面三角形，立体构型为V形。

[Cu（H2O）4]2＋中的氧原子提供孤电子对。

（3）和（4）SO

中的S原子和NO

中的N原子的孤电子对数均为0，其空间构型分别为正四面体形和平面三角形。

（5）BF3分子中B原子的杂化方式为sp2，与NaF作用生成NaBF4，BF

中含有1个配位键，立体构型为正四面体形。

（6）SnBr2分子中Sn原子的σ键电子对数为2，孤电子对数为

×（4－2×1）＝1，所以其VSEPR模型为平面三角形，略去孤电子对，其立体构型为V形。

由于孤电子对与σ键电子对相互排斥，所以Sn—Br键的键角小于120°。

答案　

（1）V形　sp3　

（2）V形　氧原子　（3）正四面体形　（4）平面三角形　（5）120°　sp2　正四面体形

（6）＜

13.高考组合题

（1）CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为　　　　。

（2）醛基中碳原子的杂化轨道类型是　　　　。

（3）化合物

中阳离子的空间构型为　　　　，阴离子的中心原子轨道采用　　　　杂化。

（4）X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液pH＞7。

G分子中X原子的杂化轨道类型是　　　　。

（5）S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是　　　　。

（6）H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O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______________________________

___________________________________________________________。

解析　

（1）CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2。

（2）

上的碳原子形成3个σ键和1个π键，是sp2杂化。

（3）阳离子是H3O＋，呈三角锥形；阴离子是[HO→BF3]－，硼原子形成4个σ键（含1个配位键），采用sp3杂化。

（4）G是NH3分子，N原子采取sp3杂化。

（5）硫原子形成2个S—S键，还有2对孤电子对，杂化方式为sp3。

（6）H2O和H3O＋中氧原子均采取sp3杂化，其键角的差异是由于σ键电子对与孤电子对的斥力差异所造成的。

答案　

（1）sp3杂化、sp2杂化　

（2）sp2杂化　（3）三角锥形　sp3　（4）sp3杂化　（5）sp3杂化　（6）sp3　H3O＋中O原子只有1对孤电子对，H2O中O原子有2对孤电子对，前者σ键电子对与孤电子对的排斥力较小，因而键角大

14.高考组合题

（1）配合物[Cr（H2O）6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是　　　　（填元素符号）。

（2）NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。

1molNH4BF4含有　　　　mol配位键。

（3）Cu2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是　　　　。

将Cu单质的粉末加入NH3的浓溶液中，通入O2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是

___________________________________________________________。

（4）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－（含B、O、H三种元素）的球棍模型如图所示：

在Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有　　　　，配位键存在于　　　　（填原子的数字标号）原子之间；m＝　　　　（填数字）。

（5）向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）4]2－。

不考虑空间构型，[Cu（OH）4]2－的结构可用示意图表示为__________________________。

解析　

（1）提供孤电子对的是氧原子。

（2）在1molNH4BF4中含有1molN→H和1molB←F键。

（3）将Cu单质的粉末加入NH3的浓溶液，通入氧气，充分反应后溶液呈深蓝色，说明在反应中铜被氧化为铜离子，Cu2＋与NH3结合形成配离子，则该反应的离子方程式为2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu（NH3）4]2＋＋4OH－＋6H2O。

（4）由硼砂的模型如1、3、5、6均代表氧原子，2、4代表B原子，利用中心原子价电子对数n＝σ键数＋孤电子对数，如果n＝3则为sp2杂化，n＝4则为sp3杂化。

由于2号B形成3个σ键且无孤电子对，故2号B原子为sp2杂化，4号B形成4个σ键，则4号B原子为sp3杂化；配位键存在于4号B原子与5号O原子之间。

该阴离子为[H4B4O9]m－，由各元素的化合价可计算离子的电荷数为4＋12－18＝－2，即m＝2。

（5）[Cu（OH）4]2－是Cu2＋与4个OH－通过配位键形成的配离子，Cu2＋提供空轨道，OH－提供孤电子对。

答案　

（1）O　

（2）2　（3）O　2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu（NH3）4]2＋＋4OH－＋6H2O

（4）sp2、sp3　4、5　2

（5）

或