高二人教版化学选修3同步作业第二章 第二节 第2课时杂化轨道理论Word文档格式.docx
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AB2型共价化合物由于其中心原子具有的孤电子对数和σ键电子对数可能不同,则其采取的杂化方式也可能不同,D项正确。
2.下列关于杂化轨道的叙述正确的是( )
A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的1个s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—Hσ键
解析 杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成π键,故B正确,A不正确;
NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C不正确;
在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—Hσ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—Cσ键,D不正确。
题组二 杂化轨道类型及其判断
3.BF3是典型的平面三角形分子,它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF
,则BF3和BF
中B的原子的杂化轨道类型分别是( )
A.sp2、sp2B.sp3、sp3
C.sp2、sp3D.sp、sp2
答案 C
解析 BF3中B原子的价层电子对数为3,所以为sp2杂化,BF
中B原子的价层电子对数为4,所以为sp3杂化。
4.在BrCH===CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是( )
A.sppB.sp2s
C.sp2pD.sp3p
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.下列分子所含原子中,既有sp3杂化,又有sp2杂化的是( )
A.乙醛
B.丙烯腈
C.甲醛
D.丙炔
答案 A
解析 乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化,醛基中碳原子采取sp2杂化;
丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采取sp2杂化,另一个碳原子采取sp杂化;
甲醛中碳原子采取sp2杂化;
丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化,碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。
题组三 杂化轨道类型与分子构型
6.下列对于NH3和CO2的说法中正确的是( )
A.都是直线形结构
B.中心原子都采取sp杂化
C.NH3为三角锥形结构,CO2为直线形结构
D.N原子和C原子上都没有孤电子对
解析 NH3和CO2分子的中心原子分别采取sp3杂化和sp杂化的方式成键,但NH3分子的N原子上有1对孤电子对来参与成键,根据杂化轨道理论,NH3的分子构型应为三角锥形,CO2的分子构型为直线形。
7.下列推断正确的是( )
A.BF3为三角锥形分子
B.NH
的电子式为
,离子呈平面正方形结构
C.CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的spσ键
D.甲醛分子为平面三角形,有一个π键垂直于三角形平面
答案 D
解析 BF3为平面三角形,NH
为正四面体形,CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道,然后与氢原子的1s轨道重叠,形成4个ssp3σ键;
甲醛分子为平面三角形,为sp2杂化,还有一个未参与杂化的p轨道与O原子形成π键,该π键垂直于杂化轨道的平面。
8.甲烷分子(CH4)失去一个H+,形成甲基阴离子(CH
),在这个过程中,下列描述不合理的是( )
A.碳原子的杂化类型发生了改变
B.微粒的形状发生了改变
C.微粒的稳定性发生了改变
D.微粒中的键角发生了改变
解析 CH4为正四体结构,而CH
为三角锥形结构,形状、键角、稳定性均发生改变,但杂化类型不变,仍是sp3杂化。
9.NH3分子立体构型是三角锥形,而CH4是正四面体形,这是因为( )
A.两种分子的中心原子杂化轨道类型不同,NH3为sp2杂化,而CH4是sp3杂化
B.NH3分子中N原子形成3个杂化轨道,CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C.NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强
D.NH3分子中有3个σ键,而CH4分子中有4个σ键
解析 NH3和CH4的中心原子均是sp3杂化,但NH3分子中有一对孤电子对,CH4分子中没有孤电子对,由于孤电子对与成键电子对之间的排斥作用>
成键电子对与成键电子对之间的排斥作用,NH3分子进一步被“压缩”成三角锥形,甲烷则呈正四面体形。
[能力提升]
10.如图是甲醛分子的模型,根据该图和所学化学知识回答下列问题:
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是__________,作出该判断的主要理由是________________________________________________________________________。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断,其中正确的是________(填序号)。
①单键 ②双键 ③σ键 ④π键 ⑤σ键和π键
(3)甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角________(填“=”“>
”或“<
”)120°
,出现该现象的主要原因是______________________________________________。
答案
(1)sp2杂化 甲醛分子的立体构型为平面三角形
(2)②⑤ (3)<
碳氧双键中存在π键,它对C—H键的排斥作用较强
解析
(1)原子的杂化轨道类型不同,分子的立体构型也不同。
由图可知,甲醛分子为平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。
(2)醛类分子中都含有C===O键,所以甲醛分子中的碳氧键是双键。
一般来说,双键是σ键和π键的组合。
(3)由于碳氧双键中存在π键,它对C—H键的排斥作用较强,所以甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角小于120°
。
11.石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。
(1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
(2)图乙中,1号C的杂化方式是________,该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
答案
(1)3
(2)sp3 <
解析
(1)图甲中,1号C与相邻的3个C形成1个碳碳双键和2个碳碳单键,即形成3个σ键和1个π键。
(2)图乙中,1号C除与3个C形成化学键外,还与羟基氧原子形成化学键,故该C采取sp3杂化。
12.
(1)SCN-、NO
具有相同的原子个数,它们的价电子总数都是16,因此它们的结构与由第二周期两元素组成的________分子的结构相同,微粒呈________形,中心原子都采取________杂化。
(2)CO
、NO
等微粒具有相同的原子个数,它们的价电子总数都是________,因此它们与由ⅥA族两元素组成的________分子的结构相同,呈________形,中心原子都采取________杂化。
答案
(1)CO2 直线 sp
(2)24 SO3 平面三角 sp2
解析
(1)SCN-、NO
与CO2互为等电子体。
由于CO2中C原子采取sp杂化,形成直线形分子,所以SCN-、NO
的中心原子都采取sp杂化。
与SO3互为等电子体,SO3中S采取sp2杂化,形成平面三角形分子。
13.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________________。
(3)磷原子在形成PCl5分子时,除最外层s、p轨道参与杂化外,其3d轨道也有1个参加了杂化,称为sp3d杂化。
成键电子对数与孤电子对数总和为5的原子常采用sp3d杂化。
PCl5分子中5个杂化轨道分别与氯原子配对成键,PCl5的立体构型为三角双锥形(如图所示)。
下列关于PCl5分子的说法正确的有________。
A.PCl5分子中磷原子没有孤对电子
B.PCl5分子中没有形成π键
C.PCl5分子中所有的Cl—P—Cl键角都相等
D.SF4分子中S原子也采用sp3d杂化
(4)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,原因是___________________________________________________。
答案
(1)1s22s22p63s23p3
(2)sp3杂化 三角锥形
(3)ABD (4)N原子最外层无d轨道,不能发生sp3d杂化,故无NCl5
14.
(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)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。
SO2分子中S原子价层电子对数是________对,分子的立体构型为________;
SO3气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为________;
SO3的三聚体环状结构如图所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为________;
该结构中S—O键长有两类,一类键长约140pm,另一类键长约160pm,较短的键为________(填图中字母),该分子中含有________个σ键。
答案
(1)V形 sp3
(2)3 V形 sp2杂化 sp3杂化 a 12
解析
(1)OF2分子中O与2个F原子形成2个σ键,O原子还有2对孤电子对,所以O原子的杂化方式为sp3,空间构型为V形。
(2)SO2分子中硫原子价电子排布式为3s23p4,价层电子对数是3对,分子的立体构型为V形;
SO3气态为单分子,该分子中硫原子的杂化轨道类型为sp2杂化;
SO3的三聚体环状结构如图所示,该结构中硫原子形成4个键,该结构中硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化;
该结构中S—O键长有两类,一类如图中a所示,含有双键的成分键能大,键长较短,另一类为配位键,为单键,键能较小;
由题给结构分析该分子中含有12个σ键。