1、第第 2 2 课时课时 杂化轨道理论杂化轨道理论 题组一 杂化轨道的理解 1下列关于杂化轨道的说法中，错误的是( ) AA 族元素成键时不可能有杂化轨道 B杂化轨道既可能形成 键，也可能形成 键 Cs 轨道和 p 轨道杂化不可能有 sp4杂化轨道出现 D孤电子对有可能参加杂化 答案 B 解析 A 族元素如果是碱金属， 易失电子， 如果是 H， 一个电子在 1s 能级上， 不可能杂化； 杂化轨道只能形成 键，不可能形成 键；p 能级只有 3 个 p 轨道，不可能有 sp4杂化。 2下列关于原子轨道的说法正确的是( ) A凡中心原子采取 sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体 B CH4分
2、子中的 sp3杂化轨道是由 4 个 H 原子的 1s 轨道和 1 个 C 原子的 2p 轨道混合起来而 形成的 Csp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组能量相等的 新轨道 D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 答案 C 解析 中心原子采取 sp3杂化的分子， VSEPR 模型是四面体， 但其空间结构不一定是四面体， 如：水和氨气分子中中心原子采取 sp3杂化，但 H2O 是 V 形，NH3是三角锥形，故 A 错误； CH4中 sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的一个 2s 轨道和 3 个 2p 轨道杂化形成，1s 轨
3、道和 2p 轨道的能量差别较大，不能形成杂化轨道，故 B 错误；同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道通过杂化可混合起来形成一组能量相同的新轨道，杂化轨道数孤电子对数 与之相连的原子数，故 C 正确；BF3中 B 原子的价层电子对数为 3，B 原子的杂化类型为 sp2 杂化，故 D 错误。 3水分子在特定条件下容易得到一个 H ，形成水合氢离子(H 3O )。下列对上述过程的描述 不合理的是( ) A氧原子的杂化类型发生了改变 B微粒的形状发生了改变 C微粒的化学性质发生了改变 D微粒中的键角发生了改变 答案 A 解析 水中氧的杂化为 sp3，H3O 中氧的杂化为 sp3，则氧原子的杂化
4、类型没有改变，故 A 不 合理；水分子为 V 形，H3O 为三角锥形，则微粒的形状发生了改变，故 B 合理；因结构不 同，则性质不同，微粒的化学性质发生了改变，故 C 合理；水分子为 V 形，H3O 为三角锥 形，微粒中的键角发生了改变，故 D 合理。 4下列说法中正确的是( ) APCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是 sp2杂化的结果 Bsp3杂化轨道是由任意的 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混合形成的 4 个 sp3杂化轨道 C中心原子采取 sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或 V 形 DAB3型的分子空间结构必为平面三角形 答案 C 解析 PCl3中 P 原子
5、形成 3 个 键，P 上还有一对孤电子对，P 为 sp3杂化，PCl3分子是三角 锥形，A 项错误；sp3杂化轨道是由能量相近的 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混合形成的 4 个 sp3 杂化轨道，B 项错误；中心原子采取 sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形(如 CH3Cl) 或三角锥形(如 NH3)或 V 形(如 H2O)， C 项正确； AB3型的分子空间结构可能为平面三角形(如 BF3)或三角锥形(如 NH3)，D 项错误。 5氨气分子空间结构是三角锥形，而甲烷是正四面体形，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型杂化，而 CH4是 sp3型
6、杂化 BNH3分子中 N 原子形成三个杂化轨道，CH4分子中 C 原子形成 4 个杂化轨道 CNH3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氨气的相对分子质量大于甲烷 答案 C 解析 本题考查分子空间结构的判断。NH3中 N 原子形成 3 个 键，有一对未成键的孤电子 对，杂化轨道数为 4，采取 sp3型杂化，孤电子对对成键电子的排斥作用较强，NH 之间的 键角小于 109 28， 所以氨气分子空间结构是三角锥形； CH4分子中 C 原子采取 sp3型杂化， 杂化轨道全部用于成键，碳原子连接 4 个相同的原子，CH 之间的键角相等为 109 28， 故 CH4为正四面体形，
7、故 A、B、D 错误，C 正确。 6 了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。 下列关于有机物分 子的成键方式的描述不正确的是( ) A烷烃分子中碳原子均采用 sp3杂化轨道成键 B炔烃分子中碳碳三键由 1 个 键、2 个 键组成 C甲苯分子中所有碳原子均采用 sp2杂化轨道成键 D苯环中存在 6 个碳原子共有的大 键 答案 C 解析 烷烃分子中碳原子均形成 4 个键，杂化轨道数为 4，均采用 sp3杂化轨道成键。碳碳三 键由 1 个 键、2 个 键组成；苯环中碳原子采用 sp2杂化轨道成键，6 个碳原子上未参与成 键的 p 电子形成一个大 键；甲苯分子中CH3中的 C
8、采用 sp3杂化。 7如图在乙烯分子中有 5 个 键、一个 键，它们分别是( ) Asp2杂化轨道形成 键、未杂化的 2p 轨道形成 键 Bsp2杂化轨道形成 键、未杂化的 2p 轨道形成 键 CCH 之间是 sp2形成的 键，CC 之间是未参加杂化的 2p 轨道形成的 键 DCC 之间是 sp2形成的 键，CH 之间是未参加杂化的 2p 轨道形成的 键 答案 A 解析 CH2=CH2中含有 5 个 键：其中 4 个是在 CH 之间，另一个是在 CC 之间；且在 CC 之间还有一个未杂化的 2p 轨道形成 键。 题组二 杂化类型的判断 8在分子中，羰基()碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方
9、式 分别为 ( ) Asp2杂化；sp2杂化 Bsp3杂化；sp3杂化 Csp2杂化；sp3杂化 Dsp 杂化；sp3杂化 答案 C 解析 羰基上的碳原子共形成 3 个 键， 为 sp2杂化， 两侧甲基中的碳原子共形成 4 个 键， 为 sp3杂化。 9BF3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 4，则 BF3和 BF 4中 B 原子的杂化轨道类型分别是( ) Asp2、sp2 Bsp3、sp3 Csp2、sp3 Dsp、sp2 答案 C 10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 11氯化亚砜
10、(SOCl2)可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)采取杂化方式的说法正确的是 ( ) A三角锥形、sp3 BV 形、sp2 C平面三角形、sp2 D三角锥形、sp2 答案 A 12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三种微粒的空间结构相同 D键角大小关系：NH 4NH3NH 2 答案 C 13已知：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。 PCl5分子中，P 原子的 1 个 3s 轨道、3 个 3p 轨道
11、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，所有原子的最外层电子数都是 8 个的是_(填分子式)， 该分子的形状是_。 (2)下列关于 PCl5分子的说法正确的有_(填字母)。 APCl5分子中磷原子没有孤电子对 BPCl5分子中没有形成 键 CPCl5分子中所有的 ClPCl 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，原因是_。 (4)有同学认为，NH5与 PCl5类似，N 原子的 1 个 2s
12、轨道、3 个 2p 轨道和 1 个 2d 轨道可能发 生 sp3d 杂化。请你对该同学的观点进行评价：_。 (5)经测定，NH5中存在离子键，N 原子最外层电子数是 8，所有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_。 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， 故无 NCl5 (4)不对，因为 N 原子没有 2d 轨道 (5)1 1 sp3 14 “三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌， 三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋 白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式
13、如图所示。三聚氰胺是氰胺 (H2NCN)的三聚体，请回答下列问题： (1)写出基态碳原子的电子排布式_。 (2)氰胺中CN 中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮 原子的杂化轨道类型分别是_、_、_。 (3)一个三聚氰胺分子中有_个 键。 (4)三聚氰胺与三聚氰酸()分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。 三聚氰酸分子中 C 原子采取_杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价 键是_(填字母)。 A2 个 键 B2 个 键 C1 个 键，1 个 键 答案 (1)1s22s22p2 (2)sp sp2 sp3 (3)15 (4)sp2 C 解析 (2)C
14、N 中的 N 原子、环上的 N 原子、NH2中的 N 原子分别形成 1、2、3 个 键且均有一对未成键电子， 所以分别采取 sp、 sp2、 sp3杂化。 (3)除每个双键上有 1 个 键外， 其余均为 键，共 15 个。 (4)由于该分子中 C 与 O 形成双键，则应采取 sp2方式成键，sp2杂化的 C 原子与氧原子间有 1 个 键、1 个 键。 15(2019 山西省实验中学月考)已知下列微粒：CH4 CH2=CH2 CHCH NH3 NH 4 BF3 H2O H2O2。试回答下列问题。 (1)分子空间构型为正四面体形的是_(填序号，下同)。 (2)中心原子为 sp3杂化的是_，中心原子
15、为 sp2杂化的是_，中心原子为 sp 杂 化的是_。 (3)所有原子共平面(含共直线)的是_，共直线的是_。 答案 (1) (2) (3) 解析 CH4中 C 原子杂化轨道数 键数孤电子对数404，所以 C 原子采取 sp3杂 化，CH4的空间构型为正四面体形；CH2=CH2中 C 原子杂化轨道数 键数孤电子对 数303，所以 C 原子采取 sp2杂化，CH2=CH2中所有原子共平面；CHCH 中 C 原 子采取 sp 杂化，CHCH 的空间构型为直线形；NH3中 N 原子杂化轨道数 键数孤电 子对数314，所以 N 原子采取 sp3杂化，NH3的空间构型为三角锥形；NH 4中 N 原子 采取 sp3杂化，NH 4的空间构型为正四面体形；BF3中 B 原子杂化轨道数 键数孤电子 对数303，所以 B 原子采取 sp2杂化，BF3的空间构型为平面三角形。