1、第第 2 2 课时课时 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介 基础巩固 1.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 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 键，D 项错误。 答案 D 2.下列有关
2、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 10928、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 杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形、 直线形
3、，所以其夹角分别为 10928、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 键、一个 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 键，A 项错误；由于中心原子 Sn 形成了两个 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.如图所示
4、，在乙烯分子中有 5 个 键和一个 键，它们分别是( ) A.sp2杂化轨道形成 键，未杂化的 2p 轨道形成 键 B.sp2杂化轨道形成 键，未杂化的 2p 轨道形成 键 C.CH 之间是 sp2形成 键，CC 之间是未参加杂化的 2p 轨道形成 键 D.CC 之间是 sp2形成 键，CH 之间是未参加杂化的 2p 轨道形成 键 解析 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 5 个 键，未杂化的 2p 轨 道形成 键。 答案 A 5.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 sp2杂化轨道中的
5、其中一个形成大 键 B.每个碳原子的未参加杂化的 2p 轨道形成大 键 C.碳原子的三个 sp2杂化轨道与其他原子形成三个 键 D.碳原子的未参加杂化的 2p 轨道与其他原子形成 键 解析 苯分子中每个碳原子的三个 sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子 形成 键。 同时每个碳原子还有一个未参加杂化的 2p 轨道， 它们均有一个未成对 电子，这些 2p 轨道相互平行，以“肩并肩”方式相互重叠，形成一个多电子的大 键。 答案 B 6.在 BrCH=CHBr 分子中，CBr 键采用的成键轨道是( ) A.spp B.sp2s C.sp2p D.sp3p 解析 分子中的两个碳原子都是采用 sp2
6、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。 答案 C 7.鲍林是两位获得诺贝尔奖不同奖项的人之一，杂化轨道是鲍林为了解释分子的 空间结构提出的。下列对 sp3、sp2、sp 杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的 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 杂化轨道的夹角相等 解析 sp3、sp2、sp 杂化轨道的夹角分别为 10928、120 、180 ，故 A 项正确。 答案 A 8.下列说法正确的是( ) A.CHCl3是正四面体形结构，中心原
7、子为 sp3杂化 B.H2O 分子中氧原子为 sp2杂化，其分子空间结构为 V 形 C.二氧化碳中碳原子为 sp 杂化，为直线形分子结构 D.NH 4中 N 原子为 sp3杂化，是四边形结构 答案 C 9.下列说法正确的是( ) A.PCl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取 sp2杂化的结果 B.sp3杂化轨道是由任意的 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混杂形成的 4 个新轨道 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 D.AB3型分子的空间结构必为平面三角形 解析 PCl3分子的中心原子磷的价层电子对数 键电子对数孤电子对数3 531 2 4，因此
8、PCl3分子中磷原子采取 sp3杂化，A 项错误。sp3杂化轨道是 原子最外电子层上的 s 轨道和 3 个 p 轨道混杂形成的 4 个新轨道，B 项错误。一 般采取 sp3杂化的分子，其空间结构呈四面体形，但如果有杂化轨道被中心原子 上的孤电子对占据，则分子的空间结构会发生变化，如 NH3、PCl3分子呈三角锥 形，H2O 分子呈 V 形，C 项正确，D 项错误。 答案 C 10.CH 3、 CH3、 CH 3都是重要的有机反应中间体， 有关它们的说法正确的是( ) A.三者电子总数相等，碳原子均采取 sp2杂化 B.CH 3与 NH3、H3O 中心原子均为 sp3 杂化，几何构型均为正四面体
9、形 C.CH 3中的碳原子采取 sp2杂化，所有原子共平面 D.CH 3中的碳原子采取 sp3杂化，所有原子均共面 解析 A 项，CH 3、CH3、CH 3中电子总数不等，错误。B 项，三者中心原子都 为 sp3杂化，几何构型都为三角锥形，错误。C 项，CH 3中碳原子价层电子对数是 3 且不含孤电子对，所以碳原子采取 sp2杂化，为平面三角形，所有原子共平面， C 项正确，D 项错误。 答案 C 能力提升 11.有下列微粒： CH4 CH2=CH2 CHCH NH3 NH 4 BF3 P4 H2O H2O2 填空下列空白(填序号)： (1)呈正四面体的是_。 (2)中心原子轨道为 sp3杂化
10、的是_，为 sp2杂化的是_。 (3)所有原子共平面的是_，共线的是_。 (4)键角由大到小的顺序为_(填序号)。 A. B. C. 解析 CH4中 C 原子采取 sp3杂化， 为正四面体结构； C2H4中 C 原子采取 sp2 杂化，为平面形分子；C2H2中 C 原子采取 sp 杂化，为直线形分子；NH3中 N 原子采取 sp3杂化，为三角锥形分子；NH 4中 N 原子采取 sp3杂化，为正四面 体结构；BF3中 B 原子采取 sp2杂化，为平面三角形分子；P4中 P 原子采取 sp3杂化，为正四面体结构；H2O 中 O 原子采取 sp3杂化，为 V 形分子；H2O2 中O原子采取sp3杂化
11、， 两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上并有一定夹角。 (4)CH4为正四面体，键角为 10928；NH3为三角锥形，键角为 107 ；BF3 中心原子的价电子都用来形成共价键，所以价层电子对数为 3，为平面三角形， 键角为 120 ； P4是正四面体结构， 四个磷原子处在正四面体的顶点， 键角为 60 ； H2O 分子的空间结构为 V 形，键角为 105 ；所以键角由大到小顺序为 。 答案 (1) (2) (3) (4)C 12.(1)在 BF3分子中，FBF 的键角是_，硼原子的杂化轨道类型为 _，BF3和过量 NaF 作用可生成 NaBF4，BF 4的空间结构为_。 (2)肼(N2H4)
12、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。NH3分子的空间结构是_；N2H4分子中氮原子轨道的杂化 类型是_。 (3)H 可与 H 2O 形成 H3O ，H 3O 中氧原子采用_杂化。H 3O 中 HOH 键角比 H2O 中 HOH 键角大，原因为_ _。 (4)SO2 4的空间结构是_，其中硫原子的杂化轨道类型是_。 解析 (1)因为BF3的空间结构为平面三角形， 所以FBF的键角为120 。 (3)H3O 中氧原子采用sp3 杂化。 (4)SO2 4的中心原子 S 的成键电子对数为4， 无孤电子对， 为正四面体结构，中心原子采用 sp3杂化。 答案
13、(1)120 sp2 正四面体形 (2)三角锥形 sp3 (3)sp3 H2O 中氧原子有 2 对孤电子对， H3O 中氧原子只有 1 对孤电子对， 排斥力较小 (4)正四面体形 sp3 13.含有 NaOH 的 Cu(OH)2悬浊液可用于检验醛基， 也可用于和葡萄糖反应制备纳 米 Cu2O。 (1)Cu 基态核外电子排布式为_。 (2)与 OH 互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。 (3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是_杂化；1 mol 乙醛分子中含有 键的 数目为_。 (4)甲醛(CH2O)是最简单的醛。 下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是_(填字母)。 a.单键 b.双键 c
14、. 键 d. 键 e. 键和 键 甲醛分子中碳原子的杂化类型为_杂化，甲醛分子的空间构型为 _。 甲醛分子中 CH 键与 CH 键间的夹角_(填“”、“”或“”)120， 出现该现象的主要原因是 _。 甲醛(H2C=O)在 Ni 催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内 C 原子的 杂化方式为_杂化，甲醇分子内的 OCH 键角_(填“大 于”、“等于”或“小于”)甲醛分子内的 OCH 键角。 (5)CH3CH=CH2分 子 中C原 子 采 取 的 杂 化 方 式 与 甲 醛 不 同 的 是 _。 (6)EDTA()可以与铜离子形成配合物。其 中碳原子轨道的杂化类型为_，氮原子的杂化类型
15、为_。 解析 (1)Cu 的原子序数为 29，Cu 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s1，故 Cu 的基态电子排布式为 1s22s22p63s23p63d10 或Ar3d10。 (2)用 F 原子替换 OH 中的 O 原子， 同时减少 1 个负电荷， 得 OH的等电子体 HF。 (3)醛基结构式为，碳原子形成 3 个 键和 1 个 键，杂化轨道形成 键，未杂化轨道形成 键，故醛基中碳原子采取 sp2杂化，1 个 CH3CHO 分子中 含 6 个 键， 4 个 CH 键， 1 个 CC 键和 1 个 C=O 键中的 键， 故 1 mol CH3CHO 中含有 6NA个 键
16、。 (4)甲醛分子中C原子的杂化轨道数1 2(42)3， 所以C原子采取 sp 2杂化， 分子空间构型为平面三角形。 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 键和 键的组合。 由于碳氧双键中存在键， 它对CH键的排斥作用较强， 所以甲醛分子中CH 键与 CH 键间的夹角小于 120 。 甲醇分子内 C 的杂化类型为 sp3，无孤电子对，OCH 键角接近 109.5 ，甲 醛分子中 C 原子的杂化类型为 sp2，无孤对电子，OCH 键角接近 120 ，所以 甲醇分子内 OCH 键角比甲醛分子内 OCH 键角小。 (5)与甲醛相同的是双键上的 C 采取sp2
17、杂化， 不同的是甲基上的 C 采取 sp3杂化。 (6)EDTA 分子中CH2上的碳原子形成 4 个 键， 碳原子采取 sp3杂化， COOH 上的碳原子形成 3 个 键和 1 个 键，碳原子采取 sp2杂化。氮原子形成 3 个 键并有 1 对孤电子对未参与成键，氮原子采取 sp3杂化。 答案 (1)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10 (2)HF(合理即可) (3)sp2 6NA(或 66.021023) (4)be sp2 平面三角形 碳氧双键中存在 键，它对 CH 键的排斥作用较强 sp3 小于 (5)甲基上的 C 采取 sp3杂化 (6)sp3、sp2 sp3 14.氯
18、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 1 mol 氯吡苯脲，断裂_个 键，断裂_个 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。 请 用 共 价 键 知 识 解 释H2O分 子 比NH3分 子 稳 定 的 原 因 ： _。 H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是_ _， 中心原
19、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 键比键更稳定，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键中的键和2氯4氨基吡啶分子中的NH 键。 (4)O、 N 属于同周期元素， O 的原子半径小于 N， HO 键的键能大于 HN 键的键能，所以 H2O 分子比 NH3分子稳定。H2O 分子中 O 原子的价层电子对 数2621 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3531 2 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2 422 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)HO 键的键能大于 HN 键的键能 V 形、 三角锥形、 直线形 sp3、 sp3、 sp
