高中化学选择性必修2（人教版2019） 第二章 第二节第二课时　杂化轨道理论简介 课件

 [课 时 分 层 作 业(八)]

建议用时：45分钟

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．所形成的3个sp2杂化轨道的能量相同

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

D　[同一能层上的s轨道与p轨道的能量差异不大，sp2杂化轨道是由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成的，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1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。]

2．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原子的杂化轨道类型分别是(　　 )

A．sp2、sp2　　　　　　　 B．sp3、sp3

C．sp2、sp3     D．sp、sp2

C　[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。故选C。]

3．以下有关杂化轨道的说法中正确的是(　　 )

A．sp3 杂化轨道中轨道数为 4，且 4 个杂化轨道能量相同

B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键

C．杂化轨道不能容纳孤电子对

D．sp2杂化轨道最多可形成 2 个σ键

A　[杂化前后轨道数目不变，杂化后轨道能量相同，因此sp3杂化轨道中轨道数为4，且4个杂化轨道能量相同，A正确；杂化轨道只能形成σ键，π键是未参与杂化的p轨道形成的，B错误；杂化轨道可以容纳孤电子对，比如氨气，C错误；sp2杂化，轨道数目有3个，因此最多可形成3个σ键，D错误。]

4．下列有关乙烯和苯分子中的化学键描述正确的是(　　 )

A.苯分子中每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键

B．乙烯分子中C—H键是sp2杂化轨道形成的σ键C===C键是未参加杂化的2p轨道形成的π键

C．苯分子中碳碳键是sp2杂化轨道形成的σ键，C—H键是未参加杂化的2p轨道形成的π键

D．乙烯和苯分子中每个碳原子都以sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键

D　[苯分子中每个碳原子的未参加杂化的2p轨道用来形成大π键，每个碳原子都以sp2杂化方式形成σ键，A错误；乙烯分子中C—H键是s­sp2形成的σ键，C===C键包含未参加杂化的2p轨道“肩并肩”形成的一个π键和sp2杂化轨道形成的一个σ键，B错误；苯分子中C—H键是s­sp2形成的σ键，碳碳键包含sp2杂化轨道形成的σ键和未参加杂化的2p轨道形成的π键，C错误；乙烯和苯分子中每个碳原子都以sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键，D正确。]

5．在SO2分子中，分子的空间结构为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角(　　 )

A．等于120°     B．大于120°

C．小于120°     D．等于180°

C　[由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要小于120°。故选C。]

6．氨分子的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类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4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分子中氮元素的电负性比CH4分子中碳元素的电负性大

C　[NH3价层电子对数为3＋1＝4，杂化类型为sp3杂化，而CH4价层电子对数为4＋0＝4，杂化类型为sp3杂化，A不符合题意；根据A选项分析NH3杂化类型为sp3杂化，分子中氮原子形成4个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道，B不符合题意；NH3分子中有一对未成键的孤电子对，孤对电子对成键电子对的排斥力比成键电子对对成键电子对的排斥力较强，因而形成三角锥形，C符合题意；氮元素的电负性比碳元素的电负性大，但与空间构型无关，D不符合题意。]

7．氯元素有多种化合价，可形成Cl2O、Cl－、ClO－、ClO、ClO、ClO等微粒。下列说法错误的是(　　)

A．键角：ClO＞ClO＞ClO

B．Cl2O的空间结构为V形

C．ClO、ClO、ClO中Cl的杂化方式相同

D．基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种

A　[ClO、ClO和ClO的价层电子对数都为4，孤电子对数分别为2、1、0，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，成键原子的键角越小，则键角的大小顺序为ClO＜ClO＜ClO，A错误；Cl2O中O有两个孤电子对，价层电子对数为2＋2＝4，所以O为sp3杂化，Cl2O的空间结构为V形，B正确；C.ClO、ClO和ClO的价层电子对数都为4，微粒中Cl原子都采取sp3杂化，杂化方式相同，C正确；基态氯原子电子排布式为1s22s22p63s23p5，核外有9种原子轨道，故基态原子的核外电子的空间运动状态有9种，D正确；故选A。]

8．请回答下列问题：

(1)X－射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I离子。I离子的空间结构为______，中心原子的杂化形式为__________。

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__________和__________。

(3)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是____________。

解析　(1)I中I原子为中心原子，则其孤电子对数为1/2×(7－1－2)＝2，且其形成了2个σ键，中心原子采取sp3杂化，空间结构为V形。

(2)CO2中C原子的价层电子对数为2，故为sp杂化，CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp3杂化。

(3)甲基上的碳原子形成4个σ键，故采用sp3杂化，羰基上的碳原子形成3个σ键，故采用sp2杂化。

答案　(1)V形　sp3　(2)sp　sp3

(3)sp2、sp3

9．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_______________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析　(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。由题图可知，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的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H与C—H间的夹角小于120°。

答案　(1)sp2杂化　甲醛分子的空间结构为平面三角形　(2)②⑤　(3)<　碳氧双键中存在π键，它对C—H的排斥作用较强

10．请回答下列问题：

(1)气态SiX4分子的空间结构是________________________。

(2)SiCl4与N­甲基咪唑反应可以得到M2＋，其结构如图所示：

N­甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为________，H、C、N的电负性由大到小的顺序为________，1个M2＋中含有______个σ键。

解析　(1)SiX4的硅原子存在4条σ键，故Si是sp3杂化，空间结构为正四面体。

(2)N­甲基咪唑中甲基碳原子为sp3杂化，五元环中的碳原子是sp2杂化。根据电负性规律可知，电负性N＞C＞H。

M2＋离子的结构中含有单键、双键和配位键，单键和配位键都是σ键，双键中含有1个σ键，则离子中含有54个σ键。

答案　(1)正四面体　(2)sp2、sp3　N、C、H　54

11．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是(　　 )

A　[乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子均采取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；丙炔中甲基的碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中两个碳原子均采取sp杂化。]

12．下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是(　　)

C　[H2F＋离子中氟原子的价层电子对数为4，则离子的VSEPR模型为四面体形，A错误；PCl3分子中磷原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，则分子的VSEPR模型为四面体形，分子的空间结构为三角锥形，B错误；C.NO中N原子的价层电子对数为3，孤电子对数为1，则原子的杂化方式为sp2杂化，离子的VSEPR模型为平面三角形、分子的空间结构为V形，C正确；四氢合硼离子中硼原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，则离子的空间结构为正四面体形，D错误；故选C。]

13．用分子结构的知识推测下列说法正确的是(　　)

A．CO2、BeCl2互为等电子体，分子均为直线形

B．Na2CO3中，阴离子空间结构为平面三角形，C原子的杂化形式为sp3

C．根据价层电子对互斥模型，SO2与H2O均呈V形，中心原子价电子对数相等

D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同

A　[Na2CO3中的CO中心原子碳原子的孤电子对数为0，价层电子对数是3，空间结构是平面三角形，碳原子杂化方式是sp2，B错误；H2O中心原子是O，价电子对数是4，有孤电子对，呈V形，SO2中心原子是S，价电子对数是3，有孤电子对，呈V形，C错误；SO3空间结构是平面三角形，硫原子杂化方式是sp2，而三聚分子固体中硫原子是sp3，D错误；故选A。]

14．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。

请回答下列问题：

(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有________________，羰基碳原子的杂化轨道类型为________________。

(3)已知，可用异氰酸苯酯与2­氯­4­氨基吡啶反应生成氯吡苯脲：

，反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂________mol σ键，断裂________mol 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请用共价键的相关知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：______________________。

②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是________________，中心原子的杂化类型分别是________________。

解析　(1)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，采取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，采取sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，采取sp2杂化。

(3)由于σ键比π键稳定，根据反应方程式可知，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，所以其空间结构为V形，O原子采取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，所以其空间结构为三角锥形，N原子采取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，所以其空间结构为直线形，C原子采取sp杂化。

答案　(1)1　(2)sp2、sp3　sp2　(3)1　 1

(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