高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构课后作业题

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第2章 分子结构与性质
2.2.2 杂化轨道理论
一． 选择题（共10小题）
1．如图所示，在乙烯分子中有5个键、1个键，下列表述正确的是( )

A．C、H之间是杂化轨道形成的键，C、C之间是未参加杂化的轨道形成的键
B．C、C之间是杂化轨道形成的键，C、H之间是未参加杂化的轨道形成的键
C．杂化轨道形成键，未杂化的轨道形成键
D．杂化轨道形成键，未杂化的轨道形成键
【答案】C
【解析】
A. C、C之间除未参加杂化的2p轨道形成的键外，还有杂化轨道形成的键，故A错误；
B. C、H之间杂化轨道形成的键，故B错误；
C. 杂化轨道形成键，未杂化的2p轨道形成键，故C正确；
D. 杂化轨道形成键，未杂化的2p轨道形成键，故D错误；
故选C。
2．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
【答案】A
【解析】
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，故A正确；
B. 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，故B错误；
C. 杂化轨道可以容纳孤电子对，比如氨气，故C错误；
D. sp2杂化，轨道数目有3个，因此最多可形成3个σ键，故D错误。
故选A。
3．下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　)
A．原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道
B．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等
C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理
D．杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道
【答案】B
【解析】
A.原子中能量相近的某些轨道，在成键时重新组合成能量相等的新轨道的过程称为杂化，所形成的新轨道称杂化轨道，A项正确；
B.轨道数目杂化前后一定相等，B项错误；
C.杂化改变了原子轨道的形状和方向，杂化轨道的形状更利于原子轨道间最大程度地重叠，杂化轨道力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥最小，杂化轨道形成的键更稳定，C项正确；
D.杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道，如CH4中C为等性sp3杂化，H2O中O为不等性sp3杂化，D项正确；
故选B。
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杂化轨道中的其中一个形成大键
B．乙烯分子中键是杂化轨道形成的键键是未参加杂化的轨道形成的键
C．苯分子中碳碳键是杂化轨道形成的键，键是未参加杂化的轨道形成的键
D．乙烯和苯分子中每个碳原子都以杂化轨道形成键，未杂化的轨道形成键
【答案】D
【解析】
A.苯分子中每个碳原子的未参加杂化的轨道用来形成大键，每个碳原子都以杂化方式形成键，选项A错误；
B.乙烯分子中键是形成的键，键包含未参加杂化的轨道“肩并肩”形成的一个键和杂化轨道形成的一个键，选项B错误；
C.苯分子中键是形成的键，碳碳键包含杂化轨道形成的键和未参加杂化的轨道形成的键，选项C错误。
D.乙烯和苯分子中每个碳原子都以杂化轨道形成键，未杂化的轨道形成键，选项D正确；
答案选D。
5．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
【答案】A
【解析】
sp杂化的空间构型是直线型，夹角180º，sp3杂化的空间构型为正四面体，夹角是107 º28′，sp2杂化的空间构型为平面形，夹角是120 º，因此sp杂化轨道的夹角最大，故A正确。
6．乙烯分子中含有4个C—H键和1个C=C键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是 (　　)
①每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道　②每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道　③每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道　④每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
【答案】B
【解析】
乙烯分子中每个C原子与1个C原子和2个H原子成键，必须形成3个σ键，6个原子在同一平面上，则键角为120°，为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道，2个C原子成键时形成1个π键，②④正确，故选B。
故选B。
7．用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是（ ）
A．C原子的四个杂化轨道的能量一样
B．C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C．C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道
D．C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据
【答案】D
【解析】
A.杂化前的轨道能量不同，形成杂化轨道后能量就完全一样，A项正确；
B.杂化轨道之间的夹角也是一样的，B项正确；
C.形成杂化轨道后，碳原子原来的4个价电子将分别占据4个杂化轨道，C项正确；
D.形成杂化轨道后，碳原子原来的4个价电子将分别占据4个杂化轨道，D项错误；
答案选D。
8．在分子中，羰基与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为（ ）
A．sp2杂化；sp2杂化 B．sp3杂化；sp3杂化
C．sp2杂化；sp3杂化 D．sp杂化；sp3杂化
【答案】C
【解析】
在CH3COCH3（丙酮）分子中，羰基碳原子含有3个σ键且不含孤电子对，所以采用sp2杂化，甲基碳原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以采用sp3杂化；正确选项C。
9．根据价层电子对互斥理论及原子轨道的杂化理论判断分子的模型名称和中心原子的杂化方式为（ ）
A．直线形 杂化 B．四面体形 杂化
C．三角锥形 杂化 D．三角形 杂化
【答案】B
【解析】
根据公式计算中心原子的杂化方式：中心原子成键数+（中心原子的价电子数±电荷数-配原子价电子数×配原子个数）/2 。
分子： ，采取杂化， 模型为四面体型；答案选B。
10．下列分子中，各分子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是( )
A．NH3 平面三角形 sp3杂化 B．CCl4 正四面体 sp3杂化
C．H2O V形 sp2杂化 D．CO32﹣ 三角锥形 sp3杂化
【答案】B
【解析】
根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对数=配原子个数+孤电子对数。
A、NH3中心原子的价层电子对数=3+（5-3×1）=4，N的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，选项A错误；
B、CCl4中心原子的价层电子对数=4+（4-4×1）=4，C的杂化方式为sp3，没有孤电子对，分子的立体构型为正四面体，选项B正确；
C、H2O中心原子的价层电子对数=2+（6-2×1）=4，O的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，选项C错误；
D、CO32- 中心原子的价层电子对数=3+（4+2-3×2）=3，C的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，选项D错误；
答案选B。

二、填空题（共5题）
11．（1）BCl3中心原子的杂化方式为____。
（2）在S的氢化物(H2S)分子中，S原子轨道的杂化类型是___。
（3）H2O的分子构型为__，中心原子的杂化轨道类型为__。COCl2中心原子的杂化轨道类型为__。
（4）在硅酸盐中，Si四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为___。

【答案】sp2 sp3 V形(或角形) sp3 sp2 sp3
【解析】
(1)BCl3中价层电子对数为3+=3；
(2)在S的氢化物(H2S)分子中，S原子价层电子对个数=2+=4且含有2个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断Y原子轨道的杂化类型；
(3)水分子中O原子价层电子对个数=2+=4且含有2个孤电子对，再判断分子构型及杂化轨道类型；COCl2中心原子C原子与O之间一个σ键，与Cl之间一个σ键，共形成3个σ键，无孤对电子；
(4)硅酸盐中的硅酸根(SiO44-)为正四面体结构，中心原子Si原子成4个σ键，无孤对电子。
(1)BCl3中价层电子对数为3+=3，硼原子为sp2杂化；
(2)在S的氢化物(H2S)分子中，S原子价层电子对个数=2+=4且含有2个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断S原子轨道的杂化类型为sp3；
(3)水分子中O原子形成2个σ键、含有2对孤电子对，杂化轨道数目为4，为sp3杂化，所以分子构型为V形；COCl2中C原子成3个σ键、1个π键，没有孤电子对，C原子采取sp2杂化；
(4)硅酸盐中的硅酸根(SiO44-)为正四面体结构，所以中心原子Si原子采取了sp3杂化方式。
12．计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表
物质
价电子对数
成键电子对数
孤电子对数
中心原子杂化轨道类型
杂化轨道/电子对空间构型

轨道夹角
分子空间构型
键角
CO2








BF3








CH4








H2O








NH3








PCl3










【答案】
物质
价电子对数
成键电子对数
孤电子对数
中心原子杂化轨道类型
杂化轨道/电子对空间构型

轨道夹角
分子空间构型
键角
CO2
2
2
0
sp
直线形
180°
直线形
180°
BF3
3
3
0
sp2
平面三角形
120°
平面三角形
120°
CH4
4
4
0
sp3
正四面体
109°28"
正四面体
109°28"
H2O
4
2
2
sp3
正四面体