2019-2020学年高中化学课时作业8杂化轨道理论含解析 人教版选修3

2019-2020学年高中化学课时作业8杂化轨道理论含解析 人教版选修3

课时作业(八)‎ A组—双基训练 ‎1．下列有关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109°28′、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 答案　A 解析　杂化轨道可以部分参加形成化学键，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杂化轨道其空间构型分别是正四面体、平面三角形、直线型，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，C项正确； 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，如甲烷、氨气分子，D项正确。 ‎ ‎2．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σ键 答案　D 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σ键，D项错误。‎ ‎3．能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为(　　)‎ 答案　D 8‎ 解析　碳原中的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道，因此碳原子最外层上的4个电子分占在4个sp3杂化轨道并且自旋方向相同。‎ ‎4．在CH3COCH3中，中间碳原子和两边碳原子成键所采用的杂化方式分别是(　　)‎ A．sp2、sp3　　　　　　　　 B．sp3、sp3‎ C．sp2、sp2 D．sp、sp3‎ 答案　A 解析　首先写出CH3COCH3的结构简式：，由此知两边的碳均为sp3杂化(与CH4类似)；中间碳原子采用了sp2杂化。‎ ‎5．在乙烯分子中有5个σ键、1个π键，它们分别是(　　)‎ A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C—H之间是sp2 杂化轨道形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C—C之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 答案　A 解析　乙烯分子中存在4个C—H键和1个C===C键，碳原子上没有孤对电子，成键数为3，则C原子采取sp2杂化，碳氢键是sp2杂化道形成的σ键，碳碳双键中有1个是sp2杂化轨道形成的σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键，A项正确。‎ ‎6．下列中心原子的杂化轨道类型和粒子的几何构型不正确的是(　　)‎ A．CCl4中C原子为sp3杂化，为正四面体形 B．CO32－中C原子为sp2杂化，为平面三角形 C．CS2中C原子为sp杂化，为直线形 D．H2S中S原子为sp杂化，为直线形 答案　D 解析　杂化轨道数＝价层电子对数，CCl4中C的价层电子对数为4，杂化类型为sp3，空间构型为正四面体形，A项正确；CO32－中C的价层电子对数为3，杂化类型为sp2，空间构型为平面三角形，B项正确；CS2中C的价层电子对数为2，杂化类型为sp，空间构型为直线形，C项正确；H2S中S的价层电子对数为4，杂化类型为sp3，含有2对孤对电子，‎ 8‎ 空间构型是V形，D项错误。‎ ‎7．下列说法正确的是(　　)‎ A．PCl3分子呈三角锥形，中心原子P采取sp3杂化 B．sp3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．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型都是四面体形 D．AB3型分子的空间构型必为平面三角形 答案　A 解析　sp3杂化轨道是同一原子中能量相近的一个ns轨道和3个np轨道重新组合形成能量相同的4个轨道。sp3杂化所得到的空间构型应为四面体形，如甲烷分子；但如果杂化轨道被孤电子对占据，则构型将发生变化，如NH3分子的空间构型是三角锥形，H2O分子的空间构型是V形。PCl3分子中一对孤电子对占据了一个杂化轨道，因此PCl3分子的空间构型呈三角锥形。‎ ‎8．写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式。‎ ‎(1)氧原子以sp3杂化轨道形成两个σ键________。‎ ‎(2)氧原子形成一个π键________。‎ ‎(3)硼原子以sp2杂化轨道形成三个σ键________。‎ ‎(4)氮原子形成四个σ键________；氮原子形成两个π键________。‎ 答案　(1)H2O　(2)O2　(3)BF3　(4)NH4＋　N2‎ 解析　形成π键时必须有双键或三键，σ键全为单键；sp3杂化构型为四面体，sp2杂化构型为平面三角形。根据以上两点可解此题。‎ ‎9．小明同学上网查阅了如下资料：‎ 中心原子杂化类型的判断方法：‎ ‎(1)公式为n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)‎ 说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数视为0；‎ 当电荷数为正值时，公式中取“－”号，当电荷数为负值时，公式中取“＋”号。‎ ‎(2)根据n值判断杂化类型 当n＝2时为sp杂化；n＝3时为sp2杂化；n＝4时为sp3杂化。‎ 请你运用该方法计算下列粒子中心原子的n值(列出具体式子)，并判断中心原子的杂化类型。‎ ‎①NH3：n＝______________，________杂化；‎ 8‎ ‎②NO3－：n＝______________，________杂化；‎ ‎③NH4＋：n＝______________，________杂化；‎ ‎④SO2：n＝______________，________杂化。‎ 答案　①(5＋3)＝4　sp3　②(5＋0＋1)＝3　sp2　③(5＋4－1)＝4　sp3　④(6＋0)＝3　sp2‎ 解析　本题主要考查学生运用信息解决问题的能力，根据计算公式可求出n值，根据n值可判断杂化类型。‎ ‎10．A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大，A的核外电子总数与其周期数相同；其中D原子的L电子层中，成对电子与未成对电子占据的轨道数相同，并且无空轨道；B原子的L电子层中未成对电子数与D相同，但还有空轨道；D与E同族，请回答下列问题：‎ ‎(1)A与其他元素形成的二元共价化合物中，一种化合物分子呈三角锥形，该分子的化学式为________，其中心原子的杂化方式为________，A分别与B、C、D形成的共价化合物中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是__________________(填化学式，任意写出三种)。‎ ‎(2)这些元素形成的含氧酸根离子中，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是______________(填化学式，下同)；酸根离子呈三角锥形结构的是________。‎ ‎(3)BA4分子的立体构型为________；根据电子云重叠方式的不同，该分子中共价键的类型为________。‎ ‎(4)B的一种氢化物相对分子质量是26，其分子中σ键和π键的数目之比为________。‎ ‎(5)B与D形成BD2分子，与该分子互为等电子体的有______________(分子、阴离子各写一个)。‎ 答案　(1)NH3　sp3　H2O2、N2H4、C2H4‎ ‎(2)NO3－、NO2－、CO32－　SO32－‎ ‎(3)正四面体形　σ键　(4)3∶2‎ ‎(5)CS2(或N2O)、SCN－(或OCN－和N3－等)‎ 解析　由“A的核外电子总数与其周期数相同”可知A是H元素；由“D原子的L电子层中，成对电子与未成对电子占据的轨道数相同，并且无空轨道”可知D是O元素；由“B原子的L电子层中未成对电子数与D相同，‎ 8‎ 但还有空轨道”可知B是C元素；由“A、B、C、D、E为短周期元素”和“D与E同族”可知E是S元素。(1)H与其他元素形成的二元共价化合物中，一种化合物分子呈三角锥形，该分子的化学式为NH3，其中心原子的价层电子对数为4，所以中心原子的杂化方式为sp3，H分别与C、N、O形成的共价化合物中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H4等。(2)这些元素形成的含氧酸根离子中，中心原子的价层电子对数为3的有NO3－、NO2－、CO32－；酸根离子呈三角锥形结构的是SO32－。(3)CH4分子的立体构型为正四面体形；根据电子云重叠方式的不同，该分子中共价键的类型为σ键。(4)B的一种氢化物相对分子质量是26，该氢化物的分子式为C2H2，结构式为H—C≡C—H，其分子中σ键和π键的数目之比为3∶2。(5)C与O形成CO2分子，与该分子互为等电子体的有CS2、N2O、SCN－、OCN－、N3－等。‎ ‎11．化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示，下列说法正确的是(　　)‎ A．碳、氮原子的杂化类型相同 B．氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化 C．1 mol A分子中所含σ键的数目为10NA D．编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内 答案　B 解析　A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误，B项正确；A分子中有一个碳氧双键，故有12对共用电子对、11个σ键，C项错误；由于氮原子为sp3杂化，故相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D项错误。‎ ‎12．下列关于NH4＋、NH3、NH2－三种粒子的说法不正确的是(　　)‎ A．三种粒子所含有的电子数相等 B．三种粒子中氮原子的杂化方式相同 C．三种粒子的空间构型相同 D．键角大小关系：NH4＋>NH3>NH2－‎ 答案　C 解析　NH4＋、NH3、NH2－含有的电子数均为10，A项正确；NH4＋、NH3、NH2－三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B项正确；NH4＋空间构型为正四面体形，NH3为三角锥形，NH2－‎ 8‎ 为V形，C项错误；NH4＋、NH3、NH2－三种粒子的键角大小关系为NH4＋>NH3>NH2－，D项正确。‎ ‎13．已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是(　　)‎ A．X原子一定是sp2杂化 B．X原子一定是sp3杂化 C．X原子上一定存在孤电子对 D．VSEPR模型一定是平面三角形 答案　C 解析　X原子可能是sp2杂化，如二氧化硫分子中价层电子对＝2＋1＝3，含有2个σ键和1个弧电子对，采用sp2杂化，分子构型为V形，所以X原子可能是sp2杂化，但也可能是sp3杂化，如OF2分子，A项错误；X可能是sp3杂化，如OF2分子中价层电子对＝2＋2＝4，所以中心原子为sp3杂化，其VSEPR模型为四面体，该分子中含有2个孤电子对，所以其空间构型为V形，但X原子可能是sp2杂化，如SO2，B项错误；VSEPR模型不一定是平面三角形，如OF2分子的VSEPR模型为四面体，D项错误。‎ ‎14．下表中各粒子、粒子对应的立体结构及解释均正确的是(　　)‎ 选项 粒子 立体结构 解释 A 氨基负离子(NH2－)‎ 直线形 N原子采用sp杂化 B 二氧化硫(SO2)‎ V形 S原子采用sp3杂化 C 碳酸根离子(CO32－)‎ 三角锥形 C原子采用sp3杂化 D 乙炔(C2H2)‎ 直线形 C原子采用sp杂化且C 原子的价电子均参与成键 答案　D 解析　NH2－中N原子采用sp3杂化，且孤对电子数为2，离子的立体构型为V形，A项错误；SO2中S原子的价层电子对数＝σ键数＋孤对电子数＝2＋×(6－2×2)＝3，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，孤对电子数为1，分子的立体构型为V形，B项错误；CO32－中中心C原子的价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3，不含孤对电子，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，离子构型为平面三角形，C项错误；C2H2中C原子采用sp杂化，且C原子的价电子均参与成键，所以分子的立体构型为直线形，D项正确。‎ ‎15．(1)利用VSEPR理论推断分子或离子的空间构型。‎ PO43－________；HCN________；PbBr2________。‎ 8‎ ‎(2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，相应的化学式分别为________、________。‎ ‎　　　‎ ‎(3)按要求写出第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。‎ 平面形分子________，三角锥形分子________，四面体形分子________。‎ ‎(4)N3－与CO2互为等电子体，N3－的立体构型为________，中心N原子的杂化方式为________。‎ 答案　(1)四面体形　直线形　V形 ‎(2)CH3＋　CH3－‎ ‎(3)BF3　NF3　CF4‎ ‎(4)直线形　sp 解析　(1)PO43－中P原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为×(5＋3－2×4)＝0；HCN中C原子的价层电子对数为2，其中孤电子对数为×(4－1－3)＝0；PbBr2中Pb原子的σ键电子对数为2，孤电子对数为×(4－2×1)＝1，价层电子对数为3。(2)AB3型粒子中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CH3＋、CH3－。(3)先在常见的分子中寻找答案BF3，再由等电子原理判断另两分子(NF3、CF4)。(4)N3－与CO2的分子结构相似，中心原子为sp杂化，为直线形分子。‎ ‎16．(高考组合)(1)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为________和________。‎ ‎(2)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________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)。‎ ‎(3)在硅酸盐中，SiO44－四面体(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。(如图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　(1)sp2　sp3　(2)V形　sp3　sp2　极性　(3)sp3‎ 8‎ 解析　(1)BCl3的中心原子的价层电子对数为3＋×(3－3)＝3，所以为sp2杂化。NCl3的中心原子的价层电子对数为3＋×(5－3)＝4，所以为sp3杂化。(2)H2O的中心原子(氧原子)的价层电子对数为2＋×(6－2)＝4，故为sp3杂化。由于孤电子对数为2，所以是V形分子。COCl2的结构式是，中心原子碳原子形成3个σ键，即杂化轨道数为3，故为sp2杂化，属于极性分子。(3)由题图b可知每个硅原子与4个氧原子均形成4个σ键，故为sp3杂化。‎ 8‎