1、第二课时杂化轨道理论与配合物理论简介 课时演练课时演练促提升促提升 A 组 1.已知 Zn2+的 4s 轨道和 4p 轨道可以形成 sp3杂化轨道,那么ZnCl42-的立体结构为() A.直线形B.平面正方形 C.正四面体形D.正八面体形 解析:根据杂化轨道理论,Zn2+的 4s 轨道和 4p 轨道形成 sp3杂化轨道后,其杂化轨道构型一定为正四面体 形,又由于 Zn2+结合了 4 个 Cl-,孤电子对数为 0,所以ZnCl42-的立体结构为正四面体形。 答案:C 2.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式分别为() A.sp2杂化;sp2杂化B.sp3杂化;sp3杂化 C.s
2、p2杂化;sp3杂化D.sp 杂化;sp3杂化 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。 答案:C 3.下列关于苯分子的性质描述错误的是() A.苯分子呈平面正六边形,六个碳碳键完全相同,键角皆为 120 B.苯分子中的碳原子,采取 sp2杂化 C.苯分子中的碳碳键是介于单键和双键中间的一种特殊类型的键 D.苯能使酸性 KMnO4溶液褪色 解析:苯分子中的碳原子采取sp2杂化,6个碳原子呈平面正六边形结构,键角为120;在苯分子中间形成 一个六电子的大键,因此苯分子中的碳碳键并不是单双键交替结构,也就不能使酸性 KMnO4溶液褪
3、色。 答案:D 4. 在 下 列 化 学 反 应 : H+OH-H2O; 2H2+O22H2O; HCl+NH3NH4Cl; BaCl2+(NH4)2SO4BaSO4+2NH4Cl;Fe+Cu2+Cu+Fe2+;NaNH2+H2ONaOH+NH3中,反应时不形 成配位键的是() A.B. C.D. 解析:由结构可知:中各物质均不含有配位键,虽然 N 中含有配位键,但在反应过程中该离子 没有发生变化,故也没有形成新的配位键。只有中由于生成铵离子而形成配位键。 答案:A 5.配位化合物简称配合物,它的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。配合物Zn(NH3)6Cl2的中心 离子、配体、中心离子的
4、电荷数和配位数分别为() A.Zn2+、NH3、2+、6 B.Zn2+、NH3、1+、6 C.Zn2+、Cl-、2+、2 D.Zn2+、NH3、2+、2 解析:在Zn(NH3)6Cl2中中心离子为 Zn2+,配体为 NH3,配位数为 6,构成内界Zn(NH3)62+。 答案:A 6.下列关于杂化轨道的叙述正确的是() A.杂化轨道可用于形成键,也可用于形成键 B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对 C.NH3中 N 的 sp3杂化轨道是由 N 的 3 个 p 轨道与 H 的 s 轨道杂化而成的 D.在乙烯分子中 1 个碳原子的 3 个 sp2杂化轨道与 3 个氢原子的 s 轨道重叠形成 3
5、 个 CH 键 解析:杂化轨道只用于形成键,或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成键,故 B 项正确,A 项 不正确;NH3中 N 的 sp3杂化轨道是由 N 的 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道杂化而成的,C 项不正确;在乙烯分子中,1 个碳原子的 3 个 sp2杂化轨道中的 2 个 sp2杂化轨道与 2 个氢原子的 s 轨道重叠形成 2 个 CH 键,剩下的 1 个 sp2杂化轨道与另一个碳原子的 sp2杂化轨道重叠形成 1 个 CC 键,D 项不正确。 答案:B 7.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到 BF3和 BN, 如下图所示
6、: 请回答下列问题: (1)由 B2O3制备 BF3、 BN 的化学方程式依次是、。 (2)基态 B 的电子排布式为;B 和 N 相比,电负性较大的是,BN 中 B 的化合价 为。 (3)在 BF3中,FBF 的键角是,B 的杂化轨道类型为,BF3和过量 NaF 作用可生成 NaBF4,B 的立体结构为。 解析:(1)根据物质的制备流程图可推知由 B2O3制备 BF3和 BN 的化学方程式。 (2)因为同一周期,随着原 子序数的增大,电负性逐渐增大,故 B 的电负性小于 N 的电负性,即得电子能力 N 大于 B,所以 BN 中 N 元素 是-3 价,B 元素是+3 价。 (3)因为 BF3中的
7、 B 原子是 sp2杂化,故该分子是平面正三角形分子,故键角是 120;B 的空间构型可类比 N,也应该是正四面体结构。 答案:(1)B2O3+3CaF2+3H2SO42BF3+3CaSO4+3H2O B2O3+2NH32BN+3H2O (2)1s22s22p1N+3 (3)120sp2正四面体 8.X、Y、Z、R 为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X 与氢元素可形成 XH3;Z 基 态原子的 M 层与 K 层电子数相等;R2+的 3d 轨道中有 9 个电子。 请回答下列问题: (1)Y 基态原子的电子排布式是;Z 所在周期中第一电离能最大的主族元素是。 (2)X 的立体
8、构型是;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是。 (3)将 R 单质的粉末加入 XH3的浓溶液中,通入 Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式 是。 解析:(1)XY2是红棕色气体,应为NO2,则X为氮元素,Y为氧元素;Z基态原子的M层与K层电子数相等,K 层有 2 个电子,则 M 层也有 2 个电子,是镁元素,第 3 周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素;(2)N 中氮 原子是 sp2杂化,与氧原子形成 2 个键,立体构型是 V 形;R2+离子的 3d 轨道有 9 个电子,其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d9,共 27 个电子,因此 R 为 29 号元素铜元素,
9、Cu2+有空轨道,能接受孤对电子形成配位键,在 H2O 中氧原子能提供孤对电子;(3)铜与浓氨水、氧气反应后溶液呈深蓝色,生成氢氧化四氨合铜,从而可写出 方程式并配平。 答案:(1)1s22s22p4Cl (2)V 形O (3)2Cu+8NH3H2O+O22Cu(NH3)42+4OH-+6H2O 9.第四周期的 Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn 等许多金属能形成配合物。 (1)Cr 的核外电子排布式为; (2)科学家通过 X 射线测得胆矾结构示意图可简单表示如下: 图中虚线表示的作用力为; (3)胆矾溶液与氨水在一定条件下可以生成 Cu(NH3)4SO4H2O 晶体。在 Cu(NH3)4SO
10、4H2O 晶体 中,Cu(NH3)42+为平面正方形结构,则呈正四面体结构的原子团是,其中心原子的杂化轨道类 型是; (4)过渡金属配合物 Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为 18,则 n=。 CO 与 N2结构相似,CO 分子内键与键个数之比为。 甲醛(HCHO)在 Ni 催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。 甲醛分子内 C 的杂化方式为,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。 解析:(1)Cr 的核外电子排布遵循“半满稳定”,其电子数与构造原理略有差异。 (2)Cu2+与水分子的氧原子间形成配位键;而水分子的氢原子与
11、水分子的氧原子、 硫酸根的氧原子间形成 的是氢键。 (3)H2O 是角形分子,呈四面体结构的原子团只能是 S,其中心原子 S 采取 sp3杂化。 (4)配合物 Ni(CO)n中由 CO 提供孤电子对,Ni 的价电子数为 10,则由 CO 提供的电子数为 8,n=4。N2 与 CO 等电子体,故分子内存在三键,键一个,键两个。 甲醇形成四条键,碳原子采取 sp3杂化。甲醇中 OCH 的键角接近 10928,甲醛中碳原子为 sp2 杂化,键角为 120。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d54s1 (2)氢键、配位键 (3)Ssp3 (4)412sp3小于 B 组 1.下列分子的空间构
12、型可用 sp2杂化轨道来解释的是() BF3CHCH NH3CH4 A.B. C.D. 解析:sp2杂化形成的为三个夹角为 120的平面三角形杂化轨道,另外中心原子还有未参与杂化的 p 轨 道,可形成一个键,而杂化轨道只用于形成键或容纳未成键的孤电子对,的键角均为120,为sp杂 化,为 sp3杂化。 答案:A 2.用过量硝酸银溶液处理 0.01 mol 氯化铬水溶液,产生 0.02 mol AgCl 沉淀,则此氯化铬最可能是() A.Cr(H2O)6Cl3 B.Cr(H2O)5ClCl2H2O C.Cr(H2O)4Cl2Cl2H2O D.Cr(H2O)3Cl33H2O 解析:0.01 mol
13、 氯化铬能生成 0.02 mol AgCl 沉淀,说明 1 mol 配合物的外界含有 2 mol Cl-。 答案:B 3.根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断,NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为 () A.直线形sp 杂化B.三角形sp2杂化 C.三角锥形sp2杂化D.三角锥形sp3杂化 解析:NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式与 NH3相同。 答案:D 4.关于Cr(H2O)4Br2Br2H2O 的说法正确的是() A.配体为水分子,配原子为 O,外界为 Br- B.中心离子的配位数为 6 C.中心离子 Cr3+采取 sp3杂化 D.中心离子的化合价为+2 解析:Cr(H
14、2O)4Br2Br2H2O 中内界为Cr(H2O)4Br2+,Cr3+为中心离子,配体为 H2O、Br-,配位数为 6,外界 为 Br-、H2O,Cr3+提供的空轨道数为 6,中心离子未采取 sp3杂化。 答案:B 5.如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图,有关的叙述正确的是() A.该叶绿素只含有 H、Mg、C B.该叶绿素是配合物,中心离子是镁离子 C.该叶绿素是配合物,其配体是 N D.该叶绿素不是配合物,而是高分子化合物 解析:Mg 的最高化合价为+2,而化合物中 Mg 与 4 个氮原子作用,由此可以判断该化合物中 Mg 与 N 间 形成配位键,该物质为配合物,B 项正确、 D 项不正确
15、;该化合物组成中还含有氧元素,A 项不正确;该化合物中 配位原子为 N,而不能称为配体,同样也不能称配体是氮元素,因为配体一般可以是离子或分子,C 项不正确。 答案:B 6.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 解析:乙醛中甲基的碳原子采取 sp3杂化,醛基中碳原子采取 sp2杂化;丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采 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;丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化,碳碳三键 中两个碳原子采取 sp 杂化。 答案:A 7.早期发现的一种天然二十四面准晶颗粒由 Al、Cu、Fe 三种
16、金属元素组成。回答下列问题: (1)可用硫氰化钾检验 Fe3+,形成的配合物的颜色为。 (2)新制备的 Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成 Cu2O。 乙醛中碳原子的杂化轨道类 型为,1 mol 乙醛分子中含有的键的数目为。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 。 解析:(1)形成的硫氰合铁配离子为红色。 (2)乙醛分子中甲基碳原子空间四面体构型,采取sp3杂化;醛基是平面结构,碳原子采取sp2杂化;CH3CHO 分子中的碳碳键、4 个碳氢键都是键,碳氧双键中有一个键,所以 1 mol 乙醛分子中共有 6 mol 键,也就是 6NA;由于乙酸分子羟基极性更强,形成了
17、分子间的氢键,造成沸点升高。 答案:(1)红色 (2)sp3、sp26NA形成了分子间的氢键,造成沸点升高 8.配位键是一种特殊的共价键,即共用电子对由某原子单方面提供和另一缺电子的粒子结合。 如 N 就是 由 NH3(氮原子提供电子对)和 H+(缺电子)通过配位键形成的。据此,回答下列问题: (1)下列粒子中可能存在配位键的是。 A.CO2B.H3O+ C.CH4D.H2SO4 (2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,试写出其电离方程式: 。 解析:解题时要注意配位键形成条件中的一方提供电子对,另一方提供空轨道。 (1)由题中信息可导出结论:凡能给出 H+的物质中一般含有配位键。 (2)硼原子为
18、缺电子原子,H3BO3的电离是 B 原子和水中的 OH-形成配位键,水产生的 H+表现出酸性。 答案:(1)BD (2)H3BO3+H2OH+B(OH)4- 9.(1)中国古代四大发明之一黑火药,它的爆炸反应为 2KNO3+3C+2SA+N2+3CO2。 除 S 外,上列元素的电负性从大到小依次为。 在生成物中,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为。 已知 CN-与 N2结构相似,推算 HCN 分子中键与键数目之比为。 (2)原子序数小于 36 的元素 Q 和 T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数 T 比 Q 多 2。 T 的基态原子外围电子(价电子)排布为,Q2+的未成
19、对电子数是。 (3)在 CrCl3的水溶液中,一定条件下存在组成为CrCln(H2O)6-nx+(n 和 x 均为正整数)的配离子,将其通过 氢离子交换树脂(RH),可发生离子交换反应:CrCln(H2O)6-nx+xRH RxCrCln(H2O)6-n+xH+ 交换出来的 H+经中和滴定,即可求出 x 和 n,确定配离子的组成。 将含 0.001 5 mol CrCln(H2O)6-nx+的溶液,与 RH 完全交换后,中和生成的 H+需浓度为 0.120 0 molL-1 NaOH 溶液 25.00 mL,已知该配离子的化学式为。 解析:(1)元素的非金属性越强则电负性越强,故 C、 N、
20、O、 K 四种元素电负性强弱的关系为 ONCK。 在生成物中只有CO2是含极性键的分子,CO2的中心原子C以sp杂化形成直线形分子。 在HCN中,HC 键是键。在 CN 三键中只有一个键,两个键,故键与键之比为 11。(2)由 Q、T(核电荷数小于 36)在 周期表的位置及二者核电荷数关系可知 T 为28Ni,其基态原子外围电子排布式为 3d84s2;26Fe2+核外电子排布 式为Ar3d6,因 d 层有 5 个轨道,故 Fe2+中含有 4 个未成对电子。 (3)由题中数据可知CrCln(H2O)6-nx+带的电荷数为(0.120 0 molL-10.025 L)0.001 5 mol=2,所以配离子 的化学式为CrCl(H2O)52+。 答案:(1)ONCKsp11 (2)3d84s24 (3)CrCl(H2O)52+
