1、第2课时杂化轨道理论基础过关练题组一杂化轨道理论1.鲍林曾获得诺贝尔奖不同奖项,杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角大小的比较,得出的结论正确的是()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杂化轨道的夹角大小相等2.下列图形属于sp杂化轨道的是()3.(2020山东济宁高二期末)氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S)采取的杂化方式的说法正确的是()A.三角锥形、sp3 B.平面三角形、sp3C.平面三
2、角形、sp2D.三角锥形、sp24.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有()A.sp杂化B.sp2杂化C.sp3杂化D.sp4杂化5.在分子中,CBr键采用的成键轨道是()A.sp-pB.sp2-sC.sp2-pD.sp3-p6.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7.下列分子中,中心原子的杂化轨道类型相同的是()A.CO2与SO2B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3D.C2H4与C2H28.在1个乙烯分子中有5个键和1个键,下列说法正确的是(
3、深度解析)A.sp2杂化轨道形成键,未参与杂化的2p轨道形成键B.sp2杂化轨道形成键,未参与杂化的2p轨道形成键C.CH是sp2杂化轨道形成的键,是未参与杂化的2p轨道形成的D.是sp2杂化轨道形成的键,CH是未参与杂化的2p轨道形成的键9.下列关于杂化轨道的叙述中,不正确的是(深度解析)A.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为正四面体结构B.杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对C.NH3和CH4两个分子中中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键D.用杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子空间结构的结果常常相互矛盾题组二杂化轨道类型与分子空间结构的关系10.(2
4、020河南洛阳高二期末)下列分子中,空间结构是平面三角形的是()A.CH4B.NH3C.BF3 D.CO211.氨气分子的空间结构是三角锥形,而甲烷分子的空间结构是正四面体形,这是因为()A.两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同,NH3中N原子为sp2杂化,而CH4中C原子是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分子中中心原子上有一对未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强D.氨气是四原子化合物,甲烷为五原子化合物12.甲烷分子(CH4)失去一个H+,形成甲基阴离子(CH3-),在这个过程中,下列说法不合理的是()A.碳原子的杂化轨
5、道类型发生了改变B.微粒的空间结构发生了改变C.微粒的稳定性发生了改变D.微粒中的键角发生了改变13.下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是()选项粒子空间结构杂化方式ASO3平面三角形S原子采取sp杂化BSO2V形S原子采取sp3杂化CCO32-三角锥形C原子采取sp2杂化DC2H2直线形C原子采取sp杂化能力提升练题组杂化轨道理论的理解与应用1.(2020辽宁瓦房店中学高二期末,)下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型不同的是()A.SO32-与SO3B.CH4与H2OC.PCl3与ClO3-D.BF3与CO32-2.(双选)(2020山东枣庄三中高二月考,)下列叙述中正确的是()A
6、.CS2为V形分子B.ClO3-的空间结构为平面三角形C.SF6中有6对完全相同的成键电子对D.SiF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化3.(2020河南林州一中高二检测,)关于原子轨道的说法正确的是()A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是四面体形B.CH4中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂而形成的C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂形成的一组能量相同的新轨道D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键4.(2020河北正定中学高二月考,)下列关于三氯化磷分子的叙述不正确的是()A.PCl3分子
7、中三个共价键的键长和键角都相等B.PCl3分子中的PCl键属于极性共价键C.PCl3分子中三个共价键键能相等D.PCl3分子中磷原子采取sp2杂化5.(2020天津第二十中学高二检测,)根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型,判断下列分子或离子的空间结构正确的是()选项分子或离子中心原子杂化方式价层电子对互斥模型分子或离子的空间结构ASO2sp直线形直线形BHCHOsp2平面三角形三角锥形CNF3sp2四面体形平面三角形DNH4+sp3正四面体形正四面体形6.(2019四川雅安中学高二上第一次月考,)下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3C2H2 N2H4苯分子A.B.C.D.
8、7.()如图所示是某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析,下列叙述正确的是()A.键角为120 B.化学组成为SiO32-C.Si原子采用sp2杂化D.化学组成为SiO44-8.(2019四川蓉城名校联盟高二期中,)推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是()A.SO2中硫原子采取sp2杂化,则CO2中碳原子也采取sp2杂化B.NH3分子的空间结构是三角锥形,则NCl3分子的空间结构也是三角锥形C.H2O分子的键角是105,则H2S分子的键角也是105D.PCl3分子中每个原子最外层达到8电子稳定结构,则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构9.()下
9、列关于杂化轨道的叙述中,不正确的是()A.杂化轨道可用于形成键、键或用于容纳未参与成键的孤电子对B.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子不一定为四面体结构C.杂化前后的轨道数目不变,但轨道的形状发生了改变D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为10928、120、18010.()回答下列问题:(1)下列微粒中按键角由大到小的顺序排列为(用编号填写)。HCNSiF4SCl2CO32-H3O+(2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键,将它们的空间结构填入表格中:离子ClO-ClO2-ClO3-ClO4-空间结构(3)S单质的常见形式为S
10、8,其结构如图所示,S原子采取的杂化方式是。(4)肼(N2H4)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。N2H4分子中氮原子的杂化轨道类型是 ,N2H4分子中的六个原子(填“在”或“不在”)同一个平面上。答案全解全析基础过关练1.A2.D3.A4.D5.C6.D7.B8.A9.D10.C11.C12.A13.D1.Asp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为10928、120、180。2.Dsp杂化轨道夹角为180,C项属于未杂化的p轨道。3.A根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构,SOCl2中S原子形成2个SCl键,1个键,价层电子对数=键个数+孤电子
11、对数=3+6-1-1-122=4,杂化轨道数是4,故S原子采取sp3杂化,中心原子上有一对孤电子对,分子空间结构为三角锥形,故选A。4.Dnp能级有三个轨道:npx、npy、npz,当s轨道和p轨道杂化时只有三种类型:sp杂化,即一个s轨道和一个p轨道的杂化;sp2杂化,即一个s轨道和两个p轨道的杂化;sp3杂化,即一个s轨道和三个p轨道的杂化。5.C分子中的两个碳原子都采取sp2杂化,溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个未成对电子,与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。6.D参与杂化的轨道的能量是相近的,同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大,可形成sp2杂化轨道,A项正确;
12、形成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。7.BCO2中C原子为sp杂化,SO2中S原子为sp2杂化,A不正确;CH4中C原子为sp3杂化,NH3中N原子为sp3杂化,B正确;BeCl2中Be原子为sp杂化,BF3中B原子为sp2杂化,C不正确;C2H4中C原子为sp2杂化,C2H2中C原子为sp杂化,D不正确。8.A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,其中杂化轨道形成键,未参与杂化的2p轨道形成键。归纳总结杂化轨道与共价键类型杂化轨道只
13、能用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用于形成键;未参与杂化的p轨道可用于形成键。9.D中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子可能是正四面体形(如CH4)、三角锥形(如NH3)或者V形(如H2O),A正确;键是由未参与杂化的轨道“肩并肩”重叠形成的,杂化轨道只用于形成键或用于容纳孤电子对,B正确;正四面体形的CH4和三角锥形的NH3中,中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键,C正确;杂化轨道理论和VSEPR模型都是为了解释分子的空间结构而提出的理论,两者不矛盾,可以先通过VSEPR模型判断出分子的空间结构,再判断出中心原子的杂化轨道类型,D错误。特别提醒(1)在形成多原子分子时,中心
14、原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(ns、np)发生杂化,双原子分子中,不存在原子轨道的杂化。(2)杂化过程中,原子轨道总数不变,即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。(3)杂化过程中,轨道的形状发生变化,但杂化轨道的形状相同,能量相同,方向不同。10.CCH4的中心碳原子为sp3杂化,空间结构为正四面体形,A不符合题意;NH3的中心氮原子为sp3杂化,空间结构为三角锥形,B不符合题意;BF3的中心硼原子为sp2杂化,空间结构为平面三角形,C符合题意;CO2的中心碳原子为sp杂化,空间结构为直线形,D不符合题意。11.CNH3和CH4中的中心原子都是sp3杂化,都形成夹角为1092
15、8的四个杂化轨道,只是NH3分子中N原子利用其中3个sp3杂化轨道与3个H原子的1s轨道成键,另一个sp3杂化轨道被孤电子对占据,所以NH3分子为三角锥形,而CH4分子中4个sp3杂化轨道全部用于形成4个CH键,所以CH4分子为正四面体形。12.ACH4为正四面体形,而CH3-为三角锥形,微粒的空间结构、键角、稳定性均发生改变,但中心原子杂化轨道类型不变,都是sp3杂化。13.DA项,SO3分子中硫原子的价层电子对数=3+12(6-32)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;B项,SO2分子中硫原子的价层电子对数=2+12(6-22)=3,含1对孤电子对,采取sp2杂
16、化,空间结构为V形,错误;C项,CO32-中碳原子价层电子对数=3+12(4+2-32)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;D项,乙炔(CHCH)分子中每个碳原子均形成2个键和2个键,价层电子对数是2,为sp杂化,空间结构为直线形,正确。能力提升练1.A2.CD3.C4.D5.D6.B7.D8.B9.A1.AA项,SO32-中S原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,SO3中S原子价层电子对数为3,杂化轨道类型是sp2,故A符合题意;B项,CH4中C原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,H2O中O原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故B不符合题意;
17、C项,PCl3中P原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,ClO3-中Cl原子价层电子对数为4,杂化轨道类型是sp3,故C不符合题意;D项,BF3中B原子价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,CO32-中C原子价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,故D不符合题意。2.CDCS2分子中,碳原子采取sp杂化,为直线形,A错误;ClO3-的中心原子价层电子对数为4,孤电子对数为1,所以是三角锥形,B错误;SF6的中心原子价层电子对数为6,无孤电子对,呈正八面体结构,有6对完全相同的成键电子对,C正确;SiF4和SO32-的中心原子价层电子对数为4,都是sp3杂化,D正确。3.C中心原子采取s
18、p3杂化的分子,VSEPR模型是四面体形,但其空间结构不一定是四面体形,如:水和氨气分子中中心原子均采取sp3杂化,但H2O是V形分子,NH3是三角锥形分子,故A错误;CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的2s轨道和3个2p轨道杂化形成的,故B错误;同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂可形成一组能量相同的新轨道,故C正确;BF3中B原子的价层电子对数为3,杂化轨道类型为sp2,故D错误。4.DPCl3分子中三个PCl键完全相同,所以其键长、键能、键角都相等,故A、C正确;不同非金属元素原子之间形成极性共价键,则分子中PCl键是极性共价键,故B正确;PCl3分子中中心磷原子的价层电
19、子对数为3+5-132=4,为sp3杂化,故D错误。5.DSO2分子中心原子杂化方式为sp2,价层电子对互斥模型为平面三角形,含有一对孤电子对,分子的空间结构为V形,A错误;HCHO分子中心原子杂化方式为sp2,价层电子对互斥模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,B错误;NF3分子中心原子杂化方式为sp3,价层电子对互斥模型为四面体形,含有一对孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,C错误;NH4+的中心原子杂化方式为sp3,价层电子对互斥模型为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,D正确。6.BBF3分子中硼原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确;分
20、子中硫原子杂化轨道数为4,所以采取sp3杂化,故错误;分子中碳原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确;分子中每个碳原子杂化轨道数为2,所以采取sp杂化,故错误;N2H4分子中每个氮原子杂化轨道数为4,所以采取sp3杂化,故错误;苯分子中每个碳原子杂化轨道数为3,所以采取sp2杂化,故正确。7.D由结构示意图可知,Si位于正四面体的中心,键角为10928,A错误;Si原子核外最外层有4个电子,Si原子形成4个SiO键,O原子核外最外层有6个电子,Si的化合价为+4价,O的化合价为-2价,化学组成为SiO44-,B错误、D正确;Si原子形成4个SiO 键,Si上没有孤电子对,Si原子采用s
21、p3杂化,C错误。8.B一个二氧化碳分子中含有2个键且中心原子不含孤电子对,所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化,A错误;NH3、NCl3中N原子都采取sp3杂化,有1对孤电子对,所以分子的空间结构都是三角锥形,B正确;S的电负性比O小,而且原子半径大,所以SH键上的电子对偏向S并没有H2O中OH键上的电子对偏向O那么严重,所以排斥力也相应比较小,键角也稍小,C错误;BF3分子中B元素化合价为+3价,B原子最外层未达8电子结构,D错误。9.A杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对,不能用于形成键,A错误;分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子是否是四面体结构,还与该中心原
22、子是否有孤电子对有关,若无孤电子对,则为四面体结构,B正确;杂化前后轨道的数目不变,但轨道的形状会发生变化,C正确;sp3杂化轨道为正四面体形,夹角为10928,sp2杂化轨道为平面三角形,夹角是120,sp杂化轨道为直线形,夹角是180,D正确。10.答案(1)(2)直线形V形三角锥形正四面体形(3)sp3(4)sp3不在解析(1)HCN中的C原子采取sp杂化,键角为180;SiF4中Si原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化,键角为10928;SCl2中S原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化,含有2对孤电子对,分子为V形结构,键角约为105;CO32-中C原子的杂化轨道数为3,所以C原子采取sp
23、2杂化,分子为平面三角形结构,键角为120;H3O+中O原子的杂化轨道数为4,所以O原子采取sp3杂化,O原子上含有1对孤电子对,分子为三角锥形结构,键角约为107。所以各微粒按键角由大到小的顺序排列为。(2)ClO-中两原子构成直线形结构,ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl采取sp3杂化,孤电子对数分别为2、1、0,所以空间结构分别为V形、三角锥形、正四面体形。(3)由题图结构可知,每个硫原子形成2个共价键,且含有2对孤电子对,S原子的杂化轨道数为4,故硫原子采取sp3杂化。(4)N2H4分子中,每个N原子形成3个键,N原子上有1对孤电子对,故N原子采取sp3杂化;1个N原子和与其相连的2个H原子及另外1个N原子形成类似NH3的三角锥形结构,故六个原子不可能共面。
