2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第2章微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)第2節(jié)共價鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)第1課時雜化軌道理論分層作業(yè)魯科版選擇性必修2

分層作業(yè)9雜化軌道理論A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練題組1.雜化軌道理論1.甲烷中的碳原子接受sp3雜化,下列用*標(biāo)注的碳原子的雜化類型和甲烷中的碳原子的雜化類型一樣的是()A.CH3*CHCH2 B.*CH2CHCH3C.CH2CH*CH2CH3 D.HC≡*CCH32.中心原子實行sp雜化的分子是()A.AsH3 B.BeCl2 C.NCl3 D.H2S3.用鮑林的雜化軌道理論說明CCl4分子的正四面體結(jié)構(gòu),下列說法不正確的是()A.碳原子的四個雜化軌道的能量一樣B.碳原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣C.碳原子形成的sp3雜化軌道與氯原子的p軌道重疊形成sp3-pσ鍵D.碳原子有一個sp3雜化軌道由孤電子對占據(jù)4.在ClCHCHCH3分子中,C—Cl鍵接受的成鍵軌道是()A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-p5.徐光憲在《分子共和國》一書中介紹了許多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列說法正確的是()A.H2O2分子中的O為sp2雜化B.CO2分子中的C原子為sp雜化C.BF3分子中的B原子為sp3雜化D.CH3COOH分子中的C原子均為sp2雜化6.推斷下列中心原子的雜化軌道類型(標(biāo)“·”的原子為中心原子)。微粒雜化軌道數(shù)雜化軌道類型①H3O②CH2CH2③CCl4④NCl3⑤PH3題組2.雜化軌道理論與分子的空間結(jié)構(gòu)7.下列有關(guān)鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)的說法不正確的是()A.鍵角為180°的分子,空間結(jié)構(gòu)是直線形B.鍵角為120°的分子,空間結(jié)構(gòu)是平面三角形C.鍵角為109°28'的分子,空間結(jié)構(gòu)是正四面體形D.鍵角為90°~109°28'之間的分子,空間結(jié)構(gòu)可能是角形8.NCl3可發(fā)生水解反應(yīng)NCl3+3H2ONH3+3HClO,下列說法正確的是()A.NCl3中N原子雜化類型為sp2雜化B.H2O為直線形分子C.NH3分子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形D.HClO的電子式為9.sp3雜化形成的AB4型分子的空間結(jié)構(gòu)為()A.平面四邊形 B.正四面體形C.四角錐形 D.平面三角形10.A、B、C、D、E、F、G、H均為18電子分子。A和E為雙原子分子,E為淺黃綠色氣體;C和F為四原子分子,F的水溶液常用于醫(yī)用消毒;B有臭雞蛋氣味;D與甲烷分子空間結(jié)構(gòu)相同;G為火箭推動器常用燃料;H為烴。下列推斷錯誤的是()A.B分子中的化學(xué)鍵為sp3-sσ鍵B.C和D分子的空間結(jié)構(gòu)分別為平面正三角形和正四面體形C.F和H中均含有極性鍵和非極性鍵,且雙方的中心原子都是sp3雜化D.G可以和氫離子結(jié)合形成陽離子,反應(yīng)前后中心原子雜化方式不變B級關(guān)鍵實力提升練以下選擇題中,有1~2個選項符合題意。11.近日科學(xué)家在Science雜志首次報道了具有半導(dǎo)體特性的18個原子純碳環(huán)分子(如圖所示)。下列說法正確的是()A.該分子中碳雜化方式有sp、sp3兩種B.該分子可能要比苯更加穩(wěn)定C.該分子屬于有機物D.該分子具有半導(dǎo)體的功能,可以使類似的直碳鏈成為分子級電子元件12.缺電子化合物是指電子數(shù)不符合路易斯結(jié)構(gòu)(一個原子通過共用電子使其價電子數(shù)達到8、H原子達到2所形成的穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu))要求的一類化合物。下列說法錯誤的是()A.AlCl3、BF3、NH4+中只有BFB.BF3、CF4的中心原子的雜化方式分別為sp2、sp3C.BF3是平面正三角形分子D.BF3的鍵角小于CF413.意大利羅馬高校的科學(xué)家獲得了極具理論探討意義的N4分子,N4分子結(jié)構(gòu)如圖所示,為正四面體結(jié)構(gòu)。下列有關(guān)N4的說法正確的是()A.N4與N2中氮原子雜化方式相同B.N4分子中只含有非極性鍵,且鍵的夾角為109°28'C.N4分子中每個氮原子都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.1molN4中含有共價鍵數(shù)目為6NA14.資料顯示,SF5—CF3是大氣中存在的一種潛在的溫室氣體,下列有關(guān)SF5—CF3的說法正確的是()A.C原子接受sp3雜化方式B.分子中每個原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C.分子中既有σ鍵又有π鍵D.0.5molSF5—CF3分子中含有電子數(shù)為40NA15.三甲基鎵[(CH3)3Ga]是應(yīng)用最廣泛的一種金屬有機化合物,可通過如下反應(yīng)制備:GaCl3+(CH3)3Al(CH3)3Ga+AlCl3。下列說法錯誤的是()A.Al原子的核外電子有13種空間運動狀態(tài)B.(CH3)3Ga中Ga原子的雜化方式為sp3C.AlCl3常以二聚體(Al2Cl6)形式存在,二聚體中各原子均滿足8電子結(jié)構(gòu)D.Al的第一電離能比同周期相鄰元素小16.下列有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述正確的是()A.每個碳原子的一個sp2雜化軌道參加形成大π鍵B.每個碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大π鍵C.碳原子的三個sp2雜化軌道與其他兩個碳原子形成兩個σ鍵,與一個H原子1s電子配對形成一個σ鍵D.碳原子未參加雜化的2p軌道與其他碳原子的2p軌道形成σ鍵17.小明同學(xué)上網(wǎng)查閱了如下資料:中心原子雜化類型的推斷方法:(1)公式:n=中心原子的價電子數(shù)+說明:配位原子為氧原子或硫原子時,成鍵電子數(shù)為0;當(dāng)電荷數(shù)為正值時,公式中取“-”號,當(dāng)電荷數(shù)為負(fù)值時,公式中取“+”號。(2)依據(jù)n值推斷雜化類型:當(dāng)n=2時為sp雜化;當(dāng)n=3時為sp2雜化;當(dāng)n=4時為sp3雜化。請運用該方法計算下列微粒的n值,并推斷中心原子的雜化類型。(1)PH3:n=,雜化。

(2)NO3-:n=,(3)NH4+:n=,(4)SO2:n=,雜化。

C級學(xué)科素養(yǎng)拔高練18.已知:①紅磷在氯氣中燃燒可以生成兩種化合物——PCl3和PCl5,氮與氫也可形成兩種化合物——NH3和NH5。②PCl5分子中,P原子的1個3s軌道、3個3p軌道和1個3d軌道發(fā)生雜化形成5個sp3d雜化軌道,PCl5分子呈三角雙錐形()。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中,全部原子的最外層電子數(shù)都是8個的是(填分子式),該分子的空間結(jié)構(gòu)是。

(2)下列關(guān)于PCl5分子的說法正確的有(填字母)。

A.PCl5分子中磷原子沒有孤電子對B.PCl5分子中沒有形成π鍵C.PCl5分子中全部的Cl—P—Cl鍵角都相等(3)N、P是同一族元素,P能形成PCl3、PCl5兩種氯化物,而N只能形成一種氯化物NCl3,而不能形成NCl5,緣由是。

(4)經(jīng)測定,NH5中存在離子鍵,N原子最外層電子數(shù)是8,全部氫原子的最外層電子數(shù)都是2,則NH5中H元素的化合價為和;該化合物中N原子的雜化方式為雜化。答案：1.C解析CH4中碳原子為飽和碳原子,接受sp3雜化。CC鍵上的碳原子為sp2雜化,A、B錯誤;D項,C≡C鍵中的不飽和碳原子接受sp雜化,D錯誤。C項符合題意。2.B解析AsH3分子中As原子接受sp3雜化;NCl3分子中N原子接受sp3雜化;H2S分子中S原子接受sp3雜化。3.D解析CCl4分子中碳原子實行sp3雜化,四個等同的雜化軌道分別與四個氯原子的p軌道重疊,形成正四面體形的分子,四個鍵長、鍵角完全相同,故D說法錯誤。4.C解析在ClCHCHCH3分子中,C—Cl鍵中的C原子為碳碳雙鍵上的碳原子,C原子接受sp2雜化,Cl原子最外層電子排布式是3s23p5,則其中的C—Cl鍵接受的成鍵軌道是sp2-p,故合理選項是C。5.B解析H2O2分子中氧原子成鍵狀況與H2O中氧原子一樣,故中心氧原子都為sp3雜化,A錯誤;CO2分子為直線形結(jié)構(gòu),C原子為sp雜化,故B正確;BF3為平面正三角形分子,所以B原子為sp2雜化,故C錯誤;CH3COOH分子中羧基中C原子為不飽和碳原子,為CO中的碳原子,與乙烯分子CC成鍵類似,碳實行sp2雜化,但甲基中碳原子為飽和碳原子,實行sp3雜化,故D錯誤。6.答案①4sp3②3sp2③4sp3④4sp3⑤4sp3解析雜化軌道數(shù)為2時雜化方式為sp,雜化軌道數(shù)為3時雜化方式為sp2,雜化軌道數(shù)為4時雜化方式為sp3,類比H2O、NH3、CH4等分子中中心原子的雜化類型可得出正確答案。7.B解析鍵角為180°的分子,空間結(jié)構(gòu)是直線形,例如二氧化碳等,A正確;苯分子的鍵角為120°,但它的空間結(jié)構(gòu)并不是平面三角形,B錯誤;鍵角為109°28'的分子,空間結(jié)構(gòu)是正四面體形,C正確;鍵角為90°~109°28'之間的分子,空間結(jié)構(gòu)可能是角形,例如水等,D正確。8.D解析NCl3分子中,N原子軌道雜化方式為sp3雜化,A錯誤;H2O是角形結(jié)構(gòu),B錯誤;NH3為sp3雜化,空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,C錯誤;HClO的電子式為H·9.B解析sp3雜化形成的AB4型分子的空間結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)為正四面體形,例如甲烷、四氯化碳等。10.B解析A、B、C、D、E、F、G、H均為18電子分子,A和E為雙原子分子,E為淺黃綠色氣體,則E為F2,A為HCl;C和F為四原子分子,F的水溶液常用于醫(yī)用消毒,則F為H2O2,C為PH3;B有臭雞蛋氣味,則B為H2S;D與甲烷分子空間結(jié)構(gòu)相同,D為SiH4,G為火箭推動器常用燃料,則G為N2H4;H為烴,則H為C2H6。B為H2S,中心原子S形成sp3雜化軌道,氫原子供應(yīng)s電子原子軌道,形成sp3-sσ鍵,故A正確;C為PH3,D為SiH4,二者的空間結(jié)構(gòu)分別是三角錐形和正四面體形,故B錯誤;F為H2O2,H為C2H6,H2O2、C2H6分子中均含有極性鍵(C—H鍵、H—O鍵)和非極性鍵(O—O鍵、C—C鍵),可由H2O2電子式得出,中心O原子有兩對成鍵電子對及兩對孤電子對,故O原子是sp3雜化,而C2H6分子中C為飽和碳原子,也是sp3雜化,故C正確;G為N2H4,N2H4能夠與氫離子通過配位鍵(后面會學(xué)習(xí)到)形成陽離子N2H5+,N2H4和N2H511.D解析由分子結(jié)構(gòu)知,該分子中存在碳碳單鍵、碳碳三鍵交替排列,碳原子均實行sp雜化,A錯誤;苯分子內(nèi)形成了較穩(wěn)定的大π鍵,而該分子內(nèi)含有碳碳三鍵,故該分子可能比苯更加活潑,B錯誤;有機物通常指含碳元素的化合物,該分子中只有碳元素,屬于單質(zhì),不屬于有機物,C錯誤;由題給信息知,該分子具有半導(dǎo)體特性,因而可以使類似的直碳鏈成為分子級電子元件,D正確。12.AD解析NH4+中N價電子數(shù)是8,H價電子數(shù)是2,BF3中B價電子數(shù)是6,AlCl3中Al價電子數(shù)是6,因此BF3、AlCl3是缺電子化合物,故A錯誤;BF3為平面正三角形,中心原子為sp2雜化,CF4為正四面體形,中心原子為sp3雜化,故B正確;BF3中心原子為sp2雜化,三個B—F鍵鍵長、鍵角完全相同,是平面正三角形結(jié)構(gòu),故C正確;BF3為平面正三角形,鍵角為120°,CF4為正四面體形,鍵角為109°28',BF3的鍵角大于CF13.CD解析由圖可知在N4分子中,每個N原子與和它相連的三個N原子形成的共價鍵圍成三角錐形,則其應(yīng)當(dāng)與NH3類似,中心原子為sp3雜化,而N2為直線形分子,中心原子為sp雜化,故A錯誤;N4是正四面體形分子,氮原子只位于正四面體的四個頂點,可知鍵角是60°,故B錯誤;氮原子最外層為5個電子,每個氮原子和三個氮原子分別形成一個共用電子對,所以每個氮原子的最外層都達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故C正確;由題中N4分子結(jié)構(gòu)可知,一個分子中含有6個共價鍵,所以1molN4中含有共價鍵數(shù)目為6NA,故D正確。14.A解析SF5—CF3中C原子形成單鍵,無孤電子對,接受sp3雜化方式,A正確;該分子中硫原子與六個原子形成六對共用電子,因此,硫原子最外層有12個電子,其他三種元素的原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),B錯誤;該分子中全部的共價鍵都是單鍵,因此都屬于σ鍵,沒有π鍵,C錯誤;SF5—CF3為94電子分子,0.5molSF5—CF3分子中含有47mol電子,D錯誤。15.AB解析Al原子的核外有13個電子,占據(jù)7個軌道,有7種空間運動狀態(tài),A錯誤;(CH3)3Ga中Ga原子的價電子對數(shù)是3,雜化方式為sp2,B錯誤;AlCl3常以二聚體(Al2Cl6)形式存在,二聚體中各原子均滿足8電子結(jié)構(gòu),C正確;同周期從左向右第一電離能有增大的趨勢,ⅡA族的最外層s能級處于全充溢狀態(tài),第一電離能大于相鄰主族元素的第一電離能,所以Al的第一電離能比同周期相鄰元素小,D正確。16.BC解析雜化軌道只能形成σ鍵,而不能形成π鍵。每個碳原子的兩個sp2雜化軌道上的電子分別與相鄰的兩個碳原子的sp2雜化軌道上的電子配對形成σ鍵;每個碳原子的另一個sp2雜化軌道上的電子分別與一個氫原子的1s電子配對形成σ鍵;未參加雜化的2p軌道形成大π鍵。17.答案(1)4sp3(2)3sp2(3)4sp3(4)3sp2解析(1)PH3中n=5+32=4,P為sp3(2)NO3-中n=5+0+12(3)NH4+中n=5+4-(4)SO2中n=6+02=3,S為sp218.答案(1)PCl3三角錐形(2)AB(3)N原子最外層無d軌道,不能發(fā)生sp3d雜化,故不能形成NC