2020-2021学年第二节 分子的空间结构第2课时课时练习

第2课时　杂化轨道理论简介

1.以下有关杂化轨道的说法中错误的是(　　)。

A.第ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道

B.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键

C.孤电子对有可能参加杂化

D.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现

2.下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是(　　)。

①C6H6　②C2H2　③C2H4　④C3H8　⑤CO2　⑥BeCl2

⑦SO3　⑧BF3

A.①②⑥⑦ B.③④⑦⑧

C.①③⑦⑧ D.③⑤⑥⑦

3.已知次氯酸分子的结构式为H—O—Cl，下列说法正确的是(　　)。

A.O发生sp杂化

B.O与H、Cl都形成π键

C.该分子为V形分子

D.该分子的电子式是Cl

4.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是(　　)。

A.CO2与SO2 B.CH4与NH3

C.BeCl2与BF3 D.C2H4与C2H2

5.甲烷分子(CH4)失去一个H+，形成甲基阴离子(C)，在这个过程中，下列描述不合理的是(　　)。

A.碳原子的杂化类型发生了改变

B.粒子的空间结构发生了改变

C.粒子的稳定性发生了改变

D.粒子中的键角发生了改变

6.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形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

7.下列关于N、NH3、N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.三种粒子的空间结构相同

D.键角大小关系：N>NH3>N

8.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()

9.下列一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等的是(　　)。

A.CCl4、SiCl4、SiH4 B.H2S、NF3、CH4

C.BCl3、NH3、CO2 D.SO3、BF3、H3O+

10.已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、6，且都含有18个电子，B、C由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为1∶2。D是假酒中一种有毒的有机化合物。

(1)构成A分子的原子的元素符号是　　　。

(2)已知B分子的键角约为105°，判断该分子的空间结构为　　　　，中心原子的杂化类型为　　　　。

(3)C分子为　　　　。

(4)D分子中共有　　　　个σ键、　　　　个π键。

11.下表中各粒子对应的空间结构及中心原子的杂化方式均正确的是(　　)。

12.C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是(　　)。

A.碳原子均采取sp2杂化

B.C的空间结构为正四面体形

C.C中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面

D.C与OH-形成的化合物中含有离子键

13.下列说法中正确的是(　　)。

A.NCl3分子呈三角锥形，这是氮原子采取sp2杂化的结果

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.中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形

D.AB3型分子的空间结构必为平面三角形

14.化合物M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.1molM分子中所含σ键的数目为10NA(设NA代表阿伏加德罗常数的值)

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

15.(1)化合物H3O+[]-中阳离子的空间结构为　　　　，阴离子的中心原子采用　　　　杂化。

(2)X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液pH>7。G分子中X原子的杂化轨道类型是　　　　。

(3)S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S采用的杂化方式是　　　　。

(4)H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用　　杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为　　　　　　　　。

16.已知：①红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物——PCl3和PCl5；氮与氢也可形成两种化合物——NH3和NH5。②PCl5分子中，P原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道；PCl5分子呈三角双锥形()。

(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是　　　　(填分子式)，该分子的空间结构是　　　　。

(2)有同学认为，NH5与PCl5类似，N原子的1个2s轨道、3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该同学的观点进行评价：　。

(3)经测定，NH5中存在离子键，N原子的最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5的电子式是　　　　　　。

17.完成下列各小题。

(1)下列一组粒子中键角按由大到小的顺序排列为　　　　　　(填序号)。

①HCN　②SiF4　③SCl2　④C　⑤H3O+

(2)①N呈　　　形，中心原子采取　　　杂化。②N呈　　　　形，中心原子采取　　　　杂化。

(3)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分子中氮原子轨道的杂化类型是　　　杂化，N2H4中的六个原子　　　　　(填“在”或“不在”)同一个平面上。

(4)根据价层电子对互斥模型，可以推知SeO3分子的空间结构为　　　　　　　　，其中Se原子采用的轨道杂化形式为　　　　。

1【答案】B

【解析】第ⅠA族元素的价层电子排布式为ns1，由于只有1个ns电子，因此不可能形成杂化轨道，A项正确。杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，B项错误。H2O分子中的氧原子采取sp3杂化，其sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，所以孤电子对有可能参加杂化，C项正确。由于np能级只有3个原子轨道，所以s轨道和p轨道杂化只有sp3、sp2、sp3种，不可能出现sp4杂化，D项正确。

2.【答案】C

【解析】苯分子中的碳原子采取sp2杂化；乙炔分子中的碳原子采取sp杂化；乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化；丙烷分子中的碳原子类似于甲烷中的碳原子，采取sp3杂化；CO2分子中碳原子采取sp杂化；氯化铍分子中铍原子采取sp杂化；三氧化硫分子中硫原子采取sp2杂化；三氟化硼分子中的硼原子采取sp2杂化。

3.【答案】C

【解析】中心原子O与H和Cl分别形成了2个σ键，另外还有两个孤电子对，所以O采取的是sp3杂化方式；由于孤电子对的影响，分子的空间结构是V形；单键都是σ键；电子式中应该写出孤电子对。

4.【答案】B

【解析】CO2中C为sp杂化，SO2中S为sp2杂化，A项不合题意。CH4中C为sp3杂化，NH3中N也为sp3杂化，B项符合题意。BeCl2中Be为sp杂化，BF3中B为sp2杂化，C项不合题意。C2H4中C为sp2杂化，C2H2中C为sp杂化，D项不合题意。

5.【答案】A

【解析】CH4为正四面体形结构，而C为三角锥形结构，空间结构、键角、稳定性均发生改变，但碳原子的杂化类型不变，仍是sp3杂化。

6【答案】A

【解析】乙烯中的碳原子采取sp2杂化，有两个杂化轨道分别与氢原子形成σ键，另一个杂化轨道与另一个碳原子的杂化轨道形成σ键，两个碳原子中没有参与杂化的2p轨道形成π键。

7.【答案】C

【解析】N、NH3、N含有的电子数均为10，A项正确。N、NH3、N三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B项正确。N的空间结构为正四面体形，NH3的空间结构为三角锥形，N的空间结构为V形，C项错误。N、NH3、N三种粒子的键角大小关系为N>NH3>N，D项正确。

8.【答案】A

【解析】乙醛中甲基上的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键中的两个碳原子均采取sp2杂化，碳氮三键中碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基上的碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中的两个碳原子均采取sp杂化。

9.【答案】B

【解析】CCl4、SiCl4、SiH4中的中心原子都是sp3杂化，其键角相同，A项不符合题意。H2S中S采取sp3杂化，分子为V形；NF3中N采取sp3杂化，分子为三角锥形；CH4中C采取sp3杂化，分子为正四面体形。H2S、NF3、CH4中的中心原子都是sp3杂化，中心原子上的孤电子对数不同，分子的键角不相同，B项符合题意。BCl3中B采用sp2杂化，分子为平面三角形；NH3中N采取sp3杂化；CO2中C采取sp杂化；BCl3、NH3、CO2中的中心原子杂化类型不相同，分子的键角不相等，C项不符合题意。SO3中S采用sp2杂化，分子为平面三角形；BF3中B采取sp2杂化，分子为平面三角形；H3O+中的O采取sp3杂化，离子为三角锥形；SO3、BF3、H3O+中的中心原子杂化类型不相同，分子或离子的键角不相等，D项不符合题意。

10.【答案】(1)Ar

(2)V形　sp3杂化

(3)N2H4

(4)5　0

【解析】根据题目所给信息可以判断出A、B、C、D四种分子分别为Ar、H2S、N2H4、CH3OH。H2S中的S为sp3杂化，且有两个孤电子对，所以H—S—H键角约为105°，空间结构为V形。假酒中含有毒的物质——甲醇(CH3OH)，在1个CH3OH分子中有5个共价键，且均为σ键，没有π键。

11.【答案】D

【解析】SO3分子中S上的价层电子对数=3+×(6-3×2)=3，不含孤电子对，S采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，A项错误。SO2分子中S上的价层电子对数=2+×(6-2×2)=3，孤电子对数为1，S采取sp2杂化，空间结构为V形，B项错误。C中C上的价层电子对数=3+×(4+2-3×2)=3，不含孤电子对，C采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，C项错误。乙炔(CH≡CH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键，每个C上的价层电子对数是2，C为sp杂化，空间结构为直线形，D项正确。

12.【答案】C

【解析】A项，C、—CH3、C中的碳原子分别采用sp2杂化、sp3杂化、sp3杂化，A项错误。C中碳原子上的价层电子对数是4且孤电子对数为1，C的空间结构为三角锥形，B项错误。C中碳原子价层电子对数是3且不含孤电子对，所以碳原子采取sp2杂化，为平面三角形，所有原子共平面，C项正确。C与OH-形成的化合物为CH3OH，只含共价键，不含离子键，D项错误。

13.【答案】C

【解析】NCl3分子中氮原子上的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+=4，因此NCl3分子中氮原子以sp3杂化，A项错误。sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道混杂起来，形成能量相同、方向不同的4个轨道，B项错误。中心原子采取sp3杂化的分子的空间结构可能为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则分子的空间结构发生变化，如NH3、PCl3是三角锥形，C项正确，D项错误。

14.【答案】B

【解析】M分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子上均有一个孤电子对，而碳原子没有，故氮原子均是sp3杂化，而碳原子是sp2杂化，A项错误，B项正确。一个M分子中有11个σ键，C项错误。由于氮原子均为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。

15.【答案】(1)三角锥形　sp3

(2)sp3

(3)sp3

(4)sp3　H3O+中氧原子上只有1个孤电子对，H2O中氧原子上有2个孤电子对，前者σ键电子对对孤电子对的排斥力较小，因而键角大

【解析】(1)阳离子是H3O+，呈三角锥形；阴离子是[]-，硼原子与其他4个原子形成4个σ键，硼原子采用sp3杂化。(2)G是NH3，NH3中氮原子采取sp3杂化。(3)每个硫原子形成2个S—S，每个硫原子上还有2个孤电子对，硫原子采用sp3杂化。(4)H2O和H3O+中氧原子均采取sp3杂化，其键角的差异是由于σ键电子对与孤电子对之间的斥力差异所造成的。

16.【答案】(1)PCl3　三角锥形

(2)不对，因为N原子没有2d轨道

(3)[H]+H]-

【解析】(1)写出NH3、PCl3和PCl5分子的电子式不难发现，氢原子最外层是2e-，氯原子最外层是8e-。在PCl3中磷原子最外层是8e-，PCl5中磷原子最外层是10e-，所有原子的最外层电子数都是8个的只有PCl3。联想到氨分子的空间结构，可知PCl3分子的空间结构是三角锥形。(3)要满足N原子的最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5的电子式应是[H]+H]-。

17.【答案】(1)①>④>②>⑤>③

(2)①直线　sp　②平面三角　sp2

(3)sp3　不在

(4)平面三角形　sp2

【解析】(1)①HCN中的C原子采取sp杂化，键角为180°；②SiF4中Si原子采取sp3杂化，键角为109°28'；③SCl2中S原子采取sp3杂化，S原子含有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，键角接近105°；④C中C原子采取sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形，键角为120°；⑤H3O+中O原子采取sp3杂化，O原子含有1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，键角小于109°28'，但大于105°。所以各分子中的键角按由大到小的顺序排列为①>④>②>⑤>③。

(2)①N中N原子采取sp杂化，离子的空间结构为直线形。②N中N原子采取sp2杂化，离子的空间结构为平面三角形。

(3)NH2—NH2分子中，每个N原子的3个未成对电子与2个H原子和另外1个N原子形成σ键，N原子最外层还有1个孤电子对，故N原子采用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原子形成类似于NH3的三角锥形结构，故六个原子不可能共面。

(4)SeO3分子中Se原子的价层电子对数为3，成键电子对数为3，孤电子对数为0，所以Se原子采取sp2杂化，该分子的空间结构为平面三角形。