


人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第三节 分子结构与物质的性质免费课后作业题
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基础课时落实(七) (建议用时:40分钟)[基础过关练]1.下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是( )A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°C.四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参与形成化学键D [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,杂化后轨道的形状发生变化,A正确;sp3、sp2与sp杂化轨道的空间结构分别为正四面体形、平面三角形和直线形,因此其杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°和180°,B正确;部分四面体形、三角锥形和V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释,如甲烷分子、氨分子、水分子,C正确;杂化轨道可以部分参与形成化学键,如NH3中N原子采取sp3杂化,形成了4个sp3杂化轨道,但是只有3个杂化轨道参与形成化学键,D错误。]2.下列关于杂化轨道的叙述中不正确的是( )A.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道杂化形成B.杂化轨道用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对C.SF2和C2H6分子中的中心原子S和C都是通过sp3杂化轨道成键D.苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键,苯环中存在6个碳原子共有的大π键A [CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子的1个2s轨道和3个2p轨道杂化形成,A错误。杂化轨道用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对,B正确。SF2分子的中心原子S的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4,所以中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化;C2H6分子的中心原子C的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4,所以中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化,C正确。苯分子中的6个碳原子全部以sp2方式杂化,每个碳原子形成3个sp2杂化轨道,其中1个与氢原子形成σ键,另外2个与相邻碳原子形成σ键,每个碳原子剩余1个未杂化的2p轨道,6个碳原子未杂化的2p轨道共同形成1个大π键,D正确。]3.下列图形表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是( )A B C DD [A项,杂化轨道的空间结构为直线形,夹角为180°,共有2个杂化轨道,为sp杂化,错误;B项,未形成杂化轨道,错误;C项,杂化轨道的空间结构为正四面体形,共有4个杂化轨道,为sp3杂化,错误;D项,杂化轨道的空间结构为平面三角形,夹角为120°,共有3个杂化轨道,为sp2杂化,正确。]4.甲烷分子(CH4)失去一个H+,形成甲基阴离子(CH),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.粒子的形状发生了改变C.粒子的稳定性发生了改变D.粒子中的键角发生了改变A [CH4为正四面体结构,而CH为三角锥形结构,形状、键角、稳定性均发生改变,但杂化类型不变,仍是sp3杂化。]5.在SO2分子中,分子的空间结构为V形,S原子采用sp2杂化,那么SO2的键角( )A.等于120° B.大于120°C.小于120° D.等于180°C [由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形,从理论上讲其键角应为120°,但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。]6.根据价层电子对互斥模型及原子的杂化轨道理论判断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.平面三角形、sp2杂化C.三角锥形、sp2杂化 D.三角锥形、sp3杂化D [在NF3分子中,中心原子N的价层电子对数为4,根据杂化轨道理论可推知中心原子N的杂化方式为sp3杂化,且有1个孤电子对,空间结构为三角锥形。]7.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VSEPR模型、分子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是( )A.四面体形、三角锥形、sp3B.平面三角形、V形、sp2C.平面三角形、平面三角形、sp2D.四面体形、三角锥形、sp2A [SOCl2分子中S原子形成2个S—Cl、1个S===O,价层电子对数=σ键数+孤电子对数=3+=4,杂化轨道数是4,故S原子采取sp3杂化,SOCl2分子的VSEPR模型为四面体形,且S原子含1个孤电子对,则其分子空间结构为三角锥形,A项正确。]8.苯分子(C6H6)为平面正六边形结构,下列有关苯分子的说法错误的是( )A.苯分子中的中心原子C的杂化方式为sp2B.苯分子内的共价键键角为120°C.苯分子中的碳碳键的键长均相等D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构D [由于苯分子的结构为平面正六边形,可以说明分子内的键角为120°,所以中心原子的杂化方式均为sp2杂化,所形成的碳碳共价键是完全相同的,碳碳键的键长完全相同。]9.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CCO三角锥形C原子采取sp2杂化DC2H2直线形C原子采取sp杂化D [A项,SO3分子中硫原子的价层电子对数=3+×(6-3×2)=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+×(6-2×2)=3,含1对孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为V形,错误;C项,CO中碳原子价层电子对数=3+×(4+2-3×2)=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(CH≡CH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键,价层电子对数是2,为sp杂化,空间结构为直线形,正确。]10.(1)(CN)2分子中各原子电子层均达到稳定的结构,则碳原子杂化轨道类型为__________,分子中含有的σ键与π键数目之比为________,分子空间结构为______________________________。(2)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成。已知其阴离子空间结构为平面正三角形,则其阳离子的空间结构为__________形,阳离子中氮的杂化方式为__________。[解析] (1)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N,其中1个碳原子与1个氮原子形成1个三键,与另一个碳原子形成1个单键,则C原子采取sp杂化;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键;由于2个碳原子均为sp杂化,故(CN)2是直线形分子。(2)氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子空间结构为平面正三角形,化学式应为NO,则其阳离子的化学式为NO,NO中心原子N的价层电子对数为2+×(5-1-2×2)=2,所以阳离子中氮原子采取sp杂化,空间结构为直线形。[答案] (1)sp杂化 3∶4 直线形 (2)直线 sp[拓展培优练]11.下列说法中正确的是( )A.PCl3分子是三角锥形结构,这是因为P原子是以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.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体形D.AB3型分子的空间结构必为平面三角形C [PCl3分子的中心原子P的价层电子对数为4,孤电子对数为1,采取sp3杂化,所以空间结构为三角锥形,A错误;能量相近的轨道可以形成杂化轨道,如2s、2p轨道,1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大,不能形成杂化轨道,B错误;中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体形,C正确;AB3型分子的空间结构与中心原子的孤电子对数有关,如BF3中B原子没有孤电子对,为平面三角形结构,NH3中N原子有1个孤电子对,为三角锥形结构,D错误。]12.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105°D.PCl3分子中每个原子均达到8电子稳定结构,则BF3分子中每个原子也均达到8电子稳定结构B [二氧化碳分子中碳原子与氧原子形成2个σ键且不含孤电子对,所以碳原子采用sp杂化而不是sp2杂化,A错误;NH3、NCl3中N原子都采用sp3杂化,都有1个孤电子对,所以分子空间结构都是三角锥形,B正确;S的电负性比O小,而且S原子半径较大,所以S原子对键合电子的吸引力小于O原子,所以H2S分子中成键电子对间的排斥力较小,键角也稍小,C错误;B原子的价电子数为3,BF3分子中B原子与3个F原子形成3个共用电子对,B原子未达8电子稳定结构,D错误。]13.如图所示,在乙烯分子中有5个σ键和一个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σ键,C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成π键D.C—C之间是sp2杂化轨道形成σ键,C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成π键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5个σ键,未杂化的2p轨道形成π键。]14.如图是甲醛分子的模型,根据该图和所学化学知识回答下列问题: 甲醛分子的比例模型 甲醛分子的球棍模型(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是________,作出该判断的主要理由是___________________________________________________________________。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断,其中正确的是________(填序号)。①单键 ②双键 ③σ键 ④π键 ⑤σ键和π键(3)甲醛分子中C—H与C—H间的夹角________(填“=”“>”或“<”)120°,出现该现象的主要原因是____________________________。[解析] (1)原子的杂化轨道类型不同,分子的空间结构也不同。由图可知,甲醛分子为平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。(2)醛类分子中都含有C===O,所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说,双键是σ键和π键的组合。(3)由于碳氧双键中存在π键,它对C—H的排斥作用较强,所以甲醛分子中C—H与C—H间的夹角小于120°。[答案] (1)sp2杂化 甲醛分子的空间结构为平面三角形 (2)②⑤ (3)< 碳氧双键中存在π键,它对C—H的排斥作用较强15.(1)As4O6的分子结构如图所示,其中As原子的杂化方式为__________,1 mol As4O6中含有σ键的物质的量为__________mol。(2)AlH中,Al的轨道杂化方式为__________;列举与AlH空间结构相同的一种离子和一种分子:__________、__________(填化学式)。(3)①CH2===CH2、②CH≡CH、③、④HCHO四种分子均能与H2发生加成反应,加成时这些分子中发生断裂的共价键的类型是__________,这四种分子中碳原子采取sp2杂化的是__________(填序号)。(4)用价层电子对互斥模型推断SnBr2分子中,Sn原子的轨道杂化方式为__________;SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角__________120°(填“>”“<”或“=”)。[解析] (1)根据As4O6分子结构示意图,As的价层电子对数=3+1=4,采取sp3杂化;1 mol As4O6中含有σ键的物质的量为3×4 mol=12 mol。(2)AlH中,Al的价层电子对数=4+×(3+1-1×4)=4,所以Al原子为sp3杂化;Al无孤电子对,AlH空间结构为正四面体形,所以与AlH空间结构相同的离子有NH、BH等,分子有CH4等。(3)发生加成反应时破坏的均是π键,四种分子的碳原子轨道杂化类型分别为sp2、sp、sp2、sp2。(4)由价层电子对互斥模型可知,SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数=2+×(4-1×2)=3,Sn原子的轨道杂化方式为sp2,VSEPR模型为平面三角形,中心Sn原子含有1个孤电子对,故SnBr2的空间结构为V形,孤电子对的斥力使SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角减小,小于120°。[答案] (1)sp3 12 (2)sp3 NH CH4(3)π键 ①③④ (4)sp2 <16.(素养题)(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图所示:SO的空间结构是________,其中S原子的杂化轨道类型是________;基态O原子的价层电子排布图为_______________________________________。(2)气态SO3分子的空间结构为________;将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图所示,此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是________。(3)已知ClO为V形,中心原子氯原子周围有四个价层电子对。ClO的中心原子氯原子的杂化轨道类型为__________。(4)二氧化钛(TiO2)是常用的具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污水处理。纳米TiO2催化的一个实例如图所示。化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为__________,化合物乙中采取sp3杂化的原子对应元素的第一电离能由小到大的顺序为__________。[解析] (1)SO中S形成4个σ键,孤电子对数是=0,因此价层电子对数为4,SO的空间结构是正四面体形,杂化轨道数=价层电子对数=4,即S原子的杂化类型为sp3杂化;基态O原子的价层电子排布为2s22p4,故价层电子排布图是。(2)SO3中,中心原子S的价层电子对数为3,没有孤电子对,SO3的空间结构为平面三角形;图中固态SO3中S原子形成4个共价单键,其杂化轨道类型是sp3杂化。(3)ClO的中心原子氯原子周围有4个价层电子对,故氯原子的杂化轨道类型为sp3杂化。(4)苯环上的6个碳原子是sp2杂化,羰基上的碳原子也是sp2杂化,因此化合物甲中共有7个碳原子采取sp2杂化;乙分子中采取sp3杂化的原子有苯环侧链上的C、N和O,同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势,由于N元素的2p轨道为半充满状态,较稳定,故N的第一电离能大于O,因此第一电离能由小到大的顺序是C<O<N。[答案] (1)正四面体形 sp3杂化 (2)平面三角形 sp3杂化(3)sp3杂化 (4)7 C<O<N
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