2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第二章第二节 分子的空间结构 第2课时 杂化轨道理论 课时练（含答案）
文档属性
| 名称 | 2023春高中化学选择性必修2 （人教版2019）第二章第二节 分子的空间结构 第2课时 杂化轨道理论 课时练（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 233.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-29 18:23:25 | ||
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文档简介
第2课时 杂化轨道理论
题组一 杂化轨道及类型
1．下列关于杂化轨道的说法中，错误的是( )
A．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．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化轨道出现
D．孤电子对有可能参加杂化
2．(2022·西安市第一中学高二期中)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s-s σ键，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为p-p σ键，请你指出下列分子中含有s-sp2 σ键的是( )
A．N2 B．C2H4
C．C2H2 D．HCl
3．水分子在特定条件下容易得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)。下列对上述过程的描述不合理的是( )
A．氧原子的杂化轨道类型发生了改变
B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变
D．微粒中的键角发生了改变
4．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式描述不正确的是( )
A．烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键
B．炔烃分子中碳碳三键由1个σ键、2个π键组成
C．甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键
D．苯环中存在6个碳原子共有的大π键
5．某有机物由H、C、O三种元素组成，其球棍模型结构如图：
下列关于该有机物的叙述正确的是( )
A．该有机物中发生sp2杂化的碳原子有7个
B．该有机物不含sp2杂化的碳原子
C．分子中含有5个π键
D．构成环的所有碳原子可能在同一个平面上
题组二 杂化轨道类型的判断
6．BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF，则BF3和BF中B原子的杂化轨道类型分别是( )
A．sp2、sp2 B．sp3、sp3
C．sp2、sp3 D．sp、sp2
7．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[]
8．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、sp3
B．平面三角形、V形、sp2
C．平面三角形、平面三角形、sp2
D．四面体形、三角锥形、sp2
9．下列关于NH、NH3、NH三种微粒的说法不正确的是( )
A．三种微粒所含有的电子数相等
B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C．三种微粒的空间结构相同
D．键角大小关系：NH>NH3>NH
10．以下说法正确的是( )
A．含有四个原子的分子的空间结构不可能为正四面体形
B．AB2型分子的空间结构一定为V形
C．在SO中硫原子的杂化方式为sp2，是正四面体形结构
D．CO中心碳原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形
11．下列说法正确的是( )
A．PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是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型的分子空间结构必为平面三角形
12．化合物A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．1 mol A分子中所含σ键的数目为10NA
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
13．(2022·黑龙江哈尔滨三中高二期中)如图是我国科学家通过X射线衍射获得的青蒿素的分子结构，根据其结构下列说法正确的是( )
A．其分子式为C15H20O5
B．分子中存在过氧键(—O—O—)
C．分子中所有碳原子的杂化方式都一样
D．分子中所有氧原子的杂化方式都一样
14．已知下列微粒：①CH4 ②CH2==CH2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤NH ⑥BF3 ⑦H2O ⑧H2O2。试回答下列问题：
(1)分子空间结构为正四面体形的是________(填序号，下同)。
(2)中心原子为sp3杂化的是______________，中心原子为sp2杂化的是________，中心原子为sp杂化的是________。
(3)所有原子共平面(含共直线)的是________，共直线的是________。
15．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)下列关于PCl5分子的说法正确的有______(填字母)。
A．PCl5分子中磷原子没有孤电子对
B．PCl5分子中没有形成π键
C．PCl5分子中所有的Cl—P—Cl键角都相等
(3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化物，而N只能形成一种氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)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：________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)经测定，NH5中存在离子键，N原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5中H元素的化合价为________和________；该化合物中N原子的杂化方式为________杂化。
16.“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌，三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体，请回答下列问题：
(1)写出基态碳原子的电子排布式：______________________________________________。
(2)氰胺中—C≡N中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是________、__________、________。
(3)一个三聚氰胺分子中有________个σ键。
(4)三聚氰胺与三聚氰酸()分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取________杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是________(填字母)。
A．2个σ键 B．2个π键
C．1个σ键，1个π键
第2课时 杂化轨道理论
1．B 2.B 3.A
4．C [烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采取sp3杂化；碳碳三键由1个σ键、2个π键组成；苯环中碳原子采取sp2杂化，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键；甲苯分子中—CH3中的C采取sp3杂化。]
5．D [该有机物中共有10个碳原子，苯环上的碳原子及连有双键的9个碳原子是sp2杂化，甲基中的碳原子是sp3杂化，A、B不正确；分子中碳碳双键和碳氧双键中均含1个π键，苯环形成1个大π键，C不正确；构成环的所有碳原子形成苯环，在同一个平面上，D正确。]
6．C [BF3中B原子的价层电子对数为3，所以为sp2杂化，BF中B原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化。]
7．A [甲基中C原子为sp3杂化，—CHO中C原子为sp2杂化，A项正确；碳碳双键中C原子为sp2杂化，—CN中C原子为sp杂化，B项错误；—CHO中C原子为sp2杂化，C项错误；甲基中C原子为sp3杂化，碳碳三键上C原子为sp杂化，D项错误。]
8．A 9.C
10．D [P4分子的空间结构是正四面体形，A错；BeCl2中铍原子成键电子对数是2，是sp杂化，分子是直线形，B错；在SO中硫原子的孤电子对数是0，与其相连的原子数为4，根据杂化轨道理论可推知硫原子为sp3杂化，SO的空间结构是正四面体形，C错误；CO中心碳原子的成键电子对数为3，孤电子对数为(4＋2－3×2)＝0，该离子是平面三角形结构，D正确。]
11．C [PCl3中P原子形成3个σ键，有1个孤电子对，采取sp3杂化，PCl3分子是三角锥形，A项错误；sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形(如CH3Cl)或三角锥形(如NH3)或V形(如H2O)，C项正确；AB3型的分子空间结构可能为平面三角形(如BF3)或三角锥形(如NH3)，D项错误。]
12．B [A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有1个孤电子对而碳原子没有孤电子对，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误、B项正确；1个A分子中有11个σ键，C项错误；氮原子为sp3杂化，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。]
13．B [由青蒿素的分子结构可知，其分子式为C15H22O5，分子中存在过氧键(—O—O—)，A错误、B正确；青蒿素分子中存在碳氧双键和饱和碳原子，碳氧双键上的碳原子采取sp2杂化，饱和碳原子采取sp3杂化，C错误。]
14．(1)①⑤
(2)①④⑤⑦⑧ ②⑥ ③
(3)②③⑥⑦ ③
解析 ①CH4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3杂化，CH4的空间结构为正四面体形；②CH2==CH2中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2杂化，CH2==CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp杂化，CH≡CH的空间结构为直线形；④NH3中N原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3杂化，NH3的空间结构为三角锥形；⑤NH中N原子采取sp3杂化，NH的空间结构为正四面体形；⑥BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2杂化，BF3的空间结构为平面三角形。
15．(1)PCl3 三角锥形 (2)AB (3)N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5 (4)不对，因为N原子没有2d轨道 (5)＋1 －1 sp3
16．(1)1s22s22p2
(2)sp sp2 sp3
(3)15
(4)sp2 C
题组一 杂化轨道及类型
1．下列关于杂化轨道的说法中，错误的是( )
A．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．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化轨道出现
D．孤电子对有可能参加杂化
2．(2022·西安市第一中学高二期中)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s-s σ键，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为p-p σ键，请你指出下列分子中含有s-sp2 σ键的是( )
A．N2 B．C2H4
C．C2H2 D．HCl
3．水分子在特定条件下容易得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)。下列对上述过程的描述不合理的是( )
A．氧原子的杂化轨道类型发生了改变
B．微粒的形状发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变
D．微粒中的键角发生了改变
4．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式描述不正确的是( )
A．烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键
B．炔烃分子中碳碳三键由1个σ键、2个π键组成
C．甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键
D．苯环中存在6个碳原子共有的大π键
5．某有机物由H、C、O三种元素组成，其球棍模型结构如图：
下列关于该有机物的叙述正确的是( )
A．该有机物中发生sp2杂化的碳原子有7个
B．该有机物不含sp2杂化的碳原子
C．分子中含有5个π键
D．构成环的所有碳原子可能在同一个平面上
题组二 杂化轨道类型的判断
6．BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF，则BF3和BF中B原子的杂化轨道类型分别是( )
A．sp2、sp2 B．sp3、sp3
C．sp2、sp3 D．sp、sp2
7．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[]
8．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、sp3
B．平面三角形、V形、sp2
C．平面三角形、平面三角形、sp2
D．四面体形、三角锥形、sp2
9．下列关于NH、NH3、NH三种微粒的说法不正确的是( )
A．三种微粒所含有的电子数相等
B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C．三种微粒的空间结构相同
D．键角大小关系：NH>NH3>NH
10．以下说法正确的是( )
A．含有四个原子的分子的空间结构不可能为正四面体形
B．AB2型分子的空间结构一定为V形
C．在SO中硫原子的杂化方式为sp2，是正四面体形结构
D．CO中心碳原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形
11．下列说法正确的是( )
A．PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是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型的分子空间结构必为平面三角形
12．化合物A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．1 mol A分子中所含σ键的数目为10NA
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
13．(2022·黑龙江哈尔滨三中高二期中)如图是我国科学家通过X射线衍射获得的青蒿素的分子结构，根据其结构下列说法正确的是( )
A．其分子式为C15H20O5
B．分子中存在过氧键(—O—O—)
C．分子中所有碳原子的杂化方式都一样
D．分子中所有氧原子的杂化方式都一样
14．已知下列微粒：①CH4 ②CH2==CH2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤NH ⑥BF3 ⑦H2O ⑧H2O2。试回答下列问题：
(1)分子空间结构为正四面体形的是________(填序号，下同)。
(2)中心原子为sp3杂化的是______________，中心原子为sp2杂化的是________，中心原子为sp杂化的是________。
(3)所有原子共平面(含共直线)的是________，共直线的是________。
15．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)下列关于PCl5分子的说法正确的有______(填字母)。
A．PCl5分子中磷原子没有孤电子对
B．PCl5分子中没有形成π键
C．PCl5分子中所有的Cl—P—Cl键角都相等
(3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化物，而N只能形成一种氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)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：________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)经测定，NH5中存在离子键，N原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5中H元素的化合价为________和________；该化合物中N原子的杂化方式为________杂化。
16.“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌，三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体，请回答下列问题：
(1)写出基态碳原子的电子排布式：______________________________________________。
(2)氰胺中—C≡N中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是________、__________、________。
(3)一个三聚氰胺分子中有________个σ键。
(4)三聚氰胺与三聚氰酸()分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取________杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是________(填字母)。
A．2个σ键 B．2个π键
C．1个σ键，1个π键
第2课时 杂化轨道理论
1．B 2.B 3.A
4．C [烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采取sp3杂化；碳碳三键由1个σ键、2个π键组成；苯环中碳原子采取sp2杂化，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键；甲苯分子中—CH3中的C采取sp3杂化。]
5．D [该有机物中共有10个碳原子，苯环上的碳原子及连有双键的9个碳原子是sp2杂化，甲基中的碳原子是sp3杂化，A、B不正确；分子中碳碳双键和碳氧双键中均含1个π键，苯环形成1个大π键，C不正确；构成环的所有碳原子形成苯环，在同一个平面上，D正确。]
6．C [BF3中B原子的价层电子对数为3，所以为sp2杂化，BF中B原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化。]
7．A [甲基中C原子为sp3杂化，—CHO中C原子为sp2杂化，A项正确；碳碳双键中C原子为sp2杂化，—CN中C原子为sp杂化，B项错误；—CHO中C原子为sp2杂化，C项错误；甲基中C原子为sp3杂化，碳碳三键上C原子为sp杂化，D项错误。]
8．A 9.C
10．D [P4分子的空间结构是正四面体形，A错；BeCl2中铍原子成键电子对数是2，是sp杂化，分子是直线形，B错；在SO中硫原子的孤电子对数是0，与其相连的原子数为4，根据杂化轨道理论可推知硫原子为sp3杂化，SO的空间结构是正四面体形，C错误；CO中心碳原子的成键电子对数为3，孤电子对数为(4＋2－3×2)＝0，该离子是平面三角形结构，D正确。]
11．C [PCl3中P原子形成3个σ键，有1个孤电子对，采取sp3杂化，PCl3分子是三角锥形，A项错误；sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形(如CH3Cl)或三角锥形(如NH3)或V形(如H2O)，C项正确；AB3型的分子空间结构可能为平面三角形(如BF3)或三角锥形(如NH3)，D项错误。]
12．B [A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有1个孤电子对而碳原子没有孤电子对，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误、B项正确；1个A分子中有11个σ键，C项错误；氮原子为sp3杂化，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。]
13．B [由青蒿素的分子结构可知，其分子式为C15H22O5，分子中存在过氧键(—O—O—)，A错误、B正确；青蒿素分子中存在碳氧双键和饱和碳原子，碳氧双键上的碳原子采取sp2杂化，饱和碳原子采取sp3杂化，C错误。]
14．(1)①⑤
(2)①④⑤⑦⑧ ②⑥ ③
(3)②③⑥⑦ ③
解析 ①CH4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3杂化，CH4的空间结构为正四面体形；②CH2==CH2中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2杂化，CH2==CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp杂化，CH≡CH的空间结构为直线形；④NH3中N原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3杂化，NH3的空间结构为三角锥形；⑤NH中N原子采取sp3杂化，NH的空间结构为正四面体形；⑥BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2杂化，BF3的空间结构为平面三角形。
15．(1)PCl3 三角锥形 (2)AB (3)N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5 (4)不对，因为N原子没有2d轨道 (5)＋1 －1 sp3
16．(1)1s22s22p2
(2)sp sp2 sp3
(3)15
(4)sp2 C