2023春高中化学选择性必修2 （苏教2019）专题4第一单元　分子的空间结构 第1课时　杂化轨道理论与分子空间结构 课时练（含答案）

第一单元　分子的空间结构
第1课时　杂化轨道理论与分子空间结构
题组一　原子轨道杂化与杂化轨道
1．下列说法错误的是(　　)
A．ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道
B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和1个C原子的2p轨道混合起来而形成的
C．孤电子对有可能参加杂化
D．s轨道和p轨道杂化不可能出现sp4杂化
2．下列有关sp杂化轨道的叙述正确的是(　　)
A．是由一个1s轨道和一个2p轨道线性组合而成
B．sp杂化轨道中的两个杂化轨道完全相同
C．sp杂化轨道可与其他原子轨道形成σ键和π键
D．sp杂化轨道有两个，一个能量高，另一个能量低
3．下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　)
A．原子中能量相近的某些轨道，在成键时，能重新组合成能量相等的新轨道
B．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等
C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、能量最低原理
D．CH4分子中任意两个C—H键的夹角均为109°28′
题组二　杂化类型的判断
4．下列分子中的碳原子采用sp2杂化的是(　　)
A．C2H2 B．CS2
C．HCHO D．C3H8
5．甲烷中的碳原子是sp3杂化，下列用*表示的碳原子的杂化类型和甲烷中的碳原子杂化类型一致的是(　　)
A．CH≡CH3 B.H2==CHCH3
C．CH2==HCH3 D．CH2==CHH3
6．乙烯分子中含有4个C—H键和1个C==C键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是(　　)
①每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道　②每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道　③每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道　④每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
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．下列分子中的中心原子为sp杂化，分子的空间结构为直线形，且分子中没有形成π键的是(　　)
A．CH≡CH B．CO2
C．BeCl2 D．BBr3
题组三　杂化轨道理论的应用
9．形成下列分子时，中心原子采用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是(　　)
①PF3　②CF4　③NH3　④H2O
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
10．sp3杂化形成的AB4型分子的空间结构是(　　)
A．平面四边形 B．正四面体形
C．三角锥形 D．平面三角形
11．在BrCH==CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是(　　)
A．sp p B．sp2 s
C．sp2 p D．sp3 p
12．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由NO和NO构成，已知其阴离子结构为平面三角形，阳离子中氮的杂化方式为sp，则其阳离子的结构和阴离子中氮的杂化方式为(　　)
A．直线形　sp2
B．V形　sp
C．平面三角形　sp2
D．平面三角形　sp3
13．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
14．白磷是一种能自燃的单质，其分子的结构模型如图所示：，下列叙述错误的是(　　)
A．每个磷原子形成3个σ键，磷原子为sp2杂化
B．磷原子均为sp3杂化
C．1 mol白磷中共含6 mol非极性键
D．白磷分子的空间结构为正四面体
15．如图是甲醛分子的结构模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：
(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键与C—H键之间的夹角________(填“＝”“>”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
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)三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的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
专题4　分子空间结构与物质性质
第一单元　分子的空间结构
第1课时　杂化轨道理论与分子空间结构
1．B　[ⅠA族元素的外围电子排布式为ns1，由于只有1个ns电子，因此不可能形成杂化轨道；H2O分子中的氧原子采用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；由于np能级只有3个原子轨道，所以s轨道和p轨道杂化方式只有sp3、sp2、sp 3种，不可能出现sp4杂化。]
2．B　[sp杂化轨道是由同一原子内同一电子层能量相近的轨道发生的杂化，A项错误；不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新的轨道，sp杂化轨道中的两个杂化轨道完全相同，B项正确、D项错误；杂化轨道用于形成σ键或用来容纳孤电子对，未杂化的轨道形成π键，杂化轨道不形成π键，C项错误。]
3．B　[原子轨道形成杂化轨道前后，轨道数目不变，用于形成杂化轨道的原子轨道的能量相近，并满足最大重叠原理，故选B。]
4．C
5．D　[D项中用*表示的碳原子形成了四个σ键，与甲烷类似，其为sp3杂化。]
6．B　[乙烯分子中每个C原子与1个C原子和2个H原子成键，形成3个σ键，6个原子在同一平面上，则键角为120°，为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，C原子中的1个价电子占据1个2p轨道，2个C原子成键时形成1个π键，②④正确。]
7．A　[乙醛中甲基上的碳原子采取sp3杂化，醛基中碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子均采取sp2杂化，另一个碳原子采取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，碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。]
8．C　[CH≡CH和CO2中的C原子均采取sp杂化，且都含有π键；BeCl2分子中Be采取sp杂化，没有形成π键；BBr3中B原子采取sp2杂化，且没有π键。]
9．A　[PF3、CF4、NH3、H2O分子中的P原子、C原子、N原子、O原子都采取sp3杂化， NH3和H2O分子中H原子以1s轨道分别与N和O原子形成σ键，PF3和CF4分子中F原子以2p轨道分别与P和C原子形成σ键。]
10．B　11.C
12．A　[NO结构为平面三角形，其中氮的杂化方式为sp2；NO中氮的杂化方式为sp，则其结构为直线形。]
13．B　[A分子中有一个碳氧双键，故有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。]
14．A
15．(1)sp2　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键的排斥作用较强
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键，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键的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角小于120°。
16．(1)1s22s22p2　(2)sp2　sp3　(3)15　(4)sp2　C
解析　(3)一个三聚氰胺分子中除每个双键上有1个π键外，其余均为σ键，共15个。(4)由于该分子中C与O形成双键，则应采取sp2杂化方式成键，sp2杂化的C原子与O原子间有1个σ键、1个π键。