2.2.2杂化轨道理论简介同步练习高二化学人教版(2019)选择性必修2(含解析)

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名称 2.2.2杂化轨道理论简介同步练习高二化学人教版(2019)选择性必修2(含解析)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-06-19 07:14:21

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分子结构与性质 第二节 分子的空间结构
第二课时 杂化轨道理论简介
1.下列关于杂化轨道的叙述正确的是(  )
A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的1个s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键
2.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
3.下列分子所含原子中,既有sp3杂化又有sp2杂化的是(  )
4.根据价层电子对互斥模型及杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是(  )
A.直线形 sp杂化
B.三角形 sp2杂化
C.三角锥形 sp2杂化
D.三角锥形 sp3杂化
5.甲烷中的碳原子采用sp3杂化,下列用*标注的碳原子的杂化类型和甲烷中的碳原子的杂化类型一致的是(  )
A.CH3*CH2CH3
B.*CH2===CHCH3
C.CH2===*CHCH2CH3
D.HC≡*CCH3
6.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是(  )
A.CS2与C6H6 B.CH4与NH3
C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4
7.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型的分子空间结构必为平面三角形
8.下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是(  )
A.CH3CH===CH2 B.CH3-C≡CH
C.CH3CH2OH D.CH≡CH
9.下列分子或离子的中心原子为sp3杂化,且杂化轨道容纳1对孤电子对的是(  )
A.CH4、NH3、H2O B.CO2、BBr3、SO
C.C2H4、SO2、BeCl2 D.NH3、PCl3、H3O+
10.下列分子中的中心原子的杂化方式为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.BF3
11.请完成下列各小题。
(1)在SO2分子中,S原子采取    杂化,SO2的键角    (填“大于”“等于”或“小于”)120°,SO3分子中S原子采取    杂化,SO3分子的空间结构为      。
(2)NO的空间结构是    ,N原子的杂化类型是    。
(3)SO、SO的空间结构分别为    、    ,S原子的杂化轨道类型分别为    、    。
12.按要求回答下列问题。
(1) 中C原子的杂化类型为    。
(2)图(a)为S8的结构,其硫原子的杂化轨道类型为      。
(3)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为    ;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为    。
(4)COCl2分子中所有原子均满足8电子结构,COCl2分子中σ键和π键的个数比为    ,中心原子的杂化轨道类型为    。
(5)As4O6的分子结构如图所示,其中As原子的杂化轨道类型为    。
(6)AlH中,Al原子的杂化轨道类型为    。
13.如图为某硅氧离子的空间结构示意图(虚线不表示共价键)。通过观察分析,下列叙述正确的是(  )
A.键角为120°
B.化学组成为SiO
C.Si原子采用sp2杂化
D.化学组成为SiO
14.CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是(  )
A.三者电子总数相等,碳原子均采取sp2杂化
B.CH与NH3、H3O+中心原子均为sp3杂化,几何构型均为三角锥形
C.CH中的碳原子采取sp2杂化,所有原子共平面
D.CH中的碳原子采取sp3杂化,所有原子均共面
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。
答案
1.答案 B
解析 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,不能用来形成π键,选项A不正确、B正确;NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,选项C不正确;在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—H σ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—C σ键,选项D不正确。
2.答案 C
解析 BrCH===CHBr分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,溴原子的价层电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子,与碳原子的一个sp2杂化轨道成键,故C—Br键采用的成键轨道是sp2-p,C项正确。
3.答案 A
解析 甲基上C为sp3杂化,—CHO上C为sp2杂化,A项正确;碳碳双键上C为sp2杂化,—CN上C为sp杂化,B项错误;—CHO上C为sp2杂化,C项错误;甲基上C为sp3杂化,碳碳三键上C为sp杂化,D项错误。
4.答案 D
解析 判断分子的杂化方式要依据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中,N原子的孤电子对数为1,与其相连的原子数为3,可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化,NF3分子的空间结构为三角锥形。
5.答案 A
解析 CH4中碳原子采用sp3杂化。A项,亚甲基碳原子采用sp3杂化;B、C项,C===C中碳原子采用sp2杂化;D项,C≡C中碳原子采用sp杂化。A项符合题意。
6.答案 B
解析A.CS2分子中,C原子采用sp杂化,C6H6分子中,C原子采用sp2杂化,不符合题意;B.CH4和NH3分子中C、N原子均采用sp3杂化,符合题意;C.BeCl2分子中Be原子为sp杂化,BF3分子中B原子为sp2杂化,不符合题意;D.C2H2分子中C原子为sp杂化,C2H4分子中C原子为sp2杂化,不符合题意。
7.答案 C
解析 A.NCl3分子中心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,选项A错误;B.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,形成能量相等、成分相同的4个轨道,选项B错误;C.一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的空间结构为四面体形,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,则空间结构发生变化,选项C正确;D.AB3型的分子如NH3、PCl3分子是三角锥形,选项D错误。
8.答案 B
解析 A.CH3CH===CH2中双键碳为sp2杂化、单键碳为sp3杂化,故不选A;B.CH3-C≡CH中三键碳为sp杂化、单键碳为sp3杂化,故选B;C.CH3CH2OH中碳原子均为sp3杂化,故不选C;D.CH≡CH中碳原子只有sp杂化,故不选D。
9.答案 D
解析 A.CH4、NH3、H2O的中心原子价层电子对数都是4,都采用sp3杂化,CH4、NH3、H2O的中心原子上的孤电子对数分别是0、1、2,A不符合题意;B.CO2、BBr3、SO中的中心原子价层电子对数分别是2、3、4,且CO2、BBr3、SO中孤电子对数分别是0、0、1,B不符合题意;C.C2H4、SO2、BeCl2中的中心原子价层电子对数分别是3、3、2,且C2H4、SO2、BeCl2中孤电子对数分别是0、1、0,C不符合题意;D.NH3、PCl3、H3O+的中心原子价层电子对数都是4,采用sp3杂化,中心原子上的孤电子对数都是1, D符合题意。
10.答案 C
解析 CH≡CH中含有碳碳三键,有π键,故不选A;CO2的结构式为O===C===O,分子中含有碳氧双键,含有π键,故不选B;BeCl2分子中,Be原子含有两个共价单键,不含孤电子对,所以价层电子对数是2,中心原子以sp杂化轨道成键,分子中不含π键,故选C;BF3中B原子含有3个共价单键,所以价层电子对数是3,中心原子以sp2杂化轨道成键,故不选D。
11.答案 (1)sp2 小于 sp2 平面三角形 (2)V形 sp2 (3)正四面体形 三角锥形 sp3 sp3
解析 (1)SO2分子中,S原子的孤电子对数=(6-2×2)=1,价层电子对数=2+1=3,S原子采取sp2杂化,因有1对孤电子对,所以键角小于120°。SO3分子中S原子的孤电子对数为0,价层电子对数为3,S原子采取sp2杂化,SO3为平面三角形。(2)NO中N的杂化轨道数为3,N原子含有1对孤电子对,采取sp2杂化,故NO的空间结构为V形。(3)SO中S原子的杂化轨道数为4,S原子采取sp3杂化,SO的空间结构为正四面体形。SO中S原子杂化轨道数为4,S原子采取sp3杂化,S原子含有1对孤电子对,所以该离子为三角锥形。
12.答案 (1)sp3、sp2 (2)sp3 (3)平面三角形 sp3 (4)3∶1 sp2 (5)sp3 (6)sp3
解析 (1) 分子中,—CH3、上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2;(2)S8中硫原子形成2个S—S键,还有2对孤电子对,杂化方式为sp3;(3)气态SO3的中心原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,故其空间结构为平面三角形;三聚分子中,中心S原子的价层电子对数为4,杂化轨道类型为sp3;
(4)COCl2的结构式为,σ键数为3,π键数为1,中心C原子的价层电子对数为3,杂化类型为sp2;(5)由As4O6的结构可知,中心原子As的价层电子对数为4,(其中σ键数3,孤电子对数1),sp3杂化;
(6)AlH的价层电子对数为4,(其中σ键数4,孤电子对数0),Al原子的杂化轨道类型为sp3。
13.答案 D
解析 由结构示意图可知,4个O原子构成正四面体,Si位于正四面体的中心,键角为109°28′,A项错误;Si原子形成4个Si—O键,Si的化合价为+4价,O的化合价为-2价,则该离子的化学组成为SiO,B项错误,D项正确;Si原子形成4个Si—O σ键,Si原子上没有孤电子对,则中心Si原子采取sp3杂化,C项错误。
14.答案 C
解析 A项,CH、—CH3、CH中电子总数不等,错误;B项,CH中心原子sp2杂化,NH3、H3O+中心原子为sp3杂化,错误;C项,CH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,D项错误。
15.答案 (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