2.4 杂化轨道理论简介 课时练（含解析） 2024-2025学年人教版2019 选择性必修2

2.4　杂化轨道理论简介
(30分钟　100分)
班级　　　　　　　姓名　　　　　　　成绩　　　　　
【课时目标】
基础 达标 知道杂化轨道理论的基本内容,能根据杂化轨道理论确定简单分子的空间结构
素养 突破 在理解价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上,建立分子空间结构模型的推导方法,能确定中心原子杂化轨道类型
【课时必刷】
A级 基础训练题
1.(5分)鲍林曾获得诺贝尔奖的不同奖项,杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列图形不属于杂化轨道的是 (　　)
2.(5分)在CHClCH2分子中,C—Cl键采用的成键轨道是 (　　)
A.sp-p B.sp2-sp3
C.sp2-p D.sp3-p
3.(5分)下列有关H3O+与N的说法正确的是 (　　)
A.价层电子对互斥模型相同
B.质子数不相同
C.空间结构相同
D.键角相同
4.(5分)某分子的中心原子以sp3杂化,则该分子的空间结构一定不是 (　　)
A.四面体形 B.三角锥形
C.平面三角形 D.V形
5.(5分)下表中各微粒对应的空间结构及杂化方式均正确的是 (　　)
选项 微粒 空间结构 杂化方式
A SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化
B SO2 V形 S原子采取sp3杂化
C C 三角锥形 C原子采取sp2杂化
D C2H2 直线形 C原子采取sp杂化
6.(5分)下列关于N、NH3、N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:N>NH3>N
B级 素养提升题
7.(5分)下列有关sp3杂化轨道的说法错误的是 (　　)
A.由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成
B.共有4个能量相同的杂化轨道
C.每个sp3杂化轨道中s能级成分占四分之一
D.sp3杂化轨道既可形成σ键也可形成π键
8.(5分)某基态原子的某种杂化示意图如图所示,下列有关说法一定正确的是 (　　)
A.该杂化为sp3杂化
B.该基态原子位于元素周期表的第ⅣA族
C.由该原子形成的分子中σ键与π键的数目之比为5∶1
D.中心原子以该杂化方式形成分子的空间结构为四面体形
9.(5分)As2O3(砒霜)是两性氧化物,分子结构如图所示,与盐酸反应能生成AsCl3,AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法不正确的是 (　　)
A.As2O3分子中O原子的杂化方式为sp3
B.Al的价层电子对互斥模型是正四面体形
C.AsCl3的空间结构为三角锥形
D.AsH3分子的键角为120°
10.(20分)按要求回答下列问题:
(1)CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为　　　　　　。
(2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是　　　　。
(3)化合物[H3O]+[]-中阳离子的空间结构为　　　　　。阴离子的中心原子采取　　　　杂化。
(4)X的单质与氢气可化合生成气体G,其水溶液的pH>7。G分子中X原子的杂化轨道类型是　　　　。
(5)S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示,S原子采取的轨道杂化方式是　　　　。
(6)H3O+中H—O—H键的键角比H2O中H—O—H 键的键角大,原因为　　　　　　　　　　　　　。
C级 情境创新题
11.(15分)(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图所示。
S的空间结构是　　　　,其中S原子的杂化轨道类型是　　　　。基态O原子的价电子轨道表示式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)气态SO3分子的空间结构为　　　。将纯液态的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。此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是　　　　。
12.(20分)已知下列分子:①CH4
②CH2CH2　③CH≡CH　④NH3　⑤CO2　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)。
(2)①⑤⑥分子中的中心原子的杂化方式分别为　　　、　　　、　　　杂化,它们对应的键角从大到小的顺序为　　　　。
(3)从中心原子的价电子成键方式分析,①④⑦分子的中心原子的　　　　相同,但　　　　不同。三种分子中键角最小的分子是　　　　,试解释其原因:　　　　　　　　。
(4)所有原子共平面(含共直线)的是　　　　,共直线的是　　　　。
参 考 答 案
1.C　解析:常见的杂化轨道有sp、sp2、sp3,sp杂化会形成2个杂化轨道且2个轨道间的夹角为180°,sp2杂化会形成3个杂化轨道且3个轨道间的夹角为120°,sp3杂化会形成4个杂化轨道且4个轨道间的夹角为109°28',C项符合题意。
2.C　解析:CHClCH2分子中,碳原子采用sp2杂化,Cl原子中未成对电子为3p电子,故C—Cl键采用的成键轨道为sp2-p,C项符合题意。
3.A　解析:H3O+与N的价层电子对数均为4,A项正确;H3O+与N的质子数相同,B项错误;H3O+与N的空间结构分别为三角锥形、正四面体形,C项错误;H3O+与N的键角不相同,D项错误。
4.C　解析:中心原子以sp3杂化时,其VSEPR模型为四面体形,当孤电子对数为0时,分子的空间结构与VSEPR模型相同,均为四面体形,当孤电子对数为1时,分子的空间结构为三角锥形,当孤电子对数为2时,分子的空间结构为V形,C项符合题意。
5.D　解析: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,A项错误;SO2分子中硫原子的价层电子对数=2+×(6-2×2)=3,有1个孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为V形,B项错误;C中碳原子的价层电子对数=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,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,价层电子对数是2,为sp杂化,空间结构为直线形,D项正确。
6.C　解析:N、NH3、N含有的电子数均为10,A项正确;N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化,B项正确;N为正四面体形,NH3为三角锥形,N为V形,C项错误;N、NH3、N三种微粒的键角大小关系为N>NH3>N,D项正确。
7.D　解析:参与杂化的轨道的能量是相近的,同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大,可形成sp3杂化轨道,A项正确;形成的杂化轨道能量相同,B项正确;sp3杂化轨道是由一个s轨道与3个p轨道杂化而成的,C项正确;sp3杂化轨道没有剩余的p轨道,不能形成π键,D项错误。
8.B　解析:该示意图表示的是sp2杂化,A项错误;图示中基态原子的价电子数为4,且包含的是s和p能级,故该原子为第ⅣA族元素原子,B项正确;由该原子构成的分子有很多,如乙烯、甲醛等,C项错误;以该杂化方式形成的分子为平面结构,D项错误。
9.D　解析:由As2O3的分子结构可知,O原子上有2个孤电子对和2个成键电子对,则O原子的杂化方式为sp3,A项正确;Al的价层电子对数为4+(3-1×4+1)=4,价层电子对互斥模型是正四面体形,B项正确;AsCl3中含1个孤电子对和3个成键电子对,空间结构为三角锥形,C项正确;AsH3中含有1个孤电子对和3个成键电子对,空间结构为三角锥形,键角小于109°28',D项错误。
10.(1)sp3、sp2
(2)sp2
(3)三角锥形;sp3
(4)sp3
(5)sp3
(6)H3O+中O原子只有1个孤电子对,H2O中O原子有2个孤电子对,前者成键电子对与孤电子对的排斥力较小,因而键角大
11.(1)正四面体形;sp3;
(2)平面三角形;sp3
12.(1)①
(2)sp3;sp;sp2;⑤>⑥>①
(3)杂化方式;孤电子对数;⑦;三种分子中孤电子对数分别为0、1、2,在H2O分子中,键角要受2个孤电子对的排斥,所以键角最小
(4)②③⑤⑥;③⑤