4.1 课时1杂化轨道理论 同步练 （含答案） 2024-2025学年高二化学苏教版（2020）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 4.1 课时1杂化轨道理论 同步练 （含答案） 2024-2025学年高二化学苏教版（2020）选择性必修2 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 305.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-08 11:24:55 | ||
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文档简介
课时1 杂化轨道理论
1 下列关于杂化轨道的说法错误的是( )
A. 只有部分原子轨道参与杂化形成杂化轨道
B. 同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C. 杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
D. 杂化轨道中一定有1个电子
2 甲醛分子的结构式为，下列描述正确的是( )
A. 甲醛分子中有4个σ键
B. 甲醛分子中的C原子为sp3杂化
C. 甲醛分子中的O原子为sp杂化
D. 甲醛分子为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面
3 下列说法错误的是( )
A. 已知：PCl3的结构示意图为，则P采取sp3杂化
B. HCl分子中的σ键电子云轮廓图：
C. 基态氟原子最高能级的轨道形状为球形
D. 已知：NH3的结构示意图为，则N的杂化轨道表示式：
4 下列分子的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A. CO2与SO2 B. CH4与NH3
C. BeCl2与BF3 D. C2H2与C2H4
5 几种分子的空间结构如图，中心原子的杂化轨道类型与其他3个不同的是( )
6 甲烷中的碳原子是sp3杂化，下列用“*”表示的碳原子的杂化状态和甲烷中的碳原子杂化状态一致的是( )
A. CH≡CH3 B. H2===CHCH3
C. CH2===HCH3 D. CH2===CHH3
7 [2024盐城五校联考]PH3的空间结构和相应的键角如图所示。下列关于PH3的叙述正确的是( )
A. PH3分子中无未成键的孤电子对
B. PH3中的化学键是非极性键
C. PH3的分子空间结构是三角锥形
D. P原子采用sp2杂化
8 N2O5在HClO4中发生反应：N2O5＋3HClO4===2NO＋3ClO＋H3O＋。N2O5的结构如图，可看作H2O分子中H原子被硝基取代而形成。下列说法不正确的是( )
A. N2O5是非极性分子
B. ClO空间结构为正四面体形
C. NO中N杂化轨道类型为sp
D. H3O＋的键角大于H2O的键角
9 下列图示或化学用语正确的是( )
A. H2O中O的杂化轨道表示式：
B. 用电子式表示H2S的形成过程：
C. 基态As的电子排布式：[Ar]4s24p3
D. N2H4的电子式：
10 硫及其化合物有着广泛的作用。硫元素具有多种化合价，在一定条件下能发生相互转化。不同温度下硫单质的状态和分子结构不同，S8环状分子的结构为。合理应用和处理含硫的化合物，在生产生活中有重要意义。下列有关说法正确的是( )
A. SO的空间结构为正四面体
B. S8是共价晶体
C. SO2和SO3中的键角相等
D. H2S的沸点高于H2O
11 化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示：，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 碳、氮原子的杂化类型相同
B. 氮原子均采用sp2杂化
C. 1 mol A分子中所含σ键的数目为11NA
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
12 (1) P4S3可用于制造火柴，其分子结构如图：。电负性：S （填“＞”“＜”或“＝”，下同）P，P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为 。1 mol P4S3分子中孤电子对的数目为 （设NA为阿伏加德罗常数的值），∠S—P—S 109°28′。
(2) NH3、H2O以及PH3的空间结构和相应的键角如图所示。PH3中P的杂化类型是 ，H2O的键角小于NH3，分析原因：__________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 分子式为B4COCl6的化合物的结构如图，其中B原子的杂化类型是 ，键角：B—B—B Cl—B—Cl。
(4) 次磷酸（）的酸性强于磷酸，其可能的原因：次磷酸中与磷相连的氢原子影响了磷原子的电荷分布， （填“增大”“减小”或“不影响”）磷原子的有效核电荷，影响O—H的极性，使次磷酸中的O—H更容易断裂。
(5) 下列有关SF6（结构如图）的叙述正确的是 （填字母）。
A. 空间结构为正四面体形
B. 键角为90°、180°
C. 1 mol SF6含14 mol共价键
13 天门冬氨酸锌是一种补锌剂，可以用天门冬氨酸()和锌的化合物为原料制备。
(1) 天门冬氨酸分子中氮原子的轨道杂化类型为 ；天门冬氨酸所含σ键和π键的数目之比为 ；其所含四种元素电负性由大到小的顺序为 。
(2) Zn(NO3)2中所含NO的空间结构为 。
(3) 工业ZnCl2中常混有杂质TiCl4，TiCl4室温下为无色液体，熔、沸点低，易升华，可溶于甲苯和氯代烃等非极性溶剂中，它的晶体类型是 。基态Ti的简化核外电子排布式为 。
(4) ZnO的晶胞结构如图所示，Zn2+的配位数为 。
14 我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题。
(1) 太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为 ；单晶硅的晶体类型为 。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为 。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为 （填序号）。
(2) CO2分子中存在 个σ键、 个π键。
(3) 甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之间，其原因是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4) 我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4+在晶胞中的配位数是 。
课时1 杂化轨道理论
1. D 杂化轨道中不一定有1个电子，可以有2个电子，如PCl3中P原子采取sp3杂化，1个3s轨道和3个3p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道：；也可以是空轨道，如中的Al原子采取sp3杂化，1个3s轨道和3个3p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道：，D错误。
2. D 从结构式看，甲醛分子为平面三角形结构，所以中心原子应为sp2杂化，形成三个杂化轨道，分别与O原子和两个H原子形成σ键，还有一个未参与杂化的p轨道与O原子形成π键，该π键垂直于杂化轨道的平面。O原子不是中心原子，不发生轨道杂化。故选D。
3. C P原子杂化轨道的空间分布为四面体形，故P原子采用sp3杂化，A正确；HCl分子中的σ键为s-p σ键，电子云轮廓图为，B正确；基态氟原子最高能级为2p，轨道形状为纺锤形，C错误；N原子杂化轨道的空间分布为四面体形，故N原子采用sp3杂化，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，D正确。
4. B 中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化，A错误；中心原子杂化类型均为sp3杂化，B正确；中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化，C错误；中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化，D错误。
5. C 杂化轨道的空间分布为四面体形的中心原子杂化方式相同，均为sp3杂化，杂化轨道的空间分布为平面三角形的中心原子杂化方式为sp2杂化，SO2的中心原子的杂化轨道类型与其他3个不同。故选C。
6. D 中用“*”标示的碳原子形成了4个σ键，与甲烷类似，其杂化类型为sp3杂化。故选D。
7. C 由图可知，PH3分子中的P原子有1个未成键的孤电子对，A错误；P、H的电负性不同，故P—H为极性键，B错误；P原子杂化轨道的空间分布为四面体形，故P原子采用sp3杂化，D错误。
8. A N2O5可看作H2O分子中H原子被硝基取代而形成，H2O是V形结构，是极性分子，则N2O5正、负电荷重心不重合，为极性分子，A错误；ClO中Cl原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，空间结构为正四面体形，B正确；NO中N原子的价电子对数为＝2，无孤电子对，杂化轨道类型为sp，C正确；H3O＋中O原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，H2O中O原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2，孤电子对数越多，键角越小，D正确。
9. A H2S的形成过程为，B错误；基态As的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，C错误；N2H4的电子式为，D错误。
10. A SO中硫原子形成4个共价键，空间结构为正四面体，A正确；S8是由分子构成的分子晶体，B错误；SO2和SO3中硫原子均为sp2杂化，但是二氧化硫中存在一个孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，故两者的键角不相等，C错误；水分子间能形成氢键，导致其沸点升高，故H2S的沸点低于H2O，D错误。
11. C 分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一个孤电子对，而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化，碳原子是sp2杂化，A、B错误；分子中有一个碳氧双键，故有12个共用电子对、11个σ键，C正确；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错误。
12. (1) > sp3 10NA <
(2) sp3 NH3含有1个孤电子对，而H2O含有2个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，导致键角减小
(3) sp2、sp3 < (4) 增大 (5) B
13. (1) sp3 15∶2 O>N>C>H
(2) 平面三角形
(3) 分子晶体 [Ar]3d24s2 (4) 4
14. (1) 3s23p2 共价晶体 sp3 ②
(2) 2 2
(3) 甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水分子形成的氢键比甲醇多
(4) 8
解析：(1) 由图可知，SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5，说明Si原子的杂化轨道数为5，由此可知Si原子的杂化类型为sp3d。(4) 以晶胞中右侧面心的Zr4+为例，同一晶胞中与Zr4+距离最近且相等的O2-数目为4，同理可知，右侧晶胞中也有4个O2-与Zr4+相连，因此Zr4+在晶胞中的配位数是8。
1 下列关于杂化轨道的说法错误的是( )
A. 只有部分原子轨道参与杂化形成杂化轨道
B. 同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C. 杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
D. 杂化轨道中一定有1个电子
2 甲醛分子的结构式为，下列描述正确的是( )
A. 甲醛分子中有4个σ键
B. 甲醛分子中的C原子为sp3杂化
C. 甲醛分子中的O原子为sp杂化
D. 甲醛分子为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面
3 下列说法错误的是( )
A. 已知：PCl3的结构示意图为，则P采取sp3杂化
B. HCl分子中的σ键电子云轮廓图：
C. 基态氟原子最高能级的轨道形状为球形
D. 已知：NH3的结构示意图为，则N的杂化轨道表示式：
4 下列分子的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A. CO2与SO2 B. CH4与NH3
C. BeCl2与BF3 D. C2H2与C2H4
5 几种分子的空间结构如图，中心原子的杂化轨道类型与其他3个不同的是( )
6 甲烷中的碳原子是sp3杂化，下列用“*”表示的碳原子的杂化状态和甲烷中的碳原子杂化状态一致的是( )
A. CH≡CH3 B. H2===CHCH3
C. CH2===HCH3 D. CH2===CHH3
7 [2024盐城五校联考]PH3的空间结构和相应的键角如图所示。下列关于PH3的叙述正确的是( )
A. PH3分子中无未成键的孤电子对
B. PH3中的化学键是非极性键
C. PH3的分子空间结构是三角锥形
D. P原子采用sp2杂化
8 N2O5在HClO4中发生反应：N2O5＋3HClO4===2NO＋3ClO＋H3O＋。N2O5的结构如图，可看作H2O分子中H原子被硝基取代而形成。下列说法不正确的是( )
A. N2O5是非极性分子
B. ClO空间结构为正四面体形
C. NO中N杂化轨道类型为sp
D. H3O＋的键角大于H2O的键角
9 下列图示或化学用语正确的是( )
A. H2O中O的杂化轨道表示式：
B. 用电子式表示H2S的形成过程：
C. 基态As的电子排布式：[Ar]4s24p3
D. N2H4的电子式：
10 硫及其化合物有着广泛的作用。硫元素具有多种化合价，在一定条件下能发生相互转化。不同温度下硫单质的状态和分子结构不同，S8环状分子的结构为。合理应用和处理含硫的化合物，在生产生活中有重要意义。下列有关说法正确的是( )
A. SO的空间结构为正四面体
B. S8是共价晶体
C. SO2和SO3中的键角相等
D. H2S的沸点高于H2O
11 化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示：，设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A. 碳、氮原子的杂化类型相同
B. 氮原子均采用sp2杂化
C. 1 mol A分子中所含σ键的数目为11NA
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
12 (1) P4S3可用于制造火柴，其分子结构如图：。电负性：S （填“＞”“＜”或“＝”，下同）P，P4S3分子中硫原子的杂化轨道类型为 。1 mol P4S3分子中孤电子对的数目为 （设NA为阿伏加德罗常数的值），∠S—P—S 109°28′。
(2) NH3、H2O以及PH3的空间结构和相应的键角如图所示。PH3中P的杂化类型是 ，H2O的键角小于NH3，分析原因：__________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3) 分子式为B4COCl6的化合物的结构如图，其中B原子的杂化类型是 ，键角：B—B—B Cl—B—Cl。
(4) 次磷酸（）的酸性强于磷酸，其可能的原因：次磷酸中与磷相连的氢原子影响了磷原子的电荷分布， （填“增大”“减小”或“不影响”）磷原子的有效核电荷，影响O—H的极性，使次磷酸中的O—H更容易断裂。
(5) 下列有关SF6（结构如图）的叙述正确的是 （填字母）。
A. 空间结构为正四面体形
B. 键角为90°、180°
C. 1 mol SF6含14 mol共价键
13 天门冬氨酸锌是一种补锌剂，可以用天门冬氨酸()和锌的化合物为原料制备。
(1) 天门冬氨酸分子中氮原子的轨道杂化类型为 ；天门冬氨酸所含σ键和π键的数目之比为 ；其所含四种元素电负性由大到小的顺序为 。
(2) Zn(NO3)2中所含NO的空间结构为 。
(3) 工业ZnCl2中常混有杂质TiCl4，TiCl4室温下为无色液体，熔、沸点低，易升华，可溶于甲苯和氯代烃等非极性溶剂中，它的晶体类型是 。基态Ti的简化核外电子排布式为 。
(4) ZnO的晶胞结构如图所示，Zn2+的配位数为 。
14 我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题。
(1) 太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为 ；单晶硅的晶体类型为 。SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为 。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为 （填序号）。
(2) CO2分子中存在 个σ键、 个π键。
(3) 甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之间，其原因是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4) 我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrO2固溶体。四方ZrO2晶胞如图所示。Zr4+在晶胞中的配位数是 。
课时1 杂化轨道理论
1. D 杂化轨道中不一定有1个电子，可以有2个电子，如PCl3中P原子采取sp3杂化，1个3s轨道和3个3p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道：；也可以是空轨道，如中的Al原子采取sp3杂化，1个3s轨道和3个3p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道：，D错误。
2. D 从结构式看，甲醛分子为平面三角形结构，所以中心原子应为sp2杂化，形成三个杂化轨道，分别与O原子和两个H原子形成σ键，还有一个未参与杂化的p轨道与O原子形成π键，该π键垂直于杂化轨道的平面。O原子不是中心原子，不发生轨道杂化。故选D。
3. C P原子杂化轨道的空间分布为四面体形，故P原子采用sp3杂化，A正确；HCl分子中的σ键为s-p σ键，电子云轮廓图为，B正确；基态氟原子最高能级为2p，轨道形状为纺锤形，C错误；N原子杂化轨道的空间分布为四面体形，故N原子采用sp3杂化，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，D正确。
4. B 中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化，A错误；中心原子杂化类型均为sp3杂化，B正确；中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化，C错误；中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化，D错误。
5. C 杂化轨道的空间分布为四面体形的中心原子杂化方式相同，均为sp3杂化，杂化轨道的空间分布为平面三角形的中心原子杂化方式为sp2杂化，SO2的中心原子的杂化轨道类型与其他3个不同。故选C。
6. D 中用“*”标示的碳原子形成了4个σ键，与甲烷类似，其杂化类型为sp3杂化。故选D。
7. C 由图可知，PH3分子中的P原子有1个未成键的孤电子对，A错误；P、H的电负性不同，故P—H为极性键，B错误；P原子杂化轨道的空间分布为四面体形，故P原子采用sp3杂化，D错误。
8. A N2O5可看作H2O分子中H原子被硝基取代而形成，H2O是V形结构，是极性分子，则N2O5正、负电荷重心不重合，为极性分子，A错误；ClO中Cl原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，空间结构为正四面体形，B正确；NO中N原子的价电子对数为＝2，无孤电子对，杂化轨道类型为sp，C正确；H3O＋中O原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，H2O中O原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2，孤电子对数越多，键角越小，D正确。
9. A H2S的形成过程为，B错误；基态As的电子排布式为[Ar]3d104s24p3，C错误；N2H4的电子式为，D错误。
10. A SO中硫原子形成4个共价键，空间结构为正四面体，A正确；S8是由分子构成的分子晶体，B错误；SO2和SO3中硫原子均为sp2杂化，但是二氧化硫中存在一个孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的斥力大于成键电子对之间的斥力，故两者的键角不相等，C错误；水分子间能形成氢键，导致其沸点升高，故H2S的沸点低于H2O，D错误。
11. C 分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子有一个孤电子对，而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化，碳原子是sp2杂化，A、B错误；分子中有一个碳氧双键，故有12个共用电子对、11个σ键，C正确；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错误。
12. (1) > sp3 10NA <
(2) sp3 NH3含有1个孤电子对，而H2O含有2个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，导致键角减小
(3) sp2、sp3 < (4) 增大 (5) B
13. (1) sp3 15∶2 O>N>C>H
(2) 平面三角形
(3) 分子晶体 [Ar]3d24s2 (4) 4
14. (1) 3s23p2 共价晶体 sp3 ②
(2) 2 2
(3) 甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水分子形成的氢键比甲醇多
(4) 8
解析：(1) 由图可知，SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5，说明Si原子的杂化轨道数为5，由此可知Si原子的杂化类型为sp3d。(4) 以晶胞中右侧面心的Zr4+为例，同一晶胞中与Zr4+距离最近且相等的O2-数目为4，同理可知，右侧晶胞中也有4个O2-与Zr4+相连，因此Zr4+在晶胞中的配位数是8。