第4课时 杂化轨道类型和分子空间结构的判断
命题热点(一)——杂化轨道类型的判断
典例导学
[例1] 下列描述错误的是 ( )
A.BF3和B的中心原子杂化方式不同
B.C和Cl具有相同的空间结构
C.CH2CH—CHCH2分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键
D.三氧化硫的三聚分子()中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化
[系统融通知能]
1.由杂化轨道数目判断
杂化轨道数 2 3 4
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数=价电子对数。
2.根据杂化轨道之间的夹角判断
内容 夹角 杂化轨道类型
不同的杂化方式,其杂化轨道之间的夹角不同,所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型 109°28' sp3
120° sp2
180° sp
3.根据杂化轨道的空间结构判断
杂化轨道的空间结构 杂化轨道类型
正四面体形 sp3
平面三角形 sp2
直线形 sp
4.根据分子或离子的空间结构判断
分子或离子的空间结构 杂化轨道类型
四面体形、三角锥形 sp3
平面三角形 sp2
角形 sp3或sp2
直线形 sp
5.有机物中碳原子的杂化方式可根据成键情况判断
若碳原子形成的全部为单键,则为sp3杂化;若有一个双键,则为sp2杂化;若有三键,则为sp杂化。
[题点多维训练]
1.在BrCHCHBr分子中,C—Br采用的成键轨道是 ( )
A.sp p B.sp2 s C.sp2 p D.sp3 p
2.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空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是 ( )
A.三角锥形、sp3 B.平面三角形、sp3
C.平面三角形、sp2 D.三角锥形、sp2
3.下列分子或离子的中心原子均为sp3杂化,且杂化轨道容纳一对孤电子对的是 ( )
A.CH4、NH3、H2O B.CO2、BBr3、S
C.C2H4、SO2、BeCl2 D.NH3、PCl3、H3O+
4.(1)NH4H2PO4中P的 杂化轨道与O的2p轨道形成 键。
(2)磷酸根离子的空间结构为 ,其中P的价电子对数为 、杂化轨道类型为 。
(3)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:
3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2↑
B3的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
命题热点(二)——分子(离子)空间结构的判断
典例导学
[例2] 下列各组分子的空间结构相同的是 ( )
A.SnCl2、BeCl2B.BF3、NH3
C.CCl4、SiF4D.CS2、OF2
[系统融通知能]
1.利用价电子对互斥理论判断
价电子 对数 杂化 类型 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型名称 分子或离子空间结构 实例
2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 sp2 3 0 平面 三角形 平面三角形 BF3
2 1 角形 SnBr2
4 sp3 4 0 四面 体形 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 角形 H2O
2.根据等电子原理判断
通常情况下,等电子体的空间结构相同,如SO2与O3均为角形结构,CH4与N均为正四面体形结构。
[题点多维训练]
1.下列说法正确的是 ( )
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2,分子的空间结构为角形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp,分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
2.三氯氧磷(POCl3)可由如下两种方法制取:2PCl3+O22POCl3,P4O10+6PCl510POCl3,其中P4O10的结构如图所示。下列说法正确的是 ( )
A.P4O10中只含有σ键
B.基态原子第一电离能:Cl>S>P
C.PCl3的VSEPR模型为四面体形
D.PCl3和POCl3中P原子的杂化类型不相同
3.硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料,可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物,请回答下列问题:
(1)硼砂中阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的空间结构模型如图所示,则在Xm-中,2号硼原子的杂化类型为 ;m= (填数字)。
(2)BN中B的化合价为 ,请解释原因: 。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B的空间结构为 ;NaBF4的电子式为 。
第4课时 杂化轨道类型和分子空间结构的判断
命题热点(一)
[例1] 选B BF3形成3个σ键,没有孤电子对,中心原子是sp2杂化,B形成4个σ键,没有孤电子对,中心原子是sp3杂化,故A正确;C形成3个σ键,没有孤电子对,是平面三角形,Cl形成3个σ键,有一个孤电子对,是三角锥形,故B错误;CH2CH—CHCH2分子中所有碳原子的价电子对数均为3,均采取sp2杂化,故C正确;三氧化硫的三聚分子()中S原子均形成4个σ键,没有孤电子对,杂化轨道类型为sp3杂化,故D正确。
[题点多维训练]
1.选C BrCHCHBr分子为平面结构,CC中的C原子为sp2杂化,与Br原子的4p轨道上的单电子成键,所成C—Br采用的成键轨道为sp2 p。
2.选A SOCl2分子中S原子形成2个S—Cl、1个SO,价电子对数=σ键数+孤电子对数=3+×(6-1×2-2)=4,杂化轨道数是4,故S原子采取sp3杂化,由于中心S原子含1个孤电子对,则其分子的空间结构为三角锥形,A项正确。
3.选D CH4、NH3、H2O的中心原子价电子对数都是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,故A错误;CO2、BBr3、S中的中心原子价电子对数分别是2、3、4,且CO2、BBr3、S中孤电子对数分别是0、0、1,故B错误;C2H4、SO2、BeCl2中的中心原子价电子对数分别是3、3、2,且C2H4、SO2、BeCl2中孤电子对数分别是0、1、0,故C错误;NH3、PCl3、H3O+的中心原子价电子对数都是4,采用sp3杂化,中心原子上的孤电子对数都是1,故D正确。
4.(1)sp3 σ (2)正四面体形 4 sp3 (3)sp3 sp2
命题热点(二)
[例2] 选C 其中A、D项中分子的分析如下表:
σ键电 子对数 中心原子上 的孤电子对数 价电子 对数 空间 结构
SnCl2 2 ×(4-2×1)=1 3 角形
BeCl2 2 ×(2-2×1)=0 2 直线形
CS2 2 ×(4-2×2)=0 2 直线形
OF2 2 ×(6-2×1)=2 4 角形
B项中BF3、NH3的空间结构分别为平面三角形、三角锥形;C项中CCl4与SiF4的空间结构均为正四面体形。
[题点多维训练]
1.选C CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同,所以分子的空间结构是四面体形,A错误;H2O分子中O原子的价电子对数为2+×(6-1×2)=4,为sp3杂化,含有2个孤电子对,分子的空间结构为角形,B错误;CO2中C原子的价电子对数为2+×(4-2×2)=2,为sp杂化,分子的空间结构为直线形,C正确;S中S原子的价电子对数为3+×(6+2-3×2)=4,为sp3杂化,含1个孤电子对,空间结构为三角锥形,D错误。
2.选C P4O10结构中含有P—O、PO,既有σ键,又有π键,A错误;同周期元素从左到右第一电离能有增大的趋势,P元素原子3p能级处于半充满状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故基态原子第一电离能为Cl>P>S,B错误;PCl3中P原子的价电子对数为3+1=4,VSEPR模型为四面体形,C正确;PCl3分子中磷原子形成了3个σ键,孤电子对数为=1,所以磷原子采取sp3杂化,POCl3是四配位的分子,中心原子上没有孤对电子,所以磷原子采取 sp3杂化,杂化类型相同,D错误。
3.解析:(1)根据图示可知,2号B原子的价层电子对数为3,且无孤电子对,故采取sp2杂化;该阴离子的化学式为[H4B4O9]m-,其中H显+1价、B显+3价、O显-2价,所以m=2。
答案:(1)sp2 2
(2)+3 N的电负性大于B的电负性
(3)正四面体形 Na+[︰︰︰︰]-(共73张PPT)
杂化轨道类型和分子空间结构的判断
第4课时
目录
命题热点（一）
杂化轨道类型的判断
命题热点（二）
分子(离子)空间结构的判断
课时跟踪检测
杂化轨道类型的判断
命题热点(一)
典例导学
[例1] 下列描述错误的是( )
A.BF3和B的中心原子杂化方式不同
B.C和Cl具有相同的空间结构
C.CH2 CH—CH CH2分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键
D.三氧化硫的三聚分子( )中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化
√
[解析] BF3形成3个σ键,没有孤电子对,中心原子是sp2杂化,B形成4个σ键,没有孤电子对,中心原子是sp3杂化,故A正确;C形成3个σ键,没有孤电子对,是平面三角形,Cl形成3个σ键,有一个孤电子对,是三角锥形,故B错误;CH2===CH—CH===CH2分子中所有碳原子的价电子对数均为3,均采取sp2杂化,故C正确;三氧化硫的三聚分子( )
中S原子均形成4个σ键,没有孤电子对,杂化轨道类型为sp3杂化,故D正确。
系统融通知能
1.由杂化轨道数目判断
杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数=价电子对数。
杂化轨道数 2 3 4
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
2.根据杂化轨道之间的夹角判断
内容 夹角 杂化轨道类型
不同的杂化方式,其杂化轨道之间的夹角不同,所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型 109°28' sp3
120° sp2
180° sp
3.根据杂化轨道的空间结构判断
杂化轨道的空间结构 杂化轨道类型
正四面体形 sp3
平面三角形 sp2
直线形 sp
4.根据分子或离子的空间结构判断
分子或离子的空间结构 杂化轨道类型
四面体形、三角锥形 sp3
平面三角形 sp2
角形 sp3或sp2
直线形 sp
5.有机物中碳原子的杂化方式可根据成键情况判断
若碳原子形成的全部为单键,则为sp3杂化;若有一个双键,则为sp2杂化;若有三键,则为sp杂化。
题点多维训练
1.在BrCH===CHBr分子中,C—Br采用的成键轨道是( )
A.sp p B.sp2 s
C.sp2 p D.sp3 p
解析:BrCH===CHBr分子为平面结构,C===C中的C原子为sp2杂化,与Br原子的4p轨道上的单电子成键,所成C—Br采用的成键轨道为sp2 p。
√
2.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空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是 ( )
A.三角锥形、sp3 B.平面三角形、sp3
C.平面三角形、sp2 D.三角锥形、sp2
√
解析: SOCl2分子中S原子形成2个S—Cl、1个S===O,价电子对数=σ键数+孤电子对数=3+×(6-1×2-2)=4,杂化轨道数是4,故S原子采取sp3杂化,由于中心S原子含1个孤电子对,则其分子的空间结构为三角锥形,A项正确。
3.下列分子或离子的中心原子均为sp3杂化,且杂化轨道容纳一对孤电子对的是 ( )
A.CH4、NH3、H2O B.CO2、BBr3、S
C.C2H4、SO2、BeCl2 D.NH3、PCl3、H3O+
√
解析:CH4、NH3、H2O的中心原子价电子对数都是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,故A错误;CO2、BBr3、S中的中心原子价电子对数分别是2、3、4,且CO2、BBr3、S中孤电子对数分别是0、0、1,故B错误;C2H4、SO2、BeCl2中的中心原子价电子对数分别是3、3、2,且C2H4、SO2、BeCl2中孤电子对数分别是0、1、0,故C错误;NH3、PCl3、H3O+的中心原子价电子对数都是4,采用sp3杂化,中心原子上的孤电子对数都是1,故D正确。
4．(1)NH4H2PO4中P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。
(2)磷酸根离子的空间结构为___________，其中P的价电子对数为______、杂化轨道类型为______。
sp3
σ
正四面体形
4
sp3
(3)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:
3NH3BH3+6H2O===3N+B3+9H2↑
B3的结构为 。在该反应中,B原子的杂化轨道类型
由 变为 。
sp3
sp2
命题热点(二)
分子(离子)空间结构的判断
典例导学
[例2] 下列各组分子的空间结构相同的是( )
A.SnCl2、BeCl2 B.BF3、NH3
C.CCl4、SiF4 D.CS2、OF2
√
[解析] 其中A、D项中分子的分析如下表:
σ键电 子对数 中心原子上 的孤电子对数 价电子 对数 空间
结构
SnCl2 2 3 角形
BeCl2 2 2 直线形
CS2 2 2 直线形
OF2 2 4 角形
B项中BF3、NH3的空间结构分别为平面三角形、三角锥形;C项中CCl4与SiF4的空间结构均为正四面体形。
系统融通知能
1.利用价电子对互斥理论判断
价电 子对数 杂化 类型 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型名称 分子或离子 空间结构 实例
2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 sp2 3 0 平面 三角形 平面三角形 BF3
2 1 角形 SnBr2
4 sp3 4 0 四面体形 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 角形 H2O
续表
2.根据等电子原理判断
通常情况下,等电子体的空间结构相同,如SO2与O3均为角形结构,CH4与N均为正四面体形结构。
1.下列说法正确的是 ( )
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2,分子的空间结构为角形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp,分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
题点多维训练
√
解析:CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同,所以分子的空间结构是四面体形,A错误;H2O分子中O原子的价电子对数为2+×(6-1×2)=4,为sp3杂化,含有2个孤电子对,分子的空间结构为角形,B错误;CO2中C原子的价电子对数为2+×(4-2×2)=2,为sp杂化,分子的空间结构为直线形,C正确;S中S原子的价电子对数为3+×(6+2-3×2)=4,为sp3杂化,含1个孤电子对,空间结构为三角锥形,D错误。
2．三氯氧磷(POCl3)可由如下两种
方法制取：2PCl3＋O2===2POCl3，
P4O10＋6PCl5===10POCl3，其中P4O10的结构
如图所示。下列说法正确的是( )
A．P4O10中只含有σ键
B．基态原子第一电离能：Cl>S>P
C．PCl3的VSEPR模型为四面体形
D．PCl3和POCl3中P原子的杂化类型不相同
√
解析:P4O10结构中含有P—O、P O,既有σ键,又有π键,A错误;同周期元素从左到右第一电离能有增大的趋势,P元素原子3p能级处于半充满状态,第一电离能高于同周期相邻元素,故基态原子第一电离能为Cl>P>S,B错误;PCl3中P原子的价电子对数为3+1=4,VSEPR模型为四面体形,C正确;PCl3分子中磷原子形成了3个σ键,孤电子对数为=1,所以磷原子采取sp3杂化,POCl3是四配位的分子,中心原子上没有孤对电子,所以磷原子采取 sp3杂化,杂化类型相同,D错误。
3．硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物，请回答下列问题：
(1)硼砂中阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的空间结构模型如图所示，则在Xm－中，2号硼原子的杂化类型为________；m＝________(填数字)。
sp2
2
解析:根据图示可知,2号B原子的价层电子对数为3,且无孤电子对,故采取sp2杂化;该阴离子的化学式为[H4B4O9]m-,其中H显+1价、B显+3价、O显-2价,所以m=2。
(2)BN中B的化合价为________，请解释原因：_________________________。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B的空间结构
为 ;NaBF4的电子式为 。
+3
N的电负性大于B的电负性
正四面体形
Na+[︰︰︰︰]-
课时跟踪检测
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√
1.(2024·陕西渭南高二阶段练习)下列分子或离子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是 ( )
A.AsH3 平面三角形 sp3杂化
B.H3O+ 平面三角形 sp2杂化
C.H2Se V形 sp3杂化
D.C 三角锥形 sp3杂化
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解析:AsH3中心原子的价电子对数=3+(5-3×1)=4,为sp3杂化,有一个孤电子对,空间结构为三角锥形,A错误;H3O+的中心原子的价电子对数=3+(6-1-3×1)=4,为sp3杂化,有一个孤电子对,空间结构为三角锥形,B错误;H2Se中心原子的价电子对数=2+(6-2×1)=4,为sp3杂化,有两个孤电子对,空间结构为V形,C正确;C中心原子的价电子对数=3+(4+2-3×2)=
3,为sp2杂化,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,D错误。
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√
2.(2024·天津滨海新区高二阶段练习)鲍林提出杂化轨道理论能解释分子的空间结构,下列关于粒子的描述正确的是 ( )
选项 粒子 空间结构 解释
A SO2 V形 S原子采取sp2杂化
B CO2 直线形 C原子采取sp2杂化
C SO3 平面形 C原子采取sp3杂化
D 四面体形 Cl原子采取sp3杂化
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解析:二氧化硫分子中价电子对数=σ键数+孤电子对数=2+(6-2×2)=3,含有一个孤电子对,所以硫原子采取sp2杂化,为V形结构,A正确;CO2中C原子价电子对数=2+(4-2×2)=2,且C原子不含孤电子对,则C原子采取sp杂化,CO2为直线形,B错误;SO3中S原子价电子对数=3+(6-3×2)=3,为sp2杂化,SO3是平面三角形,C错误;中Cl原子价电子对数=3+(7+1-3×2)=4,且Cl原子含有1个孤电子对,则离子中Cl原子采取sp3杂化,为三角锥形结构,D错误。
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√
3.(2024·河南南阳高二阶段练习)下列有关分子中杂化类型和空间结构的分析不正确的是 ( )
A.XeF2中心原子的价电子对数为5
B.SO2和SO3分子中S原子均采取sp2杂化,具有相同的VSEPR模型
C.化合物Cl2O的空间结构为V形
D.吡啶( )中含有与苯类似的大π键,其N原子的孤电子对占据2p轨道
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解析:XeF2中心原子的价电子对数为2+=5,A正确;SO2和SO3分子中S原子的价电子对数均为3,均采取sp2杂化,VSEPR模型相同但实际空间结构不同,B正确;Cl2O分子中中心原子O的价电子对数为2+=4,采取sp3杂化,含有2个孤电子对,实际空间结构为V形,C正确;杂化轨道用于容纳形成σ键的电子和孤电子对,未参与杂化的电子形成π键,吡啶分子中N原子的孤电子对应占据sp2杂化轨道,D错误。
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√
4.类推的思维方法在化学学习中应用广泛,但类推出的结论需经过实践的检验才能确定其正确与否。下列几种类推结论错误的是 ( )
A.Al(OH)3能与NaOH溶液反应,则Be(OH)2也能与NaOH溶液反应
B.SO2是“V形”分子,则O3是“V形”分子
C.NH3中N原子采用sp3杂化则PH3中P也采用sp3杂化
D.工业制Mg采用电解熔融MgCl2的方法,则工业制Al也可采用电解熔融AlCl3的方法
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解析:根据对角线原则,Al、Be化学性质相似,Be(OH)2也能与NaOH溶液反应,A正确; SO2、O3互为等电子体,分子结构相似,则是“V形”分子,B正确;NH3分子中N原子的价电子对数为3+=4,孤电子对数为1,N原子采用sp3杂化;PH3中P形成3个共价键,孤电子对数为1,也采用sp3杂化,C正确;MgCl2是离子化合物,在熔融状态下导电,能用电解熔融的MgCl2来制取金属镁,AlCl3是共价化合物,在熔融状态下不导电,故不能用电解熔融的AlCl3来制取金属铝,工业制Al可采用电解熔融Al2O3,D错误。
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5.(2024·福建三明高二阶段练习)P原子在形成PCl5分子时,3s、3p轨道和1个3d轨道参与形成sp3d杂化,PCl5的空间构型为三角双锥形(如图所示)。下列关于PCl5分子的说法不正确的是 ( )
A.PCl5分子中价电子对数为5
B.PCl5分子中没有形成π键
C.PCl5分子中所有Cl—P—Cl的键角都相等
D.PCl5为非极性分子
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解析:PCl5分子中价电子对数为5+=5,故A正确;PCl5分子中是由P—Cl单键构成的,没有π键,故B正确;根据题图知,平面上键角Cl—P—Cl为120°、上顶点和平面上的Cl原子形成的键角Cl—P—Cl为90°,上下顶点和P原子形成的键角Cl—P—Cl为180°,故C错误;由图可知PCl5分子结构对称,正负电荷中心重合,为非极性分子,故D正确。
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6.3 氨基 1 金刚烷醇可用于合成药物维格列汀(治疗2型糖尿病),其分子结构如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.分子中O原子和N原子均为sp3杂化
B.分子中C—O—H的键角大于C—N—H的键角
C.分子中O—H的极性大于N—H的极性
D.分子式为C10H17NO
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解析:分子中O原子和N原子的价电子对数均为4,故均为sp3杂化,A正确; N有一个孤电子对,O有两个孤电子对,O的孤电子对多,排斥作用大,分子中C—O—H的键角小于C—N—H的键角,B错误;电负性O>N>H,分子中O—H的极性大于N—H的极性,C正确;由结构可知,分子式为C10H17NO,D正确。
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√
7.利用离子液体[EMIM][AlCl4]可电沉积还原金属Ge,其中[EMIM]+的结构如图所示。
下列有关说法错误的是( )
A.该离子液体能导电
B.[AlCl4]-的空间结构为正四面体形
C.该物质中碳原子的杂化类型为sp3
D.电解沉积金属时,金属在阴极析出
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解析:离子液体中含有可以自由移动的离子,可以导电,A正确;[AlCl4]-的价电子对数为4,则其空间结构为正四面体形,B正确;由结构图可知该阳离子中含与4个原子相连的C,采用sp3杂化,环上与3个原子相连的C原子采用sp2杂化,C错误;金属阳离子在阴极上得到电子生成单质,D正确。
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√
8.很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如,解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ,化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的是 ( )
A.在Ⅰ中S原子采取sp2杂化
B.在Ⅱ中S元素的电负性最大
C.在Ⅲ中存在离子键与共价键
D.在Ⅳ中硫氧键的键能均相等
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2
3
4
解析:Ⅰ中S原子的价电子对数=2+=4,因此S原子采取sp3杂化,故A错误;Ⅱ中含有的元素为H、C、O、S、Hg,同周期主族元素从左至右元素的电负性逐渐增大,同主族元素从上至下元素的电负性逐渐减小,因此5种元素中电负性最大的为O元素,故B错误;Ⅲ中存在C—H、C—C、C—S、S O、S—O、S—H共价键,阴离子与Na+之间有离子键,故C正确;Ⅳ中的中心S原子有硫氧单键,也有硫氧双键,键能不相等,故D错误。
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9．(2024·江苏扬州高二阶段练习)回答下列问题：
(1)基态Cr原子价电子排布式为________；核外有_____种不同运动状态的电子。
解析：铬元素原子序数为24，即基态铬原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，所以价电子排布式为3d54s1；基态铬原子核外有24个电子，结合能量最低原理和泡利不相容原理可知每个电子运动状态均不同，所以核外有24种不同运动状态的电子。
3d54s1
24
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(2)CH3CH2OH与H2O能以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为__________________________________。
解析：乙醇分子含有羟基，可以和水分子形成氢键。
H2O与CH3CH2OH分子间能形成氢键
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(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，纳米TiO2催化的一个实例如图所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子数为________，化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为_________。
7
O>N>C
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解析：苯环上的碳原子以及形成双键的碳原子均为sp2杂化，所以有7个；化合物乙中羟基中的O原子、氨基中的N原子以及非苯环上的C原子均为sp3杂化，非金属性越强，电负性越大，所以电负性O＞N＞C。
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(4)试预测的空间结构为 。
解析:与CO2所含原子总数相同,价电子总数相同,互为等电子体,根据CO2的空间结构可知应为直线形。
(5)仅由第二周期元素组成的共价分子中互为等电子体的有____________________(任写一组)。
解析:仅由第二周期元素组成的共价分子中互为等电子体的有CO和N2、CO2和N2O。
直线形
N2、CO(CO2、N2O)
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10．(2024·四川凉山高二阶段练习)氢、碳、氮、氧元素的单质及化合物在很多领域有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)画出基态N原子的价电子轨道表示式______________，核外有_____种电子运动状态。
解析:基态N原子价电子排布为2s22p3,则基态N原子的价电子轨道表示式为 ,核外有7个电子,则有7种电子运动状态。
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(2)下列微粒中：
①PH3 ②NH3 ③H2O2 ④N2 ⑤CO2 ⑥C2H6
⑦HCN，既有σ键又有π键的是________(填序号)；COCl2中σ键和π键的数目比为______，其空间结构为____________。
④⑤⑦
3∶1
平面三角形
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解析:①PH3含P—H单键，②NH3含N—H单键，③H2O2含H—O、O—O单键，④N2含N≡N，⑤CO2含有C===O，⑥C2H6含有C—C单键和C—H单键，⑦HCN含H—C单键、C≡N，既有σ键又有π键说明含有双键或三键，则④⑤⑦符合；COCl2的结构式为 , O===C双键中σ键、π键各一个，C—Cl为σ键，故COCl2中σ键和π键数目比为3∶1，C原子的价电子对数为3，无孤电子对，其分子空间结构为平面三角形。
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(3)PH3的电子式________________，键角PH3__________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)NH3，热稳定性：PH3__________NH3。
解析:PH3是共价化合物,P、H原子间共用3对电子对,其电子式为H︰︰H,N电负性大于P,导致成键电子偏向N,增大了成键电子对间的斥力,键角变大,所以键角:PH3小于NH3,同主族从上到下非金属性依次减弱,非金属性:N>P,则热稳定性:PH3小于NH3。
H︰︰H
小于
小于
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(4)N2F2(二氟氮烯)分子中的氮原子采用sp2杂化，则N2F2的结构式为______________。
解析:N2F2 (二氟氮烯)分子中的氮原子采用sp2杂化,说明N原子的价电子对数为3,说明N原子形成—N N—结构,则N2F2的结构式为F—N ===N—F。
F—N===N—F
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(5)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]常用作有机合成催化剂,Cr2的结构如图。1 mol (NH4)2Cr2O7中σ键数目为 NA。
解析:1个(NH4)2Cr2O7中的Cr2含有8个σ键,还有2×4=8个N—H,所以1 mol (NH4)2Cr2O7中σ键数目为16NA。
16
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11．Ⅰ.①CCl4 ②BeCl2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤NH ⑥BF3 ⑦HCHO ⑧H2O ⑨H2O2 ⑩SiH4
(1)所有原子共平面的是_____________。(填序号，下同)
解析:Ⅰ.①CCl4中心原子碳原子为sp3杂化,分子为正四面体形;②BeCl2中心原子铍原子为sp杂化,分子为直线形;③CH≡CH中碳原子为sp杂化,分子为直线形;④NH3中心原子氮原子为sp3杂化,分子为三角锥形;⑤N中心原子氮原子为sp3杂化,离子为正四面体形;⑥BF3中心
②③⑥⑦⑧
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原子硼原子为sp2杂化,分子为平面正三角形;⑦HCHO中碳原子为sp2杂化,分子为平面三角形;⑧H2O中心原子氧原子为sp3杂化,分子为V形;⑨H2O2中氧原子为sp3杂化,分子为半开书页形,两个O在书轴上,两个氢分别和两个O相连,但不在同一平面上;⑩SiH4中心原子硅原子为sp3杂化,分子为正四面体形。
(1)由上述分析,所有原子共平面的是粒子构型为平面或者直线形的,故有②③⑥⑦⑧。
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(2)中心原子采用sp2杂化方式的是________。
解析:①CCl4中心原子碳原子为sp3杂化,分子为正四面体形;②BeCl2中心原子铍原子为sp杂化,分子为直线形;③CH≡CH中碳原子为sp杂化,分子为直线形;④NH3中心原子氮原子为sp3杂化,分子为三角锥形;⑤N中心原子氮原子为sp3杂化,离子为正四面体形;⑥BF3中心原子硼原子为sp2杂化,分子为平面正三角形;⑦HCHO中碳原子为sp2杂化,分子为平面三角形;⑧H2O中心原子氧原子为sp3杂化,分子为V形;
⑥⑦
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⑨H2O2中氧原子为sp3杂化,分子为半开书页形,两个O在书轴上,两个氢分别和两个O相连,但不在同一平面上;⑩SiH4中心原子硅原子为sp3杂化,分子为正四面体形。
(2)由上述分析,中心原子采用sp2杂化方式的是⑥⑦。
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(3)含有极性键的极性分子是___________。
解析:①CCl4中心原子碳原子为sp3杂化,分子为正四面体形;②BeCl2中心原子铍原子为sp杂化,分子为直线形;③CH≡CH中碳原子为sp杂化,分子为直线形;④NH3中心原子氮原子为sp3杂化,分子为三角锥形;⑤N中心原子氮原子为sp3杂化,离子为正四面体形;⑥BF3中心原子硼原子为sp2杂化,分子为平面正三角形;⑦HCHO中碳原子为sp2杂化,分子为平面三角形;⑧H2O中心原子氧原子为sp3杂化,分子为V形;
④⑦⑧⑨
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⑨H2O2中氧原子为sp3杂化,分子为半开书页形,两个O在书轴上,两个氢分别和两个O相连,但不在同一平面上;⑩SiH4中心原子硅原子为sp3杂化,分子为正四面体形。
(3)极性键是不同原子形成的共价键,极性分子需要分子中正负电荷中心不重合,故为④⑦⑧⑨。
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Ⅱ.掺杂了硒(Se)、碲(Te)固溶物的Ag2S是一种具有良好塑性和热电性能的柔性半导体材料，该材料能用于可穿戴式、植入式电子设备的制备。回答下列问题：
(4)比较键角大小:气态SeO3分子 Se(填“>”“<”或“=”),原因是______________________________________________________
____________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
SeO3分子中心原子Se原子为sp2杂化,分子构型为平面正三角
形,故键角为120°,而Se中心原子Se原子为sp3杂化,分子构型为三
角锥形,且由于孤电子对对成键电子的排斥,导致键角更小,键角小于
109°28'
>
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解析:SeO3分子中心原子Se原子为sp2杂化,分子构型为平面正三角形,故键角为120°,而Se离子中心原子Se原子为sp3杂化,分子构型为三角锥形,且由于孤电子对对成键电子的排斥,导致键角更小,键角小于109°28',故键角大小:气态SeO3分子>Se。
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(5)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为____________形；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为______，该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为___(填图中字母)。
平面正三角
sp3
a
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解析:SO3中心原子硫原子为sp2杂化,分子为平面正三角形,固体三氧化硫中S原子都成四根单键与其他原子连接,杂化轨道类型为sp3杂化,根据氧原子的成键特点,a为双键,b为单键,故较短的为a。
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高阶思维训练
12.由四种短周期主族元素形成的某有机物甲的结构如图所示,甲分子中所有原子共平面,X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Y、Z、W、X的原子半径依次减小。下列说法错误的是( )
A.通常状况下,由于甲分子间形成氢键使甲呈固态
B.(YZ)2为直线形分子,其中2个Y原子均采取sp杂化
C.由于甲分子中所有原子共平面,所以甲分子中Z的杂化方式为sp2
D.电负性:ZZ>Y
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解析:X、Y、Z、W为短周期主族元素且原子序数依次增大,X半径最小,只连一个键,X为H元素;Y连4个键,Y为C元素; Z形成3个共价键,Z为N元素;W形成2个共价键,W为O元素,以此来解答。由上述分析,X、Y、Z、W分别为H、C、N、O;化合物甲为尿素,分子间形成氢键使熔点变高,甲呈固态,故A正确。(YZ)2的结构式为N≡C—C≡N,为直线形分子,两个C均采用sp杂化,故B正确。尿素分子中所有原子共平面,所以甲分子中N的杂化方式为sp2,故C正确。电负性:NO>C,故D错误。
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13.氧化铟基纳米催化剂In2O3可用于CO2选择性加氢制备CH3OH,其反应机理如图所示。下列说法不正确的是 ( )
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A.该反应每生成1 mol CH3OH,转移6 mol电子
B.CH3OH与CO2中,碳原子的杂化方式分别是sp3与sp杂化
C.该反应过程中CO2只有π键断裂,没有σ键断裂,但有新σ键形成
D.催化剂In2O3,参与反应生成了过渡态物质,降低了反应的活化能,加快了化学反应速率
√
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解析:由流程图可知,过程中的反应物为CO2+3H2,生成物为CH3OH+H2O,总反应为CO2+3H2 CH3OH+H2O,每生成1 mol CH3OH,转移6 mol电子,故A正确。CH3OH中C原子有4个价电子对,采用sp3杂化;CO2中C有2个价电子对,采用sp杂化,故B正确。H2O中的O来自CO2,说明CO2中π键和σ键均断裂,故C错误。催化剂要参与反应过程,生成了过渡态物质,降低了反应的活化能,加快了化学反应速率,故D正确。课时跟踪检测(十一) 杂化轨道类型和分子空间结构的判断
1.(2024·陕西渭南高二阶段练习)下列分子或离子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是 ( )
A.AsH3 平面三角形 sp3杂化
B.H3O+ 平面三角形 sp2杂化
C.H2Se V形 sp3杂化
D.C 三角锥形 sp3杂化
2.(2024·天津滨海新区高二阶段练习)鲍林提出杂化轨道理论能解释分子的空间结构,下列关于粒子的描述正确的是 ( )
选项 粒子 空间结构 解释
A SO2 V形 S原子采取sp2杂化
B CO2 直线形 C原子采取sp2杂化
C SO3 平面形 C原子采取sp3杂化
D 四面体形 Cl原子采取sp3杂化
3.(2024·河南南阳高二阶段练习)下列有关分子中杂化类型和空间结构的分析不正确的是 ( )
A.XeF2中心原子的价电子对数为5
B.SO2和SO3分子中S原子均采取sp2杂化,具有相同的VSEPR模型
C.化合物Cl2O的空间结构为V形
D.吡啶()中含有与苯类似的大π键,其N原子的孤电子对占据2p轨道
4.类推的思维方法在化学学习中应用广泛,但类推出的结论需经过实践的检验才能确定其正确与否。下列几种类推结论错误的是 ( )
A.Al(OH)3能与NaOH溶液反应,则Be(OH)2也能与NaOH溶液反应
B.SO2是“V形”分子,则O3是“V形”分子
C.NH3中N原子采用sp3杂化则PH3中P也采用sp3杂化
D.工业制Mg采用电解熔融MgCl2的方法,则工业制Al也可采用电解熔融AlCl3的方法
5.(2024·福建三明高二阶段练习)P原子在形成PCl5分子时,3s、3p轨道和1个3d轨道参与形成sp3d杂化,PCl5的空间构型为三角双锥形(如图所示)。下列关于PCl5分子的说法不正确的是 ( )
A.PCl5分子中价电子对数为5
B.PCl5分子中没有形成π键
C.PCl5分子中所有Cl—P—Cl的键角都相等
D.PCl5为非极性分子
6.3 氨基 1 金刚烷醇可用于合成药物维格列汀(治疗2型糖尿病),其分子结构如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.分子中O原子和N原子均为sp3杂化
B.分子中C—O—H的键角大于C—N—H的键角
C.分子中O—H的极性大于N—H的极性
D.分子式为C10H17NO
7.利用离子液体[EMIM][AlCl4]可电沉积还原金属Ge,其中[EMIM]+的结构如图所示。
下列有关说法错误的是 ( )
A.该离子液体能导电
B.[AlCl4]-的空间结构为正四面体形
C.该物质中碳原子的杂化类型为sp3
D.电解沉积金属时,金属在阴极析出
8.很多含巯基(—SH)的有机化合物是重金属元素汞的解毒剂。例如,解毒剂化合物Ⅰ可与氧化汞生成化合物Ⅱ,化合物Ⅲ也是一种汞解毒剂。化合物Ⅳ是一种强酸。下列说法正确的是 ( )
A.在Ⅰ中S原子采取sp2杂化
B.在Ⅱ中S元素的电负性最大
C.在Ⅲ中存在离子键与共价键
D.在Ⅳ中硫氧键的键能均相等
9.(2024·江苏扬州高二阶段练习)回答下列问题:
(1)基态Cr原子价电子排布式为 ;核外有 种不同运动状态的电子。
(2)CH3CH2OH与H2O能以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为 。
(3)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,纳米TiO2催化的一个实例如图所示。化合物甲的分子中采取sp2方式杂化的碳原子数为 ,化合物乙中采取sp3方式杂化的原子对应的元素的电负性由大到小的顺序为 。
(4)试预测的空间结构为 。
(5)仅由第二周期元素组成的共价分子中互为等电子体的有 (任写一组)。
10.(2024·四川凉山高二阶段练习)氢、碳、氮、氧元素的单质及化合物在很多领域有着广泛的应用。回答下列问题:
(1)画出基态N原子的价电子轨道表示式 ,核外有 种电子运动状态。
(2)下列微粒中:
①PH3 ②NH3 ③H2O2 ④N2 ⑤CO2 ⑥C2H6
⑦HCN,既有σ键又有π键的是 (填序号);COCl2中σ键和π键的数目比为 ,其空间结构为 。
(3)PH3的电子式 ,键角PH3 (填“大于”“小于”或“等于”,下同)NH3,热稳定性:PH3 NH3。
(4)N2F2(二氟氮烯)分子中的氮原子采用sp2杂化,则N2F2的结构式为 。
(5)重铬酸铵[(NH4)2Cr2O7]常用作有机合成催化剂,Cr2的结构如图。1 mol (NH4)2Cr2O7中σ键数目为 NA。
11.Ⅰ.①CCl4 ②BeCl2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤N ⑥BF3 ⑦HCHO ⑧H2O ⑨H2O2 ⑩SiH4
(1)所有原子共平面的是 。(填序号,下同)
(2)中心原子采用sp2杂化方式的是 。
(3)含有极性键的极性分子是 。
Ⅱ.掺杂了硒(Se)、碲(Te)固溶物的Ag2S是一种具有良好塑性和热电性能的柔性半导体材料,该材料能用于可穿戴式、植入式电子设备的制备。回答下列问题:
(4)比较键角大小:气态SeO3分子 Se(填“>”“<”或“=”),原因是 。
(5)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为 形;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为 ,该结构中S—O键长有两类,一类键长约140 pm,另一类键长约160 pm,较短的键为 (填图中字母)。
高阶思维训练
12.由四种短周期主族元素形成的某有机物甲的结构如图所示,甲分子中所有原子共平面,X、Y、Z、W的原子序数依次增大,Y、Z、W、X的原子半径依次减小。下列说法错误的是 ( )
A.通常状况下,由于甲分子间形成氢键使甲呈固态
B.(YZ)2为直线形分子,其中2个Y原子均采取sp杂化
C.由于甲分子中所有原子共平面,所以甲分子中Z的杂化方式为sp2
D.电负性:ZZ>Y
13.氧化铟基纳米催化剂In2O3可用于CO2选择性加氢制备CH3OH,其反应机理如图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.该反应每生成1 mol CH3OH,转移6 mol电子
B.CH3OH与CO2中,碳原子的杂化方式分别是sp3与sp杂化
C.该反应过程中CO2只有π键断裂,没有σ键断裂,但有新σ键形成
D.催化剂In2O3,参与反应生成了过渡态物质,降低了反应的活化能,加快了化学反应速率
课时跟踪检测(十一)
1.选C AsH3中心原子的价电子对数=3+(5-3×1)=4,为sp3杂化,有一个孤电子对,空间结构为三角锥形,A错误;H3O+的中心原子的价电子对数=3+(6-1-3×1)=4,为sp3杂化,有一个孤电子对,空间结构为三角锥形,B错误;H2Se中心原子的价电子对数=2+(6-2×1)=4,为sp3杂化,有两个孤电子对,空间结构为V形,C正确;C中心原子的价电子对数=3+(4+2-3×2)=3,为sp2杂化,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,D错误。
2.选A 二氧化硫分子中价电子对数=σ键数+孤电子对数=2+(6-2×2)=3,含有一个孤电子对,所以硫原子采取sp2杂化,为V形结构,A正确;CO2中C原子价电子对数=2+(4-2×2)=2,且C原子不含孤电子对,则C原子采取sp杂化,CO2为直线形,B错误;SO3中S原子价电子对数=3+(6-3×2)=3,为sp2杂化,SO3是平面三角形,C错误;中Cl原子价电子对数=3+(7+1-3×2)=4,且Cl原子含有1个孤电子对,则离子中Cl原子采取sp3杂化,为三角锥形结构,D错误。
3.选D XeF2中心原子的价电子对数为2+=5,A正确;SO2和SO3分子中S原子的价电子对数均为3,均采取sp2杂化,VSEPR模型相同但实际空间结构不同,B正确;Cl2O分子中中心原子O的价电子对数为2+=4,采取sp3杂化,含有2个孤电子对,实际空间结构为V形,C正确;杂化轨道用于容纳形成σ键的电子和孤电子对,未参与杂化的电子形成π键,吡啶分子中N原子的孤电子对应占据sp2杂化轨道,D错误。
4.选D 根据对角线原则,Al、Be化学性质相似,Be(OH)2也能与NaOH溶液反应,A正确; SO2、O3互为等电子体,分子结构相似,则是“V形”分子,B正确;NH3分子中N原子的价电子对数为3+=4,孤电子对数为1,N原子采用sp3杂化;PH3中P形成3个共价键,孤电子对数为1,也采用sp3杂化,C正确;MgCl2是离子化合物,在熔融状态下导电,能用电解熔融的MgCl2来制取金属镁,AlCl3是共价化合物,在熔融状态下不导电,故不能用电解熔融的AlCl3来制取金属铝,工业制Al可采用电解熔融Al2O3,D错误。
5.选C PCl5分子中价电子对数为5+=5,故A正确;PCl5分子中是由P—Cl单键构成的,没有π键,故B正确;根据题图知,平面上键角Cl—P—Cl为120°、上顶点和平面上的Cl原子形成的键角Cl—P—Cl为90°,上下顶点和P原子形成的键角Cl—P—Cl为180°,故C错误;由图可知PCl5分子结构对称,正负电荷中心重合,为非极性分子,故D正确。
6.选B 分子中O原子和N原子的价电子对数均为4,故均为sp3杂化,A正确; N有一个孤电子对,O有两个孤电子对,O的孤电子对多,排斥作用大,分子中C—O—H的键角小于C—N—H的键角,B错误;电负性O>N>H,分子中O—H的极性大于N—H的极性,C正确;由结构可知,分子式为C10H17NO,D正确。
7.选C 离子液体中含有可以自由移动的离子,可以导电,A正确;[AlCl4]-的价电子对数为4,则其空间结构为正四面体形,B正确;由结构图可知该阳离子中含与4个原子相连的C,采用sp3杂化,环上与3个原子相连的C原子采用sp2杂化,C错误;金属阳离子在阴极上得到电子生成单质,D正确。
8.选C Ⅰ中S原子的价电子对数=2+=4,因此S原子采取sp3杂化,故A错误;Ⅱ中含有的元素为H、C、O、S、Hg,同周期主族元素从左至右元素的电负性逐渐增大,同主族元素从上至下元素的电负性逐渐减小,因此5种元素中电负性最大的为O元素,故B错误;Ⅲ中存在C—H、C—C、C—S、SO、S—O、S—H共价键,阴离子与Na+之间有离子键,故C正确;Ⅳ中的中心S原子有硫氧单键,也有硫氧双键,键能不相等,故D错误。
9.解析:(1)铬元素原子序数为24,即基态铬原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1,所以价电子排布式为3d54s1;基态铬原子核外有24个电子,结合能量最低原理和泡利不相容原理可知每个电子运动状态均不同,所以核外有24种不同运动状态的电子。(2)乙醇分子含有羟基,可以和水分子形成氢键。(3)苯环上的碳原子以及形成双键的碳原子均为sp2杂化,所以有7个;化合物乙中羟基中的O原子、氨基中的N原子以及非苯环上的C原子均为sp3杂化,非金属性越强,电负性越大,所以电负性O>N>C。(4)与CO2所含原子总数相同,价电子总数相同,互为等电子体,根据CO2的空间结构可知应为直线形。(5)仅由第二周期元素组成的共价分子中互为等电子体的有CO和N2、CO2和N2O。
答案:(1)3d54s1 24 (2)H2O与CH3CH2OH分子间能形成氢键 (3)7 O>N>C (4)直线形 (5)N2、CO(CO2、N2O)
10.解析:(1)基态N原子价电子排布为2s22p3,则基态N原子的价电子轨道表示式为,核外有7个电子,则有7种电子运动状态。(2)①PH3含P—H单键,②NH3含N—H单键,③H2O2含H—O、O—O单键,④N2含N≡N,⑤CO2含有CO,⑥C2H6含有C—C单键和C—H单键,⑦HCN含H—C单键、C≡N,既有σ键又有π键说明含有双键或三键,则④⑤⑦符合;COCl2的结构式为, OC双键中σ键、π键各一个,C—Cl为σ键,故COCl2中σ键和π键数目比为3∶1,C原子的价电子对数为3,无孤电子对,其分子空间结构为平面三角形。(3)PH3是共价化合物,P、H原子间共用3对电子对,其电子式为H︰︰H,N电负性大于P,导致成键电子偏向N,增大了成键电子对间的斥力,键角变大,所以键角:PH3小于NH3,同主族从上到下非金属性依次减弱,非金属性:N>P,则热稳定性:PH3小于NH3。(4)N2F2 (二氟氮烯)分子中的氮原子采用sp2杂化,说明N原子的价电子对数为3,说明N原子形成—NN—结构,则N2F2的结构式为F—NN—F。(5)1个(NH4)2Cr2O7中的Cr2含有8个σ键,还有2×4=8个N—H,所以1 mol (NH4)2Cr2O7中σ键数目为16NA。
答案:(1) 7 (2)④⑤⑦ 3∶1 平面三角形 (3)H︰︰H 小于 小于 (4)F—NN—F (5)16
11.解析:Ⅰ.①CCl4中心原子碳原子为sp3杂化,分子为正四面体形;②BeCl2中心原子铍原子为sp杂化,分子为直线形;③CH≡CH中碳原子为sp杂化,分子为直线形;④NH3中心原子氮原子为sp3杂化,分子为三角锥形;⑤N中心原子氮原子为sp3杂化,离子为正四面体形;⑥BF3中心原子硼原子为sp2杂化,分子为平面正三角形;⑦HCHO中碳原子为sp2杂化,分子为平面三角形;⑧H2O中心原子氧原子为sp3杂化,分子为V形;⑨H2O2中氧原子为sp3杂化,分子为半开书页形,两个O在书轴上,两个氢分别和两个O相连,但不在同一平面上;⑩SiH4中心原子硅原子为sp3杂化,分子为正四面体形。
(1)由上述分析,所有原子共平面的是粒子构型为平面或者直线形的,故有②③⑥⑦⑧。(2)由上述分析,中心原子采用sp2杂化方式的是⑥⑦。(3)极性键是不同原子形成的共价键,极性分子需要分子中正负电荷重心不重合,故为④⑦⑧⑨。(4)SeO3分子中心原子Se原子为sp2杂化,分子构型为平面正三角形,故键角为120°,而Se离子中心原子Se原子为sp3杂化,分子构型为三角锥形,且由于孤电子对对成键电子的排斥,导致键角更小,键角小于109°28',故键角大小:气态SeO3分子>Se。(5)SO3中心原子硫原子为sp2杂化,分子为平面正三角形,固体三氧化硫中S原子都成四根单键与其他原子连接,杂化轨道类型为sp3杂化,根据氧原子的成键特点,a为双键,b为单键,故较短的为a。
答案:(1)②③⑥⑦⑧ (2)⑥⑦ (3)④⑦⑧⑨ (4)> SeO3分子中心原子Se原子为sp2杂化,分子构型为平面正三角形,故键角为120°,而Se中心原子Se原子为sp3杂化,分子构型为三角锥形,且由于孤电子对对成键电子的排斥,导致键角更小,键角小于109°28' (5)平面正三角 sp3 a
12.选D X、Y、Z、W为短周期主族元素且原子序数依次增大,X半径最小,只连一个键,X为H元素;Y连4个键,Y为C元素; Z形成3个共价键,Z为N元素;W形成2个共价键,W为O元素,以此来解答。由上述分析,X、Y、Z、W分别为H、C、N、O;化合物甲为尿素,分子间形成氢键使熔点变高,甲呈固态,故A正确。(YZ)2的结构式为N≡C—C≡N,为直线形分子,两个C均采用sp杂化,故B正确。尿素分子中所有原子共平面,所以甲分子中N的杂化方式为sp2,故C正确。电负性:NO>C,故D错误。
13.选C 由流程图可知,过程中的反应物为CO2+3H2,生成物为CH3OH+H2O,总反应为CO2+3H2CH3OH+H2O,每生成1 mol CH3OH,转移6 mol电子,故A正确。CH3OH中C原子有4个价电子对,采用sp3杂化;CO2中C有2个价电子对,采用sp杂化,故B正确。H2O中的O来自CO2,说明CO2中π键和σ键均断裂,故C错误。催化剂要参与反应过程,生成了过渡态物质,降低了反应的活化能,加快了化学反应速率,故D正确。
