2.2 分子的立体构型 第 2 课时 杂化轨道理论 练基础落实 知识点 1 杂化轨道 1.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、最小排斥原理 D.杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道 2.关于原子轨道的说法正确的是( ) A.凡是中心原子采取 sp3 杂化方式成键的分子其几何构型都是正四面体 B.CH4 分子中的 sp3 杂化轨道是由 4 个 H 原子的 1s 轨道和 C 原子的 2p 轨道混合起来 而形成的 C.sp3 杂化轨道是由同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组能量 相近的新轨道 D.凡 AB3 型的共价化合物,其中心原子 A 均采用 sp3 杂化方式成键 3.根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断 NF3 分子的空间构型和中心原子的 杂化方式为( ) 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 知识点 2 利用杂化轨道判断分子的空间构型 4.下列分子中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.下列说法中正确的是( ) A.PCl3 分子是三角锥形,这是因为磷原子是 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,其几何构型可能是四面体形或 三角锥形或 V 形 D.AB3 型的分子空间构型必为平面三角形 6.下列分子的空间构型可用 sp2 杂化轨道来解释的是( ) ①BF3 ②CH2===CH2 ③ ⑤NH3 ⑥CH4 A.①②③ B.①⑤⑥ 7.下列推断正确的是( ) A.BF3 为三角锥形分子 ④CH≡CH C.②③④ D.③⑤⑥ B.NH+ 4 的电子式为 ,离子呈平面正方形结构 C.CH4 分子中的 4 个 C—H 键都是氢原子的 1s 轨道与碳原子的 2p 轨道形成的 s—p σ 键 D.CH4 分子中的碳原子以 4 个 sp3 杂化轨道分别与 4 个氢原子的 1s 轨道重叠,形成 C—H σ键 8.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 练综合拓展 B.CO2 C.BeCl2 D.BF3 9.有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是( ) A.两个碳原子采用 sp 杂化方式 B.两个碳原子采用 sp2 杂化方式 C.每个碳原子都有两个未杂化的 2p 轨道形成 π 键 D.两个碳原子形成两个 π 键 10.苯分子(C6H6)为平面正六边形结构,下列有关苯分子的说法错误的是( ) ①苯分子中的中心原子 C 的杂化方法为 s p2 杂化 ②苯分子内的共价键键角为 120° ③ 苯分子中的共价键的键长均相等 ④苯分子的化学键是单、双键相交替的结构 A.①② B.①③ C.②③ D.③④ 11.下列关于苯分子的性质描述错误的是( ) A.苯分子呈平面正六边形,六个碳碳键完全相同,键角皆为 120° B.苯分子中的碳原子采取 sp2 杂化,6 个碳原子中未参与杂化的 2p 轨道以“肩并肩” 形式形成一个大 π 键 C.苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊类型的键 D.苯能使溴水和酸性 KMnO4 溶液褪色 12. 如图是乙烯分子的模型,对乙烯分子中的化学键分析正确的是( ) A.sp2 杂化轨道形成 σ 键、未杂化的 2p 轨道形成 π 键 B.sp2 杂化轨道形成 π 键、未杂化的 2p 轨道形成 σ 键 C.C—H 之间是 sp2 形成的 σ 键,C—C 之间是未能参加杂化的 2p 轨道形成的 π 键 D.C—C 之间是 sp2 形成的 σ 键,C—H 之间是未参加杂化的 2p 轨道形成的 π 键 13.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 14.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 15.化合物 YX2、ZX2 中 X、Y、Z 都是前三周期元素,X 与 Y 同周期,Y 与 Z 同主族, Y 元素的最外层 p 轨道上的电子数等于前一电子层电子总数;X 原子最外层的 p 轨道中有一 个轨道填充了 2 个电子。则 (1)X 元素基态原子的电子排布式是__________________,Y 原子的价层电子的电子排 布图是_________________________________________________。 (2)YX2 的分子构型是____________。 (3)YX2 分子中,Y 原子的杂化类型是__________,一个 YX2 分子中含________个 π 键。 16.有 A、B、C、D、E 五种短周期元素,其中 A、B、C 属于同一周期,A 原子最外 层 p 能级的电子数等于次外层的电子总数;B 原子最外层中有两个不成对的电子;D、E 原 子核内各自的质子数与中子数相等;B 元素可分别与 A、C、D、E 生成 RB2 型化合物,并 知在 DB2 和 EB2 中,D 与 B 的质量比为 7∶8,E 与 B 的质量比为 1∶1。试回答: (1)写出 D 元素基态原子的电子排布式:____________________________________。 (2)写出 AB2 的路易斯结构式:__________________。 (3)B、C 两元素的第一电离能大小关系为________>________(填元素符号),原因是 _ _______________________________________________________________________ ____________________________________________ ____________________________。 (4)根据 VSEPR 模型预测 C 的氢化物的立体结构为________,中心原子 C 的轨道杂化 类型为________。 (5)C 的单质分子中 π 键的数目为________,B、D 两元素的气态氢化物的稳定性大小关 系为________>________(填化学式)。 参考答案 1.B [原子轨道形成杂化轨道前后,轨道数目不变化,用于形成杂化轨道的原子轨道 的能量相近,并满足最大重叠程度。] 2.C 3.D [判断分子的杂化方式要根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,所以根据理论可 推知中心原子的杂化方式为 sp3 杂化,空间构型为三角锥形,类似于 NH3。] 4.B [A 项中 CO2 为 sp 杂化,SO2 为 sp2 杂化,A 项错;B 项中均为 sp3 杂化,B 项正 确;C 项中 BeCl2 为 sp 杂化,BF3 为 sp2 杂化,C 项错;D 项中 C2H2 为 sp 杂化,C2H4 为 sp2 杂化,D 项错。] 5.C [PCl3 分子中心磷原子上的价电子对数=σ 键电子对数+孤电子对数=3+ 5-3×1 2 =4,因此 PCl3 分子中磷原子以 sp3 杂化,选项 A 错误;sp3 杂化轨道是原子最外电 子层上的 s 轨道和 3 个 p 轨道“混合”起来,形成能量相等、成分相同的 4 个轨道,故选项 B 错误;一般中心原子采取 sp3 杂化的分子所得到的空间构型为四面体形,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,则构型发生变化,如 NH3、PCl3 分子是三角 锥形,H2O 分子是 V 形,故 选项 D 错误,C 正确。] 6.A 7.D [BF3 为平面三角形,NH+ 4 为正四面体形,CH4 分子中碳原子的 2s 轨道与 2p 轨 道形成 4 个 sp3 杂化轨道,然后与氢的 1s 轨道重叠,形成 4 个 s-sp3σ 键。] 8.C 9.B 10.D [由于苯分子的结构为平面正六边形,可以说明分子内的键角为 120°,所以中 心原子的杂化方式均为 sp2 杂化,所形成的碳碳共价键是完全 相同的。其中碳碳键的键长完 全相同,而与碳氢键的键长不相等。] 11.D 12.A 13.D [从结构式看,甲醛分子为平面三角形,所以中心原子 C 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。 ] 14.C [分子中的两个碳原子都是采用 sp2 杂化,溴原子的价电子排布为 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。] 15.(1)1s22s22p4 (2)直线形 (3)sp 杂化 2 解析 解此类题,首先从信息中寻找突破口,如:Y 属于短周期元素,Y 元素的最外层 p 轨道上的电子数等于前一电子层电子总数,可判断 p 轨道上有 2 个电子,Y 为碳元素;X 原子最外层的 p 轨 道中有一个轨道填充了 2 个电子,则 p 轨道上有 4 个电子,根据 X、Y 同周期可知 X 为氧元素;s p 杂化得到夹角为 180°的直线形杂化轨道,所以 CO2 的分子构型 为直线形,Y 原子的杂化类型为 sp 杂化;双 键中一个是 σ 键,一个是 π 键,CO2 的结构式 为 OCO,故含 2 个 π 键。 16.1s22s22p63s23p2 (2) (3)N O N 原子最外层的电子处于半充满状态,比较稳定 (4)三角锥形 sp3 杂化 (5)2 H2O SiH4 解析 阅读题干寻找突破口,如 A 原子最外层 p 能级的电子数等于次外层的电子总数, 可知 A 原子的核外电子排布为 1s22s22p2,A 为碳元素;然后顺藤摸瓜,如 A、B、C 属于同 一周期,B 原子最外层中有两个不成对的电子,可知 B 为氧元素;DB2 中M?7D?∶186=1∶2, 可知 M(D)=2 8,D 中质子数等于中子数,可知 D 为硅元素,同理可知 E 为硫元素。