高中化学人教版（2019）选择性必修2：第二章第2节第二课时杂化轨道理论课时作业

杂化轨道理论 1．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( ) 2．BF3 是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或 NaF 溶液中都形成 BF－ 4 ，则 BF3 和 BF － 4 中 B 原子的杂化轨道类型分别是( ) A．sp2、sp2 B．sp3、sp3 C．sp2、sp3 D．sp、sp2 3．下列物质，中心原子的“杂化方式”及“分子立体构型”与 CH2O(甲醛)相同的是 ( ) A．PCl3 B．NH3 C．CH2Br2 D．AlBr3 4．下列分子所含碳原子中，既有 sp3 杂化，又有 sp2 杂化的是( ) 5．白磷是一种能自燃的单质，其分子的球棍模型如图所示： ，下列叙述错误的 是( ) A．每个磷原子形成 3 个σ键，磷原子为 sp2 杂化 B．每个磷原子的价层电子对数为 4，磷原子均为 sp3 杂化 C．1 mol 白磷中共含 6 mol 非极性键 D．白磷的分子构型为正四面体形 6．化合物 A 是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示： ，下 列说法正确的是( ) A．碳、氮原子的杂化类型相同 B．氮原子与碳原子分别为 sp3 杂化与 sp2 杂化 C．1 mol A 分子中所含σ键为 10 mol 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 7．下列关于原子轨道的说法正确的是( ) A．杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键不能形成π键 B．凡 AB3 型的共价化合物，其中心原子 A 均采用 sp3 杂化轨道成键 C．凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子，其立体构型都是正四面体形 D．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 8．下列关于 NH＋ 4 、NH3、NH － 2 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．三种微粒的立体构型相同 D．键角大小关系：NH＋ 4 >NH3>NH－ 2 9．下列四种分子中，中心原子的杂化方式与其它三种不同的是( ) A．(SOCl2) B．H2O C．CH4 D．AlCl3 10．甲烷分子(CH4)失去一个 H＋，形成甲基阴离子(CH－ 3 )，在这个过程中，下列描述不合 理的是( ) A．碳原子的杂化类型发生了改变 B．微粒的形状发生了改变 C．微粒的稳定性发生了改变 D．微粒中的键角发生了改变 11．下列分子中，各分子的空间构型、中心原子的杂化方式以及孤电子对数均正确的是 ( ) 选项 分子 空间 构型 杂化 方式 孤电子 对数 A NH3 平面三 角形 sp3 杂化 N 含有一对 孤电子对 B CCl4 正四面体 sp3 杂化 C 不含有孤电子对 C H2O V 形 sp2 杂化 O 含有两对 孤电子对 D CO2－ 3 三角锥形 sp3 杂化 C 含有一对 孤电子对 12.毒奶粉主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺(结构如图)。 下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是( ) A．一个三聚氰胺分子中共含有 15 个σ键 B．所有氮原子均采取 sp3 杂化 C．所有原子可能在同一平面 D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键 13．已知以下反应中的四种物质由三种元素组成，其中 a 的分子立体构型为正四面体形， 组成 a 物质的两种元素的原子序数之和小于 10，组成 b 物质的元素为第三周期元素。下列 判断正确的是( ) A．四种分子中的化学键均是极性键 B．a、c 分子中中心原子均采用 sp3 杂化 C．四种分子中既有σ键，又有π键 D．b、d 分子中共价键的键能：b>d 14．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子构型为平面三角 形，则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为( ) A．平面三角形 sp2 杂化 B．V 形 sp2 杂化 C．三角锥形 sp3 杂化 D．直线形 sp 杂化 15．已知 A、B、C、D 四种分子所含原子的数目依次为 1、3、6、6，且都含有 18 个电 子，B、C 由两种元素的原子组成，且分子中两种原子的个数比均为 1:2。D 是假酒中一种有 毒的有机物。 (1)构成 A 分子的原子的元素符号是________。 (2)已知 B 分子的键角为 105°，判断该分子构型为________；中心原子杂化类型为 ________。 (3)C 分子为________。 (4)D 分子中共有________个σ键，________个π键。 16．元素 X 和 Y 属于同一主族。负二价的元素 X 和氢形成的化合物在通常状况下是一种 液体，其中 X 的质量分数约为 88.9%；元素 X 和元素 Y 可以形成两种化 合物，在这两种化合物中，X 的质量分数分别为 50%和 60%。 (1)在 X 和 Y 两种元素形成的化合物中： ①X 的质量分数为 50%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________ 杂化，分子构型为________。 ②X 的质量分数为 60%的化合物的化学式为________；该分子的中心原子发生________ 杂化，分子构型为________。 (2)由元素 X、Y 和氢三种元素形成的化合物常见的有两种，其水溶液均呈酸性，试分别 写出其分子式________、________，两种酸的阴离子分别为________和________，其立体构 型分别为________和________。 (3)在由氢元素与 X 元素形成的化合物中，含有非极性键的是________(写分子式)，分 子构型为 V 形的是________(写分子式)。 17．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为 ，它是经 国家批准使用的植物生长调节剂。 (1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为____________。 (2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型有________，羰基碳原子的杂化轨道类型 为________。 (3)已知，可用异氰酸苯酯与 2氯4氨基吡啶反应生成氯吡苯脲： ，反应过程中， 每生成 1 mol 氯吡苯脲，断裂________mol σ键，断裂________mol π键。 (4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有 H2O、NH3、CO2 等。 ① 请 用 共 价 键 的 相 关 知 识 解 释 H2O 分 子 比 NH3 分 子 稳 定 的 原 因 ： ________________________。 ②H2O、NH3、CO2 分子的空间构型分别是______________，中心原子的杂化类型分别是 __________________。 课时作业 7 1．解析：CH4 中碳原子为饱和碳原子，采用 sp3 杂化。A 项，亚甲基碳原子为饱和碳 原子，采用 sp3 杂化；B、C 项，C===C 中的不饱和碳原子采用 sp2 杂化；D 项，C≡C 中的不 饱和碳原子采用 sp 杂化。A 项符合题意。 答案：A 2．答案：C 3．答案：D 4．解析：乙醛中甲基的碳原子采取 sp3 杂化，醛基中的碳原子采取 sp2 杂化；丙烯腈 中碳碳双键的两个碳原子均采取 sp2 杂化，另一个碳原子采取 sp 杂化；甲醛中碳原子采取 sp2 杂化；丙炔中甲基的碳原子采取 sp3 杂化，碳碳三键中两个碳原子均采取 sp 杂化。 答案：A 5．解析：由白磷分子的球棍模型图可知，每个磷原子均形成了 3 个σ键，且每个磷 原子还有一对孤电子对，故价层电子对数为 4，磷原子为 sp3 杂化，A 项错误，B 项正确；由 图可知 C、D 项正确。 答案：A 6．解析：A 分子中碳、氮原子各形成了 3 个σ键，氮原子有一对孤电子对而碳原子 没有，故氮原子是 sp3 杂化而碳原子是 sp2 杂化，A 项错误，B 项正确；A 分子中有一个碳氧 双键，故有 12 对共用电子对、11 个σ键，C 项错误；由于氮原子为 sp3 杂化，故相应的四 个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D 项错误。 答案：B 7．解析：中心原子采取 sp3 杂化，轨道形状是正四面体，但如果中心原子还有孤电子 对，分子的立体构型则不是正四面体；CH4 分子中的 sp3 杂化轨道是 C 原子的一个 2s 轨道与 三个 2p 轨道杂化而成的；AB3 型的共价化合物，A 原子可能采取 sp2 杂化或 sp3 杂化。 答案：A 8．解析：NH＋ 4 、NH3、NH － 2 含有的电子数均为 10，A 项正确；NH＋ 4 、NH3、NH － 2 三种微粒 中氮原子的杂化方式均为 sp3 杂化，B 项正确；NH ＋ 4 立体构型为正四面体形，NH3 为三角锥形， NH － 2 为 V 形，C 项错误；NH＋ 4 、NH3、NH － 2 三种微粒的键角大小关系为 NH＋ 4 >NH3>NH－ 2 ，D 项正确。 答案：C 9．解析：SOCl2、H2O、CH4 中中心原子的价层电子对数均为 4，均采取 sp3 杂化，而 AlCl3 中中心原子的价层电子对数为 3，属于 sp2 杂化，故选 D。 答案：D 10．解析：CH4 为正四面体结构，而 CH － 3 为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发 生改变，但杂化类型不变，仍是 sp3 杂化。 答案：A 11．解析：NH3 中心原子的价层电子对数＝3＋1 2 (5－3×1)＝4，N 原子的杂化方式为 sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，A 项错误；CCl4 中心原子的价层电子 对数＝4＋1 2 (4－4×1)＝4，C 原子的杂化方式为 sp3，没有孤电子对，分子的立体构型为正 四面体，B 项正确；H2O 中心原子的价层电子对数＝2＋1 2 (6－2×1)＝4，O 原子的杂化方式为 sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为 V 形，C 项错误；CO 2－ 3 中心原子的价层电子对数 ＝3＋1 2 (4＋2－3×2)＝3，C 原子的杂化方式为 sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面 三角形，D 项错误。 答案：B 12．解析：分子中含 6 个 N－H,6 个 C－N,3 个 C===N，双键中有 1 个σ键，共 15 个σ 键，故 A 正确；C===N 中，C 原子为 sp2 杂化， N 原子也为 sp2 杂化，－NH2 中 N 原子(连接的 都是单键)为 sp3 杂化，杂化类型不同，B 错误；由于—NH2 中 N 为 sp3 杂化，所以不可能在同 一平面，C 错误；同种元素原子之间才能形成非极性键，该分子结构中没有相同的原子连接， 则该分子内只有极性键，故 D 错误。 答案：A 13．解析：b 是氯与氯形成的非极性共价键，故 A 项错误；甲烷中碳与氢形成 4 个碳 氢σ键、一氯甲烷分子中形成三个碳氢σ键和一个碳氯σ键，中心原子均为 sp3 杂化，故 B 项正确；四种分子中只存在σ键而没有π键，故 C 项错误；氯的原子半径大于氢原子半径， 所以氯气分子中的氯氯键的键能小于氯化氢分子中的氢氯键共价键的键能，故 D 项错误。 答案：B 14．解析：氮的最高价氧化物为 N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三 角形，化学式应为 NO－ 3 ，则其阳离子的化学式为：NO＋ 2 ，其中心 N 原子价电子对数为 2＋1 2 (5 －1－2×2)＝2，所以其中的氮原子按 sp 方式杂化，阳离子的构型为直线型，故合理选项是 D。 答案：D 15．解析：根据题目所给信息可以判断出 A、B、C、D 四种分子分别为 Ar、H2S、N2H4、 CH3OH。H2S 中心 S 原子轨道杂化类型为 sp3 杂化，且有两个孤电子对，所以 H—S—H 键角为 105°，立体构型为 V 形。假酒中含有毒的物质甲醇(CH3OH)，在 CH3OH 中有 5 个共价键均为 σ键，没有π键。 答案：(1)Ar (2)V 形 sp3 杂化 (3)N2H4 (4)5 0 16．解析：根据氢化物化学式 H2X，知 M X M X ＋2 ×100%≈88.9%。可推知 X 的相对原 子质量为 16，则 X 为 O，Y 为 S，则其氧化物分别为 SO2、SO3，形成的酸分别为 H2SO3 和 H2SO4， 对应的酸根阴离子分别为 SO 2－ 3 和 SO2－ 4 。对于各种微粒的空间构型如 SO2、SO3、SO 2－ 3 和 SO2－ 4 ， 可依据步骤依次判断如下： SO2 SO3 SO2－ 3 SO2－ 4 价层电子对数 3 3 4 4 σ键数 2 3 3 4 孤电子对数 1 0 1 0 杂化轨道数 3 3 4 4 立体构型 V 形 平面三角形 三角锥形 正四面体 氧元素与氢元素形成的化合物可能为 H2O 或 H2O2，其中 H2O 分子为 V 形，H2O2 分子中存 在非极性键“—O—O—”。 答案：(1)①SO2 sp2 V 形 ②SO3 sp2 平面三角形 (2)H2SO3 H2SO4 SO2－ 3 SO2－ 4 三角锥形 正四面体形 (3)H2O2 H2O 17．解析：(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是 1s22s22p63s23p5， 所以未成对电子数为 1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有 2 个氮原子均形成 3 个单键， 孤电子对数为 1，采取 sp3 杂化，剩余 1 个氮原子形成 1 个双键和 1 个单键，孤电子对数为 1，采取 sp2 杂化；羰基碳原子形成 2 个单键和 1 个双键，采取 sp2 杂化。(3)由于σ键比π 键稳定，根据反应方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的 N===C 键中的π键和 2氯4氨基吡啶分子中的 N—H 键。(4)①O、N 属于同周期元素，O 的原子半径小于 N，H—O 键的键能大于 H—N 键的键能，所以 H2O 分子比 NH3 分子稳定。②H2O 分子中 O 原子的价层电 子对数＝2＋6－2×1 2 ＝4，孤电子对数为 2，所以其空间构型为 V 形，O 原子采取 sp3 杂化； NH3 分子中 N 原子的价层电子对数＝3＋5－3×1 2 ＝4，孤电子对数为 1，所以其空间构型为三 角锥形，N 原子采取 sp3 杂化；CO2 分子中 C 原子的价层电子对数＝2＋4－2×2 2 ＝2，不含孤 电子对，所以其空间构型为直线形，C 原子采取 sp 杂化。 答案：(1)1 (2)sp2、sp3 sp2 (3)1 1 (4)①H—O 键的键能大于 H—N 键的键能 ②V 形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp