第2章 第2节 第1课时 分子空间结构的理论分析（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第2章　第2节　第1课时 1．以下有关杂化轨道的说法中错误的是(　　) A．第ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道 B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键 C．孤电子对有可能参加杂化 D．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现 B　[第ⅠA族元素的价电子排布式为ns1，由于只有1个ns电子，因此不可能形成杂化轨道，A项正确；杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，B项错误；H2O分子中的氧原子采取sp3杂化，其sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，所以孤电子对有可能参加杂化，C项正确；由于np能级只有3个原子轨道，所以s轨道和p轨道杂化只有sp3、sp2、sp 3种，不可能出现sp4杂化，D项正确。] 2．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杂化轨道形成的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杂化轨道形成的σ键，C、H之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键 A　[乙烯分子中存在4个C—H键和1个C===C键，C原子上孤电子对数为0，σ键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间有1个是sp2杂化轨道形成的σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键。] 3．在SO2分子中，分子的立体构型为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角(　　) A．等于120°　　　　 B．大于120° C．小于120° D．等于180° C　[由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对，对其他两个成键电子对的排斥作用更强，因此分子中的键角要小于120°。] 4．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 C　[分子中的两个碳原子都采取sp2杂化，溴原子的价电子排布式为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。] 5．下列分子中中心原子的杂化方式和分子的立体构型均正确的是(　　) A．C2H2：sp2、直线形 B．SO：sp3、三角锥形 C．H3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形 D　[乙炔的结构式为H—C≡C—H，每个碳原子价层电子对数是2且不含孤电子对，所以C原子采用sp杂化，其立体构型为直线形；SO中硫原子价层电子对数是4，孤电子对数为0，采取sp3杂化，其立体构型为正四面体形；H3O＋中氧原子价层电子对数＝3＋1＝4，所以中心原子的杂化方式为sp3杂化，该离子中含有一对孤电子对，所以其立体构型为三角锥形；BF3分子中硼原子价层电子对数＝3＋0＝3，杂化轨道数为3，孤电子对数为0，所以其立体构型为平面三角形。] 6．如图是甲醛分子的模型。根据该图和所学化学键知识回答下列问题： (1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是__________，作出该判断的主要理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是________(填序号)。 ①单键　②双键　③σ键　④π键　⑤σ键和π键 (3)甲醛分子中C—H键与C—H键之间的夹角________120°(填“＝”“＞”或“＜”)，出现该现象的主要原因是______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的立体构型也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。 (2)醛类分子中都含有C===O键，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。 (3)由于碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H键与C—H键之间的夹角小于120°。 答案　(1)sp2杂化　甲醛分子的立体构型为平面三角形　(2)②⑤　(3)＜　碳氧双键中存在π键，它对C—H键的排斥作用较强 1．鲍林是获得诺贝尔奖不同奖项的人之一，杂化轨道是鲍林为了解释分子的立体结构而提出的。下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是(　　) A．sp杂化轨道的夹角最大 B．sp2杂化轨道的夹角最大 C．sp3杂化轨道的夹角最大 D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等 A　[sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°，故A项正确。] 2．下列有关sp2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3个能量相同的杂化轨道 C．每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一 D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键 D　[同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。] 3．原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子轨道的杂化。在SO中S原子的杂化方式为(　　) A．sp　　　　　　　　 B．sp2 C．sp3 D．无法判断 C　[在SO中S原子的孤电子对数为0，与其相连的原子数为4，所以根据杂化轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp3杂化，立体构型为正四面体形，类似于CH4。] 4．下列有关二氯化锡(SnCl2)分子的说法正确的是(　　) A．有一个σ键、一个π键 B．是直线形分子 C．中心原子Sn是sp2杂化 D．键角等于120° C　[氯原子只能形成单键，而单键只能是σ键，A项错误；由于中心原子Sn形成了两个σ键，还有一对孤电子对，故它是sp2杂化，SnCl2为V形结构，受孤电子对的影响，键角小于120°，B、D项错误，C项正确。] 5．在CH3COCH3中，中间碳原子和两边碳原子成键所采用的杂化方式分别是(　　) A．sp2、sp3 B．sp3、sp3 C．sp2、sp2 D．sp、sp3 A　[首先写出CH3COCH3的结构简式：，由此知两边的碳均为sp3杂化(与CH4类似)；中间碳原子采用了sp2杂化。] 6．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．C2H4与C2H2 B　[中心原子的杂化情况为：A选项中CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，不合题意；B选项中CH4为sp3杂化，NH3也为sp3杂化，符合题意；C选项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，不合题意；D选项中C2H4为sp2杂化，C2H2为sp杂化，不合题意。] 7．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是(　　) ①BF3　②CH2===CH2　③　④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4 A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ A　[sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形，①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道重叠形成π键；③与②相似；④乙炔中的碳原子为sp杂化，未杂化的2p轨道重叠形成π键；⑤NH3中的氮原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。] 8．(双选)下列关于NH、NH3、NH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>NH>NH3 CD　[NH、NH3、NH含有的电子数均为10，A正确；NH、NH3、NH三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；NH立体构型为正四面体形，NH3为三角锥形，NH为V形，C错误；NH、NH3、NH三种微粒的键角大小关系为NH>NH3>NH，D错误。] 9．对于短周期元素形成的各分子，下表所述的对应关系错误的是(　　) 选项 A B C D 分子式 CH4 NH3 CO2 SCl2 VSEPR模型 正四面体形 四面体形 直线形 四面体形 分子的立体构型 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 B　[C原子形成了4个σ键，孤电子对数为0，VSEPR模型及分子的立体构型均是正四面体形，A项正确；N原子有1对孤电子对且形成了3个σ键，VSEPR模型为四面体形，分子的立体构型为三角锥形，B项错误；C原子的价层电子对数为2＋×(4－2×2)＝2，VSEPR模型为直线形，分子的立体构型也为直线形，C项正确；S原子有2对孤电子对且形成了2个σ键，VSEPR模型为四面体形，分子的立体构型为V形，D项正确。] 10．下列有关苯分子中的化学键描述正确的是(　　) A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键 B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键 C．碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个π键 D．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他原子形成σ键 B　[苯分子中每个碳原子的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键。同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道，它们均有一个未成对电子，这些2p轨道相互平行，以“肩并肩”方式相互重叠，形成一个多电子的大π键。] 11．甲烷分子(CH4)失去一个H＋，形成甲基阴离子(CH)，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 A　[CH4为正四面体结构，而CH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。] 12．下列说法正确的是(　　) A．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键 B．NH的电子式为，该离子呈平面正方形 C．CH4分子中的4个C—H键都是由氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道重叠形成的 D．CH4分子中碳原子的sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H键 D　[H2SO4分子中H、O原子没有发生轨道杂化，A错误；NH呈正四面体形，B错误；CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道进行杂化形成4个sp3杂化轨道，然后碳原子的sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成C—H σ键，C错误，D正确。] 13．(双选)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键的数目为10NA D．编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子不在同一平面内 BD　[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；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项正确。] 14．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是(　　) A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化 B．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，中心原子均为sp3杂化，几何构型均为正四面体形 C．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面 D．CH中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面 C　[CH、—CH3、CH中原子个数相等但价电子总数不等，不互为等电子体，A项错误。CH与NH3、H3O＋中原子个数相等、价电子总数相等，互为等电子体，CH中碳原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，NH3中氮原子价层电子对数是4且孤电子对数为1、H3O＋中氧原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，三者中心原子都为sp3杂化，几何构型都为三角锥形，B项错误。CH中碳原子价层电子对数是3且不含孤电子对，所以碳原子采取sp2杂化，为平面三角形，所有原子共平面，C项正确，D项错误。] 15．(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)化合物中阳离子的空间构型为________，阴离子的中心原子轨道采用________杂化。 (4)X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液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原子采用的轨道杂化方式是________。 解析　(1)CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2。(2)上的碳原子形成3个σ键和1个π键，是sp2杂化。(3)阳离子是H3O＋，呈三角锥形；阴离子是[HO→BF3]－，硼原子形成4个σ键(含1个配位键)，采用sp3杂化。(4)G是NH3分子，N原子采取sp3杂化。(5)硫原子形成2个S—S键，还有2对孤电子对，杂化方式为sp3。 答案　(1)sp3、sp2　(2)sp2　(3)三角锥形　sp3 (4)sp3　(5)sp3 16．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为______，羰基碳原子的杂化轨道类型为________。 (3)查文献可知，可用2－氯－4－氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲， 反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂________个σ键，断裂________个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______________________________。 解析　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，属于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，属于sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，属于sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，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＋＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采用sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采用sp杂化。 答案　(1)1　(2)sp2、sp3　sp2　(3)NA　NA (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 学科网（北京）股份有限公司 $$