第2章 第2节 2、杂化轨道理论-【重难点手册】2024-2025学年高中化学选择性必修2(人教版2019)

国避手册高中化学选择性必修2物质结构与性质) a.两种分子的中心原子的价层电子对数 不同 b.D、E的非金属性不同 c.E的气态氢化物分子中有1个孤电子 对，而D的气态氢化物分子中没有 (3)为了解释和预测分子的空间结构，科学 C 家使用价层电子对互斥模型把分子分成 培优突破练 测试时间：5分钟 2类：一类是 1.回答下列问题。 另一类是 (1)利用VSEPR模型推断以下分子或离子 BH和NH都是由4个原子构成的分 的空间结构。 子，BH的中心原子是 ,NH3的 PO片： :C0⅓： AlBrs 中心原子是 :BH分子的空间 结构是平面三角形而NH分子的空间 (2)有2种活性反应中间体粒子，它们的粒 子中均含有1个碳原子和3个氢原子。 结构是三角锥形的原因是 请根据下面给出的这2种粒子的球棍模 型，写出相应的化学式： 二、杂化轨道理论 01必备知识梳理。 基础梳理 知识点1杂化轨道理论 1.杂化轨道的含义 园诊考策 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合 理解杂化轨道理论的注意点 形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的 (1)原子形成分子时，通 新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 常存在激发、杂化和轨道重叠 2.杂化轨道理论要点 等过程。发生轨道杂化的原 (1)能量相近：原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨 子一定是中心原子 (2)原子轨道的杂化只有 道可重新组合成杂化轨道。 在形成分子的过程中才会发 (2)数目不变：杂化前后原子轨道数目不变（参加杂化的轨道 生，孤立的原子是不可能发生 数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。 杂化的。 (3)成键能力增强：杂化改变了原子轨道的形状，取向，杂化 (3)只有能量相近的轨道 使原子的成键能力增强。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或P 才能杂化（如2s、2p)。 轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂 (4)一般情况下，杂化轨道 化轨道一头大一头小，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与 数=中心原子上的弧电子对 其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。 数十中心原子结合的原子数。 100 第二章分子结构与性质么 (4)排斥力最小：为使相互间的排斥力最小，杂化轨道在空间 取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全 相同。 例①下列关于杂化轨道理论的说法，错误的是()。 A.所有原子轨道都参与杂化 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.杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对 解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨 道与2s轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近 的原子轨道才能参与杂化，故A错误，B正确；杂化轨道的电子云 一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大， 形成更牢固的化学键，故C正确：杂化轨道用于形成。键或用来 容纳未参与成键的孤电子对，故D正确。 答案A 知识点2杂化轨道的类型 1.sp3杂化轨道 同敲黑板 sp杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而成的， 常见的平杂化的分子（或离子】 每个sp杂化轨道都含有子和p的成分杂化轨道间的夹 分子结构 常见的分子（或离子） CH,CCL、CHCL、 四面体 角为10928，空间结构为正四面体形，如下图所示。 CHCINH 三角锥形 NH,,NF □ p染化 ■回 s ppp V形 HO、O)F,HS.SC sp 42 s 例如CH,分子的形成过程：碳原子的核外电子排布式为 ③拓考点 1s22s22p,碳原子2s轨道的1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道 乙烯分子的结构 上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于 乙烯分子中碳原子的原 是1个2s轨道和3个2p轨道发生混杂，形成能量相等、成分相同 子轨道采取sp杂化。如图， 的4个邓杂化轨道（其中每个杂化轨道中s成分占子P成分占子， 形成乙烯分子时，两个碳原子 各用1个sp杂化轨道上的 如图1所示 电子相互配对，形成1个G 4个sp3杂化轨道上的电子相互排斥，使4个杂化轨道指向 键：每个碳原子的另外2个 空间距离最远的正四面体的4个顶点，碳原子以4个sp杂化轨 sp杂化轨道上的电子分别与 道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C一Hσ键，从而 2个氢原子的1s轨道上的电 形成CH分子。 子配对形成键：每个碳原子 101 国避手册高中化学选择性必修2物质结构与性质) 由于4个C一H键完全相同，所以形成的CH:分子为正四面 未参与杂化的2印轨道（均含 体形，键角是109°28'，如图2所示。 有1个未成对电子)能够以 1☐ 1 “肩并肩”的方式重叠，该轨道 2p 激发 杂化 10928 2p tttt 上的电子配对形成1个π键。 团 团 sp 2s 3个sp杂化轨道的对称轴在 2s 图1 图2 同一平面上，对称轴间的夹角 2.sp2杂化轨道 为120°，这样，在乙烯分子中 sp杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的， 的碳原子间存在1个σ键和 每个sp杂化轨道含有了和子印的成分，罩泰化轨道间的夹角 1个π键。 都是120，呈平面三角形，如图所示。 口 O sp杂化 ▣ PPP sp 120 2p就道 120 120 例如BF3分子的形成过程：硼原子的核外电子排布式为 1s22s2p,当硼与氟形成BF3时，硼原子的一个2s电子跃迁到一 图拓考点 个空的2p轨道上，使硼原子的核外电子排布式变为1s2s2p2p。 乙炔分子的结构 硼原子的2s轨道和2个2p轨道杂化形成sp杂化轨道，硼原子 如图，乙块分子中的碳原 的3个sp杂化轨道分别与3个F原子的1个2p轨道重叠形成 子采取即条化，两个即杂化 3个sp-pσ键，由于3个sp杂化轨道在同一平面上，而且夹角 轨道在同一直线上，夹角为 为120°，所以BF分子具有平面三角形结构，如图所示。 180°，两个碳原子间存在一个 □ t□ 2p 12p .c 键和两个π键。 2s 2s sp 赐原基态 激发态 杂化 sp就 120°1 -B120 120 -4F 120 BF分子的结构示意图 3.sp杂化 sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的，每个 p杂化轨道含有号、和p的成分，P杂化轨道间的夹角为 180,呈直线形，如图所示。 口 口 sp杂化 口 PPP pp sp 180 102 第二章 分子结构与性质么组 例如气态的BeCl2分子的形成过程：Be原子的核外电子排布 回诊考策 式为1s22s2,从表面上看B原子似乎不能形成共价键，但是在激 常见主族元素原子杂化轨道 发态下，Be的1个2s电子可以进入空的2p轨道，经过杂化形成 类型的判断 2个sp杂化轨道，分别与2个C原子的1个3p轨道重叠形成2个 (1)如果B原子形成3个 键，其杂化轨道类型是sp, sppo键。由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BCl2分 如果B原子形成4个键，其 子的空间结构是直线形 杂化轨道类型是sp,如BF、 口 □ ■ [B(OH),]。Al、Ga原子的 2p 2p Pp 成键方式与B原于相似。 团 1幻 180 (2)凡是形成4个单键(G 2s 2s p Be原子基态 激发 朵化 键)的C原子均为sp杂化： 几是形成2个单键和1个双 例2(2024·湖北武汉二中月考)按要求回答下列问题。 健（如C=C,C=O)的C原 (1)CH COOH中C原子的杂化轨道类型是 子均为5即杂化，形成1个大 (2)SiHCl中Si原子的杂化轨道类型是 π键（如石墨、苯）的C原子也 F 为sp杂化：几是形成1个单 键和1个三键（如C=C、 (3)化合物[HO][HO一B一F]中阳离子的空间结构为 C=N)的C原子均为sp杂化， (3)Si原子在单质硅 阴离子的中心原子采取 杂化。 Si(O2、SiH、SiX,等物质中均 (4)X的单质与氢气可化合生成气体G,G的水溶液的pD>7。 形成4个。键，均为sp杂化， Ge原子的成键方式与Si原子 G分子中X原子的杂化轨道类型是 类似 (5)S单质的常见形式为S,其环状结构如图所示。其中S (4)P原子的杂化方式主 原子采取的轨道杂化方式是 要是sp,若形成3个G键，还 888 有1个孤电子对（与氩原子类 似)，如PH、PCL等。As原 解析(1)CH COOH分子中，CH3和COOH上的碳原 子的成键方式与P原子类似。 子的杂化轨道类型分别是sp3和sp。(2)SiHCL分子中Si原子 (5)S原子若形成2个 形成4个σ键，是sp杂化。(3)该化合物阳离子的空间结构是三 a键且有1个孤电子对，或形 成3个。键且没有孤电子对， 角锥形，阴离子中B原子形成4个。键，是sp杂化。(4)G是 均为sp杂化，如S0)2、S):S NH,N原子采取sp杂化。(5)硫原子形成2个S—S,还有2个 原子若形成3个σ健且有1个 孤电子对，杂化方式为sp。 孤电子对，或形成4个σ健且 答案(1)sp,sp2。(2)sp3。(3)三角锥形；sp3。 无孤电子对，均为$p杂化， (4)sp3。(5)sp2。 如S0月、S0. 知识点3VSEP℉模型与中心原子的杂化轨道类型的关系 在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子 对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型： 103 国雕手细高中化学选择性必修2物质结构与性质) 。键电子对数（成键电子对数）十孤电子对数=价电子对数 图拓考点 2→sp 杂化轨道与化学键 杂化轨道数3→sp,根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子 (1)杂化轨道只能形成 4→sp G键，不能形成π键。 或离子的空间结构，例如： (2)杂化轨道间的夹角与 价层电子对数与中心原子的杂化轨道类型 分子内的键角不一定相同，中 心原子杂化类型相同时孤电 价层 中心原子 电子 成键电 孤电子 分子空 子对数 对数 的杂化轨 实例 子对越多，健角越小。例如， 间结构 对数 道类型 NH中的氨原子与CH中的 碳原子均采取sp杂化，但是 2 2 0 sp 直线形 BeCl2、CO2、HCN 键角分别为107和10928' 3 0 平面三角形 BFa、SO、C(O月 3 p 2 1 V形 SnBr、SOz、NO万 0 四面体形 CHCI、SiCL、PO 3 sp 三角锥形 NH、PCl、SO 2 2 V形 OFg、H(O.NH VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 卫记方法 VSEPR -0 有机物中碳原子杂化轨道 模型 类型的判断方法 VSEPR 四面 正四面 在有机物分子中，形成 直线形 平面 平面 体形 四面体形 模型名称 三角形 三角形 体形 4个单键(。键)的碳原子（饱 中心原子 和碳原子)都是sp杂化：形 的杂化轨 sp sp2 sp sp sp sp 成2个单键和1个双键(3个 道类型 a键、1个π键或大π键)的碳 典型例子 CO S0, H2O SO NHy CH 原子都是s即杂化；形成1个 例3(2024·湖北黄冈团风中学月考)下列微粒的空间结构 单键和1个三健(2个。键、 用杂化理论理解正确的是( ) 2个π键)的碳原子都是sp 杂化。 选项 微粒空间结构 杂化理论解释 吡啶(、 )和吡咯H)中所有原子都共 A N原子都是sp杂化 平面 B 三甲硅烷基胺[(SiH)N]是非极性分子 N原子是sp杂化 C 四水合铜离子[Cu(HO)]是平面四边形结构 Cu+是sp杂化 D 是球形结构 C原子是sp杂化 104 第二章 分子结构与性质么组 解析吡啶和吡咯所有原子共平面，则N原子是$p杂化， 图拓考点 VSEPR为平面三角形，A正确；(SiH),N是非极性分子，其中N 含sP、d轨道的杂化类型 原子价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，分子空间结构 若中心原子的价层电子 为三角锥形，因此为极性分子，B错误：Cu(H2O)为平面四边 对数为5或6.则杂化轨道数 形，则Cu+不是sp杂化，否则不可能为平面结构，C错误；C类 目为5或6，杂化类型为含s、 似足球烯，并不是所有C原子都为$p杂化，否则应为平面结构 P、d轨道的spd杂化或sp 不可能为球形，D错误。 杂化。如SF分子、[PCl] 中的S、P原子的杂化方式为 答案A sp'd. 重难拓展 重难点】1杂化轨道类型的判断方法 冒被黑板 1.根据杂化轨道数判断 判断杂化轨道类型时 一般情况下，杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数十中心 易出现的错误 原子的。键个数（中心原子结合的原子数），由杂化轨道数可判断 化学式类型相同的分子 杂化轨道类型。 AB或离子AB(或AB). 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 其空间结构不一定相同，中心 原子的杂化轨道类型不一定 C)2 0十2=2 p 相同。如： CHO 0+3=3 sp CO SO:OF CH 0+4=4 sp SO 1+2=3 sp sp sp2 sp SO PCL NH, 1+3=4 sp HO 2+2=4 sp spsp CO SO 2.根据中心原子的价层电子对数判断 若中心原子有2个价层电子对，中心原子采取$p杂化：若中 sp p 心原子有3个价层电子对，中心原子采取sp杂化：若中心原子有 4个价层电子对，中心原子采取sp杂化 3.根据分子（或离子）的空间结构判断 阳拓考点 分子或离子的空间结构为直线形，中心原子采取s即杂化：分 分子结合离子（或分子） 子（或离子）的空间结构为平面三角形，中心原子采取sp杂化：分 后价层电子对数和杂化轨道 子（或离子）的空间结构为四面体形，中心原子采取sp3杂化。 类型的变化： 4.根据杂化轨道之间的夹角判断 (1)若分子结合H或失 不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可以根 去H,由于H没有电子，所 以价层电子对数、杂化轨道类 据杂化轨道间的夹角判断中心原子的杂化类型。 (1)若夹角为10928'，则中心原子采取sp杂化。 型均不改变，如NH (2)若夹角为120°，则中心原子采取sp杂化。 NH H,NH,NH, 105 国避手册高中化学选择性必修2物质结构与性质) (3)若夹角为180°，则中心原子采取sp杂化。 NH,NH时中N原子的价层 5.用取代法判断 电子对数均为4(2+2,3十1、 以中学常见的、熟悉的物质分子为基础，用其他原子或原子 4十0)，杂化轨道类型均为sp。 (2)若分子结合1个H、 团取代分子中的部分原子或原子团，得到的新分子的中心原子与 C,F,OH等离子或HO 原分子对应的中心原子的杂化类型相同。如：(CH):N可看作由 NH等分子，则价层电子对 3个甲基取代了NH分子中的3个H原子而得，所以其分子中 数增加1，杂化轨道数目增加 N原子采取sp杂化。 1,杂化轨道类型由sp”变为 6.以碳原子为中心原子的分子中，碳原子的杂化类型判断 sp(或由sp变为spd)。 (1)没有形成π键，则为sp杂化 知BF,BF,前者合3个 (2)形成1个π键，则为sp杂化。 G键，后者含4个G健，B原子 (3)形成2个π键，则为sp杂化。 的价层电子对数由3变为4， 例1已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三 NH. VSEPR模型由平面三角形变 为正四面体形，B原子的杂化 聚氰胺是氰胺(HN一C=N)的三聚体，请回答下列 NN 轨道类型由sp变为sp。 问题。 H,NN NH. (1)写出基态C原子的核外电子排布式： (2)三聚氰胺环上的N原子和氨基中的N原子的杂化轨道 类型分别是 (3)一个三聚氰胺分子中有 个g键。 解析(2)三聚氰胺环上的N原子、一NH2中的N原子分别 参与形成2、3个。键，且均有1个孤电子对，所以分别采取sp、 sp杂化。(3)三聚氰胺分子中除每个双键上有1个。键外，其余 共价单键均为6键，共有15个6键。 客案(1)1s22s22p。(2)sp2:sp3。 (3)15。 日纠错练i (2024·黑龙江省实验中 易错点1对分子（或离子）中心原子杂化类型判衡错误 学月考)从微粒结构角度分 (1)C)2分子中碳原子的杂化类型：sp杂化 析，下列说法错误的是()。 错因：只因C),分子中含C一(O键就认为碳原子为sp杂 A.N。的空间结构为直 化，未深人分析CO2分子中碳原子只有2个双键，CO2分子中 线形，中心原子的杂化方式为 碳原子的价层电子数为2，只能为sp杂化。 sp杂化 (2)苯分子中碳原子的杂化类型：sp杂化。 B.HCO,中C原子的杂 化方式为sp杂化 错因：未能理解苯分子中碳原子的成键特点（含大π键）。 C.S(O月(SO相当于 可由苯环中以碳原子为中心形成平面三角形（键角为120°）推 SO中的一个氧被疏替代) 导碳原子为sp杂化。 中中心原子S的杂化方式为 (3)NO2分子中氮原子的杂化类型：sp2杂化。 p杂化 106 第二章 分子结构与性质么 D.三氧化硫有单分子气 错因：因计算得NO分子中氮原子的价层电子对数为2.5，不 体和三聚分子固体（分子结构 为整数而不会判断。正确理解应把NO2分子中氮原子的价电 如图所示)两种存在形式，两 子对数当作3，故氨原子为sp杂化，分子为V形结构。 种形式中S原子的杂化轨道 (4)其他错误：未能把握中心原子杂化类型的判断方法。 类型相同 如只从分子类型判断中心原子杂化类型；只从成键电子对数判 断杂化类型（应由价电子对数判断杂化类型）等。 AB型的分子或离子的中心原子有sp杂化(BC)、sp 杂化(S)2)、sp杂化(HO),不能由化学式相似而认为杂化类 型相同。 -02关建能动提升。 题型1杂化轨道类型及其判断 sp杂化轨道成键，故D错误。 例①下列关于杂化轨道的说法，正确的 答案C 是()。 名师支弱 A.凡是中心原子采取sp杂化轨道成键 以碳原子为中心原子的分子中 的分子，其空间结构都是正四面体形 碳原子的杂化类型 (1)没有形成π键，为sp杂化： B.CH中的sp杂化轨道是由4个氢原 子的1s轨道和碳原子的2p轨道混合起来形 cH.Cc、一C 成的 (2)形成一个π键，为sp杂化 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 CH一CH2、C一O,苯（大π键）、 相同的新轨道 C-C D.凡AB型的共价化合物，其中心原子A 均采用sp杂化轨道成键 (3)形成两个π键，为sp杂化： 解析]中心原子采取sp3杂化轨道成键的 CH=CH、O=C=(O(C)2)、S=C=S 分子中，若其中心原子的价电子没有全部成 (CS2). 键，存在孤电子对，其空间结构不是正四面体 ◆跟踪练1(2024·四川乐山沫若中学期 形，故A错误；CH中的sp杂化轨道是指中 中)下列分子或离子的中心原子为sp杂化，且 心C原子的1个2s轨道与3个2p轨道混合成 杂化轨道容纳1个孤电子对的是()。 4个杂化轨道，故B错误，C正确；对于AB型 A.CH、NH3、H2O 的共价化合物，若其中心A原子的p轨道上只 B.CO2、BFs、SOg 有1个电子（如BF3中的硼原子）时，则可采取 C.C2H、SO2、BeC 107 国避手册高中化学选择性必修2物质结构与性质) D.NH、PCl3、N2H 构为直线形，D正确。 题型2杂化轨道类型与分子空间结构 [答案D 例☑(2024·湖南师大附中月考)下表中 名团专超 各粒子对应的空间结构及解释均正确的是 根据分子的空间结构判断中心原子 杂化轨道类型的方法 选项 粒子 空间结构 解释 (1)若分子的空间结构为四而体形或三 氨基负离子 角锥形，则分子的中心原子采取sp杂化。 A 直线形 (NH) N原子采取s即杂化 (2)若分子的空间结构为平面三角形， 二氧化硫 B V形 S原子采取s即杂化 则分子的中心原子采取sp2杂化。 (S)2) (3)若分子的空间结构为直线形，则分子 碳酸根离子 C (CO房) 三角锥形 C原子采取sp杂化 的中心原子采取sp杂化。 乙快 C原子采取sp杂化且C (4)若分子的空间结构为V形，则分子 D (C2 H2) 直线形 原子的价电子均参与成键 的中心原子采取sp杂化或sp3杂化 解析NH中中心N原子的价层电子对 ◆跟踪练2(2023·北京清华附中单元检 数为2+号×6+1-2×1D=4,孤电子对数为 测)指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结 构式及空间结构。 2,杂化轨道数为4，采取sp杂化，空间结构为 (1)CS分子中的C采取 杂化，分 V形，A错误：SO2中中心S原子的价层电子 子的结构式为 ,空间结构为 -0 对数为2+号×(6-2×2)=3，孤电子对数为 (2)HCHO分子中的C采取 杂化 分子的结构式为 空间结构为 1,杂化轨道数为3，采取sp杂化，空间结构为 (3)CCL分子中的C采取 杂化 V形，B错误；CO)中中心C原子的价层电子 分子的结构式为 ,空间结构为 对数为3+号×(4+2-3×2)=3，不含孤电子 对，杂化轨道数为3，采取sp杂化，空间结构 (4)HS分子中的S采取 杂化， 为平面三角形，C错误；C2H中C原子采取sp 分子的结构式为 空间结构为 杂化，且C原子的价电子均参与成键，空间结 03学业质量测评。 A基础过关练 洲波时间：15分钟 2.下列有关杂化轨道理论的说法，不正确的是 1.分子中存在π键，且碳原子全部以sp杂化轨 () 道成键的是( A.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状 A.乙烷 B.乙烯 发生了改变 C.乙炔 D.苯 B.sp、sp、sp杂化轨道的夹角分别为 108 第二章分子结构与性质收组 109°28′、120°、180 B.中心原子是sp杂化的，其分子的空间结 C,部分四面体形、三角锥形的结构可以用 构不一定为直线形 sp3杂化轨道解释 C.当中心原子无孤电子对时，价层电子对互 D.杂化轨道全部参与形成化学键 斥模型和分子空间结构就会完全相同 3.下列分子中，中心原子的杂化方式和分子的 D.杂化轨道不可能形成π键 空间结构均正确的是( )。 2.(2024·安微卷)某催化剂结构简式如图所 A.C2H2:sp杂化、直线形 示。下列说法错误的是( BSO:sp3杂化、三角锥形 C.HO:sp杂化、V形 D.NO方：sp2杂化、平面三角形 4.(2024·湖北武汉一中月考)短周期元素X、 A.该物质中Ni为十2价 Y、Z、Q的原子序数依次增大，基态X原子 B.基态原子的第一电离能：C>P 的半径是所有原子中最小的，Y与X可形成 C.该物质中C原子和P原子均采取sp杂化 室温下XY、XY2两种无色液体，基态Z原 D.基态Ni原子价电子排布式为3d4s 子的M电子层上p轨道为半充满状态，Y,Q 3.叠氮炔环加成是经典的点击化学反应，反应 同主族。下列说法不正确的是( 示例如图所示： A.电负性：Z<Q<Y B.简单离子半径：Z>Q>Y>Z Cu(lXcat) N,+= HO C.化合物QY2和QY中Q杂化相同 ① ② ④ D.同周期中第一电离能比Q大的元素有2种 已知化合物③中含有大π键，下列说法错误 5.回答下列问题。 的是( ). (1)(CN):分子中各原子电子层均达到稳定 A.①与④互为同分异构体 的结构，则碳原子的杂化轨道类型为 B.②中所有碳原子共线 ,分子中含有的。键与π键数目 C.1mol③中含有16molo键 比为 ,分子空间结构为 D.③中氮原子均为sp杂化 (2)氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两 4.(2024·湖南长沙雅礼中学月考)有下列微粒： ①CH;②CH-CH:③CH=CH:④NH3; 种离子按数目比1：1构成。已知其阴 ⑤NH;⑥BF3:⑦P;⑧H2O:⑨H2O。▣ 离子空间结构为平面正三角形，则其阳 答下列问题（填序号）： 离子的空间结构为 形，阳离子 (1)空间结构呈正四面体形的是 中氮的杂化方式为 (2)中心原子轨道为s平杂化的是 ,为 B综合提能练 测试时间：20分钟 sp杂化的是 ,为s即杂化的是 1.下列说法不正确的是( ). A.只要分子的空间结构为平面三角形，中心 (3)所有原子共平面（含共直线）的是 原子均为sp杂化 ,共直线的是 109重雅食手册高中化学选择性必修2物质结构与性质凡) 5.(1)HC1:V形。(2)3s3p:平面三角形 (SO相当于S0中一个氧被硫替代)中中心原子 (3)SiCL:10928'。(4)c. S的价层电子对数为4+6+2,4X2=.因此S原子 2 L由题意可推知D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、C 的杂化方式为sp杂化，C正确：S0分子中中心原子 (1)HC)中氧原子是中心原子，价层电子对数=2+ S的价层电子对数为3+6一3X2=3,S原子的杂化类 之×(6-1X1-1X1)=4,分子的空间结构为V形。 2 型为sp杂化，而三聚分子中每个S原子的价层电子对 (2)SO,中硫原子的价层电子对数为3.VSEPR模型为 数都是4，S原子的杂化类型是sp杂化，两种形式中S 平面三角形。(3)SC1,是正四面体形结构，键角为 原子的杂化轨道类型不相同，D错误] 10928。(4)CH、NH的中心原子价层电子对数均 【关键能力提升】 为4，空间结构不同的根本原因是NH分子中心原子 [跟踪练1]D[CH,NH,HO中心原子的杂化方式 上有孤电子对而CH:分子中心原子没有，空间结构与 都为p杂化，C原子没有孤电子对，N原子有1个孤 元素的非金属性强弱无关。] 电子对，O原子有2个孤电子对，A不符合题意：CO0 C培优突破练 中心原子的杂化方式为sp杂化，没有孤电子对，BF 1.(1)正四面体形：平面三角形：平面三角形。 中心原子的杂化方式为即杂化，没有孤电子对，9 (2)CH:CH5。 中心原子的杂化方式为p杂化，有1个孤电子对， (3)中心原子上的价电子都用于形成共价键：中心原子 B不符合题意：CH中心原子的杂化方式为sp杂 上有孤电子对：B:N:BH分子中B原子的3个价电子 化，没有孤电子对，S),中心原子的杂化方式为sp杂 都与H原子形成共价键，而NH分子中N原子的3个 化，有1个孤电子对，BC1中心原子的杂化方式为p 价电子与H原子形成共价键，还有1个孤电子对，占据 杂化，没有孤电子对，C不符合题意：NH,PC、NH 了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形。 中心原子的杂化方式都为sp杂化，且杂化轨道都能 [(1)PO是AB型，价层电子对数是4，中心原子上 容纳1个孤电子对.D符合题意.] 的孤电子对数为0，其空间结构为正四面体形。C) [跟踪练2】(1)sp:S一C一S:直线形。 和AB是AB型，价层电子对数是3，中心原子上的 孤电子对数为0，其空间结构是平面三角形。(2)两种 (2)sp:H-C一H:平面三角形。 分子均为AB型分子，中心原子无孤电子对的呈平面 三角形，有1个孤电子对的呈三角锥形，所以分别是 (3)sp:C一C一C:正四面体形 CH ,CH] CI 二、杂化轨道理论 (4)sp: S:V形。 HH 【必备知识梳理】 [(1)CS中中心C原子形成2个。键，无孤电子对，价 [纠错练门D[N的空间结构为直线形，N与CO 层电子对数为2，采取即杂化，分子空间结构为直线 互为等电子体，CO中C原子采取sp杂化，则N中 形。(2)HCHO中中心C原子形成3个a键，无孤电子 N原子的杂化方式为p杂化，A正确：HCO可看作 对，价层电子对数为3，采取sp杂化，分子空间结构为 C0,中心C原子的价层电子对数为3+4+2.3×2 2 平面三角形。(3)CC1,中中心C原子形成4个。键，无 3,因此C原子的杂化方式为p杂化，B正确：SO 孤电子对.价层电子对数为4，采取s杂化，分子空间 18 参考答案与提示么线 结构为正四面体形。(4)HS中中心S原子形成2个 的价层电子对数为3+号×(6+1一2×3)=3，杂化轨 。键，有2个孤电子对，价层电子对数为4，采取sp杂 道数为3，采取p杂化，不含孤电子对，其空间结构为 化，分子空间结构为V形。] 平面三角形，D正确] 【学业质量测评】 4.D短周期元素X、Y、Z、Q的原子序数依次增大，其 A基础过关练 中基态X原子的半径是所有原子中最小的，则X为日 1.C[乙烷分子中碳原子含有4个共价单键，不含共价 元素：Y与X可形成室温下XY,XY两种无色液体 双键或三键，不存在バ键，且碳原子采取sp杂化， 则Y为O,基态Z原子的M电子层上p轨道为半充满 A错误：乙烯分子中每个碳原子含有3个σ键，1个碳 状态，其外围电子排布式为3s3p,故Z为P元素：Y 碳双键，分子中含有1个π键，碳原子采取s子杂化，B错 Q同主族，Y为O元素，故Q为S元素。Y,Z、)分别 误：乙炔分子中每个碳原子含有2个。键，含有碳碳三 为O、P,S,根据同一周期从左至右，元素的电负性依次 键，分子中含有2个x键，碳原子采取p杂化，C正确： 增大，同一主族从上至下，元素的电负性依次诚小，故 苯分子中含有1个大π键，每个碳原子含有3个。键， 电负性：O>S>P,A正确：X,Y,Z、Q分别为H,OP 碳原子采取sp杂化，D错误] S,根据电子层数越多，离子半径越大，电子层数相同， 2.D[杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数 核电荷数越大，离子半径越小可知，简单离子半径：P 目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后轨道的形 >g>O>H,B正确：化合物S)和SO中S的 状发生变化，A正确：5p、5p与sp杂化轨道的空间结 价层电子对数均为3，均为sp杂化，C正确：根据同一 构分别为正四面体形、平面三角形和直线形，因此其杂 周期从左至右，元素的第一电离能呈增大趋势，ⅡA与 化轨道的夹角分别为109°28、120°和180°，B正确：部 ⅢA,VA与MA反常，故同周期中第一电离能比Q大 分四面体形、三角锥形和V形分子的结构可以用5p 的元素有P,CL、Ar3种，D错误，] 杂化轨道来解释，如甲烷分子，氨分子、水分子，C正 5.(1)sp:34:直线形。(2)直线：sp杂化。 确：杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH中 [(1)(CN):分子中各原子电子层均达到稳定的结构， N原子采取sp杂化，形成了4个杂化轨道，但是只有 其结构式为N=CC=N,其中1个碳原子与1个氮 3个杂化轨道参与形成化学键，D错误.] 原子形成1个三键，与另一个碳原子形成1个单键，则 3.D[乙炔的结构式为HC=C一H,C原子的价层电 C原子采取sp杂化：1个(CN)2分子中含有3个g键 子对数是2，且不含孤电子对，C原子采取sp杂化，分 和4个π键：由于2个碳原子均为sp杂化，故(CN): 子为直线形结构，A错误：价层电子对数=。键个数十 是直线形分子，(2)氮的最高价氧化物为NO),它由 孤电子对数，SO中中心S原子的价层电子对数为 两种离子按数目比1：1构成，其中阴离子的空间结构 4计之×(6+2一4×2)=4，不含孤电子对：杂化轨道数 为平面正三角形，化学式应为NO方，则其阳离子的化 为4，采取sp杂化，空间结构为正四面体形，B错误： 学式为N(),NO方中中心原子N的价层电子对数为 0中中心0原子的价层电子对数为3+之×(6一1 2+之×行一1一2X2)=2,无孤电子对，所以阳离子中 一1×3)=4，所以中心原子采取s即杂化，其VSEPR 氮原子采取s即杂化，空间结构为直线形.] 模型为正四面体形，该离子中含有1个孤电子对，所以 B综合提能练 其空间结构为三角锥形，C错误：NO,中中心N原子 1.B[中心原子采取sp杂化的分子，空间结构只能是直 19 重雅g手细高中化学选择性必修2物质结构与性质J 线形，B错误。] 数+孤电子对数=2+2=4，所以采取sp杂化，空间 2.C[由结构简式可知，P原子的3个孤电子与苯环形 结构为二面角结构，两个H原子犹如在半展开的书 成共用电子对，P原子剩余的1个孤电子对与Ni形成 的两面纸上，并有一定夹角。(1)根据上述分析，呈正 配位键，C1提供孤电子对，与所形成配位键，由于整 四面体形结构的有①⊙)。(2)根据上述分析，中心原 个分子呈电中性，故该物质中Ni为十2价，A正确：同 子轨道为sp杂化的有①④⑤⑦⑧@，中心原子轨道 周期元素随着原子序数的增大，第一电离能有增大趋 为p杂化的是②⑥，中心原子轨道为sp杂化的是③。 势，故基态原子的第一电离能：C>P,B正确：该物质 (3)①CH是正四面体结构，所有原子不共面也不共 中，C原子均存在于苯环上，采取sp杂化，P原子价层 线：②CH,是平面形分子，所有原子共平面而不共线： 电子对数为4，采取sp杂化，C错误：Ni的原子序数为 ③CH=CH是直线形分子，所有原子共平面也共线： 28,位于第四周期第Ⅷ族，基态Ni原子价电子排布式 ①NH:是三角锥形分子，所有原子不共面也不共线： 为3d4s,D正确.] ⑤NH是正四面体结构，所有原子不共面也不共线： 3.C[1mol③中含有17molg键，C错误：因③中含有 ⑥BF是平面三角形分子，所有原子共平面但不共线： 大π键，类似苯环，环上3个N原子和2个C原子共平 ⑦P:是正四面体结构，所有原子不共面也不共线： 面，故N原子均为sp杂化，D正确。] ⑧HO是V形分子，所有原子共平面但不共线： ⑨HO2的空间结构是二面角结构，两个H原子犹如 4.(1)①⑤⑦。(2)①④⑤⑦8⑨：②0：③. 在半展开的书的两面纸上，并有一定夹角，所有原子不 (3)②③⑤⑧8：① 共面也不共线。综上所述，所有原子共平面（含共直 [①CH中C原子杂化轨道数=。键数+孤电子对数= 线)的是②③⑥⑧，共直线的是③.] 4十0=4，所以采取sp杂化，空间结构为正四面体结 5.(1)O>N>C。(2)sp。(3)4:CE。 构：②CH一CH:中C原子杂化轨道数=σ键数+孤 (4)三角锥形：sp。 电子对数=3十0=3，所以采取sp杂化，空间结构为 [(1)苯环上的碳原子为p杂化，其他碳原子均形成4个 平面三角形：③CH=CH中C原子杂化轨道数=a键 共价单键，为sp杂化：氮原子形成3个共价单键，孤 数十孤电子对数=2十0=2，所以采取sp杂化，空间结 电子对数为1，故为sp杂化：羟基中氧原子形成2个 构为直线形：④NH中N原子杂化轨道数-。键数+ 共价单键，孤电子对数为2，故为5p杂化。一般来说， 孤电子对数=3十1=4，所以采取sp杂化，空间结构 同周期元素从左到右电负性逐渐增大，则C、N,O的电 为三角锥形：⑤NH中N原子杂化轨道数=G键数十 负性依次增大。(2)乙二胺分子中每个氮原子形成3个 孤电子对数=4十0=4，所以采取5p杂化，空间结构 共价单键，孤电子对数为1，价层电子对数为3十1=4， 为正四面体结构：GBF中B原子杂化轨道数=σ键数 故为sp杂化。(3)NH中中心原子N的价层电子对 +孤电子对数=3+0=3，所以采取p杂化，空间结 数为4+51,1X1=4:NH时与形成离子键， 2 构为平面三角形：⑦P中P原子杂化轨道数=。键数 NH中氮原子与氢原子形成极性共价键，共价单键是 十孤电子对数=3+1=4.所以采取p杂化，空间结 键，不存在非极性共价键和π键。(4)NC1分子中中 构为正四面体结构：⑧HO中O原子杂化轨道数= 。键数+孤电子对数=2+2=4，所以采取sp杂化，空 心原子N的价层电子对数为3+5一3]=4，孤电子 2 间结构为V形：⑨HO中)原子杂化轨道数=。键 对数为1，枚为p杂化，分子的空间结构为三角维形.] 20 参考答案与提示》收组 C培优突破练 体形，键的极性相互抵消，为非极性分子：④C):分子 1.(1)没有：相同。(2)sp:5p 为直线形，键的极性相互抵消，为非极性分子；⑤BF (3)①N。②sp:sp。③是。 的空间结构为平面正三角形，键的极性相互抵消，为非 [在HBNH分子中，B、N原子均采取sp杂化形成 极性分子；⑥NF中N原子的孤电子对与成键电子对 间有排斥作用，使电子不能均匀分布，故NF为极性 4个键：H一B N一H,其中B一N中的电子对是由 分子。结合以上分析可知，①⑤为极性分子，②③①⑤ HH 为非极性分子，A正确。] H 【学业质量测评】 A基础过关练 N原子提供的。在无机苯H一」 H分子中没 L.B[X、Y,Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元 素，X、Y,Z位于同周期且相邻，则X、Y、Z位于第二周 期，W位于第三周期，X与W同族，设X的原子序数为 有双键，形成大π键的6个电子全部由N原子提供，B, a,则Y,Z,W的原子序数分别为(a+1)、(a+2)、(a+ N原子的杂化方式都是sp,所有原子共平面] 8),W的核外电子总数等于X和Z的核外电子总数之 第三节分子结构与物质的性质 和，则a=6。由题意可推知，X为C,Y为N,Z为O,W 一、共价键的极性 为Si。元素的第一电离能：N>O>C>Si,A错误：简 【必备知识梳理】 单氢化物的稳定性：HO>NH>CH>SiH,B正 [纠错练]D[极性分子H,O2中含有非极性键，CO 确：1 mol SiO中含有4molo键.C错误：CO的空间结 是非极性分子，但它只含有极性键，A,B错误，D正确： 构为直线形，属于含有极性键的非极性分子，D错误。] HO分子中有对称轴，但正、负电中心不重合，是极性 2.B[H)分子中只含极性键，空间结构为V形，正电 分子，C错误] 中心与负电中心不重合，属于极性分子，CC,分子中只 【关键能力提升】 含极性键，空间结构为正四面体形，结构对称，正电中 [跟踪练]B[由题图可知，总反应为甲烷与氧气发 心与负电中心重合，属于非极性分子，A错误：CHC 生催化氧化反应生成甲醇和水，则过氧化氢为反应的 分子中只含极性键，空间结构为四面体形，结构不对 中间产物，A正确：甲烷发生催化氧化过程中P的化 称，正电中心与负电中心不重合，属于极性分子，HS 合价发生变化，B错误：对苯二酚在反应过程中发生氧 分子中只含极性键，空间结构为V形，正电中心与负电 化反应生成对苯醒，则对苯二酚在反应过程中被氧化， 中心不重合，属于极性分子，B正确：(CS。中只含极性 C正确：总反应为甲烷与氧气发生反应生成甲醇和水， 键，空间结构为直线形，结构对称，正电中心与负电中 则反应过程中存在极性键和非极性键的断裂与生成，D 心重合，属于非极性分子，HC1分子中只含极性键，空 正确.] 间结构为直线形，结构不对称，正电中心与负电中心不 [跟踪练2]A[①PH中由于P原子的孤电子对与成 重合，属于极性分子，C错误：HO分子中含有极性 键电子对之间有排斥作用，电子不能均匀分布，故PH 键、非极性键，空间结构不对称，正电中心与负电中心 为极性分子：②BC2的空间结构为直线形.键的极性 不重合，属于极性分子，BF,分子中只含极性键，空间 相互抵消，为非极性分子：③CH,的空间结构为正四面 结构为平面三角形，结构对称，正电中心与负电中心重 21