2.2 共价键与分子的空间结构 第1课时（同步讲义）化学鲁科版选择性必修2

教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第2章 微粒间相互作用与物质性质 第2节 共价键与分子的空间结构 第1课时 分子空间结构的理论分析 教习目标 1.了解常见分子的空间结构。 2.理解杂化轨道理论的主要内容，并能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。 重点和难点 重点:杂化轨道理论。 难点:用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。 ◆知识点一 杂化轨道理论 1.杂化轨道理论的提出 （1）基态碳原子的价电子排布及原子轨道图 （2）杂化轨道理论的提出 研究证实，甲烷（CH4）—正四面体形结构，H—C—H键角为109°28'。分子结构如图。 根据价键理论，碳原子的价电子中只有两个未成对的2p电子。若碳原子与氢原子结合，应形成 CH2而不是 CH4，即使碳原子的一个 2s电子受外界条件影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，但这四个价电子的原子轨道是3个相互垂直的2p轨道与1个球形的 2s 轨道，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体形结构。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。 2.甲烷（CH4）分子中碳原子的杂化类型 3.杂化轨道的形成及其特点 4.杂化轨道的类型 杂化类型 sp sp2 sp3 用于杂化的原子轨道及数目 ns 1 1 1 np 1 2 3 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28' 即学即练 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.轨道杂化前后轨道数目可以相等，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sp、sp2、sp3杂化等 【答案】B 【解析】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，轨道数不变，轨道形状发生变化，A正确、B错误；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，这样形成的分子才能最稳定，C正确。 2. ns轨道和np轨道杂化的类型不可能有 （　　） A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.sp4杂化 【答案】D 【解析】p能级只有3个轨道，不可能有sp4杂化。 ◆知识点二 典型分子的空间结构 1.CH4分子的空间结构 CH4分子中碳原子的杂化过程如图： 四个杂化轨道的未成对电子与四个氢原子的1s电子配对形成σ键。因为四个共价键的键长、键角均相同，所以CH4分子的空间结构为正四面体形。 2.乙烯分子的空间结构 乙烯分子中碳原子的杂化过程如图： 乙烯分子中每个碳原子的杂化轨道中含一个未成对电子，两个碳原子各以一个sp2杂化轨道重叠形成一个σ键，每个碳原子都以另外两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个σ键，剩下的一个未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”的方式重叠，形成一个π键。 3.乙炔分子的空间结构 乙炔分子中碳原子的杂化过程如图： 乙炔分子中碳原子的杂化轨道中各含一个未成对电子，两个碳原子各用一个sp杂化轨道形成一个σ键，再用另外一个sp杂化轨道分别与氢原子的1s轨道形成一个σ键，剩下的两个未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”的方式重叠，形成两个π键。 4.苯分子的空间结构与大π键 5.NH3分子的空间结构 （1）NH3分子为三角锥形，分子中N—H键的键角为107.3°，分子空间结构如图： （2）NH3分子中N原子的杂化类型及成键情况： 氮原子的 2s 和 2p 轨道发生杂化，形成4个sp3杂化轨道，夹角应为109°28'。其中3个sp3杂化轨道与H原子的1s轨道形成3个sp3⁃s σ键，剩余一个杂化轨道，存在一对未成键电子，称为孤电子对。它对成键电子对的排斥作用较强，使3个N—H键的键角减小，空间结构发生变化。 即学即练 1.下列关于NH3和CO2的说法正确的是 （　　） A.都是直线形结构 B.中心原子都采取sp杂化 C.NH3为三角锥形结构，CO2为直线形结构 D.N原子和C原子上都没有孤电子对 【答案】C 【解析】NH3和CO2分子的中心原子分别采取sp3杂化、sp杂化，但NH3分子的N原子上有1对孤电子对未参与成键，根据杂化轨道理论，NH3的空间结构应为三角锥形，CO2的空间结构为直线形。 2.如何用杂化轨道理论解释BeCl2分子的空间结构？ 【解析】基态铍原子的核外电子排布式为1s22s2，从表面上看铍原子似乎不能形成共价键，但是在激发态下，铍原子2s轨道上的一个电子可以进入2p空轨道，经过杂化形成两个sp杂化轨道，如图1所示。 铍原子的两个sp杂化轨道分别与两个氯原子的3p轨道重叠形成两个sp⁃p σ键。由于杂化轨道间的夹角为180°，所以BeCl2分子的空间结构为直线形，如图2所示。 ◆知识点三 杂化轨道类型与分子空间结构的关系 （1）ABm型分子的杂化轨道类型与分子的空间结构 ABm 中心原子杂化类型 杂化轨道空间结构 分子空间结构 实例 AB2 sp 直线形 直线形 CO2、CS2、 BeCl2等 AB3 sp2 平面 三角形 平面三角形 BF3、BCl3、BBr3、 SO3、NO等 AB2 V形或角形 SO2 AB4 sp3 正四 面体形 正四面体形 CH4、SiF4、NH、SO、 PO、SiO AB3 三角锥形 NH3、PCl3、NF3 AB2或 A2B V形或角形 H2S、NH、H2O （2）当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，由于孤电子对的排斥作用，会使分子的空间结构，如H2O和NH3，O与N原子的杂化类型都为sp3杂化，孤电子对数分别为2、1，分子空间结构分别为角形、三角锥形。 即学即练 1.判断下列中心原子的杂化轨道类型（标“·”的原子为中心原子）。 微粒 杂化轨道数 杂化轨道类型 ①H3 ②CH2H2 ③Cl4 ④Cl3 ⑤H3 【答案】①4　sp3　②3　sp2　③4　sp3　④4　sp3　⑤4　sp3 【解析】杂化轨道数为2时杂化方式为sp，杂化轨道数为3时杂化方式为sp2，杂化轨道数为4时杂化方式为sp3，类比H2O、NH3、CH4等分子中中心原子的杂化类型可得出正确答案。 2.NH3、CH4两分子中，N、C原子都采用sp3杂化，为什么NH3分子空间结构是三角锥形，CH4分子是正四面体形？ 【解析】形成的4个sp3杂化轨道中，NH3分子中只有三个杂化轨道与H原子的1s轨道重叠成键。另1个杂化轨道中有一对孤电子对不参与成键，但对成键电子对有较强的排斥作用，使三个N—H键键角变小，成为三角锥形。而CH4分子中4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成共价键，轨道间夹角=共价键键角=109°28'，故CH4为正四面体形。 一、杂化轨道理论四要点 （1）能量相近 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。 （2）数目不变 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。 （3）成键能力增强 杂化改变原有轨道的空间取向，使原子形成的共价键更牢固。 （4）排斥力最小 杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。 实践应用 1.下列有关杂化轨道的说法不正确的是 (　　) A.轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同 B.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键 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.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 【答案】B 【解析】轨道杂化前后数目相等，轨道形状发生变化，A正确；杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对，不能形成π键，π键是轨道之间“肩并肩”形成的，B错误；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，这样能量才能最低，分子才能最稳定，C正确；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，但轨道个数不变，轨道形状发生变化，D正确。 2.下列关于原子轨道的说法正确的是 （　　） A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形 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1个s轨道和3个p轨道重新组合而形成的一组能量相同的新轨道 D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化成键 【答案】C 【解析】中心原子采取sp3杂化，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间结构则不是正四面体形；CH4分子中的sp3杂化轨道是由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。 二、有机物中碳原子的杂化类型判断 （1）根据碳原子形成的σ键数目判断 有机物中，碳原子杂化轨道形成σ键，未杂化轨道形成π键。 （2）由碳原子的饱和程度判断 ①饱和碳原子采取sp3杂化； ②双键上的碳原子或苯环上的碳原子采取sp2杂化； ③三键上的碳原子采取sp杂化。 三、杂化轨道类型的判断方法 （1）根据轨道夹角判断 （2）根据分子（或离子）的空间结构判断 空间结构 中心原子杂化类型 正四面体形 sp3杂化 三角锥形 sp3杂化 平面三角形 sp2杂化 直线形 sp杂化 （3）对于ABm型分子，中心原子A的杂化方式判断方法：n= 说明：①n为中心原子杂化轨道数目，n=2时，为sp杂化，n=3时，为sp2杂化，n=4时，为sp3杂化。 ②配位原子B为氧原子或硫原子时，成键电子数为0；配位原子为氢原子或ⅦA族元素时，每个配位原子有一个成键电子。 实践应用 1.在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是 (　　) A.NF3 B.CH C.BF3 D.H3O＋ 【答案】C 【解析】NF3、CH和H3O＋的中心原子N、C、O均采用sp3杂化，但是均只形成3个化学键，有1个杂化轨道被孤电子对占据，又由于价电子对相互排斥，所以空间结构为三角锥形；BF3中的B采用sp2杂化，空间结构为平面三角形，故选C。 2.下列关于原子轨道的说法正确的是 (　　) A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是四面体形 B.CH4中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂而形成的 C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂形成的一组能量相同的新轨道 D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键 【答案】C 【解析】中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构不一定是四面体形，如：水和氨气分子，中心原子均采取sp3杂化，但H2O的空间结构是角形，NH3是三角锥形，故A错误；CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的2s轨道和3个2p轨道杂化形成的，故B错误；同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂可形成一组能量相同的新轨道，故C正确；BF3中B原子的杂化轨道类型为sp2，故D错误。 3.有机物中碳原子的杂化类型是有规律的：当碳原子全部形成单键时，其为________杂化；当其形成的键中有一个双键时，其为________杂化；当其形成的键中有一个三键时，其为________杂化。苯分子中碳原子的杂化类型为________杂化，CH3CH===CH2分子中，中间的碳原子的杂化类型为________，该分子中有________个σ键与________个π键。 【答案】sp3　sp2　sp　sp2　sp2　8　1 【解析】当碳原子全部以单键的形式与其他原子成键时，形成了4个σ键，故此时为sp3杂化；当形成一个双键时，碳原子形成了3个σ键、没有孤电子对，故参加杂化的轨道数为3，此时为sp2杂化；当形成一个三键时，参加杂化的轨道数为2，杂化轨道类型为sp。 考点一 杂化轨道理论 【例1】下列图形表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是 (　　) 【答案】D 【解析】A项，杂化轨道的空间结构为直线形，夹角为180°，共有2个杂化轨道，为sp杂化，错误；B项，未形成杂化轨道，错误；C项，杂化轨道的空间结构为正四面体形，共有4个杂化轨道，为sp3杂化，错误；D项，杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角为120°，共有3个杂化轨道，为sp2杂化，正确。 【变式1-1】用鲍林的杂化轨道理论解释CH4分子的正四面体结构，下列说法不正确的是 (　　) A.C原子的4个杂化轨道的能量一样 B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样 C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道 D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤电子对占据 【答案】D 【解析】甲烷中C原子采取sp3杂化，每个杂化轨道上1个电子分别与1个H原子上的电子结合形成共价键，这四个共价键完全相同，轨道间的夹角约为109°28′，形成正四面体形的分子。 【变式1-2】鲍林是两位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空间结构提出的。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 【答案】A 【解析】sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°，故A项正确。 【变式1-3】下列关于杂化轨道的说法错误的是 （　　） A.并不是所有的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.杂化轨道都用来成键 【答案】D 【解析】参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p的能量相差太大，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、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，可使电子云的重叠程度更大，形成的化学键更牢固，故C正确；并不是所有的杂化轨道都成键，也可以容纳孤电子对（如NH3、H2O的形成），故D错误。 考点二 常见分子的空间结构 【例2】下列分子中的碳原子采用sp2杂化的是 (　　) A.C2H2 B.CS2 C.HCHO D.C3H8 【答案】C 【解析】饱和C原子采取sp3杂化，双键C原子采取sp2杂化，三键C原子采取sp杂化，所以C2H2中的C原子采取sp杂化，HCHO分子中含有碳氧双键，C原子采取sp2杂化，C3H8中的C原子采取sp3杂化。CS2中C原子采取sp杂化。 【变式2-1】下列分子中，中心原子的杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是 (　　) A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2 C.H2O、NH3 D.NH3、HCHO 【答案】B 【解析】A项，H2O中氧原子为sp3杂化，分子的空间结构为角形，SO2中硫原子为sp2杂化，分子的空间结构为角形；B项，BeCl2和CO2的中心原子都是sp杂化，分子的空间结构都为直线形；C项，NH3中氮原子为sp3杂化，分子的空间结构为三角锥形；D项，HCHO中碳原子为sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形。 【变式2-2】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.甲醛分子中的碳原子为sp3杂化 C.甲醛分子中的氧原子为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 【答案】D 【解析】甲醛分子为平面三角形，所以中心原子碳应为sp2杂化，形成三个杂化轨道，分别与氧原子和两个氢原子形成σ键，还有一个未参与杂化的p轨道与氧原子形成π键，该π键垂直于杂化轨道的平面。 【变式2-3】下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是 （　　） A.键角为180°的分子，空间结构是直线形 B.键角为120°的分子，空间结构是平面三角形 C.键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形 D.键角为90°~109°28'的分子，空间结构可能是角形 【答案】B 【解析】键角为180°的分子，空间结构是直线形，如CO2分子是直线形，A项正确；苯分子的空间结构是平面正六边形，键角为120°，B项错误；白磷分子的键角为60°，空间结构为正四面体形，C项正确；水分子的键角为104.5°，空间结构为角形，D项正确。 基础达标 1.能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为 （　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个相同的杂化轨道，因此碳原子的4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上，且自旋状态相同。 2.下列关于杂化轨道的说法错误的是 (　　) 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.杂化轨道中不一定有电子 【答案】A 【解析】参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p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，A项错误，B项正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使原子轨道重叠程度更大，形成牢固的化学键，C项正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3、H2O)，故D项正确。 3.下列分子或离子的中心原子采用sp3杂化的是 (　　) ①NF3　②C2H4　③C6H6　④C2H2　⑤NH A.①②④ B.①⑤ C.②③ D.③⑤ 【答案】B 【解析】①NF3分子中N原子采取sp3杂化；②C2H4分子中C原子采取sp2杂化；③C6H6分子中C原子采取sp2杂化；④C2H2分子中C原子采取sp杂化；⑤NH中N原子采取sp3杂化。 4.乙炔的结构式为H—C≡C—H，有关乙炔分子中化学键的描述不正确的是 (　　) A.两个碳原子均采用sp杂化方式 B.两个碳原子均采用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.两个碳原子均形成两个π键 【答案】B 【解析】乙炔分子中两个碳原子均以1个s轨道和1个p轨道形成sp杂化轨道，两个碳原子采用sp杂化，每个碳原子以两个未杂化的2p轨道形成2个π键构成碳碳三键，B项不正确。 5.sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型 (　　) A.平面四方形 B.正四面体形 C.四角锥形 D.平面三角形 【答案】B 【解析】sp3杂化形成的AB4型分子中，四个杂化轨道均参与形成σ键，故空间构型为正四面体形。 6.s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s⁃s σ键，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为p⁃p σ键，请你指出下列分子中含有s⁃sp2 σ键的是 （　　） A.N2 B.C2H4 C.C2H2 D.HCl 【答案】B 【解析】N2存在p⁃p σ键和π键，A项错误；C2H4中，C原子为sp2杂化，存在s⁃sp2 σ键，B项正确；C2H2中中心C原子发生sp杂化，存在s⁃sp σ键，C项错误；HCl中只存在s⁃p σ键，D项错误。 7.下列分子所含碳原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是 （　　） A.乙醛（） B.丙烯腈（） C.甲醛（） D.丙炔（） 【答案】A 【解析】甲基中C原子为sp3杂化，—CHO中C原子为sp2杂化，A项正确；碳碳双键中C原子为sp2杂化，—CN中C原子为sp杂化，B项错误；—CHO中C原子为sp2杂化，C项错误；甲基中C原子为sp3杂化，碳碳三键中C原子为sp杂化，D项错误。 8.下列关于N、NH3、N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.三种微粒的空间结构相同 D.键角大小关系：N>NH3>N 【答案】C 【解析】N、NH3、N中含有的电子数均为10，A正确；N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；N为正四面体形，NH3为三角锥形，N为角形，则键角大小关系为N>NH3>N，C错误、D正确。 9.下列说法正确的是 （　　） A.含有四个原子的分子的空间结构不可能为正四面体形 B.分子式为AB2的分子的空间结构一定为角形 C.在S中硫原子的杂化方式为sp2，是正四面体形结构 D.C中中心碳原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形 【答案】D 【解析】P4分子的空间结构是正四面体形，A错误；BeCl2中铍原子成键电子对数是2，无孤电子对，是sp杂化，分子是直线形，B错误；在S中硫原子的孤电子对数是0，与其相连的原子数为4，根据杂化轨道理论可推知硫原子为sp3杂化，S的空间结构是正四面体形，C错误；C中中心碳原子的成键电子对数为3，孤电子对数为0，该离子是平面三角形结构，D正确。 综合应用 10.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 （　　） 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键数为10NA 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 【答案】B 【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错误、B正确；1个A分子中有11个σ键，C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错误。 11.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是 (　　) A.H2O2分子中O原子采取sp2杂化 B.CO2分子中C原子采取sp杂化 C.BF3分子中B原子采取sp3杂化 D.CH3COOH分子中C原子均采取sp2杂化 【答案】B 【解析】H2O2分子中每个O原子形成2个σ键，孤电子对数为2，采取sp3杂化，A项错误；CO2分子中C原子形成2个σ键，不含孤电子对，采取sp杂化，B项正确；BF3分子中B原子形成3个σ键，不含孤电子对，采取sp2杂化，C项错误；CH3COOH分子中含有2个C原子，其中甲基上的C原子形成4个σ键，不含孤电子对，采取sp3杂化，而羧基上的C原子形成3个σ键，不含孤电子对，采取sp2杂化，D项错误。 12.下列分子的空间结构可以用sp2杂化轨道来解释的是 (　　) ①BF3　②　③ ④C2H2　⑤N2H4 A.①②③ B.①② C.②③⑤ D.③④ 【答案】B 【解析】①BF3分子中硼原子杂化轨道数为3，所以采用sp2杂化；②中心原子C形成3个σ键且中心原子C无孤电子对，所以采取sp2杂化；③中心原子S形成3个σ键和1对孤电子对，所以采取sp3杂化；④C2H2中心原子C形成2个σ键且无孤电子对，所以采取sp杂化；⑤N2H4中心原子N形成3个σ键和1对孤电子对，所以采取sp3杂化。 13.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 【答案】B 【解析】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。 14.下列微粒是正四面体形空间结构分子的是 (　　) ①CH4　②NH3　③CF4　④SiH4　⑤SO ⑥NH A.①②③ B.①③④ C.②④⑤ D.①③⑤ 【答案】B 【解析】C与Si价电子排布式为ns2np2，在参与成键时都是形成了4个sp3杂化轨道，故它们的空间结构都是正四面体形。NH、SO中心原子的杂化轨道数分别为×(5＋4－1)＝4；×(6＋0＋2)＝4，所以中心原子都是sp3杂化，NH、SO都是正四面体结构，但不是分子。 15.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(　　) A.CHCH2CH3 B.*CH2===CHCH3 C.CH2===*CHCH2CH3 D. HC≡*CCH3 【答案】A 【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。 16.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 (　　) A.BeCl2与BF3 B.CO2与SO2 C.CCl4与NH3 D.C2H2与C2H4 【答案】C 【解析】A项中，BeCl2分子、BF3分子中杂化轨道数分别为2、3，中心原子杂化轨道类型分别为sp、sp2；B项中CO2分子中杂化轨道数为2，SO2分子中杂化轨道数为3，中心原子杂化轨道类型分别为sp、sp2；C项中，中心原子杂化轨道类型均为sp3；D项中，中心原子杂化轨道类型分别为sp、sp2。 17.顺铂[Pt(NH3)2Cl2]是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物；碳铂是1，1­环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称，属于第二代铂族抗癌药物，结构如图所示，其毒副作用低于顺铂。下列说法正确的是(　　) A.碳铂中所有碳原子在同一平面上 B.顺铂分子中氮原子的杂化方式是sp2杂化 C.碳铂分子中sp3杂化的碳原子与sp2杂化的碳原子数目之比为2∶1 D.1 mol 1，1­环丁二羧酸含有σ键的数目为12NA 【答案】C 【解析】根据碳铂的结构简式可知，与4个C相连的碳原子为sp3杂化，存在四面体形结构，因此分子中所有碳原子不可能在同一平面上，A错误；顺铂分子中N原子形成4个共价单键，因此杂化类型为sp3杂化，B错误；碳铂分子中sp3杂化的碳原子有4个，sp2杂化的碳原子有2个，即数目之比为2∶1，C正确；由题中信息可知，1，1­环丁二羧酸的结构简式为，补全碳环上的氢原子，可得1 mol此有机物含有σ键的数目为18NA，D错误。 18.乙烯分子中含有4个C—H键和1个C===C键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是 (　　) ①每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道 ②每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道 ③每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道 ④每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道 A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 【答案】D 【解析】乙烯分子中存在4个C—H键和1个C===C双键，C原子上没有孤电子对，成键数为3，所以C原子采取sp2杂化，C—H键为σ键，C===C键中有1个σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键，②、④正确。 19.合成某种滴眼液的原料4­二甲氨基吡啶的结构如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.该物质中C原子的杂化方式有sp2、sp3 B.该物质中N原子的杂化方式有sp2、sp3 C.1 mol该物质中含σ键的数目为15NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) D.该物质的分子中所有C、N原子不可能在同一平面内 【答案】C 【解析】甲基(—CH3)中的C原子采取sp3杂化，环上的C原子均采取sp2杂化，A项正确；该物质结构中“”中的N原子采取sp3杂化，环上的N原子采取sp2杂化，B项正确；4­二甲氨基吡啶分子中有3＋3＋3＋6＋4＝19个σ键，则1 mol该物质中含σ键的数目为19 NA，C项错误；该物质的分子中，形成3个单键的N原子和与其相连的3个C原子构成三角锥形结构，D项正确。 20.已知下列微粒：①CH4　②CH2===CH2 ③CH≡CH　④NH3　⑤NH　⑥BF3　⑦H2O ⑧H2O2。 试回答下列问题。 （1）微粒的空间结构为正四面体形的是________(填序号，下同)。 （2）中心原子为sp3杂化的是________，中心原子为sp2杂化的是________，中心原子为sp杂化的是________。 （3）所有原子共平面(含共直线)的是________，共直线的是________。 【答案】（1）①⑤　（2）①④⑤⑦⑧　②⑥　③ （3）②③⑥⑦　③ 【解析】①CH4中C原子采取sp3杂化，CH4的空间结构为正四面体形；②CH2===CH2中C原子采取sp2杂化，CH2===CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp杂化，CH≡CH的空间结构为直线形；④NH3中N原子采取sp3杂化，NH3的空间结构为三角锥形；⑤NH中N原子采取sp3杂化，NH的空间结构为正四面体形；⑥BF3中B原子采取sp2杂化，BF3的空间结构为平面三角形；⑦H2O中氧原子采取sp3杂化，H2O的空间结构为角形；⑧H2O2中氧原子采取sp3杂化。 21.小明同学上网查阅了如下资料： 中心原子杂化类型的判断方法： （1）公式：n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)÷2。 说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数看为0；当电荷数为正值时，公式中取“－”号，当电荷数为负值时，公式中取“＋”号。 （2）根据n值判断杂化类型：当n＝2时为sp杂化，n＝3时为sp2杂化，n＝4时为sp3杂化。 请运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化类型。 ①NH3：n＝________，________杂化。 ②NO：n＝________，________杂化。 ③NH：n＝________，________杂化。 ④SO2：n＝__________，________杂化。 【答案】①4　sp3　②3　sp2　③4　sp3　④3　sp2 【解析】①NH3中n＝＝4，N为sp3杂化。②NO中n＝＝3，N为sp2杂化。③NH中n＝＝4，N为sp3杂化。④SO2中n＝＝3，S为sp2杂化。 拓展培优 22.试回答下列问题。 （1）已知在水中存在平衡2H2OH3O＋＋OH－。 ①H2O分子中O原子轨道的杂化类型为__________________________________， H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋的中心原子采用________杂化。 ②下列分子中，中心原子采取的杂化方式与H3O＋中氧原子的杂化方式相同的是________(填字母)。 a.AsH3中的As原子 B.NH中的N原子 c.NO中的N原子 D.NO中的N原子 （2）BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为___________________________ 和________。 （3）在BF3分子中，F—B—F的键角是________，B原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的空间结构为________。 （4）ClO－、ClO、ClO、ClO中，Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，将它们的空间结构填入表格中： 离子 ClO－ ClO ClO ClO 空间结构 【答案】（1）①sp3　sp3　②ab　（2）sp2　sp3 （3）120°　sp2　正四面体形　（4）直线形　V(角)形　三角锥形　正四面体形 【解析】（1）①H2O中O原子的杂化轨道数＝×(6＋2)＝4，所以O原子采用sp3杂化。H3O＋中O原子的杂化轨道数＝×(6＋3－1)＝4，O原子杂化类型为sp3杂化。 ② 中心原子杂化轨道数 中心原子杂化类型 AsH3 ×(5＋3)＝4 sp3 NH ×(5＋2＋1)＝4 sp3 NO ×(5＋0＋1)＝3 sp2 NO ×(5＋0＋1)＝3 sp2 （2）BCl3和NCl3中心原子的杂化轨道数分别为×(3＋3)＝3、×(5＋3)＝4，所以杂化类型分别为sp2、sp3。（3）BF3分子中B原子采取sp2杂化，所以F—B—F的键角为120°。BF中B原子的杂化轨道数为×(3＋4＋1)＝4，B原子采取sp3杂化，BF的空间结构为正四面体形。（4）ClO－中双原子构成直线形结构，ClO、ClO、ClO中Cl采取sp3杂化，孤电子对数分别为2、1、0，所以空间结构分别为V(角)形、三角锥形、正四面体形。 23.小明同学上网查阅了如下资料： 中心原子杂化类型的判断方法： （1）公式： n=。 说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为0；当电荷数为正值时，公式中取“-”号，当电荷数为负值时，公式中取“+”号。 （2）根据n值判断杂化类型： 当n=2时为sp杂化；当n=3时为sp2杂化；当n=4时为sp3杂化。 请运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化类型。 （1）NH3：n=　　　　，　　　　杂化。  （2）N：n=　　　　，　　　　杂化。  （3）N：n=　　　　，　　　　杂化。  （4）SO2：n=　　　　，　　　　杂化。  【答案】（1）4　sp3　（2）3　sp2　（3）4　sp3　（4）3　sp2 【解析】（1）NH3中n==4，N为sp3杂化。（2）N中n==3，N为sp2杂化。（3）N中n==4，N为sp3杂化。（4）SO2中n==3，S为sp2杂化。 24.已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺（H2N—C≡N）的三聚体，请回答下列问题： （1）写出基态碳原子的电子排布式：　　　　。  （2）三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这两种氮原子的杂化轨道类型分别是　　　　　　、　　　　　　。  （3）一个三聚氰胺分子中有　　　　个σ键。  （4）三聚氰胺与三聚氰酸（）分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取　　　　杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是　　　　（填字母）。  A.2个σ键　　　　　　　B.2个π键 C.1个σ键，1个π键 【答案】（1）1s22s22p2　（2）sp2　sp3　（3）15 （4）sp2　C 【解析】（2）三聚氰胺环上的N原子、—NH2中的N原子分别形成2、3个σ键且均有一对孤电子对，所以分别采取sp2、sp3杂化。（3）除每个双键上有1个π键外，其余均为σ键，共15个。（4）由于该分子中C与O形成双键，则C原子应采取sp2杂化方式成键，sp2杂化的碳原子与氧原子间有1个σ键、1个π键。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 第2章 微粒间相互作用与物质性质 第2节 共价键与分子的空间结构 第1课时 分子空间结构的理论分析 教习目标 1.了解常见分子的空间结构。 2.理解杂化轨道理论的主要内容，并能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。 重点和难点 重点:杂化轨道理论。 难点:用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。 ◆知识点一 杂化轨道理论 1.杂化轨道理论的提出 （1）基态碳原子的价电子排布及原子轨道图 （2）杂化轨道理论的提出 研究证实，甲烷（CH4）— 形结构，H—C—H键角为 '。分子结构如图。 根据价键理论，碳原子的价电子中只有两个未成对的2p电子。若碳原子与氢原子结合，应形成 CH2而不是 CH4，即使碳原子的一个 2s电子受外界条件影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，但这四个价电子的原子轨道是3个相互垂直的2p轨道与1个球形的 2s 轨道，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体形结构。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。 2.甲烷（CH4）分子中碳原子的杂化类型 3.杂化轨道的形成及其特点 4.杂化轨道的类型 杂化类型 sp sp2 sp3 用于杂化的原子轨道及数目 ns np 杂化轨道的数目 杂化轨道间的夹角 即学即练 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.轨道杂化前后轨道数目可以相等，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sp、sp2、sp3杂化等 2. ns轨道和np轨道杂化的类型不可能有 （　　） A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.sp4杂化 ◆知识点二 典型分子的空间结构 1.CH4分子的空间结构 CH4分子中碳原子的杂化过程如图： 四个杂化轨道的未成对电子与四个氢原子的1s电子配对形成σ键。因为四个共价键的键长、键角均 ，所以CH4分子的空间结构为 形。 2.乙烯分子的空间结构 乙烯分子中碳原子的杂化过程如图： 乙烯分子中每个碳原子的杂化轨道中含一个未成对电子，两个碳原子各以一个sp2杂化轨道重叠形成一个 键，每个碳原子都以另外两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个 键，剩下的一个未参与杂化的2p轨道以“ ”的方式重叠，形成一个 键。 3.乙炔分子的空间结构 乙炔分子中碳原子的杂化过程如图： 乙炔分子中碳原子的杂化轨道中各含一个未成对电子，两个碳原子各用一个sp杂化轨道形成一个 键，再用另外一个sp杂化轨道分别与氢原子的1s轨道形成一个 键，剩下的两个未参与杂化的2p轨道以“ ”的方式重叠，形成 个π键。 4.苯分子的空间结构与大π键 5.NH3分子的空间结构 （1）NH3分子为 形，分子中N—H键的键角为 ，分子空间结构如图： （2）NH3分子中N原子的杂化类型及成键情况： 氮原子的 2s 和 2p 轨道发生杂化，形成4个sp3杂化轨道，夹角应为 。其中3个sp3杂化轨道与H原子的1s轨道形成3个sp3⁃s σ键，剩余一个杂化轨道，存在一对未成键电子，称为 。它对成键电子对的排斥作用较强，使3个N—H键的键角 ，空间结构发生变化。 即学即练 1.下列关于NH3和CO2的说法正确的是 （　　） A.都是直线形结构 B.中心原子都采取sp杂化 C.NH3为三角锥形结构，CO2为直线形结构 D.N原子和C原子上都没有孤电子对 2.如何用杂化轨道理论解释BeCl2分子的空间结构？ ◆知识点三 杂化轨道类型与分子空间结构的关系 （1）ABm型分子的杂化轨道类型与分子的空间结构 ABm 中心原子杂化类型 杂化轨道空间结构 分子空间结构 实例 AB2 sp 直线形 直线形 CO2、CS2、 BeCl2等 AB3 sp2 平面 三角形 平面三角形 BF3、BCl3、BBr3、 SO3、NO等 AB2 V形或角形 SO2 AB4 sp3 正四 面体形 正四面体形 CH4、SiF4、NH、SO、 PO、SiO AB3 三角锥形 NH3、PCl3、NF3 AB2或 A2B V形或角形 H2S、NH、H2O （2）当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，由于孤电子对的排斥作用，会使分子的空间结构，如H2O和NH3，O与N原子的杂化类型都为 杂化，孤电子对数分别为 ，分子空间结构分别为 。 即学即练 1.判断下列中心原子的杂化轨道类型（标“·”的原子为中心原子）。 微粒 杂化轨道数 杂化轨道类型 ①H3 ②CH2H2 ③Cl4 ④Cl3 ⑤H3 2.NH3、CH4两分子中，N、C原子都采用sp3杂化，为什么NH3分子空间结构是三角锥形，CH4分子是正四面体形？ 一、杂化轨道理论四要点 （1）能量相近 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。 （2）数目不变 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。 （3）成键能力增强 杂化改变原有轨道的空间取向，使原子形成的共价键更牢固。 （4）排斥力最小 杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。 实践应用 1.下列有关杂化轨道的说法不正确的是 (　　) A.轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同 B.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键 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.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 2.下列关于原子轨道的说法正确的是 （　　） A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形 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1个s轨道和3个p轨道重新组合而形成的一组能量相同的新轨道 D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化成键 二、有机物中碳原子的杂化类型判断 （1）根据碳原子形成的σ键数目判断 有机物中，碳原子杂化轨道形成σ键，未杂化轨道形成π键。 （2）由碳原子的饱和程度判断 ①饱和碳原子采取sp3杂化； ②双键上的碳原子或苯环上的碳原子采取sp2杂化； ③三键上的碳原子采取sp杂化。 三、杂化轨道类型的判断方法 （1）根据轨道夹角判断 （2）根据分子（或离子）的空间结构判断 空间结构 中心原子杂化类型 正四面体形 sp3杂化 三角锥形 sp3杂化 平面三角形 sp2杂化 直线形 sp杂化 （3）对于ABm型分子，中心原子A的杂化方式判断方法：n= 说明：①n为中心原子杂化轨道数目，n=2时，为sp杂化，n=3时，为sp2杂化，n=4时，为sp3杂化。 ②配位原子B为氧原子或硫原子时，成键电子数为0；配位原子为氢原子或ⅦA族元素时，每个配位原子有一个成键电子。 实践应用 1.在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是 (　　) A.NF3 B.CH C.BF3 D.H3O＋ 2.下列关于原子轨道的说法正确的是 (　　) A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是四面体形 B.CH4中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混杂而形成的 C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混杂形成的一组能量相同的新轨道 D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键 3.有机物中碳原子的杂化类型是有规律的：当碳原子全部形成单键时，其为________杂化；当其形成的键中有一个双键时，其为________杂化；当其形成的键中有一个三键时，其为________杂化。苯分子中碳原子的杂化类型为________杂化，CH3CH===CH2分子中，中间的碳原子的杂化类型为________，该分子中有________个σ键与________个π键。 考点一 杂化轨道理论 【例1】下列图形表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是 (　　) 【变式1-1】用鲍林的杂化轨道理论解释CH4分子的正四面体结构，下列说法不正确的是 (　　) A.C原子的4个杂化轨道的能量一样 B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样 C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道 D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤电子对占据 【变式1-2】鲍林是两位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空间结构提出的。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 【变式1-3】下列关于杂化轨道的说法错误的是 （　　） A.并不是所有的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.杂化轨道都用来成键 考点二 常见分子的空间结构 【例2】下列分子中的碳原子采用sp2杂化的是 (　　) A.C2H2 B.CS2 C.HCHO D.C3H8 【变式2-1】下列分子中，中心原子的杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是 (　　) A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2 C.H2O、NH3 D.NH3、HCHO 【变式2-2】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.甲醛分子中的碳原子为sp3杂化 C.甲醛分子中的氧原子为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 【变式2-3】下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是 （　　） A.键角为180°的分子，空间结构是直线形 B.键角为120°的分子，空间结构是平面三角形 C.键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形 D.键角为90°~109°28'的分子，空间结构可能是角形 基础达标 1.能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为 （　　） A. B. C. D. 2.下列关于杂化轨道的说法错误的是 (　　) 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.杂化轨道中不一定有电子 3.下列分子或离子的中心原子采用sp3杂化的是 (　　) ①NF3　②C2H4　③C6H6　④C2H2　⑤NH A.①②④ B.①⑤ C.②③ D.③⑤ 4.乙炔的结构式为H—C≡C—H，有关乙炔分子中化学键的描述不正确的是 (　　) A.两个碳原子均采用sp杂化方式 B.两个碳原子均采用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.两个碳原子均形成两个π键 5.sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型 (　　) A.平面四方形 B.正四面体形 C.四角锥形 D.平面三角形 6.s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s⁃s σ键，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为p⁃p σ键，请你指出下列分子中含有s⁃sp2 σ键的是 （　　） A.N2 B.C2H4 C.C2H2 D.HCl 7.下列分子所含碳原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是 （　　） A.乙醛（） B.丙烯腈（） C.甲醛（） D.丙炔（） 8.下列关于N、NH3、N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.三种微粒的空间结构相同 D.键角大小关系：N>NH3>N 9.下列说法正确的是 （　　） A.含有四个原子的分子的空间结构不可能为正四面体形 B.分子式为AB2的分子的空间结构一定为角形 C.在S中硫原子的杂化方式为sp2，是正四面体形结构 D.C中中心碳原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形 综合应用 10.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 （　　） 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键数为10NA 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 11.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是 (　　) A.H2O2分子中O原子采取sp2杂化 B.CO2分子中C原子采取sp杂化 C.BF3分子中B原子采取sp3杂化 D.CH3COOH分子中C原子均采取sp2杂化 12.下列分子的空间结构可以用sp2杂化轨道来解释的是 (　　) ①BF3　②　③ ④C2H2　⑤N2H4 A.①②③ B.①② C.②③⑤ D.③④ 13.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 14.下列微粒是正四面体形空间结构分子的是 (　　) ①CH4　②NH3　③CF4　④SiH4　⑤SO ⑥NH A.①②③ B.①③④ C.②④⑤ D.①③⑤ 15.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(　　) A.CHCH2CH3 B.*CH2===CHCH3 C.CH2===*CHCH2CH3 D. HC≡*CCH3 16.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 (　　) A.BeCl2与BF3 B.CO2与SO2 C.CCl4与NH3 D.C2H2与C2H4 17.顺铂[Pt(NH3)2Cl2]是1969年发现的第一种具有抗癌活性的金属配合物；碳铂是1，1­环丁二羧酸二氨合铂(Ⅱ)的简称，属于第二代铂族抗癌药物，结构如图所示，其毒副作用低于顺铂。下列说法正确的是(　　) A.碳铂中所有碳原子在同一平面上 B.顺铂分子中氮原子的杂化方式是sp2杂化 C.碳铂分子中sp3杂化的碳原子与sp2杂化的碳原子数目之比为2∶1 D.1 mol 1，1­环丁二羧酸含有σ键的数目为12NA 18.乙烯分子中含有4个C—H键和1个C===C键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是 (　　) ①每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道 ②每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道 ③每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道 ④每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道 A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 19.合成某种滴眼液的原料4­二甲氨基吡啶的结构如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.该物质中C原子的杂化方式有sp2、sp3 B.该物质中N原子的杂化方式有sp2、sp3 C.1 mol该物质中含σ键的数目为15NA(NA表示阿伏加德罗常数的值) D.该物质的分子中所有C、N原子不可能在同一平面内 20.已知下列微粒：①CH4　②CH2===CH2 ③CH≡CH　④NH3　⑤NH　⑥BF3　⑦H2O ⑧H2O2。 试回答下列问题。 （1）微粒的空间结构为正四面体形的是________(填序号，下同)。 （2）中心原子为sp3杂化的是________，中心原子为sp2杂化的是________，中心原子为sp杂化的是________。 （3）所有原子共平面(含共直线)的是________，共直线的是________。 21.小明同学上网查阅了如下资料： 中心原子杂化类型的判断方法： （1）公式：n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)÷2。 说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数看为0；当电荷数为正值时，公式中取“－”号，当电荷数为负值时，公式中取“＋”号。 （2）根据n值判断杂化类型：当n＝2时为sp杂化，n＝3时为sp2杂化，n＝4时为sp3杂化。 请运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化类型。 ①NH3：n＝________，________杂化。 ②NO：n＝________，________杂化。 ③NH：n＝________，________杂化。 ④SO2：n＝__________，________杂化。 拓展培优 22.试回答下列问题。 （1）已知在水中存在平衡2H2OH3O＋＋OH－。 ①H2O分子中O原子轨道的杂化类型为__________________________________， H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋的中心原子采用________杂化。 ②下列分子中，中心原子采取的杂化方式与H3O＋中氧原子的杂化方式相同的是________(填字母)。 a.AsH3中的As原子 B.NH中的N原子 c.NO中的N原子 D.NO中的N原子 （2）BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为___________________________ 和________。 （3）在BF3分子中，F—B—F的键角是________，B原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的空间结构为________。 （4）ClO－、ClO、ClO、ClO中，Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，将它们的空间结构填入表格中： 离子 ClO－ ClO ClO ClO 空间结构 23.小明同学上网查阅了如下资料： 中心原子杂化类型的判断方法： （1）公式： n=。 说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为0；当电荷数为正值时，公式中取“-”号，当电荷数为负值时，公式中取“+”号。 （2）根据n值判断杂化类型： 当n=2时为sp杂化；当n=3时为sp2杂化；当n=4时为sp3杂化。 请运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化类型。 （1）NH3：n=　　　　，　　　　杂化。  （2）N：n=　　　　，　　　　杂化。  （3）N：n=　　　　，　　　　杂化。  （4）SO2：n=　　　　，　　　　杂化。  24.已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺（H2N—C≡N）的三聚体，请回答下列问题： （1）写出基态碳原子的电子排布式：　　　　。  （2）三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这两种氮原子的杂化轨道类型分别是　　　　　　、　　　　　　。  （3）一个三聚氰胺分子中有　　　　个σ键。  （4）三聚氰胺与三聚氰酸（）分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取　　　　杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是　　　　（填字母）。  A.2个σ键　　　　　　　B.2个π键 C.1个σ键，1个π键 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $