第2章 第2节 第2课时 杂化轨道理论（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修2（人教版）

第二章　分子结构与性质 第二节　分子的空间结构 第2课时　杂化轨道理论 基础过关练 题组一　杂化轨道理论 1.(教材深研拓展)下列叙述不正确的是(　　) A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变 B.部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释 C.杂化轨道不一定全部参与形成化学键 D.sp3、sp2、sp三种杂化轨道中,sp3杂化轨道的夹角最大 2.(教材习题改编)下列分子或离子的中心原子是sp2杂化且空间结构为V形的是(　　) A.N　　B.SO2　　C.C　　D.H2O 3.(2025广东广州月考)下列分子所含碳原子中,既有sp3杂化又有sp2杂化的是(　　) A.　　　B. 　　C.　　　D. 4.(2025河北唐山遵化一中月考)下列分子或离子的中心原子为sp3杂化,且杂化轨道容纳1个孤电子对的是(　　) A.NH3、PCl3、H3O+　　　　B.CO2、BF3、S C.HCN、SO2、BeCl2　　　　D.CH4、NH3、H2O 5.(2025天津五中月考)在1个乙烯分子中有5个σ键和1个π键,下列说法正确的是(　　) A.sp2杂化轨道形成σ键,未参与杂化的2p轨道形成π键 B.sp2杂化轨道形成π键,未参与杂化的2p轨道形成σ键 C.C—H键是sp2杂化轨道形成的σ键, CC键是未参与杂化的2p轨道形成的 D.CC键是sp2杂化轨道形成的σ键,C—H键是未参与杂化的2p轨道形成的π键 6.(2025江西部分高中联考)下列有机物既含σ键又含π键,且碳原子杂化类型种类最多的是(　　) A.　　　　B. C.　　　　D. 题组二　杂化轨道理论与粒子空间结构的关系 7.(易错题)(2025天津五十四中月考)下列说法中正确的是(　　) A.BF3、C2H4、PCl3分子的空间结构都可用sp2杂化轨道来解释 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个轨道 C.中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形 D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形 8.回答下列问题: (1)在SO2分子中,S原子采取　　　　杂化,SO2的键角　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)120°,SO3分子中S原子采取　　　　杂化,SO3分子的空间结构为　　　　　　。  (2)N的空间结构是　　　　,N原子采取　　　　杂化。  (3)S、S的空间结构分别为　　　　　、　　　　,S原子的杂化轨道类型分别为　　　　、　　　　。  能力提升练 题组一　杂化方式及空间结构的判断 1.(2025重庆西南大学附中二模)由徐光宪院士发起院士学子同创的《分子共和国》科普读物生动形象地戏说了BF3、NH3、H2S、O3、CH3COOH、SOCl2等众多“分子共和国”中的“明星”。下列说法正确的是(　　) A.H2S、O3分子的空间结构均为直线形 B.SOCl2、COCl2分子的空间结构不同 C.NH3和BF3中心原子均采取sp3杂化 D.上述分子都只存在σ键,不存在π键 2.(2025云南曲靖期末)BeCl2是共价分子,可以以单体、二聚体和多聚体形式存在,结构如下所示。其单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型依次为(　　) Cl—Be—Cl、、 A.sp3、sp2、sp　　　　B.sp2、sp、sp3 C.sp2、sp3、sp　　　　D.sp、sp2、sp3 3.(2025河南驻马店开学考)氯的含氧酸根离子有Cl、Cl、Cl等,下列关于它们的说法不正确的是(　　) A.Cl的中心氯原子采取sp3杂化 B.Cl的空间结构为三角锥形 C.Cl的空间结构为直线形 D.Cl中Cl原子的杂化类型与Cl相同 4.(2024湖北仙桃田家炳实验高级中学期中)对于ABn型分子下列说法正确的是(　　) A.中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体形结构 B.NH3为三角锥形,N发生sp2杂化 C.只要分子的空间结构为平面三角形,中心原子均为sp2杂化 D.中心原子是sp杂化的,其分子的空间结构不一定为直线形 5.(2025广东清远月考)As2O3(砒霜)是两性氧化物,分子结构如图所示,与盐酸反应能生成AsCl3,AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法不正确的是(　　) A.As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3 B.Al的价层电子对互斥模型是正四面体形 C.AsCl3的空间结构为三角锥形,As原子的杂化方式为sp3 D.AsH3分子的键角为120° 题组二　杂化轨道理论的应用 6.(2024广东珠海一中月考)氧化物的结构多种多样。下列说法正确的是(　　) A.ClO2和CO2都是V形分子 B.SO2和NO2中心原子均为sp2杂化,其VSEPR模型都是四面体形 C.P4O6和P4O10中都是4个磷原子构成一个正四面体 D.H2O2和N2O4中都含有过氧键(—O—O—) 7.(2024广东东莞一中月考)下列有关三硫化磷(P4S3)的说法中不正确的是(　　) A.P4S3中各原子最外层均满足8电子稳定结构 B.P4S3中P元素均为+3价 C.P4S3中P原子和S原子均为sp3杂化 D.1 mol P4S3分子中含有6 mol P—S σ键 8.(2025安徽合肥质检)某含Cr催化剂(—Ph为苯基)可用于CO2光催化还原,结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电负性:P<O<N B.基态Cr原子的价层电子排布式为4s1 C.1 mol BP中含有28 mol σ键 D.该催化剂中B和P均采取sp3杂化 9.(2025海南国兴中学月考)离子液体是一类应用价值很高的绿色溶剂和催化剂,其中的EMIM+结构如图所示(五元环为平面结构,与苯分子相似。大π键可用符号表示,m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数)。下列说法正确的是(　　) A.分子中∠HCH为109°28' B.1 mol EMIM+含有61 mol电子 C.所有C原子与N原子的杂化方式相同 D.EMIM+结构中存在大π键 10.(2024山东聊城期中)氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)用于有机产品的合成、工业洗涤剂中间体以及生化研究。下列说法正确的是(　　) A.碳、氮原子的杂化类型相同 B.氨基乙酸钠中N原子的价层电子对数为4 C.1 mol氨基乙酸钠中所含σ键为10 mol D.氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内 11.(原创题)聚氯乙烯的一种制备流程如下: 对于该流程中涉及的几种物质及反应,下列说法正确的是(　　) A.乙炔分子中的C原子用sp杂化轨道形成了一个σ键和两个π键 B.氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上 C.氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子采取的杂化方式相同 D.上述流程中发生加成反应和加聚反应的过程中,C原子的杂化方式不一定发生改变 12.(1)AsCl3分子的空间结构为　　　　　　,其中As的杂化轨道类型为　　　　。  (2)乙醛中碳原子的杂化轨道类型为　　　　。  (3)在硅酸盐中,Si四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根离子,其中Si原子的杂化轨道类型为　　　　,Si与O的原子数之比为　　　　,化学式为　　　　。  图(a) 图(b) (4)S单质的常见形式为S8,其结构如图所示,S原子采取的杂化方式是　　　　。  答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.D　原子轨道发生杂化时,轨道数目不变,但形状发生了变化,A正确;分子的中心原子采取sp3杂化,当中心原子分别有0、1、2个孤电子对时,空间结构分别为四面体形、三角锥形、V形,B正确;杂化轨道用于形成σ键和容纳未成键的孤电子对,C正确;sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°,sp杂化轨道的夹角最大,D错误。 2.B　题中分子或离子的中心原子的价层电子对数、杂化轨道类型与空间结构如下表所示: 分子或离子 N SO2 C H2O 中心原子的价层电子对数 0+4 1+2 0+3 2+2 杂化轨道类型 sp3 sp2 sp2 sp3 空间结构 正四面体形 V形 平面三角形 V形 3.A　甲基中C为sp3杂化,—CHO中C为sp2杂化,A正确;碳碳双键中C为sp2杂化,—CN中C为sp杂化,B错误;HCHO中C为sp2杂化,C错误;甲基中C为sp3杂化,碳碳三键中C为sp杂化,D错误。 4.A　NH3、PCl3、H3O+中,中心原子价层电子对数均为4,均为sp3杂化,且杂化轨道均容纳1个孤电子对,A正确;CO2中心C原子为sp杂化,BF3中心B原子为sp2杂化,S中心S原子价层电子对数为4,为sp3杂化,且杂化轨道容纳1个孤电子对,B错误;HCN、SO2、BeCl2中,中心原子C、S、Be的价层电子对数分别为2、3、2,分别为sp、sp2、sp杂化,C错误;CH4、NH3、H2O中,中心原子C、N、O价层电子对数均为4,均为sp3杂化,但各中心原子的杂化轨道中容纳孤电子对数分别为0、1、2,D错误。 5.A　乙烯分子中碳原子均为sp2杂化,其杂化轨道形成σ键,碳原子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π键,故A正确。 6.B　A项,分子中有单键和双键,既含σ键又含π键,饱和碳原子均为sp3杂化,羰基碳原子为sp2杂化,即碳原子有2种杂化类型;B项,分子中有单键、双键、三键,既含σ键又含π键,碳碳三键中碳原子为sp杂化,即碳原子有3种杂化类型;C项,分子中有单键和双键,既含σ键又含π键,碳原子有sp2和sp3 2种杂化类型;D项,分子中有单键和双键,既含σ键又含π键,碳原子只有sp2 1种杂化类型。综合上述分析可知四种物质均既含σ键又含π键,且B中碳原子杂化类型最多。 规律方法 有机物中碳原子杂化类型的判断 　　饱和碳原子采取sp3杂化,碳碳双键、碳氧双键和苯环中的碳原子均采取sp2杂化,碳碳三键、碳氮三键中的碳原子采取sp杂化。 7.C　BF3为平面三角形、C2H4为平面结构,可用sp2杂化轨道来解释,PCl3分子中心P原子价层电子对数为3+=4,杂化类型为sp3,空间结构为三角锥形,A错误;sp3杂化轨道是原子最外层上的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,B错误;中心原子为sp3杂化的分子空间结构可能是四面体形,如CH4分子,若有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据,则空间结构发生变化,如NH3、PCl3分子是三角锥形,H2O分子是V形,C正确;AB3型的分子空间结构可能为平面三角形,如BF3,也可能为三角锥形,如PCl3,D错误。 8.答案　(1)sp2　小于　sp2　平面三角形 (2)V形　sp2 (3)正四面体形　三角锥形　sp3　sp3 解析　(1)SO2分子中,S原子的孤电子对数=×(6-2×2)=1,价层电子对数=2+1=3,S原子采取sp2杂化,因有1个孤电子对,所以键角小于120°。SO3分子中S原子的孤电子对数为0,价层电子对数为3,S原子采取sp2杂化,SO3的空间结构为平面三角形。(2)N中N原子含有1个孤电子对,价层电子对数为3,故N的空间结构为V形,N原子采取sp2杂化。(3)S的空间结构为正四面体形,S中S原子的杂化轨道数为4,S原子采取sp3杂化。S中S原子含有1个孤电子对,S的空间结构为三角锥形,S原子杂化轨道数为4,采取sp3杂化。 能力提升练 1.B　H2S分子中S原子的价层电子对数为4,且含2个孤电子对,空间结构为V形;O3分子也呈V形,A错误。SOCl2中S原子的价层电子对数为3+=4,其空间结构为三角锥形;COCl2中C原子价层电子对数为3,其空间结构为平面三角形,两分子空间结构不同,B正确。NH3和BF3中心原子价层电子对数分别为4和3,中心原子分别为sp3杂化和sp2杂化,C错误。CH3COOH中的CO键、SOCl2中的SO键存在σ键和π键,D错误。 知识拓展 　　原子总数相同、价层电子总数也相同的分子或离子,具有相似的化学键特征,其空间结构也相似。如O3和SO2均由3个原子构成,且价层电子总数均为18,故O3的空间结构与SO2相似,均为V形。 2.D　Cl—Be—Cl中Be原子形成2个Be—Cl键,中心原子没有孤电子对,杂化轨道数目为2,杂化轨道类型为sp;中每个Be原子形成3个Be—Cl键,中心原子没有孤电子对,杂化轨道数目为3,杂化轨道类型为sp2;中每个Be原子形成4个Be—Cl键,中心原子没有孤电子对,杂化轨道数目为4,杂化轨道类型为sp3。 3.C　Cl的中心原子Cl的价层电子对数为4,则氯原子采取sp3杂化,A正确;Cl中心原子Cl的价层电子对数为3+=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,B正确;Cl中心原子Cl的价层电子对数为2+=4,含2个孤电子对,其空间结构为V形,C错误;Cl、Cl中Cl原子价层电子对数均为4,即Cl原子均采取sp3杂化,D正确。 4.C　 由以上分析可知A、D均错误;NH3为三角锥形,N形成3个σ键且孤电子对数为1,N原子为sp3杂化,B错误;分子空间结构为平面三角形,中心原子形成3个σ键且无孤电子对,为sp2杂化,C正确。 5.D　据题图可知,As与O原子形成3个σ键,中心As原子上有1个孤电子对,即As原子采取sp3杂化,A正确;Al的中心Al原子价层电子对数为4,其VSEPR模型是正四面体形,B正确;AsCl3中心原子含1个孤电子对和3个成键电子对,空间结构为三角锥形,C正确;AsH3中含有1个孤电子对,空间结构为三角锥形,键角小于109°28',D错误。 6.C　ClO2中Cl原子价层电子对数为2+≈4,ClO2为V形分子,CO2中碳原子采取sp杂化,形成直线形分子,A错误;SO2中S原子价层电子对数为2+=3,NO2中N原子价层电子对数为2+≈3,二者的VSEPR模型均为平面三角形,B错误;P4为正四面体结构(注意与CH4结构的区别),4个P处于正四面体顶点,两个P之间插入1个O,得到P4O6,在P4O6分子中,4个P原子构成正四面体,再在每个P上连接1个O得到P4O10,4个P原子构成正四面体,C正确;H2O2中含有过氧键,N2O4的结构为,分子中不含过氧键,D错误。 7.B　 每个P形成3个共价键,还有1个孤电子对,每个S形成2个共价键,还有2个孤电子对,两种原子均采取sp3杂化,C正确;1个P4S3分子中含有6个P—S σ键,D正确。 8.D　由元素周期律可知电负性:P<N<O,A错误;Cr是第四周期第ⅥB族元素,价层电子排布式为3d54s1,B错误; BP中每个苯环形成12个σ键,则1 mol BP中含有σ键12 mol×4=48 mol,C错误;据题图可知,B和P均形成了4个共价键,且无孤电子对,均为sp3杂化,D正确。 9.D　分子中甲基、亚甲基中碳原子杂化类型为sp3,为四面体结构,但连接的四个单键并非均相同,即非正四面体结构,故∠HCH不为109°28',A错误;EMIM+带一个单位正电荷,可表示为[C6N2H11]+,可知1 mol EMIM+含n(e-)=(6×6+2×7+1×11-1) mol=60 mol,B错误;环上碳原子为sp2杂化,甲基、亚甲基中碳原子为sp3杂化,N原子为sp2杂化,C错误;EMIM+中含1个五元环,五个原子均为sp2杂化,未杂化的p轨道“肩并肩”形成大π键,两个N原子各提供1对电子,3个C原子各提供1个电子,EMIM+带一个单位正电荷,故大π键的电子数目为3+4-1=6,形成了的大π键,D正确。 10.B　氨基乙酸钠中氮原子是sp3杂化,而碳原子是sp3、sp2杂化,A错误;氨基乙酸钠中存在2个N—H键、1个C—N键,N原子上含有1个孤电子对,则N原子的价层电子对数为4(破题关键),B正确;1 mol氨基乙酸钠中有8 mol σ键,C错误;由于氮原子为sp3杂化,且含有1个孤电子对,故氮原子和与其成键的另外三个原子形成的是三角锥形结构,不可能共平面,D错误。 11.B　乙炔分子中的C原子采用sp杂化,形成的杂化轨道用于形成σ键,没有杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成π键,A项错误;氯乙烯分子中的C原子采用sp2杂化,整个分子呈平面形,所有原子都在同一平面上,B项正确;聚氯乙烯分子中的C原子全部形成单键,均采取sp3杂化,C项错误;由流程可知,加成反应和加聚反应中,均有π键的断裂,C原子的杂化方式也随之发生改变,D项错误。 12.答案　(1)三角锥形　sp3　(2)sp3、sp2　(3)sp3　1∶3　[SiO3　(4)sp3 解析　(1)AsCl3的中心原子(As原子)的价层电子对数为3+×(5-1×3)=4,所以As是sp3杂化,有1个孤电子对,AsCl3分子的空间结构为三角锥形。(2)乙醛分子结构简式为CH3CHO,甲基C原子为sp3杂化,醛基C原子为sp2杂化。(3)依据图(a)可知,Si的空间结构类似于甲烷分子,为正四面体形,硅原子的杂化轨道类型和甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型相同,为sp3,图(b)中Si原子也为sp3杂化;图(b)是一种无限长单链结构的多硅酸根离子,每个结构单元中两个氧原子被两个结构单元顶角共用,所以每个结构单元含有1个Si原子、3个O原子,Si原子和O原子数目之比为1∶3,化学式可表示为[SiO3。(4)由题图结构可知,每个硫原子形成2个共价键,且含有2个孤电子对,S原子的杂化轨道数为4,故硫原子采取sp3杂化。 7 学科网（北京）股份有限公司 $