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- 2021-07-06 发布
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课时作业(八)
A组—双基训练
1.下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是( )
A.杂化轨道全部参与形成化学键
B.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变
C.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
D.部分四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
答案 A
解析 杂化轨道可以部分参加形成化学键,例如NH3中N发生了sp3杂化,形成了4个sp3杂化轨道,但是只有3个参与形成化学键,A项错误;杂化前后的轨道数不变,杂化后,各个轨道尽可能分散、对称分布,导致轨道的形状发生了改变,B项正确;sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体、平面三角形、直线型,所以其夹角分别为109°28′、120°、180°,C项正确; 部分四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释,如甲烷、氨气分子,D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
答案 D
解析 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.能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为( )
答案 D
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解析 碳原中的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道,因此碳原子最外层上的4个电子分占在4个sp3杂化轨道并且自旋方向相同。
4.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
答案 A
解析 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。
5.在乙烯分子中有5个σ键、1个π键,它们分别是( )
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之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
答案 A
解析 乙烯分子中存在4个C—H键和1个C===C键,碳原子上没有孤对电子,成键数为3,则C原子采取sp2杂化,碳氢键是sp2杂化道形成的σ键,碳碳双键中有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,A项正确。
6.下列中心原子的杂化轨道类型和粒子的几何构型不正确的是( )
A.CCl4中C原子为sp3杂化,为正四面体形
B.CO32-中C原子为sp2杂化,为平面三角形
C.CS2中C原子为sp杂化,为直线形
D.H2S中S原子为sp杂化,为直线形
答案 D
解析 杂化轨道数=价层电子对数,CCl4中C的价层电子对数为4,杂化类型为sp3,空间构型为正四面体形,A项正确;CO32-中C的价层电子对数为3,杂化类型为sp2,空间构型为平面三角形,B项正确;CS2中C的价层电子对数为2,杂化类型为sp,空间构型为直线形,C项正确;H2S中S的价层电子对数为4,杂化类型为sp3,含有2对孤对电子,
8
空间构型是V形,D项错误。
7.下列说法正确的是( )
A.PCl3分子呈三角锥形,中心原子P采取sp3杂化
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sp3杂化轨道
C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其几何构型都是四面体形
D.AB3型分子的空间构型必为平面三角形
答案 A
解析 sp3杂化轨道是同一原子中能量相近的一个ns轨道和3个np轨道重新组合形成能量相同的4个轨道。sp3杂化所得到的空间构型应为四面体形,如甲烷分子;但如果杂化轨道被孤电子对占据,则构型将发生变化,如NH3分子的空间构型是三角锥形,H2O分子的空间构型是V形。PCl3分子中一对孤电子对占据了一个杂化轨道,因此PCl3分子的空间构型呈三角锥形。
8.写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式。
(1)氧原子以sp3杂化轨道形成两个σ键________。
(2)氧原子形成一个π键________。
(3)硼原子以sp2杂化轨道形成三个σ键________。
(4)氮原子形成四个σ键________;氮原子形成两个π键________。
答案 (1)H2O (2)O2 (3)BF3 (4)NH4+ N2
解析 形成π键时必须有双键或三键,σ键全为单键;sp3杂化构型为四面体,sp2杂化构型为平面三角形。根据以上两点可解此题。
9.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)公式为n=(中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数)
说明:配位原子为氧原子或硫原子时,成键电子数视为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。
请你运用该方法计算下列粒子中心原子的n值(列出具体式子),并判断中心原子的杂化类型。
①NH3:n=______________,________杂化;
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②NO3-:n=______________,________杂化;
③NH4+:n=______________,________杂化;
④SO2:n=______________,________杂化。
答案 ①(5+3)=4 sp3 ②(5+0+1)=3 sp2 ③(5+4-1)=4 sp3 ④(6+0)=3 sp2
解析 本题主要考查学生运用信息解决问题的能力,根据计算公式可求出n值,根据n值可判断杂化类型。
10.A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大,A的核外电子总数与其周期数相同;其中D原子的L电子层中,成对电子与未成对电子占据的轨道数相同,并且无空轨道;B原子的L电子层中未成对电子数与D相同,但还有空轨道;D与E同族,请回答下列问题:
(1)A与其他元素形成的二元共价化合物中,一种化合物分子呈三角锥形,该分子的化学式为________,其中心原子的杂化方式为________,A分别与B、C、D形成的共价化合物中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是__________________(填化学式,任意写出三种)。
(2)这些元素形成的含氧酸根离子中,其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是______________(填化学式,下同);酸根离子呈三角锥形结构的是________。
(3)BA4分子的立体构型为________;根据电子云重叠方式的不同,该分子中共价键的类型为________。
(4)B的一种氢化物相对分子质量是26,其分子中σ键和π键的数目之比为________。
(5)B与D形成BD2分子,与该分子互为等电子体的有______________(分子、阴离子各写一个)。
答案 (1)NH3 sp3 H2O2、N2H4、C2H4
(2)NO3-、NO2-、CO32- SO32-
(3)正四面体形 σ键 (4)3∶2
(5)CS2(或N2O)、SCN-(或OCN-和N3-等)
解析 由“A的核外电子总数与其周期数相同”可知A是H元素;由“D原子的L电子层中,成对电子与未成对电子占据的轨道数相同,并且无空轨道”可知D是O元素;由“B原子的L电子层中未成对电子数与D相同,
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但还有空轨道”可知B是C元素;由“A、B、C、D、E为短周期元素”和“D与E同族”可知E是S元素。(1)H与其他元素形成的二元共价化合物中,一种化合物分子呈三角锥形,该分子的化学式为NH3,其中心原子的价层电子对数为4,所以中心原子的杂化方式为sp3,H分别与C、N、O形成的共价化合物中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4、C2H4等。(2)这些元素形成的含氧酸根离子中,中心原子的价层电子对数为3的有NO3-、NO2-、CO32-;酸根离子呈三角锥形结构的是SO32-。(3)CH4分子的立体构型为正四面体形;根据电子云重叠方式的不同,该分子中共价键的类型为σ键。(4)B的一种氢化物相对分子质量是26,该氢化物的分子式为C2H2,结构式为H—C≡C—H,其分子中σ键和π键的数目之比为3∶2。(5)C与O形成CO2分子,与该分子互为等电子体的有CS2、N2O、SCN-、OCN-、N3-等。
11.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。
12.下列关于NH4+、NH3、NH2-三种粒子的说法不正确的是( )
A.三种粒子所含有的电子数相等
B.三种粒子中氮原子的杂化方式相同
C.三种粒子的空间构型相同
D.键角大小关系:NH4+>NH3>NH2-
答案 C
解析 NH4+、NH3、NH2-含有的电子数均为10,A项正确;NH4+、NH3、NH2-三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化,B项正确;NH4+空间构型为正四面体形,NH3为三角锥形,NH2-
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为V形,C项错误;NH4+、NH3、NH2-三种粒子的键角大小关系为NH4+>NH3>NH2-,D项正确。
13.已知某XY2分子属于V形分子,下列说法正确的是( )
A.X原子一定是sp2杂化
B.X原子一定是sp3杂化
C.X原子上一定存在孤电子对
D.VSEPR模型一定是平面三角形
答案 C
解析 X原子可能是sp2杂化,如二氧化硫分子中价层电子对=2+1=3,含有2个σ键和1个弧电子对,采用sp2杂化,分子构型为V形,所以X原子可能是sp2杂化,但也可能是sp3杂化,如OF2分子,A项错误;X可能是sp3杂化,如OF2分子中价层电子对=2+2=4,所以中心原子为sp3杂化,其VSEPR模型为四面体,该分子中含有2个孤电子对,所以其空间构型为V形,但X原子可能是sp2杂化,如SO2,B项错误;VSEPR模型不一定是平面三角形,如OF2分子的VSEPR模型为四面体,D项错误。
14.下表中各粒子、粒子对应的立体结构及解释均正确的是( )
选项
粒子
立体结构
解释
A
氨基负离子(NH2-)
直线形
N原子采用sp杂化
B
二氧化硫(SO2)
V形
S原子采用sp3杂化
C
碳酸根离子(CO32-)
三角锥形
C原子采用sp3杂化
D
乙炔(C2H2)
直线形
C原子采用sp杂化且C
原子的价电子均参与成键
答案 D
解析 NH2-中N原子采用sp3杂化,且孤对电子数为2,离子的立体构型为V形,A项错误;SO2中S原子的价层电子对数=σ键数+孤对电子数=2+×(6-2×2)=3,杂化轨道数为3,采取sp2杂化,孤对电子数为1,分子的立体构型为V形,B项错误;CO32-中中心C原子的价层电子对数=3+×(4+2-3×2)=3,不含孤对电子,杂化轨道数为3,采取sp2杂化,离子构型为平面三角形,C项错误;C2H2中C原子采用sp杂化,且C原子的价电子均参与成键,所以分子的立体构型为直线形,D项正确。
15.(1)利用VSEPR理论推断分子或离子的空间构型。
PO43-________;HCN________;PbBr2________。
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(2)有两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。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型,相应的化学式分别为________、________。
(3)按要求写出第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。
平面形分子________,三角锥形分子________,四面体形分子________。
(4)N3-与CO2互为等电子体,N3-的立体构型为________,中心N原子的杂化方式为________。
答案 (1)四面体形 直线形 V形
(2)CH3+ CH3-
(3)BF3 NF3 CF4
(4)直线形 sp
解析 (1)PO43-中P原子的价层电子对数为4,其中孤电子对数为×(5+3-2×4)=0;HCN中C原子的价层电子对数为2,其中孤电子对数为×(4-1-3)=0;PbBr2中Pb原子的σ键电子对数为2,孤电子对数为×(4-2×1)=1,价层电子对数为3。(2)AB3型粒子中心原子无孤电子对的呈平面三角形,有一对孤电子对的呈三角锥形,所以分别是CH3+、CH3-。(3)先在常见的分子中寻找答案BF3,再由等电子原理判断另两分子(NF3、CF4)。(4)N3-与CO2的分子结构相似,中心原子为sp杂化,为直线形分子。
16.(高考组合)(1)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为________和________。
(2)H2O的分子构型为________,中心原子的杂化轨道类型为________。COCl2中心原子的杂化轨道类型为________,属于________分子(填“极性”或“非极性”)。
(3)在硅酸盐中,SiO44-四面体(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型式。(如图b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为________。
答案 (1)sp2 sp3 (2)V形 sp3 sp2 极性 (3)sp3
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解析 (1)BCl3的中心原子的价层电子对数为3+×(3-3)=3,所以为sp2杂化。NCl3的中心原子的价层电子对数为3+×(5-3)=4,所以为sp3杂化。(2)H2O的中心原子(氧原子)的价层电子对数为2+×(6-2)=4,故为sp3杂化。由于孤电子对数为2,所以是V形分子。COCl2的结构式是,中心原子碳原子形成3个σ键,即杂化轨道数为3,故为sp2杂化,属于极性分子。(3)由题图b可知每个硅原子与4个氧原子均形成4个σ键,故为sp3杂化。
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