人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构第二课时巩固练习

1.用鲍林的杂化轨道理论解释CH4分子的正四面体形结构,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个价层电子分别占据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2.(2021·黑龙江哈尔滨高二检测)有机物CH3CHCH—C≡CH中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为( )A.sp、sp2、sp3B.sp3、sp2、spC.sp2、sp、sp3D.sp3、sp、sp23.关于乙烯分子中化学键的描述正确的是( )A.C原子sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键B.乙烯分子中有4个σ键、2个π键C.C—H之间是两原子的sp2杂化轨道形成σ键,C—C之间是未杂化的2p轨道形成π键D.C—C之间是sp2杂化轨道形成σ键,C—H之间是未杂化的2p轨道形成π键4.在SO2分子中,分子的空间结构为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°5.(2021·陕西西安高二检测)下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是( )①CO32- ②CH2CH2 ③苯 ④CH≡CH⑤NH3 ⑥CH4A.①②③B.①⑤⑥C.②③④D.③⑤⑥6.(2021·湖北武汉高二检测)下列四种分子或离子中,中心原子的杂化方式与其他三种不同的是( )A.SOCl2B.BF4-C.CH2Br2D.BCl37.(1)指出下列中心原子的杂化轨道类型。①CO2 。 ②SiF4 。 ③NF3 。 ④NO2- 。 ⑤N2H4 。 (2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中,Cl原子都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键,则ClO-的空间结构是 ;ClO2-的空间结构是 ;ClO3-的空间结构是 ;ClO4-的空间结构是 。 8.根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构,试根据相关知识填空:(1)AsCl3分子的空间结构为 ,其中As的杂化轨道类型为 。 (2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为 。 (3)一种有机化合物的结构简式如下:①该分子中有 个sp2杂化碳原子; 个sp3杂化碳原子; ②该分子中有 个sp2-sp3σ键; 个sp3-sp3σ键。 (4)SCN-与NO2+的结构相同,微粒呈 形,中心原子都采取 杂化。 (5)CO32-、NO3-等微粒具有相同的原子个数,它们的价电子总数都是 ,空间结构呈 形,中心原子都采取 杂化。 关键能力提升练以下选择题中有1~2个选项符合题意。9.(2021·广东广州高二检测)氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成,已知其阴离子空间结构为平面三角形,则其阳离子的空间结构和阳离子中氮的杂化方式为( )A.平面三角形 sp2杂化B.V形 sp2杂化C.三角锥形 sp3杂化D.直线形 sp杂化10.下列关于原子轨道的说法不正确的是( )A.杂化轨道形成共价键时,只能形成σ键不能形成π键B.AB3型的共价化合物,其中心原子A可采用sp2或sp3杂化轨道成键C.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D.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11.(2022·山东聊城高二期末)目前我国研制的稀土催化剂转化汽车尾气过程示意图如图所示,汽车尾气的主要成分有CO、NO等。下列有关说法正确的是( )A.C3H8和H2O的中心原子杂化轨道类型均为sp3杂化B.H2O中的H—O—H键角小于H2S中的H—S—H键角C.CO2和SO2的空间结构均为直线形D.反应过程中没有非极性键的断裂和形成12.(2022·山东威海高二期末)短周期主族元素X、Y、Z、W、Q形成的化合物结构如图所示。其中Z、W相邻且与Q同周期,Y、Q同主族,X、Z同主族且Z的原子半径更小。下列说法正确的是( )A.X、Y、Z、W四种元素可形成离子化合物B.电负性:Z>W>X>Q>YC.Q的单质可保存在煤油中D.X与Z形成的两种化合物中,X原子杂化方式相同13.(2022·山东济南高二期末)在29种生命必需的元素中,按体内含量的高低可分为常量元素(如:氧、碳、氢、氮、磷等)和微量元素(如:钒、锰、钴等),回答下列问题:(1)胞嘧啶()是核酸(DNA和RNA)中的主要碱基组成成分之一。该分子中所有元素的电负性由小到大的顺序为 (填元素符号)。基态N原子核外电子的运动状态有 种,1 ml 中含有的σ键数目为 ml。 (2)PH3与NH3分子结构相似,键角PH3 (填“>”“(3)基态C原子的核外电子排布式为 ,基态Mn2+的价电子排布式为 ,VO43-的空间结构为 。 14.按要求回答下列问题:(1)晶体X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在I3+。I3+的空间结构为 ,中心原子的杂化方式为 。 (2)从结构角度分析,NH4+和H3O+两种阳离子的相同之处为 (填字母,下同),不同之处为 。 A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.空间结构D.共价键类型(3)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 。 (4)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用 杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,原因为 。 学科素养拔高练15.(2021·广东深圳高二检测)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 。 (2)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 ml氯吡苯脲,断裂 个σ键、断裂 个π键。 (3)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分子的空间结构分别是 ,中心原子的杂化类型分别是 。 参考答案第二课时 杂化轨道理论1.D 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,轨道间的夹角为109°28',形成正四面体形的分子。2.B 甲基上C原子采取sp3杂化;碳碳双键上碳原子采取sp2杂化;碳碳三键的C原子采取sp杂化。3.A 在乙烯分子中,每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道,其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成C—H σ键,另外1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C—C σ键;2个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成1个π键。4.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原子有一个孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。5.A ①②③中的中心原子采取sp2杂化,④中的中心原子采取sp杂化,⑤⑥中的中心原子采取sp3杂化。6.D SOCl2、BF4-、CH2Br2中中心原子的价层电子对数均为4,均采取sp3杂化,而BCl3中中心原子的价层电子对数为3,采取sp2杂化,故选D。7.答案 (1)①sp ②sp3 ③sp3 ④sp2 ⑤sp3(2)直线形 V形 三角锥形 正四面体形8.答案 (1)三角锥形 sp3 (2)sp3、sp2(3)①2 6 ②3 3 (4)直线 sp(5)24 平面三角 sp2解析 (1)AsCl3中As原子价电子对数为4,As原子的杂化方式为sp3杂化,AsCl3分子的空间结构为三角锥形。(2)CH3COOH的结构式为,分子中甲基上的碳原子采取sp3杂化,羧基中碳原子采取sp2杂化。(3)有机物中饱和碳原子采取sp3杂化,双键上的碳原子采取sp2杂化,三键上的碳原子是采取sp杂化。①该分子中有2个sp2杂化碳原子,6个sp3杂化碳原子;②该分子中有3个sp2-sp3 σ键;3个sp3-sp3 σ键。(4)SCN-与NO2+的中心原子采取sp杂化,形成直线形分子。(5)CO32-、NO3-与SO3为等电子体,SO3中S采取sp2杂化形成平面三角形分子。9.D 氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子空间结构为平面三角形,离子符号应为NO3-,则其阳离子的离子符号为NO2+,其中心N原子价层电子对数为2+12×(5-1-2×2)=2,所以其中的氮原子按sp方式杂化,阳离子的空间结构为直线形。10.CD 中心原子采取sp3杂化,轨道形状可能是正四面体形,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。11.A C3H8中碳原子均为饱和碳原子,碳原子杂化方式为sp3杂化,H2O中含有2个σ键,有2个孤电子对,为sp3杂化,A正确;O的电负性大于S,O原子与H原子之间的两对成键电子比S原子与H原子之间的两对成键电子更靠近中心原子,因此O原子与H原子之间的两对成键电子距离近,排斥力大,键角大,B错误;SO2中心S原子的价层电子对数=2+12×(6-2×2)=3,因此SO2为V形结构,CO2中心C原子的价层电子对数=2+12×(4-2×2)=2,因此CO2是直线形结构,C错误;反应过程中有非极性键OO的断裂和N≡N的形成,D错误。12.AD 从化合物结构图可知,Z和X最外层都有6个电子,且Z和X同主族,Z的半径更小,所以Z为O元素,X为S元素;Q带1个单位正电荷,所以Q为碱金属元素,Q和Y同主族,所以Y为H元素;Q和Z同周期,所以Q为Li元素;Z和W相邻,W为N元素或F元素,形成的化合物的阴离子带1个单位负电荷,则是W得到1个电子,所以W为N元素。所以X、Y、Z、W四种元素可形成NH4HSO4、(NH4)2SO4、NH4HSO3等离子化合物,故A正确;Li对电子的吸引能力弱于H,Li的电负性小于H,故B错误;Li的密度比煤油小,不能保存在煤油中,故C错误;X与Z形成的两种化合物分别为SO2和SO3,在SO2中,S原子的价层电子对数=2+12×(6-2×2)=3,S原子采取sp2杂化;在SO3中,S原子的价层电子对数=3+12×(6-3×2)=3,S原子也采取sp2杂化,所以S原子杂化方式相同,故D正确。13.答案 (1)H(2)(3)[Ar]3d74s2 3d5 正四面体形解析 (1)同周期元素从左到右元素的电负性逐渐增大,非金属性越强电负性越大,故电负性:H(2)NH3与PH3中心原子均采取sp3杂化,N元素的电负性比P元素的大,使NH3中共用电子对更偏向N原子,共用电子对之间排斥更大,键角更大,则键角:PH3(3)C为27号元素,基态原子核外电子排布式为[Ar]3d74s2;锰元素位于第四周期第ⅦB族,其基态原子的价电子排布式为3d54s2,则其基态Mn2+的价电子排布式:3d5;VO43-中心原子V原子的价层电子对数=4+5+3-4×22=4,且不含孤电子对,为正四面体形。14.答案 (1)V形 sp3 (2)ABD C (3)sp3 (4)sp3 H3O+中O原子只有1个孤电子对,H2O中O原子有2个孤电子对,前者σ键电子对与孤电子对的排斥力较小,因而键角大解析 (1)I3+中一个I原子为中心原子,其价层电子对数=2+7-1-2×12=4,则中心原子采取sp3杂化,I3+的空间结构为V形。(2)NH4+中N原子的价层电子对数=4+5-1-4×12=4,采取sp3杂化,空间结构为正四面体形;H3O+中O原子的价层电子对数=3+6-1-3×12=4,采取sp3杂化,空间结构为三角锥形;两离子中均只含极性共价键,共价键类型相同。(3)硫原子形成2个S—S,还有2个孤电子对,杂化方式为sp3。(4)H2O和H3O+中的氧原子均采取sp3杂化,其键角的差异是由σ键电子对与孤电子对的斥力差异所造成的。15.答案 (1)sp2、sp3 sp2(2)NA NA(3)①H—O的键能大于H—N的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp解析 (1)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,是sp2杂化;羰基碳原子形成2个单键和1个双键,为sp2杂化。(2)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NC中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。(3)①O、N属于同周期元素,O的非金属性大于N,H—O的键能大于H—N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+6-2×12=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+5-3×12=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+4-2×22=2,不含孤电子对,所以是直线形结构,C原子采用sp杂化。

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