高中化學(xué)人教版 (2019)選擇性必修2第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)第2課時(shí)同步測(cè)試題-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

題組一雜化軌道理論

1.鮑林曾獲得諾貝爾獎(jiǎng)不同獎(jiǎng)項(xiàng),雜化軌道理論是鮑林為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)提出的。下列對(duì)sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角大小的比較,得出的結(jié)論正確的是( )

A.sp雜化軌道的夾角最大

B.sp2雜化軌道的夾角最大

C.sp3雜化軌道的夾角最大

D.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角大小相等

2.下列圖形屬于sp雜化軌道的是( )

3.(2020山東濟(jì)寧高二期末)氯化亞砜(SOCl2)是一種很重要的化學(xué)試劑,可以作為氯化劑和脫水劑。下列關(guān)于氯化亞砜分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子(S)采取的雜化方式的說(shuō)法正確的是( )

A.三角錐形、sp3 B.平面三角形、sp3

C.平面三角形、sp2D.三角錐形、sp2

4.s軌道和p軌道雜化的類型不可能有( )

A.sp雜化B.sp2雜化

C.sp3雜化D.sp4雜化

5.在分子中,C—Br鍵采用的成鍵軌道是( )

A.sp-pB.sp2-sC.sp2-pD.sp3-p

6.下列有關(guān)sp2雜化軌道的說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )

A.由同一能層上的s軌道與p軌道雜化而成

B.共有3個(gè)能量相同的雜化軌道

C.每個(gè)sp2雜化軌道中s能級(jí)成分占三分之一

D.sp2雜化軌道最多可形成2個(gè)σ鍵

7.下列分子中,中心原子的雜化軌道類型相同的是( )

A.CO2與SO2B.CH4與NH3

C.BeCl2與BF3D.C2H4與C2H2

8.在1個(gè)乙烯分子中有5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,下列說(shuō)法正確的是(深度解析)

A.sp2雜化軌道形成σ鍵,未參與雜化的2p軌道形成π鍵

B.sp2雜化軌道形成π鍵,未參與雜化的2p軌道形成σ鍵

C.C—H是sp2雜化軌道形成的σ鍵,是未參與雜化的2p軌道形成的

D.是sp2雜化軌道形成的σ鍵,C—H是未參與雜化的2p軌道形成的π鍵

9.下列關(guān)于雜化軌道的敘述中,不正確的是(深度解析)

A.分子中中心原子通過(guò)sp3雜化軌道成鍵時(shí),該分子不一定為正四面體結(jié)構(gòu)

B.雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)

C.NH3和CH4兩個(gè)分子中中心原子N和C都是通過(guò)sp3雜化軌道成鍵

D.用雜化軌道理論與VSEPR模型分析分子空間結(jié)構(gòu)的結(jié)果常常相互矛盾

題組二雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系

10.(2020河南洛陽(yáng)高二期末)下列分子中,空間結(jié)構(gòu)是平面三角形的是( )

A.CH4B.NH3

C.BF3 D.CO2

11.氨氣分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形,而甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形,這是因?yàn)? )

A.兩種分子的中心原子的雜化軌道類型不同,NH3中N原子為sp2雜化,而CH4中C原子是sp3雜化

B.NH3分子中氮原子形成3個(gè)雜化軌道,CH4分子中碳原子形成4個(gè)雜化軌道

C.NH3分子中中心原子上有一對(duì)未成鍵的孤電子對(duì),它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)

D.氨氣是四原子化合物,甲烷為五原子化合物

12.甲烷分子(CH4)失去一個(gè)H+,形成甲基陰離子(CH3-),在這個(gè)過(guò)程中,下列說(shuō)法不合理的是( )

A.碳原子的雜化軌道類型發(fā)生了改變

B.微粒的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變

C.微粒的穩(wěn)定性發(fā)生了改變

D.微粒中的鍵角發(fā)生了改變

13.下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及雜化方式均正確的是 ( )

能力提升練

題組雜化軌道理論的理解與應(yīng)用

1.(2020遼寧瓦房店中學(xué)高二期末,)下列分子或離子的中心原子雜化軌道類型不同的是( )

A.SO32-與SO3B.CH4與H2O

C.PCl3與ClO3-D.BF3與CO32-

2.(雙選)(2020山東棗莊三中高二月考,)下列敘述中正確的是( )

A.CS2為V形分子

B.ClO3-的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形

C.SF6中有6對(duì)完全相同的成鍵電子對(duì)

D.SiF4和SO32-的中心原子均為sp3雜化

3.(2020河南林州一中高二檢測(cè),)關(guān)于原子軌道的說(shuō)法正確的是( )

A.中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子,其空間結(jié)構(gòu)都是四面體形

B.CH4中的sp3雜化軌道是由4個(gè)H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混雜而形成的

C.sp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的s軌道和p軌道混雜形成的一組能量相同的新軌道

D.凡AB3型的共價(jià)化合物,其中心原子A均采取sp3雜化軌道成鍵

4.(2020河北正定中學(xué)高二月考,)下列關(guān)于三氯化磷分子的敘述不正確的是( )

A.PCl3分子中三個(gè)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和鍵角都相等

B.PCl3分子中的P—Cl鍵屬于極性共價(jià)鍵

C.PCl3分子中三個(gè)共價(jià)鍵鍵能相等

D.PCl3分子中磷原子采取sp2雜化

5.(2020天津第二十中學(xué)高二檢測(cè),)根據(jù)雜化軌道理論和價(jià)層電子對(duì)互斥模型,判斷下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)正確的是( )

6.(2019四川雅安中學(xué)高二上第一次月考,)下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來(lái)解釋的是( )

①BF3 ② ③ ④C2H2 ⑤N2H4 ⑥苯分子

A.①②③B.①③⑥C.②③⑤D.③④⑥

7.()如圖所示是某硅氧離子的空間結(jié)構(gòu)示意圖(虛線不表示共價(jià)鍵)。通過(guò)觀察分析,下列敘述正確的是( )

A.鍵角為120° B.化學(xué)組成為SiO32-

C.Si原子采用sp2雜化D.化學(xué)組成為SiO44-

8.(2019四川蓉城名校聯(lián)盟高二期中,)推理是學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的一種重要方法。下列推理合理的是( )

A.SO2中硫原子采取sp2雜化,則CO2中碳原子也采取sp2雜化

B.NH3分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形,則NCl3分子的空間結(jié)構(gòu)也是三角錐形

C.H2O分子的鍵角是105°,則H2S分子的鍵角也是105°

D.PCl3分子中每個(gè)原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則BF3分子中每個(gè)原子最外層也能達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

9.()下列關(guān)于雜化軌道的敘述中,不正確的是( )

A.雜化軌道可用于形成σ鍵、π鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)

B.分子中中心原子通過(guò)sp3雜化軌道成鍵時(shí),該分子不一定為四面體結(jié)構(gòu)

C.雜化前后的軌道數(shù)目不變,但軌道的形狀發(fā)生了改變

D.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°、180°

10.()回答下列問(wèn)題:

(1)下列微粒中按鍵角由大到小的順序排列為 (用編號(hào)填寫)。

①HCN ②SiF4 ③SCl2 ④CO32- ⑤H3O+

(2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3雜化軌道與O原子成鍵,將它們的空間結(jié)構(gòu)填入表格中:

(3)S單質(zhì)的常見(jiàn)形式為S8,其結(jié)構(gòu)如圖所示,S原子采取的雜化方式是。

(4)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個(gè)氫原子被—NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。N2H4分子中氮原子的雜化軌道類型是 ,N2H4分子中的六個(gè)原子 (填“在”或“不在”)同一個(gè)平面上。

答案全解全析

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

1.A sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°、180°。

2.D sp雜化軌道夾角為180°,C項(xiàng)屬于未雜化的p軌道。

3.A 根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型確定微粒的空間結(jié)構(gòu),SOCl2中S原子形成2個(gè)S—Cl鍵,1個(gè)鍵,價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=3+6-1-1-1×22=4,雜化軌道數(shù)是4,故S原子采取sp3雜化,中心原子上有一對(duì)孤電子對(duì),分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,故選A。

4.D np能級(jí)有三個(gè)軌道:npx、npy、npz,當(dāng)s軌道和p軌道雜化時(shí)只有三種類型:

①sp雜化,即一個(gè)s軌道和一個(gè)p軌道的雜化;②sp2雜化,即一個(gè)s軌道和兩個(gè)p軌道的雜化;③sp3雜化,即一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道的雜化。

5.C 分子中的兩個(gè)碳原子都采取sp2雜化,溴原子的價(jià)電子排布式為4s24p5,4p軌道上有一個(gè)未成對(duì)電子,與碳原子的一個(gè)sp2雜化軌道成鍵。

6.D 參與雜化的軌道的能量是相近的,同一能層上s軌道與p軌道的能量差異不是很大,可形成sp2雜化軌道,A項(xiàng)正確;形成的雜化軌道能量相同,B項(xiàng)正確;sp2雜化軌道是由一個(gè)s軌道與2個(gè)p軌道雜化而成的,C項(xiàng)正確;sp2雜化軌道最多可形成3個(gè)σ鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

7.B CO2中C原子為sp雜化,SO2中S原子為sp2雜化,A不正確;CH4中C原子為sp3雜化,NH3中N原子為sp3雜化,B正確;BeCl2中Be原子為sp雜化,BF3中B原子為sp2雜化,C不正確;C2H4中C原子為sp2雜化,C2H2中C原子為sp雜化,D不正確。

8.A 在乙烯分子中碳原子與相連的氫原子、碳原子形成平面三角形,所以乙烯分子中每個(gè)碳原子均采取sp2雜化,其中雜化軌道形成σ鍵,未參與雜化的2p軌道形成π鍵。

歸納總結(jié) 雜化軌道與共價(jià)鍵類型

雜化軌道只能用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì),不能用于形成π鍵;未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。

9.D 中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子可能是正四面體形(如CH4)、三角錐形(如NH3)或者V形(如H2O),A正確;π鍵是由未參與雜化的軌道“肩并肩”重疊形成的,雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納孤電子對(duì),B正確;正四面體形的CH4和三角錐形的NH3中,中心原子N和C都是通過(guò)sp3雜化軌道成鍵,C正確;雜化軌道理論和VSEPR模型都是為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)而提出的理論,兩者不矛盾,可以先通過(guò)VSEPR模型判斷出分子的空間結(jié)構(gòu),再判斷出中心原子的雜化軌道類型,D錯(cuò)誤。

特別提醒 (1)在形成多原子分子時(shí),中心原子價(jià)電子層上的某些能量相近的原子軌道(ns、np)發(fā)生雜化,雙原子分子中,不存在原子軌道的雜化。

(2)雜化過(guò)程中,原子軌道總數(shù)不變,即雜化軌道的數(shù)目與參與雜化的原子軌道數(shù)目相等。

(3)雜化過(guò)程中,軌道的形狀發(fā)生變化,但雜化軌道的形狀相同,能量相同,方向不同。

10.C CH4的中心碳原子為sp3雜化,空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,A不符合題意;NH3的中心氮原子為sp3雜化,空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,B不符合題意;BF3的中心硼原子為sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,C符合題意;CO2的中心碳原子為sp雜化,空間結(jié)構(gòu)為直線形,D不符合題意。

11.C NH3和CH4中的中心原子都是sp3雜化,都形成夾角為109°28'的四個(gè)雜化軌道,只是NH3分子中N原子利用其中3個(gè)sp3雜化軌道與3個(gè)H原子的1s軌道成鍵,另一個(gè)sp3雜化軌道被孤電子對(duì)占據(jù),所以NH3分子為三角錐形,而CH4分子中4個(gè)sp3雜化軌道全部用于形成4個(gè)C—H鍵,所以CH4分子為正四面體形。

12.A CH4為正四面體形,而CH3-為三角錐形,微粒的空間結(jié)構(gòu)、鍵角、穩(wěn)定性均發(fā)生改變,但中心原子雜化軌道類型不變,都是sp3雜化。

13.D A項(xiàng),SO3分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+12×(6-3×2)=3,不含孤電子對(duì),采取sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,錯(cuò)誤;B項(xiàng),SO2分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+12×(6-2×2)=3,含1對(duì)孤電子對(duì),采取sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為V形,錯(cuò)誤;C項(xiàng),CO32-中碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+12×(4+2-3×2)=3,不含孤電子對(duì),采取sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,錯(cuò)誤;D項(xiàng),乙炔(CHCH)分子中每個(gè)碳原子均形成2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2,為sp雜化,空間結(jié)構(gòu)為直線形,正確。

能力提升練

1.A A項(xiàng),SO32-中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化軌道類型是sp3,SO3中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,雜化軌道類型是sp2,故A符合題意;B項(xiàng),CH4中C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化軌道類型是sp3,H2O中O原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化軌道類型是sp3,故B不符合題意;C項(xiàng),PCl3中P原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化軌道類型是sp3,ClO3-中Cl原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,雜化軌道類型是sp3,故C不符合題意;D項(xiàng),BF3中B原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,雜化軌道類型為sp2,CO32-中C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,雜化軌道類型為sp2,故D不符合題意。

2.CD CS2分子中,碳原子采取sp雜化,為直線形,A錯(cuò)誤;ClO3-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤電子對(duì)數(shù)為1,所以是三角錐形,B錯(cuò)誤;SF6的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為6,無(wú)孤電子對(duì),呈正八面體結(jié)構(gòu),有6對(duì)完全相同的成鍵電子對(duì),C正確;SiF4和SO32-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,都是sp3雜化,D正確。

3.C 中心原子采取sp3雜化的分子,VSEPR模型是四面體形,但其空間結(jié)構(gòu)不一定是四面體形,如:水和氨氣分子中中心原子均采取sp3雜化,但H2O是V形分子,NH3是三角錐形分子,故A錯(cuò)誤;CH4中sp3雜化軌道是由中心碳原子的能量相近的2s軌道和3個(gè)2p軌道雜化形成的,故B錯(cuò)誤;同一個(gè)原子中能量相近的s軌道和p軌道混雜可形成一組能量相同的新軌道,故C正確;BF3中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,雜化軌道類型為sp2,故D錯(cuò)誤。

4.D PCl3分子中三個(gè)P—Cl鍵完全相同,所以其鍵長(zhǎng)、鍵能、鍵角都相等,故A、C正確;不同非金屬元素原子之間形成極性共價(jià)鍵,則分子中P—Cl鍵是極性共價(jià)鍵,故B正確;PCl3分子中中心磷原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+5-1×32=4,為sp3雜化,故D錯(cuò)誤。

5.D SO2分子中心原子雜化方式為sp2,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形,含有一對(duì)孤電子對(duì),分子的空間結(jié)構(gòu)為V形,A錯(cuò)誤;HCHO分子中心原子雜化方式為sp2,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形,沒(méi)有孤電子對(duì),分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,B錯(cuò)誤;NF3分子中心原子雜化方式為sp3,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為四面體形,含有一對(duì)孤電子對(duì),分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,C錯(cuò)誤;NH4+的中心原子雜化方式為sp3,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為正四面體形,沒(méi)有孤電子對(duì),離子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,D正確。

6.B ①BF3分子中硼原子雜化軌道數(shù)為3,所以采取sp2雜化,故正確;②分子中硫原子雜化軌道數(shù)為4,所以采取sp3雜化,故錯(cuò)誤;③分子中碳原子雜化軌道數(shù)為3,所以采取sp2雜化,故正確;④分子中每個(gè)碳原子雜化軌道數(shù)為2,所以采取sp雜化,故錯(cuò)誤;⑤N2H4分子中每個(gè)氮原子雜化軌道數(shù)為4,所以采取sp3雜化,故錯(cuò)誤;⑥苯分子中每個(gè)碳原子雜化軌道數(shù)為3,所以采取sp2雜化,故正確。

7.D 由結(jié)構(gòu)示意圖可知,Si位于正四面體的中心,鍵角為109°28',A錯(cuò)誤;Si原子核外最外層有4個(gè)電子,Si原子形成4個(gè)Si—O鍵,O原子核外最外層有6個(gè)電子,Si的化合價(jià)為+4價(jià),O的化合價(jià)為-2價(jià),化學(xué)組成為SiO44-,B錯(cuò)誤、D正確;Si原子形成4個(gè)Si—O σ鍵,Si上沒(méi)有孤電子對(duì),Si原子采用sp3雜化,C錯(cuò)誤。

8.B 一個(gè)二氧化碳分子中含有2個(gè)σ鍵且中心原子不含孤電子對(duì),所以碳原子采取sp雜化而不是sp2雜化,A錯(cuò)誤;NH3、NCl3中N原子都采取sp3雜化,有1對(duì)孤電子對(duì),所以分子的空間結(jié)構(gòu)都是三角錐形,B正確;S的電負(fù)性比O小,而且原子半徑大,所以S—H鍵上的電子對(duì)偏向S并沒(méi)有H2O中O—H鍵上的電子對(duì)偏向O那么嚴(yán)重,所以排斥力也相應(yīng)比較小,鍵角也稍小,C錯(cuò)誤;BF3分子中B元素化合價(jià)為+3價(jià),B原子最外層未達(dá)8電子結(jié)構(gòu),D錯(cuò)誤。

9.A 雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì),不能用于形成π鍵,A錯(cuò)誤;分子中中心原子通過(guò)sp3雜化軌道成鍵時(shí),該分子是否是四面體結(jié)構(gòu),還與該中心原子是否有孤電子對(duì)有關(guān),若無(wú)孤電子對(duì),則為四面體結(jié)構(gòu),B正確;雜化前后軌道的數(shù)目不變,但軌道的形狀會(huì)發(fā)生變化,C正確;sp3雜化軌道為正四面體形,夾角為109°28',sp2雜化軌道為平面三角形,夾角是120°,sp雜化軌道為直線形,夾角是180°,D正確。

10.答案 (1)①④②⑤③

(2)直線形 V形三角錐形正四面體形

(3)sp3

(4)sp3 不在

解析 (1)①HCN中的C原子采取sp雜化,鍵角為180°;②SiF4中Si原子雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化,鍵角為109°28';③SCl2中S原子雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化,含有2對(duì)孤電子對(duì),分子為V形結(jié)構(gòu),鍵角約為105°;④CO32-中C原子的雜化軌道數(shù)為3,所以C原子采取sp2雜化,分子為平面三角形結(jié)構(gòu),鍵角為120°;⑤H3O+中O原子的雜化軌道數(shù)為4,所以O(shè)原子采取sp3雜化,O原子上含有1對(duì)孤電子對(duì),分子為三角錐形結(jié)構(gòu),鍵角約為107°。所以各微粒按鍵角由大到小的順序排列為①④②⑤③。

(2)ClO-中兩原子構(gòu)成直線形結(jié)構(gòu),ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl采取sp3雜化,孤電子對(duì)數(shù)分別為2、1、0,所以空間結(jié)構(gòu)分別為V形、三角錐形、正四面體形。

(3)由題圖結(jié)構(gòu)可知,每個(gè)硫原子形成2個(gè)共價(jià)鍵,且含有2對(duì)孤電子對(duì),S原子的雜化軌道數(shù)為4,故硫原子采取sp3雜化。

(4)N2H4分子中,每個(gè)N原子形成3個(gè)σ鍵,N原子上有1對(duì)孤電子對(duì),故N原子采取sp3雜化;1個(gè)N原子和與其相連的2個(gè)H原子及另外1個(gè)N原子形成類似NH3的三角錐形結(jié)構(gòu),故六個(gè)原子不可能共面。

選項(xiàng)
粒子
空間結(jié)構(gòu)
雜化方式
A
SO3
平面三角形
S原子采取sp雜化
B
SO2
V形
S原子采取sp3雜化
C
CO32-
三角錐形
C原子采取sp2雜化
D
C2H2
直線形
C原子采取sp雜化
選項(xiàng)
分子

或離子
中心原子

雜化方式
價(jià)層電子

對(duì)互斥模型
分子或離子

的空間結(jié)構(gòu)
A
SO2
sp
直線形
直線形
B
HCHO
sp2
平面三角形
三角錐形
C
NF3
sp2
四面體形
平面三角形
D
NH4+
sp3
正四面體形
正四面體形
離子
ClO-
ClO2-
ClO3-
ClO4-
空間結(jié)構(gòu)
1.A
2.D
3.A
4.D
5.C
6.D
7.B
8.A
9.D
10.C
11.C
12.A
13.D
1.A
2.CD
3.C
4.D
5.D
6.B
7.D
8.B
9.A

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