《雜化軌道理論》教案[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.通過雜化軌道理論的學習，能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.通過雜化軌道理論的學習，掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。一、雜化軌道理論簡介1．雜化軌道的含義在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。2．雜化軌道理論要點(1)原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目)，且雜化軌道的能量相同。(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖，成鍵時根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固。(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同。(1)發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子()(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的()(3)只有能量相近的軌道才能雜化()(4)雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵()(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√雜化軌道理論四要點(1)能量相近原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)數(shù)目不變形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。(3)成鍵能力增強雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。(4)排斥力最小雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類型(1)sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由1個ns軌道和3個np軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如下圖所示。(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形，如下圖所示。(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由1個ns軌道和1個np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形，如下圖所示。2．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時，分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)相同。雜化類型spsp2sp3軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結(jié)構(gòu)示意圖分子空間結(jié)構(gòu)直線形平面三角形正四面體形(2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形狀有所不同。ABn型分子中心原子雜化類型中心原子孤電子對數(shù)空間結(jié)構(gòu)實例AB2sp21V形SO2AB3sp31三角錐形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2V形H2S、NHeq\o\al(－,2)(1)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)不一定一致()(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角一定相同()(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵分子其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形()(4)凡AB3型共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵()(5)NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，則氮原子的雜化方式為sp3()(6)C2H4分子中的鍵角都約是120°，則碳原子的雜化方式是sp2()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√1．填表物質(zhì)價層電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型CO222spCH2O33sp2CH444sp3SO233sp2NH344sp3H2O44sp32.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來解釋的是()①BF3②CH2=CH2③④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③ B．①⑤⑥C．②③④ D．③⑤⑥答案A解析sp2雜化軌道形成夾角為120°的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120°；②C2H4中碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；③與②相似；④乙炔中的碳原子為sp雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；⑤NH3中的氮原子為sp3雜化；⑥CH4中的碳原子為sp3雜化。判斷中心原子雜化軌道類型的三種方法(1)根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵，故有下列關(guān)系：雜化軌道數(shù)目＝價層電子對數(shù)目＝σ鍵電子對數(shù)目＋中心原子的孤電子對數(shù)目，再由雜化軌道數(shù)目確定雜化類型。雜化軌道數(shù)目234雜化類型spsp2sp3(2)根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。(3)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷①若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。提醒有機物分子中碳原子雜化類型的判斷方法：飽和碳原子均采取sp3雜化；連接雙鍵的碳原子均采取sp2雜化；連接三鍵的碳原子均采取sp雜化。1．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()A．CO2與SO2 B．CH4與NH3C．BeCl2與BF3 D．C2H2與C2H4答案B解析CO2為sp雜化，SO2為sp2雜化，A項錯誤；均為sp3雜化，B項正確；BeCl2為sp雜化，BF3為sp2雜化，C項錯誤；C2H2為sp雜化，C2H4為sp2雜化，D項錯誤。2．(2019·岑鞏縣第四中學高二期末)下列分子中的中心原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形且分子中沒有形成π鍵的是()A．CH≡CH B．CO2C．BeCl2 D．BF3答案C解析CH≡CH中含有三鍵，所以有π鍵，不符合題意，故A不選；CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O，分子中含有碳氧雙鍵，含有π鍵，不符合題意，故B不選；氯化鈹分子中，鈹原子含有兩個共價單鍵，不含孤電子對，所以價層電子對數(shù)是2，中心原子以sp雜化軌道成鍵，分子中不含π鍵，故C選；BF3中B原子含有3個共價單鍵，所以價層電子對數(shù)是3，中心原子以sp2雜化軌道成鍵，故D不選。3．下列有關(guān)甲醛(HCHO)分子的說法正確的是()①C原子采取sp雜化 ②甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu)③C原子采取sp2雜化 ④甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)A．①②B．②③C．③④D．①④答案C解析甲醛(HCHO)分子中的C原子為中心原子，其價層電子對數(shù)為3，C原子采取sp2雜化，C原子與其他原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，故甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)。綜上所述，有關(guān)甲醛(HCHO)分子的說法正確的是③④，故選C。4．已知某XY2分子屬于V形分子，下列說法正確的是()A．X原子一定是sp2雜化B．X原子一定為sp3雜化C．X原子上一定存在孤電子對D．VSEPR模型一定是平面三角形答案C解析若X原子無孤電子對，則它一定是直線形分子，若X有一對孤電子對或兩對孤電子對，則XY2一定為V形分子，此種情況下X的原子軌道可能為sp2雜化，也可能是sp3雜化，A、B項錯誤，C項正確；若X有兩對孤電子對，則該分子的VSEPR模型為四面體形，D項錯誤。5．在BrCH=CHBr分子中，C—Br采用的成鍵軌道是()A．sp-p B．sp2-sC．sp2-p D．sp3-p答案C解析分子中的兩個碳原子都是采用sp2雜化，溴原子的價電子排布式為4s24p5，4p軌道上有一個單電子，與碳原子的一個sp2雜化軌道成鍵。6．乙烯分子中含有4個C—H和1個C=C，6個原子在同一平面上。下列關(guān)于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是()①每個C原子的2s軌道與2p軌道雜化，形成兩個sp雜化軌道②每個C原子的2s軌道與2個2p軌道雜化，形成3個sp2雜化軌道③每個C原子的2s軌道與3個2p軌道雜化，形成4個sp3雜化軌道④每個C原子的3個價電子占據(jù)3個雜化軌道，1個價電子占據(jù)1個2p軌道A．①③ B．②④C．①④ D．②③答案B解析乙烯分子中每個C原子與1個C原子和2個H原子成鍵，必須形成3個σ鍵，6個原子在同一平面上，則鍵角為120°，為sp2雜化，形成3個sp2雜化軌道，1個價電子占據(jù)1個2p軌道，2個C原子成鍵時形成1個π鍵，②④正確，故選B。7．回答下列問題(1)圖(a)為S8的結(jié)構(gòu)，其硫原子的雜化軌道類型為________________。(2)氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的空間結(jié)構(gòu)為________；固體三氧化硫中存在如圖(b)所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為________。(3)COCl2分子中所有原子均滿足8電子構(gòu)型，COCl2分子中σ鍵和π鍵的個數(shù)比為________，中心原子的雜化方式為________________。(4)As4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，其中As原子的雜化方式為________________。(5)AlHeq\o\al(－,4)中，Al原子的軌道雜化方式為________。答案(1)sp3(2)平面三角形sp3(3)3∶1sp2(4)sp3(5)sp3題組一雜化軌道的理解1．下列關(guān)于雜化軌道的說法中，錯誤的是()A．ⅠA族元素成鍵時不可能有雜化軌道B．雜化軌道既可能形成σ鍵，也可能形成π鍵C．s軌道和p軌道雜化不可能有sp4雜化軌道出現(xiàn)D．孤電子對有可能參加雜化答案B解析ⅠA族元素如果是堿金屬，易失電子，如果是H，一個電子在1s能級上，不可能雜化；雜化軌道只能形成σ鍵，不可能形成π鍵；p能級只有3個p軌道，不可能有sp4雜化。2．下列關(guān)于原子軌道的說法正確的是()A．凡中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體B．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和1個C原子的2p軌道混合起來而形成的C．sp3雜化軌道是由同一原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來形成的一組能量相等的新軌道D．凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵答案C解析中心原子采取sp3雜化的分子，VSEPR模型是四面體，但其空間結(jié)構(gòu)不一定是四面體，如：水和氨氣分子中中心原子采取sp3雜化，但H2O是V形，NH3是三角錐形，故A錯誤；CH4中sp3雜化軌道是由中心碳原子的能量相近的一個2s軌道和3個2p軌道雜化形成，1s軌道和2p軌道的能量差別較大，不能形成雜化軌道，故B錯誤；同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道通過雜化可混合起來形成一組能量相同的新軌道，雜化軌道數(shù)＝孤電子對數(shù)＋與之相連的原子數(shù)，故C正確；BF3中B原子的價層電子對數(shù)為3，B原子的雜化類型為sp2雜化，故D錯誤。3．水分子在特定條件下容易得到一個H＋，形成水合氫離子(H3O＋)。下列對上述過程的描述不合理的是()A．氧原子的雜化類型發(fā)生了改變B．微粒的形狀發(fā)生了改變C．微粒的化學性質(zhì)發(fā)生了改變D．微粒中的鍵角發(fā)生了改變答案A解析水中氧的雜化為sp3，H3O＋中氧的雜化為sp3，則氧原子的雜化類型沒有改變，故A不合理；水分子為V形，H3O＋為三角錐形，則微粒的形狀發(fā)生了改變，故B合理；因結(jié)構(gòu)不同，則性質(zhì)不同，微粒的化學性質(zhì)發(fā)生了改變，故C合理；水分子為V形，H3O＋為三角錐形，微粒中的鍵角發(fā)生了改變，故D合理。4．下列說法中正確的是()A．PCl3分子是三角錐形，這是因為磷原子是sp2雜化的結(jié)果B．sp3雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的4個sp3雜化軌道C．中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)可能是四面體形或三角錐形或V形D．AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)必為平面三角形答案C解析PCl3中P原子形成3個σ鍵，P上還有一對孤電子對，P為sp3雜化，PCl3分子是三角錐形，A項錯誤；sp3雜化軌道是由能量相近的1個s軌道和3個p軌道混合形成的4個sp3雜化軌道，B項錯誤；中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)可能是四面體形(如CH3Cl)或三角錐形(如NH3)或V形(如H2O)，C項正確；AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)可能為平面三角形(如BF3)或三角錐形(如NH3)，D項錯誤。5．氨氣分子空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，而甲烷是正四面體形，這是因為()A．兩種分子的中心原子雜化軌道類型不同，NH3為sp2型雜化，而CH4是sp3型雜化B．NH3分子中N原子形成三個雜化軌道，CH4分子中C原子形成4個雜化軌道C．NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強D．氨氣的相對分子質(zhì)量大于甲烷答案C解析本題考查分子空間結(jié)構(gòu)的判斷。NH3中N原子形成3個σ鍵，有一對未成鍵的孤電子對，雜化軌道數(shù)為4，采取sp3型雜化，孤電子對對成鍵電子的排斥作用較強，N—H之間的鍵角小于109°28′，所以氨氣分子空間結(jié)構(gòu)是三角錐形；CH4分子中C原子采取sp3型雜化，雜化軌道全部用于成鍵，碳原子連接4個相同的原子，C—H之間的鍵角相等為109°28′，故CH4為正四面體形，故A、B、D錯誤，C正確。6．了解有機物分子中化學鍵特征以及成鍵方式是研究有機物性質(zhì)的基礎(chǔ)。下列關(guān)于有機物分子的成鍵方式的描述不正確的是()A．烷烴分子中碳原子均采用sp3雜化軌道成鍵B．炔烴分子中碳碳三鍵由1個σ鍵、2個π鍵組成C．甲苯分子中所有碳原子均采用sp2雜化軌道成鍵D．苯環(huán)中存在6個碳原子共有的大π鍵答案C解析烷烴分子中碳原子均形成4個鍵，雜化軌道數(shù)為4，均采用sp3雜化軌道成鍵。碳碳三鍵由1個σ鍵、2個π鍵組成；苯環(huán)中碳原子采用sp2雜化軌道成鍵，6個碳原子上未參與成鍵的p電子形成一個大π鍵；甲苯分子中—CH3中的C采用sp3雜化。7．如圖在乙烯分子中有5個σ鍵、一個π鍵，它們分別是()A．sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵B．sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵C．C—H之間是sp2形成的σ鍵，C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵D．C—C之間是sp2形成的σ鍵，C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵答案A解析CH2=CH2中含有5個σ鍵：其中4個是在C—H之間，另一個是在C—C之間；且在C—C之間還有一個未雜化的2p軌道形成π鍵。題組二雜化類型的判斷8．在分子中，羰基()碳原子與甲基碳原子成鍵時所采取的雜化方式分別為()A．sp2雜化；sp2雜化B．sp3雜化；sp3雜化C．sp2雜化；sp3雜化D．sp雜化；sp3雜化答案C解析羰基上的碳原子共形成3個σ鍵，為sp2雜化，兩側(cè)甲基中的碳原子共形成4個σ鍵，為sp3雜化。9．BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氫氟酸或NaF溶液中都形成BFeq\o\al(－,4)，則BF3和BFeq\o\al(－,4)中B原子的雜化軌道類型分別是()A．sp2、sp2 B．sp3、sp3C．sp2、sp3 D．sp、sp2答案C10．下列分子所含原子中，既有sp3雜化，又有sp2雜化的是()A．乙醛[]B．丙烯腈[]C．甲醛[]D．丙炔[]答案A11．氯化亞砜(SOCl2)可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)采取雜化方式的說法正確的是()A．三角錐形、sp3 B．V形、sp2C．平面三角形、sp2 D．三角錐形、sp2答案A12．下列關(guān)于NHeq\o\al(＋,4)、NH3、NHeq\o\al(－,2)三種微粒的說法不正確的是()A．三種微粒所含有的電子數(shù)相等B．三種微粒中氮原子的雜化方式相同C．三種微粒的空間結(jié)構(gòu)相同D．鍵角大小關(guān)系：NHeq\o\al(＋,4)>NH3>NHeq\o\al(－,2)答案C13．已知：①紅磷在氯氣中燃燒可以生成兩種化合物——PCl3和PCl5，氮與氫也可形成兩種化合物——NH3和NH5。②PCl5分子中，P原子的1個3s軌道、3個3p軌道和1個3d軌道發(fā)生雜化形成5個sp3d雜化軌道，PCl5分子呈三角雙錐形()。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外層電子數(shù)都是8個的是________(填分子式)，該分子的形狀是________。(2)下列關(guān)于PCl5分子的說法正確的有________(填字母)。A．PCl5分子中磷原子沒有孤電子對B．PCl5分子中沒有形成π鍵C．PCl5分子中所有的Cl—P—Cl鍵角都相等(3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5兩種氯化物，而N只能形成一種氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是___________________________。(4)有同學認為，NH5與PCl5類似，N原子的1個2s軌道、3個2p軌道和1個2d軌道可能發(fā)生sp3d雜化。請你對該同學的觀點進行評價：___________________________________。(5)經(jīng)測定，NH5中存在離子鍵，N原子最外層電子數(shù)是8，所有氫原子的最外層電子數(shù)都是2，則NH5中H元素的化合價為________和________；該化合物中N原子的雜化方式________。答案(1)PCl3三角錐形(2)AB(3)N原子最外層無d軌道，不能發(fā)生sp3d雜化，故無NCl5(4)不對，因為N原子沒有2d軌道(5)＋1－1sp314．“三鹿奶粉事件”在社會上引起了人們對食品質(zhì)量的恐慌，三鹿奶粉中摻雜了被稱為“蛋白精”的工業(yè)原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚體，請回答下列問題：(1)寫出基態(tài)碳原子的電子排布式________。(2)氰胺中—C≡N中的氮原子、三聚氰胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的氮原子和氨基中的氮原子，這三種氮原子的雜化軌道類型分別是________、________、________。(3)一個三聚氰胺分子中有________個σ鍵。(4)三聚氰胺與三聚氰酸()分子相互之間通過氫鍵結(jié)合，在腎臟內(nèi)易形成結(jié)石。三聚氰酸分子中C原子采取________雜化。該分子的結(jié)構(gòu)簡式中，每個碳氧原子之間的共價鍵是________(填字母)。A．2個σ鍵 B．2個π鍵C．1個σ鍵，1個π鍵答案(1)1s22s22p2(2)spsp2sp3(3)15(4)sp2C解析(2)—C≡N中的N原子、環(huán)上的N原子、—NH2中的N原子分別形成1、2、3個σ鍵且均有一對未成鍵電子，所以分別采取sp、sp2、sp3雜化。(3)除每個雙鍵上有1個π鍵外，其余均為σ鍵，共15個。(4)由于該分子中C與O形成雙鍵，則應采取sp2方式成鍵，sp2雜化的C原子與氧原子間有1個σ鍵、1個π鍵。15．(2019·山西省實驗中學月考)已知下列微粒：①CH4②CH2=CH2③CH≡CH④NH3⑤NHeq\o\al(＋,4)⑥BF3⑦H2O⑧H2O2。試回答下列問題。(1)分子空間構(gòu)型為正四面體形的是________(填序號，下同)。(2)中心原子為sp3雜化的是________，中心原子為sp2雜化的是________，中心原子為sp雜化的是________。(3)所有原子共平面(含共直線)的是________，共直線的是________。答案(1)①⑤(2)①④⑤⑦⑧②⑥③(3)②③⑥⑦③解析①CH4中C原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3雜化，CH4的空間構(gòu)型為正四面體形；②CH2=CH2中C原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2雜化，CH2=CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp雜化，CH≡CH的空間構(gòu)型為直線形；④NH3中N原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3雜化，NH3的空間構(gòu)型為三角錐形；⑤NHeq\o\al(＋,4)中N原子采取sp3雜化，NHeq\o\al(＋,4)的空間構(gòu)型為正四面體形；⑥BF3中B原子雜化軌道數(shù)＝σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2雜化，BF3的空間構(gòu)型為平面三角形。課后篇素養(yǎng)形成必備知識基礎(chǔ)練1.用鮑林的雜化軌道理論解釋CH4分子的正四面體結(jié)構(gòu),下列說法不正確的是()A.C原子的4個雜化軌道的能量一樣B.C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣C.C原子的4個價層電子分別占據(jù)4個sp3雜化軌道D.C原子有1個sp3雜化軌道由孤對電子占據(jù)答案D解析甲烷中C原子采取sp3雜化,每個雜化軌道上1個電子分別與1個H原子上的電子結(jié)合形成共價鍵,這四個共價鍵完全相同,軌道間的夾角為109°28',形成正四面體形的分子。2.(雙選)下列分子中的中心原子采取sp2雜化的是()A.C6H6 B.CO2C.SO3 D.NH3答案AC解析苯分子中的碳原子采取sp2雜化,A項正確;CO2分子中的碳原子采取sp雜化,B項錯誤;三氧化硫分子中的S原子采取sp2雜化,C項正確;NH3分子中的氮原子采取sp3雜化,D項錯誤。3.在BrCHCHBr分子中,C—Br采用的成鍵軌道是()A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-p答案C解析分子中的兩個碳原子都是采取sp2雜化,溴原子的價層電子排布式為4s24p5,4p軌道上的一個未成對電子與碳原子的一個sp2雜化軌道上的一個電子成鍵。4.在SO2分子中,分子的空間結(jié)構(gòu)為V形,S原子采用sp2雜化,那么SO2的鍵角()A.等于120° B.大于120°C.小于120° D.等于180°答案C解析由于SO2分子的VSEPR模型為平面三角形,從理論上講其鍵角應為120°,但是由于SO2分子中的S原子有一對孤電子對,對其他的兩個化學鍵存在排斥作用,因此分子中的鍵角要小于120°。5.下列關(guān)于NH4+、NH3、NA.三種微粒所含有的電子數(shù)相等B.三種微粒中氮原子的雜化方式相同C.三種微粒的空間結(jié)構(gòu)相同D.鍵角大小關(guān)系:NH4+>NH3答案C解析NH4+、NH3、NH2-含有的電子數(shù)均為10,A正確;NH4+、NH3、NH2-三種微粒中氮原子的雜化方式均為sp3雜化,B正確;NH4+空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,NH3為三角錐形,NH2-為V形,C錯誤;NH4+、6.(1)指出下列中心原子的雜化軌道類型。①CO2。

②SiF4。

③BCl3。

④NF3。

⑤NO2-⑥N2H4。

(2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中,Cl原子都是以sp3雜化軌道方式與O原子成鍵,則ClO-的空間結(jié)構(gòu)是;ClO2-的空間結(jié)構(gòu)是;Cl答案(1)①sp②sp3③sp2④sp3⑤sp2⑥sp3(2)直線形V形三角錐形正四面體形解析(1)①CO2:C以2個sp雜化軌道分別與2個O形成σ鍵,C上另兩個未雜化的p軌道分別與兩個O上的p軌道形成π鍵,分子空間結(jié)構(gòu)為直線形。②SiF4:Si以4個sp3雜化軌道分別與4個F形成σ鍵,分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。③BCl3:B采取sp2雜化,3個雜化軌道分別與3個Cl形成σ鍵,分子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。④NF3:N采取sp3雜化,其中1個雜化軌道上有1對孤電子對,不參與成鍵,另外3個雜化軌道分別與3個F形成σ鍵,由于1對孤電子對的存在,3個F不可能平分N周圍的空間,而是被孤電子對排斥到一側(cè),形成三角錐形結(jié)構(gòu)。⑤NO2:N采取sp2雜化,其中兩個雜化軌道分別與兩個O形成σ鍵,另有1對孤電子對,形成V形結(jié)構(gòu)。⑥N2H4:N采取sp3雜化,4個雜化軌道中的3個分別與1個N和2個H形成3個σ鍵,每個N上還有1對孤電子對,故不可能為平面結(jié)構(gòu)。(2)ClO-的組成決定其空間結(jié)構(gòu)為直線形。其他3種離子的中心原子的雜化方式都為sp3雜化,那么從離子的組成上看其空間結(jié)構(gòu)依次類似于H2O、NH3、CH4(或NH4+關(guān)鍵能力提升練7.(雙選)下列關(guān)于原子軌道的說法不正確的是()A.雜化軌道形成共價鍵時,只能形成σ鍵不能形成π鍵B.AB3型的共價化合物,其中心原子A可采用sp2或sp3雜化軌道成鍵C.凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子,其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形D.CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的答案CD解析中心原子采取sp3雜化,軌道形狀可能是正四面體形,如果中心原子還有孤電子對,分子的空間結(jié)構(gòu)則不是正四面體形;CH4分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個2s軌道與三個2p軌道雜化而成的;AB3型的共價化合物,A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化。8.下列有關(guān)NCl3分子的敘述正確的是()A.NCl3分子中的N原子采取sp2雜化B.NCl3分子為平面三角形C.NCl3分子中Cl—N—Cl鍵角小于109°28'D.NCl3分子中含有非極性鍵答案C解析NCl3分子中心原子N原子的雜化軌道數(shù)為n=12×(5+3)=4,N原子的雜化類型為sp3,其中1個雜化軌道含有1對孤對電子,對成鍵電子對具有排斥作用,使鍵角小于109°28',NCl3分子為三角錐形,分子中N—Cl9.下表中各粒子對應的空間結(jié)構(gòu)及雜化方式均正確的是()選項粒子空間結(jié)構(gòu)雜化方式ASO3平面三角形S原子采取sp雜化BSO2V形S原子采取sp3雜化CCO三角錐形C原子采取sp2雜化DC2H2直線形C原子采取sp雜化答案D解析A項,SO3分子中硫原子的價層電子對數(shù)=3+12×(6-3×2)=3,不含孤電子對,采取sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,錯誤;B項,SO2分子中硫原子的價層電子對數(shù)=2+12×(6-2×2)=3,含1對孤電子對,采取sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為V形,錯誤;C項,CO32-中碳原子價層電子對數(shù)=3+12×(4+2-3×2)=3,不含孤電子對,采取sp2雜化,空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,錯誤;D項,乙炔(CH≡CH)分子中每個碳原子均形成2個σ鍵和2個π鍵,價層電子對數(shù)是2,為10.(雙選)化合物A是一種新型鍋爐水除氧劑,其結(jié)構(gòu)式如圖所示:,下列說法正確的是()A.碳、氮原子的雜化類型相同B.氮原子與碳原子分別為sp3雜化與sp2雜化C.1molA分子中所含σ鍵的數(shù)目為11NAD.編號為a的氮原子和與其成鍵的另外三個原子在同一平面內(nèi)答案BC解析A分子中碳、氮原子各形成了3個σ鍵,氮原子有1對孤電子對而碳原子沒有,故氮原子是sp3雜化而碳原子是sp2雜化,A項錯誤、B項正確;A分子中有一個碳氧雙鍵,故有12對共用電子對、11個σ鍵,C項正確;氮原子為sp3雜化,相應的四個原子形成的是三角錐形結(jié)構(gòu),不可能共平面,D項錯誤。11.已知:①紅磷在氯氣中燃燒可以生成兩種化合物——PCl3和PCl5,氮與氫也可形成兩種化合物——NH3和NH5。②PCl5分子中,磷原子的1個3s軌道、3個3p軌道和1個3d軌道發(fā)生雜化形成5個sp3d雜化軌道,PCl5分子呈三角雙錐形()。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中,所有原子的最外層電子數(shù)都是8的是(填分子式),該分子的形狀(空間結(jié)構(gòu))是。

(2)有同學認為,NH5與PCl5類似,氮原子的1個2s軌道、3個2p軌道和1個2d軌道可能發(fā)生sp3d雜化。請你對該同學的觀點進行評價:。

(3)經(jīng)測定,NH5中存在離子鍵,氮原子最外層電子數(shù)是8,所有氫原子的最外層電子數(shù)都是2,則NH5的電子式是。

答案(1)PCl3三角錐形(2)不對,因為氮原子沒有2d軌道(3)[H··N··H解析寫出NH3、PCl3和PCl5分子的電子式不難發(fā)現(xiàn),氫原子是2e-穩(wěn)定,氯原子是8e-穩(wěn)定,在PCl3中磷原子外圍是8e-,PCl5中磷原子外圍是10e-,所有原子的最外層電子數(shù)都是8的只有PCl3,聯(lián)想到氨分子的空間結(jié)構(gòu),PCl3分子的形狀(空間結(jié)構(gòu))是三角