高中化学 2_2_2 杂化轨道理论课时作业 新人教版选修3 5页

第2课时　杂化轨道理论 ‎[目标要求]　1.掌握杂化轨道理论的基本内容。2.能利用杂化轨道理论判断分子空间构型。‎ 一、杂化轨道 ‎1．碳原子的电子排布式为________________，当2s的一个电子被激发到2p空轨道后，电子排布式为________________。‎ ‎2．在外界条件影响下，原子内部能量________的原子轨道__________的过程叫做原子 轨道的杂化，重新组合后形成的新原子轨道，叫做________________，简称___。‎ ‎3．参与杂化的原子轨道数等于____________________。‎ ‎4．原子轨道的杂化改变了原子轨道的________________。原子轨道的杂化使原子的成键能力增加。‎ ‎5．杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向________。在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫________。键角与分子的形状(立体构型)有密切联系。‎ 二、杂化轨道类型和空间构型 ‎1．sp杂化——________形；sp型杂化轨道是由________轨道和________轨道组合而成 的，每个sp杂化轨道含有p和s的成分，轨道间的夹角为________。‎ ‎2．sp2杂化——____________形；sp2杂化轨道是由________轨道和________轨道组合 而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p成分，杂化轨道间的夹角都是________，呈平面 三角形。如BF3分子。‎ ‎3．sp3杂化——________形；sp3杂化轨道是由________轨道和________轨道组合而成 的，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为____________。‎ 三、杂化轨道与共价键的类型 杂化轨道只能用于形成________键或者用来容纳未参与成键的____________，不能形成 ‎________键；未参与杂化的p轨道可用于形成________键。‎ ‎1．以下关于杂化轨道的说法中，错误的是(　　)‎ A．ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道 B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键 C．孤电子对有可能参加杂化 D．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现 ‎2．原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子的杂化。在SO中S原子的杂化方式为(　　)‎ A．sp B．sp‎2 C．sp3 D．无法判断 ‎3．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°‎ ‎4．对SO2与CO2说法正确的是(　　)‎ A．都是直线形结构 B．中心原子都采取sp杂化 C．S原子和C原子上都没有孤对电子 D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构 ‎5．ClO－、ClO、ClO、ClO中，Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO－‎ 的立体构型是________；ClO的立体构型是________；ClO的立体构型是________；ClO的立体构型是____________。‎ 练基础落实 知识点1　杂化轨道 ‎1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　)‎ A．原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道 B．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等 C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理 D．杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道 ‎2．关于原子轨道的说法正确的是(　　)‎ A．凡是中心原子采取sp3杂化方式成键的分子其几何构型都是正四面体 B．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 C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道 D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化方式成键 ‎3．根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为(　　)‎ A．直线形　sp杂化 B．三角形　sp2杂化 C．三角锥形　sp2杂化 D．三角锥形　sp3杂化 知识点2　利用杂化轨道判断分子的空间构型 ‎4．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是(　　)‎ A．CO2与SO2 B．CH4与NH3‎ C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4‎ ‎5．下列说法中正确的是(　　)‎ A．PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是sp2杂化的结果 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．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型可能是四面体形或三角锥形或V形 D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形 ‎6．下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是(　　)‎ ‎①BF3　②CH2===CH2　③　④CH≡CH ‎⑤NH3　⑥CH4‎ A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥‎ ‎7．下列推断正确的是(　　)‎ A．BF3为三角锥形分子 B．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构 C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s—p σ键 D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成C—H σ键 ‎8．下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是(　　)‎ A．CH≡CH B．CO‎2 C．BeCl2 D．BF3‎ 练综合拓展 ‎9．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是(　　)‎ A．两个碳原子采用sp杂化方式 B．两个碳原子采用sp2杂化方式 C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键 D．两个碳原子形成两个π键 ‎10．苯分子(C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是(　　)‎ ‎①苯分子中的中心原子C的杂化方法为sp2杂化　②苯分子内的共价键键角为120°　③苯分子中的共价键的键长均相等　④苯分子的化学键是单、双键相交替的结构 A．①② B．①③ C．②③ D．③④‎ ‎11．下列关于苯分子的性质描述错误的是(　　)‎ A．苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角皆为120°‎ B．苯分子中的碳原子采取sp2杂化，6个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”形式形成一个大π键 C．苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊类型的键 D．苯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色 ‎12.‎ 如图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是(　　)‎ 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形成的σ键，C—C之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C—C之间是sp2形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 ‎13．甲醛分子的结构式为，下列描述正确的是(　　)‎ A．甲醛分子中有4个σ键 B．甲醛分子中的C原子为sp3杂化 C．甲醛分子中的O原子为sp杂化 D．甲醛分子为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面 ‎14．在BrCH===CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是(　　)‎ A．sp—p B．sp2—s C．sp2—p D．sp3—p ‎15.化合物YX2、ZX2中X、Y、Z都是前三周期元素，X与Y同周期，Y与Z同主族，Y元素的最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数；X原子最外层的p轨道中有一个轨道填充了2个电子。则 ‎(1)X元素基态原子的电子排布式是__________________，Y原子的价层电子的电子排 布图是_________________________________________________。‎ ‎(2)YX2的分子构型是____________。‎ ‎(3)YX2分子中，Y原子的杂化类型是__________，一个YX2分子中含________个π键。‎ ‎16．有A、B、C、D、E五种短周期元素，其中A、B、C属于同一周期，A原子最外层p能级的电子数等于次外层的电子总数；B原子最外层中有两个不成对的电子；D、E原子核内各自的质子数与中子数相等；B元素可分别与A、C、D、E生成RB2型化合物，并知在DB2和EB2中，D与B的质量比为7∶8，E与B的质量比为1∶1。试回答：‎ ‎(1)写出D元素基态原子的电子排布式：____________________________________。‎ ‎(2)写出AB2的路易斯结构式：__________________。‎ ‎(3)B、C两元素的第一电离能大小关系为________>________(填元素符号)，原因是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)根据VSEPR模型预测C的氢化物的立体结构为________，中心原子C的轨道杂化 类型为________。‎ ‎(5)C的单质分子中π键的数目为________，B、D两元素的气态氢化物的稳定性大小关 系为________>________(填化学式)。‎ 第2课时　杂化轨道理论 基础落实 一、‎ ‎1．1s22s22p2　1s22s12p3‎ ‎2．相近　重新组合形成新的原子轨道　杂化原子轨道　杂化轨道 ‎3．形成的杂化轨道数 ‎4．形状、方向 ‎5．不同　键角 二、‎ ‎1．直线　1个s　1个p　180°‎ ‎2．平面三角　1个s　2个p　120°‎ ‎3．四面体　1个s　3个p　109°28′‎ 三、‎ σ　孤对电子　π　π 课堂练习 ‎1．B　[ⅠA族元素如果是碱金属，易失电子，如果是H，一个电子在1s能级上不可能杂化。杂化轨道只能形成σ键，不可能形成π键。p能级只有3个轨道，不可能有sp4杂化。]‎ ‎2．C　[在SO中S原子的孤电子对数为0，与其相连的原子数为4，所以根据杂化轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp3杂化，空间构型为正四面体形，类似于CH4。]‎ ‎3．C　[由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子，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°。]‎ ‎4．D　[SO2中S原子采取sp2杂化，但一个杂化轨道被孤电子对占据，所以呈V形，CO2中C原子采取sp杂化，是直线形。]‎ ‎5．直线形　V形　三角锥形　正四面体形 解析　ClO－的组成决定其空间构型为直线形。其他3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3杂化，那么从离子的组成上看其空间结构依次类似于H2O、NH3、CH4(或NH)。‎ 课时作业 ‎1．B　[原子轨道形成杂化轨道前后，轨道数目不变化，用于形成杂化轨道的原子轨道的能量相近，并满足最大重叠程度。]‎ ‎2．C ‎3．D　[判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中，N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子数为3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形，类似于NH3。]‎ ‎4．B　[A项中CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错；B项中均为sp3杂化，B项正确；C项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错；D项中C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错。]‎ ‎5．C　[PCl3分子中心磷原子上的价电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋‎ ＝4，因此PCl3分子中磷原子以sp3杂化，选项A错误；sp3杂化轨道是原子最外电子层上的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，故选项B错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的空间构型为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则构型发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，H2O分子是V形，故选项D错误，C正确。]‎ ‎6．A ‎7．D　[BF3为平面三角形，NH为正四面体形，CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个s－sp3σ键。]‎ ‎8．C　9.B ‎10．D　[由于苯分子的结构为平面正六边形，可以说明分子内的键角为120°，所以中心原子的杂化方式均为sp2杂化，所形成的碳碳共价键是完全相同的。其中碳碳键的键长完全相同，而与碳氢键的键长不相等。]‎ ‎11．D　12.A ‎13．D　[从结构式看，甲醛分子为平面三角形，所以中心原子C应为sp2杂化，形成三个杂化轨道，分别与O原子和两个H原子形成σ键，还有一个未参与杂化的p轨道与O原子形成π键，该π键垂直于杂化轨道的平面，O原子不是中心原子，不发生轨道杂化。 ]‎ ‎14．C　[分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。]‎ ‎15．(1)1s22s22p4　‎ ‎(2)直线形　(3)sp杂化　2‎ 解析　解此类题，首先从信息中寻找突破口，如：Y属于短周期元素，Y元素的最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，可判断p轨道上有2个电子，Y为碳元素；X原子最外层的p轨道中有一个轨道填充了2个电子，则p轨道上有4个电子，根据X、Y同周期可知X为氧元素；sp杂化得到夹角为180°的直线形杂化轨道，所以CO2的分子构型为直线形，Y原子的杂化类型为sp杂化；双键中一个是σ键，一个是π键，CO2的结构式为OCO，故含2个π键。 ‎ ‎16．1s22s22p63s23p2　(2) ‎ ‎(3)N　O　N原子最外层的电子处于半充满状态，比较稳定　(4)三角锥形　sp3杂化 ‎(5)2　H2O　SiH4‎ 解析　阅读题干寻找突破口，如A原子最外层p能级的电子数等于次外层的电子总数，可知A原子的核外电子排布为1s22s22p2，A为碳元素；然后顺藤摸瓜，如A、B、C属于同一周期，B原子最外层中有两个不成对的电子，可知B为氧元素；DB2中∶＝1∶2，可知M(D)＝28，D中质子数等于中子数，可知D为硅元素，同理可知E为硫元素。 ‎