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第二课时杂化轨道理论与配合物理论简介课时演练·促提升A组1.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的立体结构为()A.直线形B.平面正方形C.正四面体形D.正八面体形解析:根据杂化轨道理论,Zn2+的4s轨道和4p轨道形成sp3杂化轨道后,其杂化轨道构型一定为正四面体形,又由于Zn2+结合了4个Cl-,孤电子对数为0,所以[ZnCl4]2-的立体结构为正四面体形。答案:C2.在分子中,羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为()A.sp2杂化;sp2杂化B.sp3杂化;sp3杂化C.sp2杂化;sp3杂化D.sp杂化;sp3杂化解析:羰基上的碳原子共形成3个σ键,为sp2杂化,两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键,为sp3杂化。答案:C3.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C.苯分子中的碳碳键是介于单键和双键中间的一种特殊类型的键D.苯能使酸性KMnO4溶液褪色解析:苯分子中的碳原子采取sp2杂化,6个碳原子呈平面正六边形结构,键角为120°;在苯分子中间形成一个六电子的大π键,因此苯分子中的碳碳键并不是单双键交替结构,也就不能使酸性KMnO4溶液褪色。答案:D4.在下列化学反应:①H++OH-H2O;②2H2+O22H2O;③HCl+NH3NH4Cl;④BaCl2+(NH4)2SO4BaSO4↓+2NH4Cl;⑤Fe+Cu2+Cu+Fe2+;⑥NaNH2+H2ONaOH+NH3中,反应时不形成配位键的是()A.①②④⑤⑥B.④⑤⑥C.②④⑤D.②③解析:由结构可知:①②⑤⑥中各物质均不含有配位键,④虽然N中含有配位键,但在反应过程中该离子没有发生变化,故也没有形成新的配位键。只有③中由于生成铵离子而形成配位键。答案:A5.配位化合物简称配合物,它的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。配合物[Zn(NH3)6]Cl2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数分别为()A.Zn2+、NH3、2+、6B.Zn2+、NH3、1+、6C.Zn2+、Cl-、2+、2D.Zn2+、NH3、2+、2解析:在[Zn(NH3)6]Cl2中中心离子为Zn2+,配体为NH3,配位数为6,构成内界[Zn(NH3)6]2+。答案:A6.下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C.NH3中N的sp3杂化轨道是由N的3个p轨道与H的s轨道杂化而成的D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—Hσ键解析:杂化轨道只用于形成σ键,或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成π键,故B项正确,A项不正确;NH3中N的sp3杂化轨道是由N的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C项不正确;在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—Hσ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—Cσ键,D项不正确。答案:B7.氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物,经过一系列反应可以得到BF3和BN,如下图所示:请回答下列问题:(1)由B2O3制备BF3、BN的化学方程式依次是、。(2)基态B的电子排布式为;B和N相比,电负性较大的是,BN中B的化合价为。(3)在BF3中,F—B—F的键角是,B的杂化轨道类型为,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B的立体结构为。解析:(1)根据物质的制备流程图可推知由B2O3制备BF3和BN的化学方程式。(2)因为同一周期,随着原子序数的增大,电负性逐渐增大,故B的电负性小于N的电负性,即得电子能力N大于B,所以BN中N元素是-3价,B元素是+3价。(3)因为BF3中的B原子是sp2杂化,故该分子是平面正三角形分子,故键角是120°;B的空间构型可类比N,也应该是正四面体结构。答案:(1)B2O3+3CaF2+3H2SO42BF3↑+3CaSO4+3H2OB2O3+2NH32BN+3H2O(2)1s22s22p1N+3(3)120°sp2正四面体8.X、Y、Z、R为前四周期元素,且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体;X与氢元素可形成XH3;Z基态原子的M层与K层电子数相等;R2+的3d轨道中有9个电子。请回答下列问题:(1)Y基态原子的电子排布式是;Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是。(2)X的立体构型是;R2+的水合离子中,提供孤电子对的原子是。(3)将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中,通入Y2,充分反应后溶液呈深蓝色,该反应的离子方程式是。解析:(1)XY2是红棕色气体,应为NO2,则X为氮元素,Y为氧元素;Z基态原子的M层与K层电子数相等,K层有2个电子,则M层也有2个电子,是镁元素,第3周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素;(2)N中氮原子是sp2杂化,与氧原子形成2个σ键,立体构型是V形;R2+离子的3d轨道有9个电子,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d9,共27个电子,因此R为29号元素铜元素,Cu2+有空轨道,能接受孤对电子形成配位键,在H2O中氧原子能提供孤对电子;(3)铜与浓氨水、氧气反应后溶液呈深蓝色,生成氢氧化四氨合铜,从而可写出方程式并配平。答案:(1)1s22s22p4Cl(2)V形O(3)2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O9.第四周期的Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等许多金属能形成配合物。(1)Cr的核外电子排布式为;(2)科学家通过X射线测得胆矾结构示意图可简单表示如下:图中虚线表示的作用力为;(3)胆矾溶液与氨水在一定条件下可以生成Cu(NH3)4SO4·H2O晶体。在Cu(NH3)4SO4·H2O晶体中,[Cu(NH3)4]2+为平面正方形结构,则呈正四面体结构的原子团是,其中心原子的杂化轨道类型是;(4)①过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=。CO与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为。②甲醛(HCHO)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醛分子内C的杂化方式为,甲醇分子内的O—C—H键角(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。解析:(1)Cr的核外电子排布遵循“半满稳定”,其电子数与构造原理略有差异。(2)Cu2+与水分子的氧原子间形成配位键;而水分子的氢原子与水分子的氧原子、硫酸根的氧原子间形成的是氢键。(3)H2O是角形分子,呈四面体结构的原子团只能是S,其中心原子S采取sp3杂化。(4)①配合物Ni(CO)n中由CO提供孤电子对,Ni的价电子数为10,则由CO提供的电子数为8,n=4。N2与CO等电子体,故分子内存在三键,σ键一个,π键两个。②甲醇形成四条σ键,碳原子采取sp3杂化。甲醇中O—C—H的键角接近109°28',甲醛中碳原子为sp2杂化,键角为120°。答案:(1)1s22s22p63s23p63d54s1(2)氢键、配位键(3)Ssp3(4)①41∶2②sp3小于B组1.下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()①BF3②③④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A.①②③B.①⑤⑥C.②③④D.③⑤⑥解析:sp2杂化形成的为三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道,另外中心原子还有未参与杂化的p轨道,可形成一个π键,而杂化轨道只用于形成σ键或容纳未成键的孤电子对,①②③的键角均为120°,④为sp杂化,⑤⑥为sp3杂化。答案:A2.用过量硝酸银溶液处理0.01mol氯化铬水溶液,产生0.02molAgCl沉淀,则此氯化铬最可能是()A.[Cr(H2O)6]Cl3B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2OD.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O解析:0.01mol氯化铬能生成0.02molAgCl沉淀,说明1mol配合物的外界含有2molCl-。答案:B3.根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断,NF3分子的空间结构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杂化解析:NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式与NH3相同。答案:D4.关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是()A.配体为水分子,配原子为O,外界为Br-B.中心离子的配位数为6C.中心离子Cr3+采取sp3杂化D.中心离子的化合价为+2解析:[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O中内界为[Cr(H2O)4Br2]+,Cr3+为中心离子,配体为H2O、Br-,配位数为6,外界为Br-、H2O,Cr3+提供的空轨道数为6,中心离子未采取sp3杂化。答案:B5.如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图,有关的叙述正确的是()A.该叶绿素只含有H、Mg、CB.该叶绿素是配合物,中心离子是镁离子C.该叶绿素是配合物,其配体是ND.该叶绿素不是配合物,而是高分子化合物解析:Mg的最高化合价为+2,而化合物中Mg与4个氮原子作用,由此可以判断该化合物中Mg与N间形成配位键,该物质为配合物,B项正确、D项不正确;该化合物组成中还含有氧元素,A项不正确;该化合物中配位原子为N,而不能称为配体,同样也不能称配体是氮元素,因为配体一般可以是离子或分子,C项不正确。答案:B6.下列分子所含原子中,既有sp3杂化,又有sp2杂化的是()A.乙醛[]B.丙烯腈[]C.甲醛[]D.丙炔[]解析:乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化,醛基中碳原子采取sp2杂化;丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采取sp2杂化,另一个碳原子采取sp杂化;甲醛中碳原子采取sp2杂化;丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化,碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。答案:A7.早期发现的一种天然二十四面准晶颗粒由Al、Cu、Fe三种金属元素组成。回答下列问题:(1)可用硫氰化钾检验Fe3+,形成的配合物的颜色为。(2)新制备的Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原成Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为,1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为。乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是。解析:(1)形成的硫氰合铁配离子为红色。(2)乙醛分子中甲基碳原子空间四面体构型,采取sp3杂化;醛基是平面结构,碳原子采取sp2杂化;CH3CHO分子中的碳碳键、4个碳氢键都是σ键,碳氧双键中有一个σ键,所以1mol乙醛分子中共有6molσ键,也就是6NA;由于乙酸分子羟基极性更强,形成了分子间的氢键,造成沸点升高。答案:(1)红色(2)sp3、sp26NA形成了分子间的氢键,造成沸点升高8.配位键是一种特殊的共价键,即共用电子对由某原子单方面提供和另一缺电子的粒子结合。如N就是由NH3(氮原子提供电子对)和H+(缺电子)通过配位键形成的。据此,回答下列问题:(1)下列粒子中可能存在配位键的是。A.CO2B.H3O+C.CH4D.H2SO4(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,试写出其电离方程式:。解析:解题时要注意配位键形成条件中的一方提供电子对,另一方提供空轨道。(1)由题中信息可导出结论:凡能给出H+的物质中一般含有配位键。(2)硼原子为缺电子原子,H3BO3的电离是B原子和水中的OH-形成配位键,水产生的H+表现出酸性。答案:(1)BD(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-9.(1)中国古代四大发明之一——黑火药,它的爆炸反应为2KNO3+3C+2SA+N2↑+3CO2↑。①除S外,上列元素的电负性从大到小依次为。②在生成物中,含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为。③已知CN-与N2结构相似,推算HCN分子中σ键与π键数目之比为。(2)原子序数小于36的元素Q和T,在周期表中既处于同一周期又位于同一族,且原子序数T比Q多2。T的基态