2019-2020学年高中化学 第二章 化学键与分子间作用力 第2节 第1课时 一些典型分子的空间构

一些典型分子的空间构型一、选择题1．下列关于杂化轨道理论的说法不正确的是()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．轨道数目在杂化前后可以相等，也可以不相等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．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤对电子解析：轨道数目在杂化前后一定相等。答案：B2．sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型是()A．平面四方形B．正四面体C．四角锥形D．平面三角形解析：sp3杂化形成的AB4型分子中，四个杂化轨道均参与形成σ键，故空间构型为正四面体形。答案：B3．关于原子轨道的说法正确的是()A．凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间构型都是正四面体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均采取sp3杂化轨道成键解析：凡中心原子采取sp3杂化的分子构型都是四面体形，但是根据孤对电子占据杂化轨道数目的不同，其分子空间构型可以呈现V形(H2O)、三角锥形(NH3)、正四面体形(CH4)；CH4分子中的sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的2s轨道和3个2p轨道杂化形成的，与氢原子结合时，四个杂化轨道分别和四个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—Hσ键；AB3型共价化合物的中心原子可能采取sp2杂化或sp3杂化，如NH3分子中N原子采取sp3杂化，BF3分子中B原子采取sp2杂化。答案：C4．根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是()A．SO2和O3B．NH＋4和CH4C．H3O＋和NH3D．CO2和H2O解析：D项中，CO2分子和H2O分子原子总数相等，价电子总数前者为16，后者为10，二者不属于等电子体，则空间构型不相似。答案：D5．有关乙炔C2H2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键解析：C2H2分子的结构式为：H—C≡C—H，可知每个碳原子形成2个σ键，故两个碳原子均采用sp杂化。答案：B6．PH3是一种无色有毒气体，其分子结构与NH3相似，但P—H键的键能比N—H键的键能低。下列判断错误的是()APH3分子的中心原子采取sp2杂化B．PH3分子呈三角锥形C．1个PH3分子中含有3个σ键D．PH3分子的稳定性低于NH3分子，其原因是N—H键的键能高解析：PH3分子中P原子形成3个σ键，且含有一对孤对电子，则P原子采取sp3杂化，PH3分子为三角锥形结构。PH3分子中有3个P—H键，单键都是σ键，故1个PH3分子含有3个σ键。N—H键的键能高于P—H键的键能，导致NH3的稳定性强于PH3。答案：A7．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A.CS2与C6H6B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4解析：A项，CS2：S===C===S，C原子采用sp杂化，C6H6：，C原子采用sp2杂化；B项，CH4和NH3分子中C、N原子均采用sp3杂化；C项，BeCl2分子中Be原子为sp1杂化，BF3分子中B原子为sp2杂化；D项，C2H2分子中C原子为sp1杂化，C2H4分子中C原子为sp2杂化。答案：B8．在BrCH===CHBr分子中，C和Br成键采用的轨道是()A．sp­pB．sp2­sC．sp2­pD．sp3­p解析：BrCH===CHBr分子中C原子采用sp2杂化，每个C原子形成3个sp2杂化轨道分别与Br原子的p轨道、H原子的s轨道、另一个C原子的sp2轨道形成3个σ键。答案：C9．下列说法正确的是()A．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键B．NH＋4的电子式为HNHH＋，该离子呈平面正方形C．CH4分子中的4个C—H键都是由氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道重叠形成的D．CH4分子中碳原子的sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H键解析：H2SO4分子中H、O原子没有发生轨道杂化，A项错误；NH＋4呈正四面体形，B项错误；CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道进行杂化形成4个sp3杂化轨道，然后碳原子的sp3杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成C—Hσ键，C项错误，D项正确。答案：D二、非选择题10．(1)在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化形成4个________，形成的4个杂化轨道中，只有________个含有未成对电子，所以只能与________个氢原子形成共价键，又因为4个sp3杂化轨道有一对________，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。(2)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_____________________________。解析：(1)在形成NH3分子时，氮原子的2p轨道和2s轨道发生sp3杂化，形成4个杂化轨道，，含有一对孤对电子，3个未成键的单电子，可以与3个氢原子形成3个σ键。(2)H3O＋中O原子的价电子数为6＋2＝8个，价电子对为4对，所以杂化方式为sp3杂化；H3O＋中只有一对孤对电子，H2O中有两对孤对电子，对形成共价键的排斥力H2O大于H3O＋，使得H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。答案：(1)sp3杂化轨道33孤对电子(2)sp3H3O＋分子中有一对孤对电子，H2O分子中有两对孤对电子，对形成的H—O的排斥力H2O大于H3O＋，造成H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大11．X、Y、Z均为短周期元素，可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大，X原子的K层的电子数目只有一个，Y位于X的下一周期，它的最外层电子数比K层多2个，而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。(1)它们的元素符号分别为X__________；Y__________；Z________；(2)用价电子对互斥理论判断：物质价电子对数轨道杂化形式分子的形状成键电子对数孤电子对数X2ZYZ2解析：X原子的K层(第一层)的电子数只有一个，可知X为氢原子；Y位于X的下一周期，即为第2周期元素，它的最外层电子数比K层多2个，则其原子结构示意图为○＋624，故Y为C元素；Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个，且原子序数：ZY，则Z为S元素。从而推知X2Z为H2S，YZ2为CS2。答案：(1)HCS(2)物质价电子对数轨道杂化形式分子的形状成键电子对数孤电子对数X2Z22sp3V形YZ220sp直线形12.试回答下列问题：(1)指出下列分子或离子的空间构型：PO3－4________；CS2________________。(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A________；B________。(3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式：平面三角形分子________，三角锥形分子________，正四面体形分子________。(4)下列微粒的键角由大到小的顺序为________(填序号)。①HCN②SiF4③SCl2④CO2－3⑤H3O＋解析：(1)PO3－4中P原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；CS2分子的空间构型与CO2一样，为直线形。(2)含有1个碳原子和3个氢原子且为平面结构的微粒应该是CH＋3，中心碳原子采取sp2杂化。含有1个碳原子和3个氢原子且为三角锥形结构的微粒应该是CH－3，中心碳原子采取sp3杂化。(3)第2周期的五种非金属主族元素原子B、C、N、O、F构成的分子中，平面三角形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，正四面体形分子为CF4。(4)①HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp杂化)，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近104.5°；④CO2－3为平面三角形结构，键角为120°；⑤H3O＋为三角锥形结构，键角接近107.3°。所以键角由大到小的顺序为①④②⑤③。答案：(1)正四面体形直线形(2)CH＋3CH－3(3)BF3NF3CF4(4)①④②⑤③