人教版选修3 第2章第2节 分子的立体构型第2课时 作业.docx

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人教版选修3第2章第2节分子的立体构型第2课时作业

第2节分子的立体构型

第2课时　杂化轨道理论　配合物理论

基础练

1.下列有关sp2杂化轨道的说明错误的是（　　）

A.由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成

B.共有3个能量相同的杂化轨道

C.每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一

D.sp2杂化轨道最多可形成2个σ键

解析　同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。

答案　D

2.下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是（　　）

A.杂化轨道全部参与形成化学键

B.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变

C.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°

D.部分四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释

解析　杂化轨道可以部分参与形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，A项错误；杂化前后的轨道数不变，杂化后各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，B项正确；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间构型分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，C项正确；部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨气分子、水分子，D项正确。

答案　A

3.下列有关二氯化锡（SnCl2）分子的说法正确的是（　　）

A.有一个σ键、一个π键

B.是直线形分子

C.中心原子Sn是sp2杂化

D.键角等于120°

解析　氯原子只能形成单键，而单键只能是σ键，A项错误；由于中心原子Sn形成了两个σ键、还有一对孤电子对，故它是sp2杂化，SnCl2为V形结构，受孤电子对的影响，键角小于120°，B、D项错误，C项正确。

答案　C

4.将灼热的铜丝伸入盛氯气的集气瓶中，剧烈燃烧产生棕黄色烟，向集气瓶中加入少量水，观察到溶液呈黄绿色，主要原因是CuCl2溶液中存在黄绿色的

[CuCl4]2－。

现向蓝色的硫酸铜溶液中，加入少量稀氨水，得到蓝色絮状沉淀，继续加入氨水后，蓝色沉淀溶解，得到深蓝色溶液，再向其中加入少量浓盐酸，得到绿色溶液，则该绿色溶液中主要存在的离子是（　　）

A.Cu2＋、[Cu（H2O）4]2＋、SO

B.[CuCl4]2－、[Cu（H2O）4]2＋、NH

、SO

C.[CuCl]

、NH

、SO

D.[Cu（NH3）4]2＋、[Cu（H2O）4]2＋、SO

解析　由题中信息可推知，含[CuCl4]2－的溶液为黄绿色，含[Cu（H2O）4]2＋的溶液为蓝色，故绿色溶液中含[CuCl4]2－和[Cu（H2O）4]2＋；在整个反应过程中SO

未参与反应，NH3与H＋结合生成了NH

。

答案　B

5.如图所示，在乙烯分子中有5个σ键和一个π键，它们分别是（　　）

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σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成π键

D.C—C之间是sp2形成σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成π键

解析　在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形，所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化，其中杂化轨道形成5个σ键，未杂化的2p轨道形成π键。

答案　A

6.下列分子或离子中，能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键的是（　　）

①H2O　②NH3　③F－　④CN－　⑤CO

A.①②B.①②③

C.①②④D.①②③④⑤

解析　这几种微粒的电子式分别为：

，由此可见，这几种微粒都能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键，故选D。

答案　D

7.关于化学式为[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O的配合物的下列说法正确的是（　　）

A.配位体是Cl－和H2O，配位数是8

B.中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl（H2O）5]2＋

C.内界和外界中Cl－的数目比是1∶2

D.向1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3molAgCl沉淀

解析　配合物[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O，配体是Cl－和H2O，配位数是6，A项错误；中心离子是Ti3＋，B项错误；配合物[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O中内界Cl－的个数为1，外界Cl－的个数为2，内界和外界中Cl－的数目比是1∶2，C项正确；加入足量AgNO3溶液，外界Cl－与Ag＋反应，内界Cl－不与Ag＋反应，故只能生成2molAgCl沉淀，D项错误。

答案　C

8.下列有关苯分子中的化学键描述正确的是（　　）

A.每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键

B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键

C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个π键

D.碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他原子形成σ键

解析　苯分子中每个碳原子的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键。

同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道，它们均有一个未成对电子，这些2p轨道相互平行，以“肩并肩”方式相互重叠，形成一个多电子的大π键。

答案　B

9.

（1）在BF3分子中，F—B—F的键角是________，硼原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF

的立体构型为________。

（2）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。

NH3分子的立体构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________。

（3）H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中氧原子采用________杂化。

H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_______________________________________________________。

（4）SO

的立体构型是________，其中硫原子的杂化轨道类型是________。

解析　

（1）因为BF3的立体构型为平面三角形，所以F—B—F的键角为120°。

（3）H3O＋中氧原子采用sp3杂化。

（4）SO

的中心原子S的成键电子对数为4，无孤电子对，为正四面体结构，中心原子采用sp3杂化。

答案　

（1）120°　sp2　正四面体形　

（2）三角锥形　sp3　（3）sp3　H2O中氧原子有2对孤电子对，H3O＋中氧原子只有1对孤电子对，排斥力较小　（4）正四面体形　sp3

10.配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题：

（1）光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al（OH）4]－生成，则[Al（OH）4]－中存在________（填序号）。

a.共价键　　　b.非极性键　　　c.配位键

d.σ键e.π键

（2）Co（NH3）5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3＋的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：

在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，则无明显现象。

则第一种配合物的结构可表示为________，第二种配合物的结构可表示为________。

若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液，则产生的现象是________。

（提示：

TiCl（H2O）5Cl2这种配合物的结构可表示为[TiCl（H2O）5]Cl2。

）

解析　

（1）光谱证实单质Al与强碱性溶液反应有[Al（OH）4]－生成，可看作铝原子和三个羟基形成三对共用电子对，形成三个极性共价键，形成Al（OH）3，Al（OH）3溶解在强碱性溶液中，和OH－结合形成[Al（OH）4]－，利用的是铝原子的空轨道和OH－的孤对电子形成的配位键；由两个原子轨道“头碰头”相互重叠而形成的共价键，叫σ键，所以[Al（OH）4]－中也形成了σ键。

（2）由[CoBr（NH3）5]SO4的结构可知，硫酸根离子为配合物的外界，在水溶液中以离子形式存在，所以会与钡离子结合生成白色沉淀，若加入BaCl2溶液时无明显现象，说明硫酸根离子在内界，所以配合物的结构为[Co（SO4）（NH3）5]Br；溴离子为配合物的外界，在水溶液中以离子的形式存在，若加入AgNO3溶液，会产生淡黄色沉淀溴化银。

答案　

（1）acd

（2）[CoBr（NH3）5]SO4　[Co（SO4）（NH3）5]Br　生成淡黄色沉淀

素养练

11.氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为

，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。

（1）氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为________。

（2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为________，羰基碳原子的杂化轨道类型为________。

（3）查文献可知，可用2氯4氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲

，反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，断裂________个σ键，断裂________个π键。

（4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。

①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：

_______________________________________________________。

②H2O、NH3、CO2分子的空间构型分别是________________________，

中心原子的杂化类型分别是______________________________________。

解析　根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。

（2）根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。

（3）由于σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N===C键中的π键和2氯4氨基吡啶分子中的N—H键。

（4）①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O键的键能大于H—N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。

②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋

＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采用sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋

＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋

＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采用sp杂化。

答案　

（1）1　

（2）sp2、sp3　sp2　（3）NA　NA

（4）①H—O键的键能大于H—N键的键能　②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp

12.完成下列各题：

（1）下列一组微粒中键角按由大到小的顺序排列为________（用编号填写）。

①HCN　②SiF4　③SCl2　④CO

　⑤H3O＋

（2）已知等电子体具有相似的结构，请回答以下问题：

①SCN－、NO

具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第二周期两元素组成的________分子的结构相同，微粒呈________形，中心原子都采取________杂化。

②CO

、NO

等微粒具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是________，因此它们与由第ⅥA族两元素组成的________分子的结构相同，呈________形，中心原子都采取________杂化。

（3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。

N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是________杂化，N2H4中的六个原子________（填“在”或“不在”）同一个平面上。

（4）硼酸（H3BO3）溶液呈酸性，是由于H3BO3溶于水，B原子与________形成配位键，形成的配离子是________，使水电离出H＋表现出酸性。

解析　

（1）①HCN中的C原子采取sp杂化，键角180°；②SiF4中Si原子杂化轨道数为

×（4＋4）＝4，Si原子采取sp3杂化，所以键角为109°28′；③SCl2中S原子杂化轨道数为

×（6＋2）＝4，S原子采取sp3杂化，S原子含有2对孤电子对，分子为V形结构，键角接近90°；④CO

中C原子的杂化轨道数

×（4＋0＋2）＝3，所以C原子采取sp2杂化，分子为平面三角形结构，键角120°；⑤H3O＋中O原子的杂化轨道数为

×（6＋3－1）＝4，所以O原子采取sp3杂化，O原子含有1对孤电子对，分子为三角锥形结构，键角小于109°28′，但大于90°。

所以各分子的键角由大到小顺序排列为①④②⑤③。

（2）①中SCN－、NO

与CO2为等电子体，由于CO2中C原子采用sp杂化，形成直线形分子，所以SCN－、NO

的中心原子都采取sp杂化。

②中CO

、NO

与SO3为等电子体，SO3中S采用sp2杂化形成平面三角形分子。

（3）NH2—NH2分子中，每个N原子的3个未成对电子与2个H原子和另外1个N原子形成σ键，N原子最外层还有1对孤电子对，故N原子采用sp3杂化，1个N原子和与其相连的2个H原子及另外1个N原子类似于NH3的三角锥形结构，故六个原子不可能共面。

（4）硼原子含有空轨道，H3BO3的电离实质是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）①④②⑤③

（2）①CO2　直线　sp　②24　SO3　平面三角　sp2

（3）sp3　不在　（4）OH－　[B（OH）4]－

13.高考组合题

（1）CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为________。

（2）醛基中碳原子的杂化轨道类型是________。

（3）化合物

中阳离子的空间构型为________，阴离子的中心原子轨道采用________杂化。

（4）X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液pH＞7。

G分子中X原子的杂化轨道类型是________。

（5）S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是________。

解析　

（1）CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2。

（2）

上的碳原子形成3个σ键和1个π键，是sp2杂化。

（3）阳离子是H3O＋，呈三角锥形；阴离子是[HO→BF3]－，硼原子形成4个σ键（含1个配位键），采用sp3杂化。

（4）G是NH3分子，N原子采取sp3杂化。

（5）硫原子形成2个S—S键，还有2对孤电子对，杂化方式为sp3。

答案　

（1）sp3、sp2　

（2）sp2　（3）三角锥形　sp3

（4）sp3　（5）sp3

14.高考组合题

（1）配合物[Cr（H2O）6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________（填元素符号）。

（2）NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。

1molNH4BF4含有________mol配位键。

（3）Cu2＋的水合离子中，提供孤电子对的原子是________。

将Cu单质的粉末加入NH3的浓溶液中，通入O2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是

_______________________________________________________。

（4）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－（含B、O、H三种元素）的球棍模型如图所示：

在Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有________，配位键存在于________（填原子的数字标号）原子之间；m＝________（填数字）。

（5）向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）4]2－。

不考虑空间构型，[Cu（OH）4]2－的结构可用示意图表示为_______________________________________________________。

解析　

（1）提供孤电子对的是氧原子。

（2）在1molNH4BF4中含有1molN→H和1molB←F键。

（3）将Cu单质的粉末加入NH3的浓溶液，通入氧气，充分反应后溶液呈深蓝色，说明在反应中铜被氧化为铜离子，Cu2＋与NH3结合形成配离子，则该反应的离子方程式为2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu（NH3）4]2＋＋4OH－＋6H2O。

（4）由硼砂的模型如1、3、5、6均代表氧原子，2、4代表B原子，利用中心原子价电子对数n＝σ键数＋孤电子对数，如果n＝3则为sp2杂化，n＝4则为sp3杂化。

由于2号B形成3个σ键且无孤电子对，故2号B原子为sp2杂化，4号B形成4个σ键，则4号B原子为sp3杂化；配位键存在于4号B原子与5号O原子之间。

该阴离子为[H4B4O9]m－，由各元素的化合价可计算离子的电荷数为4＋12－18＝－2，即m＝2。

（5）[Cu（OH）4]2－是Cu2＋与4个OH－通过配位键形成的配离子，Cu2＋提供空轨道，OH－提供孤电子对。

答案　

（1）O　

（2）2　（3）O　2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu（NH3）4]2＋＋4OH－＋6H2O

（4）sp2、sp3　4、5　2

（5）

或