学年苏教版选修3 专题4第一单元第1课时 杂化轨道理论与分子空间构型 学案Word文档格式.docx

1、C杂化轨道能量集中，有利于牢固成键D杂化轨道中不一定有一个电子答案A解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A项错误，B项正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对（如NH3、H2O），故D项正确。二、用杂化轨道理论解释分子的形成及分子中的成键情况1用杂化轨道理论解释BeCl2、BF3分子的形成（1）BeCl2分子的形成杂化后的2个sp杂化轨道分别与氯原子的

2、3p轨道发生重叠，形成2个键，构成直线形的BeCl2分子。 （2）BF3分子的形成2用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔分子中的成键情况（1）乙烯分子中的成键情况在乙烯分子中，C原子采取sp2杂化，形成3个杂化轨道，两个碳原子各以1个杂化轨道互相重叠，形成1个CC 键，另外两个杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠，形成2个CH 键，这样形成的5个键在同一平面上，此外每个C原子还剩下1个未杂化的p轨道，它们发生重叠，形成一个键。其结构示意图如下：（2） 乙炔分子中的成键情况在乙炔分子中，碳原子采取sp杂化，形成2个杂化轨道，两个碳原子各以1个杂化轨道互相重叠，形成1个CC 键，每一个碳原子又各以1个sp轨

3、道分别与1个氢原子形成键，这样形成的3个键在同一直线上，此外每个碳原子还有2个未杂化的2p轨道，它们发生重叠，形成两个键。杂化轨道的类型与分子空间构型的关系杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns1np23杂化轨道数目4杂化轨道间的夹角180120109.5空间构型直线形平面三角形正四面体实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4特别提醒杂化轨道只能形成键，不能形成键。例2下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是（）BF3CH2=CH2CHCH NH3CH4A BC D解析sp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形，BF3为平面三角形

4、且BF键夹角为120；C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成键；同相似；乙炔中的碳原子为sp杂化；NH3中的氮原子为sp3杂化；CH4中的碳原子为sp3杂化。例3有关杂化轨道的说法不正确的是（）A杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变Bsp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109.5、120、180C杂化轨道既可形成键，又可形成键D已知CO2为直线形分子，其分子结构可以用sp杂化轨道解释答案C解析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， A正确； sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体型、平面三角形、直线形，所以

5、其夹角分别为109.5，B正确；杂化轨道只能形成键，C错误；直线形分子的键角为180，中心原子的杂化方式是sp, D正确。方法规律中心原子杂化类型的判断方法（1）由分子构型判断杂化类型直线形sp杂化平面形sp2杂化四面体型sp3杂化（2）由碳原子的饱和程度判断饱和碳原子sp3杂化双键上的碳原子sp2杂化叁键上的碳原子sp杂化1s轨道和p轨道杂化的类型不可能有（）Asp杂化 Bsp2杂化Csp3杂化 Dsp4杂化答案D解析p轨道只有3个方向不同的轨道px、py、pz，与1个s轨道可形成sp杂化如二氧化碳分子中碳原子，sp2杂化如BCl3中硼原子，最多形成sp3杂化如CCl4分子中碳原子，不可能有

6、sp4出现。2下列有关sp杂化轨道的叙述正确的是（）A是由一个1s轨道和一个2p轨道线性组合而成Bsp杂化轨道中的两个杂化轨道完全相同Csp杂化轨道可与其他原子轨道形成键和键Dsp杂化轨道有两个，一个能量升高，另一个能量降低，但总能量保持不变答案B解析sp杂化轨道是同一原子内同一电子层内轨道发生的杂化，A项错误；不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新的轨道，所形成两个能量等同的sp杂化轨道，B项正确，D项错误；杂化轨道用于形成键，未杂化的轨道形成键，不是杂化轨道形成键，C项错误。3在乙炔分子中有3个键、2个键，它们分别是（）Asp杂化轨道形成键、未杂化的2个2p轨道形成2个键，且

7、互相垂直Bsp杂化轨道形成键、未杂化的2个2p轨道形成2个键，且互相平行CCH之间是sp杂化轨道形成的键，CC之间是未参加杂化的2p轨道形成的键DCC之间是sp杂化轨道形成的键，CH之间是未参加杂化的2p轨道形成的键解析碳原子形成乙炔时，一个2s轨道和一个2p轨道杂化成两个sp轨道，另外的两个2p轨道保持不变，其中一个sp轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠形成CH键，另一个sp轨道则与另一个碳原子的sp轨道头碰头重叠形成CC 键，碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个CC 键，且这两个键相互垂直。4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（）Asp2杂化；sp2杂化 Bs

8、p3杂化；sp3杂化Csp2杂化；sp3杂化 Dsp杂化；解析羰基上的碳原子共形成3个键，为sp2杂化；两侧甲基中的碳原子共形成4个键，为sp3杂化。5石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）。（1）图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为_。（2）图乙中，1号C的杂化方式是_，该C与相邻C形成的键角_（填“”“”或“”）图甲中1号C与相邻C形成的键角。答案（1）3（2）sp3解析（1）图甲中，1号C与相邻的3个C形成1个碳碳双键和2个碳碳单键，即形成3个键和1个键。（2）图乙中，1号C除与3个C形成化学键外

9、，还与羟基氧原子形成化学键，故该C采取sp3杂化。对点训练题组一原子轨道杂化与杂化轨道1（2018石室佳兴外国语学校月考）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轨道形成键D两个碳原子形成两个键解析乙炔中每个碳原子价层电子对数是2且不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化，A正确，B错误；每个碳原子中两个未杂化的2p轨道肩并肩重叠形成键，C正确；两个碳原子之间形成1个键2个键，D正确。2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

10、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、能量最低原理DCH4分子中任意两个CH键的夹角为109.5解析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，故选B。3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键，也可用于形成键Bsp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s和p轨道混合形成的一组新轨道CNH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的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CH 键解析杂化轨道只用于形成键，或用来容纳未参与成键的孤电子对，不

11、能用来形成键，A错误；sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化混合起来形成的一组能量相同的新轨道，B正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C错误；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CH 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CC 键，D错误。题组二杂化轨道类型及其判断4已知SO3分子结构呈平面三角形，则分子中S原子的杂化方式为（）Asp Bsp2 Csp3 D无法判断解析在SO3中与S原子相连的原子数为3且呈平面三角形，类似于BF3。

12、所以根据杂化轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp2杂化。 5甲烷中的碳原子是sp3杂化，下列用*表示碳原子的杂化和甲烷中的碳原子杂化状态一致的是（）ACHCH3 B. H2=CHCH3CCH2=HCH3 DCH2=CHH3解析D项中用*表示碳原子形成了四个碳碳单键，与甲烷类似，其杂化类型为sp3杂化。6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，碳碳叁键中两

13、个碳原子采取sp杂化。7BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成正四面体型的BF离子，则BF3和BF中B原子的杂化轨道类型分别是（）Asp2、sp2 Bsp3、sp3Csp2、sp3 Dsp、sp2解析根据粒子的空间构型可知BF3中B原子为sp2杂化，BF中B原子为sp3杂化。题组三杂化轨道理论的应用8形成下列分子时，中心原子采用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是（）PF3CF4NH3H2OA B C D解析PF3、CF4、NH3、H2O分子中P原子、C原子、N原子、O原子都采取sp3杂化， NH3和H2O分子中H原子以1s轨道与N或O原子形成键，PF3和CF4分

14、子中F原子以2p轨道分别与P和C原子形成键。9下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间构型为直线形，且分子中没有形成键的是（）ACHCH BCO2CBeCl2 DBBr3解析CHCH和CO2中的C原子均采取sp杂化，且都含有键；BeCl2分子中Be采取sp杂化，没形成键；BBr3中B原子采取sp2杂化，且没有键。10下列关于丙烯（CH3CH=CH2）的说法正确的是（）A丙烯分子有8个键，1 个键B丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化C丙烯分子不存在非极性键D丙烯分子中所有原子都共平面解析CC、CH键均为键，C=C中有一个键，一个键，则丙烯分子有8个键，1个键， A正确；甲基中的C原子

15、为sp3杂化，C=C中的C原子为sp2杂化，则丙烯分子中1个碳原子是sp3杂化，2个碳原子是sp2杂化， B错误；同种元素之间形成非极性键，则丙烯中存在CC非极性共价键， C错误；由甲基为四面体结构可知，丙烯分子中所有原子不可能共平面，故D错误。11（2017石室佳兴外国语学校月考）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键B每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大键C碳原子的三个sp2杂化轨道只形成2个键D碳原子的未参加杂化的2p轨道形成键解析苯分子中，每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成3个键，同时每个碳原子还有一个未参加

16、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键。12氮的最高价氧化物为无色晶体，它由NO和NO构成，已知其阴离子构型为平面三角形，阳离子中氮的杂化方式为sp杂化，则其阳离子的构型和阴离子中氮的杂化方式为（）A直线形sp2杂化BV形sp杂化C. 平面三角形sp2杂化D平面三角形sp3杂化解析NO构型为平面三角形，其中氮原子的杂化类型为sp2杂化；NO中氮的杂化方式为sp杂化，构型为直线形。综合强化13如图是甲醛分子的模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：（1）甲醛分子中碳原子的杂化方式是_，作出该判断的主要理由是_。（2）下列是对

17、甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是_（填序号）。单键双键键键键和键（3）甲醛分子中CH键与CH键间的夹角_（填“”“”或“”）120，出现该现象的主要原因是_。答案（1）sp2甲醛分子的空间构型为平面三角形（2）（3）碳氧双键中存在键，它对CH键的排斥作用较强解析（1）原子的杂化轨道类型不同，分子的空间构型也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采用sp2杂化。（2）醛类分子中都含有C=O键，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是键和键的组合。（3）由于碳氧双键中存在键，它对CH键的排斥作用较强，所以甲醛分子中CH键与CH键间的夹角小于120。142001年是伟

18、大的化学家、1954年诺贝尔化学奖得主、著名的化学结构大师、20世纪的科学怪杰鲍林（L.Pauling）教授的诞辰100周年。1994年这位老人谢世后，人们打开他的办公室，发现里面有一块黑板，画得满满的，其中一个结构式如图所示。老人为什么画这个结构式？它能合成吗？它有什么性质？不得而知。这是鲍林留给世人的一个谜，也许这是永远无法解开的谜，也许有朝一日你就能解开它。不管结果如何，让我们先对这个结构作一番了解。（1）它的分子式是_。（2）它是否带有电荷？_（填“是”或“否”）。（3）该分子中sp杂化的氮原子有_个；sp2杂化的氮原子有_个；sp3杂化的氮原子有_个。（4）为什么人们推测它是炸药？_

19、。答案（1）C6H2O2N10（2）否（3）190（4）它分解能产生大量很稳定的气体N2解析（1）根据有机物分子结构简式的书写规则，不难确定，每个环上除3个氮原子外还有3个碳原子，由此可以确定其分子式。（2）由电子数可以确定，该分子不带电荷。（3）根据氮原子的成键特征和结构可以确定，采用sp2杂化方式的氮原子数为9个，采用sp杂化方式的氮原子数为1个，无sp3杂化方式。15化合物YX2、ZX2中X、Y、Z都是短周期元素，X与Y同周期，Y与Z同主族，Y原子的最外层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。（1）X元素基态原子的电子排布式是_，Y原子的

20、价层电子的轨道表示式是_。（2）YX2的分子构型是_。（3）YX2分子中，Y原子的杂化轨道类型是_，1个YX2分子中含有_个键。答案（1）1s22s22p4（2）直线形（3）sp2解析解此类题，首先从信息寻找突破口，如Y属于短周期元素，Y原子的最外层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，则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与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；双键中一个是键，一个是键，CO2的结构式为O=C=O，故CO2分子中含有2个键。