高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第二章 分子结构与性质第二节 分子的立体构型第2课时习题

第2课时 杂化轨道理论简介 配合物理论简介

一、选择题

1．下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　)

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．杂化轨道可容纳孤电子对

D．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现

解析：选B。ⅠA族元素如果是碱金属，易失电子，不能形成共价键，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．下列配合物或配离子的配位数是6的是(　　)

A．K2[Co(SCN)4]　　　　　　 B．[Fe(CN)5(CO)]3－

C．[Zn(CN)4]2－   D．Na[Al(OH)4]

解析：选B。配位数指与中心原子(或离子)以配位键结合的粒子的数目。K2[Co(SCN)4]的配位数是4，[Fe(CN)5(CO)]3－的配位数是6，[Zn(CN)4]2－的配位数是4，Na[Al(OH)4]的配位数是4。

3．(2019·瓦房店高级中学高二期中)下列有关有机物分子的叙述不正确的是(　　)

A．乙烯分子中有一个sp2­sp2σ键和一个p­p π键

B．乙炔分子中每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道，它们之间可形成两个π键 

C．乙烷分子中两个C原子均是sp3杂化，分子中一共有6个σ键

D．苯分子每个碳原子均是sp2杂化

解析：选C。乙烷分子中一共有7个σ键，C项不正确。

4．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

解析：选D。从结构式看，甲醛分子为平面三角形结构，所以中心原子应为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。

5．三氯化磷分子中的中心原子以sp3杂化，下列有关叙述正确的是(　　)

①3个P—Cl键的键长、键角均相等

②立体构型为平面三角形

③立体构型为正四面体形

④立体构型为三角锥形

A．①②   B．②③

C．③④   D．①④

解析：选D。PCl3中P原子采取sp3杂化，有一对孤电子对，结构类似于NH3分子，3个P—Cl键的键长、键角均相等，立体构型为三角锥形。

6．在中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是(　　)

A．sp2、sp2   B．sp3、sp3

C．sp2、sp3   D．sp、sp3

解析：选C。中间的碳原子形成了3个σ键，无未成键电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2杂化；两边的碳原子各自形成了4个σ键，无未成键电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的杂化方式是sp3杂化。

7．下列微粒中含配位键的是(　　)

①N2H  ②CH4

③OH－  ④NH

⑤Fe(CO)3  ⑥Fe(SCN)3

⑦H3O＋  ⑧Ag(NH3)2OH

A．①②④⑦⑧   B．③④⑤⑥⑦

C．①④⑤⑥⑦⑧   D．①②③④⑤⑥⑦⑧

解析：选C。形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另一个原子(或离子)有空轨道。②CH4、③OH－不符合题意。

8．下列过程与配合物的形成无关的是(　　)

A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液

B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失

C．向FeCl3溶液中加入KSCN溶液

D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失

解析：选A。对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于选项B，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成了配合物(离子)[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子[Cu(NH3)4]2＋。

9．下列分子中，中心原子的杂化轨道类型相同的是(　　)

A．CO2与SO2   B．CH4与NH3

C．BeCl2与BF3   D．C2H4与C2H2

解析：选B。CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，二者不相同，故A项不正确；CH4为sp3杂化，NH3也为sp3杂化，二者相同，故B项正确；BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，二者不相同，故C项不正确；C2H4为sp2杂化，C2H2为sp杂化，二者不相同，故D项不正确。

10．下列组合中，中心离子的电荷数和配位数均相同的是(　　)

①K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4

②[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4

③[Ag(NH3)2]Cl、K[Ag(CN)2]

④[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl

A．①②   B．②③

C．③④   D．①④

解析：选B。中心离子的电荷数可由配合物内界离子的总电荷数与配体所带电荷共同判断。各中心离子的电荷数和配位数分别为①＋1，2　＋2，4；②＋2，4　＋2，4；③＋1，2　＋1，2；④＋2，4　＋1，2，故选B。

11．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法正确的是(　　)

A．配合物中中心离子的电荷数和配位数均为6

B．该配合物可能是平面正方形结构

C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位

D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不与Pt4＋配位

解析：选C。由化合价规则知PtCl4·2NH3中铂为＋4价，A项错误；加入AgNO3溶液无沉淀生成，加入强碱无NH3放出，表明PtCl4·2NH3溶液中不存在Cl－、NH3，又因为Pt4＋有空轨道，故Pt4＋是中心离子，NH3、Cl－是配体，C项正确，D项错误；因配位数是6，故配合物不可能是平面正方形结构，B项错误。

12．(2019·延边高二检测)如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，下列有关叙述正确的是(　　)

A．示意图中的两个氧原子的杂化类型无法确定

B．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N原子

D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物

解析：选B。由示意图知，两个氧原子均形成了两个σ键，故均为sp3杂化，A项错误；Mg的最高化合价为＋2，而化合物中Mg与4个氮原子形成化学键，由此可以判断该化合物中Mg与N原子间存在配位键，该物质为配合物，B项正确；因氮原子还与碳原子成键，因此只能说氮原子是配位原子而不能说是配体，C项错误；高分子化合物的相对分子质量通常在10 000以上，D项错误。

二、非选择题

13．(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

14．已知：

①红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物——PCl3和PCl5；氮与氢也可形成两种化合物——NH3和NH5。

②PCl5分子中，P原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道；PCl5分子呈三角双锥形()。

(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是________(填分子式)，该分子的立体构型是________。

(2)有同学认为，NH5与PCl5类似，N原子的1个2s轨道、3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该同学的观点进行评价：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)经测定，NH5中存在离子键，N原子的最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5的电子式是________。

解析：(1)写出NH3、PCl3和PCl5分子的电子式不难发现，氢原子是2e－稳定，氯原子是8e－稳定。在PCl3中磷原子外围是8e－，PCl5中磷原子外围是10e－，所有原子的最外层电子数都是8个的只有PCl3；联想到氨分子的立体构型，PCl3分子的立体构型是三角锥形。(3)要满足N原子的最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5的电子式应是

。

答案：(1)PCl3　三角锥形

(2)不对，因为N原子没有2d轨道

15．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NH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．CO2  B．H3O＋

C．CH4  D．H2SO4

(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性，试写出其电离方程式：______________________________________________________________________。

(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程，最初科学家提出了两种观点：

甲：、乙：H—O—O—H，式中O→O表示配位键，在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构，设计并完成了下列实验：

a．将C2H5OH与浓H2SO4反应生成(C2H5)2SO4和水；

b．将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应，只生成A和H2SO4；

c．将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂)。

①如果H2O2的结构如甲所示，实验c中化学反应方程式为(A写结构简式)________________________________________________________________________。

②为了进一步确定H2O2的结构，还需要在实验c后添加一步实验d，请设计d的实验方案：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：本题综合考查配位键的形成和配合物的性质。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。

(3)由题中所含配位键的物质的反应特点分析。

答案：(1)BD

(2)H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－

(3)＋H2―→C2H5OC2H5＋H2O

②用无水硫酸铜检验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)