人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第三节 分子结构与物质的性质免费课后作业题

基础课时落实(七)　

(建议用时：40分钟)

[基础过关练]

1．下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是(　　)

A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变

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

C．四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道解释

D．杂化轨道全部参与形成化学键

D　[杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后轨道的形状发生变化，A正确；sp3、sp2与sp杂化轨道的空间结构分别为正四面体形、平面三角形和直线形，因此其杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°和180°，B正确；部分四面体形、三角锥形和V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨分子、水分子，C正确；杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N原子采取sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个杂化轨道参与形成化学键，D错误。]

2．下列关于杂化轨道的叙述中不正确的是(　　)

A．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轨道杂化形成

B．杂化轨道用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对

C．SF2和C2H6分子中的中心原子S和C都是通过sp3杂化轨道成键

D．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π键

A　[CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子的1个2s轨道和3个2p轨道杂化形成，A错误。杂化轨道用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，B正确。SF2分子的中心原子S的价层电子对数为2＋×(6－2×1)＝4，所以中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化；C2H6分子的中心原子C的价层电子对数为4＋×(4－4×1)＝4，所以中心原子的杂化轨道类型为sp3杂化，C正确。苯分子中的6个碳原子全部以sp2方式杂化，每个碳原子形成3个sp2杂化轨道，其中1个与氢原子形成σ键，另外2个与相邻碳原子形成σ键，每个碳原子剩余1个未杂化的2p轨道，6个碳原子未杂化的2p轨道共同形成1个大π键，D正确。]

3．下列图形表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是(　　)

A　　　B　　　　C　　　　D

D　[A项，杂化轨道的空间结构为直线形，夹角为180°，共有2个杂化轨道，为sp杂化，错误；B项，未形成杂化轨道，错误；C项，杂化轨道的空间结构为正四面体形，共有4个杂化轨道，为sp3杂化，错误；D项，杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角为120°，共有3个杂化轨道，为sp2杂化，正确。]

4．甲烷分子(CH4)失去一个H＋，形成甲基阴离子(CH)，在这个过程中，下列描述不合理的是(　　)

A．碳原子的杂化类型发生了改变

B．粒子的形状发生了改变

C．粒子的稳定性发生了改变

D．粒子中的键角发生了改变

A　[CH4为正四面体结构，而CH为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。]

5．在SO2分子中，分子的空间结构为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角(　　)

A．等于120° B．大于120°

C．小于120° D．等于180°

C　[由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要小于120°。]

6．根据价层电子对互斥模型及原子的杂化轨道理论判断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．平面三角形、sp2杂化

C．三角锥形、sp2杂化  D．三角锥形、sp3杂化

D　[在NF3分子中，中心原子N的价层电子对数为4，根据杂化轨道理论可推知中心原子N的杂化方式为sp3杂化，且有1个孤电子对，空间结构为三角锥形。]

7．氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的VSEPR模型、分子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是(　　)

A．四面体形、三角锥形、sp3

B．平面三角形、V形、sp2

C．平面三角形、平面三角形、sp2

D．四面体形、三角锥形、sp2

A　[SOCl2分子中S原子形成2个S—Cl、1个S===O，价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋＝4，杂化轨道数是4，故S原子采取sp3杂化，SOCl2分子的VSEPR模型为四面体形，且S原子含1个孤电子对，则其分子空间结构为三角锥形，A项正确。]

8．苯分子(C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是(　　)

A．苯分子中的中心原子C的杂化方式为sp2

B．苯分子内的共价键键角为120°

C．苯分子中的碳碳键的键长均相等

D．苯分子的化学键是单、双键相交替的结构

D　[由于苯分子的结构为平面正六边形，可以说明分子内的键角为120°，所以中心原子的杂化方式均为sp2杂化，所形成的碳碳共价键是完全相同的，碳碳键的键长完全相同。]

9．下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是(　　)

D　[A项，SO3分子中硫原子的价层电子对数＝3＋×(6－3×2)＝3，不含孤电子对，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，错误；B项，SO2分子中硫原子的价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，含1对孤电子对，采取sp2杂化，空间结构为V形，错误；C项，CO中碳原子价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，错误；D项，乙炔(CH≡CH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键，价层电子对数是2，为sp杂化，空间结构为直线形，正确。]

10．(1)(CN)2分子中各原子电子层均达到稳定的结构，则碳原子杂化轨道类型为__________，分子中含有的σ键与π键数目之比为________，分子空间结构为______________________________。

(2)氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成。已知其阴离子空间结构为平面正三角形，则其阳离子的空间结构为__________形，阳离子中氮的杂化方式为__________。

[解析]　(1)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，其中1个碳原子与1个氮原子形成1个三键，与另一个碳原子形成1个单键，则C原子采取sp杂化；(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键；由于2个碳原子均为sp杂化，故(CN)2是直线形分子。

(2)氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子空间结构为平面正三角形，化学式应为NO，则其阳离子的化学式为NO，NO中心原子N的价层电子对数为2＋×(5－1－2×2)＝2，所以阳离子中氮原子采取sp杂化，空间结构为直线形。

[答案]　(1)sp杂化　3∶4　直线形　(2)直线　sp

[拓展培优练]

11．下列说法中正确的是(　　)

A．PCl3分子是三角锥形结构，这是因为P原子是以sp2杂化的结果

B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道

C．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形

D．AB3型分子的空间结构必为平面三角形

C　[PCl3分子的中心原子P的价层电子对数为4，孤电子对数为1，采取sp3杂化，所以空间结构为三角锥形，A错误；能量相近的轨道可以形成杂化轨道，如2s、2p轨道，1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，B错误；中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形，C正确；AB3型分子的空间结构与中心原子的孤电子对数有关，如BF3中B原子没有孤电子对，为平面三角形结构，NH3中N原子有1个孤电子对，为三角锥形结构，D错误。]

12．推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是(　　)

A．SO2中硫原子采取sp2杂化，则CO2中碳原子也采取sp2杂化

B．NH3分子的空间结构是三角锥形，则NCl3分子的空间结构也是三角锥形

C．H2O分子的键角是105°，则H2S分子的键角也是105°

D．PCl3分子中每个原子均达到8电子稳定结构，则BF3分子中每个原子也均达到8电子稳定结构

B　[二氧化碳分子中碳原子与氧原子形成2个σ键且不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化而不是sp2杂化，A错误；NH3、NCl3中N原子都采用sp3杂化，都有1个孤电子对，所以分子空间结构都是三角锥形，B正确；S的电负性比O小，而且S原子半径较大，所以S原子对键合电子的吸引力小于O原子，所以H2S分子中成键电子对间的排斥力较小，键角也稍小，C错误；B原子的价电子数为3，BF3分子中B原子与3个F原子形成3个共用电子对，B原子未达8电子稳定结构，D错误。]

13．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杂化轨道形成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杂化轨道形成σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成π键

A　[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。]

14．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：

甲醛分子的比例模型　　　甲醛分子的球棍模型

(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)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是________(填序号)。

①单键　②双键　③σ键　④π键　⑤σ键和π键

(3)甲醛分子中C—H与C—H间的夹角________(填“＝”“>”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是____________________________。

[解析]　(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。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取sp2杂化。

(2)醛类分子中都含有C===O，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。

(3)由于碳氧双键中存在π键，它对C—H的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H与C—H间的夹角小于120°。

[答案]　(1)sp2杂化　甲醛分子的空间结构为平面三角形　(2)②⑤　(3)<　碳氧双键中存在π键，它对C—H的排斥作用较强

15．(1)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为__________，1 mol As4O6中含有σ键的物质的量为__________mol。

(2)AlH中，Al的轨道杂化方式为__________；列举与AlH空间结构相同的一种离子和一种分子：__________、__________(填化学式)。

(3)①CH2===CH2、②CH≡CH、③、④HCHO四种分子均能与H2发生加成反应，加成时这些分子中发生断裂的共价键的类型是__________，这四种分子中碳原子采取sp2杂化的是__________(填序号)。

(4)用价层电子对互斥模型推断SnBr2分子中，Sn原子的轨道杂化方式为__________；SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角__________120°(填“>”“<”或“＝”)。

[解析]　(1)根据As4O6分子结构示意图，As的价层电子对数＝3＋1＝4，采取sp3杂化；1 mol As4O6中含有σ键的物质的量为3×4 mol＝12 mol。

(2)AlH中，Al的价层电子对数＝4＋×(3＋1－1×4)＝4，所以Al原子为sp3杂化；Al无孤电子对，AlH空间结构为正四面体形，所以与AlH空间结构相同的离子有NH、BH等，分子有CH4等。

(3)发生加成反应时破坏的均是π键，四种分子的碳原子轨道杂化类型分别为sp2、sp、sp2、sp2。

(4)由价层电子对互斥模型可知，SnBr2分子中Sn原子的价层电子对数＝2＋×(4－1×2)＝3，Sn原子的轨道杂化方式为sp2，VSEPR模型为平面三角形，中心Sn原子含有1个孤电子对，故SnBr2的空间结构为V形，孤电子对的斥力使SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角减小，小于120°。

[答案]　(1)sp3　12　(2)sp3　NH　CH4

(3)π键　①③④　(4)sp2　<

16．(素养题)(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图所示：

SO的空间结构是________，其中S原子的杂化轨道类型是________；基态O原子的价层电子排布图为_______________________________________。

(2)气态SO3分子的空间结构为________；将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图所示，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是________。

(3)已知ClO为V形，中心原子氯原子周围有四个价层电子对。ClO的中心原子氯原子的杂化轨道类型为__________。

(4)二氧化钛(TiO2)是常用的具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。纳米TiO2催化的一个实例如图所示。

化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为__________，化合物乙中采取sp3杂化的原子对应元素的第一电离能由小到大的顺序为__________。

[解析]　(1)SO中S形成4个σ键，孤电子对数是＝0，因此价层电子对数为4，SO的空间结构是正四面体形，杂化轨道数＝价层电子对数＝4，即S原子的杂化类型为sp3杂化；基态O原子的价层电子排布为2s22p4，故价层电子排布图是。

(2)SO3中，中心原子S的价层电子对数为3，没有孤电子对，SO3的空间结构为平面三角形；图中固态SO3中S原子形成4个共价单键，其杂化轨道类型是sp3杂化。

(3)ClO的中心原子氯原子周围有4个价层电子对，故氯原子的杂化轨道类型为sp3杂化。

(4)苯环上的6个碳原子是sp2杂化，羰基上的碳原子也是sp2杂化，因此化合物甲中共有7个碳原子采取sp2杂化；乙分子中采取sp3杂化的原子有苯环侧链上的C、N和O，同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，由于N元素的2p轨道为半充满状态，较稳定，故N的第一电离能大于O，因此第一电离能由小到大的顺序是C<O<N。

[答案]　(1)正四面体形　sp3杂化　

(2)平面三角形　sp3杂化

(3)sp3杂化　(4)7　C<O<N