雜化軌道理論簡介高二化學(xué)講義（人教版2019選擇性必修2）

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第2課時雜化軌道理論簡介[學(xué)習(xí)目標(biāo)]知道雜化軌道理論的基本內(nèi)容。2.能利用雜化軌道理論解釋簡單粒子的空間結(jié)構(gòu)，發(fā)展“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”學(xué)科核心素養(yǎng)。3.通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結(jié)構(gòu)的影響。4.通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。課前課前預(yù)習(xí)一、雜化軌道理論要點1、原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。2、雜化前后原子軌道數(shù)目不變，且雜化軌道的能量相同。3、雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖，成鍵時根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固。4、為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同。二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1、雜化軌道的類型(1)sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由1個ns軌道和3個np軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形。(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由1個ns軌道和1個np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形。2、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時，分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)相同。雜化類型spsp2sp3軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結(jié)構(gòu)示意圖分子空間結(jié)構(gòu)直線形平面三角形正四面體形(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形狀有所不同。ABn型分子中心原子雜化類型中心原子孤電子對數(shù)空間結(jié)構(gòu)實例AB2sp21V形SO2AB3sp31三角錐形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2V形H2S、NHeq\o\al(－,2)知識點總結(jié)知識點總結(jié)一．雜化軌道理論簡介1．雜化軌道的含義在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。2．用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成在形成CH4分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道發(fā)生混雜，混雜時保持軌道總數(shù)不變，得到4個新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正四面體的4個頂角，夾角109°28′，稱為sp3雜化軌道，碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個H原子的1s軌道重疊形成4個C—Hσ鍵，呈現(xiàn)正四面體的空間結(jié)構(gòu)。3．雜化軌道理論要點(1)原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目)，且雜化軌道的能量相同。(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖，成鍵時根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固。(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同。二．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類型(1)sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由1個ns軌道和3個np軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如下圖所示。(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形，如下圖所示。(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由1個ns軌道和1個np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形，如下圖所示。2．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時，分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)相同。雜化類型spsp2sp3軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結(jié)構(gòu)示意圖分子空間結(jié)構(gòu)直線形平面三角形正四面體形(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形狀有所不同。ABn型分子中心原子雜化類型中心原子孤電子對數(shù)空間結(jié)構(gòu)實例AB2sp21V形SO2AB3sp31三角錐形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2V形H2S、NHeq\o\al(－,2)三．中心原子軌道雜化類型的判斷1．利用價層電子對互斥理論、雜化軌道理論判斷成為分子構(gòu)型的思路：價層電子對VSEPR模型雜化軌道構(gòu)型。2．根據(jù)VSEPR模型判斷：價層電子對數(shù)432VSEPR模型 四面體形 三角形 直線形雜化類型 sp3 sp2 sp3．有機物中碳原子雜化類型的判斷：飽和碳原子采取sp3雜化，連接雙鍵的碳原子采取sp2雜化，連接三鍵的碳原子采取sp雜化。4．等電子原理：原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子，具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)是相近的。滿足等電子原理的分子稱為等電子體。例如CO和N2具有相同的原子總數(shù)和相同的價電子總數(shù)，屬于等電子體?！敬笳锌偨Y(jié)】一、雜化軌道理論四要點(1)能量相近：原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)數(shù)目不變：形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。(3)成鍵能力增強：雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。(4)排斥力最?。弘s化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。二、判斷中心原子雜化軌道類型的三種方法(1)根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵，故有下列關(guān)系：雜化軌道數(shù)目＝價層電子對數(shù)目＝σ鍵電子對數(shù)目＋中心原子的孤電子對數(shù)目，再由雜化軌道數(shù)目確定雜化類型。雜化軌道數(shù)目234雜化類型spsp2sp3(2)根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。(3)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷①若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。典型例題典型例題例1、下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是（）A．CO2與SO2 B．C2H2與C2H4 C．BeCl2與H2O D．CH4與NH3【答案】D【解析】A．CO2中C形成2個δ鍵，無孤電子對，為sp雜化，SO2中S形成2個δ鍵，孤電子對數(shù)==1，為sp2雜化，不相同，故A錯誤；B．C2H4中C形成3個δ鍵，無孤電子對，為sp2雜化，C2H2中形成2個δ鍵，無孤電子對，為sp雜化，不相同，故B錯誤；C．BeCl2中Be形成2個δ鍵，無孤電子對，為sp雜化，H2O中O形成2個δ鍵，2對孤電子對，為sp3雜化，不相同，故C錯誤；D．CH4中C形成4個δ鍵，無孤電子對，為sp3雜化，NH3中N形成3個δ鍵，孤電子對數(shù)==1，為sp3雜化，相同，故D正確；故選D。例2、下列敘述中正確的是（）A．CS2為V形的極性分子，形成分子晶體B．SiF4和SO的中心原子均為sp3雜化，SiF4呈正四面體，SO呈三角錐形C．氯化硼(BCl3)的熔點為107℃，氯化硼液態(tài)時能導(dǎo)電而固態(tài)時不導(dǎo)電D．ClO的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形【答案】B【解析】A．CS2中C的價層電子對數(shù)=，C原子采用sp雜化，CS2為直線形分子，不是V形分子，A錯誤；B．SiF4中Si的價層電子對數(shù)=，采用sp3雜化，SiF4分子呈正四面體；SO中S的價層電子對數(shù)=，采用sp3雜化，含有1對孤對電子對，SO呈三角錐形，B正確；C．根據(jù)熔點可知氯化硼是共價晶體，固態(tài)或液態(tài)BCl3中只含有分子，不存在離子，不具有導(dǎo)電能力，C錯誤；D．ClO中Cl的價層電子對數(shù)=，采用sp3雜化，含有1對孤對電子對，ClO呈三角錐形，D錯誤；答案選B。例3、下列有關(guān)乙烯分子的描述不正確的是（）A．兩個碳原子采用sp雜化方式B．兩個碳原子采用雜化方式C．兩個碳原子未參與雜化的2p軌道形成鍵D．兩個碳原子之間形成一個鍵和一個鍵【答案】A【解析】A．乙烯分子中兩個碳原子之間為雙鍵，兩個碳原子均為雜化，A錯誤；B．乙烯分子中兩個碳原子均為雜化，B正確；C．乙烯分子中兩個碳原子未參與雜化的2p軌道以“肩并肩”的形式重疊形成鍵，C正確；D．兩個碳原子之間形成一個鍵和一個鍵，D正確；故選A。強化訓(xùn)練強化訓(xùn)練一、單選題1．下列分子中，在形成共價鍵時中心原子采用sp3雜化的分子有①H2O②NH3③CH4④PCl3⑤CO2⑥N2A．3種 B．4種 C．5種 D．6種【答案】B【詳解】①H2O中中心原子的價層電子對數(shù)中心原子采用sp3雜化；②NH3中中心原子的價層電子對數(shù)中心原子采用sp3雜化；③CH4中中心原子的價層電子對數(shù)中心原子采用sp3雜化；④PCl3中中心原子的價層電子對數(shù)中心原子采用sp3雜化；⑤CO2中中心原子的價層電子對數(shù)中心原子采用sp雜化；⑥N2是直線形結(jié)構(gòu)，N原子均采用sp雜化。答案選B。2．下列關(guān)于、、三種微粒的說法不正確的是A．三種微粒所含有的電子數(shù)相等B．三種微粒中氮原子的雜化方式相同C．三種微粒的空間構(gòu)型相同D．鍵角大小關(guān)系：NH>NH3>NH【答案】C【詳解】A．、、三種微粒，每個、、所含有的電子數(shù)都為10個，故A正確；B．銨根離子中氮原子價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=4+(5?1?4×1)=4，所以其采用sp3雜化，氨氣分子中價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=3+(53×1)=4，所以氮原子雜化方式是sp3，中氮原子價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)=2+(5?1×2+1)=4，所以其采用sp3雜化，故B正確；C．根據(jù)三種微粒的雜化方式可知，銨根離子為正四面體結(jié)構(gòu)；氨氣分子空間構(gòu)型為三角錐形，空間構(gòu)型為V形，故C錯誤；D．銨根離子中，含0對孤電子，氨氣分子中含1對孤電子，NH含2對孤電子，含有孤電子對越多，分子中的鍵角越小，所以鍵角大小關(guān)系：NH>NH3>NH，故D正確；故選C。3．氯元素有多種化合價，可形成等微粒。下列說法錯誤的是A．中Cl原子的雜化方式均為雜化B．基態(tài)原子核外電子的空間運動狀態(tài)有9種C．鍵角：D．的空間構(gòu)型為V形，分子中的化學(xué)鍵的鍵長和鍵角可以通過X射線衍射實驗獲得【答案】C【詳解】A．的結(jié)構(gòu)式為：，的結(jié)構(gòu)式為：，的結(jié)構(gòu)式為，VSEPR模型均為四面體，中心原子價層電子對數(shù)均為4，因此Cl的雜化方式都是sp3，A正確；B．量子力學(xué)把電子在原子核外的一個空間運動狀態(tài)稱為一個原子軌道，基態(tài)Cl原子的核外電子排布式為：1s22s22p63s23p5，s能級各有一個軌道，p能級各有3個軌道，共9個軌道。因此基態(tài)Cl原子的核外電子的空間運動狀態(tài)有9種，B正確；C．三種離子的Cl原子均為sp3雜化，中心原子孤電子對越多，對成鍵電子排斥越強，鍵角越小，有2對孤電子對，空間結(jié)構(gòu)呈V形，鍵角為105，有1對孤電子對，空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形，鍵角為107，沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)呈四面體形，鍵角為10928，鍵角關(guān)系為：，C錯誤；D．中心原子為O原子，雜化方式為sp3，結(jié)構(gòu)式為，因此空間構(gòu)型為V形，分子中的化學(xué)鍵的鍵長和鍵角可以通過X射線衍射實驗獲得，D正確；故選C。4．以下有關(guān)苯分子中所含化學(xué)鍵的描述中，不正確的是A．每個碳原子的雜化軌道中的一個參與形成大鍵B．苯分子中6個碳原子各提供1個電子，共同形成大鍵C．碳原子的三個雜化軌道與其他原子形成三個鍵D．苯分子呈平面正六邊形，六個碳碳鍵完全相同，鍵角均為120°【答案】A【詳解】A．每個碳原子的未參與雜化的p軌道參與形成大鍵，故A錯誤；B．苯分子中6個碳原子各提供1個電子，共同形成大鍵，故B正確；C．碳原子的三個雜化軌道與其他原子形成三個鍵，故C正確；D．苯分子呈平面正六邊形，六個碳碳鍵完全相同，鍵角均為120°，故D正確；選A。5．六氟化硫分子呈正八面體結(jié)構(gòu)(如圖所示)，在高電壓下仍有良好的絕緣性，性質(zhì)穩(wěn)定，在電器工業(yè)方面有著廣泛的用途，但逸散到空氣中會引起強溫室效應(yīng)，下列有關(guān)六氟化硫的推測正確的是A．各原子均為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) B．S原子軌道雜化方式與中的S一樣C．六氟化硫分子中只含極性鍵 D．鍵是鍵，鍵長可能不相等【答案】C【詳解】A．根據(jù)題圖知，每個F原子和1個S原子形成1個共用電子對，每個S原子和6個F原子形成6個共用電子對，所以F原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但S原子最外層不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，A錯誤；B．SO3中S原子孤電子對數(shù)=、價層電子對數(shù)=3+0=3，故為sp2雜化、空間構(gòu)型為平面正三角形；SF6中S原子孤電子對數(shù)=、價層電子對數(shù)=6+0=6，空間構(gòu)型為正八面體形、不可能為sp2雜化，B錯誤；C．同種原子間形成非極性鍵，不同種原子間形成極性鍵，六氟化硫分子中的鍵均為極性鍵，不含非極性鍵，C正確；D．六氟化硫分子中的鍵都是鍵，六氟化硫分子為正八面體形結(jié)構(gòu)，所以各鍵的鍵長與鍵能都相等，D錯誤；故選C。6．下列說法正確的是A．SO2的VSEPR模型與分子的空間結(jié)構(gòu)相同B．H2S、NF3、CH4這一組粒子的中心原子雜化類型相同，分子或離子的鍵角不相等C．的電子式為，離子呈平面正方形結(jié)構(gòu)，SF6分子是正八面體形D．SO中心S原子的孤電子對數(shù)為0，故其結(jié)構(gòu)為平面三角形【答案】B【詳解】A．SO2中S原子的價層電子對數(shù)=2+=3，含一對孤電子對，VSEPR模型為平面三角形，空間結(jié)構(gòu)為V形，故A錯誤；B．H2S中S原子雜化軌道數(shù)=σ鍵數(shù)+孤對電子對數(shù)=2+=4，所以采取sp3雜化，分子構(gòu)型為V型，NF3中氮原子雜化軌道數(shù)=σ鍵數(shù)+孤對電子對數(shù)=3+=4，所以采取sp3雜化，分子構(gòu)型為四面體型，CH4中C原子雜化軌道數(shù)=δ鍵數(shù)+孤對電子對數(shù)=4+0=4，所以采取sp3雜化，分子構(gòu)型為正四面體型，中心原子都是sp3雜化，孤電子對數(shù)不同，分子的鍵角不相同，故B正確；C．銨根離子與甲烷分子結(jié)構(gòu)相似，都是正四面體結(jié)構(gòu)，故C錯誤；D．中S原子孤電子對數(shù)==1，價層電子對數(shù)=1+3=4，空間構(gòu)型為三角錐形；故D錯誤；故選：B。7．關(guān)于價層電子對互斥理論說法錯誤的是A．價層電子對包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對B．分子中鍵角越大，價層電子對相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定C．用該理論預(yù)測H2S和BF3的空間結(jié)構(gòu)為V形和平面三角形D．該理論一定能預(yù)測出多中心原子的分子、離子或原子團的空間構(gòu)型【答案】D【詳解】A．價層電子對包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對，不包含π鍵中的電子對，A正確；B．分子中鍵角越大，價層電子對之間的距離越小，相互排斥力越小，則分子越穩(wěn)定，B正確；C．H2S中S原子價層電子對數(shù)為：2+=4，且含有2個孤電子對，分子呈V形結(jié)構(gòu)；BF3中B原子價層電子對數(shù)為：3+=3，且不含孤電子對，分子呈平面三角形結(jié)構(gòu)，C正確；D．該理論不能預(yù)測所有分子或離子的空間構(gòu)型，如：許多過渡金屬化合物的幾何構(gòu)型不能用VSEPR模型理論解釋，D錯誤；故合理選項是D。8．如圖所示，小黑球表示相關(guān)元素的原子中除去最外層電子的剩余部分，小白球表示氫原子，小黑點表示沒有形成共價鍵的最外層電子，短線表示共價鍵。下列說法中正確的是A．分子中，中心原子采用雜化的只有①③B．①分子為正四面體結(jié)構(gòu)，④分子為V形C．②分子中鍵數(shù)與鍵數(shù)之比為D．四種分子的鍵角大小順序為②>③>①>④【答案】D【詳解】A．④分子的中心原子的價層電子對數(shù)為4，采取的是雜化，A錯誤；B．①和④的中心原子采取的都是雜化，根據(jù)價層電子對互斥模型，①分子中含有1個孤電子對，為三角錐形，④分子中有2個孤電子對，為形分子，B錯誤；C．1個②分子中含有2個單鍵和1個叄鍵，則鍵數(shù)目與鍵數(shù)目之比為，C錯誤；D．根據(jù)價層電子對互斥模型，四種分子的鍵角大小順序為②>③>①>④，D正確；故選D。9．、、都是重要的有機反應(yīng)中間體，有關(guān)它們的說法正確的是A．碳原子均采取雜化，且中所有原子均共面B．與、幾何構(gòu)型均為三角錐形C．與形成離子化合物D．兩個或一個和一個結(jié)合可得到不同化合物【答案】B【詳解】A．中的碳原子價層電子對數(shù)是4，采取雜化，A錯誤；B．中的碳原子采取雜化，分子構(gòu)型為三角錐形，、的分子構(gòu)型均為三角錐形，B正確；C．與形成的是共價化合物，C錯誤；D．兩個結(jié)合得到的是乙烷，一個和一個結(jié)合得到的也是乙烷，D錯誤；故選B。10．有一種有機物的鍵線式酷似牛，故稱為牛式二烯炔醇。下列有關(guān)說法不正確的是A．牛式二烯炔醇的官能團可以用紅外光譜測定B．牛式二烯炔醇含有三個手性碳原子C．1mol牛式二烯炔醇含有鍵D．牛式二烯炔醇分子中C原子只存在sp和雜化【答案】D【詳解】A．紅外光譜可以測定官能團，A項正確；B．連接四種不同基團的碳原子為手性碳原子，牛式二烯炔醇含有3個手性碳原子，B項正確；C．雙鍵由1個σ鍵和1個π鍵形成，牛式二烯炔醇含有鍵，C項正確；D．牛式二烯炔醇分子碳碳三鍵中碳原子存在sp雜化，碳碳雙鍵中碳采取sp2雜化，飽和碳原子采取sp3雜化，D項錯誤；故選：D。11．世界上產(chǎn)量最大的通用塑料聚氯乙烯的一種制備流程如下：對于該流程中涉及的幾種物質(zhì)及反應(yīng)，下列說法正確的是A．乙炔分子中的原子用雜化軌道形成了一個鍵和兩個鍵B．氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上C．氯乙烯和聚氯乙烯分子中原子采取的雜化方式相同D．加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)的過程中，原子的雜化方式不一定發(fā)生改變【答案】B【詳解】A．乙炔分子中的C原子采用sp雜化，形成的雜化軌道分別用于形成鍵和鍵，沒有雜化的p軌道“肩并肩”重疊形成鍵，A項錯誤；B．氯乙烯分子中的C原子采用sp2雜化，整個分子呈平面形，所有原子都在同一平面上，B項正確；C．氯乙烯分子中的C原子是sp2雜化，聚氯乙烯分子中的C原子全部形成單鍵，均采取sp3雜化，C項錯誤；D．由流程可知，加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)中，均有鍵的斷裂，C原子的雜化方式也將隨之發(fā)生改變，D項錯誤；故選B。12．多位化學(xué)家用簡單的偶聯(lián)反應(yīng)合成了如下這個有趣的“納米小人”分子。有關(guān)該分子的結(jié)構(gòu)說法不正確的是A．該分子中的C原子采取的雜化方式有：、、B．該分子中的O原子采取雜化C．“納米小人”頭部的所有原子不能在同一平面內(nèi)D．“納米小人”手、腳部位的碳原子不雜化【答案】D【詳解】A．該分子中碳碳三鍵上的C原子采取雜化，苯環(huán)上的C原子采取雜化，其他碳原子采取雜化，A正確；B．該分子中的O原子有2對σ鍵電子對，有2對孤電子對，故其采取雜化，B正確；C．“納米小人”頭部的C原子均為雜化，C原子與周圍的H原子形成四面體，不在同一平面上，C正確；D．“納米小人”手、腳部位的碳原子都屬于飽和碳原子，均采取雜化，D錯誤；故選D。13．反應(yīng)可用于實驗室制備CO2氣體。下列有關(guān)該反應(yīng)中各物質(zhì)的說法正確的是A．和均為三原子分子，二者空間結(jié)構(gòu)相同B．中陰離子的模型為四面體C．鍵角由大到小的順序為D．根據(jù)模型可知，CaCl2的空間結(jié)構(gòu)為直線形【答案】C【詳解】A．二氧化碳分子中碳原子的價層電子對數(shù)為2，孤對電子對數(shù)為0，分子的空間構(gòu)型為直線形，水分子中氧原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為2，分子的空間構(gòu)型為V形，二者空間結(jié)構(gòu)不同，故A錯誤；B．碳酸根離子中碳原子的的價層電子對數(shù)為3，分子的VSEPR模型為平面三角形，故B錯誤；C．二氧化碳分子中碳原子的價層電子對數(shù)為2，孤對電子對數(shù)為0，分子的空間構(gòu)型為直線形，鍵角為180°，碳酸根離子中碳原子的的價層電子對數(shù)為3，分子的VSEPR模型為平面三角形，鍵角為120°，水分子中氧原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為2，分子的空間構(gòu)型為V形，鍵角約為105°，則二氧化碳、碳酸根離子、水的鍵角依次減小，故C正確；D．氯化鈣為離子化合物，不能用VSEPR模型預(yù)測氯化鈣的空間結(jié)構(gòu)，故D錯誤；故選C。14．下列說法不正確的是A．與中心原子的價層電子對數(shù)相同B．中硼原子的雜化類型與苯中碳原子的雜化類型相同C．含有非極性鍵的化合物不一定是共價化合物D．和都是正四面體形分子且鍵角都為【答案】D【詳解】A．中N原子的價層電子對數(shù)為4，中O原子的價層電子對數(shù)也為4，A正確；B．中硼原子價層電子對數(shù)為3，無孤電子對，硼原子采取雜化，苯分子中C上無孤電子對，形成3個鍵，碳原子采取雜化，雜化類型相同，B正確；C．過氧化鈉中存在非極性共價鍵，但過氧化鈉是離子化合物，C正確；D．的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，正四面體中心無原子，鍵角是，D錯誤；故選：D。15．化合物A是近年來采用的鍋爐水添加劑，其結(jié)構(gòu)式如圖所示，A能除去鍋爐水中溶解的氧氣。下列說法正確的是A．A分子中所有原子都在同一平面內(nèi)B．A分子中所含的σ鍵與π鍵個數(shù)之比為10：1C．A分子中C、N均為sp2雜化D．A與足量O2反應(yīng)生成CO2、N2、H2O的物質(zhì)的量之比為1：2：3【答案】D【詳解】A．由于氨氣分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，即氮原子與所連的三個原子不在同一平面，所以A分子中所有原子不可能共平面，A錯誤；B．共價單鍵都是σ，共價雙鍵中一個是σ鍵，一個是π鍵。根據(jù)A結(jié)構(gòu)式可知：在1個A分子中含有11個σ鍵和1個π鍵，σ鍵與π鍵個數(shù)之比為11：1，B錯誤；C．A分子中N原子價層電子對數(shù)為3+=4，所以N原子雜化類型為sp3雜化，C錯誤；D．根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：1molA與足量O2反應(yīng)生成CO2、N2、H2O的物質(zhì)的量分別為1mol、2mol、3mol，則A與足量O2反應(yīng)生成CO2、N2、H2O的物質(zhì)的量之比為1：2：3，D正確；故合理選項是D。二、填空題16．哪些物質(zhì)的分子呈以下形狀？寫出其化學(xué)式，并標(biāo)出分子中各化學(xué)鍵的鍵角。(1)直線形：、；(2)平面三角形：、；(3)三角錐形：、；(4)正四面體形：、?！敬鸢浮?1)HCl、O2、CO2鍵角為180°(2)BF3、SO3鍵角均為120°(3)NH3鍵角為107°(4)CH4鍵角為109°28″【詳解】（1）直線形分子有CO2，鍵角為180°，所有的雙原子分子，如HCl、O2，鍵角均為180；故答案為：HCl、O2、CO2，鍵角為180°；（2）平面三角形分子有BF3、SO3，鍵角均為120°；故答案為：BF3、SO3，鍵角均為120°；（3）三角錐形的分子有NH3，鍵角為107°；故答案為：NH3，鍵角為107°；（4）正四面體的有CH4，鍵角為109°28″；白磷P4，鍵角為60°；故答案為：CH4，鍵角為109°28″；白磷P4，鍵角為60°。17．鎵、硅、鍺、硒的單質(zhì)及某些化合物如砷化鎵、磷化鎵等都是常用的半導(dǎo)體材料。(1)基態(tài)鍺原子的核外電子排布式為。其屬于元素周期表中的區(qū)元素。(2)鍺、砷、硒三種元素的第一電離能由大到小的順序為，P與Cl能形成PCl3和PCl5兩種化合物，但N與Cl只能形成NCl3一種化合物的原因為。(3)硅能與氫元素形成丁硅烯(Si4H8)，該分子中σ鍵與π鍵個數(shù)之比為。(4)GeCl3分子中Ga原子的雜化軌道類型為，GeCl4分子的空間構(gòu)型為?！敬鸢浮?1)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2p(2)As>Se>GeN原子半徑較小，且核外只有2s和2p軌道，最多只能形成4個雜化軌道，而P有空的3d軌道可以參與雜化而形成5個雜化軌道(3)11：1(4)sp2正四面體形【詳解】（1）鍺為第32號元素，基態(tài)鍺原子的電子排布式為[Ar]3d104s24p2；其屬于元素周期表中的p區(qū)元素。（2）同周期元素從左到右第一電離能逐漸增大，As的4p能級含有3個電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能較高，則第一電離能As>Se>Ge；P與Cl能形成PCl3和PCl5兩種化合物，但N與Cl只能形成NCl3一種化合物的原因為N原子半徑較小，且核外只有2s和2p軌道，最多只能形成4個雜化軌道，而P有空的3d軌道可以參與雜化而形成5個雜化軌道。（3）硅能與氫元素形成丁硅烯(Si4H8)，其結(jié)構(gòu)與丁烯類似，該分子中含有8個SiH，1個Si=Si，2個SiSi，σ鍵與π鍵個數(shù)之比11：1。（4）GaCl3分子中Ga原子沒有孤電子對，價層電子對數(shù)為3，雜化軌道類型為sp2，GeCl4分子中Ge的價層電子對數(shù)為4，沒有孤電子對，空間構(gòu)型為正四面體。18．回答下列問題(1)《中華本草》等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石()入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。中，陰離子空間構(gòu)型為，C原子的雜化方式為。(2)根據(jù)價層電子對互斥模型，、、的氣態(tài)分子中，中心原子價層電子對數(shù)不同于其他分子的是。(3)分子為三角錐形，鍵角為，小于氨分子的鍵角，分子鍵角較小的原因是。(4)亞砷酸()分子中，中心原子砷的模型是，砷原子雜化方式為?！敬鸢浮?1)平面三角形(2)(3)砷原子電負(fù)性小于氮原子，其共用電子對與砷原子核距離較遠(yuǎn)，斥力較小，鍵角較小(4)四面體形【詳解】（1）中陰離子為，依據(jù)價層電子對互斥理論模型，C為中心原子，σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為，所以的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，C原子的雜化方式為；故答案為平面三角形；；（2）根據(jù)價層電子對互斥模型，中S為中心原子，σ鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為；中S為中心原子，σ鍵電子對數(shù)為2，孤電子對數(shù)為；中S為中心原子，σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為；即、、的氣態(tài)分子中，中心原子價層電子對數(shù)分別是4、3、3；所以，、、的氣態(tài)分子中，中心原子價層電子對數(shù)不同于其他分子的是；故答案為；（3）分子為三角錐形，鍵角為，小于氨分子的鍵角，分子鍵角較小的原因是砷原子電