2019_2020学年高中化学专题4微型专题（五）分子（离子）空间构型与杂化轨道类型的判断教案苏教版.docx

微型专题(五)分子(离子)空间构型与杂化轨道类型的判断核心素养发展目标1.能利用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论判断和解释分子或离子的空间构型。2.能利用共价键类型及杂化轨道理论判断中心原子的杂化类型。一、杂化轨道类型的判断例1下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ABeCl2与BF3BCO2与SO2CCCl4与NH3DC2H2与C2H4答案C解析BeCl2分子、BF3分子中杂化轨道数分别为2、3，中心原子杂化轨道类型分别为sp、sp2。CO2分子中杂化轨道数为2，SO2分子中杂化轨道数为3，中心原子杂化轨道类型分别为 sp、sp2。C项中中心原子杂化轨道类型都为sp3。D项中中心原子杂化轨道类型分别为sp、sp2。含双键或叁键的分子的中心原子的杂化轨道类型还可以根据键数目判断，如1个CO2、C2H2、C2H4分子中键数目分别为2、2、1，碳原子杂化轨道类型分别为sp、sp、sp2。相关链接杂化轨道类型判断方法小结(1)由杂化轨道数目判断杂化轨道数中心原子孤电子对数中心原子结合的原子数。即：杂化轨道数234杂化轨道类型spsp2sp3(2)根据杂化轨道的空间分布判断中心原子杂化轨道类型：若杂化轨道在空间的分布为正四面体型或三角锥型，则分子的中心原子采取sp3杂化；若杂化轨道在空间的分布为平面三角形，则分子的中心原子采取sp2杂化；若杂化轨道在空间的分布为直线形，则分子的中心原子采取sp杂化。(3)根据杂化轨道之间的夹角判断中心原子杂化轨道类型；若杂化轨道之间的夹角为109.5，则分子的中心原子采取sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子采取sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则分子的中心原子采取sp杂化。变式1下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2=CH2CHCHPH3CH4ABCD答案A解析BF3、PH3、CH4中心原子的杂化轨道数分别为(33)3、(53)4、(44)4，所以B、P、C的杂化类型分别为sp2、sp3、sp3杂化。双键C原子采取sp2杂化、叁键C原子采取sp杂化，C2H4中C原子为sp2杂化，C2H2中C原子为sp杂化。C6H6中的C原子采取sp2杂化。二、分子(离子)空间构型的判断例2下列各组分子的空间构型相同的是()ASnCl2、BeCl2BBF3、NH3CCCl4、SiF4DCS2、OF2答案C解析通过分子的价电子对数、孤电子对数确定分子的空间构型，其中A、D项中分子的具体情况如下表：键电子对数中心原子上的孤电子对数价电子对数空间构型SnCl22(421)13V形BeCl22(221)02直线形CS22(422)02直线形OF22(621)24V形B项中BF3、NH3的空间构型分别为平面三角形、三角锥型；C项中，CCl4与SiF4的空间构型均为正四面体型。判断分子或离子的空间构型时，要能够正确计算价层电子对数：一是直接根据中心原子的价电子成键情况分析；二是运用计算公式算出价电子对数。变式2下列分子或离子中，中心原子价层电子对互斥模型为四面体型，且分子或离子空间构型为V形的是()ANHBClOCH3ODH2S答案D解析NH中价电子对数4(5141)4，且不含孤电子对，价层电子对互斥模型和离子的空间构型均为正四面体型，故A错误；ClO中价电子对数3(7132)4，价层电子对互斥模型为四面体型，且含有一个孤电子对，所以离子空间构型为三角锥型，故B错误；H3O中价电子对数314，所以其价层电子对互斥模型为四面体型，该离子中含有一个孤电子对，所以其空间构型为三角锥型，故C错误；H2S中价电子对数2(62)4，价层电子对互斥模型为四面体型，且含有2个孤电子对，所以S原子采用sp3杂化，为V形结构，故D正确。1(2019昆明月考)下列分子或离子的中心原子采用sp3杂化的是()NF3C2H4C6H6C2H2NHABCD答案B解析NF3分子中N原子采取sp3杂化；C2H4分子中C原子采取sp2杂化；C6H6分子中C原子采取sp2杂化；C2H2分子中C原子采取sp杂化；NH中N原子采取sp3杂化。2下列分子或离子中，价层电子对互斥模型与粒子的空间构型一致的是()ASO2BHCHOCNCl3DH3O答案B解析当中心原子没有孤电子对时，价层电子对互斥模型与分子的空间构型就是一致的，SO2、NCl3、H3O的中心原子均有孤电子对，A、C、D项错误。3下列说法正确的是()ACH2Cl2分子的空间构型为正四面体型BH2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间构型为V形CCO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的空间构型为直线形DSO的空间构型为平面三角形答案C解析CH4中4个共价键完全相同，为正四面体型，CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间构型不是正四面体型，A错误；H2O分子中O原子的价电子对数2(612)4，为sp3杂化，含有2对孤电子对，分子的空间构型为V形，B错误；CO2中C原子的价电子对数2(422)2，为sp杂化，分子的空间构型为直线形，C正确；SO中S原子的价电子对数3(6232)4，为sp3杂化，含1对孤电子对，分子的空间构型为三角锥型，D错误。4(2018绵阳中学高二月考)下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间构型也相同的是()ABeCl2、CO2BH2O、SO2CSO2、CH4DNF3、CH2O答案A解析根据价层电子对互斥理论可知，H2O中O原子上的孤电子对数2，键电子对数为2，采取sp3杂化，故H2O为V形结构，SO2中S原子上的孤电子对数1，键电子对数为2，采取sp2杂化，故SO2为V形结构，B项不符合题意；同样分析可知，BeCl2中Be原子采取sp杂化，BeCl2是直线形结构，CO2中C原子采取sp杂化，CO2是直线形结构，A项符合题意；SO2中S原子采取sp2杂化，SO2是V形结构，CH4中C原子采取sp3杂化，CH4是正四面体型结构，C项不符合题意；NF3中N原子采取sp3杂化，NF3是三角锥型结构，CH2O中C原子采取sp2杂化，CH2O是平面三角形结构，D项不符合题意。5(2019青岛高二检测)下列说法中正确的是()APCl3分子是三角锥型，这是因为磷原子是sp2杂化的结果Bsp3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中心原子采取sp3杂化的分子，其空间构型可能是四面体型或三角锥型或V形DAB3型的分子空间构型必为平面三角形答案C解析PCl3分子中心磷原子上的价电子对数键电子对数孤电子对数34，因此PCl3分子中磷原子是sp3杂化，故选项A错误；sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，故选项B错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的空间构型为四面体型，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则构型发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥型，H2O分子是V形，故选项D错误，C正确。6(2018内蒙古呼和浩特校级期末)下列说法正确的是()CS2为V形分子ClO的空间构型为平面三角形SF6中有6对完全相同的成键电子对SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化ABCD答案C解析CS2和CO2的分子构型相同，为直线形分子，错误；ClO中Cl的价电子对数3(7123)4，含有1对孤电子对，则ClO的空间构型为三角锥型，错误；SF6中含有6个SF键，每个SF键含有1对成键电子对，则SF6分子中有6对完全相同的成键电子对，正确；SiF4中Si的价电子对数4(414)4，SO中S的价电子对数3(6223)4，则SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化，正确。7(2018福州月考)(1)利用价层电子对互斥模型推断分子或离子的空间构型。PO_；CS2_；BCl3_。(2)有两种活性反应中间体粒子(带电荷)，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式并判断原子的杂化方式。_、_；_、_。(3)BF3和NF3都是四原子分子，BF3的中心原子是_(填元素符号，下同)，NF3的中心原子是_；BF3分子的空间构型是平面三角形而NF3分子的空间构型是三角锥型，其原因是_。答案(1)正四面体型直线形平面三角形(2)CHsp2杂化CHsp3杂化(3)BNBF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的孤电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥型结构解析(1)PO属于AB4型，成键电子对数是4，孤电子对数为0，呈正四面体型；CS2属于AB2型，成键电子对数是2，孤电子对数为0，呈直线形；BCl3属于AB3型，成键电子对数是3，孤电子对数为0，呈平面三角形。(2)对于AB3型分子，若中心原子无孤电子对，呈平面三角形；若有一对孤电子对，则呈三角锥型，所以题中两种模型表示的化学式及碳原子的杂化方式分别是CH、sp2杂化，CH、sp3杂化。8(2018太原五中高二月考)硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物，请根据下列信息回答有关问题：(1)硼砂中阴离子Xm(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示，则在Xm中，2号硼原子的杂化类型为_；m_(填数字)。(2)BN中B的化合价为_，请解释原因：_。(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的空间构型为_；NaBF4的电子式为_。答案(1)sp22(2)3N的电负性大于B的电负性(3)正四面体型解析(1)根据图示可知，2号B原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，故采取sp2杂化；根据图示可知，该阴离子的化学式为H4B4O，其中H显1价，B显3价、O显2价，所以m2。(2)由于电负性：NB，所以BN中B显3价，BF的空间构型为正四面体型。(3)NaBF4的电子式为。题组一杂化轨道理论及应用1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键答案B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。2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丙炔答案A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，碳碳叁键中两个碳原子采取sp杂化。3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微粒的形状发生了改变C微粒的稳定性发生了改变D微粒中的键角发生了改变答案A解析CH4为正四体结构，而CH为三角锥型结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。4下列微粒中中心原子的杂化方式和微粒的空间构型均正确的是()AC2H4：sp、平面形BSO：sp3、三角锥型CClO：sp2、V形DNO：sp2、平面三角形答案D解析乙烯的结构式为，每个碳原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以C原子采用sp2杂化，为平面形结构；SO中，中心原子的价电子对数为4，孤电子对数为0，采取sp3杂化，为正四面体型；ClO离子中价电子对数224，所以中心原子原子轨道为sp3杂化，该离子中含有两个孤电子对，所以其空间构型为V形；NO中价电子对数303，杂化轨道数为3，孤电子对数为0，所以其空间构型为平面三角形。题组二价层电子对互斥理论及应用5下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是()AH2OBBeCl2CCH4DPCl3答案D解析方法1：选项中四种物质的电子式依次为。H2O有2对孤电子对，BeCl2和CH4没有孤电子对，PCl3有一对孤电子对。方法2：将选项中各物质的未知数据代入公式：中心原子上的孤电子对数(axb)，经计算知，选项中原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。6下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是()A价电子对就是键电子对B孤电子对数由分子式来确定C分子的空间构型是价层电子对互斥的结果D孤电子对数等于键数答案C解析价电子对数是键数与孤电子对数之和，孤电子对数是指没有成键的价电子对数，其与中心原子价电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结合的原子数有关，A、B、D项错误。7下列有关描述正确的是()ANO为三角锥型分子BClO的空间构型为平面三角形CNO的价层电子对互斥模型、空间构型均为平面三角形DClO的价层电子对互斥模型、空间构型相同答案C解析NO中N原子的价电子对数3(5231)3，没有孤电子对，故A错误，C项正确；ClO中氯原子的价电子对数3(7321)4，有1对孤电子对，价层电子对互斥模型为四面体型而空间构型为三角锥型，B、D项错误。8根据价层电子对互斥模型判断下列各组分子或离子结构相同的是()ASO2和CO2BBF3和NH3CNH3和H2ODCH4和NH答案D解析A中SO2分子中S有一对孤电子对，而CO2分子中没有，因此SO2为V形而CO2为直线形；B中BF3中B无孤电子对，而NH3中有一对孤电子对，因此其构型分别为平面三角形和三角锥型；C项中，其构型分别为三角锥型和V形；D项中，中心原子的成键情况相同，故分子结构也相同，为正四面体型。9若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是()A若n2，则分子的空间构型结构为V形B若n3，则分子的空间构型为三角锥型C若n4，则分子的空间构型为正四面体型D以上说法都不正确答案C解析若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则A上的价电子对键电子对数B的个数，故当n2时，分子的空间构型为直线形；当n3时，分子的空间构型为平面三角形；当n4时，分子的空间构型为正四面体型。题组三分子结构的综合分析10已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是()AX原子一定是sp2杂化BX原子一定是sp3杂化CX原子上一定存在孤电子对D价层电子对互斥模型一定是平面三角形答案C解析若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有一对孤电子对或两对孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下X的原子轨道可能为sp2杂化，也可能是sp3杂化，A、B项错误，C项正确；若X有两对孤电子对，则该分子的价层电子对互斥模型为四面体型，D项错误。11下列说法正确的是()A有机物CH2=CHCH3中C原子的杂化类型有sp3和sp2，分子中含有2个键和7个键BCO和N2的原子总数、价电子总数均相等，故二者的性质完全相同CCOCl2分子中所有原子的最外层都不满足8电子稳定结构D已知Zn2的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，则ZnCl42的空间构型为正四面体型答案D解析双键两端的C原子均采取sp2杂化，甲基的C原子采取sp3杂化，该有机物分子中含有8个键和1个键，A项错误；CO和N2互为等电子体，某些性质相似，B项错误；COCl2的结构为，由此可知，分子中所有原子的最外层均满足8电子稳定结构，C项错误；由CH4的空间构型可判断ZnCl42的空间构型为正四面体型，D项正确。12碳铂是1,1-环丁二羧酸二氨合铂()的简称，属于第二代铂族抗癌药物，结构如图所示。下列说法正确的是()A碳铂中所有碳原子在同一平面上B碳铂的化学式为C6H6Pt(NH3)2C碳铂分子中sp3杂化的碳原子与sp2杂化的碳原子数目之比为21D1 mol 1,1-环丁二羧酸含有键的数目为12NA答案C解析根据碳铂的结构简式可知，有sp3杂化的碳原子，属于四面体结构，因此所有碳原子不可能在同一平面上，A错误；碳铂分子中sp3杂化的碳原子有4个，sp2杂化的碳原子有2个，即数目之比为21，C正确；由题中信息可知，1,1-环丁二羧酸的结构简式为，补全碳环上的氢原子，可得1 mol此有机物含有键的数目为18NA，D错误。13(1)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I。I的空间构型为_，中心原子的杂化方式为_。(2)从结构角度分析，NH和H3O两种阳离子的相同之处为_，不同之处为_(填字母)。A中心原子的杂化轨道类型B中心原子的价电子对数C空间构型D共价键类型(3)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化方式分别为_和_。答案(1)V形sp3(2)ABDC(3)spsp3解析(1)I中I原子为中心原子，其价电子对数，则中心原子采取sp3杂化，I的空间构型为V形。(2)NH中N原子的价电子对数，采取sp3杂化，空间构型为正四面体型；H3O中O原子的价电子对数4，采取sp3杂化，空间构型为三角锥型；两离子中均只含极性共价键，共价键类型相同。(3)CO2中C原子的价电子对数2，采取sp杂化。由甲醇的结构式可知，C原子形成四个共价单键，故C原子采取sp3杂化。14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：2-氯-4-氨基吡啶氯吡苯脲反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，断裂_个键，断裂_个键。(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。请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：_。H2O、NH3、CO2分子的空间构型分别是_，中心原子的杂化类型分别是_。答案(1)1(2)sp2、sp3sp2(3)NANA(4)HO键的键能大于HN键的键能V形、三角锥型、直线形sp3、sp3、sp解析(1)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)由于键比键更稳定，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键中的键和2-氯