第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论

第2课时杂化轨道理论[核心素养发展目标]1.通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。2.通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。一、杂化轨道理论简介1．杂化轨道的含义在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。2．杂化轨道理论要点(1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。(2)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。(4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。(1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子()(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的()(3)只有能量相近的轨道才能杂化()(4)杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键()(5)杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的p轨道可用于形成π键()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)√杂化轨道理论四要点(1)能量相近原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。(2)数目不变形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。(3)成键能力增强杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。(4)排斥力最小杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系1．杂化轨道的类型(1)sp3杂化轨道——正四面体形sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。如下图所示。(2)sp2杂化轨道——平面三角形sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如下图所示。(3)sp杂化——直线形sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，如下图所示。2．杂化轨道类型与分子空间结构的关系(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。杂化类型spsp2sp3轨道夹角180°120°109°28′杂化轨道示意图实例BeCl2BF3CH4分子结构示意图分子空间结构直线形平面三角形正四面体形(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。ABn型分子中心原子杂化类型中心原子孤电子对数空间结构实例AB2sp21V形SO2AB3sp31三角锥形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2V形H2S、NHeq\o\al(－,2)(1)杂化轨道的空间结构与分子的空间结构不一定一致()(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同()(3)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键分子其空间结构都是正四面体形()(4)凡AB3型共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键()(5)NH3分子的空间结构为三角锥形，则氮原子的杂化方式为sp3()(6)C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是sp2()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√1．填表物质价层电子对数杂化轨道数杂化轨道类型CO222spCH2O33sp2CH444sp3SO233sp2NH344sp3H2O44sp32.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是()①BF3②CH2=CH2③④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③ B．①⑤⑥C．②③④ D．③⑤⑥答案A解析sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形，①BF3为平面三角形且B—F夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道重叠形成π键；③与②相似；④乙炔中的碳原子为sp杂化，未杂化的2p轨道重叠形成π键；⑤NH3中的氮原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。判断中心原子杂化轨道类型的三种方法(1)根据杂化轨道数目判断杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。杂化轨道数目234杂化类型spsp2sp3(2)根据杂化轨道的空间分布判断①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。(3)根据杂化轨道之间的夹角判断①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。提醒有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法：饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化。1．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2 B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4答案B解析CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错误；均为sp3杂化，B项正确；BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错误；C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错误。2．(2019·岑巩县第四中学高二期末)下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是()A．CH≡CH B．CO2C．BeCl2 D．BF3答案C解析CH≡CH中含有三键，所以有π键，不符合题意，故A不选；CO2的结构式为O=C=O，分子中含有碳氧双键，含有π键，不符合题意，故B不选；氯化铍分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，分子中不含π键，故C选；BF3中B原子含有3个共价单键，所以价层电子对数是3，中心原子以sp2杂化轨道成键，故D不选。3．下列有关甲醛(HCHO)分子的说法正确的是()①C原子采取sp杂化 ②甲醛分子为三角锥形结构③C原子采取sp2杂化 ④甲醛分子为平面三角形结构A．①②B．②③C．③④D．①④答案C解析甲醛(HCHO)分子中的C原子为中心原子，其价层电子对数为3，C原子采取sp2杂化，C原子与其他原子形成3个σ键，没有孤电子对，故甲醛分子为平面三角形结构。综上所述，有关甲醛(HCHO)分子的说法正确的是③④，故选C。4．已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是()A．X原子一定是sp2杂化B．X原子一定为sp3杂化C．X原子上一定存在孤电子对D．VSEPR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VSEPR模型为四面体形，D项错误。5．在BrCH=CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是()A．sp-p B．sp2-sC．sp2-p D．sp3-p答案C解析分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5，4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。6．乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是()①每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道②每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道③每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道④每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道A．①③B．②④C．①④D．②③答案B解析乙烯分子中每个C原子与1个C原子和2个H原子成键，必须形成3个σ键，6个原子在同一平面上，则键角为120°，为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道，2个C原子成键时形成1个π键，②④正确，故选B。7．回答下列问题(1)图(a)为S8的结构，其硫原子的杂化轨道类型为________________。(2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为________；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。(3)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为________，中心原子的杂化方式为________________。(4)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为________________。(5)AlHeq\o\al(－,4)中，Al原子的轨道杂化方式为________。答案(1)sp3(2)平面三角形sp3(3)3∶1sp2(4)sp3(5)sp3一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列关于杂化轨道的说法中，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．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化轨道出现D．孤电子对有可能参加杂化答案B解析ⅠA族元素如果是碱金属，易失电子，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p轨道，不可能有sp4杂化。2．下列关于原子轨道的说法正确的是()A．凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和1个C原子的2p轨道混合起来而形成的C．sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键答案C解析中心原子采取sp3杂化的分子，VSEPR模型是四面体，但其空间结构不一定是四面体，如：水和氨气分子中中心原子采取sp3杂化，但H2O是V形，NH3是三角锥形，故A错误；CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的一个2s轨道和3个2p轨道杂化形成，1s轨道和2p轨道的能量差别较大，不能形成杂化轨道，故B错误；同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化可混合起来形成一组能量相同的新轨道，杂化轨道数＝孤电子对数＋与之相连的原子数，故C正确；BF3中B原子的价层电子对数为3，B原子的杂化类型为sp2杂化，故D错误。3．水分子在特定条件下容易得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)。下列对上述过程的描述不合理的是()A．氧原子的杂化类型发生了改变B．微粒的形状发生了改变C．微粒的化学性质发生了改变D．微粒中的键角发生了改变答案A解析水中氧的杂化为sp3，H3O＋中氧的杂化为sp3，则氧原子的杂化类型没有改变，故A不合理；水分子为V形，H3O＋为三角锥形，则微粒的形状发生了改变，故B合理；因结构不同，则性质不同，微粒的化学性质发生了改变，故C合理；水分子为V形，H3O＋为三角锥形，微粒中的键角发生了改变，故D合理。4．下列说法中正确的是()A．PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是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．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形D．AB3型的分子空间结构必为平面三角形答案C解析PCl3中P原子形成3个σ键，P上还有一对孤电子对，P为sp3杂化，PCl3分子是三角锥形，A项错误；sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形(如CH3Cl)或三角锥形(如NH3)或V形(如H2O)，C项正确；AB3型的分子空间结构可能为平面三角形(如BF3)或三角锥形(如NH3)，D项错误。5．氨气分子空间结构是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为()A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道C．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强D．氨气的相对分子质量大于甲烷答案C解析本题考查分子空间结构的判断。NH3中N原子形成3个σ键，有一对未成键的孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3型杂化，孤电子对对成键电子的排斥作用较强，N—H之间的键角小于109°28′，所以氨气分子空间结构是三角锥形；CH4分子中C原子采取sp3型杂化，杂化轨道全部用于成键，碳原子连接4个相同的原子，C—H之间的键角相等为109°28′，故CH4为正四面体形，故A、B、D错误，C正确。6．BF3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BFeq\o\al(－,4)，则BF3和BFeq\o\al(－,4)中B原子的杂化轨道类型分别是()A．sp2、sp2 B．sp3、sp3C．sp2、sp3 D．sp、sp2答案C7．如图在乙烯分子中有5个σ键、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形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键D．C—C之间是sp2形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键答案A解析CH2=CH2中含有5个σ键：其中4个是在C—H之间，另一个是在C—C之间；且在C—C之间还有一个未杂化的2p轨道形成π键。8．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()A．sp2杂化；sp2杂化B．sp3杂化；sp3杂化C．sp2杂化；sp3杂化D．sp杂化；sp3杂化答案C解析羰基上的碳原子共形成3个σ键，为sp2杂化，两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键，为sp3杂化。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。9．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是()A．烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键B．炔烃分子中碳碳三键由2个σ键、1个π键组成C．甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键D．苯环中存在6个碳原子共有的大π键答案BC解析烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采用sp3杂化轨道成键。碳碳三键由1个σ键、2个π键组成；苯环中碳原子采用sp2杂化轨道成键，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键；甲苯分子中—CH3中的C采用sp3杂化。10．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A11．氯化亚砜(SOCl2)可作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜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．三角锥形、sp3 B．V形、sp2C．平面三角形、sp2 D．三角锥形、sp2答案A12．下列关于NHeq\o\al(＋,4)、NH3、NHeq\o\al(－,2)三种微粒的说法不正确的是()A．三种微粒所含有的电子数不相等B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同C．三种微粒的空间结构相同D．键角大小关系：NHeq\o\al(＋,4)>NH3>NHeq\o\al(－,2)答案AC三、非选择题13．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)，该分子的形状是________。(2)下列关于PCl5分子的说法正确的有________(填字母)。A．PCl5分子中磷原子没有孤电子对B．PCl5分子中没有形成π键C．PCl5分子中所有的Cl—P—Cl键角都相等(3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化物，而N只能形成一种氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是___________________________。(4)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：___________________________________。(5)经测定，NH5中存在离子键，N原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5中H元素的化合价为________和________；该化合物中N原子的杂化方式________。答案(1)PCl3三角锥形(2)AB(3)N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5(4)不对，因为N原子没有2d轨道(5)＋1－1sp314．“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌，三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体，请回答下列问题：(1)写出基态碳原子的电子排布式________。(2)氰胺中—C≡N中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是________、________、________。(3)一个三聚氰胺分子中有________个σ键。(4)三聚氰胺与三聚氰酸()分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取________杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是________(填字母)。A．2个σ键 B．2个π键C．1个σ键，1个π键答案(1)1s22s22p2(2)spsp2sp3(3)15(4)sp2C解析(2)—C≡N中的N原子、环上的N原子、—NH2中的N原子分别形成1、2、3个σ键且均有一对未成键电子，所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。(3)除每个双键上有1个π键外，其余均为σ键，共15个。(4)由于该分子中C与O形成双键，则应采取sp2方式成键，sp2杂化的C原子与氧原子间有1个σ键、1个π键。15．(2019·山西省实验中学月考)已知下列微粒：①CH4②CH2=CH2③CH≡CH④NH3⑤NHeq\o\al(＋,4)⑥BF3⑦H2O⑧H2O2。试回答下列问题。(1)分子空间构型为正四面体形的是________(填序号，下同)。(2)中心原子为sp3杂化的是________，中心原子为sp2杂化的是________，中心原子为sp杂化的是________。(3)所有原子共平面(含共直线)的是________，共直线的是________。答案(1)①⑤(2)①④⑤⑦⑧②⑥③(3)②③⑥⑦③解析①CH4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3杂化，CH4的空间构型为正四面体形；②CH2=CH2中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2杂化，CH2=CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp杂化，CH≡CH的空间构型为直线形；④NH3中N原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3杂化，NH3的空间构型为三角锥形；⑤NHeq\o\al(＋,4)中N原子采取sp3杂化，NHeq\o\al(＋,4)的空间构型为正四面体形；⑥BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2杂化，BF3的空间构型为平面三角形。课后检测一、选择题：本题共11小题，每小题2分，共22分。每小题只有一个选项符合题意。1．(烟台第二中学高二月考)下列说法中正确的是()A．键能越小，表示化学键越牢固，难以断裂B．两原子核越近，键长越长，化学键越牢固，性质越稳定C．破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量D．键能、键长只能定性地分析化学键的特性答案C解析键能越大，表示化学键越牢固，难以断裂，故A错误；两原子核越近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定，故B错误；破坏化学键时，消耗能量，而形成新的化学键时，则释放能量，故C正确；键能、键长能定量分析化学键的特性，故D错误。2．(烟台第二中学高二月考)下列有关化学键类型的叙述正确的是()A．全部由非金属元素原子构成的化合物中肯定不存在离子键B．所有物质中都存在化学键C．已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键答案D解析全部由非金属元素原子构成的化合物中可能存在离子键，如：氯化铵，故A错误；有的物质中不存在化学键，如稀有气体分子中不含化学键，故B错误；已知乙炔的结构式为H—C≡C—H，则乙炔中存在3个σ键和2个π键，故C错误；乙烷分子中只有单键，所以只存在σ键，不存在π键，故D正确。3．下列说法中不正确的是()A．N2分子有一个σ键，两个π键B．同一分子内σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强C．两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键D．气体单质中，一定有σ键，可能有π键答案D解析N2分子的结构式为N≡N，含有一个σ键，两个π键，故A正确；共价键重叠程度越大，越稳定，同一分子内σ键比π键强，故B正确；两个原子间形成共价键时，头碰头式的重叠方式只有一个，则两个原子间形成共价键时，最多有一个σ键，故C正确；单原子分子不含共价键，如氦气，故D错误。4．下列关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法正确的是()A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子B．SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子C．CS2为非极性分子，在三种物质中熔、沸点最低D．NH3在水中溶解度很大只是因为NH3是极性分子答案B解析根据相似相溶规律，水是极性分子，CS2是非极性分子，所以CS2在水中的溶解度很小，故A项错误；因为SO2和NH3都是极性分子，水也是极性分子，根据相似相溶规律，二者均易溶于水，故B项正确；CS2在常温下是液体，SO2和NH3在常温下是气体，CS2的熔、沸点最高，故C项错误；NH3在水中溶解度很大，除了因为NH3是极性分子外，还因为NH3分子和H2O分子之间可以形成氢键，故D项错误。5．(徐州一中高二期末调研)无线电频率可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种频率下持续燃烧。上述中“结合力”实质是()A．分子间作用力 B．非极性共价键C．氢键 D．极性共价键答案D解析水分子是由H原子和O原子构成的，H原子和O原子之间存在极性共价键，“释放出氢原子”必须破坏水分子内的氢氧键，这是一种共价键。6．(河南高二期末)氰气的化学式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N，性质与卤素相似。下列说法正确的是()A．不和氢氧化钠溶液发生反应B．分子中N≡C的键长大于C—C的键长C．分子中含有2个σ键和4个π键D．分子中既有极性键，又有非极性键答案D解析氯气能与NaOH反应，氰气与氯气的性质相似，则能和氢氧化钠溶液发生反应，A项错误；分子中N原子半径小于碳原子，则分子中的N≡C的键长小于C—C的键长，B项错误；分子中含有3个σ键和4个π键，C项错误；分子中C—C为非极性键，N≡C为极性键，D项正确。7．PH3是一种无色剧毒气体，其分子结构和NH3相似。下列判断错误的是()A．PH3分子呈三角锥形B．PH3和NH3分子中孤对电子数相同C．PH3分子中H原子之间是非极性键D．PH3分子稳定性低于NH3分子，因为N—H键能高答案C解析PH3分子结构和NH3相似，氨气是三角锥形结构，A正确；N元素和P元素属于同一主族，所以PH3和NH3分子中孤电子对数相同，B正确；P和H是不同的非金属元素，则二者形成的化学键是极性键，H原子之间不成键，C不正确；P元素的非金属性弱于氮元素的非金属性，N—H键能较高，故PH3分子稳定性低于NH3分子的稳定性，D正确。8．三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如下图所示，已知其燃烧热ΔH＝－3677kJ·mol－1(P被氧化为P4O10)，下列有关P4S3的说法不正确的是()A．分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构B．P4S3中硫元素为－2价，磷元素为＋3价C．一个P4S3分子中含有三个非极性共价键D．热化学方程式为：P4S3(s)＋8O2(g)=P4O10(s)＋3SO2(g)ΔH＝－3677kJ·mol－1答案B解析P原子最外层有5个电子，S原子最外层有6个电子，根据P4S3的结构可知，P形成3个共价键、S形成2个共价键，所以分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构，故A正确；若P4S3中硫元素为－2价，磷元素为＋3价，化合价代数和不等于0，故B错误；同种原子间的共价键是非极性共价键，一个P4S3分子中含有三个非极性共价键，故C正确；燃烧热是1mol可燃物完全燃烧放出的热量，所以P4S3燃烧的热化学方程式为：P4S3(s)＋8O2(g)=P4O10(s)＋3SO2(g)ΔH＝－3677kJ·mol－1，故D正确。9．(厦门外国语学校高二月考)下列关于苯乙炔的说法错误的是()A．该分子有8个σ键，5个π键B．该分子中碳原子有sp和sp2杂化C．该分子存在非极性键D．该分子中有8个碳原子在同一平面上答案A解析苯乙炔分子中含14个σ键，苯环中的碳原子都是sp2杂化，每个碳原子与另外两个相邻的碳以碳碳键相连，且每个碳原子还与氢原子形成一个碳氢键。同时六个碳原子还会各自提供一个p轨道和1个电子共同形成大π键，共含3个π键，故A错误；分子中苯环中碳碳键是介于单双键之间的特殊化学键，碳原子都是sp2杂化，碳碳三键中是sp杂化，该分子中碳原子有sp和sp2杂化，故B正确；同种原子间形成的共价键为非极性键，碳碳键为非极性键，故C正确；苯环是平面形结构，碳碳三键是直线形结构，因此该分子中有8个碳原子在同一平面上，故D正确。10．(贵州罗甸县第一中学高二期末)下列关于价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的叙述中不正确的是()A．VSEPR模型可用来预测分子的空间结构B．分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构C．分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定D．中心原子上的孤电子对不参与互相排斥答案D解析价层电子对互斥理论可用来预测分子的空间结构，故A正确；空间结构与价层电子对相互排斥有关，因此分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构，故B正确；多原子分子内，两个共价键之间的夹角，分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定，故C正确；中心原子上的孤电子对参与相互排斥，如H2O中中心原子为O，O有2个孤电子对，空间结构为V形，甲烷中中心原子为C，无孤电子对，空间结构为正四面体，故D错误。11．(宁夏银川二中高二月考)下列共价键①H—H、②H—F、③H—O、④N—H、⑤P—H中，键的极性由小到大的顺序正确的是()A．①②③④⑤ B．⑤④③②①C．①⑤④③② D．②③④⑤①答案C解析对于元素周期表中，同周期的元素从左到右原子半径减小，原子核对外层电子的引力增强，与氢元素形成共价键时极性增强，则极性由小到大分别是N—H、H—O、H—F；同主族的元素从上到下原子半径增大，原子核对外层电子的引力减弱，与氢元素形成共价键时极性减弱，对于第ⅤA族的元素，与氢元素形成共价键时，极性：N—H大于P—H；H—H属于非极性键，极性由小到大的顺序为：①⑤④③②。二、选择题：本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有一个或两个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。12．(云南大关县第二高级中学高二期末)若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是()A．氢键；分子间作用力；极性键B．氢键；氢键；非极性键C．氢键；极性键；分子间作用力D．分子间作用力；氢键；非极性键答案A解析固态水中和液态水中含有氢键，当雪花→水→水蒸气主要是氢键被破坏，但属于物理变化，共价键没有破坏，水蒸气→氧气和氢气，为化学变化，破坏的是极性共价键，故在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是氢键、分子间作用力、极性键。13．(新疆高二期末)下列事实与氢键有关的是()A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B．水加热到很高的温度都难以分解C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高D．水结成冰体积膨胀答案D解析HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱与共价键有关系，A不选；水加热到很高的温度都难以分解与共价键有关系，B不选；CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高与分子间作用力有关系，C不选；水结成冰体积膨胀与氢键有关系，D选。14．(四川省南充高级中学高二月考)下列说法不正确的是()A．的σ键和π键比例为4∶1B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ·mol－1)分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋C．Na、P、Cl的电负性依次减小D．CH3CH(OH)COOH分子中有手性碳原子答案AC解析的分子式为C4H8O4N2Cu，σ键和π键个数分别为18、2，其比例为9∶1，A错误；根据题给数据可知，I2与I3差距较大，则其最外层有2个电子，当它与氯气反应时可能生成的阳离子是X2＋，B正确；Na、P、Cl为同一周期元素，原子序数依次增大，则电负性依次增大，C错误。15．下表为元素周期表前四周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()A．常压下五种元素的单质中，Z单质的沸点最高B．Y、Z的阴离子电子层结构都与R原子的相同C．Y元素的非金属性比W元素的非金属性强D．W的氢化物的沸点比X的氢化物的沸点低答案CD解析根据元素在元素周期表中的位置可判断，X是N、Y是S、Z是Br、W是P、R是Ar。常压下五种元素的单质中，硫的沸点最高，故A错误；溴离子含有36个电子，和Ar的不同，故B错误；同周期自左向右非金属性逐渐增强，则S元素的非金属性比P元素的非金属性强，故C正确；氨气分子间含有氢键，所以氨气的沸点高于磷化氢的沸点，故D正确。16．(江苏省徐州一中高二期末)下列化合物中，含有3个手性碳原子的是()A. B.C. D.答案A解析含有3个手性碳原子，故A正确；含有2个手性碳原子，故B错误；含有1个手性碳原子，故C错误；含有1个手性碳原子，故D错误。三、非选择题：本题共5个小题，共58分。17．(8分)Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②Y原子价电子(外围电子)排布为msnmpn；③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)Z2＋的核外电子排布式是_______________________________________________。(2)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是________(填字母)。a．稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙b．稳定性：甲>乙，沸点：甲<乙c．稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙d．稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙(3)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为________(用元素符号作答)。(4)Q的一种氢化物相对分子质量为26，其分子中σ键与π键的个数之比为________。答案(1)1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9(2)b(3)Si<C<N(4)3∶2解析Z原子序数为29，则Z是Cu。Y原子价电子排布为msnmpn，则n为2，Y是第ⅣA族短周期元素，且Q、R、X、Y原子序数依次递增，由③知R、Q在第二周期，由④知Q为C，X在第ⅥA族，原子序数X<Y，则X为O，Y为Si，R为N。(1)Cu2＋核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9。(2)稳定性是CH4>SiH4，因为C非金属性比Si强；沸点是SiH4>CH4，因为组成和结构相似的分子，其相对分子质量越大，分子间作用力越强，其沸点越高，故选b。(3)C、N、Si元素中N非金属性最强，其第一电离能数值最大。(4)C的相对分子质量为26的氢化物是C2H2，乙炔分子中碳原子与碳原子间形成了一个σ键和两个π键，碳原子与氢原子间形成两个σ键，则乙炔分子中σ键与π键个数之比是3∶2。18．(12分)(云南双江第一完全中学高二月考)(1)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为________，中心原子的杂化方式为________。(2)AlHeq\o\al(－,4)中，Al原子的轨道杂化方式为________；列举与AlHeq\o\al(－,4)空间结构相同的一种离子和一种分子：______、________(填化学式)。(3)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“＝”)。答案(1)3∶1sp2(2)sp3NHeq\o\al(＋,4)CH4(3)sp2＜解析(1)COCl2分子中有1个C=O和2个C—Cl，所以COCl2分子中σ键的数目为3，π键的数目为1，个数比3∶1，中心原子C的价层电子对数＝3＋eq\f(4－1×2－2,2)＝3，故中心原子杂化方式为sp2。(2)AlHeq\o\al(－,4)中Al原子孤电子对数＝eq\f(3＋1－1×4,2)＝0，杂化轨道数目＝4＋0＝4，Al原子杂化方式为sp3，与AlHeq\o\al(－,4)空间结构相同的离子，可以用C原子替换Al原子则不带电荷：CH4，可以用N原子与1个单位正电荷替换Al原子：NHeq\o\al(＋,4)。(3)SnBr2分子中Sn原子价层电子对个数＝2＋eq\f(1,2)×(4－2×1)＝3，所以Sn原子的轨道杂化方式为sp2杂化，且含有一对孤电子对，所以该分子为V形分子，孤电子对对成键电子对有排斥作用，所以其键角小于120°。19．(11分)芦笋中的天冬酰胺(结构如下图)和微量元素硒、铬、锰等，具有提高身体免疫力的功效。(1)天冬酰胺所含元素中，________(填元素名称)元素基态原子核外未成对电子数最多。(2)天冬酰胺中碳原子的杂化轨道类型有________种。(3)H2S和H2Se的参数对比见下表。化学式键长/nm键角沸点/℃H2S1.3492.3°－60.75H2Se1.4791.0°－41.50①H2Se含有的共价键类型为________。②H2S的键角大于H2Se的原因可能为_____________________________________。(4)已知钼(Mo)位于第五周期ⅥB族，钼、铬、锰的部分电离能如下表所示：编号I5/kJ·mol－1I6/kJ·mol－1I7/kJ·mol－1I8/kJ·mol－1A699092201150018770B670287451545517820C525766411212513860A是________(填元素符号)，B的价电子排布式为____________________________。答案(1)氮(2)2(3)①极性键②S的电负性强于Se，形成的共用电子对斥力大，H2S的键角大(4)Mn3d54s1解析(1)组成天冬酰胺的H、C、N、O分别有1、2、3、2个未成对电子。(2)碳原子全形成单键为sp3杂化，有1个双键的为sp2杂化，故有2种杂化方式。(3)①不同种元素形成的为极性键。②S的电负性强于Se，形成的共用电子对斥力大，故H2S键角大。(4)钼、铬、锰价电子数分别为6、6、7，根据电离能判断得出A、B、C分别有7、6、6个价电子，相同级别的电离能B大于C，所以B为铬，A为锰；铬的价电子排布式为3d54s1。20．(15分)(烟台第二中学高二月考)X、Y、Z、W是元素周期