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基礎課時9　雜化軌道理論簡介
學習目標　1.通過雜化軌道理論的學習，能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結構的影響。2.通過雜化軌道理論的學習，掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結構分析的思維模型。
一、雜化軌道理論簡介
(一)知識梳理
1.雜化軌道理論及應用
(1)雜化軌道理論是一種價鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結構提出的。
(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軌道發生混雜，形成4個能量相等的sp3雜化軌道。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—H σ鍵，4個C—H是等同的，因此CH4呈正四面體形結構。
(3)概念：在外界條件影響下，原子內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.雜化軌道的形成及其特點
3.雜化軌道三種基本類型
(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s和p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結構為正四面體形。如圖所示。
(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s和p的成分，sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形，如圖所示。
(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s和p的成分，sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形，如圖所示。
微點撥：sp、sp2兩種雜化形式中還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵，而雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。
4.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型
雜化軌道類型 VSEPR模型 典型分子 空間結構
sp CO2 直線形
sp2 SO2 V形
sp2 SO3 平面三角形
sp3 H2O V形
sp3 NH3 三角錐形
sp3 CH4 正四面體形
1.判斷正誤(對的在括號內打“√”，錯的在括號內打“×”。)
(1)雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數目相同，但能量不同。(　　)
(2)雜化軌道間的夾角與分子內的鍵角不一定相同。(　　)
(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結構都是正四面體形。(　　)
(4)凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×
解析　(1)形成雜化軌道過程中，形成的雜化軌道數與參與雜化的原子軌道數相等。參與雜化的原子軌道能量是不同的。
(2)分子內的鍵角是成鍵電子對和孤電子對相互排斥的結果，與雜化軌道間的夾角不一定相同。
(3)中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結構有四面體形、三角錐形和V形。
(4)AB3型的共價化合物，其中心原子A不是都采用sp3雜化軌道成鍵、還有其他的成鍵方式。
2.下列關于雜化軌道的說法中，錯誤的是(　　)
A.第ⅠA族元素成鍵時不可能有雜化軌道
B.雜化軌道既可能形成σ鍵，也可能形成π鍵
C.s軌道和p軌道雜化不可能有sp4雜化軌道出現
D.雜化軌道可容納孤電子對
答案　B
解析　第ⅠA族元素如果是堿金屬，易失電子，如果是H，一個電子在1s能級上，不可能雜化；雜化軌道只能形成σ鍵，不可能形成π鍵；p能級只有3個p軌道，不可能有sp4雜化。
3.下列圖形表示sp2雜化軌道的電子云輪廓圖的是(　　)
答案　D
解析　A項，雜化軌道的空間結構為直線形，夾角為180°，共有2個雜化軌道，為sp雜化，錯誤；B項，未形成雜化軌道，錯誤；C項，雜化軌道的空間結構為正四面體形，共有4個雜化軌道，為sp3雜化，錯誤；D項，雜化軌道的空間結構為平面三角形，夾角為120°，共有3個雜化軌道，為sp2雜化，正確。
【題后歸納】　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.數目不變
形成的雜化軌道數與參與雜化的原子軌道數相等。
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.排斥力最小
雜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、雜化軌道理論的應用
1.判斷中心原子雜化軌道類型的三方法
(1)根據雜化軌道數目判斷
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，故有下列關系：雜化軌道數目＝價層電子對數目＝σ鍵電子對數目＋中心原子的孤電子對數目，再由雜化軌道數目確定雜化類型。
雜化軌道數目 2 3 4
雜化類型 sp sp2 sp3
(2)根據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形或三角錐形，則中心原子發生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，則中心原子發生sp雜化。
(3)根據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′，則中心原子發生sp3雜化。
②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發生sp2雜化。
③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發生sp雜化。
2.雜化軌道類型與分子空間結構的關系
(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個ns和一個np 一個ns和兩個np 一個ns和三個np
軌道夾角 180° 120° 109°28′
雜化軌道示意圖
實例 BeCl2 BF3 CH4
分子結構示意圖
分子空間結構名稱 直線形 平面三角形 正四面體形
(2)當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構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 空間結構 實例
AB2 sp2 1 V形 SO2
AB3 sp3 1 三角錐形 NH3、PCl3、 NF3、H3O＋
AB2或(B2A) 2 V形 H2S、NH
(3)有機物分子中碳原子雜化類型的判斷方法
飽和碳原子均采取sp3雜化；連接雙鍵的碳原子均采取sp2雜化；連接三鍵的碳原子均采取sp雜化。
1.下列有關雜化軌道理論的說法不正確的是(　　)
A.雜化前后的軌道數不變，但軌道的形狀發生了改變
B.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°
C.四面體形、三角錐形的結構可以用sp3雜化軌道解釋
D.雜化軌道全部參與形成化學鍵
答案　D
解析　雜化過程中，原子軌道總數不變，即雜化軌道的數目與參與雜化的原子軌道數目相等，雜化后軌道的形狀發生變化，A正確；sp3、sp2與sp雜化軌道的空間結構分別為正四面體形、平面三角形和直線形，因此其雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°和180°，B正確；部分四面體形、三角錐形和V形分子的結構可以用sp3雜化軌道解釋，如甲烷分子、氨分子、水分子，C正確；雜化軌道可以部分參與形成化學鍵，如NH3中N原子采取sp3雜化，形成了4個sp3雜化軌道，但是只有3個雜化軌道參與形成化學鍵，D錯誤。
2.下列分子的空間結構可用sp2雜化軌道來解釋的是(　　)
①BF3　②CH2===CH2　③　④CH≡CH?、軳H3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥
C.②③④ D.③⑤⑥
答案　A
解析　sp2雜化軌道形成夾角為120°的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120°；②C2H4中碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；③與②相似；④乙炔中的碳原子為sp雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；⑤NH3中的氮原子為sp3雜化；⑥CH4中的碳原子為sp3雜化。
3.如圖在乙烯分子中有5個σ鍵、一個π鍵，它們分別是(　　)
A.sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵
B.sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵
C.C—H之間是sp2形成的σ鍵，C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
D.C—C之間是sp2形成的σ鍵，C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
答案　A
解析　CH2===CH2中含有5個σ鍵：其中4個是在C—H之間，另一個是在C—C之間；且在C—C之間還有一個未雜化的2p軌道形成π鍵。
4.已知下列微粒：①CH4?、贑H2===CH2
③CH≡CH?、躈H3?、軳H?、轇F3?、逪2O
⑧H2O2。試回答下列問題。
(1)分子空間構型為正四面體形的是________________ (填序號，下同)。
(2)中心原子為sp3雜化的是____________，中心原子為sp2雜化的是____________，中心原子為sp雜化的是____________。
(3)所有原子共平面(含共直線)的是_________________________，
共直線的是____________。
答案　(1)①⑤
(2)①④⑤⑦⑧　②⑥　③
(3)②③⑥⑦　③
解析　①CH4中C原子雜化軌道數＝σ鍵數＋孤電子對數＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3雜化，CH4的空間構型為正四面體形；②CH2===CH2中C原子雜化軌道數＝σ鍵數＋孤電子對數＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2雜化，CH2===CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp雜化，CH≡CH的空間構型為直線形；④NH3中N原子雜化軌道數＝σ鍵數＋孤電子對數＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3雜化，NH3的空間構型為三角錐形；⑤NH中N原子采取sp3雜化，NH的空間構型為正四面體形；⑥BF3中B原子雜化軌道數＝σ鍵數＋孤電子對數＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2雜化，BF3的空間構型為平面三角形；⑦H2O中O原子雜化軌道數為4，孤電子對數為2，采取sp3雜化，空間構型V形；⑧H2O2中O原子雜化軌道數為4，孤電子對數為2，采取sp3雜化，為書頁形分子。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)雜化軌道理論簡介
1.用鮑林的雜化軌道理論解釋CH4分子的正四面體形結構，下列說法不正確的是(　　)
A.C原子的4個雜化軌道的能量一樣
B.C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣
C.C原子的4個價層電子分別占據4個sp3雜化軌道
D.C原子有1個sp3雜化軌道由孤電子對占據
答案　D
解析　甲烷中C原子采取sp3雜化，每個雜化軌道上有1個電子分別與1個H原子上的電子結合形成共價鍵，這四個共價鍵完全相同，軌道間的夾角為109°28′，形成正四面體形的分子。
2.水分子在特定條件下容易得到一個H＋，形成水合氫離子(H3O＋)。下列對上述過程的描述不合理的是(　　)
A.氧原子的雜化類型發生了改變
B.微粒的形狀發生了改變
C.微粒的化學性質發生了改變
D.微粒中的鍵角發生了改變
答案　A
解析　水中氧的雜化為sp3，H3O＋中氧的雜化為sp3，則氧原子的雜化類型沒有改變，故A不合理；水分子為V形，H3O＋為三角錐形，則微粒的形狀發生了改變，故B合理；因結構不同，則性質不同，微粒的化學性質發生了改變，故C合理；水分子為V形，H3O＋為三角錐形，微粒中的鍵角發生了改變，故D合理。
3.下列關于雜化軌道的敘述中，不正確的是(　　)
A.分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時，該分子不一定為正四面體結構
B.雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對
C.NH3和CH4兩個分子中中心原子N和C都是通過sp3雜化軌道成鍵
D.用雜化軌道理論與VSEPR模型分析分子空間結構的結果常常相互矛盾
答案　D
解析　中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子可能是正四面體形(如CH4)、三角錐形(如NH3)或者V形(如H2O)，A正確；π鍵是由未參與雜化的軌道“肩并肩”重疊形成的，雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納孤電子對，B正確；正四面體形的CH4和三角錐形的NH3中，中心原子C和N都是通過sp3雜化軌道成鍵，C正確；雜化軌道理論和VSEPR模型都是為了解釋分子的空間結構而提出的理論，兩者不矛盾，可以先通過VSEPR模型判斷出分子的空間結構，再判斷出中心原子的雜化軌道類型，D錯誤。
4.氨氣分子的空間結構是三角錐形，而甲烷分子的空間結構是正四面體形，這是因為(　　)
A.兩種分子的中心原子的雜化軌道類型不同，NH3中N原子為sp2雜化，而CH4中C原子是sp3雜化
B.NH3分子中氮原子形成3個雜化軌道，CH4分子中碳原子形成4個雜化軌道
C.NH3分子中中心原子上有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子對的排斥作用較強
D.氨氣是四原子化合物，甲烷為五原子化合物
答案　C
解析　NH3和CH4中的中心原子都是sp3雜化，都形成夾角為109°28′的四個雜化軌道，只是NH3分子中N原子利用其中3個sp3雜化軌道與3個H原子的1s軌道成鍵，另一個sp3雜化軌道被孤電子對占據，所以NH3分子為三角錐形，而CH4分子中4個sp3雜化軌道全部用于形成4個C—H，所以CH4分子為正四面體形。
(二)雜化軌道的應用
5.有機物(如圖)中下方標有數字“1”“2”“3”的碳原子的雜化方式依次為(　　)
A.sp、sp2、sp3 B.sp2、sp、sp3
C.sp3、sp2、sp D.sp、sp、sp3
答案　B
解析　苯環上碳原子的價層電子對數為3，則為sp2雜化，中心原子碳為平面三角形結構，所以鍵角為120°，此時每個碳原子還剩一個單電子，就形成一個大π鍵，就是介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的特殊鍵；“1”苯環上碳原子雜化方式是sp2；“2”碳碳三鍵兩端的C原子含有2個σ鍵，則碳原子采用sp雜化；“3”甲基含有4個σ鍵，則碳原子采用sp3雜化。
6.已知H2O2分子的空間結構可在二面角中表示，如圖所示，下列有關H2O2結構的說法正確的是(　　)
A.H2O2中有3個σ鍵、1個π鍵
B.H2O2為非極性分子
C.H2O2中氧原子為sp雜化
D.H2O2沸點高達158 ℃，可推測H2O2分子間可形成氫鍵
答案　D
解析　A.過氧化氫分子內都是單鍵，所以H2O2中有3個σ鍵，故A錯誤；B.H2O2分子中正電中心和負電中心不重合，所以是由極性鍵形成的極性分子，故B錯誤；C.H2O2中氧原子形成兩個單鍵和兩個孤電子對，所以氧原子為sp3雜化，故C錯誤；D. 氫鍵主要存在于N、F、O三種元素的氫化物分子之間，可使物質的熔沸點變大，而H2O2沸點高達158 ℃，可推測H2O2分子間可形成氫鍵，故D正確。
7.As2O3(砒霜)是兩性氧化物(分子結構如圖所示)，與鹽酸反應生成AsCl3，AsCl3被LiAlH4還原生成AsH3。下列說法正確的是(　　)
A.As2O3分子中As原子的雜化方式為sp2
B.LiAlH4為共價化合物
C.AsCl3空間結構為平面三角形
D.AsH3分子中鍵角小于109°28′
答案　D
解析　As2O3中As原子價層電子對數是4且含有1個孤電子對，根據價層電子對互斥模型判斷As原子雜化類型為sp3，故A錯誤；只含共價鍵的化合物為共價化合物，含有離子鍵的化合物為離子化合物，該物質是由Li＋和AlH構成的，為離子化合物，故B錯誤；AsCl3中As原子價層電子對數＝3＋×(5－3×1)＝4，且含有1個孤電子對，根據價層電子對互斥理論判斷其空間構型為三角錐形，故C錯誤；AsH3中As原子價層電子對數＝3＋×(5－3×1)＝4，且含有1個孤電子對，根據價層電子對互斥模型知，AsH3空間構型為三角錐形，鍵角小于109°28′，故D正確。
8.原子形成化合物時，電子云間的相互作用對物質的結構和性質會產生影響。
請回答下列問題：
(1)BF3分子的空間結構為____________，NF3分子的空間結構為____________。
(2)碳原子有4個價電子，在形成化合物時價電子均參與成鍵，但雜化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四種分子中，碳原子采取sp雜化的分子是____________(寫結構簡式，下同)，采取sp2雜化的分子是____________，采取sp3雜化的分子是____________。
(3)已知H2O、NH3、CH4三種分子中，鍵角由大到小的順序是CH4>NH3>H2O，請分析可能的原因是___________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)平面三角形　三角錐形
(2)CH≡CH　CH2===CH2、　CH3CH3
(3)三者中心原子都為sp3雜化，CH4分子中的C原子上沒有孤電子對，NH3分子中的N原子上有1個孤電子對，H2O分子中的O原子上有2個孤電子對，中心原子上孤電子對數越多，對成鍵電子對的排斥作用越大，則鍵角越小
解析　(1)BF3分子中的B原子采取sp2雜化，沒有孤電子對，所以其分子的空間結構為平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3雜化，存在一個孤電子對，所以其分子的空間結構為三角錐形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3雜化，乙烯和苯分子中的碳原子均采取sp2雜化，乙炔分子中的碳原子采取sp雜化。(3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C原子均采取sp3雜化，而在O原子上有2個孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用最大，鍵角最?。籒原子上有1個孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用沒有水分子的大；C原子上無孤電子對，鍵角最大。
B級　素養培優練
9.表中各粒子對應的空間結構及解釋均正確的是(　　)
選項 粒子 空間結構 解釋
A 氨基負離子(NH) 直線形 N原子采取sp雜化
B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采取sp2雜化
C 碳酸根離子(CO) 三角錐形 C原子采取sp3雜化
D 乙炔(C2H2) 平面形 C原子采取sp2雜化且C原子的價電子均參與成鍵
答案　B
解析　NH中中心N原子的價層電子對數為2＋×(5＋1－2×1)＝4，孤電子對數為2，雜化軌道數為4，采取sp3雜化，空間結構為V形，A項錯誤；SO2中中心S原子的價層電子對數為2＋×(6－2×2)＝3，孤電子對數為1，雜化軌道數為3，采取sp2雜化，空間結構為V形，B項正確；CO中中心C原子的價層電子對數為3＋×(4＋2－3×2)＝3，不含孤電子對，雜化軌道數為3，采取sp2雜化，空間結構為平面三角形，C項錯誤；C2H2中C原子采取sp雜化，且C原子的價電子均參與成鍵，空間結構為直線形，D項錯誤。
10.幾種含氯陰離子的信息如表所示：
陰離子 ClO ClO M ClO－
中心元素化合價 ＋5 ＋3 ＋1
中心原子雜化類型 sp3 sp3
下列推斷不正確的是(　　)
A.ClO和CO的價電子總數相同
B.M的化學式為ClO
C.ClO、ClO－中氯原子的雜化類型都為sp3
D.M的空間結構為V形
答案　A
解析　ClO和CO的價電子總數分別為7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，不相同，A錯誤；M中Cl元素的化合價是＋3價，雜化軌道類型是sp3，因此M的化學式為ClO，B正確；ClO中中心Cl原子的價層電子對數是3＋＝4，ClO－中中心Cl原子的價層電子對數是1＋＝4，因此氯原子的雜化類型都為sp3，C正確；M(ClO)中中心Cl原子的價層電子對數是2＋＝4，含有2個孤電子對，所以空間結構為V形，D正確。
11.順鉑[Pt(NH3)2Cl2]是1969年發現的第一種具有抗癌活性的金屬配合物，碳鉑是1，1 環丁二羧酸二氨合鉑(Ⅱ)的簡稱，屬于第二代鉑族抗癌藥物，結構簡式如圖所示，其毒副作用低于順鉑。NA表示阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是(　　)
A.順鉑分子中氮原子的雜化方式是sp2
B.碳鉑分子中所有碳原子在同一平面上
C.碳鉑分子中sp3雜化的碳原子與sp2雜化的碳原子數目之比為2∶1
D.1 mol碳鉑分子中含有σ鍵的數目為18NA
答案　C
解析　在順鉑分子中，一個氮原子形成三個共價鍵且含有1個孤電子對，氮原子采用sp3雜化，故A錯誤；碳鉑分子中有4個碳原子采用sp3雜化，故所有碳原子不可能在同一平面，故B錯誤；根據碳原子成鍵特點形成4個單鍵的碳原子采用sp3雜化，有4個，形成1個雙鍵和2個單鍵的碳原子采用sp2雜化，有2個，數目之比為2∶1，故C正確；根據單鍵是σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵進行判斷，1 mol碳鉑分子中含有σ鍵的數目應為24NA，故D錯誤。
12.化合物A是一種新型鍋爐水除氧劑，其結構式為，下列說法正確的是(　　)
A.碳、氮原子的雜化類型相同
B.氮原子與碳原子分別為sp3雜化與sp2雜化
C.1 mol A分子中所含σ鍵的數目為10NA
D.編號為a的氮原子和與其成鍵的另外三個原子在同一平面內
答案　B
解析　A分子中碳、氮原子各形成了3個σ鍵，氮原子有1個孤電子對而碳原子沒有孤電子對，故氮原子是sp3雜化而碳原子是sp2雜化，A項錯誤、B項正確；1個A分子中有11個σ鍵，C項錯誤；氮原子為sp3雜化，相應的四個原子形成的是三角錐形結構，不可能共平面，D項錯誤。
13.按要求回答下列問題：
(1)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型是____________。
(2)醛基中碳原子的雜化軌道類型是_______________________________________。
(3)化合物中陽離子的空間結構為____________，陰離子的中心原子采取____________雜化。
(4)X的單質與氫氣可化合生成氣體G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的雜化軌道類型是____________。
(5)S單質的常見形式為S8，其環狀結構如圖所示，S原子采取的軌道雜化方式是____________________________________________________________________。
(6)H＋可與H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采取____________雜化。H3O＋中H—O—H夾角比H2O中H—O—H夾角大，為什么？____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)sp3、sp2　(2)sp2　(3)三角錐形　sp3　(4)sp3　(5)sp3
(6)sp3　H3O＋中O原子只有1個孤電子對，H2O中O原子有2個孤電子對，前者σ鍵電子對與孤電子對間的排斥力較小，因而鍵角大
解析　(1)CH3COOH分子中，－CH3和－COOH上的碳原子的雜化軌道類型分別是sp3和sp2。(2) 上的碳原子形成3個σ鍵和1個π鍵，采取sp2雜化。(4)G是NH3，N原子采取sp3雜化。(5)硫原子形成2個S—S，還有2個孤電子對，雜化方式為sp3。(6)H2O和H3O＋中的氧原子均采取sp3雜化，其鍵角的差異是由σ鍵電子對與孤電子對的斥力差異所造成的。
14.氯吡苯脲是一種常用的膨大劑，其結構簡式為，它是經國家批準使用的植物生長調節劑。
(1)氯元素基態原子核外電子的未成對電子數為____________。
(2)氯吡苯脲晶體中，氮原子的雜化軌道類型有____________，羰基碳原子的雜化軌道類型為____________。
(3)已知，可用異氰酸苯酯與2 氯 4 氨基吡啶反應生成氯吡苯脲：
＋―→，反應過程中，每生成1 mol氯吡苯脲，斷裂____________mol σ鍵，斷裂____________mol π鍵。
(4)膨大劑能在動物體內代謝，其產物較為復雜，其中有H2O、NH3、CO2等。
①請用共價鍵的相關知識解釋H2O分子比NH3分子穩定的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②H2O、NH3、CO2分子的空間結構分別是____________，中心原子的雜化類型分別是____________。
答案　(1)1
(2)sp2、sp3　sp2
(3)1　1
(4)①H—O的鍵能大于H—N的鍵能
②V形、三角錐形、直線形　sp3、sp3、sp
解析　(1)氯元素基態原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成對電子數為1。(2)根據氯吡苯脲的結構簡式可知，有2個氮原子均形成3個單鍵，孤電子對數為1，采取sp3雜化，剩余1個氮原子形成1個雙鍵和1個單鍵，孤電子對數為1，采取sp2雜化；羰基碳原子形成2個單鍵和1個雙鍵，采取sp2雜化。(3)由于σ鍵比π鍵穩定，根據反應方程式可知，斷裂的化學鍵為異氰酸苯酯分子中的N===C中的π鍵和2 氯 4 氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N屬于同周期元素，O的原子半徑小于N，H—O的鍵能大于H—N的鍵能，所以H2O分子比NH3分子穩定。②H2O分子中O原子的價層電子對數＝2＋＝4，孤電子對數為2，所以其空間結構為V形，O原子采取sp3雜化；NH3分子中N原子的價層電子對數＝3＋＝4，孤電子對數為1，所以其空間結構為三角錐形，N原子采取sp3雜化；CO2分子中C原子的價層電子對數＝2＋＝2，不含孤電子對，所以其空間結構為直線形，C原子采取sp雜化?；A課時9　雜化軌道理論簡介
學習目標　1.通過雜化軌道理論的學習,能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結構的影響。2.通過雜化軌道理論的學習,掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法,建立分子空間結構分析的思維模型。
一、雜化軌道理論簡介
(一)知識梳理
1.雜化軌道理論及應用
(1)雜化軌道理論是一種　　　　　　　理論,是　　　　為了解釋分子的空間結構提出的。
(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　　　　軌道和3個　　　　軌道發生混雜,形成4個能量相等的　　　　雜化軌道。4個　　　　雜化軌道分別與4個H原子的1s軌道重疊形成4個C—H 　　　　鍵,4個C—H是等同的,因此CH4呈正四面體形結構。
(3)概念:在外界條件影響下,原子內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.雜化軌道的形成及其特點
3.雜化軌道三種基本類型
(1)sp3雜化軌道——正四面體形
sp3雜化軌道是由　　　　　　個ns軌道和　　　　　　個np軌道雜化而成,每個sp3雜化軌道都含有p的成分,sp3雜化軌道間的夾角為　　　　　　,空間結構為正四面體形。如圖所示。
(2)sp2雜化軌道——平面三角形
sp2雜化軌道是由　　　　　　個ns軌道和　　　　　　個np軌道雜化而成的,每個sp2雜化軌道含有s和p的成分,sp2雜化軌道間的夾角都是120°,呈平面三角形,如圖所示。
(3)sp雜化——直線形
sp雜化軌道是由　　　　個ns軌道和　　　　個np軌道雜化而成的,每個sp雜化軌道含有s和p的成分,sp雜化軌道間的夾角為　　　　　　,呈直線形,如圖所示。
微點撥:sp、sp2兩種雜化形式中還有未參與雜化的p軌道,可用于形成π鍵,而雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。
4.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型
雜化軌道類型 VSEPR模型 典型分子 空間結構
sp CO2 　　　　形
sp2 SO2 　　　　形
sp2 SO3 　　　　形
　 H2O V形
　 NH3 三角錐形
　 CH4 正四面體形
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.判斷正誤(對的在括號內打“√”,錯的在括號內打“×”。)
(1)雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數目相同,但能量不同。 (　　)
(2)雜化軌道間的夾角與分子內的鍵角不一定相同。 (　　)
(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結構都是正四面體形。 (　　)
(4)凡AB3型的共價化合物,其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。 (　　)
2.下列關于雜化軌道的說法中,錯誤的是 (　　)
A.第ⅠA族元素成鍵時不可能有雜化軌道
B.雜化軌道既可能形成σ鍵,也可能形成π鍵
C.s軌道和p軌道雜化不可能有sp4雜化軌道出現
D.雜化軌道可容納孤電子對
3.下列圖形表示sp2雜化軌道的電子云輪廓圖的是 (　　)
【題后歸納】　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.數目不變
形成的雜化軌道數與參與雜化的原子軌道數相等。
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.排斥力最小
雜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、雜化軌道理論的應用
1.判斷中心原子雜化軌道類型的三方法
(1)根據雜化軌道數目判斷
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,故有下列關系:雜化軌道數目=價層電子對數目=σ鍵電子對數目+中心原子的孤電子對數目,再由雜化軌道數目確定雜化類型。
雜化軌道數目 2 3 4
雜化類型 sp sp2 sp3
(2)根據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形或三角錐形,則中心原子發生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,則中心原子發生sp雜化。
(3)根據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',則中心原子發生sp3雜化。
②若雜化軌道之間的夾角為120°,則中心原子發生sp2雜化。
③若雜化軌道之間的夾角為180°,則中心原子發生sp雜化。
2.雜化軌道類型與分子空間結構的關系
(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個ns和 一個np 一個ns和 兩個np 一個ns和 三個np
軌道夾角 180° 120° 109°28'
雜化軌道 示意圖
實例 BeCl2 BF3 CH4
雜化類型 sp sp2 sp3
分子結構 示意圖
分子空間 結構名稱 直線形 平面三角形 正四面體形
(2)當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構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 空間結構 實例
AB2 sp2 1 V形 SO2
AB3 sp3 1 三角錐形 NH3、PCl3、 NF3、H3O+
AB2或(B2A) 2 V形 H2S、N
(3)有機物分子中碳原子雜化類型的判斷方法
飽和碳原子均采取sp3雜化;連接雙鍵的碳原子均采取sp2雜化;連接三鍵的碳原子均采取sp雜化。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列有關雜化軌道理論的說法不正確的是 (　　)
A.雜化前后的軌道數不變,但軌道的形狀發生了改變
B.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°、180°
C.四面體形、三角錐形的結構可以用sp3雜化軌道解釋
D.雜化軌道全部參與形成化學鍵
2.下列分子的空間結構可用sp2雜化軌道來解釋的是 (　　)
①BF3　②CH2==CH2　③?、蹸H≡CH ⑤NH3?、轈H4
A.①②③ B.①⑤⑥
C.②③④ D.③⑤⑥
3.如圖在乙烯分子中有5個σ鍵、一個π鍵,它們分別是 (　　)
A.sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵
B.sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵
C.C—H之間是sp2形成的σ鍵,C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
D.C—C之間是sp2形成的σ鍵,C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
4.已知下列微粒:①CH4　②CH2==CH2 ③CH≡CH?、躈H3?、軳　⑥BF3?、逪2O
⑧H2O2。試回答下列問題。
(1)分子空間構型為正四面體形的是　　　　　　　　　 (填序號,下同)。
(2)中心原子為sp3雜化的是　　　　　　,中心原子為sp2雜化的是　　　　　　,中心原子為sp雜化的是　　　　　　。
(3)所有原子共平面(含共直線)的是　　　　　　　　　　, 共直線的是　　　　　　。
:課后完成　第二章　基礎課時9(共61張PPT)
第二節　分子的空間結構
基礎課時 雜化軌道理論簡介
9
第二章
分子結構與性質
1.通過雜化軌道理論的學習，能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結構的影響。
2.通過雜化軌道理論的學習，掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結構分析的思維模型。
學習目標
一、雜化軌道理論簡介
二、雜化軌道理論的應用
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、雜化軌道理論簡介
對點訓練
(一)知識梳理
1.雜化軌道理論及應用
(1)雜化軌道理論是一種______理論，是_____為了解釋分子的空間結構提出的。
(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______軌道和3個______軌道發生混雜，形成4個能量相等的________雜化軌道。4個________雜化軌道分別與4個H原子的1s軌道重疊形成4個C—H ____鍵，4個C—H是等同的，因此CH4呈正四面體形結構。
(3)概念：在外界條件影響下，原子內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。
價鍵
鮑林
2s
2p
sp3
sp3
σ
2.雜化軌道的形成及其特點
3.雜化軌道三種基本類型
1
3
109°28′
1
2
1
1
180°
微點撥：sp、sp2兩種雜化形式中還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵，而雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。
4.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型
雜化軌道類型 VSEPR模型 典型分子 空間結構
sp CO2 ______形
sp2 SO2 ____形
sp2 SO3 __________形
直線
V
平面三角
4.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型
雜化軌道類型 VSEPR模型 典型分子 空間結構
H2O V形
NH3 三角錐形
CH4 正四面體形
sp3
sp3
sp3
1.判斷正誤(對的在括號內打“√”，錯的在括號內打“×”。)
(1)雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數目相同，但能量不同。(　　)
(2)雜化軌道間的夾角與分子內的鍵角不一定相同。(　　)
(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結構都是正四面體形。(　　)
(4)凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。(　　)
√
√
×
×
解析　(1)形成雜化軌道過程中，形成的雜化軌道數與參與雜化的原子軌道數相等。參與雜化的原子軌道能量是不同的。
(2)分子內的鍵角是成鍵電子對和孤電子對相互排斥的結果，與雜化軌道間的夾角不一定相同。
(3)中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結構有四面體形、三角錐形和V形。
(4)AB3型的共價化合物，其中心原子A不是都采用sp3雜化軌道成鍵、還有其他的成鍵方式。
2.下列關于雜化軌道的說法中，錯誤的是(　　)
A.第ⅠA族元素成鍵時不可能有雜化軌道
B.雜化軌道既可能形成σ鍵，也可能形成π鍵
C.s軌道和p軌道雜化不可能有sp4雜化軌道出現
D.雜化軌道可容納孤電子對
解析　第ⅠA族元素如果是堿金屬，易失電子，如果是H，一個電子在1s能級上，不可能雜化；雜化軌道只能形成σ鍵，不可能形成π鍵；p能級只有3個p軌道，不可能有sp4雜化。
B
3.下列圖形表示sp2雜化軌道的電子云輪廓圖的是(　　)
解析　A項，雜化軌道的空間結構為直線形，夾角為180°，共有2個雜化軌道，為sp雜化，錯誤；B項，未形成雜化軌道，錯誤；C項，雜化軌道的空間結構為正四面體形，共有4個雜化軌道，為sp3雜化，錯誤；D項，雜化軌道的空間結構為平面三角形，夾角為120°，共有3個雜化軌道，為sp2雜化，正確。
D
【題后歸納】　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.數目不變
形成的雜化軌道數與參與雜化的原子軌道數相等。
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.排斥力最小
雜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、雜化軌道理論的應用
對點訓練
1.判斷中心原子雜化軌道類型的三方法
(1)根據雜化軌道數目判斷
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，故有下列關系：雜化軌道數目＝價層電子對數目＝σ鍵電子對數目＋中心原子的孤電子對數目，再由雜化軌道數目確定雜化類型。
雜化軌道數目 2 3 4
雜化類型 sp sp2 sp3
(2)根據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形或三角錐形，則中心原子發生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，則中心原子發生sp雜化。
(3)根據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′，則中心原子發生sp3雜化。
②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發生sp2雜化。
③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發生sp雜化。
2.雜化軌道類型與分子空間結構的關系
(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個ns和一個np 一個ns和兩個np 一個ns和三個np
軌道夾角 180° 120° 109°28′
雜化軌道示意圖
雜化類型 sp sp2 sp3
實例 BeCl2 BF3 CH4
分子結構示意圖
分子空間結構名稱 直線形 平面三角形 正四面體形
(2)當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構與雜化軌道的形狀有所不同。
(3)有機物分子中碳原子雜化類型的判斷方法
飽和碳原子均采取sp3雜化；連接雙鍵的碳原子均采取sp2雜化；連接三鍵的碳原子均采取sp雜化。
1.下列有關雜化軌道理論的說法不正確的是(　　)
A.雜化前后的軌道數不變，但軌道的形狀發生了改變
B.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°
C.四面體形、三角錐形的結構可以用sp3雜化軌道解釋
D.雜化軌道全部參與形成化學鍵
D
解析　雜化過程中，原子軌道總數不變，即雜化軌道的數目與參與雜化的原子軌道數目相等，雜化后軌道的形狀發生變化，A正確；sp3、sp2與sp雜化軌道的空間結構分別為正四面體形、平面三角形和直線形，因此其雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°和180°，B正確；部分四面體形、三角錐形和V形分子的結構可以用sp3雜化軌道解釋，如甲烷分子、氨分子、水分子，C正確；雜化軌道可以部分參與形成化學鍵，如NH3中N原子采取sp3雜化，形成了4個sp3雜化軌道，但是只有3個雜化軌道參與形成化學鍵，D錯誤。
2.下列分子的空間結構可用sp2雜化軌道來解釋的是(　　)
A
解析　sp2雜化軌道形成夾角為120°的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120°；②C2H4中碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；③與②相似；④乙炔中的碳原子為sp雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；⑤NH3中的氮原子為sp3雜化；⑥CH4中的碳原子為sp3雜化。
3.如圖在乙烯分子中有5個σ鍵、一個π鍵，它們分別是(　　)
A.sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵
B.sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵
C.C—H之間是sp2形成的σ鍵，C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
D.C—C之間是sp2形成的σ鍵，C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
A
解析　CH2===CH2中含有5個σ鍵：其中4個是在C—H之間，另一個是在C—C之間；且在C—C之間還有一個未雜化的2p軌道形成π鍵。
(1)分子空間構型為正四面體形的是________________ (填序號，下同)。
(2)中心原子為sp3雜化的是____________，中心原子為sp2雜化的是____________，中心原子為sp雜化的是____________。
(3)所有原子共平面(含共直線)的是___________，共直線的是____________。
①⑤
①④⑤⑦⑧
②⑥
③
②③⑥⑦
③
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)雜化軌道理論簡介
1.用鮑林的雜化軌道理論解釋CH4分子的正四面體形結構，下列說法不正確的是(　　)
A.C原子的4個雜化軌道的能量一樣
B.C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣
C.C原子的4個價層電子分別占據4個sp3雜化軌道
D.C原子有1個sp3雜化軌道由孤電子對占據
D
解析　甲烷中C原子采取sp3雜化，每個雜化軌道上有1個電子分別與1個H原子上的電子結合形成共價鍵，這四個共價鍵完全相同，軌道間的夾角為109°28′，形成正四面體形的分子。
2.水分子在特定條件下容易得到一個H＋，形成水合氫離子(H3O＋)。下列對上述過程的描述不合理的是(　　)
A.氧原子的雜化類型發生了改變 B.微粒的形狀發生了改變
C.微粒的化學性質發生了改變 D.微粒中的鍵角發生了改變
解析　水中氧的雜化為sp3，H3O＋中氧的雜化為sp3，則氧原子的雜化類型沒有改變，故A不合理；水分子為V形，H3O＋為三角錐形，則微粒的形狀發生了改變，故B合理；因結構不同，則性質不同，微粒的化學性質發生了改變，故C合理；水分子為V形，H3O＋為三角錐形，微粒中的鍵角發生了改變，故D合理。
A
3.下列關于雜化軌道的敘述中，不正確的是(　　)
A.分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時，該分子不一定為正四面體結構
B.雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對
C.NH3和CH4兩個分子中中心原子N和C都是通過sp3雜化軌道成鍵
D.用雜化軌道理論與VSEPR模型分析分子空間結構的結果常常相互矛盾
D
解析　中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子可能是正四面體形(如CH4)、三角錐形(如NH3)或者V形(如H2O)，A正確；π鍵是由未參與雜化的軌道“肩并肩”重疊形成的，雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納孤電子對，B正確；正四面體形的CH4和三角錐形的NH3中，中心原子C和N都是通過sp3雜化軌道成鍵，C正確；雜化軌道理論和VSEPR模型都是為了解釋分子的空間結構而提出的理論，兩者不矛盾，可以先通過VSEPR模型判斷出分子的空間結構，再判斷出中心原子的雜化軌道類型，D錯誤。
4.氨氣分子的空間結構是三角錐形，而甲烷分子的空間結構是正四面體形，這是因為(　　)
A.兩種分子的中心原子的雜化軌道類型不同，NH3中N原子為sp2雜化，而CH4中C原子是sp3雜化
B.NH3分子中氮原子形成3個雜化軌道，CH4分子中碳原子形成4個雜化軌道
C.NH3分子中中心原子上有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子對的排斥作用較強
D.氨氣是四原子化合物，甲烷為五原子化合物
C
解析　NH3和CH4中的中心原子都是sp3雜化，都形成夾角為109°28′的四個雜化軌道，只是NH3分子中N原子利用其中3個sp3雜化軌道與3個H原子的1s軌道成鍵，另一個sp3雜化軌道被孤電子對占據，所以NH3分子為三角錐形，而CH4分子中4個sp3雜化軌道全部用于形成4個C—H，所以CH4分子為正四面體形。
(二)雜化軌道的應用
5.有機物(如圖)中下方標有數字“1”“2”“3”的碳原子的雜化方式依次為(　　)
A.sp、sp2、sp3 B.sp2、sp、sp3
C.sp3、sp2、sp D.sp、sp、sp3
解析　苯環上碳原子的價層電子對數為3，則為sp2雜化，中心原子碳為平面三角形結構，所以鍵角為120°，此時每個碳原子還剩一個單電子，就形成一個大π鍵，就是介于碳碳單鍵與碳碳雙鍵之間的特殊鍵；“1”苯環上碳原子雜化方式是sp2；“2”碳碳三鍵兩端的C原子含有2個σ鍵，則碳原子采用sp雜化；“3”甲基含有4個σ鍵，則碳原子采用sp3雜化。
B
6.已知H2O2分子的空間結構可在二面角中表示，如圖所示，下列有關H2O2結構的說法正確的是(　　)
A.H2O2中有3個σ鍵、1個π鍵
B.H2O2為非極性分子
C.H2O2中氧原子為sp雜化
D.H2O2沸點高達158 ℃，可推測H2O2分子間可形成氫鍵
D
解析　A.過氧化氫分子內都是單鍵，所以H2O2中有3個σ鍵，故A錯誤；B.H2O2分子中正電中心和負電中心不重合，所以是由極性鍵形成的極性分子，故B錯誤；C.H2O2中氧原子形成兩個單鍵和兩個孤電子對，所以氧原子為sp3雜化，故C錯誤；D. 氫鍵主要存在于N、F、O三種元素的氫化物分子之間，可使物質的熔沸點變大，而H2O2沸點高達158 ℃，可推測H2O2分子間可形成氫鍵，故D正確。
7.As2O3(砒霜)是兩性氧化物(分子結構如圖所示)，與鹽酸反應生成AsCl3，AsCl3被LiAlH4還原生成AsH3。下列說法正確的是(　　)
A.As2O3分子中As原子的雜化方式為sp2
B.LiAlH4為共價化合物
C.AsCl3空間結構為平面三角形
D.AsH3分子中鍵角小于109°28′
D
8.原子形成化合物時，電子云間的相互作用對物質的結構和性質會產生影響。
請回答下列問題：
(1)BF3分子的空間結構為____________，NF3分子的空間結構為____________。
(2)碳原子有4個價電子，在形成化合物時價電子均參與成鍵，但雜化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四種分子中，碳原子采取sp雜化的分子是____________(寫結構簡式，下同)，采取sp2雜化的分子是_________________，采取sp3雜化的分子是____________。
平面三角形
三角錐形
CH≡CH
CH2===CH2、
CH3CH3
(3)已知H2O、NH3、CH4三種分子中，鍵角由大到小的順序是CH4>NH3>H2O，請分析可能的原因是___________________________________________________
____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________。
三者中心原子都為sp3雜化，CH4分子中的C原子上沒有孤電子對，NH3分子中的N原子上有1個孤電子對，H2O分子中的O原子上有2個孤電子對，中心原子上孤電子對數越多，對成鍵電子對的排斥作用越大，則鍵角越小
解析　(1)BF3分子中的B原子采取sp2雜化，沒有孤電子對，所以其分子的空間結構為平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3雜化，存在一個孤電子對，所以其分子的空間結構為三角錐形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3雜化，乙烯和苯分子中的碳原子均采取sp2雜化，乙炔分子中的碳原子采取sp雜化。(3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C原子均采取sp3雜化，而在O原子上有2個孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用最大，鍵角最??；N原子上有1個孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用沒有水分子的大；C原子上無孤電子對，鍵角最大。
B級　素養培優練
9.表中各粒子對應的空間結構及解釋均正確的是(　　)
B
10.幾種含氯陰離子的信息如表所示：
A
11.順鉑[Pt(NH3)2Cl2]是1969年發現的第一種具有抗癌活性的金屬配合物，碳鉑是1，1 環丁二羧酸二氨合鉑(Ⅱ)的簡稱，屬于第二代鉑族抗癌藥物，結構簡式如圖所示，其毒副作用低于順鉑。NA表示阿伏加德羅常數的值。下列說法正確的是(　　)
A.順鉑分子中氮原子的雜化方式是sp2
B.碳鉑分子中所有碳原子在同一平面上
C.碳鉑分子中sp3雜化的碳原子與sp2雜化的碳原子數目之比為2∶1
D.1 mol碳鉑分子中含有σ鍵的數目為18NA
C
解析　在順鉑分子中，一個氮原子形成三個共價鍵且含有1個孤電子對，氮原子采用sp3雜化，故A錯誤；碳鉑分子中有4個碳原子采用sp3雜化，故所有碳原子不可能在同一平面，故B錯誤；根據碳原子成鍵特點形成4個單鍵的碳原子采用sp3雜化，有4個，形成1個雙鍵和2個單鍵的碳原子采用sp2雜化，有2個，數目之比為2∶1，故C正確；根據單鍵是σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵進行判斷，1 mol碳鉑分子中含有σ鍵的數目應為24NA，故D錯誤。
B
解析　A分子中碳、氮原子各形成了3個σ鍵，氮原子有1個孤電子對而碳原子沒有孤電子對，故氮原子是sp3雜化而碳原子是sp2雜化，A項錯誤、B項正確；1個A分子中有11個σ鍵，C項錯誤；氮原子為sp3雜化，相應的四個原子形成的是三角錐形結構，不可能共平面，D項錯誤。
13.按要求回答下列問題：
sp3、sp2
sp2
三角錐形
sp3
sp3
(5)S單質的常見形式為S8，其環狀結構如圖所示，S原子采取的軌道雜化方式是________。
(6)H＋可與H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采取____________雜化。H3O＋中H—O—H夾角比H2O中H—O—H夾角大，為什么？____________________________________________________________________
_________________________________________。
sp3
sp3
H3O＋中O原子只有1個孤電子對，H2O中O原子有2個孤電子對，前者σ鍵電子對與孤電子對間的排斥力較小，因而鍵角大
解析 (5)硫原子形成2個S—S，還有2個孤電子對，雜化方式為sp3。(6)H2O和H3O＋中的氧原子均采取sp3雜化，其鍵角的差異是由σ鍵電子對與孤電子對的斥力差異所造成的。
(1)氯元素基態原子核外電子的未成對電子數為____________。
(2)氯吡苯脲晶體中，氮原子的雜化軌道類型有____________，羰基碳原子的雜化軌道類型為____________。
1
sp2、sp3
sp2
解析　(1)氯元素基態原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成對電子數為1。(2)根據氯吡苯脲的結構簡式可知，有2個氮原子均形成3個單鍵，孤電子對數為1，采取sp3雜化，剩余1個氮原子形成1個雙鍵和1個單鍵，孤電子對數為1，采取sp2雜化；羰基碳原子形成2個單鍵和1個雙鍵，采取sp2雜化。
(3)已知，可用異氰酸苯酯與2- 氯- 4- 氨基吡啶反應生成氯吡苯脲：
(4)膨大劑能在動物體內代謝，其產物較為復雜，其中有H2O、NH3、CO2等。
①請用共價鍵的相關知識解釋H2O分子比NH3分子穩定的原因：_____________________________。
②H2O、NH3、CO2分子的空間結構分別是________________________，中心原子的雜化類型分別是____________。
1
1
H—O的鍵能大于H—N的鍵能
V形、三角錐形、直線形
sp3、sp3、sp

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