【步步高】(新课标)高中化学第2章第2节第1课时一些典型分子的空间构型对点训练鲁科版选修3.doc

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第2节　共价键与分子的空间构型
第1课时　一些典型分子的空间构型
学习目标　1.掌握轨道杂化的基本思想，并能用杂化轨道理论判断简单分子共价键的形成和空间构型。

一、甲烷分子的空间构型
化学式：________，结构式：________________，分子的立体结构模型：

二、杂化轨道理论
1．杂化轨道
在外界条件影响下，原子内部能量________的原子轨道重新组合的过程叫做原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫做________________，简称杂化轨道。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________，从而使它与其他原子的原子轨道重叠的程度更大，形成的共价键更__________。通常，有多少个原子轨道参加杂化，就形成多少个杂化轨道。
2．杂化轨道的类型
杂化类型
sp1
sp2
sp3
用于杂化的原子轨道数目

杂化轨道的数目

杂化轨道间的夹角

空间构型

实例
CH≡CH、

CH4、CF4

1．下列分子的空间构型是正四面体形的是(　　)
①CH4　②NH3　③CF4　④SiH4　⑤C2H4　⑥CO2
A．①②③ B．①③④
C．②④⑤ D．①③⑤
2．下列分子的空间构型，可以用sp1杂化方式解释的是(　　)
A．HCl B．BeCl2 C．PCl3 D．CCl4
3．在BrCH===CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是(　　)
A．sp1—p B．sp3—s
C．sp2—p D．sp3—p
4．下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是(　　)
A．H2O B．NH3
C．C2H4 D．CH4
5．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NH3
C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2

练基础落实
知识点一　一些典型分子的空间构型
1．下列分子中键角最小的是(　　)
A．H2O B．CO2 C．BF3 D．CH4
2．NH3分子空间构型是三角锥形，而CH4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杂化，而CH4是sp3杂化
B．NH3分子中N原子形成3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对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．NH3分子中有3个σ键，而CH4分子中有4个σ键
知识点二　杂化轨道理论
3．sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型是(　　)
A．平面四边形 B．四面体形
C．四角锥形 D．平面三角形
4．下列分子中的碳原子采取sp2杂化的是(　　)
A．C2H2 B．C2H4
C．C3H8 D．CO2
5．有关甲醛分子的说法正确的是(　　)
A．C原子采取sp1杂化
B．甲醛分子为三角锥形结构
C．C原子采取sp2杂化
D．甲醛分子为三角锥形结构
6．三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型的叙述，不正确的是(　　)
A．PCl3分子中P采用sp3杂化
B．PCl3分子中P—Cl键属于极性共价键
C．PCl3分子中三个共价键键能、键角均相等
D．PCl3是非极性分子
练方法技巧
较复杂分子的空间构型的判断
7．下列关于丙烯()的说法不正确的是(　　)
A．丙烯分子有8个σ键，1个π键
B．丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化
C．丙烯分子中存在非极性键
D．丙烯分子中3个碳原子不在同一直线上
8．下列关于分子结构的叙述中，正确的是(　　)
①6个碳原子可能都在一条直线上　②6个碳原子不可能都在同一条直线上　③6个碳原子可能都在同一平面上　④6个碳原子不可能都在同一平面上
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
练高考真题
9．(2008·四川理综，27)D、E、X、Y、Z是周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。回答下列问题：
(1)Y的最高价氧化物的化学式为__________。
(2)上述5种元素中，能形成酸性最强的含氧酸的元素是________，写出该元素的任意3种含氧酸的化学式：____________________________。
(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为____________。
(4)D和X形成的化合物，其化学键类型属________________。
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是__________，此产物与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是________________________________。
练综合拓展
10．在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化生成4个________________，生成的4个杂化轨道中，只有________个含有未成对电子，所以只能与____________个氢原子形成共价键，又因为4个sp3杂化轨道有______________，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。
11．随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气(主要成分CH4)为原料经合成气(主要成分CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主要技术路线。请回答下列问题：
(1)Fe (CO)5中铁的化合价为0价，写出基态铁原子的电子排布式：_____________。
(2)原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为________和________(填化学式)，CO分子的结构式可表示成__________。在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有__________________。
12．试回答下列问题：
(1)指出下面物质分子或离子的空间构型：PO___________________；
CS2_______________。
(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：

A：______________；B：____________。
(3)按要求写出第2周期非金属元素构成的中性分子的化学式：
平面形分子____________，三角锥形分子________________，四面体形分子
____________。
(4)下列一组微粒中键角由大到小顺序排列为______________(用编号填写)。
①HCN　②SiF4　③SCl2　④CO　⑤H3O＋
第2节　共价键与分子的空间构型
第1课时　一些典型分子的空间构型
双基落实
一、
CH4　
二、
1．相近　杂化原子轨道　集中　牢固
2．2　3　4　2　3　4　180°　120°　109.5°　直线形
平面三角形　正四面体形
课堂练习
1．B　2.B
3．C　[分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道形成σ键。]
4．C　[H2O、NH3、CH4分子的中心原子O、N、C形成的都是sp3杂化轨道，但是H2O、NH3只形成2个或3个共价键，有2个或1个杂化轨道被孤对电子占据。]
5．B　[本题考查常见分子中中心原子的原子杂化轨道类型。CO2、BeCl2、C2H2属于sp1杂化；SO2、CH4、NH3属于sp3杂化；BF3、C2H4属于sp2杂化。B正确。]
课时作业
1．A　[四个选项中键角最大的为直线形的CO2分子，键角为180°，其次为平面三角形分子BF3，键角为120°，再次为正四面体形分子CH4，键角为109.5°，最小的是V形分子H2O，由于其分子中存在着未成键的2对孤对电子，它对成键电子对的排斥作用较强，使键角从109.5°被压缩到104.5°。]
2．C　[NH3和CH4的中心原子均是sp3杂化，但NH3分子中有一对孤对电子，CH4分子中没有孤对电子，由于孤对电子——成键电子对之间的排斥作用>成键电子对——成键电子对之间的排斥作用，NH3分子进一步被“压缩”成三角锥形，甲烷则呈正四面体形。]
3．B　[sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型应为四面体形，例如CH4、CF4等。]
4．B　[A项C2H2中的碳原子采取sp1杂化，B项C2H4中的碳原子采取sp2杂化，C项C3H8中的碳原子采取sp3杂化，D项CO2中的碳原子采取sp1杂化。]
5．C　[甲醛分子(CH2O)中心C原子采用的是sp2杂化，三个杂化轨道呈平面三角形，两个sp2杂化轨道分别与一个H原子形成一个C—H σ键，另一个sp2杂化轨道与O原子形成一个σ键，C原子中未参与杂化的1个p轨道与O原子的p轨道形成一个π键。]
6．D
7．B　[本题考查共价键的形成、分类和空间结构。丙烯分子有8个σ键，1个π键，A正确；丙烯分子中的－CH3碳原子是sp3杂化，CH2CH中2个碳原子都是sp2杂化，B错误；丙烯分子存在非极性键，C正确；丙烯分子中3个碳原子在同一平面上不在同一直线上，D正确。]
8．B　[键上的原子都在同一平面上，C≡C上的原子都在同一条直线上，所以分子中的6个碳原子为如下关系：

6个碳原子不可能共线，但可能在同一个平面上。]
9．(1)SO3　(2)Cl　HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任选3种)　(3)直线形　(4)共价键　(5)Mg3N2　Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑
解析　由于D、E、X、Y、Z是周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大，并且它们的最简单氢化物的空间构型依次为正四面体，三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。所以D、X为C、Si，E为N，Y为S，Z为Cl。
(1)Y的最高价氧化物的化学式为SO3。(2)非金属性越强，其对应含氧酸的酸性越强，在C、N、Si、S、Cl五种元素中，Cl元素的非金属性最强，对应的最高价含氧酸酸性最强，对应的三种含氧酸为HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任写三种)。
(3)D和Y形成的化合物为CS2，空间构型为直线形。
(4)D和X形成的化合物为SiC，Si、C是两种电负性差别较小的元素，两者形成的化学键类型属共价键。
(5)金属镁和E的单质N2在高温下得到Mg3N2，与水反应的化学方程式：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。
10．sp3杂化轨道　3　3　一对孤对电子
解析　NH3中N原子为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道，但NH3分子空间构型不是正四面体，而是三角锥形，是因为氮原子形成NH3时仍有一对孤对电子。
11．(1)1s22s22p63s23p63d64s2　(2)N2　CN－　C≡O
CH4、CH3OH
12．(1)正四面体形　直线形　(2)CH　CH
(3)BF3　NF3　CF4　(4)①④②⑤③
解析　(1)PO离子的空间构型为正四面体形；CS2分子的空间构型与CO2一样，为直线形。(2)含有1个碳原子和3个氢原子的平面形结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp2杂化。含有1个碳原子和3个氢原子三角锥形结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp3杂化。(3)第2周期的五种非金属元素B、C、N、O、F构成的中性分子中，平面形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，四面体形分子为CF4。(4)①HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp1杂化)，键角180°；②SiF4为正四面体结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近90°；④CO为平面形结构，键角120°；⑤H3O＋为三角锥形结构，小于109.5°，但大于90°。所以键角由大到小顺序排列为①④②⑤③。

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