- sp、sp2、sp3杂化
- 共209题
（《物质结构与性质》）
（1）金属镁有许多重要的用途，法国化学家维多克•格利雅因发明了在有机合成方面用途广泛的格利雅试剂而荣获诺贝尔化学奖，格利雅试剂的结构简式可表示为RMgX，它是金属镁和卤代烃反应的产物，简称格氏试剂，它在醚的稀溶液中以单体形式存在，并与二分子醚络合，在浓溶液中以二聚体存在，结构如图：
①上述2种结构中均存在配位键，把你认为是配位键的用“→”标出______．
②由原子间的成键特点，可以预测中心原子Mg的杂化类型可能为______；Mg原子的核外电子排布式可表示为______．
③下列比较中正确的是______
A．金属键的强弱：Mg＞Al B．基态原子第一电离能：Mg＞Al
C．金属性：Mg＞Al D．晶格能：NaCl＞MgCl2
（2）将TiCl4在氩气保护下与镁共热得到钛：TiCl4+2Mg
①Ti元素在元素周期表中的位置是______，钛原子的外围电子排布式为______．
②TiCl4在常温下是无色液体，在水或潮湿空气中易水解而冒白烟．则TiCl4属于______（填“原子”、“分子”或“离子”）晶体．
③二氧化钛作光催化剂能将居室污染物甲醛、苯等有害气体可转化为二氧化碳和水，达到无害化．有关甲醛、苯、二氧化碳及水说法正确的是______．
A．苯与B3N3H6互为等电子体
B．甲醛、苯分子中碳原子均采用sp2杂化
C．苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子
D．水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键
（3）2001年报导的硼和镁形成的化合物刷新了金属化合物超导温度的最高纪录．如图中示意的该化合物的晶体结构单元：镁原子间形成正六棱柱，则棱柱的上下底面还各有一个镁原子，六个硼原子位于棱柱内，则该化合物的化学式可表示为______
A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2．
正确答案
解：（1）①含有空轨道的离子和含有孤电子对的原子间易形成配位键，配位键有提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子，所以其配位键分别是
故答案为：
②镁原子价层电子对个数是4，所以中心原子Mg的杂化类型为sp3，Mg是12号元素，原子核外有12个电子，根据构造原理知，其原子核外电子排布式为[Ne]3s2 或1s22s22p63s2，
故答案为：sp3；[Ne]3s2 或1s22s22p63s2；
③A．原子半径越小，金属键越强，镁原子半径大于铝原子，所以金属键的强弱：Mg＜Al，故错误；
B．同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族元素大于相邻元素，所以基态原子第一电离能：Mg＞Al，故正确；
C．同一周期元素中，元素的金属性随着原子序数的增大而呈减小，所以金属性：Mg＞Al，故正确；
D．离子晶体中，离子半径越小、电荷越多，晶格能越大，所以钠离子半径大于镁离子，且镁离子电荷大于钠离子，所以晶格能：NaCl＜MgCl2，故错误；
故选：BC；
（2）①钛原子序数22号元素，钛位于第四周期第ⅣB族；根据构造原理知，其价电子排布式为3d24s2，
故答案为：第四周期、ⅣB族；3d24s2；
②TiCl4的熔点较低，属于分子晶体，
故答案为：分子；
③A．原子个数相等价电子数相等的微粒为等电子体，所以苯与B3N3H6互为等电子体，故正确；
B．甲醛、苯分子中碳原子价层电子对个数都是3，所以碳原子均采用sp2杂化，故正确；
C．分子中正负电荷重心重合的为非极性分子，正负电荷重心不重合的为极性分子，苯、二氧化碳分子中正负电荷重心重合，所以是非极性分子，水和甲醛分子中正负电荷重心不重合，所以是极性分子，故正确；
D．氢键的存在导致物质的沸点升高，水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键，故正确；
故选：ABCD；
（3）镁原子个数=12×
故选：B．
解析
解：（1）①含有空轨道的离子和含有孤电子对的原子间易形成配位键，配位键有提供孤电子对的原子指向提供空轨道的离子，所以其配位键分别是
故答案为：
②镁原子价层电子对个数是4，所以中心原子Mg的杂化类型为sp3，Mg是12号元素，原子核外有12个电子，根据构造原理知，其原子核外电子排布式为[Ne]3s2 或1s22s22p63s2，
故答案为：sp3；[Ne]3s2 或1s22s22p63s2；
③A．原子半径越小，金属键越强，镁原子半径大于铝原子，所以金属键的强弱：Mg＜Al，故错误；
B．同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族元素大于相邻元素，所以基态原子第一电离能：Mg＞Al，故正确；
C．同一周期元素中，元素的金属性随着原子序数的增大而呈减小，所以金属性：Mg＞Al，故正确；
D．离子晶体中，离子半径越小、电荷越多，晶格能越大，所以钠离子半径大于镁离子，且镁离子电荷大于钠离子，所以晶格能：NaCl＜MgCl2，故错误；
故选：BC；
（2）①钛原子序数22号元素，钛位于第四周期第ⅣB族；根据构造原理知，其价电子排布式为3d24s2，
故答案为：第四周期、ⅣB族；3d24s2；
②TiCl4的熔点较低，属于分子晶体，
故答案为：分子；
③A．原子个数相等价电子数相等的微粒为等电子体，所以苯与B3N3H6互为等电子体，故正确；
B．甲醛、苯分子中碳原子价层电子对个数都是3，所以碳原子均采用sp2杂化，故正确；
C．分子中正负电荷重心重合的为非极性分子，正负电荷重心不重合的为极性分子，苯、二氧化碳分子中正负电荷重心重合，所以是非极性分子，水和甲醛分子中正负电荷重心不重合，所以是极性分子，故正确；
D．氢键的存在导致物质的沸点升高，水的沸点比甲醛高得多，是因为水分子间能形成氢键，故正确；
故选：ABCD；
（3）镁原子个数=12×
故选：B．
A、B、C、D、E、F为前四周期的元素．其中，A元素和B元素的原子都有一个未成对电子，A3+比B-少一个电子层，B原子得一个电子后3p轨道全充满；C原子的p轨道中有3个未成对电子，其气态氢化物在水中的溶解性在同族元素所形成的氢化物中最大；D的最高化合价与最低化合价代数和为4，其最高价氧化物对应的水化物可以用于制取炸药和制作铅蓄电池；E元素的基态原子核外有六种运动状态的电子；F元素的单质为紫红色固体，可通过“湿法冶金”而得．请回答下列问题：
（1）CB3分子中心原子的杂化类型是______．
（2）F元素的原子的外围电子排布式为______；如图所示为F与Au以3：1形成的合金晶胞图，在图中的括号内写出对应的元素符号．
（3）B、D元素最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱：______（填化学式）．
（4）用导线将A和F的单质做成的电极连接起来，插入到盛有C的最高价氧化物的水化物的浓溶液中构成原电池，试写出在单质A表面发生反应的电极反应式：______．
（5）分子R是由C元素与氢元素形成的18电子分子，R的电子式为______．
（6）24g E的单质在33.6L氧气（标准状况）中燃烧，至反应物全部耗尽，放出x kJ热量．则1mol E与O2反应生成E的低价氧化物时的热化学方程式为______（已知：E的燃烧热为y kJ/mol）．
正确答案
解：A、B、C、D、E、F为前四周期的元素，其中，A元素和B元素的原子都有一个未成对电子，B原子得一个电子后3p轨道全充满，则B是Cl元素，A3+比B-少一个电子层，则A是Al元素；
C原子的p轨道中有3个未成对电子，则位于第VA族，其气态氢化物在水中的溶解性在同族元素所形成的氢化物中最大，则C是N元素；
D的最高化合价与最低化合价代数和为4，其最高价氧化物对应的水化物可以用于制取炸药和制作铅蓄电池，则D是S元素；
E元素的基态原子核外有六种运动状态的电子，有几种运动状态的电子则就有几个电子，则E是C元素；
F元素的单质为紫红色固体，可通过“湿法冶金”而得，则F是Cu元素．
（1）NCl3分子中心原子含有3个σ键和1个孤电子对，所以N原子的杂化类型是sp3，故答案为：sp3；
（2）F是Cu元素，铜原子核外有29个电子，3d能级上排列10个电子，4s能级上排列1个电子，所以Cu元素的原子的外围电子排布式为3d104s1，Cu与Au以3：1形成的合金晶胞图，利用均摊法得，黑色小球个数=8×
故答案为：3d104s1；
（3）同一周期元素中，元素的非金属性随着原子序数的增大而增强，所以Cl元素的非金属性大于S元素，元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，所以酸性HClO4＞H2SO4，
故答案为：HClO4＞H2SO4；
（4）用导线将Al和Cu的单质做成的电极连接起来，插入到盛有N的最高价氧化物的水化物的浓溶液中构成原电池，铜易失电子而作负极，铝作正极，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O，故答案为：2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O；
（5）分子R是由N元素与氢元素形成的18电子分子，R为N2H4，R的电子式为
（6）24g C的单质在33.6L氧气（标准状况）中燃烧，至反应物全部耗尽，放出xkJ热量，
24gC的物质的量=
2C（s）+1.5O2（g）=CO（g）+CO2 △H=-xkJ/mol，
E的燃烧热为y kJ/mol，其完全燃烧热化学反应方程式为C（s）+O2（g）=CO（g）2 △H=-ykJ/mol，
1mol C与O2反应生成C的低价氧化物时的热化学方程式为C（s）+
故答案为：C（s）+
解析
解：A、B、C、D、E、F为前四周期的元素，其中，A元素和B元素的原子都有一个未成对电子，B原子得一个电子后3p轨道全充满，则B是Cl元素，A3+比B-少一个电子层，则A是Al元素；
C原子的p轨道中有3个未成对电子，则位于第VA族，其气态氢化物在水中的溶解性在同族元素所形成的氢化物中最大，则C是N元素；
D的最高化合价与最低化合价代数和为4，其最高价氧化物对应的水化物可以用于制取炸药和制作铅蓄电池，则D是S元素；
E元素的基态原子核外有六种运动状态的电子，有几种运动状态的电子则就有几个电子，则E是C元素；
F元素的单质为紫红色固体，可通过“湿法冶金”而得，则F是Cu元素．
（1）NCl3分子中心原子含有3个σ键和1个孤电子对，所以N原子的杂化类型是sp3，故答案为：sp3；
（2）F是Cu元素，铜原子核外有29个电子，3d能级上排列10个电子，4s能级上排列1个电子，所以Cu元素的原子的外围电子排布式为3d104s1，Cu与Au以3：1形成的合金晶胞图，利用均摊法得，黑色小球个数=8×
故答案为：3d104s1；
（3）同一周期元素中，元素的非金属性随着原子序数的增大而增强，所以Cl元素的非金属性大于S元素，元素的非金属性越强，其最高价氧化物的水化物酸性越强，所以酸性HClO4＞H2SO4，
故答案为：HClO4＞H2SO4；
（4）用导线将Al和Cu的单质做成的电极连接起来，插入到盛有N的最高价氧化物的水化物的浓溶液中构成原电池，铜易失电子而作负极，铝作正极，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O，故答案为：2H++NO3-+e-=NO2↑+H2O；
（5）分子R是由N元素与氢元素形成的18电子分子，R为N2H4，R的电子式为
（6）24g C的单质在33.6L氧气（标准状况）中燃烧，至反应物全部耗尽，放出xkJ热量，
24gC的物质的量=
2C（s）+1.5O2（g）=CO（g）+CO2 △H=-xkJ/mol，
E的燃烧热为y kJ/mol，其完全燃烧热化学反应方程式为C（s）+O2（g）=CO（g）2 △H=-ykJ/mol，
1mol C与O2反应生成C的低价氧化物时的热化学方程式为C（s）+
故答案为：C（s）+
下列化学微粒中心原子是以sp2杂化的是（ ）
正确答案
解析
解：中心原子采用sp2杂化说明中心原子中价层电子对个数是3，价层电子对个数=σ 键+孤电子对个数，
A．BCl3中价层电子对个数=3+
B．NH3中价层电子对个数=3+
C．CH4中价层电子对个数=4+
D．BeCl2中价层电子对个数=2+
故选A．
氯的含氧酸根离子有ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-等，有关它们的下列说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．次氯酸根离子中氯元素是+1价，次氯酸根离子易得电子而体现较强的氧化性，故A错误；
B．酸性越强的酸，其结合氢离子能力越弱，高氯酸是最强的无机酸，所以高氯酸根离子结合氢离子能力最弱，故B错误；
C．ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中价层电子对数都是4，所以都采取sp3杂化，故C正确；
D．ClO3-和NO3-的价层电子数不同，所以不是等电子体，故D错误；
故选C．
有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：乙炔的结构式为H-C≡C-H，
A．乙炔中每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化，故A正确；
B．根据A知，两个碳原子都采用sp杂化，故B错误；
C．每个碳原子中两个未杂化的2p轨道肩并肩重叠形成π键，故C正确；
D．两个碳原子之间形成1个σ键2个π键，故D正确；
故选B．
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