- sp、sp2、sp3杂化
- 共209题
磷元素在生产和生活中有广泛的应用．
（1）P原子价电子排布图为______．
（2）四（三苯基膦）钯分子结构如图1：
P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子的杂化轨道类型为______；判断该物质在水中溶解度并加以解释______．该物质可用于图2所示物质A的合成：
物质A中碳原子杂化轨道类型为______；一个A分子中手性碳原子数目为______．
（3）在图3中表示出四（三苯基膦）钯分子中配位键：
（4）PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得其中含有一种正四面体形阳离子和一种正六面体形阴离子，熔体中P-Cl的键长只有198nm和206nm两种，这两种离子的化学式为______；正四面体形阳离子中键角小于PCl3的键角原因为______；该晶体的晶胞如右图4所示，立方体的晶胞边长为a pm，NA为阿伏伽德罗常数的值，则该晶体的密度为______ g/cm3．
（5）PBr5气态分子的结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，经测定知其中只存在一种P-Br键长，试用电离方程式解释PBr5熔体能导电的原因______．
正确答案
解：（1）磷是15号元素，其原子核外有15个电子，P元素基态原子电子排布为1s22s22p63s23P3，P的最外层3p电子3个电子自旋方向相同，为
故答案为：
（2）P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子与P原子成4个单键，杂化轨道数为4，为sp3杂化，水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子极性不相似，故不相溶，所以四（三苯基膦）钯分子在水中难溶，物质A中甲基上的C采取sp3杂化类型，C≡N为SP杂化，碳碳双键为sp2杂化，连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，如图：
故答案为：sp3；不易溶于水，水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子极性不相似，故不相溶；sp、sp2、sp3；3；
（3）配位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，Pd含有空轨道、P原子含有孤电子对，所以配位键由P原子指向Pd原子，如图：
故答案为：
（4）PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PCl6-，即发生反应为：2PCl5=PCl4++PCl6-，PCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
故答案为：PCl4+和PCl6-；两分子中P原子杂化方式均为sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，PCl4+中P没有孤电子对．孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力；
（5）PBr5气态分子的结构与PCl5相似，说明PBr5也能电离出能导电的阴阳离子，而产物中只存在一种P-Br键长，所以发生这样电离PBr5═PBr4++Br-，
故答案为：PBr5=PBr4++Br-．
解析
解：（1）磷是15号元素，其原子核外有15个电子，P元素基态原子电子排布为1s22s22p63s23P3，P的最外层3p电子3个电子自旋方向相同，为
故答案为：
（2）P原子以正四面体的形态围绕在钯原子中心上，钯原子与P原子成4个单键，杂化轨道数为4，为sp3杂化，水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子极性不相似，故不相溶，所以四（三苯基膦）钯分子在水中难溶，物质A中甲基上的C采取sp3杂化类型，C≡N为SP杂化，碳碳双键为sp2杂化，连接4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子，如图：
故答案为：sp3；不易溶于水，水为极性分子，四（三苯基膦）钯分子为非极性分子，分子极性不相似，故不相溶；sp、sp2、sp3；3；
（3）配位键由含有孤电子对的原子指向含有空轨道的原子，Pd含有空轨道、P原子含有孤电子对，所以配位键由P原子指向Pd原子，如图：
故答案为：
（4）PCl5是一种白色晶体，在恒容密闭容器中加热可在148℃液化，形成一种能导电的熔体，说明生成自由移动的阴阳离子，一种正四面体形阳离子是PCl4+和一种正六面体形阴离子是PCl6-，即发生反应为：2PCl5=PCl4++PCl6-，PCl3中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+
故答案为：PCl4+和PCl6-；两分子中P原子杂化方式均为sp3杂化，PCl3分子中P原子有一对孤电子对，PCl4+中P没有孤电子对．孤电子对对成键电子的排斥力大于成键电子对间的排斥力；
（5）PBr5气态分子的结构与PCl5相似，说明PBr5也能电离出能导电的阴阳离子，而产物中只存在一种P-Br键长，所以发生这样电离PBr5═PBr4++Br-，
故答案为：PBr5=PBr4++Br-．
下列分子的中心原子采取sp杂化的是（ ）
正确答案
解析
解：A．XeO4分子中含有4个σ键，不含孤电子对，杂化方式为sp3杂化，故A错误；
B．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，故B正确；
C．甲烷分子中碳原子含有4个σ键且不含孤电子对，所以采用sp3杂化，故C错误；
D．BCl3中B形成3个σ键，无孤电子对，为sp2杂化，故D错误；
故选B．
氧化物经氯化作用生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法，Cl2、CCl4是常用的氯化剂．
如：Na2O+Cl2═2NaCl
SiO2+2CCl4═SiCl4+2COCl2Cr2O3+3CCl4═2CrCl3+3COCl2
请回答下列问题：
（1）COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化，则该分子的结构式是______，分子的立体构型是______．
（2）写出CCl4的电子式______，与CCl4互为等电子体的分子和离子分别有______和______（各举一例，写化学式）．
（3）比较下列物质的熔点，用“＞”“＜”或“=”填写．
Na2O______NaCl CCl4______SiCl4
（4）石英的主要成分是SiO2，晶体类型是______晶体，实验室______（选填“能”或“不能”）用石英坩埚融化氢氧化钠固体．
正确答案
解：（1）COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化，C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，则该分子的结构式是
（2）CCl4是碳与四个氯形成四个共用电子对，所以电子式为：
（3）离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，离子晶体熔点越高，因为氧离子的电荷数多，半径小，所以晶格能Na2O大于NaCl；分子晶体相对分子量越大熔点越高，SiCl4的相对分子量大，故答案为：＞、＜；
（4）SiO2是原子晶体，二氧化硅是酸性氧化物与碱反应生成硅酸钠，所以不能用石英坩埚融化氢氧化钠固体，故答案为：原子；不能．
解析
解：（1）COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化，C原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，则该分子的结构式是
（2）CCl4是碳与四个氯形成四个共用电子对，所以电子式为：
（3）离子所带电荷数越多，离子间距离越小，晶格能越大，离子键越强，离子晶体熔点越高，因为氧离子的电荷数多，半径小，所以晶格能Na2O大于NaCl；分子晶体相对分子量越大熔点越高，SiCl4的相对分子量大，故答案为：＞、＜；
（4）SiO2是原子晶体，二氧化硅是酸性氧化物与碱反应生成硅酸钠，所以不能用石英坩埚融化氢氧化钠固体，故答案为：原子；不能．
近几年我国“神舟系列”飞船连续成功发射，实现了中华民族的飞天梦想．运送飞船的火箭燃料除液态双氧水外，还有另一种液态氮氢化合物A．已知该化合物A中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键．回答下列问题：
（1）液态双氧水（过氧化氢）的电子式______ 该分子是______分子（填“极性”或“非极性”）
（2）A的结构式为______该分子中的中心原子的杂化类型是______．若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的物质，写出该反应的化学方程式______．若该反应中有4mol N-H键断裂，则形成的π键有______mol．
（3）A能与硫酸反应生成B．B的结构与硫酸铵相似，则B的晶体内存在______（填标号） a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．范德华力．
正确答案
极性
sp2
N2H4+2H2O2═N2↑+4H2O
2
abc
解析
解：（1）双氧水是一种含有氧氧共价键和氧氢共价键的极性分子，电子式为：
（2）因化合物的相对分子质量为32，氢元素的质量分数为12.5%，则氮元素的质量分数为87.5%，所以1个化合物中的氢原子数目为
故答案为：；sp2；N2H4+2H2O2═N2↑+4H2O；2；
（3）硫酸铵中存在离子键、共价键、配位键，故B中存在离子键、共价键、配位键，故答案为：abc；
第四周期中的18种元素具有重要的用途．
（1）已知四溴化锗是电子工业中的一种常用试剂，其熔点为26.1℃，沸点为186℃，则GeBr4晶体类型为______，中心原子的杂化类型为______．
（2）第四周期ⅤA-ⅦA族的元素中，电负性由大到小的顺序为（用元素符号表示）______．
（3）金属镍在材料科学上也有重要作用，它易形成配合物，如：Ni（CO）4、[Ni（NH3）6]2+ 等．写出一种与配体CO互为等电子体的阴离子______；配体NH3分子的空间构型为______．
（4）金属钒在材料科学上有重要作用，被称为”合金的维生素”，基态钒原子的价电子排布式为______，第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，但Ga的第一电离能却明显低于Zn，原因是______．
正确答案
解：（1）四溴化锗的熔沸点低，所以GeBr4是分子晶体；锗与溴形成四个共价键，所以中心原子的杂化类型为sp3，故答案为：分子晶体；sp3；
（2）同周期主族元素电负性从左到右渐增，所以第四周期电负性由大到小的顺序：Br＞Se＞As，故答案为：Br＞Se＞As；
（3）CO的电子数为14，含有2个原子，它的等电子体有等CN-、C22-，NH3中N原子为杂化sp3，有一对弧对电子对，所以分子的空间构型为三角锥形，故答案为：CN-、C22-；三角锥形；
（4）钒元素的基态原子的简化电子排布式式[Ar]3d34s2，其价电子是排布式为3d34s2，Zn原子的价电子排布式为3d104s2，价电子中3d、4s轨道为全充满状态，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga，
故答案为：3d34s2；Zn原子的价电子排布式为3d104s2，体系的能量较低，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga．
解析
解：（1）四溴化锗的熔沸点低，所以GeBr4是分子晶体；锗与溴形成四个共价键，所以中心原子的杂化类型为sp3，故答案为：分子晶体；sp3；
（2）同周期主族元素电负性从左到右渐增，所以第四周期电负性由大到小的顺序：Br＞Se＞As，故答案为：Br＞Se＞As；
（3）CO的电子数为14，含有2个原子，它的等电子体有等CN-、C22-，NH3中N原子为杂化sp3，有一对弧对电子对，所以分子的空间构型为三角锥形，故答案为：CN-、C22-；三角锥形；
（4）钒元素的基态原子的简化电子排布式式[Ar]3d34s2，其价电子是排布式为3d34s2，Zn原子的价电子排布式为3d104s2，价电子中3d、4s轨道为全充满状态，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga，
故答案为：3d34s2；Zn原子的价电子排布式为3d104s2，体系的能量较低，原子较稳定，故Zn的第一电离能大于Ga．
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