sp、sp2、sp3杂化_章节学习

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题型：填空题

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填空题

某含有铝元素的翡翠的化学式为Be3Al2[Si6O18]，其是一种多硅酸盐，Si原子采用的杂化类型为______．

正确答案

sp3杂化

解析

解：根据在化合物中正负化合价代数和为零，铝元素显+3，铍元素显+2，氧元素显-2，设硅元素的化合价是x，可知Be3Al2（SiO3）6中铍元素的化合价：3×2+（+3）×2+（+x）×6+（-2）×18=0，则x=+4，硅元素显+4，SiO2中Si原子与O原子形成4个共价键，即含有4个σ电子对，硅原子无孤对电子，所以Si原子采用的杂化类型为sp3杂化，

故答案为：sp3杂化．

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题型：简答题

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简答题

A．碳是形成化合物最多的元素，其单质与化合物广泛分布于自然界．

（1）金刚石晶体中碳原子的杂化方式为______．与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是______；

（2）CS2是一种重要的有机溶剂，CS2分子的空间构型为______；写出二价铁离子的核外电子排布式______；

（3）冰晶胞中水分子的空间排列方式与金刚石晶胞（其晶胞结构如图，空心球和实心球表示相同的粒子，其中空心球位于立方体的顶点或面心，实心球位于立方体内）类似．每个冰晶胞平均占有______个水分子，冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似的原因是______．

正确答案

解：（1）金刚石中每个碳原子和4个碳原子以σ键相结合，且没有孤对电子，所以每个碳原子的价层电子对是4，则碳原子采取sp3杂化，N原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，O原子核外电子排布式为1s22s22p4，2p轨道半充满的原子能量低，较稳定，所以与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，

故答案为：sp3；N原子2p轨道半充满，能量低；

（2）CS2分子中价电子对=2+=2，且没有孤电子对，所以是直线型分子，亚铁离子核外有24个电子，由铁原子失去2电子变成亚铁离子时，失去的电子是最外层电子，所以亚铁离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6（或[Ar]3d6），

故答案为：直线形；1s22s22p63s23p63d6（或[Ar]3d6）；

（3）每个冰晶胞平均占有分子个数=4+=8，H2O的氧原子中含有2个σ键和2个孤电子对，金刚石中每个碳原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子中一个氧原子可以和另外2个水分子形成2个原子，2个氢原子可以和另外2个水分子形成氢键，所以每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似，

故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键．

解析

解：（1）金刚石中每个碳原子和4个碳原子以σ键相结合，且没有孤对电子，所以每个碳原子的价层电子对是4，则碳原子采取sp3杂化，N原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，O原子核外电子排布式为1s22s22p4，2p轨道半充满的原子能量低，较稳定，所以与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，

故答案为：sp3；N原子2p轨道半充满，能量低；

（2）CS2分子中价电子对=2+=2，且没有孤电子对，所以是直线型分子，亚铁离子核外有24个电子，由铁原子失去2电子变成亚铁离子时，失去的电子是最外层电子，所以亚铁离子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6（或[Ar]3d6），

故答案为：直线形；1s22s22p63s23p63d6（或[Ar]3d6）；

（3）每个冰晶胞平均占有分子个数=4+=8，H2O的氧原子中含有2个σ键和2个孤电子对，金刚石中每个碳原子含有4个σ键且没有孤电子对，所以水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子中一个氧原子可以和另外2个水分子形成2个原子，2个氢原子可以和另外2个水分子形成氢键，所以每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键，导致冰晶胞与金刚石晶胞微粒排列方式相似，

故答案为：8；水中的O和金刚石中的C都是sp3杂化，且水分子间的氢键具有方向性，每个水分子可与相邻的4个水分子形成氢键．

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题型：单选题

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单选题

下列叙述不正确的是（　　）

A分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构

B分子中中心原子通过sp2杂化轨道成键时，该分子不一定为平面三角形

C杂化轨道理论与价层电子互斥理论都可以分析分子的空间构型

D四面体型结构的分子一定是非极性分子

正确答案

D

解析

解：A、分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，说明中心原子的价层电子对数为4，若中心原子存在孤电子对，该分子就不是正四面体，如氨气分子、水分子等，故A正确；

B、分子中中心原子通过sp2杂化轨道成键时，说明中心原子的价层电子对数为3，若中心原子存在孤电子对，该分子就不是平面三角形，如SO2等，故B正确；

C、杂化轨道理论与价层电子互斥理论均用于分析判断分子的空间构型，且两种理论相互补充，故C正确；

D、正四面体构型的对称型分子属于非极性分子，偏四面体性的分子为极性分子，如一氯甲烷等，故D错误；

故选：D．

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题型：单选题

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单选题

下列说法正确的是（　　）

①S8分子中 S原子采用的轨道杂化方式sp3

②C2H4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键

③SnBr2分子中Sn-Br的键角＜120°

④H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大．

A①②

B③④

C①②③

D①③④

正确答案

D

解析

解：①S8是一个环形分子，每个S与两个其它S原子相连，S原子外层6个电子，两对孤对电子，两上σ键，所以S是sp3杂化，故正确；

②碳碳双键中一个是σ键，还有一个是π键，所以不只是碳氢σ键，故错误；

③SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数目是=3，配位原子数为2，故Sn含有孤对电子，SnBr2空间构型为V型，键角小于120°，故正确；

④H3O+价层电子对模型为四面体，氧原子采取sp3杂化，H2O中O原子有两对孤对电子，H3O+中O原子有一对孤对电子，因为孤电子对间的排斥力＞孤电子对与成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，导致H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大，故正确；

故选D．

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题型：单选题

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单选题

下列分子的中心原子杂化轨道的类型相同的是（　　）

ABeCl2和BF3

BH2O和NH3

CCO2和SO2

DHCHO和PCl3

正确答案

B

解析

解：A．BeCl2分子中价层电子对个数=2+（2-2×1）=2，所以其中心原子杂化类型为sp；BF3分子中价层电子对个数=3+（3-3×1）=3，中心原子杂化类型分别为sp2，故A错误；

B．H2O中O形成2个σ键，孤电子对数==2，分子中价层电子对个数=2+2=4，为sp3杂化，NH3中N原子杂化轨道数为×（5+3）=4，采取sp3杂化方式，二者杂化方式相同，故B正确；

C．CO2中C原子杂化轨道数为×（4+0）=2，采取 sp杂化方式，SO2中S原子杂化轨道数为×（6+0）=3，采取 sp2杂化方式，二者杂化方式不同，故C错误；

D．HCHO分子内（H2C=O）碳原子形成3个σ键，无孤对电子，分子中价层电子对个数=3+0=3，杂化方式为sp2杂化，PCl3分子中P原子σ键电子对数3，含有1个孤电子对，分子中价层电子对个数=3+1=4，则其杂化轨道数为4，所以采取sp3杂化，二者杂化方式不同，故D错误；

故选B．

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