2022-2023版高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型 第1課時(shí)學(xué)案 魯科版選修3學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解常見分子的空間構(gòu)型。2.理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，并能用雜化軌道理論解釋或預(yù)測某些分子或離子的空間構(gòu)型。一、雜化軌道及其理論要點(diǎn)1試解釋CH4分子為什么具有正四面體的空間構(gòu)型？答案在形成CH4分子時(shí)，碳原子的一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道發(fā)生混雜，形成四個(gè)能量相等的sp3雜化軌道。四個(gè)sp3雜化軌道分別與四個(gè)H原子的1s軌道重疊成鍵形成CH4分子，所以四個(gè)CH是等同的?？杀硎緸?軌道雜化與雜化軌道雜化軌道理論四要點(diǎn)(1)能量相近原子在成鍵時(shí)，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(shù)目不變形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。(3)成鍵能力增強(qiáng)雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價(jià)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。例1下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是()A所有原子軌道都參與雜化B同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化C雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵D雜化軌道中不一定有電子答案A解析只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大，不能形成雜化軌道，故A項(xiàng)不正確，B項(xiàng)正確；雜化軌道重疊程度更大，形成牢固的化學(xué)鍵，故C項(xiàng)正確；并不是所有的雜化軌道中都有電子，可以是空軌道，也可以有1對孤對電子(如NH3、H2O的形成)，故D項(xiàng)正確。易錯(cuò)警示(1)雜化軌道只用于形成鍵或者用來容納未參與成鍵的孤對電子。(2)未參與雜化的p軌道，可用于形成鍵。例2用鮑林的雜化軌道理論解釋CH4分子的正四面體結(jié)構(gòu)，下列說法不正確的是()AC原子的4個(gè)雜化軌道的能量一樣BC原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣CC原子的4個(gè)價(jià)電子分別占據(jù)4個(gè)sp3雜化軌道DC原子有1個(gè)sp3雜化軌道由孤對電子占據(jù)答案D解析甲烷中C原子采取sp3雜化，每個(gè)雜化軌道上1個(gè)電子分別與1個(gè)H原子上的電子結(jié)合形成共價(jià)鍵，這四個(gè)共價(jià)鍵完全相同，軌道間的夾角為109.5°，形成正四面體形的分子。規(guī)律總結(jié)1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化得到4個(gè)能量相等的sp3雜化軌道，且4個(gè)軌道間夾角相等。二、雜化軌道類型和分子的空間構(gòu)型1sp1雜化BeCl2分子的形成(1)BeCl2分子的形成雜化后的2個(gè)sp1雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發(fā)生重疊，形成2個(gè)鍵，構(gòu)成直線形的BeCl2分子。(2)sp1雜化：sp1雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道雜化而得，sp1雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形。(3)sp1雜化后，未參與雜化的2個(gè)np軌道可以用于形成鍵，如乙炔分子中的CC鍵的形成。2sp2雜化BF3分子的形成(1)BF3分子的形成(2)sp2雜化：sp2雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道雜化而得，sp2雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。(3)sp2雜化后，未參與雜化的1個(gè)np軌道可以用于形成鍵，如乙烯分子中的C=C鍵的形成。3sp3雜化NH3、H2O與CH4分子的形成(1)CH4分子的空間構(gòu)型(2)sp3雜化：sp3雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化而得，sp3雜化軌道的夾角為109.5°，呈正四面體構(gòu)型。(3)NH3、H2O分子中N原子和O原子的雜化類型分別為sp3、sp3雜化。由于N原子和O原子分別有1對和2對孤對電子，孤對電子對成鍵電子對的排斥作用較強(qiáng)，且孤對電子數(shù)越多，排斥作用越強(qiáng)，使鍵角依次變小。1.雜化軌道類型的判斷方法(1)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為109.5°，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp1雜化。(2)根據(jù)分子(或離子)的空間構(gòu)型判斷正四面體形中心原子為sp3雜化；三角錐形中心原子為sp3雜化；平面三角形中心原子為sp2雜化；直線形中心原子為sp1雜化。2雜化軌道類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成鍵時(shí)雜化類型sp1sp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目ns111np123雜化軌道數(shù)目234雜化軌道間的夾角180°120°109.5°空間構(gòu)型直線形平面三角形正四面體形實(shí)例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤對電子時(shí)，由于孤對電子的排斥作用，會使分子的空間構(gòu)型與雜化軌道的形狀不同，如H2O和NH3，O與N的雜化類型都為sp3雜化，孤電子對數(shù)分別為2、1，分子空間構(gòu)型分別為V形、三角錐形。例3NH3分子空間構(gòu)型是三角錐形，而CH4是正四面體形，這是因?yàn)?()A兩種分子的中心原子雜化軌道類型不同，NH3為sp2雜化，而CH4是sp3雜化BNH3分子中N原子形成3個(gè)雜化軌道，CH4分子中C原子形成4個(gè)雜化軌道CNH3分子中有一對未成鍵的孤對電子，它對成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)DNH3分子中有3個(gè)鍵，而CH4分子中有4個(gè)鍵答案C解析NH3和CH4的中心原子均是sp3雜化，但NH3分子中有一對孤對電子，CH4分子中沒有孤對電子，由于孤對電子與成鍵電子對之間的排斥作用成鍵電子對與成鍵電子對之間的排斥作用，NH3分子進(jìn)一步被“壓縮”成三角錐形，甲烷則呈正四面體形。方法規(guī)律ABm型分子(或離子)的空間構(gòu)型與中心原子雜化軌道類型和孤電子對數(shù)的關(guān)系：ABm型分子或離子中心原子雜化類型中心原子孤電子對數(shù)空間構(gòu)型AB4sp30正四面體形AB3(B3A)sp31三角錐形sp20平面三角形AB2(B2A)sp21V形sp10直線形中心原子或離子的雜化軌道空間構(gòu)型與分子或離子的空間構(gòu)型不一定相同。中心原子雜化軌道類型相同的分子或離子的空間構(gòu)型不一定相同。例4下列有關(guān)NCl3分子的敘述正確的是()ANCl3分子中的N原子采取sp2雜化BNCl3分子為平面三角形CNCl3分子中ClNCl鍵角小于109.5°DNCl3分子中含有非極性鍵答案C解析NCl3分子中心原子N原子的雜化軌道數(shù)為n×(53)4，N原子的雜化類型為sp3，其中1個(gè)雜化軌道含有1對孤對電子，對成鍵電子對具有排斥作用，使鍵角小于109.5°，NCl3分子為三角錐形，分子中NCl鍵為極性鍵。方法規(guī)律比較鍵角大小的方法(1)中心原子雜化軌道類型不同時(shí)，鍵角按sp1、sp2、sp3順序減小。(2)中心原子雜化軌道類型相同時(shí)，孤電子對數(shù)越多，鍵角越小。如NH3中的氮原子與CH4中的碳原子均為sp3雜化，但鍵角分別為107.3°、109.5°。三、苯分子的空間構(gòu)型與大鍵1根據(jù)雜化軌道理論，形成苯分子時(shí)每個(gè)碳原子中一個(gè)2s軌道和兩個(gè)2p軌道都發(fā)生了sp2雜化(如2s、2px、2py雜化)，由此形成的三個(gè)sp2雜化軌道在同一平面內(nèi)，還有一個(gè)未參與雜化的2p軌道(如2pz)垂直于這個(gè)平面。2每個(gè)碳原子的兩個(gè)sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個(gè)碳原子的sp2雜化軌道上的電子配對形成鍵，于是六個(gè)碳原子組成一個(gè)正六邊形的碳環(huán)；每個(gè)碳原子的另一個(gè)sp2雜化軌道上的電子分別與一個(gè)氫原子的1s電子配對形成鍵。36個(gè)碳原子上各有1個(gè)未參與雜化的垂直于碳環(huán)平面的p軌道，這6個(gè)軌道以“肩并肩”的方式形成含有6個(gè)電子、屬于6個(gè)C原子的大鍵。例5下列有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述正確的是()A每個(gè)碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個(gè)形成大鍵B每個(gè)碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大鍵C碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道與其他原子形成三個(gè)鍵D碳原子的未參加雜化的2p軌道與其他原子形成鍵答案B解析苯分子中每個(gè)碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道分別與兩個(gè)碳原子和一個(gè)氫原子形成鍵。同時(shí)每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參加雜化的2p軌道，它們均有一個(gè)未成對電子，這些2p軌道相互平行，以“肩并肩”方式相互重疊，形成一個(gè)多電子的大鍵。方法規(guī)律有機(jī)物中碳原子的雜化類型(1)根據(jù)碳原子形成的鍵數(shù)目判斷有機(jī)物中，碳原子雜化軌道形成鍵，未雜化軌道形成鍵。(2)由碳原子的飽和程度判斷飽和碳原子采取sp3雜化；雙鍵上的碳原子或苯環(huán)上的碳原子采取sp2雜化；叁鍵上的碳原子采取sp1雜化。雜化軌道類型典型分子空間構(gòu)型sp1CO2直線形sp2SO2V形sp3H2OV形sp2SO3平面三角形sp3NH3三角錐形sp3CH4正四面體形1能正確表示CH4中碳原子的成鍵方式的示意圖為()A.B.C.D.答案D解析碳原子的2s軌道與2p軌道形成4個(gè)等性的雜化軌道，因此碳原子4個(gè)價(jià)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上，且自旋狀態(tài)相同。2s軌道和np軌道雜化的類型不可能有()Asp1雜化 Bsp2雜化Csp3雜化 Dsp4雜化答案D解析p能級只有3個(gè)軌道，不可能有sp4雜化。3有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是()A雜化軌道全部參與形成化學(xué)鍵B雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的形狀發(fā)生了改變Csp3、sp2、sp1雜化軌道的夾角分別為109.5°、120°、180°D四面體形、三角錐形、V形分子的結(jié)構(gòu)可以用sp3雜化軌道解釋答案A解析雜化軌道用于形成鍵和容納孤電子對。4下列對于NH3和CO2的說法中正確的是()A都是直線形結(jié)構(gòu)B中心原子都采取sp1雜化CNH3為三角錐形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)DN原子和C原子上都沒有孤對電子答案C解析NH3和CO2分子的中心原子分別采取sp3雜化、sp1雜化的方式成鍵，但NH3分子的N原子上有1對孤對電子來參與成鍵，根據(jù)雜化軌道理論，NH3的空間構(gòu)型應(yīng)為三角錐形，CO2的空間構(gòu)型為直線形。5下列關(guān)于原子軌道的說法正確的是()A凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子，其空間構(gòu)型都是正四面體形BCH4分子中的sp3雜化軌道是由4個(gè)H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的Csp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道重新組合而形成的一組能量相同的新軌道D凡AB3型的共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化成鍵答案C解析中心原子采取sp3雜化，空間構(gòu)型是正四面體形，但如果中心原子還有孤電子對，分子的空間構(gòu)型則不是正四面體；CH4分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個(gè)2s軌道與三個(gè)2p軌道雜化而成的；AB3型的共價(jià)化合物，A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化。6請完成下列各小題。(1)在SO2分子中，S原子采取_雜化，SO2的鍵角_(填“大于”“等于”或“小于”)120°，SO3分子中S原子采取_雜化，SO3分子的空間構(gòu)型為_。(2)OF2中氧原子的雜化方式為_，OF2分子的空間構(gòu)型為_。(3)NO的空間構(gòu)型是_，N原子的雜化類型是_。(4)SO、SO的空間構(gòu)型分別為_、_，S原子的雜化軌道類型分別為_、_。答案(1)sp2小于sp2平面三角形(2)sp3V形(3)V形sp2(4)正四面體形三角錐形sp3sp3解析(1)SO2分子中，S原子的雜化軌道數(shù)為3，S原子采取sp2雜化，但有1對孤對電子，所以鍵角小于120°。SO3分子中S原子雜化軌道數(shù)為×(60)3，S原子采取sp2雜化，SO3為平面三角形。(2)OF2分子中，O原子的雜化軌道數(shù)×(62)4，雜化類型為sp3雜化，含有2對孤對電子，OF2為V形。(3)N的雜化軌道數(shù)為×(51)3，N原子含有1對孤對電子，故NO的空間構(gòu)型為V形。(4)SO中S原子的雜化軌道數(shù)為×(602)4，S原子采取sp3雜化，SO的空間構(gòu)型為正四面體形。SO中S原子雜化軌道數(shù)為×(602)4，S原子采取sp3雜化，S原子含有1對孤對電子，所以該離子為三角錐形。對點(diǎn)訓(xùn)練題組1原子軌道雜化與雜化原子軌道1下列關(guān)于雜化軌道的敘述正確的是()A雜化軌道可用于形成鍵，也可用于形成鍵B雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對CNH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的3個(gè)p軌道與H原子的1個(gè)s軌道雜化而成的D在乙烯分子中1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道與3個(gè)氫原子的s軌道重疊形成3個(gè)CH 鍵答案B解析雜化軌道只用于形成鍵或用來容納未參與成鍵的孤對電子，不能用來形成鍵，故B正確，A不正確；NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而成的，C不正確；在乙烯分子中，1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道中的2個(gè)sp2雜化軌道與2個(gè)氫原子的s軌道重疊形成2個(gè)CH 鍵，剩下的1個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個(gè)CC 鍵，D不正確。2甲烷分子(CH4)失去一個(gè)H，形成甲基陰離子(CH)，在這個(gè)過程中，下列描述不合理的是()A碳原子的雜化類型發(fā)生了改變B微粒的形狀發(fā)生了改變C微粒的穩(wěn)定性發(fā)生了改變D微粒中的鍵角發(fā)生了改變答案A解析CH4為正四體結(jié)構(gòu)，而CH為三角錐形結(jié)構(gòu)，形狀、鍵角、穩(wěn)定性均發(fā)生改變，但雜化類型不變，仍是sp3雜化。題組2雜化軌道類型及其判斷3下列分子中的碳原子采用sp2雜化的是()AC2H2 BCS2CHCHO DC3H8答案C解析飽和C原子采取sp3雜化，雙鍵C原子采取sp2雜化，叁鍵C原子采取sp1雜化。所以C2H2中的C原子采取sp1雜化，HCHO分子中含有碳氧雙鍵，C原子采取sp2雜化，C3H8中的C原子采取sp3雜化。CS2中C原子的雜化軌道數(shù)為×(40)2，所以C原子采取sp1雜化。4下列分子所含原子中，既有sp3雜化，又有sp2雜化的是()A乙醛()B丙烯腈()C甲醛()D丙炔()答案A解析乙醛中甲基的碳原子采取sp3雜化，醛基的碳原子采取sp2雜化；丙烯腈中碳碳雙鍵的兩個(gè)碳原子采取sp2雜化，另一個(gè)碳原子采取sp1雜化；甲醛中碳原子采取sp2雜化；丙炔中甲基的碳原子采取sp3雜化，碳碳叁鍵的兩個(gè)碳原子采取sp1雜化。5(2017·曹妃甸一中期末)下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()ASO3與SO2 BBF3與NH3CBeCl2與SCl2 DH2O與SO2答案A解析SO3中S原子雜化軌道數(shù)為3，采取 sp2雜化方式，SO2中S原子雜化軌道數(shù)為3，采取 sp2雜化方式， A正確； BF3中B原子雜化軌道數(shù)為3，采取 sp2雜化方式，NH3中N原子雜化軌道數(shù)為4，采取 sp3雜化方式， B錯(cuò)誤； BeCl2中Be原子雜化軌道數(shù)為2，采取 sp1雜化方式，SCl2中S原子雜化軌道數(shù)為4，采取sp3雜化方式，C錯(cuò)誤。題組3乙烯、乙炔、苯分子的結(jié)構(gòu)6有關(guān)乙炔分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是()A兩個(gè)碳原子采用sp1雜化方式B兩個(gè)碳原子采用sp2雜化方式C每個(gè)碳原子都有兩個(gè)未參與雜化的2p軌道形成鍵D兩個(gè)碳原子間形成2個(gè)鍵和1個(gè)鍵答案B解析乙炔分子中C原子以1個(gè)2s軌道和1個(gè)2p軌道形成sp1雜化軌道。故乙炔分子中C原子采用sp1雜化方式，且每個(gè)C原子以2個(gè)未參與雜化的2p軌道形成2個(gè)鍵，構(gòu)成CC鍵。7關(guān)于乙烯分子中化學(xué)鍵的描述正確的是()AC原子sp2雜化軌道形成鍵，未雜化的2p軌道形成鍵B乙烯分子中有4個(gè)鍵、2個(gè)鍵CCH之間是sp2雜化軌道形成鍵，CC之間是未雜化的2p軌道形成鍵DCC之間是sp2雜化軌道形成鍵，CH之間是未雜化的2p軌道形成鍵答案A解析在乙烯分子中，每個(gè)碳原子的2s軌道與2個(gè)2p軌道雜化形成3個(gè)sp2雜化軌道，其中2個(gè)sp2雜化軌道分別與2個(gè)氫原子的1s軌道形成CH 鍵，另外1個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道形成CC 鍵；2個(gè)碳原子中未參與雜化的2p軌道形成1個(gè)鍵。8下列關(guān)于苯分子的描述錯(cuò)誤的是()A苯分子呈平面正六邊形，六個(gè)碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120°B苯分子中的碳原子采取sp3雜化C每個(gè)碳原子中未參與雜化的2p軌道以“肩并肩”形式形成一個(gè)大鍵D大鍵中6個(gè)電子被6個(gè)C原子共用答案B解析苯分子中的碳原子采取sp2雜化，六個(gè)碳碳鍵完全相同，呈平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角皆為120°；在苯分子中間形成一個(gè)較穩(wěn)定的六電子大鍵。題組4雜化軌道與分子空間構(gòu)型9(2017·曹妃甸一中期末)已知Zn2的4s和4p軌道可以形成sp3型雜化軌道， 那么ZnCl42的空間構(gòu)型為()A直線形 B平面正方形C正四面體 D正八面體答案C解析Zn2的4s軌道和4p軌道可以形成sp3型雜化軌道，ZnCl42中的配位數(shù)是4，故空間構(gòu)型為正四面體形。10下列說法中正確的是 ()APCl3分子是三角錐形，這是因?yàn)榱自邮莝p2雜化的結(jié)果Bsp3雜化軌道是由任意的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道C中心原子采取sp3雜化的分子，其空間構(gòu)型可能是四面體形或三角錐形或V形DAB3型的分子空間構(gòu)型必為平面三角形答案C解析PCl3分子中心磷原子上的價(jià)電子對數(shù)鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)34，因此，PCl3分子中磷原子以sp3雜化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；sp3雜化軌道是原子最外層電子上的s軌道和3個(gè)p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的4個(gè)軌道，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；一般中心原子采取sp3雜化的分子所得到的空間構(gòu)型為四面體形，如甲烷分子，但如果有雜化軌道被中心原子上的孤電子對占據(jù)，則構(gòu)型發(fā)生變化，如NH3、PCl3 分子是三角錐形，H2O分子是V形，選項(xiàng)D錯(cuò)誤、C正確。11下列關(guān)于NH、NH3、NH三種微粒的說法不正確的是()A三種微粒所含有的電子數(shù)相等B三種微粒中氮原子的雜化方式相同C三種微粒的空間構(gòu)型相同D鍵角大小關(guān)系：NHNH3NH答案C解析NH、NH3、NH含有的電子數(shù)均為10，A正確；NH、NH3、NH三種微粒中氮原子的雜化方式均為sp3雜化，B正確；NH空間構(gòu)型為正四面體形，NH3為三角錐形，NH為V形，C錯(cuò)誤；NH、NH3、NH三種微粒的鍵角大小關(guān)系為NHNH3NH，D正確。12下列分子的空間構(gòu)型是正四面體形的是()CH4NH3CF4SiH4SONHA BC D答案B解析C與Si價(jià)電子排布式為ns2np2，在參與成鍵時(shí)都是形成了4個(gè)sp3雜化軌道，故它們的空間構(gòu)型都是正四面體形。NH、SO中心原子的雜化軌道數(shù)分別為×(541)4、×(602)4，所以中心原子都是sp3雜化，NH、SO都是正四面體結(jié)構(gòu)但不是分子。綜合強(qiáng)化13已知在水中存在平衡2H2OH3OOH。(1)H2O分子中O原子軌道的雜化類型為_，H可與H2O形成H3O，H3O的中心原子采用_雜化，H3O中HOH鍵角比H2O中HOH鍵角大，原因?yàn)開。(2)下列分子中，中心原子采取的雜化方式與H3O中氧原子的雜化方式相同的是_(填字母)。aAsH3中的As原子 bNH中的N原子cNO中的N原子 dNO中的N原子答案(1)sp3sp3H2O中O原子有兩對孤對電子，H3O中O原子只有一對孤對電子，排斥力較小(2)ab解析(1) H2O中O原子的價(jià)電子對數(shù)×(62)4，所以O(shè)原子采用sp3雜化。H3O中O原子的價(jià)電子對數(shù)×(631)4，O原子雜化類型為sp3雜化。H2O中O原子的孤電子對數(shù)為2，H3O中O原子的孤電子對數(shù)為1，排斥作用力比H2O的小，H3O中HOH鍵角比H2O中的大。(2)中心原子雜化軌道數(shù)中心原子雜化類型AsH3×(53)4sp3NH×(521)4sp3NO×(501)3sp2NO×(501)3sp214.有機(jī)物中碳原子的雜化類型具有一定規(guī)律，請回答下列問題：(1)乙炔與氫氰酸(HCN)反應(yīng)可得丙烯腈(H2C=CHCN)。丙烯腈分子中鍵和鍵的個(gè)數(shù)之比為_，碳原子軌道雜化類型是_，1 mol該分子中處于同一直線上的原子數(shù)目最多為_。(2)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是_。(3)新制備的Cu(OH)2可將乙醛氧化成乙酸，而自身還原成Cu2O。乙醛中碳原子的雜化軌道類型為_，1 mol乙醛中含有的鍵的數(shù)目為_，CH3COOH中碳原子的雜化軌道類型為_。答案(1)21sp2、sp13NA(2)sp3、sp1(3)sp2、sp36NAsp2、sp3解析(1)單鍵為鍵，雙鍵中有1個(gè)鍵和1個(gè)鍵，叁鍵中有1個(gè)鍵和2個(gè)鍵，H2C=CHCN分子中鍵和鍵個(gè)數(shù)之比為21。H2C=CHCN分子中，形成雙鍵的C原子與其他原子形成3個(gè)鍵，所以該C原子采取sp2 雜化；形成叁鍵的C原子與其他原子形成2個(gè)鍵，所以C原子采取sp1雜化。碳碳雙鍵是平面結(jié)構(gòu)，而CN是直線形結(jié)構(gòu)，丙烯腈的結(jié)構(gòu)為，所以在同一直線上的原子最多為3個(gè)，即“”上的3個(gè)原子。(2)HOCH2CN的結(jié)構(gòu)式為，與羥基相連的碳原子形成4個(gè)鍵，采取sp3雜化，CN鍵中含1個(gè)鍵和2個(gè)鍵，碳原子形成2個(gè)鍵，采取sp1雜化。(3)乙醛分子的結(jié)構(gòu)式為，其中CH3的碳原子形成4個(gè)鍵，采取sp3雜化，而CHO中的碳原子形成3個(gè)鍵，采取sp2雜化。1個(gè)CH3CHO分子中含有5個(gè)單鍵和1個(gè)C=O鍵，故1 mol乙醛分子中含有鍵的數(shù)目為6NA。CH3COOH的結(jié)構(gòu)式為，其中CH3中碳原子形成4個(gè)鍵，采取sp3雜化，而COOH中碳原子形成3個(gè)鍵，采取sp2雜化。 15W、X、Y、Z四種元素的原子序數(shù)依次增大。其中Y原子的L電子層中，成對電子與未成對電子占據(jù)的軌道數(shù)相等，且無空軌道；X原子的L電子層中未成對電子數(shù)與Y相同，但還有空軌道；W、Z的原子序數(shù)相差10，且Z原子的第一電離能在同周期中最低。(1)寫出下列元素的元素符號：W_，X_，Y_，Z_。(2)XW4分子中，中心原子采取_雜化，分子的空間構(gòu)型為_；根據(jù)電子云重疊方式的不同，該分子里共價(jià)鍵的類型為_。(3)寫出Y原子價(jià)電子的軌道表示式：_。(4)X的一種氫化物相對分子質(zhì)量為26，其分子中的鍵與鍵的個(gè)數(shù)之比為_。答案(1)HCONa(2)sp3正四面體形鍵(3)(4)32解析W、X、Y、Z四種元素的原子序數(shù)依次增大，其中Y原子的L電子層中，成對電子與未成對電子占據(jù)的軌道數(shù)相等，且無空軌道，則Y原子核外電子排布式為1s22s22p4，則Y為氧元素；X原子的L電子層中未成對電子數(shù)與Y相同，但還有空軌道，則X原子核外電子排布式為1s22s22p2，X為碳元素；W、Z的原子序數(shù)相差10，Z的原子序數(shù)大于氧元素，則Z一定處于第3周期，且Z原子的第一電離能在同周期中最低，則Z為鈉元素，故W為氫元素。(1)由上述分析可知，W為H、X為C、Y為O、Z為Na。(2)CH4中碳原子是sp3雜化，分子為正四面體結(jié)構(gòu)，其中氫原子的1s軌道與碳原子的sp3雜化軌道形成鍵。(4)相對分子質(zhì)量為26的碳?xì)浠衔锸荂2H2，其結(jié)構(gòu)式為CHCH，該分子中有3個(gè)鍵和2個(gè)鍵，故鍵與鍵的個(gè)數(shù)之比為32。