2018-2019版高中化學 第2章 化學鍵與分子間作用力 第2節(jié) 共價鍵與分子的空間構(gòu)型 第1課時學案 魯科版選修3.doc

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第1課時　一些典型分子的空間構(gòu)型 [學習目標定位]　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 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，碳原子的一個2s軌道和三個2p軌道發(fā)生混雜，形成四個能量相等的sp3雜化軌道。四個sp3雜化軌道分別與四個H原子的1s軌道重疊成鍵形成CH4分子，所以四個C—H是等同的?？杀硎緸? 2．軌道雜化與雜化軌道 雜化軌道理論四要點 (1)能量相近 原子在成鍵時，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 雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。 (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　下列關于雜化軌道的說法錯誤的是(　　) 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項不正確，B項正確；雜化軌道重疊程度更大，形成牢固的化學鍵，故C項正確；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項正確。 易錯警示 (1)雜化軌道只用于形成σ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π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(　　) A．C原子的4個雜化軌道的能量一樣 B．C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣 C．C原子的4個價電子分別占據(jù)4個sp3雜化軌道 D．C原子有1個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，每個雜化軌道上1個電子分別與1個H原子上的電子結(jié)合形成共價鍵，這四個共價鍵完全相同，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ns軌道和3個np軌道雜化得到4個能量相等的sp3雜化軌道，且4個軌道間夾角相等。 二、雜化軌道類型和分子的空間構(gòu)型 1．sp1雜化——BeCl2分子的形成 (1)BeCl2分子的形成 雜化后的2個sp1雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發(fā)生重疊，形成2個σ鍵，構(gòu)成直線形的BeCl2分子。 (2)sp1雜化：sp1雜化軌道是由1個ns軌道和1個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np軌道可以用于形成π鍵，如乙炔分子中的C≡C鍵的形成。 2．sp2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ns軌道和2個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np軌道可以用于形成π鍵，如乙烯分子中的C==C鍵的形成。 3．sp3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ns軌道和3個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，且孤對電子數(shù)越多，排斥作用越強，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 ①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； ②平面三角形―→中心原子為sp2雜化； ③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)型的關系 (1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時 雜化類型 sp1 sp2 sp3 參與雜化的原子軌道及數(shù)目 ns 1 1 1 np 1 2 3 雜化軌道數(shù)目 2 3 4 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 實例 BeCl2、CO2、CS2 BCl3、BF3、BBr3 CF4、SiCl4、SiH4 (2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤對電子時，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3　NH3分子空間構(gòu)型是三角錐形，而CH4是正四面體形，這是因為 (　　) 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 B．NH3分子中N原子形成3個雜化軌道，CH4分子中C原子形成4個雜化軌道 C．NH3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 D．NH3分子中有3個σ鍵，而CH4分子中有4個σ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 AB4 sp3 0 正四面體形 AB3(B3A) sp3 1 三角錐形 sp2 0 平面三角形 AB2(B2A) sp2 1 V形 sp1 0 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NCl3分子的敘述正確的是(　　) A．NCl3分子中的N原子采取sp2雜化 B．NCl3分子為平面三角形 C．NCl3分子中Cl—N—Cl鍵角小于109.5 D．NCl3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＝(5＋3)＝4，N原子的雜化類型為sp3，其中1個雜化軌道含有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N—Cl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，鍵角按sp1、sp2、sp3順序減小。 (2)中心原子雜化軌道類型相同時，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π鍵 1．根據(jù)雜化軌道理論，形成苯分子時每個碳原子中一個2s軌道和兩個2p軌道都發(fā)生了sp2雜化(如2s、2px、2py雜化)，由此形成的三個sp2雜化軌道在同一平面內(nèi)，還有一個未參與雜化的2p軌道(如2pz)垂直于這個平面。 2．每個碳原子的兩個sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個碳原子的sp2雜化軌道上的電子配對形成σ鍵，于是六個碳原子組成一個正六邊形的碳環(huán)；每個碳原子的另一個sp2雜化軌道上的電子分別與一個氫原子的1s電子配對形成σ鍵。 3．6個碳原子上各有1個未參與雜化的垂直于碳環(huán)平面的p軌道，這6個軌道以“肩并肩”的方式形成含有6個電子、屬于6個C原子的大π鍵。 　 例5　下列有關苯分子中的化學鍵描述正確的是(　　) A．每個碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個形成大π鍵 B．每個碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大π鍵 C．碳原子的三個sp2雜化軌道與其他原子形成三個π鍵 D．碳原子的未參加雜化的2p軌道與其他原子形成σ鍵 答案　B 解析　苯分子中每個碳原子的三個sp2雜化軌道分別與兩個碳原子和一個氫原子形成σ鍵。同時每個碳原子還有一個未參加雜化的2p軌道，它們均有一個未成對電子，這些2p軌道相互平行，以“肩并肩”方式相互重疊，形成一個多電子的大π鍵。 方法規(guī)律——有機物中碳原子的雜化類型 (1)根據(jù)碳原子形成的σ鍵數(shù)目判斷 有機物中，碳原子雜化軌道形成σ鍵，未雜化軌道形成π鍵。 (2)由碳原子的飽和程度判斷 ①飽和碳原子采取sp3雜化； ②雙鍵上的碳原子或苯環(huán)上的碳原子采取sp2雜化； ③叁鍵上的碳原子采取sp1雜化。 雜化軌道類型 典型分子 空間構(gòu)型 sp1 CO2 直線形 sp2 SO2 V形 sp3 H2O V形 sp2 SO3 平面三角形 sp3 NH3 三角錐形 sp3 CH4 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個等性的雜化軌道，因此碳原子4個價電子分占在4個sp3雜化軌道上，且自旋狀態(tài)相同。 2．s軌道和np軌道雜化的類型不可能有(　　) A．sp1雜化 B．sp2雜化 C．sp3雜化 D．sp4雜化 答案　D 解析　p能級只有3個軌道，不可能有sp4雜化。 3．有關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 C．sp3、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σ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 C．NH3為三角錐形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu) D．N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)型應為三角錐形，CO2的空間構(gòu)型為直線形。 5．下列關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 B．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的 C．sp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的1個s軌道和3個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2s軌道與三個2p軌道雜化而成的；AB3型的共價化合物，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)sp3　V形　(3)V形　sp2　(4)正四面體形　三角錐形　sp3　sp3 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(6＋0)＝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)＝(6＋2)＝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(5＋1)＝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(6＋0＋2)＝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(6＋0＋2)＝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。 [對點訓練] 題組1　原子軌道雜化與雜化原子軌道 1．下列關于雜化軌道的敘述正確的是(　　) A．雜化軌道可用于形成σ鍵，也可用于形成π鍵 B．雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對 C．NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的3個p軌道與H原子的1個s軌道雜化而成的 D．在乙烯分子中1個碳原子的3個sp2雜化軌道與3個氫原子的s軌道重疊形成3個C—H σ鍵 答案　B 解析　雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤對電子，不能用來形成π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s軌道和3個p軌道雜化而成的，C不正確；在乙烯分子中，1個碳原子的3個sp2雜化軌道中的2個sp2雜化軌道與2個氫原子的s軌道重疊形成2個C—H σ鍵，剩下的1個sp2雜化軌道與另一個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個C—C σ鍵，D不正確。 2．甲烷分子(CH4)失去一個H＋，形成甲基陰離子(CH)，在這個過程中，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(　　) A．C2H2 B．CS2 C．HCHO D．C3H8 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(4＋0)＝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碳原子采取sp2雜化，另一個碳原子采取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(　　) A．SO3與SO2 B．BF3與NH3 C．BeCl2與SCl2 D．H2O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錯誤。 題組3　乙烯、乙炔、苯分子的結(jié)構(gòu) 6．有關乙炔分子中的化學鍵描述不正確的是(　　) A．兩個碳原子采用sp1雜化方式 B．兩個碳原子采用sp2雜化方式 C．每個碳原子都有兩個未參與雜化的2p軌道形成π鍵 D．兩個碳原子間形成2個π鍵和1個σ鍵 答案　B 解析　乙炔分子中C原子以1個2s軌道和1個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C原子以2個未參與雜化的2p軌道形成2個π鍵，構(gòu)成CC鍵。 7．關于乙烯分子中化學鍵的描述正確的是(　　) A．C原子sp2雜化軌道形成σ鍵，未雜化的2p軌道形成π鍵 B．乙烯分子中有4個σ鍵、2個π鍵 C．C—H之間是sp2雜化軌道形成σ鍵，C—C之間是未雜化的2p軌道形成π鍵 D．C—C之間是sp2雜化軌道形成σ鍵，C—H之間是未雜化的2p軌道形成π鍵 答案　A 解析　在乙烯分子中，每個碳原子的2s軌道與2個2p軌道雜化形成3個sp2雜化軌道，其中2個sp2雜化軌道分別與2個氫原子的1s軌道形成C—H σ鍵，另外1個sp2雜化軌道與另一個碳原子的sp2雜化軌道形成C—C σ鍵；2個碳原子中未參與雜化的2p軌道形成1個π鍵。 8．下列關于苯分子的描述錯誤的是(　　) A．苯分子呈平面正六邊形，六個碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120 B．苯分子中的碳原子采取sp3雜化 C．每個碳原子中未參與雜化的2p軌道以“肩并肩”形式形成一個大π鍵 D．大π鍵中6個電子被6個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較穩(wěn)定的六電子大π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[ZnCl4]2－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，[ZnCl4]2－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 (　　) A．PCl3分子是三角錐形，這是因為磷原子是sp2雜化的結(jié)果 B．sp3雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的4個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 D．AB3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電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋＝4，因此，PCl3分子中磷原子以sp3雜化，選項A錯誤；sp3雜化軌道是原子最外層電子上的s軌道和3個p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的4個軌道，選項B錯誤；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D錯誤、C正確。 11．下列關于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．鍵角大小關系：NH＞NH3＞NH 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錯誤；NH、NH3、NH三種微粒的鍵角大小關系為NH＞NH3＞NH，D正確。 12．下列分子的空間構(gòu)型是正四面體形的是(　　) ①CH4　②NH3?、跜F4　④SiH4?、軸O?、轓H A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．①③⑤ 答案　B 解析　C與Si價電子排布式為ns2np2，在參與成鍵時都是形成了4個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(5＋4－1)＝4、(6＋0＋2)＝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。 [綜合強化] 13．已知在水中存在平衡2H2OH3O＋＋OH－。 (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H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大，原因為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (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)。 a．AsH3中的As原子 b．NH中的N原子 c．NO中的N原子 d．NO中的N原子 答案　(1)sp3　sp3　H2O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原子的價電子對數(shù)＝(6＋2)＝4，所以O原子采用sp3雜化。H3O＋中O原子的價電子對數(shù)＝(6＋3－1)＝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H—O—H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 (5＋3)＝4 sp3 NH (5＋2＋1)＝4 sp3 NO (5＋0＋1)＝3 sp2 NO (5＋0＋1)＝3 sp2 14.有機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)反應可得丙烯腈(H2C==CH—C≡N)。丙烯腈分子中σ鍵和π鍵的個數(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σ鍵的數(shù)目為________________，CH3COOH中碳原子的雜化軌道類型為__________。 答案　(1)2∶1　sp2、sp1　3NA　(2)sp3、sp1　(3)sp2、sp3　6NA　sp2、sp3 解析　(1)單鍵為σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵，叁鍵中有1個σ鍵和2個π鍵，H2C==CH—C≡N分子中σ鍵和π鍵個數(shù)之比為2∶1。H2C==CH—C≡N分子中，形成雙鍵的C原子與其他原子形成3個σ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σ鍵，所以C原子采取sp1雜化。碳碳雙鍵是平面結(jié)構(gòu)，而C≡N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，即“”上的3個原子。 (2)HOCH2CN的結(jié)構(gòu)式為，與羥基相連的碳原子形成4個σ鍵，采取sp3雜化，C≡N鍵中含1個σ鍵和2個π鍵，碳原子形成2個σ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σ鍵，采取sp3雜化，而—CHO中的碳原子形成3個σ鍵，采取sp2雜化。1個CH3CHO分子中含有5個單鍵和1個C==O鍵，故1 mol乙醛分子中含有σ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σ鍵，采取sp3雜化，而—COOH中碳原子形成3個σ鍵，采取sp2雜化。 15．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；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，該分子里共價鍵的類型為________________。 (3)寫出Y原子價電子的軌道表示式：____________________________。 (4)X的一種氫化物相對分子質(zhì)量為26，其分子中的σ鍵與π鍵的個數(shù)之比為________。 答案　(1)H　C　O　Na　(2)sp3　正四面體形　σ鍵　(3)　(4)3∶2 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σ鍵。 (4)相對分子質(zhì)量為26的碳氫化合物是C2H2，其結(jié)構(gòu)式為CHCH，該分子中有3個σ鍵和2個π鍵，故σ鍵與π鍵的個數(shù)之比為3∶2。