原子轨道杂化方式及杂化类型判断 知识点
原子轨道杂化方式:杂化轨道理论是在价键理论的基础上提出, 它实质上仍属于现代价键理论, 但它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
杂化轨道理论的要点:1、在成键过程中,由于原子间的相互影响,同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道,可以进行线性组合,重新分配能量和确定空间方向,组成数目相等的新的原子轨道,这种轨道重新组合的过程称为杂,杂化后形成的新轨道称为 杂化轨道。2、杂化轨道的角度波函数在某个方向的值比杂化前的大得多,更有利于原子轨道间最大程度地重叠,因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。3、杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布,使相互间的排斥能最小,故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间的夹角不同,成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。
杂化类型判断:通过成键电子对数与孤电子对数可判断中心原子杂化模型,成键电子对数:ABn中n的值;孤电子对数:(A价电子数-A成键电子数)/2。价电子对总数即两者之和,如价电子对总数为2时为sp杂化(直线形),为3时为sp2杂化(平面三角形),为4时为sp3杂化(四面体),5——sp3d(三角双锥),6——sp3d2(八面体) 。
原子轨道杂化方式及杂化类型判断 知识点题库
已知PH
3与NH
3结构相似,回答下列问题:
①PH3的电子式,结构式.
②几何构型为.
③中心原子采取杂化.
④PH3分子中的化学键(填“有”或“无”)极性,其分子为(填“极性”或”非极性”)分子.
⑤PH3与NH3的热稳定性:更强.
用于合成氨的工业煤气中含有H
2S、C
2H
5SH(乙硫醇)、COS(羰基硫)、CS
2等含硫化合物,工业上无机硫常用氧化锌法处理,有机硫可用钴钼催化加氢处理.
H2S+ZnO═ZnS+H2O;
C2H5SH+ZnO═ZnS+C2H4+H2O;
C2H5SH+H2═C2H6+H2S;
COS+H2═CO+H2S;
CS2+4H2═CH4+2H2S
-
-
-
(2)
下列有关分子结构的说法正确的是 (填字母).
A . C2H4分子中有5个σ键和1个π键
B . COS分子(结构如图1)中键能C=O>C=S
C . H2S分子呈V形结构
D . CH4、C2H6分子中碳原子均采用sp3杂化
-
-
(3)
下列有关说法不正确的是 (填字母).
A . H2O、CO、COS均是极性分子
B . 相同压强下沸点:CS2>CO2
C . 相同压强下沸点:C2H5SH>C2H5OH
D . 相同压强下沸点:CO>N2
-
-
(4)
β﹣ZnS的晶胞结构如图2,晶胞中S2数目为个.
-
-
(5)
具有相似晶胞结构的ZnS和ZnO,ZnS熔点为1830℃,ZnO熔点为1975℃,后者较前者高是由于.
-
-
(6)
钼的一种配合物化学式为:Na
3[Mo(CN)
8]•8H
2O,中心原子的配位数为
.
-
图A所示的转化关系中(具体反应条件略),a、b、c和d分别为四种短周期元素的常见单质,其余均为它们的化合物,i的溶液为常见三大强酸,a的一种同素异形体的晶胞如图B(正四面体立体网状结构)所示.
回答下列问题:
-
-
-
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-
(3)
图A中由二种元素组成的物质中,沸点最高的是,原因是,该物质的分子构型为.
-
-
-
-
(5)
k的分子式为,中心原子的杂化轨道类型为,属于分子(填“极性”或“非极性”).
-
决定物质性质的重要因素是物质的结构。请回答下列问题。
-
(1)
已知X和Y为第三周期元素,其原子的第一至第四电离能如下表所示:
电离能/(kJ/mol ) | I1 | I2 | I3 | I4 |
X | 578 | 1817 | 2745 | 11578 |
Y | 738 | 1451 | 7733 | 10540 |
X通常显价,X 的电负性Y 的电负性 (填“>”“ =”或“<”)。
-
-
(2)
紫外光的光子所具有的能量约为399 kJ/mol。根据下表有关蛋白质分子中重要化学键的信息,说明人体长时间照射紫外光后皮肤易受伤害的原因:
。
共价键 | C-C键 | C-N键 | C-S键 |
键能/(kJ/mol) | 347 | 305 | 259 |
组成蛋白质的最简单的氨基酸中的碳原子的杂化类型是。
-
-
(3)
实验证明:KCl、MgO、CaO、TiN 这四种晶体的结构与NaCl 晶体结构相似(如图),其中3种离子晶体的晶格能数据如下表:
离子晶体 | NaCl | KCl | CaO |
晶格能/(kJ.mol-1 ) | 786 | 715 | 3401 |
则这四种离子晶体的熔点从高到低的顺序是。其中MgO晶体中一个Mg2+周围和它最邻近且等距离的Mg2+有个。
-
-
(4)
金属阳离子含未成对电子越多,则磁性越大,磁记录性能越好。离子型化合物V2O5和CrO2 中,适合作录音带磁粉原料的是。
-
下列描述中正确的是( )
A . CS2为V形的极性分子
B . ClO3-的空间构型为平面三角形
C . SF6中所有原子均满足8电子稳定结构
D . SiF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化
Fe、Co、Ni均为第Ⅷ族元素,它们的化合物在生产生活中有着广泛的成用。
-
(1)
基态Co3+原子的价电子排布式为,Co3+核外3d能级上有对成对电子。
-
-
(2)
Co3+的一种配离子[Co(N3(NH3)5]2+产中,Co3+的配位数是,离子中所含δ键的数目为,配位体N3+中心原子杂化类型为。
-
-
(3)
Co2+在水溶液中以[Co(H20)6]2+存在。向含Co2+的溶液中加入过量水可生成更稳定的[Co(NH3)6]2+ , 其原因是。
-
-
(4)
某蓝色晶体中,Fe2+、Fe3+分别占据立方体互不相邻的顶点,而立方体的每条棱上均有一个CN- , K+位于立方体的某恰当位置上。据此可知该晶体的化学式为,立方体中Fe2+间连接起来形成的空间构型是。
-
-
(5)
NiO的晶体结构如图中所示,其中离子坐标参数A为(0,0,0),B为(1,1,0),则C离子坐标参数为
。
-
-
(6)
一定温度下,NiO晶体可以自发地分散并形成“单分子层”,可以认为O2-作密置单层排列,Ni2+产填充其中(如图乙),已知O2-的半径为apm,每平方米面积上分散的该晶体的质量为g(用含a、NA的代数式表示)。
-
Fe、Co、Ni均为第Ⅷ族元素,它们的化合物在生产、生活中有着广泛的应用。
-
(1)
基态Fe原子中,电子填充的能量最高的能级符号为。
-
-
(2)
在空气中FeO稳定性小于Fe2O3 , 从电子排布的角度分析,其主要原因是。
-
-
(3)
铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液是检验Fe2+常用的试剂。1mol[Fe(CN)6]3-含σ键的数目为。
-
-
(4)
Co
3+的一种配离子[Co(N
3)(NH
3)
5]
2+中,Co
3+的配位数是
。配体N
中心原子的杂化类型为
。CoO的熔点是1935℃,CoS的熔点是1135℃,试分析CoO的熔点较高的原因
。
-
-
(5)
NiO的晶胞结构如图所示,其中原子坐标参数A为(0,0,0) ,B为(1,1,0),则C原子坐标参数为
。
-
氟代硼酸钾(KBe2BO3F2)是激光器的核心材料,我国化学家在此领域的研究走在了世界的最前列。回答下列问题:
-
(1)
氟代硼酸钾中非金属元素原子的电负性大小顺序是 。基态K+的电子排布式为。
-
-
(2)
NaBH
4是有机合成中常用的还原剂,其中的阴离子空间构型是
,中心原子的杂化方式为
。NaBH
4中存在
(填标号)。
a.离子键 b.氢键 c.σ键 d.π键
-
-
(3)
BeCl2中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的BeCl2的结构式为,其中Be的配位数为。
-
-
(4)
第三周期元素氟化物的熔点如下表:
化合物
|
NaF
|
MgF2
|
AlF3
|
SiF4
|
PF5
|
SF6
|
熔点/℃
|
993
|
1261
|
1291
|
-90
|
-83
|
-50.5
|
解释表中氟化物熔点变化的原因:。
-
-
(5)
CaF
2的一种晶胞如图所示。Ca
2+占据F
-形成的空隙,若r(F
-)=xpm,r(Ca
2+)=ypm,设阿伏加德罗常数的值为N
A , 则CaF
2的密度ρ=__g·cm
-3(列出计算表达式)。
-
下列说法正确的是( )
A . 水很稳定是因为水中含有大量的氢键
B . ABn型分子中,若中心原子没有孤电子对,则ABn为空间对称结构,属于非极性分子
C . H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C分别形成2个、3个、4个键,故O、N、C分别采取sp、sp2、sp3杂化
D . 配合物[Cu(H2O)4]SO4中,中心离子是Cu2+ , 配体是SO42- , 配位数是1
海洋是元素的摇篮,海水中含有的大量元素在生产、生活、科学研究等多方面具有重要作用。回答下列问题。
-
(1)
写出基态溴原子的价电子排布式,氟、氯、溴、氧四种元素中,电负性由大到小的顺序为(填元素符号) 。
-
-
(2)
Mg、Al的氟化物晶格能分别是2957 kJ•mol-1、5492
kJ•mol-1 , 二者相差很大的原因是。
-
-
(3)
X射线衍射测定等发现,I
3AsF
6
中存在I
离子。I
离子的几何构型为
,中心原子的杂化类型为
。
-
-
(4)
C原子可以形成多种有机物,如图所示是一种吡啶和一种嘌呤的结构,两种分子中所有原子都在一个平面上。
①1mol吡啶分子中含有σ键数目是NA。
②嘌呤中轨道之间的夹角∠1比∠2大,解释原因。
③分子中的大π键可以用符号 表示,其中m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为 )。该吡啶和嘌呤中都含有大π键,则该吡啶中的大π键表示为。
-
-
(5)
CaF
2可用于冶金、化工和建材等很多行业,为立方晶胞,结构如下图所示:
①“ 原子坐标参数”可表示晶胞内部各原子的相对位置,已知A、B两点的原子坐标参数如图所示,则C点的“原子坐标参数”为(,, )
②已知晶胞参数为0.5462 nm,阿伏加德罗常数的值为NA , 则其密度为g•cm-3 (列出计算式即可) 。
-
铁及其化合物在生产生活及科学研究方面应用非常广泛。
-
(1)
基态Fe原子的价层电子的电子排布图为;其最外层电子的电子云形状为。
-
-
(2)
(NH
4)
2Fe(SO
4)
2•6H
2O俗称摩尔盐
① 电子式为。
②N、O两元素的第一电离能由大到小的顺序为(用元素符号表示)。
③ 中S原子的杂化方式为,VSEPR模型名称为。
-
-
(3)
K3[Fe(CN)6]晶体中中心原子的配位数为,晶体的配位体为 (用化学符号表示)。
-
下列说法错误的是( )
A . M能层中的原子轨道数目为9
B . 各原子轨道的伸展方向种数按p、d、f的顺序分别为3、5、7
C . sp2杂化表示s轨道的1个电子和p轨道的2个电子进行杂化
D . 氢原子光谱为线状光谱
[选修3:物质结构与性质]
KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器,填补了国家战略空白。回答下列问题:
-
(1)
在KH2PO4的四种组成元素各自所能形成的简单离子中,核外电子排布相同的是(填离子符号)。
-
-
(2)
原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用+
表示,与之相反的用-
表示,称为电子的自旋磁量子数.对于基态的磷原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为
。
-
-
(3)
已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ•mol
-1)如表:
N—N
|
N≡N
|
P—P
|
P≡P
|
193
|
946
|
197
|
489
|
从能量角度看,氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为 )形式存在的原因是。
-
-
(4)
已知KH2PO2是次磷酸的正盐,H3PO2的结构式为,其中P采取杂化方式。
-
-
(5)
与PO
电子总数相同的等电子体的分子式为
。
-
-
(6)
磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸,如:
如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸,则相应的酸根可写为。
-
-
(7)
分别用○、●表示H
2PO
和K
+ , KH
2PO
4晶体的四方晶胞如图(a)所示,图(b)、图(c)分别显示的是H
2PO
、K
+在晶胞xz面、yz面上的位置:
①若晶胞底边的边长均为apm、高为cpm,阿伏加德罗常数的值为NA , 晶体的密度__g•cm-3(写出表达式)。
②晶胞在x轴方向的投影图为__(填标号)。
-
某些醇和羧酸发生酯化反应过程如图,下列说法正确的是( )
A . 该反应历程中,羧基碳原子存在sp2、sp3杂化方式的转化
B . 用同位素标记的C2H518OH与CH3COOH反应,18O同时出现在酯和水中
C . 酯化反应中加入浓硫酸,能够改变反应历程,但不能提高反应物转化率
D . 选择合适的催化剂,可以使反应物实现100%转化
青蒿素是一种无色针状晶体,具有较好的抗疟疾效果,其分子结构如图所示。有关青蒿素的说法中错误的是( )
A . 该分子中元素电负性最大的是O元素
B . 该分子中碳原子为sp2、sp3杂化
C . 一个青蒿素分子中含有7个手性碳原子
D . 该有机物的同分异构体中无芳香族化合物
2021年7月4日,“神舟十二号”航夭员圆满完成出舱任务。“神舟十二号”制作材料中包含了
、
、
、
等多种元素。回答下列问题:
-
(1)
元素基态原子的外围电子排布式为
,
、
、
三种元素的第一电离能由大到小的顺序为
。
-
-
(2)
位于元素周期表的
(填“
”、“
”、“
”或“
”)区,
催化烯烃硝化反应过程中会产生
。键角:
(填“<”或“>”),判断依据是
。
-
-
(3)
含有两个或两个以上配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物称为螯合物。
的一种螯合物结构如图1所示,
该配合物中通过鳌合作用形成的配位键有
个,该螯合物中
的杂化方式为
。
-
-
(4)
晶体属四方晶系,晶胞结构如图2所示,晶胞棱边夹角均为90°。以晶胞棱边为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称为原子的分数坐标,如
点原子的分数坐标为
,
点原子的分数坐标为
。已知
键长为
,则
点原子的分数坐标为
;设
为阿伏加德罗常数的值,
的密度为
(列计算式)。
-
金属元素Cu、Mn、Co、Ni等在电池、储氢材料、催化剂等方面都有广泛应用。请回答下列问题:
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(1)
基态Cu原子中,核外电子占据最高能层的符号是。
-
-
(2)
原子核外运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用
表示,与之相反的用
表示,
即称为电子的自旋磁量子数。对于基态Ni原子,其价电子自旋磁量子数的代数和为
。
-
-
(3)
铜锰氧化物(
)能在常温下催化氧化甲醛(结构如图)生成甲酸。
①(填“>”、“=”或“<”)120°;从原子轨道重叠方式分类,分子中键的类型是。
②气态时,测得甲酸的相对分子质量大于46,其原因可能是。
-
-
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-
(5)
Co晶体堆积方式为六方最密堆积,其晶胞结构如图所示,已知Co的原子半径为r,该晶胞的空间利用率为
(晶胞上占有的原子的体积与晶胞体积之比为晶胞的空间利用率,用含π的代数式表示)。
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【化学—选修3:物质结构与性质】
2008年北京奥运会的“水立方”,在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”,实现了奥运场馆的再利用,其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题:
-
(1)
基态F原子的价电子排布图(轨道表示式)为。
-
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(2)
图a、b、c分别表示C、N、O和F的逐级电离能Ⅰ变化趋势(纵坐标的标度不同)。第一电离能的变化图是
(填标号),判断的根据是
;第三电离能的变化图是
(填标号)。
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(3)
固态氟化氢中存在(HF)a形式,画出(HF)3的链状结构。
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(4)
CH2=CH2和ETEFE分子中C的杂化轨道类型分别为和;聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯,从化学健的角度解释原因。
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(5)
萤石(CaF
2)是自然界中常见的含氟矿物,其晶胞结构如图所示,X代表的离子是
;若该立方晶胞参数为apm,正负离子的核间距最小为
pm。
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氮族、氧族元素及其化合物种类繁多,有许多用途,部分物质的熔沸点如下表所示:
| H2O | H2S | S8 | SO2 | SO3 | H2SO4 | N2H4 |
熔点/℃。 | 0 | -85.5 | 115.2 | -75.5 | 16.8 | 10.3 | 1.4 |
沸点/℃ | 100 | -60.3 | 444.6 | -10.0 | 45.0 | 337.0 | 113.5 |
-
(1)
H2O、N2H4的熔沸点要比H2S的熔沸点高很多,主要原因为。
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(2)
根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。
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(3)
如图为S
8的结构,S原子的杂化轨道类型是
。
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(4)
键角:H2O(填“大于”或“小于”)H2S,原因为。
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(5)
N2H4是火箭发射常用的燃料,N2H4的电子式为,它属于(填“极性”或“非极性”)分子。
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(6)
已知含氧酸的酸性与结构中非羟基氧的数目有关,强酸一般有两个非羟基氧(如硫酸:
),中强酸一般有一个非羟基氧(如磷酸:
)。已知亚磷酸(H
3PO
3)是一种二元中强酸。请写出亚磷酸的结构式
。
-