高考二轮复习知识点：原子轨道杂化方式及杂化类型判断2

试卷更新日期：2023-07-31 类型：二轮复习

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一、选择题

1. $C_{60}$ 在高温高压下可转变为具有一定导电性、高硬度的非晶态碳玻璃。下列关于该碳玻璃的说法错误的是（）

A、具有自范性 B、与 $C_{60}$ 互为同素异形体 C、含有 $s p^{3}$ 杂化的碳原子 D、化学性质与金刚石有差异

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2. 我国科学家提出的聚集诱导发光机制已成为研究热点之一、一种具有聚集诱导发光性能的物质，其分子结构如图所示。下列说法错误的是（）

A、分子中N原子有 $s p^{2}$ 、 $s p^{3}$ 两种杂化方式 B、分子中含有手性碳原子 C、该物质既有酸性又有碱性 D、该物质可发生取代反应、加成反应

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3. 某药物的合成中间体结构如图所示，有关该有机物的说法错误的是

A、该物质分子中含有四种官能团 B、该物质中的碳原子有 $s p^{3}$ 和 $s p^{2}$ 两种杂化方式 C、1mol该有机物和氢气加成最多消耗5mol $H_{2}$ D、该物质能发生银镜反应，还能使酸性高锰酸钾溶液褪色

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4. 化合物M可用于油漆、颜料、涂料工业，其结构如图。下列关于该物质的说法正确的是

A、分子式为C₁₄H₁₀O₃ B、分子中碳的杂化方式有2种 C、分子中含有4种官能团 D、苯环上的一代氯物有5种

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5. 布洛芬是一种用于小儿发热的经典解热镇痛药，异丁基苯是合成它的一种原料，二者的结构简式如图。下列说法正确的是

A、异丁基苯属于芳香烃，与对二乙苯互为同分异构体 B、异丁基苯和布洛芬中碳原子均有 $s p$ 和 $s p^{3}$ 杂化 C、1mol布洛芬与足量的 $N a_{2} C O_{3}$ 溶液反应生成 $22 g C O_{2}$ D、两者均能发生加成、取代和消去反应

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6. 我国科学家利用 $Z n (N O_{3})_{2}$ 和 $A g N O_{3}$ 在十八胺 $(C_{18} H_{37} N H_{2})$ 中金属阳离子氧化性不同，分别制得纳米晶体材料 $Z n O$ 和 $A g$ 。下列说法错误的是

A、第一电离能： $N > O > C$ B、十八胺中碳原子杂化类型均为 $s p^{3}$ C、氧化性： $Z n^{2 +} > A g^{+}$ D、熔点：十八烷 $<$ 十八胺

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7. 某种药物分子结构如图所示。其中W的原子核只有1个质子，元素X、Y、Z原子序数依次增大，且均位于W的下一周期，元素Q的原子比Z原子多8个电子。下列说法正确的是

A、X、Y、Z原子半径逐渐增大 B、分子中Y原子为sp³杂化 C、1mol该分子中含孤电子对数22N_A D、Y、Z、Q最简单氢化物水溶液酸性逐渐减弱

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8. 对羟基苯甲醛俗称水杨醛，是一种用途极广的有机合成中间体。主要工业合成路线有以下两种：
下列说法正确的是

A、①的反应类型为取代反应 B、对羟基苯甲醇中碳原子均为 $s p^{2}$ 杂化 C、对甲基苯酚的同分异构体中含有苯环的有4种(不包括其本身) D、水杨醛中所有原子共平面

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9. 含铈(Ce)催化剂催化 $C O_{2}$ 与甲醇反应是 $C O_{2}$ 资源化利用的有效途径，该反应的催化循环原理如图所示。下列说法错误的是

A、物质A为 $C H_{3} O H$ B、反应过程涉及的物质中碳原子的杂化方式有3种 C、反应过程中断裂的化学键既有极性键又有非极性键 D、反应的总方程式为 $2 C H_{3} O H + C O_{2} \overset{催化剂}{\to}$ +H₂O

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10. 一种实现二氧化碳固定及再利用的反应如图所示。下列叙述正确的是（）

A、化合物1中碳原子的杂化类型为sp³杂化 B、化合物1与乙烯互为同系物 C、化合物2可以与乙二醇发生缩聚反应 D、化合物2中所有碳原子一定共平面

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11. 下列关于元素及化合物的结构和性质的叙述正确的是（）

A、稳定性： $H_{2} S e < H_{2} S < H_{2} O$ ，三者都是V形分子 B、 $S O_{3}$ 和 $H_{2} S O_{4}$ 中的硫原子都采取 $s p^{3}$ 杂化 C、 $P_{4}$ 分子和 $N H_{4}^{+}$ 离子中的键角都为 $109 ° 2 8^{'}$ D、 $C O_{3}^{2 -}$ 与 $S O_{3}^{2 -}$ 中的键角相等

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12. 一种抗血小板聚集的药物X的结构如下图所示。下列说法正确的是（）

A、1个X含有2个手性碳原子 B、X中存在4种含氧官能团 C、1molX最多能与2molNaOH发生反应 D、1分子X中含有3个sp³杂化的C原子

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二、多选题

13. 杯环芳烃因其结构类似于酒杯而得名，其键线式如图，下列关于杯环芳烃的说法错误的是（）

A、属于芳香烃 B、最多与12molH₂发生加成反应 C、分子中碳原子有sp²和sp³两种杂化方式 D、分子内所有原子一定在同一平面上

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14. HCHO与[Zn(CN)₄]^2—在水溶液中发生反应：4HCHO+[Zn(CN)₄]^2—+4H⁺+4H₂O=[Zn(H₂O)₄]^2-+4HOCH₂CN，下列说法正确的是（）

A、甲醛(HCHO)的键角约为120°，分子之间存在氢键 B、HCN的空间构型为直线形，中心原子的杂化方式为sp C、与Zn²⁺的配位能力：CN^—<H₂O D、Zn²⁺与CN^—-生成的配离子[Zn(CN)₄]^2-中，σ键和π键的数目之比为2：1

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15. 硼酸（ $H_{3} {BO}_{3}$ ）是具有层状结构的晶体，硼酸层内的分子通过氢键相连（如图所示），硼酸溶解度随温度升高而增大，并能随水蒸气挥发。下列说法正确的是（）

$H_{3} {BO}_{3}$ 的层次状结构

A、硼酸晶体为分子晶体 B、氧原子的杂化方式为sp² C、同一层上的硼原子能形成大 $π$ 键 D、升高温度硼酸溶解度增大，是因为硼酸间的氢键断裂，重新与水形成氢键

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16. 聚脲具有防腐、防水、耐磨等特性，合成方法如下：
n +n

　

下列说法正确的是（）

A、M和N通过缩聚反应形成聚脲 B、M分子中碳原子的杂化方式有3种 C、N苯环上的一氯代物有2种 D、一定条件下聚脲能发生水解生成M和N

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17. 硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子X^m-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图实所示。下列叙述正确的是（）

A、X^m-的化学式为[H₄B₄O₉]^3- B、硼原子轨道的杂化类型有sp²、sp³ C、配位键存在于4、6原子之间 D、硼砂晶体中有离子键、共价键和配位键三种化学键

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三、非选择题

18. 某药物成分H具有抗炎、抗病毒、抗氧化等生物活性，其合成路线如下：
已知：
回答下列问题：

(1)、A的分子式为。

(2)、在 $N a O H$ 溶液中，苯酚与 $C H_{3} O C H_{2} C l$ 反应的化学方程式为。

(3)、 $D \overset{}{\to} E$ 中对应碳原子杂化方式由变为， $P C C$ 的作用为。

(4)、 $F \overset{}{\to} G$ 中步骤ⅱ实现了由到的转化(填官能团名称)。

(5)、I的结构简式为。

(6)、化合物I的同分异构体满足以下条件的有种(不考虑立体异构)；
i．含苯环且苯环上只有一个取代基
ii．红外光谱无醚键吸收峰
其中，苯环侧链上有3种不同化学环境的氢原子，且个数比为6∶2∶1的结构简式为(任写一种)。

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19. 【选考题】配位化合物X由配体L^2-(如图)和具有正四面体结构的[Zn₄O]⁶⁺构成。

(1)、基态Zn²⁺的电子排布式为。

(2)、L^2-所含元素中，电负性最大的原子处于基态时电子占据最高能级的电子云轮廓图为形；每个L^2-中采取sp²杂化的C原子数目为个，C与O之间形成σ键的数目为个。

(3)、X晶体内部空腔可吸附小分子，要增强X与H₂O的吸附作用，可在L^2-上引入____。(假设X晶胞形状不变)。

A、－Cl B、－OH C、－NH₂ D、－CH₃

(4)、X晶体具有面心立方结构，其晶胞由8个结构相似的组成单元(如图)构成。
①晶胞中与同一配体相连的两个[Zn₄O]⁶⁺的不同之处在于。
②X晶体中Zn²⁺的配位数为。
③已知ZnO键长为dnm，理论上图中A、B两个Zn²⁺之间的最短距离的计算式为nm。
④已知晶胞参数为2anm，阿伏加德罗常数的值为N_A ， L^2-与[Zn₄O]⁶⁺的相对分子质量分别为M₁和M₂ ，则X的晶体密度为g•cm^-3(列出化简的计算式)。

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20. 以 $C u_{2} O$ 、ZnO等半导体材料制作的传感器和芯片具有能耗低、效率高的优势。回答问题：

(1)、基态O原子的电子排布式，其中未成对电子有个。

(2)、Cu、Zn等金属具有良好的导电性，从金属键的理论看，原因是。

(3)、酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如下图，分子中所有原子共平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取杂化。邻苯二甲酸酐()和邻苯二甲酰亚胺()都是合成菁的原料，后者熔点高于前者，主要原因是。

(4)、金属Zn能溶于氨水，生成以氨为配体，配位数为4的配离子，Zn与氨水反应的离子方程式为。

(5)、ZnO晶体中部分O原子被N原子替代后可以改善半导体的性能，Zn-N键中离子键成分的百分数小于Zn-O键，原因是。

(6)、下图为某ZnO晶胞示意图，下图是若干晶胞无隙并置而成的底面O原子排列局部平面图。 $▱ a b c d$ 为所取晶胞的下底面，为锐角等于60°的菱形，以此为参考，用给出的字母表示出与所取晶胞相邻的两个晶胞的底面、。

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21. 钴元素的用途非常广泛，常用于电池、医疗、催化剂、添加剂、颜料、航空和航天领域。如工业上可用三氟化钴制备火箭推进剂氟化硝酰(NO₂F)，其反应为：CoF₃+NO₂ $\begin{array}{l} \underline{\underline{300 ℃}} \end{array}$ CoF₂+NO₂F。请回答下列有关问题：

(1)、钴元素属于周期表中区，基态钴原子的价电子排布式为；F原子核外有种不同运动状态的电子，基态F原子中，能量最高的电子所占据原子轨道的形状为；NO₂F中三种元素第一电离能由大到小的顺序为。

(2)、酞菁钴主要应用于工业涂料印墨及塑料着色，其分子的结构简式如图所示，钴通过配位键结合的氮原子的编号是；分子中碳原子的杂化类型为。

(3)、FeCoO₄是一种光催化剂，基态原子的第四电离能I₄(Co)小于I₄(Fe)，其原因是。

(4)、钴的一种晶胞如图所示。其底边边长为apm，高为bpm，阿伏加德罗常数的值为N_A ，密度为ρg/cm³ ，则钴的摩尔质量M=。

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22. 金属冶炼过程中一种用有机化合物从水溶液中提取 $C u^{2 +}$ 的流程如下：
$含 C u^{2 +} 溶液 \overset{W 的正庚烷溶液}{\to} 含铜有机溶液$

(1)、有机化合物W的结构简式为：
该分子中碳原子的杂化轨道类型有种，N、O杂化轨道类型分别为、。

(2)、W可与 $C u^{2 +}$ 形成化合物Q，其结构如下所示：
①基态 $C u^{2 +}$ 的价电子排布式为。
②氢键对Q在水中溶解性的影响是(填“增大”或“减小”)。
③W与 $C u^{2 +}$ 之间以共价键和配位键相结合，其中一定是配位键的是键(填“Cu—O”或“Cu—N”)。

(3)、有机化合物的合成通常使用催化剂，一种催化剂 $Z r O_{2}$ 晶体的晶胞示意图如下：
①Y原子为(填元素符号)。与每个Y原子距离最近且等距的X原子有个。
②该晶胞边长为a nm，阿伏加德罗常数为 $N_{A}$ ，则该晶体的密度 $ρ =$ $g \cdot c m^{- 3}$ (列出计算式， $Z r O_{2}$ 的摩尔质量为123 $g \cdot m o l^{- 1}$ )。

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23. 钛(Ti)被称为“未来金属”，其化合物广泛用于国防、电讯器材、医疗器械和化工设备等领域。回答下列问题：

(1)、基态钛原子的价电子排布式为，与钛同周期的元素中，基态原子的未成对电子数与钛相同的有种。

(2)、Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF₄熔点高于其它三种卤化物，自TiCl₄至TiI₄熔点依次升高，原因是。
化合物
TiF₄
TiCl₄
TiBr₄
TiI₄
熔点/℃
377
-24.12
38.3
155

(3)、Ti(IV)的某配合物可用于催化环烯烃聚合，其结构如图所示：
①配合物中H、C、O三种元素的电负性由大到小的排列顺序为。
②请在图中标出配位键(用“→”表示)；
③配合物中非金属元素的含氧酸根的中心原子杂化轨道类型是sp²的是。

(4)、用B掺杂TiN后(晶胞结构中只是B原子部分代替钛原子)，其晶胞结构如图所示，距离Ti最近的B有个，Ti与B的最近距离为nm；掺杂B后的晶体密度是TiN晶体的倍。(已知掺杂B后的晶体密度为ρg/cm³ ，阿伏加德罗常数的值为N_A)

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24. 碘酸钾( $K I O_{3}$ )在化工、医药等领域有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)、基态I原子中，核外电子占据最高能层的符号是，能量最高的电子云轮廓图形状为。

(2)、K和Cr同属第四周期元素，原子半径大小顺序为，铬元素的价电子数目为，钾的金属键(填“强于”或“弱于”)铬的金属键。

(3)、碘在水中的溶解度较小，是因为。

(4)、K、I、O三种元素的电负性由大到小的顺序为。

(5)、 $K I O_{3}$ 晶体是一种性能良好的光学材料，其晶胞结构如图所示，边长为a nm，则 $K I O_{3}$ 晶体的密度可表示为 $g \cdot c m^{- 3}$ ；晶胞中相邻O原子间的最近距离为nm。

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25. 2019年诺贝尔化学奖授予约翰•古德伊纳夫、斯坦利•惠廷厄姆和吉野彰三位科学家，以表彰他们在锂电池领域所做出的巨大贡献。请回答下列问题：

(1)、LiCoO₂、LiFePO₄常用作锂离子电池的正极材料。基态Co原子核外电子排布式为，基态磷原子中，电子占据的最高能层符号为，该能层能量最高的电子云在空间有个伸展方向，原子轨道呈形。

(2)、[CO(NO $_{3}^{-}$ )₄]^2-中Co²⁺的配位数为4，配体中N原子的杂化方式为，该配离子中各元素的第一电离能由小到大的顺序为(填元素符号)，1mol该配离子中含σ键数目为N_A。

(3)、MnCl₂可与NH₃反应生成[Mn(NH₃)₆]Cl₂ ，新生成的化学键为键。NH₃分子的空间构型为，其中N原子的杂化轨道类型为。

(4)、钴蓝晶体结构如图，该立方晶胞由4个I型和4个II型小立方体构成，共化学式为，晶体中Al³⁺占据O^2-形成的(填“四面体空隙”或“八面体空隙”)。N_A为阿伏加德罗常数得值，钴蓝晶体的密度为g•cm^-3(列计算式)。

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26. 铜及其化合物在生活和生产中有着广泛的应用。回答下列问题：

(1)、基态铜原子价层电子排布式为，基态铜原子有种运动状态不相同的电子。

(2)、单质铜是由键形成的晶体。

(3)、Cu²⁺能与多种物质形成配合物。
①CuSO₄溶液与氨水在一定条件下可以生成[Cu(NH₃)₄]SO₄∙H₂O晶体，该晶体中杂化轨道类型为sp³的原子为。

②CuCl₂溶液与乙二胺(H₂N-CH₂-CH₂-NH₂)可形成配离子：；Cu²⁺的配位数为，乙二胺沸点高于1，2﹣二氯乙烷(Cl-CH₂-CH₂-Cl)的主要原因是。

(4)、已知铜与氯形成化合物的立方晶胞如图所示(黑点代表铜原子)。

①该晶体的化学式为。

②已知铜与氯的电负性分别为1.9和3.0，则铜与氯组成的化合物属于(填“共价”或“离子”)化合物。

③已知该晶体的密度为ρ g/cm³ ，阿伏加德罗常数为N_A ，该晶体中铜原子和氯原子之间的最短距离为体对角线的 $\frac{1}{4}$ ，则该晶体中铜原子和氯原子之间的最短距离cm(列计算式即可)。

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27. 据《科技日报》报道，我国科学家研制成功一系列石墨烯限域的3d过渡金属中心(Mn、Fe、Co、Ni、Cu)催化剂，在室温条件下以H₂O₂为氧化剂直接将CH₄氧化成碳的含氧衍生物。
请回答下列问题：

(1)、在Mn、Fe、Co、Ni、Cu中，基态原子核外电子排布要遵循“洪特规则特例”，该原子的外围电子排布式为。在3d过渡金属中，基态原子未成对电子数最多的元素是(填元素符号)。

(2)、石墨烯限域单原子铁能活化CH₄分子中C—H键，导致C—H键的键能(填“增大”“减小”或“不变” )。铁晶体中粒子之间作用力类型是。

(3)、常温下，H₂O₂氧化CH₄生成CH₃OH、HCHO、HCOOH等。
①它们的沸点分别为64.7℃、-19.5℃、100.8℃，其主要原因是。

②CH₄、HCHO的键角较大的是，主要原因是。

(4)、钴晶胞、白铜(铜镍合金)晶胞如图所示。

①钴晶胞堆积方式的名称为。

②已知白铜晶胞的密度为d g·cm^-3 ， N_A代表阿伏加德罗常数的值。图2晶胞中两个面心上铜原子最短核间距为 pm(只列出计算式)。

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28. 2019年诺贝尔化学奖授予约翰·B·古迪纳夫、M·斯坦利·威廷汉、吉野彰等三位科学家，以表彰他们在锂电池研究作出的卓越贡献。常用的锂电池用镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O₂或磷酸铁锂(LiFePO₄)等为正极材料。请回答下列问题：

(1)、Ni在元素周期表的位置是区(填分区)，基态Fe原子的价电子排布式为。

(2)、1 mol配合物[Co(NH₃)₄Cl₂]Cl含σ键数目为N_A。

(3)、磷元素可以形成多种含氧酸H₃PO₄、H₃PO₂、H₃PO₃、HPO₃ ，这四种酸中酸性最强的是， HPO₃中心原子的杂化方式是，写出与PO $_{4}^{3 -}$ 互为等电子体的离子(写离子符号，任写两个)。

(4)、硫化锂 Li₂S 的纳米晶体是开发先进锂电池的关键材料，硫化锂的晶体为反萤石结构，其晶胞结构如图。若a处微粒的坐标是 $(\frac{1}{2} ， \frac{1}{2} ， 0)$ 则b处微粒的坐标是；S^2-的配位数是；若硫化锂晶体的密度为ρ g·cm^-3 ，则Li⁺与S^2-的最短距离是nm(用含ρ、N_A的计算式表示)。

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29. 镍铬钢俗称不锈钢，在日常生活中应用广泛，含有铁、铬、镍、碳等元素。请回答下列问题：

(1)、基态镍原子有个未成对电子，基态Fe³⁺有种不同运动状态的电子，铬的基态原子核外价层电子排布式为。

(2)、配离子[Cr(H₂O)₆]³⁺中，与Cr³⁺形成配位键的原子是(填元素符号)，铬的高价化合物可将CH₃CH₂OH氧化为CH₃CHO，CH₃CHO中碳原子的杂化方式分别为、。

(3)、镍能与CO形成Ni(CO)₄ ，常温下Ni(CO)₄是无色液体，易溶于有机溶剂，推测Ni(CO)₄是晶体，组成Ni(CO)₄的三种元素电负性由大到小的顺序为(填元素符号)，CO分子中π键与σ键的个数比为。

(4)、已知NiO晶体的密度为ρg·cm^-3 ， Ni^2-和O^3-的半径分别为r₁pm和r₂pm，阿伏加德罗常数的值为N_A ，则该晶胞中粒子的体积占晶胞体积的百分率为。

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30. 工业上常用CO与H₂在由Zn、Cu等元素形成的催化剂作用下合成甲醇，甲醇在Cu的催化作用下可氧化生成甲醛。

(1)、下图是某同学画出CO分子中氧原子的核外电子排布图，

请判断该排布图(填“正确”或“不正确”），理由是(若判断正确，该空不用回答)。

(2)、写出两种与CO互为等电子体的离子。在甲醇分子中碳原子轨道的杂化类型为。

(3)、由黄铜矿冶炼的铜单质也可以参杂锌原子成为黄铜，写出黄铜合金中两种金属原子的外围电子排布式；。

(4)、甲醛与足量新制Cu(OH)₂悬浊液加热可得砖红色沉淀Cu₂O，写出该反应的化学方程式。已知Cu₂O晶胞的结构如图所示：

①在该晶胞中，Cu⁺的配位数是。

②若该晶胞的边长为apm，则Cu₂O的密度为g·cm^-3(只要求列算式，设阿伏加德罗常数为N_A)

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31. 化合物H具有抗菌、消炎、降血压等多种功效，其合成路线如图：

(1)、A→B的反应类型为。

(2)、可用于鉴别B与C的常用化学试剂为。

(3)、F分子中碳原子的轨道杂化类型有种。

(4)、D的分子式为C₁₀H₁₁O₂Cl，写出D的结构简式：。

(5)、E的一种同分异构体同时满足下列条件，写出该同分异构体的结构简式：。
①分子中含苯环和碳氮双键，能发生银镜反应；

②分子中有4种不同化学环境的氢原子。

(6)、设计以、乙烯为原料制备的合成路线(无机试剂和有机溶剂任选，合成路线示例见本题题干)。

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化合物	TiF₄	TiCl₄	TiBr₄	TiI₄
熔点/℃	377	-24.12	38.3	155