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杂化轨道理论练习题

杂化轨道理论作为现代价键理论的重要组成部分，为我们理解分子的空间构型、成键方式以及化学性质提供了关键视角。掌握这一理论，离不开扎实的概念理解与反复的实践应用。以下练习题旨在帮助读者检验对杂化轨道理论核心内容的掌握程度，从基础概念辨析到实际分子结构分析，逐步提升应用能力。

一、核心概念回顾与梳理

在进入练习之前，我们简要回顾杂化轨道理论的核心要点，这将有助于后续题目的分析：

1.杂化与杂化轨道：原子在形成分子时，为了增强成键能力并使分子结构更稳定，其价层中不同类型、能量相近的原子轨道会重新组合，形成一系列能量、形状和方向趋于一致的新轨道，这一过程称为杂化，形成的新轨道即为杂化轨道。

2.杂化类型与空间构型：常见的杂化类型包括sp、sp2、sp3等，更复杂的还有sp3d、sp3d2等。每种杂化类型对应特定的轨道空间分布和理想的分子构型。例如，sp杂化通常形成直线形，sp2杂化形成平面三角形，sp3杂化形成四面体形。

3.杂化轨道的成键：杂化轨道主要用于形成σ键，或者容纳孤对电子。未参与杂化的p轨道（或d轨道）则可能参与形成π键。

4.等性杂化与不等性杂化：若杂化轨道中所含s成分和p成分的比例相同，称为等性杂化；若由于孤对电子的存在导致杂化轨道中s、p成分比例不同，则为不等性杂化，此时分子构型会偏离理想构型。

二、练习题

（一）概念辨析与基础判断

1.判断下列说法的正误，并简要说明理由。

(1)原子轨道的杂化过程是一个物理过程，伴随能量的吸收或释放。

(2)凡中心原子采取sp3杂化的分子，其空间构型必为正四面体。

(3)杂化轨道的数目等于参与杂化的原子轨道数目之和。

(4)杂化轨道之间的夹角决定了分子的键角，夹角越大，键角也越大。

2.下列关于杂化轨道的说法中，不正确的是（）

A.杂化轨道是由不同原子的原子轨道组合而成的

B.杂化轨道的成键能力通常比未杂化的原子轨道强

C.同一原子中能量相近的原子轨道才能参与杂化

D.杂化轨道用于形成σ键或容纳孤对电子

（二）杂化类型与分子构型判断

3.指出下列分子或离子中，中心原子的杂化类型及分子（或离子）的空间构型。

(1)CH?

(2)NH?

(3)H?O

(4)BF?

(5)CO?

(6)SO?

4.对于乙烯分子（C?H?），碳原子的杂化类型是什么？分子中存在哪些类型的化学键？

（三）综合应用与拓展思考

5.比较NH?和PH?分子的键角大小，并从中心原子的杂化类型及电负性角度解释原因。

6.为什么H?O分子的键角（约104.5°）小于NH?分子的键角（约107°）？

7.判断下列分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子，并结合中心原子的杂化类型和分子构型进行分析：BeCl?、BCl?、CH?、H?O、NH?。

三、参考答案与解析

（一）概念辨析与基础判断

1.(1)错误。杂化是一个基于量子力学的理论概念，用于解释分子的形成和构型，并非实际发生的物理过程，因此不存在能量的吸收或释放。

(2)错误。中心原子采取sp3杂化的分子，其空间构型不一定为正四面体。若四个sp3杂化轨道全部用于形成σ键（等性杂化），则为正四面体（如CH?）；若杂化轨道中有孤对电子（不等性杂化），则分子构型会发生偏离，如NH?为三角锥形，H?O为V形。

(3)正确。杂化过程中，轨道的数目守恒。即参与杂化的原子轨道数目等于形成的杂化轨道数目。

(4)错误。杂化轨道之间的夹角是决定分子键角的重要因素，但实际键角还会受到孤对电子的排斥作用、成键原子电负性差异等因素的影响，可能与理想夹角有所偏差。例如，NH?中N原子为sp3不等性杂化，理想夹角为109°28′，但实际键角约为107°。

2.A解析：杂化轨道是由同一原子中能量相近的不同类型原子轨道组合而成的，并非不同原子。B、C、D选项均为杂化轨道理论的正确表述。

（二）杂化类型与分子构型判断

3.(1)CH?：中心C原子采取sp3等性杂化，分子空间构型为正四面体。

(2)NH?：中心N原子采取sp3不等性杂化（有一对孤对电子占据一个sp3杂化轨道），分子空间构型为三角锥形。

(3)H?O：中心O原子采取sp3不等性杂化（有两对孤对电子占据两个sp3杂化轨道），分子空间构型为V形（或角形）。

(4)BF?：中心B原子采取sp2等性杂化，分子空间构型为平面三角形。

(5)CO?：中心C原子采取sp等性杂化，两个sp杂化轨道分别与两个O原子形成σ键，未杂化的p轨道与O原子的p轨道形成π键，分子空间构型为直线形。

(6)SO?：中心S原子采取sp2不等性杂化（有一对孤对电子占据一个sp2杂化轨道），分子空间构型为V形（或角形）。

4.乙烯分