高考化学大一轮复*第十二章物质结构与性质2.2分子结构与性质名师课件

发布时间:2021-09-25 08:10:33

第十二章
物质结构与性质

第二节 分子结构与性质

考点二 分子的立体构型

基础知识再巩固01

精讲精练提考能02

课时作业

基础知识再巩固 01
夯实基础 厚积薄发

1.用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 (1)理论要点 ①价层电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力________,体 系的能量________。 ②孤电子对的排斥力较大,孤电子对越多,排斥力越强,键角 越小。

(2)价层电子对数的确定方法
其中:a 是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子 要加上电荷数),b 是 1 个与中心原子结合的原子提供的价电子数, x 是与中心原子结合的原子数。

(3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系

2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型 (1)杂化轨道概念:在外界条件的影响下,原子内部________的 原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化,组合后形成的一组新 的原子轨道,叫杂化原子轨道,简称杂化轨道。

(2)杂化轨道的类型与分子立体构型

(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型

杂化轨道用来形成 σ 键和容纳孤电子对,所以有公式:

杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的 σ 键个数。

代表物

杂化轨道数

中心原子杂化 轨道类型

CO2

0+2=2

________

CH2O

0+3=3

________

CH4

0+4=4

________

SO2

1+2=3

________

NH3

1+3=4

________

H2O

2+2=4

________

(4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断

3.等电子原理 ________相同,________相同的粒子具有相似的化学键特征, 它们的许多性质________,如 CO 和________。 等电子体的微粒有着相同的分子构型,中心原子也有相同的杂 化方式。 常见等电子体与空间构型

微粒

通式

CO2、CNS-、NO+ 2 、N- 3 CO23-、NO- 3 、SO3 SO2、O3、NO- 2
SiO44-、PO34-、SO24-、ClO- 4 PO33-、SO32-、ClO- 3 CO、N2 CH4、NH+ 4

AX2 AX3 AX2 AX4 AX3 AX AX4

价电子 立体构型
总数

16e-

直线形

24e- *面三角形

18e-

V形

32e- 正四面体形

26e- 三角锥形

10e-

直线形

8e- 正四面体形

答案 1.(1)最小 最低 (3)直线形 *面三角形 V 形 正四面体形 三角锥形 V 形 2.(1)能量相* (2)1 个 s 轨道 1 个 p 轨道 180° 直线形 BeCl2、C2H2、CO2 1 个 s 轨道 2 个 p 轨道 120° *面三角形 BF3、HCHO 1 个 s 轨道 3 个 p 轨道 109°28′ 正四面体形 CH4、CCl4 (3)sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3 (4)直线形 V 形 V 形 *面三角形 三角锥形 正四面体形 3.原子总数 价电子总数 相似 N2

判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) 1.杂化轨道只用于形成 σ 键或用于容纳未参与成键的孤电子对。 () 2.分子中中心原子若通过 sp3 杂化轨道成键,则该分子一定为正 四面体结构。( ) 3.NH3 分子为三角锥形,N 原子发生 sp2 杂化。( ) 4.只要分子构型为*面三角形,中心原子均为 sp2 杂化。( ) 5.中心原子是 sp 杂化的,其分子构型不一定为直线形。( )

答案 1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.×

1.杂化轨道只用于形成 σ 键或者用来容纳孤电子对,剩余的 p 轨道可以形成 π 键,即杂化过程中若还有未参与杂化的 p 轨道,可 用于形成 π 键。
2.杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同,中心原子杂 化类型相同时孤电子对数越多,键角越小。

3.杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。

4.价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,而分 子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;(2)当中心原子 有孤电子对时,两者的构型不一致。
5.中心原子采取 sp3 杂化的,其价层电子对模型为四面体形,其 分子构型可以为四面体形(如 CH4),也可以为三角锥形(如 NH3), 也可以为 V 形(如 H2O)。

一、价层电子对互斥理论的应用

1.下列描述中正确的是( )

①CS2 为 V 形的极性分子

②ClO- 3 的空间构型为*面三角形

③SF6 中有 6 对完全相同的成键电子对

④SiF4 和 SO32-的中心原子均为 sp3 杂化

A.①②

B.②③

C.③④

D.①④

解析:CS2 的空间构型与 CO2 相同,是直线形,①错误;ClO- 3 的空间构型是三角锥形,②错误;SF6 分子是正八面体构型,中心 原子 S 原子具有 6 个杂化轨道,每个杂化轨道容纳 2 个电子(1 对成 键电子对),形成 6 个 S—F 键,所以 SF6 分子有 6 对完全相同的成 键电子对,③正确;SiF4 和 SO23-的中心原子都是 sp3 杂化(但是前者 为正四面体,后者为三角锥形),④正确。
答案:C

2.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的 空间构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是( )
A.SO2、CS2、HI 都是直线形的分子 B.BF3 键角为 120°,SnBr2 键角大于 120° C.CH2O、BF3、SO3 都是*面三角形的分子 D.PCl3、NH3、PCl5 都是三角锥形的分子

解析:A.SO2 是 V 形分子;CS2、HI 是直线形的分子,错误; B.BF3 键角为 120°,是*面三角形结构;而 Sn 原子价电子是 4, 在 SnBr2 中两个价电子与 Br 形成共价键,还有一对孤对电子, 对成键电子有排斥作用,使键角小于 120°,错误;C.CH2O、BF3、 SO3 都是*面三角形的分子,正确;D.PCl3、NH3 都是三角锥形 的分子,而 PCl5 是三角双锥形结构,错误。
答案:C

3.填表,VSEPR 模型和分子(离子)立体模型的确定。

化学式
ClO-

孤电 子数 (a- xb)/2

σ电 子对 数

价层 电子 对数

VSEP R模 型名


分子或 离子的 立体模 型名称

中心 原子 杂化 类型

HCN

CH≡CH — — — —

化学式
H2S H2O BF3 NH3 NH+4 CO23-

孤电子 数(a- xb)/2

σ 键电 子对 数

价层电 子对数

VSEP R 模型 名称

分子或离 子的立体 模型名称

中心 原子 杂化 类型

孤电子 σ 键 价层 化学式 数(a- 电子 电子
xb)/2 对数 对数
SO23- SO24- SO2 SO3 NO-3 HCHO

VSER 模型
名称

分子或离 子的立体 模型名称

中心 原子 杂化 类型

孤电
化学式 子数 (a-
xb)/2
NCl3 H3O+ ClO-3 CH4 PO43-

σ 键 价层 电子 电子 对数 对数

VSEP 分子或 R 模 离子的 型名 立体模 称 型名称

中心 原子 杂化 类型

孤电

化学式

子数 (a-

xb)/2

CH2== =CH2



C6H6 —

CH3C OOH



σ 键 价层 电子 电子 对数 对数
——
——
——

VSEP 分子或 R 模 离子的 型名 立体模 称 型名称


——

中心 原子 杂化 类型

答案:3 1 4 四面体形 直线形 sp3 0 2 2 直线形 直线形 sp
直线形 sp 2 2 4 四面体形 V 形 sp3 2 2 4 四面体形 V 形 sp3 0 3 3 *面三角形 *面三角形 sp2 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3 0 3 3 *面三角形 *面三角形 sp2

1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3 1 2 3 *面三角形 V 形 sp2 0 3 3 *面三角形 *面三角形 sp2 0 3 3 *面三角形 *面三角形 sp2 0 3 3 *面三角形 *面三角形 sp2 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3

1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3
*面形 sp2 *面正六边形 sp2
sp2,sp3

二、等电子原理
4.N2 的结构可以表示为 ,CO 的结构可以表示为 ,其中椭 圆框表示 π 键,下列说法中不正确的是( )
A.N2 分子与 CO 分子中都含有三键 B.CO 分子中有一个 π 键是配位键 C.N2 与 CO 互为等电子体 D.N2 与 CO 的化学性质相同

解析:由题,N2 分子中 N 原子之间、CO 分子中 C、O 原子 之间通过 2 个 π 键,一个 σ 键,即三键结合。其中,CO 分子中 1 个 π 键由 O 原子单方面提供孤电子对,C 原子提供空轨道通过 配位键形成。N2 化学性质相对稳定,CO 具有比较强的还原性, 两者化学性质不同。
答案:D

5.下列粒子属于等电子体的是( ) A.CH4 和 NH4+ B.NO 和 O2 C.NO2 和 O3 D.HCl 和 H2O
解析:只要微粒的原子个数和最外层电子数相等即为等电子 体。
答案:A

6.已知 CO2 为直线形结构,SO3 为*面正三角形结构,NF3 为三角锥形结构,请推测 COS、CO32-、PCl3 的空间结构 _____________________________________________________。
解析:COS 与 CO2 互为等电子体,其结构与 CO2 相似,所以 其为直线形结构;CO23-与 SO3 互为等电子体,结构相似,所以 CO23- 为*面正三角形结构;PCl3 与 NF3 互为等电子体,结构相似,所 以 PCl3 为三角锥形结构。
答案:COS 为直线形结构;CO23-为*面正三角形结构;PCl3 为三角锥形结构

精讲精练提考能 02
重点讲解 提升技能

中心原子杂化类型的判断 1.根据杂化轨道数进行推断 (1)公式 杂化轨道数=中心原子孤电子对数(未参与成键)+中心原子形 成的 σ 键个数 (2)中心原子形成 σ 键个数的判断方法 因为两原子之间只能形成一个 σ 键,所以中心原子形成的 σ 键 个数=中心原子结合的原子数。

(3)中心原子孤电子对数的判断方法 ①依据经验公式进行计算,对于通式 AXnm±中心原子(A)未用于 成键的孤电子对数=
如 SO24-中的孤电子对数=6-2×42-?-2?=0、NH+ 4 中的孤电 子对数=5-4-2 ?+1?=0、HCN 中的孤电子对数=4-21-3=0。

②根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数。如 HCN:结 构简式(H—C≡N),中心原子 C 形成两个 σ 键,C 原子的四个价电 子全部参与成键,无孤电子对;H2O:结构式(H—O—H),中心原 子 O 形成两个 σ 键,O 只有两个价电子参与成键,还余四个电子形 成两对孤电子对。

2.根据分子的空间构型推断杂化方式

多原子(3 个或 3 个以上)分子的立体结构与中心杂化方式的对

照:

分子的立 正四面体形 三角锥形 V 形 *面三角形 V 形 直线形
体结构

杂化类型

sp3

sp2

sp

(1)只要分子构型为直线形的,中心原子均为 sp 杂化,同理,

只要中心原子是 sp 杂化的,分子构型均为直线形。 (2)只要分子构型为*面三角形的,中心原子均为 sp2 杂化。

(3)只要分子中的原子不在同一*面内的,中心原子均是 sp3 杂化。
(4)V 形分子的判断需要借助孤电子对数,孤电子对数是 1 的 中心原子是 sp2 杂化,孤电子对数是 2 的中心原子是 sp3 杂化。
3.根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为 109°28′,则分子的中心原子发生 sp3 杂化;若杂化轨道之间的夹角为 120°,则分子的中心原子发 生 sp2 杂化;若杂化轨道之间的夹角为 180°,则分子的中心原子 发生 sp 杂化。

4.根据等电子体原理结构相似推断 如:CO2 是直线形分子,CNS-、NO+2 、N-3 与 CO2 是等电子 体,所以分子构型均为直线形,中心原子均采用 sp 杂化。

V
1.下列说法正确的是( ) A.凡是中心原子采取 sp3 杂化的分子,其立体构型都是正四面 体形 B.在 SCl2 中,中心原子 S 采取 sp 杂化轨道成键 C.杂化轨道只用于形成 σ 键或用于容纳未参与成键的孤电子对 D.凡 AB3 型的共价化合物,其中心原子 A 均采用 sp3 杂化轨道 成键

解析:A 项,中心原子采取 sp3 杂化的分子,其分子构型可 以是正四面体形,也可以是三角锥形或 V 形,A 错误;B 项,SCl2 中 S 原子采取 sp3 杂化轨道成键,B 错误;D 项,AB3 型共价化 合物,中心原子可采取 sp2 杂化,如 SO3 等,D 错误。
答案:C

2.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂

和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子(S)采取杂

化方式的说法正确的是( )

A.三角锥形、sp3

B.V 形、sp2

C.*面三角形、sp2 D.三角锥形、sp2

解析:首先求出 SOCl2 分子中 S 原子的价层电子对数。孤电 子对数=12×(6-2-2×1)=1,配位原子为 3,所以价层电子对 数为 4,S 原子采取 sp3 杂化,由于孤电子对占据一个杂化轨道, 分子构型为三角锥形。
答案:A

3.下列分子的空间构型可以用 sp2 杂化轨道来解释的是( )

①BF3 ②CH2===CH2 ③ ⑥CH4

A.①②③

B.①⑤⑥

C.②③④

D.③⑤⑥

④HC≡CH ⑤NH3

解析:sp2 杂化轨道形成夹角为 120°的*面三角形杂化轨道, ①BF3 为*面三角形且 B—F 键夹角为 120°;②C2H4 中 C 原子以 sp2 杂化,且未杂化的 2p 轨道形成 π 键;③同②相似;④乙炔中 的 C 原子为 sp 杂化;⑤NH3 中 N 原子为 sp3 杂化;⑥CH4 中的 碳原子为 sp3 杂化。
答案:A

4.下列分子中,杂化类型相同,空间构型也相同的是( )

A.H2O、SO2

B.BeCl2、CO2

C.H2O、NH3

D.NH3、CH2O

解析:各选项中的杂化类型和空间构型分别为:H2O sp3 杂化, “V”形,SO2 sp2 杂化,“V”形;BeCl2 和 CO2 都是 sp 杂化,直线 形;NH3 sp3 杂化,三角锥形;CH2O sp2 杂化,*面三角形。
答案:B

5.(1)在硅酸盐中,SiO44-四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离 子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b) 为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中 Si 原子的杂化形式为 ________。

(2)BCl3 和 NCl3 中心原子的杂化方式分别为__________和 ________。
(3)在 H2S 分子中,S 原子轨道的杂化类型是________。 (4)S 单质的常见形式为 S8,其环状结构如下图所示,S 原子采 用的轨道杂化方式是________。

解析:(1)在硅酸盐中,Si 与 4 个 O 形成 4 个 σ 键,Si 无孤 电子对;SiO44-为正四面体结构,所以硅原子的杂化形式为 sp3。
(2)根据价层电子对互斥理论可知,BCl3 和 NCl3 中心原子含 有的孤电子对数分别是(3-3×1)÷2=0、(5-3×1)÷2=1,所以 前者是*面三角形,B 原子是 sp2 杂化;后者是三角锥形,N 原 子是 sp3 杂化。

(3)S 原子与 H 原子形成了 2 个 σ 键,另外还有 2 个孤电子对, 所以 S 为 sp3 杂化类型。
(4)每个 S 原子与另外 2 个 S 原子形成 2 个共价单键,所以 S 原 子的杂化轨道数=σ 键数+孤电子对数=2+2=4,故 S 原子为 sp3 杂化。

答案:(1)sp3 (2)sp2 sp3 (3)sp3 (4)sp3


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