高中化學(xué) 專題4 分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 4.1.1 分子的空間構(gòu)型學(xué)案 蘇教版選修3

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1、 專題4　分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元　分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì) 第1課時　分子的空間構(gòu)型 學(xué)習(xí)目標(biāo)　能用雜化軌道理論、價層電子對互斥模型及等電子原理解釋或預(yù)測一些分子或離子的空間構(gòu)型。 一、雜化軌道及其類型 1．雜化軌道 (1)碳原子的電子排布式為__________，當(dāng)2s的一個電子被激發(fā)到2p空軌道后，電子排 布式為____________。 (2)在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量________的原子軌道_________________的過程叫做原子軌道的雜化，重新組合后的新的原子軌道，叫做________________________，簡稱 ______

2、__________。 (3)參與雜化的原子軌道數(shù)等于________________________。 (4)原子軌道的雜化改變了原子軌道的____________________。原子軌道的雜化使原子的成鍵能力增加。 (5)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________。在多原子分子中，兩個化學(xué)鍵之間的夾角叫做__________。鍵角與分子的形狀(立體構(gòu)型)有密切聯(lián)系。 2．雜化軌道類型和空間構(gòu)型 (1) sp型雜化 對于非過渡元素，由于ns、np能級的能量接近，往往采用sp型雜化，而sp型雜化又分為 sp雜化：_______

3、_s軌道和________p軌道間的雜化。 sp2雜化：_______s軌道和________p軌道間的雜化。 sp3雜化：_______s軌道和________p軌道間的雜化。 (2)對sp型雜化而言，雜化軌道的空間分布與形成分子的立體構(gòu)型的關(guān)系： sp雜化：鍵角________，空間構(gòu)型________形，例如：C2H2、BeCl2。 sp2雜化：鍵角________，空間構(gòu)型________________形，例如：BF3。 sp3雜化：鍵角________，空間構(gòu)型________________形，例如：CH4、CF4。 3．雜化軌道與共價鍵的類型 雜化軌道只能用于形

4、成________鍵或者________________________________，不能形成________鍵；未參與雜化的p軌道可用于形成________鍵。 二、確定分子或離子空間構(gòu)型的簡易方法 1．價層電子對互斥理論 (1)理論要點：分子中的________________(包括成鍵電子對和孤電子對)由于_______作用，而趨向盡可能彼此________以減小斥力，分子盡可能采取____空間構(gòu)型。 價電子對數(shù)＝________________________＋________________。 價電子對數(shù)目與價電子對構(gòu)型關(guān)系 價電子 對數(shù)目 2 3 4 5

5、 6 價電子 對構(gòu)型 直線形 平面三角形 四面體形 三角雙錐形 八面體形 (2)價電子對數(shù)計算方法 對于ABm型分子(A為中心原子，B為配位原子)，分子的價電子對數(shù)可以通過下式確定： n＝ 其中，中心原子的價電子數(shù)等于中心原子的________________________，配位原子中鹵素原子、氫原子提供________個價電子，氧原子和硫原子按__________價電子計算，氧原子、硫原子作為中心原子時提供________價電子。 如果討論的是離子，則應(yīng)加上或減去與離子電荷相應(yīng)的電子數(shù)。如PO中P原子價電子數(shù)應(yīng)________3，而NH中N原子的價電子數(shù)應(yīng)_____

6、___1。 如果價電子數(shù)出現(xiàn)奇數(shù)電子，可把這個單電子當(dāng)作電子對看待。 2．等電子原理 (1)等電子原理是指________________相同、________________________相同的分子或離子具有相似的結(jié)構(gòu)特征，它們的許多性質(zhì)(主要是物理性質(zhì))是________的。 (2)僅第2周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的有____________、______。 3．分子空間構(gòu)型的判斷方法 (1)雙原子分子都是直線形，如：HCl、NO、O2、N2 等。 (2)三原子分子有直線形，如CO2、CS2等；也有V形，如H2O、H2S、SO2等。 (3)四原子分子有平面三角

7、形，如BF3、BCl3、CH2O等；有三角錐形，如NH3、PH3等；也有正四面體形，如P4。 (4)五原子分子有正四面體形，如CH4、CCl4等；也有不規(guī)則四面體形，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。 另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。 1．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　) A．BeCl2與BF3 B．CO2與SO2 C．CCl4與NH3 D．C2H2與C2H4 2．關(guān)于CO2與CS2的下列說法正確的是(　　) A．它們互為等電子體 B．CO2為直線形而CS2為V形 C．它們分子中的化學(xué)鍵類型

8、不同 D．CS2比CO2穩(wěn)定 3．若ABn的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤對電子，運用價層電子對互斥理論，下列說法正確的是(　　) A．若n＝2，則分子的空間構(gòu)型為V形 B．若n＝3，則分子的空間構(gòu)型為三角錐形 C．若n＝4，則分子的空間構(gòu)型為正四面體形 D．以上說法都不正確 4．若ABn的中心原子上有一對孤對電子未能成鍵，當(dāng)n＝2時，其分子構(gòu)型為___；當(dāng)n＝3時，其分子構(gòu)型為______________。 5．指出下列化合物中心原子可能采取的雜化類型，并預(yù)測其分子的幾何構(gòu)型： (1)BeH2；(2)BBr3；(3)SiH4；(4)PH3。

9、練基礎(chǔ)落實 知識點1　雜化軌道理論 1．下列分子中，中心原子的雜化類型相同，立體構(gòu)型也相同的是(　　) A．H2O、SO2 B．BeCl2、CO2 C．H2O、NH3 D．NH3、CH2O 2．形成下列分子時，一個原子用sp3雜化軌道和另一個原子的p軌道成鍵的是(　　) ①PF3　②CCl4?、跱H3　④H2O A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 知識點2　價層電子對互斥模型 3．用價層電子對互斥模型預(yù)測H2S和BF3的立體構(gòu)型，兩個結(jié)論都正確的是(　　) A．直線形；

10、三角錐形 B．V形；三角錐形 C．直線形；平面三角形 D．V形；平面三角形 4．下列分子和離子中中心原子價層電子對幾何構(gòu)型為四面體形且分子或離子立體構(gòu)型為V形的是(　　) A．NH B．PH3 C．H3O＋ D．OF2 知識點3　等電子原理 5．下列關(guān)于等電子體的說法中，正確的是(　　) A．N2與CO不屬于等電子體，故它們的熔沸點、溶解度相差較大 B．PO與SO不屬于等電子體，故結(jié)構(gòu)不相似 C．NO與O3屬于等電子體，故NO為O2的同素異形體 D．苯與硼氮苯(如圖)屬于等電子體

11、，故硼氮苯中含有大π鍵 6．通常把具有相同電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相似(等電子原理)。有下列兩個系列的物質(zhì)： 系列一： CH4　C2H6　CO　Y　C2O　W 系列二： NH　N2H　X　NO　Z　N2 試根據(jù)等電子體的概念及上述兩系列物質(zhì)的排列規(guī)律，推斷X、Y、Z、W可能是下列各組分子或離子中的(　　) A．NO　CO2　N2O4　CO B．NO　CO2　N2H4　C2H2 C．NO　CO　NO2　C2H2 D．NO　HCO　N2O　CO 練方法技巧 區(qū)別雜化軌道空間構(gòu)型與分子幾何構(gòu)型的技巧 7．以下各組分子中，中心原子的雜化

12、軌道類型相同，分子的幾何構(gòu)型也相同的是(　　) A．NF3　BF3　NH3 B．H2O　H2S　OF2 C．H2O　NH3　CH4 D．CO2　H2O　HCHO 8．下列各組分子或離子，中心原子的雜化軌道類型相同，但分子或離子的幾何構(gòu)型不同的是(　　) ①H2O、H3O＋、NH?、贖3O＋、NH3、PCl3 ③BF3、NH3、PCl3?、躉F2、H3O＋、CH4 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 價層電子對互斥模型與分子幾何構(gòu)型判定的方法 9．下列分子或離子

13、中，不含有孤對電子的是(　　) A．H2O B．H3O＋ C．NH3 D．NH 10．對SO3的說法正確的是(　　) A．結(jié)構(gòu)與NH3相似 B．結(jié)構(gòu)與SO2相似 C．結(jié)構(gòu)與BF3相似 D．結(jié)構(gòu)與P4相似 練綜合拓展 11．(1)寫出具有10個電子，兩個或兩個以上原子核的離子符號：________、________、________。 (2)寫出具有18個電子的無機化合物的化學(xué)式： ________、________、________、________。 (3)在(1)(2

14、)題涉及的粒子中，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形的有________________；為三角錐形的有________________________________________________________________________。 12．已知A、B、C、D、E為中學(xué)常見的五種物質(zhì)，均含元素Y，有的還可能含有元素X、Z，元素X、Y、Z的原子序數(shù)依次遞增。 ①元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合價依次遞增，其中只有B為單質(zhì)。 ②常溫下將氣體D通入水中發(fā)生反應(yīng)，生成C和E。 ③工業(yè)上以A、空氣和水為原料，通過催化氧化法制成E。 請回答以下問題： (1)A分子的幾何構(gòu)型是______

15、____；從軌道重疊的方式看，B分子中的共價鍵類型有 __________。 (2)寫出②中反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________。 (3)工業(yè)上，若輸送Cl2的管道漏氣，用A進行檢驗時可觀察到大量白煙，同時有B生成，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________________________。 專題4　分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元　分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì) 第1課時　分子的空間構(gòu)型 基礎(chǔ)落實 一、 1．(1)1s22s22p2　1s22s12p3 (2)相近　重

16、新組合形成新的原子軌道　雜化原子軌道　雜化軌道　(3)形成的雜化軌道數(shù)　(4)形狀和方向　(5)不同　鍵角 2．(1)一個　一個　一個　兩個　一個　三個 (2)180　直線　120　平面三角　109.5　正四面體 3．σ　用來容納未參與成鍵的孤電子對　π　π 二、 1．(1)價電子對　相互排斥　遠離　對稱的　成鍵電子對數(shù)　孤電子對數(shù)　(2)最外層電子數(shù)　1　不提供　6個　加上　減去 2．(1)原子總數(shù)　價電子總數(shù)　相似　(2)N2和CO　CO2和N2O 課堂練習(xí) 1．C　[BeCl2分子、BF3分子中雜化軌道數(shù)分別為2、3，中心原子雜化類型分別為sp雜化、sp2雜化。CO2分子

17、中雜化軌道數(shù)為2，SO2分子中雜化軌道數(shù)為3，中心原子雜化類型分別為sp雜化、sp2雜化。C項中中心原子雜化類型均為sp3雜化。D項中中心原子雜化類型分別為sp雜化、sp2雜化。] 2．A　[CO2與CS2的分子中原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同，互為等電子體；二者結(jié)構(gòu)相似，都為直線形的分子；在CO2分子中，C原子與每個O原子均形成兩個共價鍵，一個σ鍵，一個π鍵，同樣CS2分子中，C原子與每個S原子也形成雙鍵，一個σ鍵，一個π鍵，鍵角都是180，但由于C===O鍵長比C===S鍵長短，C===O鍵能比C===S鍵能大，CO2比CS2穩(wěn)定。] 3．C　[若中心原子A上沒有未用于成鍵的孤對電子，

18、則根據(jù)斥力最小的原則，當(dāng)n＝2時，分子結(jié)構(gòu)為直線形；n＝3時，分子結(jié)構(gòu)為平面三角形；n＝4時，分子結(jié)構(gòu)為正四面體形。] 4．V形　三角錐形 解析　若中心原子上有未成鍵的孤對電子，根據(jù)價層電子對互斥理論，其與成鍵電子對之間存在斥力，AB2型分子為V形(如SO2)，AB3型分子為三角錐形(如NH3)。 5．(1)sp雜化　直線形　(2)sp2雜化　平面三角形　(3)sp3雜化　正四面體形　(4)sp3雜化　三角錐形 層級訓(xùn)練 1．B　[各選項中中心原子的雜化類型和立體構(gòu)型分別為A中的H2O中O原子為 sp3雜化，V形；SO2中S原子為sp2雜化，V形。B中BeCl2中Be原子和CO2中C

19、原子都是sp雜化，直線形。C中NH3中N原子為sp3雜化，三角錐形。D中CH2O中C原子為sp2雜化，平面三角形。] 2．A 3．D　[S原子最外層尚有孤電子對，參與成鍵電子對間的排斥，故H2S為V形結(jié)構(gòu)；BF3中B原子最外層電子全部參與成鍵，三條B—F鍵等效排斥，故分子的立體構(gòu)型為平面三角形。] 4．D　[中心原子價層電子對幾何構(gòu)型為四面體形，所以應(yīng)該是sp3雜化，A、B、C、D都符合，但V形結(jié)構(gòu)的分子只有3個原子構(gòu)成，所以答案選D。A項三角錐形的NH3結(jié)合一個H＋變?yōu)樗拿骟w形；B項PH3為三角錐形；C項H2O為V形，H2O結(jié)合一個H＋變?yōu)槿清F形結(jié)構(gòu)。] 5．D　[選項A、B中的C

20、O和N2、PO與SO均屬于等電子體。選項C中NO與O3屬于等電子體，但NO與O2不是同素異形體。] 6．A　[將四個選項分別與系列一、系列二對照驗證是否為等電子體即可。] 7．B　8.D　9.D 10．C　[根據(jù)價層電子對互斥理論可知，在SO3中，S原子沒有孤電子對，但與S原子相連的原子個數(shù)為3，因此SO3分子結(jié)構(gòu)呈平面三角形。] 11．(1)OH－　NH　H3O＋　(2)H2S　PH3　SiH4　HCl　(3)NH、SiH4　H3O＋、PH3 解析　(1)第2周期非金屬元素的氫化物具有10個電子，其分子結(jié)合1個H＋或失去1個H＋，都不會影響離子的電子數(shù)。同理第3周期元素的氫化物具有18個電子。 12．(1)三角錐形　σ鍵和π鍵 (2)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO (3)8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375