扬州市2017届高考化学一轮复习学案：专题四第5讲分子或简单离子空间构型的判断.pdf

第 5 讲 分子或简单例子空间构型的判断 复习目标 1.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型。2.了解等电子体原理，能寻找某些微粒的等电子体和应用等电子体原理 知识构建 1价层电子对互斥模型(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。(2)孤电子对的排斥力较大。电子对数 成键对数 孤电子对数 电 子 对立 体 构型 分 子 立体构型 实例 2 2 0 直线形 3 3 0 三角形 2 1 4 4 0 正 四 面体形 3 1 2 2 特别提醒(1)价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。(2)价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。2等电子原理的应用 1常见的等电子体汇总 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、CNS、NO2、N3 AX2 16e 直线形 CO23、NO3、SO3 AX3 24e 平面三角形 SO2、O3、NO2 AX2 18e V 形 SO24、PO34 AX4 32e 正四面体形 PO33、SO23、ClO3 AX3 26e 三角锥形 CO、N2 AX 10e 直线形 CH4、NH4 AX4 8e 正四面体形 2 根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。(1)(BN)x与(C2)x，N2O 与 CO2等也是等电子体；(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；(3)白锡(-Sn2)与锑化铟是 等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；(4)SiCl4、SiO44、SO24的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是 sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。典型例析【例 1】已知 CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测 COS、CO23、PCl3的空间结构。【例 2】1919 年，Langmuir 提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第 2 周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与 NO2互为等电子体的分子有_、_。仿真练习 1下列描述中正确的是 ()ACS2为 V 形的极性分子 BClO3的空间构型为平面三角形 CSF6中有 6 对完全相同的成键电子对 DSiF4和 SO23的中心原子均为 sp2杂化 22011新课标全国卷37(3)(4)(3)在 BF3分子中，FBF 的键角是_，B 原子的杂化轨道类型为_，BF3和过量 NaF 作用可生成 NaBF4，BF4的立体构型为_。(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内 B 原子与 N 原子之间的化学键为_，层间作用力为 _。32011海南，19-(3)SO24的立体构型是_，其中 S 原子的杂化轨道类型为_。42010海南理综，19(5)丁二酮肟常用于检验 Ni2：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。该结构中，碳碳之间的共价键类型是 键，碳氮之间的共价键 类型是 ，氮镍之间形成的化学键是_；该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在 _；该结构中，碳原子的杂化轨道类型有 _。52010山东理综，32(1)(3)碳族元素包括 C、Si、Ge、Sn、Pb。(1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过_杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠_结合在一起。(3)用价层电子对互斥理论推断 SnBr2分子中 SnBr 键的键角_120(填“”、“”或“”)。6(1)2009江苏，21A(2)根据等电子原理，写出 CO 分子的结构式：_。(2)2010江苏，21(A)(1)CaC2中 C22与 O22互为等电子体，O22的电子式可表示为_；1 mol O22中含有的 键数目为_。7(2010福建理综，30 改编)(1)在 2KNO33CS=引燃K2SN23CO2(已配平)中，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为_。(2)已知 CN与 N2结构相似，推算 HCN 分子中 键与 键数目之比为_。8根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是 ()ASO2和 O3 BNH4和 CH4 CH3O和 NH3 DCO2和 H2O 9有如下几种含氮微粒，它们分别是表中各含碳微粒的等电子体，请将序号填入相应的空格内。AN2H4 BN2H26 CNH4 DNO3 ENO2 含碳微粒 CH4 C2H6 CO23 C2H24 CO2 含氮微粒 10科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的 N(NO2)3(如右图所示)。已知该分子中 NNN 键角都是 108.1，下列有关 N(NO2)3 的说法 正确的是 ()A分子中 N、O 原子间形成的共价键是非极性键 B分子中四个氮原子共平面 C该物质既有氧化性又有还原性 D分子中四个氮原子围成一个空间正四面体 11（1）F2通入稀 NaOH 溶液中可生成 OF2，OF2分子构型为_，OF2其中氧原子的杂化方式为_。（2）C 和 D 反应可生成组成比为 1：3 的化合物 E，E 的立体构型为 ，中心原子的杂化轨道类型为 。12A、B、C、D 为原子序数依次增大的四种元索，A2-和 B+具有相同的电子构型；C、D 为同周期元索，C 核外电子总数是最外层电子数的 3 倍；D 元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：（1）化合物 D2A 的立体构型为 ，中心原子的价层电子对数为 ，单质 D 与 湿润的 Na2CO3反应可制备 D2A，其化学方程式为 。13X、Y、Z、R 为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X 与氢元素可形成 XH3；Z 基态原子的 M 层与 K 层电子数相等；R2离子的 3d 轨道中有 9 个电子。请回答下列问题：（1）Y 基态原子的电子排布式是_；Z 所在周期中第一电离能最大的主族元素是_。（2）XY2离子的立体构型是_；R2的水合离子中，提供孤电子对的是原子是_。14周期表前四周期的元素 a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a 的核外电子总数与其周期数相同，b 的价电子层中的未成对电子有 3 个，c 的最外层电子数为其内层电子数的 3 倍，d 与 c 同族；e 的最外层只有 1 个电子，但次外层有 18 个电子。回答下列问题：（1）a 和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为 ；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是 （填化学式，写两种）。（2）这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为 3 的酸是 ；酸根呈三角锥结构的酸是 。（填化学式）答案区 知识构建 典型例析【例 1】COS 为直线形结构；CO23为平面正三角形结构；PCl3为三角锥形结构。【例 2】(1)N2 CO N2O CO2(2)SO2 O3 仿真练习 1C CS2与 CO2的分子结构相似，A 错误；中心原子 Cl 有一对孤对电子，所以为三角锥形，B 错误；S 有 6 个电子正好与 6 个 F 形成 6 个共价键，C 正确；SiF4中 Si 有四个 键，SO23 中 S 原子形成 3 个 键，还有一对孤对电子，所以 Si、S 均是 sp3杂化，D错误。2(3)120 sp2 正四面体形(4)共价键(或极性共价键)分子间作用力 解析(3)BF3的空间构型为平面正三角形，故 FBF 的键角为 120；B 原子的杂化类型为 sp2杂化；根据价电子对互斥理论可知，BF4的立体构型为正四面体形。(4)借助于石墨的结构可知，B 与 N 原子之间的化学键为共价键，层与层之间依靠分子间作用力相结合。3正四面体形 sp3 解析 SO24 中，价层电子对为 412(842)4，所以 SO24 的立体构型为正四面体形，S 原子杂化轨道类型为 sp3杂化。4 键、键 配位键 氢键 sp2杂化、sp3杂化 解析 碳氮之间是共价双键，一个是 键，一个是 键；氮镍之间形成的是配位键，氮原子提供孤对电子，镍原子提供空轨道；分子中和氮原子形成双键的碳原子发生 sp2杂化，甲基中的碳原子发生 sp3杂化。5(1)sp2 分子间作用力(3)解析(1)石墨的每个碳原子采用 sp2杂化与邻近的三个碳原子以共价键结合，形成六边形平面网状结构，这些平面网状结构再以分子间作用力结合形成层状结构。(3)SnBr2分子中，Sn 原子价电子对数目是4223，配位原子数为 2，故 Sn 原子含有孤对电子，SnBr2立体构型为 V 形，键角小于 120。6(1)CO(2)OO2 2NA 7(1)sp(2)11 解析(1)含有极性键的分子是 CO2，属于直线形分子，中心原子 C 采取 sp 杂化。(2)在 HCN 分子中 HC 键属于 键，CN 键中有一个是 键，两个 键。8.D 9.含碳 微粒 CH4 C2H6 CO23 C2H24 CO2 含氮 微粒 C A、B D A、B E 10.C 11（1）角形或 V 形；sp3。（2）三角锥形；sp3 12（1）V 形；4；2Cl22Na2CO3H2OCl2O2NaHCO32NaCl（或 2Cl22Na2CO3Cl2OCO22NaCl）13 （1）1s22s22p4；Cl （2）V 形；O （1）sp3 H2O2、N2H4（2）HNO2、HNO3 H2SO3