PAGEPAGE2第三單元分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)考綱定位考情播報1.了解雜化軌道理論及常見的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)，能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測常見的簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。2．了解“等電子原理〞的含義，能結(jié)合實例說明“等電子原理〞的應(yīng)用。3．了解極性分子和非極性分子及其性質(zhì)的差異。4．了解簡單配合物的成鍵情況和組成結(jié)構(gòu)?？键c1|分子的空間構(gòu)型[根底知識自查]1．雜化軌道理論(1)雜化圖式①sp3雜化(以CH4為例)②sp2雜化(以BF3為例)③sp雜化(以BeCl2為例)(2)分子空間構(gòu)型與雜化關(guān)系雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道間夾角空間構(gòu)型實例sp2180°直線形BeCl2、CO2sp23120°平面三角形COeq\o\al(2－,3)、BF3、SO3sp34109.5°正四面體CH4、CCl4、NHeq\o\al(＋,4)(3)規(guī)律：雜化軌道形成σ鍵和容納孤電子對，未雜化軌道可以形成π鍵。2.價電子對互斥模型(1)價電子對數(shù)與價電子對構(gòu)型價電子對數(shù)電子對空間構(gòu)型分子空間構(gòu)型實例2直線形直線形CO23三角形平面三角形BF3V形SO24四面體正四面體型CH4三角錐型NH3V形H2O說明：價電子對數(shù)＝成鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)(2)對ABm型分子價電子對數(shù)(n)的計算n＝eq\f(中心原子價電子數(shù)＋每個配位原子提供的價電子數(shù)×m,2)(說明：中心原子的價電子數(shù)等于中心原子的最外層電子數(shù)，配位原子中鹵素原子、氫原子提供1個價電子，氧原子和硫原子按不提供價電子計算。)(3)價電子對的幾何構(gòu)型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系①無孤電子對，二者相同。②有孤電子時，二者不同，分子構(gòu)型為省略孤電子對的剩余構(gòu)型。(4)價電子對之間斥力的大小順序孤電子對與孤電子對間斥力＞孤電子對與成鍵電子對間斥力＞成鍵電子對與成鍵電子對斥力。即孤電子對越多，成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。如CH4、NH3、H2O分子中鍵角依次減小。3．等電子原理原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征和立體結(jié)構(gòu)，許多性質(zhì)相似，如N2與CO、O3與SO2、N2O與CO2、CH4與NHeq\o\al(＋,4)等。[應(yīng)用體驗]1．填表物質(zhì)中心原子上的孤電子對數(shù)價層電子對數(shù)VSEPR模型名稱分子或離子空間構(gòu)型中心原子雜化類型①CS2②HCHO③NCl3④SOeq\o\al(2－,4)⑤H3O＋[提示]①02直線形直線形sp②03平面三角形平面三角形sp2③14四面體形三角錐型sp3④04正四面體型正四面體型sp3⑤14四面體形三角錐型sp32．寫出與CCl4互為等電子體的分子或離子有________。[提示]SiCl4、CBr4、SOeq\o\al(2－,4)、CF4等[考點多維探究]角度1推測分子或離子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化類型1．指出以下分子或離子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化類型【導(dǎo)學(xué)號：37742322】(1)H2S__________，CO2__________，PH3__________，PCl3__________，BF3__________，HCN__________，HCHO________，SO2________，SiH4________。(2)NHeq\o\al(＋,4)________，NOeq\o\al(－,2)________，SOeq\o\al(2－,4)________，SOeq\o\al(2－,3)__________，ClOeq\o\al(－,3)__________，ClOeq\o\al(－,4)________，SiOeq\o\al(2－,3)________。[答案](1)V形、sp3直線形、sp三角錐型、sp3三角錐型、sp3平面三角形、sp2直線形、sp平面三角形、sp2V形、sp2正四面體型、sp3(2)正四面體型、sp3V形、sp2正四面體型、sp3三角錐型、sp3三角錐型、sp3正四面體型、sp3平面三角形、sp22．(1)(2022·全國乙卷)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為________，微粒之間存在的作用力是______________________________。(2)(2022·全國甲卷)[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的空間構(gòu)型是________，NH3中心原子的雜化類型是________。(3)(2022·全國丙卷)AsCl3分子的空間構(gòu)型為________，其中As的雜化軌道類型為________。(4)(2022·江蘇高考)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是________。[解析](1)Ge單晶為金剛石型結(jié)構(gòu)，金剛石中碳原子的雜化方式為sp3，因此Ge原子的雜化方式也為sp3。微粒之間存在的作用力為共價鍵。(2)SOeq\o\al(2－,4)中，S原子的價層電子對數(shù)為eq\f(6＋2,2)＝4，成鍵電子對數(shù)為4，故SOeq\o\al(2－,4)的空間構(gòu)型為正四面體。NH3分子中，N原子形成3個σ鍵，且有1個孤電子對，N原子的軌道雜化類型為sp3。(3)As原子的價電子排布式為4s24p3，最外層有5個電子，那么AsCl3分子中As原子形成3個As—Cl鍵，且含有1對未成鍵的孤對電子，那么As的雜化軌道類型為sp3雜化，AsCl3分子的空間構(gòu)型為三角錐型。(4)根據(jù)HOCH2CN的結(jié)構(gòu)簡式為可知，“CH2〞中的C原子形成4個σ鍵，該碳原子采取sp3雜化；“CN〞中的C原子形成1個σ鍵、2個π鍵，該碳原子采取sp雜化。[答案](1)sp3共價鍵(2)正四面體sp3(3)三角錐型sp3(4)sp3和sp3．(1)(2022·江蘇高考)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為________。(2)(2022·海南高考)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為________、________。(3)(2022·江蘇高考)醛基中碳原子的軌道雜化類型是________；1mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為________。(4)(2022·四川高考)中碳原子的雜化軌道類型有________。(5)中C、O、N的雜化類型分別為________、________、________。[解析](1)CH3COOH中，甲基中C原子與其他原子形成4個σ鍵，故C原子采取sp3雜化；而羧基中C原子形成3個σ鍵和1個π鍵，故C原子采取的是sp2雜化。(2)金剛石中C形成4個σ鍵，屬于sp3雜化；石墨烯中C形成3個σ鍵且無孤電子對，屬于sp2雜化。(3)中C形成3個σ鍵，屬于sp2雜化，1mol中有σ鍵6NA。(4)分子中—CH3和—CH2—中的C原子都采用sp3雜化，碳碳雙鍵中的C原子采用sp2雜化。(5)根據(jù)C、N、O成σ鍵數(shù)和孤電子對數(shù)確定雜化類型。[答案](1)sp3和sp2(2)sp3sp2(3)sp26NA(或6mol)(4)sp3、sp2(5)sp2sp3sp3判斷中心原子雜化軌道類型的兩種方法(1)利用價層電子對數(shù)確定三種雜化類型2對—sp雜化，3對—sp2雜化，4對—sp3雜化。(2)根據(jù)σ鍵數(shù)與孤電子對數(shù)①含C有機(jī)物：2個σ—sp,3個σ—sp2,4個σ—sp3②含N化合物：2個σ—sp2,3個σ—sp3③含O(S)化合物：2個σ—sp3角度2分子或粒子中鍵角的大小比擬4．比擬以下分子或離子中鍵角大小。(1)H2O________H3O＋，NH3________NHeq\o\al(＋,4)。(2)H2O________H2S，NH3________PH3。(3)SO3________CCl4，CS2________SO2。[解析](1)H2O與H3O＋，NH3與NHeq\o\al(＋,4)的中心原子均采用sp3雜化，孤電子對越多，斥力越大，鍵角越小。(2)H2O與H2S，NH3與PH3中鍵長不同，鍵長越長，斥力越小，鍵角越小。(3)雜化不同，鍵角不同。[答案](1)<<(2)>>(3)>>5．(2022·山東高考節(jié)選)石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，石墨烯中局部碳原子被氧化后，其平面結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(圖乙)?！緦?dǎo)學(xué)號：37742323】(1)圖甲中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為________。(2)圖乙中，1號C的雜化方式是________，該C與相鄰C形成的鍵角________(填“>〞“<〞或“＝〞)圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。[解析](1)石墨烯是層狀結(jié)構(gòu)，每一層上每個碳原子都是以3個共價鍵與其他碳原子形成共價鍵的。(2)圖乙中1號碳形成了4個共價鍵，故其雜化方式為sp3；圖甲中的鍵角為120°，而圖乙中1號碳原子與甲烷中的碳原子類似，其鍵角接近109.5°。[答案](1)3(2)sp3＜鍵角比擬的三類型(1)雜化類型相同，孤電子對越多，鍵角越小。(2)雜化類型相同，組成相同，鍵長越長，鍵角越小。(3)雜化類型不同，sp>sp2>sp3。角度3等電子原理及其應(yīng)用6．(1)(2022·全國卷Ⅰ)寫出兩個與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子________。(2)根據(jù)等電子原理，僅由第2周期元素形成的共價分子中，互為等電子體的是________和________；________和________。(3)在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NOeq\o\al(－,2)互為等電子體的分子有________、________。(4)(2022·江蘇高考)與H2O互為等電子體的一種陽離子為________(填化學(xué)式)，陰離子為________。(5)(2022·江蘇高考)與OH－互為等電子體的一種分子為________(填化學(xué)式)。(6)與SO3互為等電子體的陰離子為________。(7)與N2互為等電子體的分子是________，陰離子是________，陽離子是________。[答案](1)CO2、SCN－(或COS等)(2)N2CON2OCO2(3)SO2O3(4)H2F＋NHeq\o\al(－,2)(5)HF(6)COeq\o\al(2－,3)或NOeq\o\al(－,3)(7)COCN－或Ceq\o\al(2－,2)NO＋常見的等電子體匯總微粒通式價電子總數(shù)空間構(gòu)型CO2、CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216直線形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324平面三角形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218V形CCl4、SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)、ClOeq\o\al(－,4)AX432正四面體型POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326三角錐型Ceq\o\al(2－,2)、CO、N2、CN－AX10直線形CH4、NHeq\o\al(＋,4)、SiH4AX48正四面體型NH3、PH3、H3O＋AX38三角錐型考點2|配合物和分子的性質(zhì)[根底知識自查]1．配位鍵與配位化合物(1)孤電子對分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對稱孤電子對。(2)配位鍵——電子對給予接受鍵①配位鍵的形成：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成共價鍵。②配位鍵的表示：常用“→〞來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子，如NHeq\o\al(＋,4)可表示為，在NHeq\o\al(＋,4)中，雖然有一個N—H鍵形成過程與其他3個N—H鍵形成過程不同，但是一旦形成之后，4個共價鍵就完全相同。(3)配合物的組成如[Cu(NH3)4]SO4配體有孤電子對，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子有空軌道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。2．分子的性質(zhì)(1)分子的極性(2)分子溶解性①“相似相溶〞的規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。假設(shè)能形成氫鍵，那么溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。②“相似相溶〞還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羥基相近)，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。③分子與H2O反響，也能促進(jìn)分子在水中的溶解度，如SO2、NO2。(3)分子的手性①手性異構(gòu)：具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能重疊的現(xiàn)象。②手性分子：具有手性碳原子的分子。③手性碳原子：在有機(jī)物分子中，連有四個不同基團(tuán)的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。(4)無機(jī)含氧酸分子的酸性無機(jī)含氧酸的通式可寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，那么n值越大，R的正電性越高，使R—O—H中O的電子向R偏移，在水分子的作用下越易電離出H＋，酸性越強(qiáng)，如酸性：HClO<HClO2<HClO3<HClO4。[應(yīng)用體驗]1．對于K3[Fe(CN)6]配合物中含有的化學(xué)鍵有____________________，其中配離子的結(jié)構(gòu)簡式為________，配體的電子式為________，配位數(shù)是________。1mol[Fe(CN)6]3－中含有σ鍵的數(shù)目為________。[提示]離子鍵、配位鍵、共價鍵[Fe(CN)6]3－612NA2．(1)對于葡萄糖分子CH2OH(CHOH)4CHO中有________個手性碳原子。(2)對于HNO3和HNO2，________酸性較強(qiáng)。(3)NH3極易溶于水的原因為__________________________________________________________________________________________________。[提示](1)4(2)HNO3(3)NH3為極性分子且NH3與H2O形成分子間氫鍵[考點多維探究]角度1配位鍵、配合物理論1．銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)往硫酸銅溶液中參加過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配離子。NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐型，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)向CuSO4溶液中參加過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考慮空間構(gòu)型，[Cu(OH)4]2－的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)膽礬CuSO4·5H2O可寫作[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：①膽礬中含有的粒子間作用力有________________________________。②1molCuSO4·5H2O中有σ鍵的數(shù)目為________。[解析](1)N、F、H三種元素的電負(fù)性：F>N>H，所以NH3中共用電子對偏向N原子，而在NF3中，共用電子對偏向F原子，偏離N原子。(2)Cu2＋中存在空軌道，而OH－中O原子有孤電子對，故O與Cu之間以配位鍵結(jié)合。(3)σ鍵的數(shù)目為：(4＋8＋2)NA＝14NA。[答案](1)N、F、H三種元素的電負(fù)性：F>N>H，在NF3中，共用電子對偏向F原子，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難與Cu2＋形成配位鍵(2)(3)①離子鍵、共價鍵、配位鍵、氫鍵②14NA2．(2022·全國甲卷)①在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋與NH3之間形成的化學(xué)鍵稱為________，提供孤電子對的成鍵原子是________。②氨的沸點________(填“高于〞或“低于〞)膦(PH3)，原因是_________________________________________________________________________；氨是________分子(填“極性〞或“非極性〞)。[解析]①[Ni(NH3)6]2＋中，由于Ni2＋具有空軌道，而NH3中N原子含有孤電子對，兩者可通過配位鍵形成配離子。②由于NH3分子間可形成氫鍵，故NH3的沸點高于PH3。NH3分子中，N原子形成3個σ鍵，且有1個孤電子對，N原子的軌道雜化類型為sp3，空間構(gòu)型為三角錐型。由于空間結(jié)構(gòu)不對稱，NH3屬于極性分子。[答案]①配位鍵、N②高于、NH3分子間可形成氫鍵、極性3．(2022·昭通模擬)配位化學(xué)創(chuàng)始人維爾納發(fā)現(xiàn)，取CoCl3·6NH3(黃色)、CoCl3·5NH3(紫紅色)、CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)四種化合物各1mol，分別溶于水，參加足量硝酸銀溶液，立即產(chǎn)生氯化銀，沉淀的量分別為3mol、2mol、1mol和1mol。(1)請根據(jù)實驗事實用配合物的形式寫出它們的化學(xué)式。CoCl3·6NH3：__________________________________________________，CoCl3·5NH3：______________________________________________，CoCl3·4NH3(綠色和紫色)：______________________________________。(2)CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)的組成相同而顏色不同的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)上述配合物中，中心離子的配位數(shù)都是________。[解析]沉淀量為3mol、2mol、1mol和1mol，可知四種配合物中能電離出來的Cl－即外界Cl－分別有3、2、1、1個，故它們的化學(xué)式分別[Co(NH3)6]Cl3，[Co(NH3)5Cl]Cl2，[Co(NH3)4Cl2]Cl。[答案](1)[Co(NH3)6]Cl3[Co(NH3)5Cl]Cl2[Co(NH3)4Cl2]Cl(2)它們互為同分異構(gòu)體(3)6角度2分子的某些性質(zhì)(極性、溶解性、酸性、手性等)4．以下說法不正確的選項是()【導(dǎo)學(xué)號：37742324】A．HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增強(qiáng)B．蘋果酸含有1個手性碳原子C．HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是與H2O分子均形成氫鍵D．以極性鍵結(jié)合的分子不一定是極性分子C[HCl與H2O不能形成氫鍵。]5．(2022·開封模擬)(1)如下圖是H2O2的空間構(gòu)型，H2O2分子中每個氧原子都是________雜化，H2O2為________(填“極性〞或“非極性〞)分子。(2)H2S和H2O2的主要物理性質(zhì)如表所示：熔點/K沸點/K水中的溶解度(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2S1872022.6H2O2272423以任意比互溶H2S和H2O2的相對分子質(zhì)量根本相同，造成上述物理性質(zhì)差異的主要原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。(3)高碘酸有兩種形式，化學(xué)式分別為H5IO6()和HIO4，前者為五元酸，后者為一元酸。請比擬二者酸性強(qiáng)弱：H5IO6________HIO4。(填“>〞“<〞或“＝〞)[解析](1)H2O2的空間不對稱，正、負(fù)電荷中心不重合，為極性分子。(2)H2O2分子間易形成氫鍵又能與H2O分子間形成氫鍵，故H2O2沸點較高，易溶于水。(3)HIO4比H5IO6非羥基氧多，酸性強(qiáng)。[答案](1)sp3極性(2)H2O2分子間存在氫鍵，溶于水后也可與H2O形成氫鍵(3)<(1)共價鍵的極性與分子極性的關(guān)系(2)判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗規(guī)律假設(shè)中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù)，那么為非極性分子，假設(shè)不等那么為極性分子。如SO2為極性分子，SO3為非極性分子。[課堂小結(jié)·反響達(dá)標(biāo)1＋1]全新理念探究高考明確考向1．一組判斷，展示高考易誤點(1)(2022·浙江高考)關(guān)于以下分子的說法請判斷正誤A．既有σ鍵又有π鍵()B．O—H鍵的極性強(qiáng)于C—H鍵的極性()C．是非極性分子()D．該物質(zhì)的分子之間不能形成氫鍵，但它可以與水分子形成氫鍵()E．1mol該分子有27NA個σ鍵()F．該分子易溶于水()G．該分子中碳原子的雜化類型有sp、sp2、sp3三種雜化方式()H．分子中的氧原子采取sp3雜化()(2)為手性分子。 ()(3)H2O、NH3、CH4中的中心原子均采用sp3雜化，鍵角相同。 ()(4)乙醇比乙醛的沸點高的原因是乙醇的相對分子質(zhì)量較大。 ()(5)同主族從上到下，氣態(tài)氫化物的沸點依次升高。 ()(6)BCl3與NCl3均為三角錐型，為極性分子。 ()[提示](1)A√B√C×D×E√F×G×H√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×2．一題串知，覆蓋高考考什么————————————————————————2022·全國卷Ⅱ周期表前四周期的元素a、b、c、