考點(diǎn)四分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【要點(diǎn)歸納?再提升】

1.中心原子雜化軌道數(shù)的判斷方法雜化軌道數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)

以碳原子形成四價(jià)鍵為例(1)看中心原子有沒有形成雙鍵或三鍵。如形成1個(gè)三鍵,則其中有2個(gè)π鍵,用去了2個(gè)p軌道,碳原子為sp雜化;如形成1個(gè)雙鍵,則其中有1個(gè)π鍵,碳原子為sp2雜化;如果全部是單鍵,碳原子為sp3雜化。(2)由分子的空間結(jié)構(gòu)結(jié)合價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷。沒有填充電子的空軌道一般不參與雜化,1個(gè)孤電子對(duì)占據(jù)1個(gè)雜化軌道。如NH3分子為三角錐形,且N上有1個(gè)孤電子對(duì),即4個(gè)雜化軌道各指向四面體的四個(gè)頂角,氮原子為sp3雜化。2.中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)、雜化類型與粒子的空間結(jié)構(gòu)

價(jià)層電子對(duì)數(shù)(雜化軌道數(shù))234軌道雜化類型spsp2sp3價(jià)層電子對(duì)模型直線形三角形四面體形粒子組成形式與空間結(jié)構(gòu)AB2:直線形AB2:V形AB3:三角形AB2:V形AB3:三角錐形AB4:(正)四面體形規(guī)律當(dāng)中心原子無孤電子對(duì)時(shí),分子的空間結(jié)構(gòu)與價(jià)層電子對(duì)互斥模型一致;當(dāng)中心原子上有孤電子對(duì)時(shí),分子的空間結(jié)構(gòu)為去掉孤電子對(duì)后剩余部分的空間結(jié)構(gòu),且孤電子對(duì)會(huì)對(duì)分子的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“擠壓”作用用價(jià)層電子對(duì)互斥模型推測(cè)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的思維程序:3.分子的性質(zhì)(1)分子極性的判斷。(2)“相似相溶”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,若存在氫鍵,則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。(3)手性。具有完全相同的組成和原子排列的兩種分子,如同左手和右手一樣互為鏡像,在三維空間里不能重疊,互為手性異構(gòu)體,有手性異構(gòu)體的分子叫作手性分子。在有機(jī)物中,如果一個(gè)碳原子以4個(gè)單鍵(σ鍵)與4個(gè)不同的原子(或原子團(tuán))連接,該碳原子稱為手性碳原子。【經(jīng)典對(duì)練?得高分】

考向1

分子的空間結(jié)構(gòu)真題示例1-1.(1)(2021山東卷節(jié)選改編)①OF2分子的空間結(jié)構(gòu)為

;OF2的熔、沸點(diǎn)

(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是

。

②Xe是第五周期的稀有氣體元素,與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為

,下列對(duì)XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是

(填字母)。

A.sp 23

3d(2)(2020海南卷節(jié)選)水分子中氧原子的雜化軌道類型為

。

(3)(2020全國Ⅰ節(jié)選)磷酸根離子的空間結(jié)構(gòu)為

,其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為

,雜化軌道類型為

。

【解題思路】(1)OF2空間結(jié)構(gòu)的判斷:②判斷氧原子的雜化方式:n=4時(shí)有4個(gè)雜化軌道,氧原子采取sp3雜化。④OF2的空間結(jié)構(gòu):氧原子形成4個(gè)雜化軌道,氧原子形成兩個(gè)σ鍵,氧原子上有兩個(gè)孤電子對(duì),OF2的空間結(jié)構(gòu)呈V形。OF2、Cl2O的熔、沸點(diǎn)比較:①晶體類型的判斷:OF2和Cl2O都是分子晶體。②粒子間作用力的比較:只存在范德華力,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越強(qiáng)。Cl2O的相對(duì)分子質(zhì)量大于OF2的,Cl2O的分子間作用力強(qiáng)。③結(jié)論:OF2的熔、沸點(diǎn)低于Cl2O的熔、沸點(diǎn)。XeF2中心原子的雜化類型判斷:價(jià)層電子對(duì)數(shù)為

?雜化軌道數(shù)目為5?雜化方式為sp3d。答案

(1)①V形低于OF2相對(duì)分子質(zhì)量小,分子間作用力?、?

D(2)sp3(3)正四面體形4

sp31-2.(2020江蘇卷節(jié)選)(1)[Fe(H2O)6]2+中與Fe2+配位的原子是

(填元素符號(hào))。

(2)NH3分子中氮原子的雜化軌道類型是

。

(3)檸檬酸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式見圖。1mol檸檬酸分子中碳原子與氧原子形成的σ鍵為

mol。

答案

(1)O

(2)sp3

(3)7解析

(1)由于H2O中O原子有孤電子對(duì),因此[Fe(H2O)6]2+中與Fe2+配位的原子是O。對(duì)點(diǎn)演練1-1.(2021山東泰安二模)下列關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的說法錯(cuò)誤的是(

)A.鋁晶體中粒子間的作用力沒有方向性和飽和性4和

都是正四面體結(jié)構(gòu),鍵角均為109°28'C.氨基氰(NH2CN)分子內(nèi)σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為2∶1D.甲醛(HCHO)的鍵角約為120°,分子之間存在氫鍵答案

D解析

鋁晶體屬于金屬晶體,金屬晶體中金屬陽離子和自由電子之間的相互作用是金屬鍵,金屬鍵沒有方向性和飽和性,A項(xiàng)正確。CH4和

的中心原子都采取sp3雜化,都是正四面體結(jié)構(gòu),鍵角均為109°28',B項(xiàng)正確。一個(gè)氨基氰(NH2CN)分子內(nèi)含σ鍵數(shù)為4,π鍵數(shù)為2,故分子內(nèi)σ鍵與π鍵數(shù)目之比為2∶1,C項(xiàng)正確。甲醛中沒有與O原子直接相連的H原子,分子間不存在氫鍵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。1-2.(2021模擬題組編)(1)COCl2分子的鍵角大小比較:∠Cl—C—O

(填“>”或“<”)∠Cl—C—Cl,σ鍵和π鍵數(shù)目之比為

。

(2)B(C6F5)3分子中所有原子

(填“能”或“不能”)處于同一平面;化合物[Ph3C][B(C6F5)4](Ph為苯基)的陽離子中與苯環(huán)相連的碳原子的雜化方式是

,陰離子中硼原子的雜化方式是

。

(3)Reineckesalt的結(jié)構(gòu)如圖所示:其中配位原子為

(填元素符號(hào)),陽離子的空間結(jié)構(gòu)為

,NCS-中碳原子的雜化方式為

。

(4)重鉻酸銨[(NH4)2Cr2O7]為桔黃色單斜結(jié)晶,常用作有機(jī)合成催化劑,

的結(jié)構(gòu)如圖。1mol(NH4)2Cr2O7中含σ鍵為

mol。

答案

(1)>

3∶1(2)能sp2

sp3(3)N正四面體sp(4)16解析

(1)在COCl2分子中,

C原子為sp2雜化,雖然等性sp2雜化的鍵角是120°。但由于C原子與O原子間以C=O結(jié)合,該雙鍵對(duì)C—Cl的斥力要更大些。所以,∠O—C—Cl鍵角要大于∠Cl—C—Cl鍵角。COCl2分子中有1個(gè)C=O和2個(gè)C—Cl,所以COCl2分子中σ鍵的數(shù)目為3,π鍵數(shù)目為1,兩者的個(gè)數(shù)之比為3∶1。(2)—C6F5中的碳原子為sp2雜化,11個(gè)原子位于同一平面,B也是sp2雜化,通過單鍵相連,所有原子可以處于同一平面。[Ph3C]+中與苯基相連的是碳正離子,碳原子為sp2雜化,[B(C6F5)4]-中硼原子與3個(gè)—C6F5形成共價(jià)鍵,與1個(gè)—C6F5形成配位鍵,硼原子為sp3雜化。(3)根據(jù)Reineckesalt的結(jié)構(gòu)圖可知,配位原子為N,氮原子提供孤電子對(duì);陽離子為銨根離子,根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型,N的孤電子對(duì)數(shù)為0,形成4個(gè)σ鍵,N采取sp3雜化,可知

的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形;NCS-中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2,孤電子對(duì)數(shù)為0,C采取sp雜化。(4)1個(gè)

含有8個(gè)σ鍵,1個(gè)銨根離子中含有4個(gè)σ鍵,故1

mol

(NH4)2Cr2O7中含有σ鍵為(4×2+8)

mol=16

mol?？枷?

分子的性質(zhì)真題示例2-1.(2021山東卷)關(guān)于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),下列說法錯(cuò)誤的是(

)3OH為極性分子2H4的空間結(jié)構(gòu)為平面形2H4的沸點(diǎn)高于(CH3)2NNH23OH和(CH3)2NNH2中C、O、N的雜化方式均相同【解題思路】

答案

B

2-2.(1)(2021湖南卷節(jié)選)SiCl4與N-甲基咪唑()反應(yīng)可以得到M2+,其結(jié)構(gòu)如圖所示:N-甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為

,H、C、N的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?/p>

,1個(gè)M2+中含有

個(gè)σ鍵。

(2)(2021河北卷節(jié)選)①已知有關(guān)氨、磷的單鍵和三鍵的鍵能(kJ·mol-1)如表:N—NN≡NP—PP≡P193946197489從能量角度看,氮?dú)庖訬2而白磷以P4(結(jié)構(gòu)式可表示為)形式存在的原因是

。

②已知KH2PO4是次磷酸的正鹽,H3PO2的結(jié)構(gòu)式為

,其中P采取

雜化方式。

③磷酸通過分子間脫水縮合形成多磷酸,如:如果有n個(gè)磷酸分子間脫水形成環(huán)狀的多磷酸,則相應(yīng)的酸根可寫為

。

(3)(2021廣東卷節(jié)選)很多含巰基(—SH)的有機(jī)化合物是重金屬元素汞的解毒劑。例如,解毒劑化合物Ⅰ可與氧化汞生成化合物Ⅱ。①化合物Ⅲ也是一種汞解毒劑?；衔铫羰且环N強(qiáng)酸。下列說法正確的有

。

A.在Ⅰ中S原子采取sp3雜化B.在Ⅱ中S元素的電負(fù)性最大C.在Ⅲ中C—C—C鍵角是180°D.在Ⅲ中存在離子鍵與共價(jià)鍵E.在Ⅳ中硫氧鍵的鍵能均相等②汞解毒劑的水溶性好,有利于體內(nèi)重金屬元素汞的解毒?；衔铫衽c化合物Ⅲ相比,水溶性較好的是

。

答案

(1)sp2、sp3

N、C、H

54(3)①AD

②化合物Ⅲ解析

(1)N-甲基咪唑中甲基碳原子為sp3雜化,五元環(huán)中的碳原子是sp2雜化。根據(jù)電負(fù)性規(guī)律可知,電負(fù)性N>C>H。M2+的結(jié)構(gòu)中含有單鍵、雙鍵和配位鍵,單鍵和配位鍵都是σ鍵,雙鍵中含有1個(gè)σ鍵,則1個(gè)M2+中含有54個(gè)σ鍵(2)①由鍵能數(shù)據(jù)可知,N≡N的鍵能(946

kJ·mol-1)大于3個(gè)N—N的鍵能之和(579

kJ·mol-1),而P≡P的鍵能(489

kJ·mol-1)小于3個(gè)P—P的鍵能之和(591

kJ·mol-1),共價(jià)鍵鍵能越大,鍵越牢固,分子越穩(wěn)定。故以較為穩(wěn)定的N2和P4形式存在。(3)①Ⅰ中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=4,因此S原子采取sp3雜化,A項(xiàng)正確。Ⅱ中含有的元素為H、C、O、S、Hg,一般來說,同周期元素從左至右元素的電負(fù)性逐漸增大,同主族元素從上至下元素的電負(fù)性逐漸減小,5種元素中電負(fù)性最大的為O元素,B項(xiàng)錯(cuò)誤。Ⅲ中C原子均形成4個(gè)單鍵,因此C原子采取sp3雜化,所以C—C—C鍵角接近109°28',C項(xiàng)錯(cuò)誤。Ⅲ中存在C—H、C—C、C—S、S=O、S—O、S—H,還存在與Na+之間的離子鍵,D項(xiàng)正確。Ⅳ中存在兩類不同的硫氧鍵,鍵能不同,E項(xiàng)錯(cuò)誤。②化合物Ⅲ存在離子鍵,為易溶鈉鹽,故化合物Ⅲ更易溶于水。2-3.(2021全國乙節(jié)選改編)(1)三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是

,中心離子的配位數(shù)為

。

(2)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的鍵角如圖所示。PH3中P的雜化類型是

。NH3的沸點(diǎn)比PH3的

,原因是

,

H2O的鍵角小于NH3的,分析原因:

。

答案

(1)N、O、Cl

6(2)sp3高NH3存在分子間氫鍵NH3分子中N含有一個(gè)孤電子對(duì),而H2O分子中O含有兩個(gè)孤電子對(duì),H2O中的孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大解析

(1)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中三價(jià)鉻離子提供空軌道,N、O、Cl提供孤電子對(duì)與三價(jià)鉻離子形成配位鍵,中心離子的配位數(shù)為N、O、Cl三種原子的個(gè)數(shù)和,即3+2+1=6。(2)PH3中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+1=4,故PH3中P的雜化類型是sp3;

N原子電負(fù)性較強(qiáng),NH3分子之間存在分子間氫鍵,因此NH3的沸點(diǎn)比PH3的高;H2O的鍵角小于NH3的,原因是NH3分子中N含有一個(gè)孤電子對(duì),而H2O分子中O含有兩個(gè)孤電子對(duì),H2O中的孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較大。2-4.(2021全國甲節(jié)選)(1)太陽能電池板的主要材料為單晶硅或多晶硅。Si的價(jià)層電子排布式為

;單晶硅的晶體類型為

。SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體,其中Si采取的雜化類型為

。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng),機(jī)理如下:

含s、p、d軌道的雜化類型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為

(填序號(hào))。

(2)CO2分子中存在

個(gè)σ鍵和

個(gè)π鍵。

(3)甲醇的沸點(diǎn)(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之間,其原因是

。

答案

(1)3s23p2共價(jià)晶體sp3

②(2)2

2(3)甲硫醇不能形成分子間氫鍵,而水和甲醇均能形成分子間氫鍵,且相同物質(zhì)的量的條件下水比甲醇中的氫鍵多解析

(1)基態(tài)Si原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p2,因此Si的價(jià)層電子排布式為3s23p2;晶體硅中Si原子與Si原子之間通過共價(jià)鍵相互結(jié)合,整塊晶體具有共價(jià)鍵三維骨架結(jié)構(gòu),因此晶體硅為共價(jià)晶體;SiCl4中Si原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+=4,因此Si原子采取sp3雜化;由題圖可知,SiCl4(H2O)中Si原子形成的σ鍵數(shù)為5,說明Si原子的雜化軌道數(shù)為5,由此可知Si原子的雜化類型為sp3d。(2)CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O,1個(gè)雙鍵中含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,因此1個(gè)=CO2分子中含有2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。易錯(cuò)警示有關(guān)分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的5個(gè)易錯(cuò)點(diǎn):(1)誤認(rèn)為分子的穩(wěn)定性與分子間作用力和氫鍵有關(guān),其實(shí)分子的穩(wěn)定性與共價(jià)鍵的強(qiáng)弱有關(guān)。(2)誤認(rèn)為組成相似的分子,中心原子的雜化類型相同,其實(shí)要看其σ鍵和孤電子對(duì)數(shù)是否分別相同。如CO2和SO2中心原子的雜化方式不同,CO2分子中C原子是sp雜化,SO2分子中S原子是sp2雜化。(3)誤認(rèn)為只要含有氫鍵物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就高,其實(shí)不一定,分子間的氫鍵會(huì)使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高,而分子內(nèi)氫鍵一般會(huì)使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低。(4)誤認(rèn)為只含有極性鍵的分子都一定是極性分子,其實(shí)不ー定。如CO2、BF3等是非極性分子。(5)誤認(rèn)為雜化軌道構(gòu)型和分子的空間結(jié)構(gòu)一致,其實(shí)不一定。如H2O中氧原子是sp3雜化,雜化軌道構(gòu)型為四面體形,但由于分子中存在孤電子對(duì),根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型可知,H2O分子的空間結(jié)構(gòu)是V形。對(duì)點(diǎn)演練2-1.(2021山東菏澤一模)科學(xué)家最近研制出有望成為高效火箭推進(jìn)劑的新物質(zhì)三硝基胺[N(NO2)3],其結(jié)構(gòu)如圖所示。已知該分子中N—N—N鍵角都是°,下列有關(guān)說法不正確的是(

)A.分子中N、N間形成的共價(jià)鍵是非極性鍵B.該分子易溶于水,是因?yàn)榉肿又蠳、O均能與水分子形成氫鍵C.分子中非硝基氮原子采取sp3雜化D.分子中非硝基氮原子上有1個(gè)孤電