學(xué)而優(yōu)·教有方PAGEPAGE12.2.1分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析考點(diǎn)1雜化軌道理論CH4分子為什么具有正四面體的空間構(gòu)型？答案在形成CH4分子時(shí)，碳原子的一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道發(fā)生混雜，形成四個(gè)能量相等的sp3雜化軌道。四個(gè)sp3雜化軌道分別與四個(gè)H原子的1s軌道重疊成鍵形成CH4分子，所以四個(gè)C—H是等同的?？杀硎緸?．軌道雜化與雜化軌道考點(diǎn)2雜化軌道類型1．sp1雜化——BeCl2分子的形成(1)BeCl2分子的形成雜化后的2個(gè)sp1雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發(fā)生重疊，形成2個(gè)σ鍵，構(gòu)成直線形的BeCl2分子。(2)sp1雜化：sp1雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道雜化而得，sp1雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形。(3)sp1雜化后，未參與雜化的2個(gè)np軌道可以用于形成π鍵，如乙炔分子中的C≡C鍵的形成。2．sp2雜化——BF3分子的形成(1)BF3分子的形成(2)sp2雜化：sp2雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道雜化而得，sp2雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。(3)sp2雜化后，未參與雜化的1個(gè)np軌道可以用于形成π鍵，如乙烯分子中的CC鍵的形成。3．sp3雜化——NH3、H2O與CH4分子的形成(1)CH4分子的空間構(gòu)型(2)sp3雜化：sp3雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化而得，sp3雜化軌道的夾角為109.5°，呈正四面體構(gòu)型。(3)NH3、H2O分子中N原子和O原子的雜化類型分別為sp3、sp3雜化。由于N原子和O原子分別有1對(duì)和2對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)，且孤對(duì)電子數(shù)越多，排斥作用越強(qiáng)，使鍵角依次變小。4.苯分子的空間構(gòu)型與大π鍵1．根據(jù)雜化軌道理論，形成苯分子時(shí)每個(gè)碳原子中一個(gè)2s軌道和兩個(gè)2p軌道都發(fā)生了sp2雜化(如2s、2px、2py雜化)，由此形成的三個(gè)sp2雜化軌道在同一平面內(nèi)，還有一個(gè)未參與雜化的2p軌道(如2pz)垂直于這個(gè)平面。2．每個(gè)碳原子的兩個(gè)sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個(gè)碳原子的sp2雜化軌道上的電子配對(duì)形成σ鍵，于是六個(gè)碳原子組成一個(gè)正六邊形的碳環(huán)；每個(gè)碳原子的另一個(gè)sp2雜化軌道上的電子分別與一個(gè)氫原子的1s電子配對(duì)形成σ鍵。3．6個(gè)碳原子上各有1個(gè)未參與雜化的垂直于碳環(huán)平面的p軌道，這6個(gè)軌道以“肩并肩”的方式形成含有6個(gè)電子、屬于6個(gè)C原子的大π鍵。5.雜化軌道類型的判斷方法(1)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為109.5°，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp1雜化。(2)根據(jù)分子(或離子)的空間構(gòu)型判斷①正四面體形→中心原子為sp3雜化；三角錐形→中心原子為sp3雜化；②平面三角形→中心原子為sp2雜化；③直線形→中心原子為sp1雜化。有機(jī)物中碳原子的雜化類型(1)根據(jù)碳原子形成的σ鍵數(shù)目判斷有機(jī)物中，碳原子雜化軌道形成σ鍵，未雜化軌道形成π鍵。(2)由碳原子的飽和程度判斷①飽和碳原子采取sp3雜化；②雙鍵上的碳原子或苯環(huán)上的碳原子采取sp2雜化；③叁鍵上的碳原子采取sp1雜化。根據(jù)σ鍵和孤電子對(duì)判斷考點(diǎn)3價(jià)電子對(duì)互斥理論1．價(jià)電子對(duì)互斥理論的基本內(nèi)容：分子中的價(jià)電子對(duì)(成鍵電子對(duì))和孤電子對(duì)由于相互排斥作用，盡可能趨向彼此遠(yuǎn)離。(1)當(dāng)中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵時(shí)，為使價(jià)電子斥力最小，就要求盡可能采取對(duì)稱結(jié)構(gòu)。(2)當(dāng)中心原子的價(jià)電子部分參與成鍵時(shí)，未參與成鍵的孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間及孤電子對(duì)之間、成鍵電子對(duì)之間的斥力不同，從而影響分子的空間構(gòu)型。(3)電子對(duì)之間的夾角越大，相互之間的斥力越小。(4)成鍵電子對(duì)之間斥力由大到小順序：叁鍵—叁鍵＞叁鍵—雙鍵＞雙鍵—雙鍵＞雙鍵—單鍵＞單鍵—單鍵。(5)含孤電子對(duì)的斥力由大到小順序：孤電子對(duì)—孤電子對(duì)＞孤電子對(duì)—單鍵＞單鍵—單鍵。2．價(jià)電子對(duì)互斥理論與分子的空間構(gòu)型(1)中心原子中的價(jià)電子全部參與形成共價(jià)鍵的分子的空間構(gòu)型ABn空間構(gòu)型范例n＝2直線形CO2、BeCl2n＝3平面三角形CH2O、BF3n＝4正四面體形CH4、CCl4n＝5三角雙錐形PCl5n＝6正八面體形SF6(2)中心原子上有孤電子對(duì)(價(jià)電子中未參與形成共價(jià)鍵的電子對(duì))的分子的空間構(gòu)型：中心原子上的孤電子對(duì)占據(jù)中心原子周圍的空間，與成鍵電子對(duì)互相排斥，使分子的空間構(gòu)型發(fā)生變化，如：①H2O為AB2型分子，氧原子上的兩對(duì)孤電子對(duì)參與互相排斥，所以H2O分子的空間構(gòu)型為V形而不是直線形。②NH3分子中氮原子上有一對(duì)孤電子對(duì)參與互相排斥，故NH3的空間構(gòu)型不能為平面三角形。③常見分子的價(jià)電子對(duì)互斥模型和空間構(gòu)型σ鍵成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)價(jià)電子對(duì)數(shù)目電子對(duì)的排列方式價(jià)電子對(duì)空間構(gòu)型分子或離子的空間構(gòu)型實(shí)例202直線形直線形BeCl2、CO2303三角形平面三角形BF3、BCl321V形PbCl2404四面體形正四面體形CH4、CCl431三角錐形NH322V形H2O(1)ABm型分子中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)目的計(jì)算方法ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)中價(jià)電子對(duì)數(shù)n的計(jì)算：n＝eq\f(中心原子的價(jià)電子數(shù)＋每個(gè)配位原子提供的價(jià)電子數(shù)×m,2)(2)在計(jì)算中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)時(shí)應(yīng)注意如下規(guī)定①作為配位原子，鹵素原子和H原子均提供1個(gè)電子，氧族元素的原子不提供電子。②作為中心原子，鹵素原子按提供7個(gè)電子計(jì)算，氧族元素的原子按提供6個(gè)電子計(jì)算。③對(duì)于復(fù)雜離子，在計(jì)算價(jià)電子對(duì)數(shù)時(shí)，還應(yīng)加上負(fù)離子的電荷數(shù)或減去正離子的電荷數(shù)。如POeq\o\al(3－,4)中P原子價(jià)電子數(shù)應(yīng)加上3，而NHeq\o\al(＋,4)中N原子的價(jià)電子數(shù)應(yīng)減去1。④計(jì)算電子對(duì)數(shù)時(shí)，若剩余1個(gè)電子，即出現(xiàn)奇數(shù)電子，也把這個(gè)單電子當(dāng)作1對(duì)電子處理。⑤雙鍵、叁鍵等多重鍵作為1對(duì)電子看待?？键c(diǎn)4等電子原理1．N2和CO的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，分子N2CO結(jié)構(gòu)原子數(shù)22電子數(shù)1414價(jià)電子數(shù)1010空間構(gòu)型直線形直線形性質(zhì)沸點(diǎn)/℃－195.81－191.49熔點(diǎn)/℃－210.00－205.05液體密度/g·cm－30.7960.7932.分析比較N2和CO的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，得出的結(jié)論是CO分子和N2分子具有相同的原子總數(shù)、相同的價(jià)電子數(shù)，即等電子體，其性質(zhì)相近。3．等電子原理是指化學(xué)通式相同、價(jià)電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的空間構(gòu)型和化學(xué)鍵類型等結(jié)構(gòu)特征，它們的許多性質(zhì)(主要是物理性質(zhì))是相近的。滿足等電子原理的分子或離子互稱為等電子體。例題精析【例題1】下列各物質(zhì)中的中心原子不是采用sp3雜化的是 ()A.NH3 B.H2OC.CO2 D.CCl4【答案】C【例題2】對(duì)SO2與CO2說法正確的是 ()A.都是直線形結(jié)構(gòu)B.中心原子都采取sp雜化C.硫原子和碳原子上都沒有孤電子對(duì)D.SO2為角形結(jié)構(gòu),CO2為直線形結(jié)構(gòu)【答案】D【例題3】(1)在形成氨氣分子時(shí),氮原子中的原子軌道發(fā)生sp3雜化形成4個(gè)______________,形成的4個(gè)雜化軌道中,只有______________個(gè)含有未成對(duì)電子,所以只能與______________個(gè)氫原子形成共價(jià)鍵,又因?yàn)?個(gè)sp3雜化軌道有一對(duì)______________,所以氨氣分子中的鍵角與甲烷不同。

(2)H+可與H2O形成H3O+,H3O+中O原子采用______________雜化。H3O+中H—O—H鍵角比

H2O中H—O—H鍵角大,原因?yàn)?/p>

_____________________________。

【答案】(1)sp3雜化軌道33孤電子對(duì)(2)sp3H3O+分子中有一對(duì)孤電子對(duì),H2O分子中有兩對(duì)孤電子對(duì),對(duì)形成的共價(jià)鍵的排斥力H2O大于H3O+,造成H3O+中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大【例題4】(1)據(jù)科技日?qǐng)?bào)網(wǎng)報(bào)道,南開大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)借助鎳和苯基硼酸共催化劑,首次實(shí)現(xiàn)烯丙醇高效、綠色合成。烯丙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2CH—CH2OH。請(qǐng)回答下列問題:①基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式為___________________________________。

②烯丙醇分子中碳原子的雜化類型是_______________________________。

(2)乙炔是有機(jī)合成的一種重要原料。實(shí)驗(yàn)室可用CaC2與水反應(yīng)得到乙炔。①將乙炔通入[Cu(NH3)2]Cl溶液中生成Cu2C2紅棕色沉淀?；鶓B(tài)Cu+的核外電子排布式為

__________________________________________________。

②乙炔與HCN反應(yīng)可得丙烯腈(H2CCH—C≡N),丙烯腈分子中碳原子的雜化軌道類型是______________,分子中含有π鍵的數(shù)目為_______________。

【答案】(1)①3d84s2②sp2雜化、sp3雜化(2)①1s22s22p63s23p63d10②sp2雜化、sp雜化3【例題5】等電子體之間結(jié)構(gòu)相似、性質(zhì)也相近。以下各組粒子不能互稱為等電子體的是()A．CO和N2B．O3和SO2C．N2H4和C2H4D．CO2和N2O【答案】C課堂運(yùn)用【基礎(chǔ)】1.鮑林被認(rèn)為是20世紀(jì)對(duì)化學(xué)科學(xué)影響最大的人之一。雜化軌道是鮑林為了解釋分子的立體構(gòu)型提出的,下列對(duì)sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較,得出結(jié)論正確的是 ()A.sp雜化軌道的夾角最大B.sp2雜化軌道的夾角最大C.sp3雜化軌道的夾角最大D.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等2.乙炔分子中的碳原子采取的雜化方式是 ()A.sp雜化 B.sp2雜化C.sp3雜化 D.無法確定3.下列說法中正確的是 ()A.乙炔分子中,每個(gè)碳原子都有2個(gè)未雜化的2p軌道形成π鍵B.sp3雜化軌道是由能量相近的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道重新組合形成的4個(gè)能量不同的sp3雜化軌道C.凡中心原子采取sp2雜化的分子,其分子構(gòu)型都是平面三角形D.氨分子中有1對(duì)未參與雜化的孤電子對(duì)(1)利用VSEPR模型推斷分子或離子的立體構(gòu)型。P__;

CS2_______________________;

AlBr3(共價(jià)分子)_________________________。

(2)有兩種活性反應(yīng)中間體粒子,它們的粒子中均含有1個(gè)碳原子和3個(gè)氫原子。請(qǐng)依據(jù)下面給出的這兩種粒子的球棍模型,寫出相應(yīng)的化學(xué)式:________________;

________________。

(3)為了解釋和預(yù)測(cè)分子的立體構(gòu)型,科學(xué)家在歸納了許多已知的分子立體構(gòu)型的基礎(chǔ)上,提出了一種十分簡(jiǎn)單的理論模型——價(jià)電子對(duì)互斥模型。這種模型把分子分成兩類:一類是___________________________;

另一類是_________________________________________。

BF3和NF3都是四個(gè)原子的分子,BF3的中心原子是____________,NF3的中心原子是________;BF3分子的立體構(gòu)型是平面三角形而NF3分子的立體構(gòu)型是三角錐形的原因是_________________________________

。

5計(jì)算下列微粒中點(diǎn)“·”原子的孤電子對(duì)數(shù)。(1)H2S______________________________;

(2)PCl5___________________________;

(3)BF3___________________________;

(4)NH3___________________________。

【鞏固】1.下列分子中的中心原子的雜化軌道類型相同的是()A.CO2與SO2 B.CH4與NH3C.BeCl2與BCl3 D.C2H4與C2H22.氯化亞砜(SOCl2)是一種很重要的化學(xué)試劑,可以作為氯化劑和脫水劑。下列關(guān)于氯化亞砜分子的空間構(gòu)型和中心原子(S)采取雜化方式的說法正確的是 ()A.三角錐形、sp3 B.角形、sp2C.平面三角形、sp2 D.三角錐形、sp23.(雙選)如圖在乙烯分子中有5個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵,它們分別()A.sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵B.sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵C.C—H之間是s-sp2形成的σ鍵,C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵以及sp2-sp2σ鍵D.C—C之間是sp2形成的σ鍵,C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵以及sp2-sp2σ鍵4.在以下的分子或離子中,空間結(jié)構(gòu)的幾何形狀不是三角錐形的是 ()A.NF3 B.CC.CO2 D.H3O+5.(雙選)碳酸亞乙酯是鋰離子電池低溫電解液的重要添加劑,其結(jié)構(gòu)如圖。下列有關(guān)該物質(zhì)的說法不正確的是 ()A.分子式為C3H4O3B.分子中σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)之比為3∶1C.分子中既有極性鍵也有非極性鍵D.分子中碳原子的雜化方式全部為sp2雜化【拔高】1.(雙選)下表中各粒子、粒子對(duì)應(yīng)的立體構(gòu)型及解釋均正確的是 ()選項(xiàng)粒子立體構(gòu)型解釋A氨基負(fù)離子(N)直線形N原子采用sp雜化B二氧化硫(SO2)角形S原子采用sp2雜化C碳酸根離子(C)三角錐形C原子采用sp3雜化D碘三正離子()角形I原子采用sp3雜化2.(1)據(jù)科技日?qǐng)?bào)網(wǎng)報(bào)道,南開大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)借助鎳和苯基硼酸共催化劑,首次實(shí)現(xiàn)烯丙醇高效、綠色合成。烯丙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2CH—CH2OH。請(qǐng)回答下列問題:①基態(tài)鎳原子的價(jià)電子排布式為__________________________