第02講分子的空間結(jié)構(gòu)

——?模塊導(dǎo)航?————?學(xué)習(xí)目標(biāo)?——

模塊一思維導(dǎo)圖串知識1.了解分子結(jié)構(gòu)的測定方法。

模塊二基礎(chǔ)知識全梳理(吃透教材)2.認(rèn)識共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性。

模塊三核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練3.理解價(jià)層電子對互斥模型的含義，并能判斷簡單分子

模塊四小試牛刀過關(guān)測或離子的空間結(jié)構(gòu)。

4.了解雜化軌道理論的基本內(nèi)容。能根據(jù)有關(guān)理論判斷

簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。

模塊一思維導(dǎo)圖串知識

6模塊二基礎(chǔ)知識全梳理------------------------

笛【學(xué)習(xí)新知】

知識點(diǎn)一分子結(jié)構(gòu)的測定

1.分子結(jié)構(gòu)的最早測定方法

早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得蘇規(guī)律后進(jìn)行推測分子的結(jié)構(gòu)。

2.現(xiàn)代的分子結(jié)構(gòu)測定方法

科學(xué)家應(yīng)用、晶體X射線衍射等現(xiàn)代儀器和方法測定分子的結(jié)構(gòu)。

3.紅外光譜儀工作原理

(1)原理：當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí)，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的相同的紅外線，再記

錄到圖譜上呈現(xiàn)O通過和己有譜圖庫比對，或通過量子化學(xué)計(jì)算，可以分析出分子中含有何種

或的信息。

(2)紅外光譜儀原理示意圖

4.質(zhì)譜法(相對分子質(zhì)量的測定)

用高能電子流轟擊樣品分子，使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子，分子離子和

碎片離子各自具有不同的相對質(zhì)量，它們在磁場的作用下到達(dá)檢測器的時(shí)間因相對質(zhì)量而先后有別，其結(jié)果

被記錄為質(zhì)譜圖。

如甲苯分子的質(zhì)譜圖：

3040506070809010('110

質(zhì)荷比(出

讀譜：相對分子質(zhì)量=最大質(zhì)荷比，甲苯的相對分子質(zhì)量為92。

知識點(diǎn)二多樣的分子空間結(jié)構(gòu)

1.三原子分子的空間結(jié)構(gòu)

三原子分子的空間結(jié)構(gòu)有形和形兩種。

CO2呈_______形，氏0呈_______形，鍵角o

化學(xué)式結(jié)構(gòu)式分子的空間結(jié)構(gòu)模型

co2O=C=O

“。A1人

2.四原子分子的空間結(jié)構(gòu)

大多數(shù)四原子分子采取形和形兩種空間結(jié)構(gòu)。

甲醛(CH2O)分子呈_______形，鍵角約，氨分子呈________形，鍵角

3.五原子分子的空間結(jié)構(gòu)

五原子分子的空間結(jié)構(gòu)更多,最常見的是.形。

甲烷鍵角為.

化學(xué)式結(jié)構(gòu)式分子的空間結(jié)構(gòu)模型

CH4

知識點(diǎn)三價(jià)層電子對互斥模型

1.價(jià)層電子對互斥模型

分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價(jià)層電子對”的結(jié)果。

2.價(jià)層電子對

VSEPR的“價(jià)層電子對“是指分子中的與結(jié)合原子間的,和中心原子上的

3.價(jià)層電子對確定方法

價(jià)層電子對數(shù)=+

中心原子上的孤電子對數(shù)=￡（。一動）。其中:

。表示中心原子的

對于主族元素：

對于陽離子：一離子的電荷數(shù)。

對于陰離子：〃=+離子的電荷數(shù)（絕對值）。

X表示,

人表示與中心原子結(jié)合的原子.，氫為，其他原子為“

4.VSEPR模型與分子或離子的空間結(jié)構(gòu)

o鍵電子對數(shù)十中心原子上的孤電子對數(shù)=價(jià)層電子對數(shù)價(jià)以比子時(shí)”片橫手VSEPR模型

險(xiǎn)主膽曳均,分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。

分子或離子的

分子或離子弧電子對數(shù)價(jià)層電子對數(shù)VSEPR模型名稱

空間結(jié)構(gòu)名稱

直線形直線形

co202

平面三角形V形

so213

co；03平面三角形平面三角形

2四面體形V形

H204

NH314四面體形三角錐形

CH404正四面體形正四面體形

知識點(diǎn)四雜化軌道理論簡介

雜化軌道的數(shù)H

雜化軌道間的夾角

空間結(jié)構(gòu)名稱

實(shí)例、BF3、

82C2H2HCHOCH4.CC14

(l)Sp3雜化軌道

°次dv

s%1

SPx

PyP,

jsp3雜化

a/

SR，雜化

(2)sp雜化軌道

□絲女mrn

匚H

sPPp扁PP

。步/國涼答少w

sP,I)yP,P?I

sp雜化

(3)sp2雜化軌道

Sp2雜化

□L1_U1----S口J」E

sF，PP苛f?

o/^發(fā)與&蒼碧h

sP,P，P，1200^0。P

Sp?雜化

【交流討論】填寫下表

HO

CH4NH32CO2

分子空間構(gòu)型

雜化軌道類型

雜化軌道

空間構(gòu)型

中心原子

孤電子對數(shù)

成鍵類型及個(gè)數(shù)

同類分子」型分子或離子NC13、PC13^H2S、SC12等

ABcs2

?＞模塊三核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練

力核心考點(diǎn)一，價(jià)層電子對互斥模型

【例1】用價(jià)層電子對互斥模型分別預(yù)測H2s和BF3的空同結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)論都正確的是（）

A.直線形三角錐形B.V形三角錐形

C.直線形平面三角形D.V形平面三角形

【歸納小結(jié)】

用價(jià)層電子對互斥模型判斷共價(jià)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)

（1）確定中心原子的價(jià)層電子對數(shù)

①對于AB,型分子，。鍵電子對數(shù)=B原子的個(gè)數(shù)，如H?0的中心原子是0,有2對。鍵電子對。

②中心原子上的孤電子對數(shù)=；（a-xb）,其中a為中心原子的價(jià)電子數(shù)，工為與中心原子結(jié)合的原子

數(shù)，b為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)。

③對于陽（或陰）離子來說，〃為中心原子的價(jià)電子數(shù)減去（或加上）離子的電荷數(shù)（絕對值）。

④中心原子價(jià)層電子對數(shù)=。鍵電子對數(shù)十中心原子上的孤電子對數(shù)。

（2）根據(jù)中心原子價(jià)層電子對數(shù)確定VSEPR模型

（3）略去孤電子對，確定分子的空間結(jié)構(gòu)，示例如下：

。鍵電子孤電子價(jià)層電子電子對的排VSEPR分子或離子

實(shí)例

對數(shù)對數(shù)對數(shù)列方式模型的空間結(jié)構(gòu)

2:G直線形直線形

20HgChxBeCI2>CO2

平面三角形、

30平面三BF3BC13

3A

V角形

21V形SnBr?、PbCh

/A、..

40杰?.?正四面體形CH』、CCh

，蜃四面體

314??底:三角錐形NH3、NF?

形

風(fēng)、

22V形H0

02

【變式訓(xùn)練1】下列分子或離子中，含有孤電子對的是（）

A.H2OB.CH4C.SiH4D.C02

【變式訓(xùn)練2］用價(jià)層電子對互斥模型分別預(yù)測H2S和BF3的空間結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)論都正確的是（）

A.直線形三角錐形B.V形三角錐形

C.直線形平面三角形D.V形平面三角形

學(xué)核心考點(diǎn)二：雜化軌道理論

［例2］下列有關(guān)雜化軌道理論的說法中正確的是（）

A.NCb分子呈三角錐形，這是氮原子采取sp2雜化的結(jié)果

B.sp3雜化軌道是由能量相近的1個(gè)S軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道

C.中心原子采取Sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)一定是四面體形

D.AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)必為平面三角形

【歸納小結(jié)】常見分子（離子）的雜化類型和空間構(gòu)型

雜化類型分子類型空間構(gòu)型舉例

正四面體

AB4CH4>CCI4>NH4\金剛石等

AB3c四面體CH3CkCH3cH3等

Sp3

三角錐NH>NF3等

AB33

AB2V形H2O>H2S

Sp?AB3平面三角形BF3、AICI3、/C一、苯環(huán)等

直線形CO?、CS2、一c三等

spAB2

【變式訓(xùn)練】三聚制胺是制胺（H?N—C三N）的三聚體，已知三聚制胺的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。請回答下列

問題：

H2NNNH2

（1）寫出基態(tài)碳原子的電子排布式。

（2）就胺中一C三N中的氮原子、三聚氨胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的氮原子和氨基中的氮原子，這三種氮原子的雜化

軌道類型分別是、、。

（3）一個(gè)三聚軌胺分子中有________個(gè)o鍵。

（4）三聚制胺與三聚氨酸（IK/、N入0H）分子相互結(jié)合，在腎臟內(nèi)易形成結(jié)石。三聚制酸分子中碳原子采

取雜化。該分子的結(jié)構(gòu)簡式中，形成雙鍵的兩個(gè)原子之間的共價(jià)鍵是（填字母）。

A.兩個(gè)。鍵B.兩個(gè)n鍵

C.一個(gè)。鍵，一個(gè)兀鍵

妗核心考點(diǎn)三：VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型

【例3】下表中各粒子、粒子對應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及解釋均正確的是（）

選項(xiàng)粒子空間結(jié)構(gòu)解釋

A氨基負(fù)離子（NH；）直線形N原子采用sp雜化

S原子采用sp?雜化，與H2O中的。原子

B二氧化硫（SO2）V形

雜化形式相同

C原子采用sp雜化且C原子的價(jià)電子均

C乙煥(C2H2)直線形

參與成鍵

D碳酸根離子(CO：)三角錐形C原子采用Sp3雜化

【歸納小結(jié)】

1.用價(jià)層電子對互斥模型判斷雜化軌道類型

先”?算價(jià)層電子對數(shù)，在根據(jù)價(jià)層電子對數(shù)判斷雜化軌道數(shù)目、類型及空間結(jié)構(gòu)。

雜化軌道的

價(jià)層電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化類型VSEPR模型

空間結(jié)構(gòu)

22SP直線形直線形

33Sp?平面正三角形平面正三角形

44Sp3正四面體正四面體

2.根據(jù)已知分子結(jié)構(gòu)判斷雜化軌道類型若已知分子結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)分子結(jié)構(gòu)判斷雜化軌道類型。

雜化軌道只能用于形成。鍵或者用來容納孤電子對，而兩人原子之間只能形成一個(gè)。鍵，故有下列關(guān)

系：

雜化軌道數(shù)=中心原子孤電子對數(shù)+配位數(shù)，再由雜化軌道數(shù)判斷雜化類型。例如：

代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型

CO20+2=2sp

CH2O()+3=3sp-

0+4=43

CH4sp

1+2=3sp2

so2

1+3=4Sp3

NH3

2+2=4Sp，

H2O

【變式訓(xùn)練】硅、錯(cuò)(Ge)及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域。S3與N-甲基咪喋產(chǎn)。一，心反應(yīng)可

以得到M?+,其結(jié)構(gòu)如圖所示：

113c-0CI阻

N-甲基咪噗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)M?+中含有個(gè)o鍵。

6模塊四小試牛刀過關(guān)測-------------------------

【基礎(chǔ)練】

1.下列說法中，正確的是()。

A.雜化軌道只用于形成b鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對

B.凡是中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形

C.凡是AB3型的共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵

2.下列分子中的中心原子是sp?雜化的是（）。

3.關(guān)于CO?和S。？的說法中，正確的是（）。

A.C和S上都沒有孤電子對

B.C和S都是sp'雜化

C.都是AB2型，所以空間結(jié)構(gòu)都是直線形

D.COz的空間結(jié)構(gòu)是直線形，SO2的空間結(jié)構(gòu)是V形

4.下列離子的VSEPR模型與離子的空間結(jié)構(gòu)一致的是（）。

5.下列粒子的VSEPR模型為四面體且其空間結(jié)構(gòu)為V形的是（）。

6.下列各組粒子的空間結(jié)構(gòu)相同的是（）。

A.全部B.①②③⑤C.③?⑤D.②⑤

7.幾種含氯陰離子的信息如表所示：

陰離子M

中心元素化合價(jià)+5+3+1

中心原子雜化類型sp3Sp?

下列推斷不正確的是（）

D.M的空間結(jié)構(gòu)為V形

8.正誤判斷，正確的打“q”，錯(cuò)誤的打“x”。

（1）雜化軌道只用于形成共價(jià)鍵（）

（2）中心原子若通過sp3雜化軌道成鍵，則該分子一定為正四面體形結(jié)構(gòu)（）

（4）只要分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，中心原子均為sp2雜化（）

（5）中心原子是sp雜化的，其分子的空間結(jié)構(gòu)不一定為直線形（）

（6）價(jià)層電子對互斥模型中，兀鍵電子對數(shù)不計(jì)入中心原子的價(jià)層電子對數(shù)（）

9.完成下表中的空白：

中心原子上的中心原子的雜

原子總數(shù)粒子空間結(jié)構(gòu)

孤電子對數(shù)化軌道類型

C02

3

so2

BF3

4

5

10.A、B、C、D、E為短周期元素且它們的原子序數(shù)依次增大，A的核外電子總數(shù)與其周期字?jǐn)?shù)相同；D

原子的L層中，成對電子與未成對電子占據(jù)的軌道數(shù)相同，并且無空軌道；B原子的L層中未成對電

子數(shù)與D相同，但還有空軌道；D與E同族。請回答下列問題：

（1）A與其他元素形成的二元共價(jià)化合物中，一種化合物分子呈三角錐形，該分子的化學(xué)式為,其

中心原子的雜化方式為；A分別與B、C、D形成的共價(jià)化合物中既含有極性共價(jià)鍵，又含有非

極性共價(jià)鍵的化合物是（填化學(xué)式，任意寫出三種）。

（2）這些元素形成的含氧酸根離子中，共中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為3的酸根離子是（填化學(xué)式，

下同）；酸根離子呈三角錐形結(jié)構(gòu)的是o

（3）BA,分子的空間結(jié)構(gòu)為；根據(jù)電子云重疊方式的不同，該分子中共價(jià)鍵的類型為