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2022高考化学第12章物质结构与性质第2节分子结构与性质考点2分子的立体构型讲与练含解析
2022高考化学第12章物质结构与性质第2节分子结构与性质考点2分子的立体构型讲与练含解析
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第12章(物质结构与性质)李仕才考点二 分子的立体构型 1.用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力最小,体系的能量最低。②孤电子对的排斥力较大,孤电子对越多,排斥力越强,键角越小。(2)价层电子对数的确定方法其中:a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数),b是1个与中心原子结合的原子提供的价电子数,x是与中心原子结合的原子数。(3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系12\n2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型(1)杂化轨道概念:在外界条件的影响下,原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化,组合后形成的一组新的原子轨道,叫杂化原子轨道,简称杂化轨道。(2)杂化轨道的类型与分子立体构型(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对,所以有公式:杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的σ键个数。代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型CO20+2=2spCH2O0+3=3sp2CH40+4=4sp3SO21+2=3sp212\nNH31+3=4sp3H2O2+2=4sp3(4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断3.等电子原理原子总数相同,价电子总数相同的粒子具有相似的化学键特征,它们的许多性质相似,如CO和N2。等电子体的微粒有着相同的分子构型,中心原子也有相同的杂化方式。常见等电子体与空间构型微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS-、NO、NAX216e-直线形CO、NO、SO3AX324e-平面三角形SO2、O3、NOAX218e-V形SiO、PO、SO、ClOAX432e-正四面体形PO、SO、ClOAX326e-三角锥形CO、N2AX10e-直线形CH4、NHAX48e-正四面体形判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)1.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。( √ )2.分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构。( × )12\n3.NH3分子为三角锥形,N原子发生sp2杂化。( × )4.只要分子构型为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。( √ )5.中心原子是sp杂化的,其分子构型不一定为直线形。( × )6.价层电子对互斥理论中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。( √ )7.中心原子杂化类型相同时,孤电子对数越多,键角越小。( √ )1.杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤电子对,剩余的p轨道可以形成π键,即杂化过程中若还有未参与杂化的p轨道,可用于形成π键。2.杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同,中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多,键角越小。3.杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。4.价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;(2)当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。5.中心原子采取sp3杂化的,其价层电子对模型为四面体形,其分子构型可以为四面体形(如CH4),也可以为三角锥形(如NH3),也可以为V形(如H2O)。一、价层电子对互斥理论的应用1.下列描述中正确的是( )①CS2为V形的极性分子12\n②ClO的空间构型为平面三角形③SF6中有6对完全相同的成键电子对④SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化A.①②B.②③C.③④D.①④解析:CS2的空间构型与CO2相同,是直线形,①错误;ClO的空间构型是三角锥形,②错误;SF6分子是正八面体构型,中心原子S原子具有6个杂化轨道,每个杂化轨道容纳2个电子(1对成键电子对),形成6个S—F键,所以SF6分子有6对完全相同的成键电子对,③正确;SiF4和SO的中心原子都是sp3杂化(但是前者为正四面体,后者为三角锥形),④正确。答案:C2.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是( )A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子解析:A.SO2是V形分子;CS2、HI是直线形的分子,错误;B.BF3键角为120°,是平面三角形结构;而Sn原子价电子是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一对孤对电子,对成键电子有排斥作用,使键角小于120°,错误;C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子,正确;D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,错误。答案:C3.填表,VSEPR模型和分子(离子)立体模型的确定。12\n答案:3 1 4 四面体形 直线形 sp30 2 2 直线形 直线形 sp 直线形 sp12\n2 2 4 四面体形 V形 sp32 2 4 四面体形 V形 sp30 3 3 平面三角形 平面三角形 sp21 3 4 四面体形 三角锥形 sp30 4 4 正四面体形 正四面体形 sp30 3 3 平面三角形 平面三角形 sp21 3 4 四面体形 三角锥形 sp30 4 4 正四面体形 正四面体形 sp31 2 3 平面三角形 V形 sp20 3 3 平面三角形 平面三角形 sp20 3 3 平面三角形 平面三角形 sp20 3 3 平面三角形 平面三角形 sp21 3 4 四面体形 三角锥形 sp31 3 4 四面体形 三角锥形 sp31 3 4 四面体形 三角锥形 sp30 4 4 正四面体形 正四面体形 sp30 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3 平面形 sp2 平面正六边形 sp2 sp2,sp3二、等电子原理4.N2的结构可以表示为,CO的结构可以表示为,其中椭圆框表示π键,下列说法中不正确的是( )A.N2分子与CO分子中都含有三键B.CO分子中有一个π键是配位键C.N2与CO互为等电子体D.N2与CO的化学性质相同解析:由题,N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间通过2个π键,一个σ键,即三键结合。其中,CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对,C原子提供空轨道通过配位键形成。N2化学性质相对稳定,CO具有比较强的还原性,两者化学性质不同。答案:D5.下列粒子属于等电子体的是( )12\nA.CH4和NHB.NO和O2C.NO2和O3D.HCl和H2O解析:只要微粒的原子个数和最外层电子数相等即为等电子体。答案:A6.通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是( )A.CH4和NH是等电子体,键角均为60°B.NO和CO是等电子体,均为平面三角形结构C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构D.B3N3H6和苯是等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道解析:甲烷是正四面体形结构,键角是109°28′,A错;NO和CO是等电子体,均为平面三角形结构,B对;H3O+和PCl3的价电子总数不相等,C错;苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道,故B3N3H6分子中也存在,D错。答案:B7.(1)氧元素与氟元素能形成OF2分子,该分子的立体构型为________。(2)与NO互为等电子体的分子是________,根据等电子体原理在NO中氮原子轨道杂化类型是________;O与N2是等电子体,1molO中含有的π键数目为________个。(3)O3分子是否为极性分子?________(填“是”或“否”)。解析:(1)由价层电子对互斥理论可知,OF2分子的立体构型为V形。(2)价电子数和原子数分别都相等的是等电子体,则与NO互为等电子体的是CO2或CS2;CO2是含有双键的直线形结构,所以根据等电子原理,在NO中氮原子轨道杂化类型是sp杂化;与O互为等电子体的是氮气。氮气含有三键,而三键是由1个σ键和2个π键构成的,则1molO中含有的π键数目为2NA。(3)根据价层电子对互斥理论分析SO2分子为V形,是极性分子,SO2分子与O3分子的结构最相似,故O3也是极性分子。答案:(1)V形 (2)CO2或CS2 sp 2NA (3)是 中心原子杂化类型的判断1根据杂化轨道数进行推断(1)公式杂化轨道数=中心原子孤电子对数(未参与成键)+中心原子形成的σ键个数(2)中心原子形成σ键个数的判断方法12\n因为两原子之间只能形成一个σ键,所以中心原子形成的σ键个数=中心原子结合的原子数。(3)中心原子孤电子对数的判断方法①依据经验公式进行计算,对于通式AX中心原子(A)未用于成键的孤电子对数=;如SO中的孤电子对数==0、NH中的孤电子对数==0、HCN中的孤电子对数==0。②根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数。如HCN:结构简式(H—C≡N),中心原子C形成两个σ键,C原子的四个价电子全部参与成键,无孤电子对;H2O:结构式(H—O—H),中心原子O形成两个σ键,O只有两个价电子参与成键,还余四个电子形成两对孤电子对。2根据分子的空间构型推断杂化方式多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心杂化方式的对照:分子的立体结构正四面体形三角锥形V形平面三角形V形直线形杂化类型sp3sp2sp(1)只要分子构型为直线形的,中心原子均为sp杂化,同理,只要中心原子是sp杂化的,分子构型均为直线形。(2)只要分子构型为平面三角形的,中心原子均为sp2杂化。(3)只要分子中的原子不在同一平面内的,中心原子均是sp3杂化。(4)V形分子的判断需要借助孤电子对数,孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化,孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。3根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为109°28′,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。4根据等电子体原理结构相似推断如:CO2是直线形分子,CNS-、NO、N与CO2是等电子体,所以分子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。1.下列说法正确的是( )12\nA.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其立体构型都是正四面体形B.在SCl2中,中心原子S采取sp杂化轨道成键C.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键解析:A项,中心原子采取sp3杂化的分子,其分子构型可以是正四面体形,也可以是三角锥形或V形,A错误;B项,SCl2中S原子采取sp3杂化轨道成键,B错误;D项,AB3型共价化合物,中心原子可采取sp2杂化,如SO3等,D错误。答案:C2.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是( )A.三角锥形、sp3B.V形、sp2C.平面三角形、sp2D.三角锥形、sp2解析:首先求出SOCl2分子中S原子的价层电子对数。孤电子对数=×(6-2-2×1)=1,配位原子为3,所以价层电子对数为4,S原子采取sp3杂化,由于孤电子对占据一个杂化轨道,分子构型为三角锥形。答案:A3.下列分子的空间构型可以用sp2杂化轨道来解释的是( )①BF3 ②CH2===CH2 ③ ④HC≡CH ⑤NH3⑥CH4A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥解析:sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形杂化轨道,①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°;②C2H4中C原子以sp2杂化,且未杂化的2p轨道形成π键;③同②相似;④乙炔中的C原子为sp杂化;⑤NH3中N原子为sp3杂化;⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。答案:A4.下列分子中,杂化类型相同,空间构型也相同的是( )A.H2O、SO2B.BeCl2、CO2C.H2O、NH3D.NH3、CH2O解析:各选项中的杂化类型和空间构型分别为:H2Osp3杂化,“V”形,SO2sp2杂化,“V”形;BeCl2和CO2都是sp杂化,直线形;NH3sp3杂化,三角锥形;CH2Osp2杂化,平面三角形。12\n答案:B5.(1)在硅酸盐中,SiO四面体(如下图(a))通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为________。(2)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为__________和________。(3)在H2S分子中,S原子轨道的杂化类型是________。(4)S单质的常见形式为S8,其环状结构如下图所示,S原子采用的轨道杂化方式是________。解析:(1)在硅酸盐中,Si与4个O形成4个σ键,Si无孤电子对;SiO为正四面体结构,所以硅原子的杂化形式为sp3。(2)根据价层电子对互斥理论可知,BCl3和NCl3中心原子含有的孤电子对数分别是(3-3×1)÷2=0、(5-3×1)÷2=1,所以前者是平面三角形,B原子是sp2杂化;后者是三角锥形,N原子是sp3杂化。(3)S原子与H原子形成了2个σ键,另外还有2个孤电子对,所以S为sp3杂化类型。(4)每个S原子与另外2个S原子形成2个共价单键,所以S原子的杂化轨道数=σ键数+孤电子对数=2+2=4,故S原子为sp3杂化。答案:(1)sp3 (2)sp2 sp3 (3)sp3 (4)sp312\n12
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高考 - 二轮专题
发布时间:2022-08-25 14:48:52
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