分子的立体构型(高考总复习)
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热点六两大理论与分子的立体构型【热点思维】【热点释疑】1、根据分子结构式进行推断(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: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 n±m中心原子(A)未用于成键的孤电子对数=A的族序数-X能接受的最多电子数×m-±n2;如SO2-4中的孤电子对数=6-2×4--2=0、NH+4中的孤电子对数=5-4-+2=0、HCN中的孤电子对数=4-1-32=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。
【热点考题】【典例】(1)在①SiO32-、②SO32-、③CH3OH、④CS2、⑤CCl4五种微粒中,中心原子采取sp3杂化的有(填序号、下同),分子中所有原子均在同一平面的有,CS2属于(填“极性”或“非极性”)分子。
(2)①H—C三C—COOH分子中碳原子采取杂化方式;ClO3-的立体构型为,离子内的O—Cl—O键的键角(填“大于”“等于”或“小于”)ClO2-内的O—Cl—O键角。
②SO3和O3的混合气体经光解作用,可生成一种结构如右图所示的物质,该物质中S的轨道杂化方式是,该分子属于(填“极性”或“非极性”)分子。
分子的立体构型一、单选题1.过氧化铬(CrO5)的结构为:,由此可以推知CrO5中氧元素的化合价应该是()A.全部是-1价B.4个为-1价,1个为-2价C.全部是-2价D.4个为-2价,1个为-1价2.下列说法不正确的是A.乙烯分子中σ键比π键重叠度大,形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时,最多有1个σ键C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键D.N2分子中有一个σ键,2个π键3.常温下,1mol化学键断裂形成气态原子所需要的能量用表示。
结合表中信息判断下列说法不正确的是( )A.432kJ/mol>E(H-Br)>298kJ/mol B.表中最稳定的共价键是H-F键C.H2(g)→2H(g) △H=+436kJ/mol D.H2(g)+F2(g)=2HF(g) △H=-25kJ/mol4.下列说法中不正确的是A.σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键C.气体单质分子中,一定有σ键,可能有π键D.HClO分子中有s-p σ键和p-pσ键5.下列有关化学键的比较一定错误的是A.键能:C—N<C=N<C≡NB.键长:I—I>Br—Br>Cl—ClC.分子中的键角:H2O>CO2D.相同元素原子间形成的共价键键能:σ键>π键6.下列说法中错误的是()A.σ键比π键的电子云重叠程度大,形成的共价键强B.金属和非金属原子之间也能形成共价键C.碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。
D.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.下列关于含氮微粒的表述正确的是A.N3-最外层电子数为5B.N3-质子数为21C.N原子核外有7种能量不同的电子D.N2的电子式是8.氰气的分子式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,性质与卤素相似。
下列叙述正确的是A.分子中原子的最外层均满足8电子结构B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长C.分子中含有2个σ键和4个π键D.不能和氢氧化钠溶液发生反应9.下图是一种常见的有机物,下列有关该物质的说法不正确的是()A.分子式为C5H8O2,分子中有15个σ键和1个π键B.分子中的碳氧键有2种键长C.该物质在光照条件下与氯气反应,形成新的σ键D.该物质在碱性条件下加热,断裂的是非极性键10.下列关于晶体的叙述中不正确的是A.原子晶体中,共价键的键能越大,熔、沸点越高B.分子晶体中,分子间的作用力越大,该分子越稳定C.离子晶体中,一定含有离子键,也可能含有共价键D.金属晶体中,金属键既没有方向性,也没有饱和性11.下列各项说法中正确的是()A.π键是由两个p电子以“头碰头”方式重叠而成B.π键比σ键重叠程度大,形成的共价键强C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键D.N2分子中有一个σ键,2个π键12.关于键长、键能和键角的说法中不正确的是A.键角是描述分子立体结构的重要参数B.键长的大小与成键原子的半径有关C.多原子分子的键角一定,表明共价键具有方向性D.键能越大,键长就越长,共价化合物也就越稳定13.下列各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是( )A.BF3B.CCl4C.SCl6D.HCl14.下列各组微粒中不属于等电子体的是A.CH4、NH4+B.H2O、HFC.CO2、N2O D.CO32-、NO3-15.下列卤化氢分子中键的极性最大的是()A.HF B.HCl C.HBr D.HI16.下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键的形成方式角度分析)的是A.CH4与NH3B.C2H6与C2H4C.H2与Cl2D.Cl2与N2二、填空题17.有X、Y、Z、Q、G原子序数依次递增的七种元素,除G元素外其余均为短周期主族元素。
直 线 型:CO 2、C 2H 2、HCN 、BeCl 2、HgCl 2等平面三角形:包括v 型(BF 3、BCl 3、SO 3、CH 2O 、CO 32-等)、平面三角形(SO 2等);常 见 分 子 离 子 的 立 体 构 型编 号分子或离子电 子 式中心原子 axb中心原子上的孤 电 子 对 数 δ键电子对数价层电子对数VSEPR模 型VSEPR 模 型 名 称分子或离子 立 体 构 型分子或离子立体 构 型 名 称杂 化 轨 道 数 杂化轨道类 型实例1CO 2C 4 2 2 0 2 2直线型直线型0+2Sp2SO 3S 6 3 2 0 3 3平面三角形平面三角形 0+3 Sp23CH 2OC 4 3 4/333平面三角形平面三角形0+3Sp24CO 32-C 4+2=6 3 2 0 3 3平面三角形平面三角形 0+3 Sp25SO 2S 6 2 2 1 2 3平面三角形V 型1+2Sp26H 2OO 6 1 2 2 2 4四面体V 型2+2Sp37NH 3N 5 3 1 1 3 4四面体三角锥形1+3Sp38H 3O +O 6-1=5 3 1 1 3 4四面体三角锥形1+3Sp39CH 4C 4 4 1 0 4 4正四面体正四面体0+4Sp3OO Sp 杂化:得到的为直线型;Sp2杂化:得到的为平面三角形;10NH4+N5-1=441044正四面体正四面体0+4Sp3价层电子对=中心原子的孤电子对+δ键电子对数1、中心原子的孤电子对=1/2(a-xb)a:为中心原子的价电子数(原子:价电子数=原子最外层电子书;阳离子:中心原子的价电子数-离子的电荷数;阴离子:中心原子的价电子数+离子的电荷数)。
第12章(物质结构与性质)李仕才第二节分子结构与性质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2.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=2 spCH2O 0+3=3 sp2CH40+4=4 sp3SO21+2=3 sp2NH31+3=4 sp3H2O 2+2=4 sp3(4)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+2、N-3AX216e-直线形CO2-3、NO-3、SO3AX324e-平面三角形SO2、O3、NO-2AX218e-V形SiO4-4、PO3-4、SO2-4、ClO-4AX432e-正四面体形PO3-3、SO2-3、ClO-3AX326e-三角锥形CO、N2AX 10e-直线形CH4、NH+4AX48e-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。
分子的立体构型写出下列物质分子的电子式和结构式,并根据键角确定其分子构型:分子类型化学式电子式结构式键角分子立体构型三原子分子CO2O==C==O180°直线形H2O105°V形四原子分子CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形五原子分子CH4109°28′正四面体形(1)分子类型键角立体构型实例AB2180°直线形CO2、BeCl2、CS2<180°V形H2O、H2SAB3120°平面三角形BF3、BCl3<120°三角锥形NH3、H3O+、PH3AB4109°28′正四面体形CH4、NH+4、CCl4(2)典型有机物分子的立体结构:C2H4、苯(C6H6)、CH2==CH—CH==CH2(1,3-丁二烯)、CH2==CH—C≡CH(乙烯基乙炔)等都是平面形分子;C2H2为直线形分子。
例1(2017·衡水中学高二调考)下列有关键角与分子立体构型的说法不正确的是()A.键角为180°的分子,立体构型是直线形B.键角为120°的分子,立体构型是平面三角形C.键角为60°的分子,立体构型可能是正四面体形D.键角为90°~109°28′之间的分子,立体构型可能是V形【考点】常见分子的立体构型【题点】键角与分子立体构型的关系答案B解析键角为180°的分子,立体构型是直线形,例如CO2分子是直线形分子,A正确;苯分子的键角为120°,但其立体构型是平面正六边形,B错误;白磷分子的键角为60°,立体构型为正四面体形,C正确;水分子的键角为105°,立体构型为V形,D正确。
例2下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是()A.CH4、CS2、BF3B.CO2、H2O、NH3C.C2H4、C2H2、C6H6l4、BeCl2、PH3【考点】常见分子的立体构型【题点】常见分子立体构型的综合判断答案C解析题中的CH4和CCl4为正四面体形分子,NH3和PH3为三角锥形分子,这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。
煌敦市安放阳光实验学校分子的立体结构复习目标:1.能用键能、键长、键角及杂化轨道理论说明简单分子的空间结构。
2.认识共价分子结构的多样性和复杂性,能根据有关理论判断简单分子或离子的构型,能说明简单配合物的成键情况。
复习、难点:能用键能、键长、键角及杂化轨道理论说明简单分子的空间结构。
课时划分:两课时教学过程:一、形形色色的分子1、子分子立体结构:有直线形__、__,V形如__、__。
2、四原子分子立体结构:平面三角形:如甲醛(CH20)分子,三角锥形:如__分子。
3、子分子立体结构:正四面体形如__、__。
4、测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
二、价层电子对互斥模型1、中心原子上的价电子都用于形成共价键:分子中的价电子对相互排斥的结果。
如:2、中心原子上有孤对电子:孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。
如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。
因而H2O分子呈V型,NH3分子呈三角锥型。
如:三、杂化轨道理论1、杂化的概念:在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重组合,形成一组的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的轨道叫杂化轨道。
(1)sp3杂化:1个s轨道和3个p轨道会发生混杂,得到4个相同的轨道,夹角109°28′,称为sp3杂化轨道。
(2)sp杂化:夹角为180°的直线形杂化轨道,sp2杂化:三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。
[练习]完成下表。
四、配位键1、“电子对给予—接受键”被称为配位键。
一方提供孤对电子;一方有空轨道,接受孤对电子。
如:[Cu(H 20)2+]、NH 4+中存在配位键。
表示:A B电子对给予体 电子对接受体条件:其中一个原子必须提供孤对电子。
另一原子必须能接受孤对电子轨道。
2、通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。
考点八十九分子的立体构型聚焦与凝萃1.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3);2.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推想常见的简洁分子或离子的立体构型;3.生疏一些典形的分子构型(如:CH4、NH3、C2H4等);4.进一步了解有机化合物中碳的成键特征;5.知道配位键、配位化合物的概念;6.知道配位键、配位化合物的表示方法;7.了解配位键的形成过程;8.了解常见的配位化合物,知道配位化合物在国防及工农业中有重要作用。
解读与打通常规考点一、分子的立体构型1.价层电子对互斥理论(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时,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。
电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例键角2 2 0 直线形直线形BeCl2180°3 3 0三角形平面正三角形BF3120°2 1 V形SnBr2105°4 4 0正四周体形正四周体形CH4109°28′3 1 三角锥形NH3107°2 2 V形H2O 105°留意:(1)价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。
①当中心原子无孤电子对时,两者的构型全都;②当中心原子有孤电子对时,两者的构型不全都。
(2)价层电子对互斥理论能猜测分子的几何构型,但不能解释分子的成键状况,杂化轨道理论能解释分子的成键状况,但不能猜测分子的几何构型。
两者相结合,具有肯定的互补性,可达处处理问题简便、快速、全面的效果。
2.杂化轨道理论当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。
杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。
sp杂化:同一原子中 ns-np 杂化成新轨道:一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
第12章(物质结构与性质)李仕才第二节分子结构与性质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2.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。
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。
( ×)3.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。
高三化学一轮复习——分子的立体构型知识精讲知识梳理1.价层电子对互斥理论(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距越远时,排斥力越小,体系的能量越低。
②孤对电子的排斥力较大,孤对电子越多,排斥力越强,键角越小。
(2)①价层电子对互斥理论与分子立体构型用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
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 是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x是与中心原子结合的原子数。
②示例分析电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形CO2330三角形平面三角形BF3 21V形SO2440四面体形正四面体形CH4 31三角锥形NH3 22V形H2O2.杂化轨道理论(1)当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。
杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。
(2)杂化轨道的三种类型与分子空间结构杂化类型杂化轨道数目杂化轨道空间构型实例间夹角sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109.5°正四面体形CH43.配位键和配合物(1)配位键①孤电子对:分子或离子中没有与其他原子共用的电子对。
②配位键:由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。
③配位键的表示方法:如A→B:A表示提供孤对电子的原子,B表示接受孤对电子的原子。
(2)配位化合物①概念:由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。
②组成③形成条件。
[考在课外]教材延伸判断正误(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(×)(3)NH3分子为三角锥形,N原子发生sp2杂化。
高二化学分子的立体结构知识点及例题解析(一)价电子互斥理论:分子的立体结构决定了分子许多重要的性质,例如分子中化学键的类型、分子的极性、分子之间的作用力大小、分子在晶体里的排列方式等等。
分子的立体结构通常是指其σ键的分子骨架在空间的排布。
1、价层电子对互斥模型(VSEPR 模型):是一种可以用来预测分子立体结构的理论模型,总的原则是中心原子价电子层电子对(包括成键电子对和未成键的孤对电子对)的互相排斥作用,使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型,即分子尽可能采取对称的空间构型。
2、VSEPR 模型的内容:VSEPR 模型把分子分为两类:(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键,即中心原子无孤对电子的,根据键的条数或者说AB n 型分子中n 的个数,判断分子构型。
如CO 2、CH 2O 、CH 4等分子中的C 原子。
它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测,概括如下: (2子的分子构型,然后去掉孤对电子后看分子新构型。
如H 2O 和NH 3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。
因而H 2O 分子呈V 型,NH 3分子呈三角锥型。
【拓展】AB m 型分子或离子中的价电子对数(孤对电子+形成共价键的电子对)的计算方法:(1)对于主族元素,中心原子价电子数=最外层电子数,配位原子按提供的价电子数计算,如:PCl 5 中52515=⨯+=n (2)O 、S 作为配位原子时按不提供价电子计算,作中心原子时价电子数为6; (3)离子的价电子对数计算 如:NH 4+ : 421415=-⨯+=n ; SO 42- :42206=++=n3、VSEPR 模型的应用:【验证】应用VSEPR 理论判断下表中分子或离子的构型。
(C 原子孤对电子数一般为0)【总结】(1)VSEPR 模型预测分子立体结构方法:首先确定中心原子的价层电子对数,然后确定中心原子有无孤对电子数,再结合实际例子分析。
高考化学复习考点知识专题训练11---分子的空间构型[基础达标练]1.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A.CO2和SO2B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3D.C2H4与C2H2(C2H2的结构简式为CH≡CH)B[CO2分子中,C原子为sp杂化,SO2分子中的S原子为sp2杂化;CH4分子中C原子为sp3杂化,NH3分子中N原子也为sp3杂化;BeCl2分子中Be原子为sp杂化,BF3分子中B原子为sp2杂化;C2H2分子中C原子为sp杂化,而C2H4分子中C原子为sp2杂化。
]2.下列有关SO2与CO2的说法正确的是()A.都是直线形结构B.中心原子都采取sp杂化C.S原子和C原子上都没有孤电子对D.SO2为V形结构,CO2为直线形结构D[SO2中S原子采用的是sp2杂化,中心原子有2个σ键和1对孤电子对,是V形结构;CO2是sp杂化,中心原子只有2个σ键,是直线形结构。
]3.下列说法中正确的是()A.PCl3分子是三角锥型,这是因为磷原子采取sp2杂化的结果B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道C .中心原子采取sp 3杂化的分子,其几何构型可能是四面体型或三角锥型或V 形D .AB 3型分子的空间构型必为平面三角形C [PCl 3分子的价电子对数=5+3×12=4,因此PCl 3分子中磷原子采取sp 3杂化,选项A 错误;sp 3杂化轨道是原子最外电子层上的s 轨道和3个p 轨道“混合”起来,形成能量相等、成分相同的4个轨道,故选项B 错误;一般sp 3杂化所得到的空间构型为四面体型,如甲烷分子,但如果杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据,则构型发生变化,如NH 3分子是三角锥型,H 2O 分子是V 形,选项C 正确;NH 3、PCl 3的分子构型为三角锥型,故选项D 错误。
]4.在中,中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()A.sp2sp2B.sp3sp3C.sp2sp3D.sp sp3C[—CH3中C原子杂化轨道数为4,采用sp3杂化;中C原子杂化轨道数为3,采用sp2杂化。
高考分子构型总结1. 引言在高考化学中,分子构型是一个重要的概念。
分子的构型决定了分子的性质和反应行为。
了解分子的构型有助于我们理解化学原理并解决问题。
本文将对高考中常见的分子构型进行总结,包括线性分子、平面分子、立体分子等。
2. 线性分子线性分子是由原子按照直线排列构成的分子。
这种分子的特点是原子之间的键角为180°,不存在杂化轨道。
常见的线性分子有CO2、HCl和CN-等。
CO2分子由一个碳原子和两个氧原子组成。
由于碳原子与氧原子之间的键角为180°,CO2分子呈线性构型。
CO2是无色无味的气体,常用于制作碳酸饮料。
HCl 分子也是线性的,由一个氯原子和一个氢原子组成。
HCl是无色有刺激性气体,常用于工业生产和实验室中的酸性溶液准备。
CN-离子也是线性的,由一个碳原子和一个氮原子组成。
CN-是一种有毒的离子,常见于氰化物中。
3. 平面分子平面分子是由原子按照同一平面排列构成的分子。
这种分子的特点是原子之间的键角为120°,通常存在sp2或sp杂化轨道。
常见的平面分子有甲烷(CH4)、三氯甲烷(CCl4)和四氯化碳(CCl4)等。
甲烷分子由一个碳原子和四个氢原子组成。
碳原子的四个sp3杂化轨道与四个氢原子形成共价键,构成平面分子。
甲烷是一种无色无味的气体,是天然气的主要成分之一。
三氯甲烷分子由一个碳原子和四个氯原子组成,具有平面分子构型。
三氯甲烷是一种无色、无味、易挥发的液体,在有机合成和溶剂中有广泛应用。
四氯化碳分子由一个碳原子和四个氯原子组成,呈平面构型。
四氯化碳是一种无色、无味、无燃点的液体,常用于溶剂和干洗剂。
4. 立体分子立体分子是由原子按照三维空间排列构成的分子。
这种分子的特点是原子之间的键角不是特定的角度,通常存在sp3d或sp3d2杂化轨道。
常见的立体分子有三氟化硼(BF3)、四氟化硅(SiF4)和五氯化磷(PCl5)等。
三氟化硼分子由一个硼原子和三个氟原子组成。
分子的立体构型写出下列物质分子的电子式和结构式,并根据键角确定其分子构型:分子类型化学式电子式结构式键角分子立体构型三原子分子CO2O==C==O180°直线形H2O105°V形四原子分子CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形五原子分子CH4109°28′正四面体形(1)分子类型键角立体构型实例AB2180°直线形CO2、BeCl2、CS2<180°V形H2O、H2SAB3120°平面三角形BF3、BCl3<120°三角锥形NH3、H3O+、PH3AB4109°28′正四面体形CH4、NH+4、CCl4(2)典型有机物分子的立体结构:C2H4、苯(C6H6)、CH2==CH—CH==CH2(1,3-丁二烯)、CH2==CH—C≡CH(乙烯基乙炔)等都是平面形分子;C2H2为直线形分子。
例1(2017·衡水中学高二调考)下列有关键角与分子立体构型的说法不正确的是()A.键角为180°的分子,立体构型是直线形B.键角为120°的分子,立体构型是平面三角形C.键角为60°的分子,立体构型可能是正四面体形D.键角为90°~109°28′之间的分子,立体构型可能是V形【考点】常见分子的立体构型【题点】键角与分子立体构型的关系答案B解析键角为180°的分子,立体构型是直线形,例如CO2分子是直线形分子,A正确;苯分子的键角为120°,但其立体构型是平面正六边形,B错误;白磷分子的键角为60°,立体构型为正四面体形,C正确;水分子的键角为105°,立体构型为V形,D正确。
例2下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是()A.CH4、CS2、BF3B.CO2、H2O、NH3C.C2H4、C2H2、C6H6l4、BeCl2、PH3【考点】常见分子的立体构型【题点】常见分子立体构型的综合判断答案C解析题中的CH4和CCl4为正四面体形分子,NH3和PH3为三角锥形分子,这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。
CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子,C2H4为平面形分子,C6H6为平面正六边形分子,这些分子都是平面形结构。
故选C项。
1.价层电子对互斥理论分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对,由于价层电子对相互排斥的作用,尽可能趋向彼此远离。
2.价层电子对的计算(1)中心原子价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。
(2)σ键电子对数的计算由分子式确定,即中心原子形成几个σ键,就有几对σ键电子对。
如H2O分子中,O有2对σ键电子对。
NH3分子中,N有3对σ键电子对。
(3)中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数=12(a-xb)①a表示中心原子的价电子数;对主族元素:a=最外层电子数;对于阳离子:a=价电子数-离子电荷数;对于阴离子:a=价电子数+离子电荷数。
②x表示与中心原子结合的原子数。
③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子=8-该原子的价电子数。
实例σ键电子对数孤电子对数价层电子对数电子对的排列方式VSEPR模型分子的立体构型BeCl2、CO2202直线形直线形BF3、BCl3303平面三角形平面三角形SO221V形利用VSEPR模型确定分子或离子的立体构型的注意事项(1)对于AB n型分子,成键电子对数等于配位原子的原子个数。
(2)若AB n型分子中,A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成,则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对看待。
(3)分子的中心原子的孤电子对数为0时,VSEPR模型与分子立体构型相同,分子均为空间对称性结构。
(4)分子的立体构型与分子类型有关,如AB2型分子只能为直线形或V形结构,AB3型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构。
故由分子类型(AB n型)和孤电子对数能很快确定分子的立体构型。
例3下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是()A.H2OB.HClC.NH+4D.PCl3【考点】价层电子对互斥理论【题点】价层电子对数目的计算与判断答案A解析A项,氧原子有两对未成键的价电子对;B项,HCl分子属于AB型分子,没有中心原子;C项,NH+4的中心原子的价电子全部参与成键;D项,磷原子有一对未成键的价电子对。
例4用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型,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.COCl2、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【考点】价层电子对互斥理论【题点】价层电子对互斥理论的应用答案C解析SO2是V形分子,CS2、HI是直线形的分子,A错误;BF3键角为120°,是平面三角形结构,而Sn原子价电子数是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°,B错误;COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子,键角是120°,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,D错误。
学习小结:分子立体构型的确定方法中心原子价层电子对数n =σ键电子对数+12(a -xb ) ⇓⇓分子的立体构型——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间注意 (1)价层电子对互斥构型是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。
两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对),当中心原子上无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的构型不一致。
(2)常见的分子立体构型:直线形、V 形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。
1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 在形成CH 4分子时,碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂,形成四个能量相等的sp 3杂化轨道。
四个sp 3杂化轨道分别与四个H 原子的1s 轨道重叠成键形成CH 4分子,所以四个C—H 键是等同的。
碳原子的sp 3杂化可表示如下:2.轨道杂化与杂化轨道3.杂化轨道类型及其立体构型 (1)sp 杂化①sp 杂化:sp 杂化轨道是由一个n s 轨道和一个n p 轨道杂化而得。
sp 杂化轨道间的夹角为180°,呈直线形,如BeCl 2分子。
②sp 杂化后,未参与杂化的两个n p 轨道可以用于形成π键,如乙炔分子中的C≡C 键的形成。
(2)sp 2杂化①sp 2杂化:sp 2杂化轨道是由一个n s 轨道和两个n p 轨道杂化而得。
sp 2杂化轨道间的夹角为120°,呈平面三角形,如BF 3分子。
②sp 2杂化后,未参与杂化的一个n p 轨道可以用于形成π键,如乙烯分子中的C==C 键的形成。
(3)sp3杂化①sp3杂化:sp3杂化轨道是由一个n s轨道和三个n p轨道杂化而得。
sp3杂化轨道的夹角为109°28′,呈空间正四面体形(如CH4、CF4、CCl4)。
②sp3杂化后,所有的n p轨道都形成σ键,不能形成π键。
(1)原子轨道的杂化过程例5下列关于杂化轨道的说法错误的是()A.并不是所有的原子轨道都参与杂化B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C.杂化轨道能量集中,有利于牢固成键D.杂化轨道中一定有电子【考点】杂化轨道理论【题点】关于杂化轨道理论的理解答案D解析参与杂化的原子轨道,其能量不能相差太大,如1s与2s、2p的能量相差太大,不能形成杂化轨道,即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化,故A 、B 项正确;杂化轨道的电子云一头大一头小,成键时利用大的一头,可使电子云的重叠程度更大,形成牢固的化学键,故C 项正确;并不是所有的杂化轨道中都会有电子,也可以是空轨道,也可以有一对孤电子对(如NH 3、H 2O 的形成),故D 项错误。
例6 有关杂化轨道的说法不正确的是( )A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变B.sp 3、sp 2、sp 杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°C.四面体形、三角锥形、V 形分子的结构可以用sp 3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参与形成化学键 【考点】杂化轨道理论【题点】关于杂化轨道理论的理解 答案 D解析 杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。
1.杂化轨道的用途及其类型的判断(1)用途:杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对,而两个原子之间只能形成一个σ键。
(2)判断方法:杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数,再由杂化轨道数判断杂化类型。
2.杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型VSEPR 模型和杂化轨道的立体构型是一致的,略去VSEPR 模型中的孤电子对,就是分子(或离子)的立体构型。
代表物 项目 CO 2 CH 2O CH 4 SO 2 NH 3 H 2O 价层电子对数 2 3 4 3 4 4 杂化轨道数 2 3 4 3 4 4 杂化类型 sp sp 2 sp 3 sp 2 sp 3 sp 3 杂化轨道 立体构型 直线形 平面三角形 正四面体形 平面 三角形 四面体形 四面 体形 VSEPR 模型 直线形 平面 三角形 正四 面体形 平面 三角形 四面 体形 四面 体形 分子构型直线形平面三角形正四面体形V 形三角锥形V 形杂化类型的判断方法(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路: 价层电子对――→判断杂化轨道数――→判断杂化类型――→判断杂化轨道构型。
(2)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′,则中心原子发生sp 3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则中心原子发生sp 2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则中心原子发生sp杂化。
(3)有机物中碳原子杂化类型的判断:饱和碳原子采取sp3杂化,连接双键的碳原子采取sp2杂化,连接三键的碳原子采取sp杂化。
例7(2018·深州中学期中)下列分子中中心原子的杂化方式和分子的立体构型均正确的是()A.C2H2:sp2、直线形B.SO2-4:sp3、三角锥形C.H3O+:sp3、V形D. BF3:sp2、平面三角形【考点】分子立体构型的综合【题点】杂化轨道理论的综合应用答案D解析乙炔的结构式为H—C≡C—H,每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子对,所以C原子采用sp杂化,为直线形结构;SO2-4中,价层电子对数=4,孤电子对数为0,采取sp3杂化,为正四面体形;H3O+离子中价层电子对=3+1=4,所以中心原子原子轨道为sp3杂化,该离子中含有一个孤电子对,所以其立体构型为三角锥形;BF3分子中硼原子价层电子对数=3+0=3,杂化轨道数为3,孤电子对数为0,所以其立体构型为平面三角形。