易错点04 分子结构与性质-备战2022年高考化学考试易错题(解析版)

易错点04 分子结构与性质

易错题【01】VSEPR模型和空间构型

①VSEPR模型反映中心原子的价层电子对的空间结构，而分子（或离子）的空间结构是指σ键电子对的空间构型，不包括孤电子对。

②VSEPR模型和分子的空间构型不一定相同，还要看中心原子是否有孤电子对，若不含孤电子对，二者空间构型相同，否则，不相同。

③根据VSEPR模型判断分子（或离子）的空间结构时，要略去孤电子对。

易错题【02】判断中心原子杂化轨道类型的方法

(1)根据杂化轨道的空间分布构型：①直线形—sp，②平面三角形—sp2，③四面体形—sp3。

(2)根据杂化轨道间的夹角：①109.28°—sp3，②120°—sp2，③180°—sp。

(3)利用价层电子对数确定三种杂化类型(适用于中心粒子)：2对—sp杂化，3对—sp2杂化，4对—sp3杂化。

(4)根据σ键数与孤电子对数(适用于结构式已知的粒子)：①含C有机物：2个σ—sp,3个σ—sp2,4个σ—sp3。②含N化合物：2个σ—sp2,3个σ—sp3。③含O(S)化合物：2个σ—sp3。

(5)根据等电子原理：如CO2是直线形分子，CNS－、N－3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。

易错题【03】共价键的极性与分子极性的关系

易错题【04】共价键和分子间作用力的比较

分子间作用力 共价键

分类 范德华力 氢键(包括分子内氢键、分子间氢键) 极性共价键、非极性共价键

作用粒子 分子或原子(稀有气体) 氢原子与氧原子、氮原子或氟原子 原子

特征 无方向性、饱和性 有方向性、饱和性 有方向性、饱和性

强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响其强度的因素 随着分子极性和相对分子质量的增大而增大 对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，作用力越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定

对物质性质的影响

①影响物质的熔、沸点和溶解度等物理性质；

②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质熔、沸点升高，如熔、沸点：F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3 影响分子的稳定性，共价键键能越大，分子稳定性越强

易错题【05】手性碳原子的判断：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子叫做手性碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。

典例分析

例题1、（1）H2O的键角小于NH3的键角，分析原因 。

（2）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为 。OF2分子的空间构型为 。

（3）磷酸根离子的空间构型为 ,其中P的价层电子对数为 。

【解析】（1）H2O分子中O原子和NH3分子中N原子的价层电子对数均为4，前者有2对孤电子对，后者有1对孤电子对，由于孤电子对的排斥力大于σ键电子对，则中心原子含有孤电子对越多，共价键的键角越小，故H2O的键角小于NH3的。

（2）XeF2中心原子的价层电子对数为2+(8－2×1)=5；OF2分子中O原子的价层电子对数为2+(6－2×1)=2+2=4，含2对孤电子对，则VSEPR模型为四面体形，略去孤电子对，推知OF2分子的空间构型为V形。

（3）PO43—离子中P的价层电子对数为4+(5+3－4×2)=4，不含孤电子对，则VSEPR模型和PO43—离子的空间构型均为正四面体形。

【答案】（1）NH3中N原子含有1对孤对电子，而H2O中O原子含有2对孤对电子，H2O中的孤对电子对成键电子对的排斥作用较大

（2）5 V形 （3）正四面体形 4 例题2、（1）已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为

，其中P采取

杂化方式。

（2）SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为_______。

（3）SiCl4与N-甲基咪唑反应可以得到M2+，其结构如图所示：

N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_______；气态SiX4分子的空间构型是_______。

【解析】（1）KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2是一元弱酸，分子中含1个—OH，另外2个H与P成键，还有一个O与P形成双键，故其结构式为。P原子形成4个σ键、没有孤电子对，故其价层电子对数为4，P原子采取sp3杂化。

（2）SiCl4中Si原子价层电子对数为4+(4+－4×1)=4，不含孤电子对，则VSEPR模型和SiCl4的空间构型均为正四面体形。

（3）N-甲基咪唑分子中，—CH3碳原子只形成单键，则采取sp3杂化；五元杂环上碳原子形成2个单键和1个双键，则采取sp2杂化。SiX4中Si原子价层电子对数为4+(4+－4×1)=4，不含孤电子对，则VSEPR模型和SiX4的空间构型均为正四面体形。

【答案】（1） sp3 （2）正四面体形

（3）sp2、sp3 正四面体形

例题3、（1）甲醇的沸点（64.7℃）介于水（100℃）和甲硫醇（CH3SH，7.6℃）之间，其原因是 。

（2）NH3的沸点比PH3的_______，原因是 。

（3）H2S、CH4、H2O的沸点由高到低顺序为__________。

（4）OF2的熔、沸点 (填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是 。

【解析】（1）甲醇分子之间、水分子之间都存在氢键，甲硫醇分子之间只存在范德华力，甲硫醇的沸点最低。甲醇分子之间氢键的总强度低于水分子之间氢键的总强度，则水的沸点高于甲醇，因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间。

（2）NH3形成分子间氢键，PH3只存在范德华力，故NH3的沸点比PH3的高。

（3）H2S、CH4、H2O均为分子晶体，H2O分子间存在氢键，沸点较高，H2S、CH4的分子间范德华力随相对分子质量增大而增加，因此沸点由高到低顺序为：H2O>H2S>CH4。 （4）OF2和Cl2O都是分子晶体，二者结构相似，Cl2O的相对分子质量大，其范德华力大，故Cl2O的熔、沸点高。

【答案】（1）甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多

（2）高 NH3形成分子间氢键

（3）H2O>H2S>CH4

（4）低 OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高

1. （1）常温常压下SnCl4为无色液体，SnCl4空间构型为

；NH3、PH3、AsH3的键角由大到小的顺序为

。

（2）元素As与N同族，预测As的氢化物分子的空间结构为________。

（3）Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料，可制备CuO。SO2－4的空间构型为________(用文字描述)。

1.（1）正四面体形 NH3＞PH3＞AsH3 （2）三角锥形 （3）正四面体形

【解析】（1）SnCl4分子中Sn原子价层电子对数为4+(4－4×1)=4，不含孤电子对，则VSEPR模型和SnCl4分子的空间构型均为正四面体形。NH3、PH3、AsH3的中心原子（N、P、As）的价层电子对数均为3+(5－3×1)=4，均含1对孤电子对。由于元素的电负性：N＞P＞As，中心原子对价层电子对的吸引力：N＞P＞As，则电子对之间排斥力：N＞P＞As，故键角：NH3＞PH3＞AsH3。

（2）As的氢化物为AsH3，As原子的价层电子对数为3+(5－3×1)=4，含1对孤电子对，则VSEPR模型为四面体形，略去1对孤电子对，则AsH3的空间构型为三角锥形。

（3）SO42—中S原子价层电子对数为4+(6+2－4×2)=4，不含孤电子对，则VSEPR模型和离子的空间构型均为正四面体形。

2.（1）有机碱CH3NH3+中，N原子的杂化轨道类型是 。

（2）氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3+6H2O=

3NH4++B3O63−+9H2。 B3O63−的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由

变为 。

（3）含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示，该螯合物中N的杂化方式有

种。

3.（1）sp3

（2）sp3 sp2 （3）sp2

【解析】（1）有机碱CH3NH3+中，N原子形成4个σ键，不含孤电子对，则N的价层电子对数为4，杂化轨道类型为sp3杂化。

（2）NH3BH3分子中B原子的价层电子对数为4,B原子杂化方式为sp3；根据B3O63−的结构可知,B原子价层电子对数为3,B原子的杂化方式为sp2,故反应中B原子的杂化方式由sp3变为sp2。

（3）螯合物中所有氮原子均形成3个σ键和1个π键，根据杂化轨道只能用于形成σ键和容纳孤电子对推测，都采取sp2杂化。

3.（1）乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是__________、__________。

（2）NH4H2PO4中， P的________杂化轨道与O的2p轨道形成________键。

（3）抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________。

3.（1）sp3 sp3 （2）sp3 σ （3） sp2 、sp3

【解析】（1）乙二胺中N形成3个单键，含有1对孤电子对，属于sp3杂化；C形成4个单键，不存在孤电子对，故属于sp3杂化。

（2）NH4H2PO4中，H2PO－4的价层电子对数为(5＋1＋2)/2＝4，故P的杂化类型是sp3，另外，杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，故P的sp3杂化轨道与氧原子的2p轨道形成σ键。

（3）根据抗坏血酸的分子结构，该分子中有两种碳原子，全部形成单键的碳原子和形成双键的碳原子，全部形成单键的碳原子为sp3杂化，形成双键的碳原子为sp2杂化。

4.（1）硅和卤素单质反应可以得到SiX4，SiX4的熔、沸点如下表：

SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4

熔点/K 183.0 203.2 278.6 393.7