突破键角大小的比较

分子(或离子)中键角大小的比较史永鑫(安徽师范大学附属中学ꎬ安徽芜湖２４１００１)摘㊀要:从分子中电子对之间斥力角度分析ꎬ归纳总结了共价分子或离子中键角大小的比较方法.关键词:分子ꎻ键角大小ꎻ高中化学中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２３)１０－０１４４－０２收稿日期:２０２３－０１－０５作者简介:史永鑫ꎬ男ꎬ硕士ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中化学教学研究.㊀㊀在多原子分子中ꎬ两个相邻共价键之间的夹角称为键角.多原子分子的键角一定ꎬ表明共价键具有方向性.键角是描述分子空间结构的重要参数ꎬ分子的许多性质都与键角有关.本文对分子或离子中键角大小的比较方法进行了归纳总结和整理.１直接通过分子结构判断键角:直线形分子>平面正三角形分子>正四面体形分子>三角锥形分子.如ＣＯ２直线形分子ꎬ键角１８０ʎꎻＢＦ３平面正三角形分子ꎬ键角１２０ʎꎻＣＨ４正四面体形分子ꎬ键角１０９ʎ２８ᶄꎬＮＨ３三角锥形ꎬ键角１０７ʎ１８ᶄ.例１㊀(２０２２年湖南高考节选)铁和硒(Ｓｅ)都是人体所必需的微量元素ꎬ且在医药㊁催化㊁材料等领域有广泛应用.比较键角大小:气态ＳｅＯ３分子ＳｅＯ２－３(填 > < 或 ＝ )ꎬ原因是.解析㊀ＳｅＯ３的空间构型为平面三角形ꎬ键角１２０ʎꎻＳｅＯ２－３的空间构型为三角锥形ꎬ键角小于１０９ʎ２８ᶄ.答案:>㊀ＳｅＯ３的空间构型为平面三角形ꎬＳｅＯ２－３的空间构型为三角锥形.例２㊀意大利罗马大学的ＦｕｌｖｉｏＣａｃａｃｅ等人获得了极具理论研究意义的气态Ｎ４分子ꎬ其分子结构如图１所示ꎬ则Ｎ４分子中键角为.图１解析㊀由图１可知Ｎ４分子为封闭的正四面体形分子ꎬ每个面均为正三角形ꎬ显然Ｎ４分子中键角为６０ʎ.答案:６０ʎ.２通过电子对之间斥力大小判断电子对之间斥力越大ꎬ相互之间形成的角度就越大.电子对之间斥力规律如下:(１)孤电子对 孤电子对>孤电子对 成键电子对>成键电子对 成键电子对ꎮ例３㊀(２０２１年全国乙卷节选)过渡金属元素铬(Ｃｒ)是不锈钢的重要成分ꎬ在工农业生产和国防建设中有着广泛应用.[Ｃｒ(ＮＨ３)３(Ｈ２Ｏ)２Ｃｌ]２＋中配体分子ＮＨ３㊁Ｈ２Ｏ以及分子ＰＨ３的空间结构和相４４１应的键角如图２所示.回答下列问题:图２Ｈ２Ｏ的键角小于ＮＨ３的ꎬ分析原因.解析㊀ＮＨ３含有一对孤电子对ꎬ而Ｈ２Ｏ含有两对孤电子对.由孤电子对 孤电子对>孤电子对 成键电子对>成键电子对 成键电子对可知ꎬＨ２Ｏ中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大ꎬ故Ｈ２Ｏ的键角小于ＮＨ３的.答案:略.例４㊀ＮＨ３与Ｚｎ２＋可形成[Ｚｎ(ＮＨ３)６]２＋ꎬ其部分结构如图３所示.图３已知ＮＨ３分子中Ｈ Ｎ Ｈ键角为１０７ʎꎬ判断[Ｚｎ(ＮＨ３)６]２＋中Ｈ Ｎ Ｈ键角(填 > ㊁< 或 ＝ )１０７ʎ.解析㊀ＮＨ３中氮原子含有一对孤电子对ꎬ而[Ｚｎ(ＮＨ３)６]２＋中氮原子没有孤电子对ꎬ由孤电子对 成键电子对>成键电子对 成键电子对可知ꎬ[Ｚｎ(ＮＨ３)６]２＋中Ｈ Ｎ Ｈ键角大于１０７ʎ.答案:>.(２)共价键:三键 三键>三键 双键>双键 双键>双键 单键>单键 单键.例５㊀已知亚硫酰溴分子结构如图４所示.图４请推测亚硫酰溴分子中键角大小:键角Ｏ Ｓ Ｂｒ(填 > ㊁ < 或 ＝ )键角Ｂｒ Ｓ Ｂｒ.解析㊀亚硫酰溴分子中硫氧键为双键(ＳＯ )ꎬ硫溴键为单键(Ｓ Ｂｒ)ꎬ根据斥力大小:双键 单键>单键 单键可知ꎬ键角Ｏ Ｓ Ｂｒ大于键角Ｂｒ Ｓ Ｂｒ.答案:>.(３)对于配位原子而言ꎬ弱电负性－弱电负性>弱电负性－强电负性>强电负性－强电负性.例６㊀根据ＶＳＥＰＲ模型可知氯化硫酰(ＳＯ２Ｃｌ２)分子和氟化硫酰(ＳＯ２Ｆ２)分子均为畸变四面体结构.则ＳＯ２Ｃｌ２分子中键角Ｃｌ Ｓ Ｃｌ(填> ㊁ < 或 ＝ )ＳＯ２Ｆ２分子中键角Ｆ Ｓ Ｆ.解析㊀对于四面体分子ＳＯ２Ｃｌ２和ＳＯ２Ｆ２ꎬ中心原子均为Ｓꎬ配位原子分别为Ｏ㊁Ｃｌ和Ｏ㊁Ｆꎬ由于电负性Ｆ>Ｃｌꎬ根据斥力大小:弱电负性－弱电负性>强电负性－强电负性可知ꎬＳＯ２Ｃｌ２分子中键角Ｃｌ Ｓ Ｃｌ大于ＳＯ２Ｆ２分子中键角Ｆ Ｓ Ｆꎬ(实测值键角Ｃｌ Ｓ Ｃｌ为１０２ʎꎬ角Ｆ Ｓ Ｆ为９８ʎ).答案:>.(４)对于中心原子而言ꎬ电负性大的成键电子对之间的斥力>电负性小的成键电子对之间的斥力.例７㊀(２０２０年山东高考节选)ＣｄＳｎＡｓ２是一种高迁移率的新型热电材料ꎬ回答问题:ＮＨ３㊁ＰＨ３㊁ＡｓＨ３的键角由大到小的顺序为.解析㊀ＮＨ３㊁ＰＨ３㊁ＡｓＨ３中心原子都是ｓｐ３杂化ꎬ都有１对孤电子对ꎬ中心原子的电负性越小ꎬ成键电子对之间的斥力越小ꎬ键角越小ꎬ所以这三种物质键角由大到小的顺序为ＮＨ３>ＰＨ３>ＡｓＨ３.答案:ＮＨ３㊁ＰＨ３㊁ＡｓＨ３.参考文献:[１]人民教育出版社ꎬ课程教材研究所.普通高中教科书 化学 选择性必修２[Ｍ].北京:人民教育出版社ꎬ２０２０.[２]北京师范大学ꎬ华中师范大学ꎬ南京师范大学.无机化学上册(第四版)[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２００２.[责任编辑:季春阳]５４１。

研究高考题多了，你就会发现高考的题目虽年年换着新装但是其内在的姑娘却依然是以前的那个你熟悉的伊人。

从而要想在高考中获得高分，不在于研究高考题目的变化而在于掌握哪些永恒不变的知识点的本身，掌握好了知识点不管其外衣如何花枝招展最后我们都能准确的得到准确的答案。

今天我们就来解析高考中有关物质键角大小比较的题目，抓住其核心要点总结规律以准确拿全这一知识点的分。

如果时间紧急可直接拉到第三点答题规律部分。

一、考点考察方式物质键角大小比较的考察在高考化学中常常出现于在化学选做题的物质组成与结构即选三的选做题，分值在两分左右。

物质键角大小的比较考察方式大多是直接给你一个物质并告诉谁的键角比较大，让学生写出相关的原因；比较少的但是曾经考察过的是在选择题中判断物质键角的大小。

我们先来看看高考中物质键角大小比较的常见考题。

1、CH4的键角大于 NH3的原因为：【答】CH4中都是 C-H 单键,键与键之间的排斥力一样,所以是正四面体 109.5 。

，而 NH3有未成键的孤对电子,孤对电子间的排斥力>孤对电子对化学键的排斥力>化学键间的排斥力,所以NH3的键角要小于没有孤对电子排斥的 CH4的键角.而孤对电子越多,排斥力越大。

2、NF3的键角小于 NH3键角的原因为：【答】F的电负性比 H的大，NF3中N上的孤对电子更靠近原子核，从而使孤对电子对成键电子对的排斥力更大。

3、高温陶瓷材料 Si3N4晶体中键角N—Si—N >Si—N—Si（填“>”“<”“=”），原因是：【答】N原子上有孤电子对，由于孤电子对与成键电子对的排斥力更大，使得 Si—N—Si 键角较小。

4、两种三角锥形气态氢化物膦（PH3）和氨（NH3）的键角分别为 93.6o和 107o，试分析 PH3的键角小于 NH3的原因：【答】电负性N 强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的斥力增大，键角变大。

比较键角大小的方法
好的，我将为您编写一篇关于比较键角大小的方法的文章。

键角是指在化学分子模型中两个原子键之间的夹角。

这个角度对于分子的性质有很大的影响，因此在化学研究中经常会用到。

如何比较键角的大小呢？我们可以使用以下方法之一来进行比较：
1.使用数学规则
我们可以使用数学规则来比较键角的大小。

例如，我们可以使用余弦定理来比较两个键角的大小。

我们还可以使用三角函数来比较键角的大小。

这种方法的优点在于，它可以提供精确的结果，并且易于计算。

2.使用经验法则
我们还可以使用经验法则来比较键角的大小。

例如，我们可以使用“规则60度”，即认为大多数分子中的键角都在60度左右。

我们还可以使用“规则109度”，即认为大多数分子中的三角形键角都在109度左右。

这种方法的优点在于，它简单易懂，但是结果可能不够精确。

3.使用计算机软件
我们还可以使用计算机软件来比较键角的大小。

《物质结构与性质》文字说理题之键角大小的比较【方法和规律】1、常见的分子空间构型和键角分子空间构型键角实例空间构型正四面体形109°28′CH4、CCl4、(NH4+)60°白磷：P4平面三角形120°苯、乙烯、SO3、BF3三角锥形107°18′NH3V形104°30′H2O直线形180°CO2、CS2、CH≡CH【规律】2、排斥力大小对键角的影响(1)排斥力大小顺序为LP—LP≫LP—BP>BP—BP (LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)(2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键分子杂化轨道角度排斥力分析实际键角H2O 109°28′LP—LP≫LP—BP>BP—BP 105°NH3109°28′LP—BP>BP—BP 107°COCl2120°C===O对C—Cl的排斥力大于C—Cl对C—Cl的排斥力形成两种键角分别为124°18′、111°24′【例题精讲】电子对构型(或杂化方式)不相同，空间构型也不相同答题策略键角大小：直线形＞平面三角形＞正四面体形＞三角锥形＞V形答题模板×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××1Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是：SiO2中心Si原子采用SP3杂化，键角109°28'；CO2中心C原子采用sp杂化，键角为180°电子对构型(或杂化方式)相同，但空间构型不相同(看排斥力) 答题策略①排斥力大小顺序为LP—LP≫LP—BP>BP—BP (LP代表孤电子对，BP代表成键电子对)②三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键答题模板孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，×××分子中无孤对电子，×××分子中含有1对孤对电子，×××分子中含有2对孤对电子，对成键电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小2已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4＞NH3＞H2O，原因为：孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，CH4分子中无孤对电子，NH3分子中含有1对孤对电子，H2O分子中含有2对孤对电子，对成键电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小空间构型相同，中心原子相同或配位原子相同答题策略看中心原子或配位原子的电负性答题模板中心原子不同，配位原子相同(AC3与BC3，且电负性A＞B，键角：AC3＞BC3)：中心原子的电负性A强于B，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的斥力增大，键角变大中心原子相同，配位原子不同(AB3与AC3，且电负性B＞A＞C，键角：AB3＜AC3)：电负性B＞A＞C，在AB3中成键电子对离中心原子较远，成键电子对之间的排斥力较小，因而键角较小3NH3的键角＞PH3的键角，原因是：中心原子的电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的斥力增大，键角变大4NF3的键角小于NH3的键角，理由是：F的电负性比H大，NF3中成键电子对离中心原子较远，成键电子对之间的排斥力较小，因而键角较小1、H3BO3分子中的O—B—O 的键角(填“大于”、“等于”或“小于”) BH4－中的H—B—H 的键角，判断依据是2、SeO42—中Se—O的键角比SeO3的键角____(填“大”或“小”)，原因是__________________________________ _____________________________________________________________________________________________3、高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______Si—N—Si，原因是______________________________ _______________________________________________________________________________________________4、NH3分子在独立存在时H—N—H键角为107°。

比较不同物质间的键角大小影响键角大小的因素：一是中心原子的杂化类型；二是中心原子的孤对电子数；三是中心原子的电负性大小。

1．利用常见物质分子的空间构型，直接判断键角大小。

案例1：CO2为直线形(sp杂化)、BF3为平面三角形(sp2杂化)、CH4为正四面体形(sp3杂化)、NH3为三角锥形(sp3杂化)、H2O为V形(sp3杂化)、P4为正四面体形(sp3杂化)等，则键角依次为：180°、120°、109.5°、107.3°、104.5°、60°。

任取其中不同物质均可比较键角大小。

说明：CH4与P4都是sp3杂化，但CH4的正四面体中心有C原子，P4的正四面体的体内空心，故二者键角有别。

CH4、NH3、H2O均为sp3杂化，但中心原子的孤电子对依次0、1、2对，根据价层电子对互斥理论，斥力为孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子对>成键电子对－成键电子对，孤电子对数增多，对成键电子的斥力增大，故三者键角依次减小。

案例2：乙炔C2H2为直线形(sp杂化)、苯C6H6为正六边形(sp2杂化)，则分子中的键角分别为：180°、120°。

乙烯C2H4为平面形(sp2杂化)，由于分子中存在不同共价键，键角不是120°；根据价层电子对互斥理论，知斥力为叄键－叄键>叄键－双键>双键－双键>双键－单键>单键－单键，C=C双键对C－H键形成较大的斥力，故C=C－H键角(122°)大于H－C－H键角(116°)。

2．利用周期表位置类比推测分子的空间构型，直接判断键角大小。

案例3：①CS2、CSO等类比CO2，直线形，键角均为：180°。

②BCl3、BBr3等与BF3类比，平面三角形，键角均为：120°。

③CF4、SiH4、SiF4等与CH4类比，正四面体形，键角均为：109.5°。

如何比较物质中的键角大小？含有共价键的物质中相邻两键之间的夹角称为键角。

键角是决定物质分子空间构型的主要因素之一。

根据价层电子对互斥理论的分析，在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三：一是中心原子的杂化类型；二是中心原子的孤电子对数；三是中心原子的电负性大小等。

现通过例说如何比较物质中的键角大小。

一、比较不同物质间的键角大小1．利用常见物质分子的空间构型，直接判断键角大小。

案例1：CO2为直线形(sp杂化)、180°BF3为平面三角形(sp2杂化)、120°CH4为正四面体形(sp3杂化)、109.5°NH3为三角锥形(sp3杂化)、07.3°H2O为V形(sp3杂化)、104.5°P4为正四面体形(sp3杂化) 60°说明：CH4与P4都是sp3杂化，但CH4的正四面体中心有C原子，P4的正四面体的体内空心，故二者键角有别。

CH4、NH3、H2O均为sp3杂化，但中心原子的孤电子对依次0、1、2对，根据价层电子对互斥理论，斥力为孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子对>成键电子对－成键电子对，孤电子对数增多，对成键电子的斥力增大，故三者键角依次减小。

案例2：乙炔C2H2为直线形(sp杂化)、180°苯C6H6为正六边形(sp2杂化)，120°乙烯C2H4为平面形(sp2杂化)，由于分子中存在不同共价键，键角不是120°；根据价层电子对互斥理论，知斥力为叄键－叄键>叄键－双键>双键－双键>双键－单键>单键－单键，C=C双键对C－H键形成较大的斥力，故C=C－H键角(122°)大于H－C－H键角(116°)。

2．利用周期表位置类比推测分子的空间构型，直接判断键角大小。

案例3：①CS2、CSO等类比CO2，直线形，键角均为：180°。

②BCl3、BBr3等与BF3类比，平面三角形，键角均为：120°。

学生疑问：1、为什么NH3的键角是107°, NF3的键角是102.5°？答题思考方向-------配原子电负性对键角的影响，相邻的两个成键电子对远离中心原子时、相互间的斥力会变小。

2、为什么NH3的键角是107°, PH3的键角是93.6°？答题思考方向------中心原子电负性对键角的影响，成键电子对更靠近中心原子，成键电子对间的斥力要变大，老师归纳：影响分子中键角大小的因素键角为某原子与另两个原子所成共价键间的夹角。

一、中心原子杂化类型对键角大小有决定性的影响中心原子杂化类式是决定键角大小的最根本的原因。

上表由前（左）到后（右）的顺序就基本是一个键角逐渐减小的顺序。

例1，对CH4、BF3、CO2这一分子序列，中心原子分别为sp3、sp2和sp杂化，它们对应的键角为109°28′、120°、180°，键角会依次增大。

二、中心原子孤电子对数目对键角的影响由于中心原子的孤对电子的电子云肥大，对成键电子对有较大的排斥力，所以孤对电子能使成键电子对彼此离得更近，键角被压缩而变小。

且中心原子的孤电子对数越多，键角会变得越小[2]。

例2，对H2O、NH3、CH4分子系列。

这3个分子的中心原子采取的都是sp3角要受2个孤电子对的压缩，键角应该会最小。

这就导致出推断：该序列是一个键角逐渐增大的序列。

可查得它们的键角分别是104.5°、107.1°、109.5°。

三、配原子电负性对键角的影响当同一种原子中心原子种类相同、杂化类型也相同，而配原子种类不同时，由于配原子的电负性不同，会使键角有区别。

因为当相邻的两个成键电子对更靠近中心原子时、相互间的斥力会增大。

反之，当相邻的两个成键电子对远离近中心原子时、相互间的斥力会变小。

例3，将NF3与NH3比较，中心原子都是N原子、且都为sp3杂化，但因为F原子的电负性大于H原子，使成键电子离N原子更远，两个N-F键间的斥力减小、可以靠的更近，所以其键角更小。

化学键键角的大小判断依据
化学键键角的大小是由分子中的原子间的排斥和吸引力相互作
用决定的。

键角的大小直接影响着分子的几何构型和化学性质。

在
分子中，原子之间的键角可以通过实验和计算得到。

一般来说，键
角的大小受到以下几个因素的影响：
1. 杂化轨道，原子的杂化轨道决定了键角的大小。

sp3杂化的
原子通常形成109.5°的键角，而sp2杂化的原子通常形成120°的
键角，sp杂化的原子通常形成180°的键角。

2. 电子对排斥，孤对电子对原子之间的键角有排斥作用，使得
键角变大。

这是由于孤对电子的排斥力比化学键的吸引力要大。

3. 双键和三键，双键和三键中的π键会使得键角变小，因为
π键的存在会使得原子间的排斥力减小，从而减小键角。

4. 电负性差异，原子间的电负性差异也会影响键角的大小。

当
两个原子的电负性相近时，键角通常较大；而当电负性差异较大时，键角通常较小。

总的来说，化学键键角的大小是由原子之间的排斥和吸引力相互作用所决定的，这些因素共同影响着分子的结构和性质。

通过对键角的研究，我们可以更好地理解分子的构型和化学行为，为化学领域的研究和应用提供重要的依据。