高中化学 专题4 分子空间结构与物质性质 4.1.1 分子的空间构型学案 苏教版选修3

专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子构型与物质的性质 第1课时 分子的空间构型 学习目标 能用杂化轨道理论、价层电子对互斥模型及等电子原理解释或预测一些分子或离子的空间构型。

一、杂化轨道及其类型 1．杂化轨道 (1)碳原子的电子排布式为__________，当2s的一个电子被激发到2p空轨道后，电子排 布式为____________。 (2)在外界条件影响下，原子内部能量________的原子轨道_________________的过程叫做原子轨道的杂化，重新组合后的新的原子轨道，叫做________________________，简称 ________________。 (3)参与杂化的原子轨道数等于________________________。 (4)原子轨道的杂化改变了原子轨道的____________________。原子轨道的杂化使原子的成键能力增加。 (5)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向________。在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫做__________。键角与分子的形状(立体构型)有密切联系。 2．杂化轨道类型和空间构型 (1) sp型杂化 对于非过渡元素，由于ns、np能级的能量接近，往往采用sp型杂化，而sp型杂化又分为 sp杂化：________s轨道和________p轨道间的杂化。 sp2杂化：_______s轨道和________p轨道间的杂化。 sp3杂化：_______s轨道和________p轨道间的杂化。 (2)对sp型杂化而言，杂化轨道的空间分布与形成分子的立体构型的关系： sp杂化：键角________，空间构型________形，例如：C2H2、BeCl2。 sp2杂化：键角________，空间构型________________形，例如：BF3。 sp3杂化：键角________，空间构型________________形，例如：CH4、CF4。 3．杂化轨道与共价键的类型 杂化轨道只能用于形成________键或者________________________________，不能形成________键；未参与杂化的p轨道可用于形成________键。 二、确定分子或离子空间构型的简易方法 1．价层电子对互斥理论 (1)理论要点：分子中的________________(包括成键电子对和孤电子对)由于_______作用，而趋向尽可能彼此________以减小斥力，分子尽可能采取____空间构型。 价电子对数＝________________________＋________________。 价电子对数目与价电子对构型关系 价电子 对数目 2 3 4 5 6

价电子 对构型 直线形 平面三角形 四面体形 三角双锥形 八面体形

(2)价电子对数计算方法 对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定： n＝中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m2

其中，中心原子的价电子数等于中心原子的________________________，配位原子中卤素原子、氢原子提供________个价电子，氧原子和硫原子按__________价电子计算，氧原子、硫原子作为中心原子时提供________价电子。 如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO3－4中P原子价电子数应________3，而NH＋4中N原子的价电子数应________1。 如果价电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。 2．等电子原理 (1)等电子原理是指________________相同、________________________相同的分子或离子具有相似的结构特征，它们的许多性质(主要是物理性质)是________的。 (2)仅第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的有____________、______。 3．分子空间构型的判断方法 (1)双原子分子都是直线形，如：HCl、NO、O2、N2 等。 (2)三原子分子有直线形，如CO2、CS2等；也有V形，如H2O、H2S、SO2等。 (3)四原子分子有平面三角形，如BF3、BCl3、CH2O等；有三角锥形，如NH3、PH3等；也有正四面体形，如P4。 (4)五原子分子有正四面体形，如CH4、CCl4等；也有不规则四面体形，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。 另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。

1．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( ) A．BeCl2与BF3 B．CO2与SO2 C．CCl4与NH3 D．C2H2与C2H4 2．关于CO2与CS2的下列说法正确的是( ) A．它们互为等电子体 B．CO2为直线形而CS2为V形 C．它们分子中的化学键类型不同 D．CS2比CO2稳定 3．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥理论，下列说法正确的是( ) A．若n＝2，则分子的空间构型为V形 B．若n＝3，则分子的空间构型为三角锥形 C．若n＝4，则分子的空间构型为正四面体形 D．以上说法都不正确 4．若ABn的中心原子上有一对孤对电子未能成键，当n＝2时，其分子构型为___；当n＝3时，其分子构型为______________。 5．指出下列化合物中心原子可能采取的杂化类型，并预测其分子的几何构型： (1)BeH2；(2)BBr3；(3)SiH4；(4)PH3。

练基础落实 知识点1 杂化轨道理论

1．下列分子中，中心原子的杂化类型相同，立体构型也相同的是( ) A．H2O、SO2 B．BeCl2、CO2 C．H2O、NH3 D．NH3、CH2O 2．形成下列分子时，一个原子用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是( ) ①PF3 ②CCl4 ③NH3 ④H2O A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 知识点2 价层电子对互斥模型 3．用价层电子对互斥模型预测H2S和BF3的立体构型，两个结论都正确的是( ) A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形 C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形 4．下列分子和离子中中心原子价层电子对几何构型为四面体形且分子或离子立体构型为V形的是( ) A．NH＋4 B．PH3 C．H3O＋ D．OF2 知识点3 等电子原理 5．下列关于等电子体的说法中，正确的是( ) A．N2与CO不属于等电子体，故它们的熔沸点、溶解度相差较大

B．PO3－4与SO2－4不属于等电子体，故结构不相似 C．NO－2与O3属于等电子体，故NO－2为O2的同素异形体 D．苯与硼氮苯(如图)属于等电子体，故硼氮苯中含有大π键 6．通常把具有相同电子数和相同原子数的分子或离子称为等电子体。等电子体的结构和性质相似(等电子原理)。有下列两个系列的物质： 系列一： CH4 C2H6 CO2－3 Y C2O2－4 W 系列二： NH＋4 N2H2＋6 X NO＋2 Z N2 试根据等电子体的概念及上述两系列物质的排列规律，推断X、Y、Z、W可能是下列各组分子或离子中的( ) A．NO－3 CO2 N2O4 CO B．NO－3 CO2 N2H4 C2H2 C．NO－3 CO NO2 C2H2 D．NO－3 HCO－3 N2O2－4 CO 练方法技巧 区别杂化轨道空间构型与分子几何构型的技巧 7．以下各组分子中，中心原子的杂化轨道类型相同，分子的几何构型也相同的是( ) A．NF3 BF3 NH3 B．H2O H2S OF2 C．H2O NH3 CH4 D．CO2 H2O HCHO 8．下列各组分子或离子，中心原子的杂化轨道类型相同，但分子或离子的几何构型不同的是( ) ①H2O、H3O＋、NH＋4 ②H3O＋、NH3、PCl3 ③BF3、NH3、PCl3 ④OF2、H3O＋、CH4 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 价层电子对互斥模型与分子几何构型判定的方法 9．下列分子或离子中，不含有孤对电子的是( ) A．H2O B．H3O＋ C．NH3 D．NH＋4 10．对SO3的说法正确的是( ) A．结构与NH3相似 B．结构与SO2相似 C．结构与BF3相似 D．结构与P4相似 练综合拓展 11．(1)写出具有10个电子，两个或两个以上原子核的离子符号：________、________、________。 (2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式： ________、________、________、________。 (3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间结构为正四面体形的有________________；为三角锥形的有________________________________________________________________________。 12．已知A、B、C、D、E为中学常见的五种物质，均含元素Y，有的还可能含有元素X、Z，元素X、Y、Z的原子序数依次递增。 ①元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合价依次递增，其中只有B为单质。 ②常温下将气体D通入水中发生反应，生成C和E。 ③工业上以A、空气和水为原料，通过催化氧化法制成E。 请回答以下问题： (1)A分子的几何构型是__________；从轨道重叠的方式看，B分子中的共价键类型有 __________。 (2)写出②中反应的化学方程式：__________________________________________。 (3)工业上，若输送Cl2的管道漏气，用A进行检验时可观察到大量白烟，同时有B生成，写出有关反应的化学方程式：_________________________________________________。 专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子构型与物质的性质 第1课时 分子的空间构型 基础落实 一、 1．(1)1s22s22p2 1s22s12p3 (2)相近 重新组合形成新的原子轨道 杂化原子轨道 杂化轨道 (3)形成的杂化轨道数 (4)形状和方向 (5)不同 键角 2．(1)一个 一个 一个 两个 一个 三个 (2)180° 直线 120° 平面三角 109.5° 正四面体 3．σ 用来容纳未参与成键的孤电子对 π π 二、 1．(1)价电子对 相互排斥 远离 对称的 成键电子对数 孤电子对数 (2)最外层电子数 1 不提供 6个 加上 减去 2．(1)原子总数 价电子总数 相似 (2)N2和CO CO2和N2O 课堂练习 1．C [BeCl2分子、BF3分子中杂化轨道数分别为2、3，中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化。CO2分子中杂化轨道数为2，SO2分子中杂化轨道数为3，中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化。C项中中心原子杂化类型均为sp3杂化。D项中中心原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化。] 2．A [CO2与CS2的分子中原子总数相同，价电子总数也相同，互为等电子体；二者结构相似，都为直线形的分子；在CO2分子中，C原子与每个O原子均形成两个共价键，一个σ键，一个π键，同样CS2分子中，C原子与每个S原子也形成双键，一个σ键，一个π键，键角都是180°，但由于C===O键长比C===S键长短，C===O键能比C===S键能大，CO2