2018届一轮复习苏教版分子的立体构型学案

2018届一轮复习苏教版分子的立体构型学案

‎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）价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 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 BeCl2‎ ‎180°‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ 三角形 平面正三角形 BF3‎ ‎120°‎ ‎2‎ ‎1‎ V形 SnBr2‎ ‎105°‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎0‎ 四面 体形 正四面体形 CH4‎ ‎109°28′‎ ‎3‎ ‎1‎ 三角锥形 NH3‎ ‎107°‎ ‎2‎ ‎2‎ V形 H2O ‎105°‎ ‎2．杂化轨道理论 ‎（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的关系 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 分子立体构型 实例 sp ‎2‎ ‎180°‎ 直线形 BeCl2‎ sp2‎ ‎3‎ ‎120°‎ 平面三角形 BF3‎ sp3‎ ‎4‎ ‎109°28′‎ 四面体形 CH4‎ ‎（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 CO2‎ ‎0＋2＝2‎ sp CH2O ‎0＋3＝3‎ sp2‎ CH4‎ ‎0＋4＝4‎ sp3‎ SO2‎ ‎1＋2＝3‎ sp2‎ NH3‎ ‎1＋3＝4‎ sp3‎ H2O ‎2＋2＝4‎ sp3‎ ‎（4）中心原子杂化类型和分子构型的相互判断：‎ 分子组成(A为中心原子)‎ 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂化方式 分子立体构型 示例 AB2‎ ‎0‎ sp 直线形 BeCl2‎ ‎1‎ sp2‎ V形 SO2‎ ‎2‎ sp3‎ V形 H2O AB3‎ ‎0‎ sp2‎ 平面三角形 BF3‎ ‎1‎ sp3‎ 三角锥形 NH3‎ AB4‎ ‎0‎ sp3‎ 正四面体形 CH4‎ ‎3．等电子原理 原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。‎ ‎【重难点指数】★★★‎ ‎【重难点考向一】分子构型的判断及中心原子杂化类型 ‎【典型例题1】‎ ‎（1）【2015·高考全国卷Ⅰ节选】在CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________。‎ ‎（2）【2014·高考全国卷Ⅰ节选】乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________。‎ ‎（3）【2014·高考全国卷Ⅱ，37（2）改编】NH3分子的中心原子的杂化方式为________，分子的空间构型为________。‎ ‎（4）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________。‎ ‎　‎ ‎【答案】（1）sp　CO2、SCN－(或COS等)　（2）sp3、sp2　（3）sp3　三角锥形　（4）sp3‎ ‎【解析】（1）CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。根据等电子理论，与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子有CO2、COS和N2O，离子有NO、SCN－。‎ ‎（2）乙醛的结构式为，甲基碳原子形成4个σ键，C 的杂化方式为sp3 ；醛基碳原子形成 3 个 σ键，C的杂化方式为 sp2。‎ ‎（3）NH3分子中N原子有4对价层电子对，其中一对为孤电子对，故N为 sp3 杂化，分子空间构型为三角锥形。‎ ‎（4）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。‎ ‎【名师点睛】‎ ‎（1）“三种”方法判断分子中心原子的杂化类型 ‎①根据杂化轨道的空间分布构型判断；‎ ‎②根据杂化轨道之间的夹角判断；‎ ‎③根据等电子原理结构相似进行推断。‎ ‎（2）用价层电子对互斥理论推测分子或离子的立体构型的思维程序 分子(或离子)的立体构型 ‎【重难点考向二】等电子原理的应用及配合物理论的考查 ‎【典型例题2】1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。‎ ‎（1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________________和____________；________________和________________。‎ ‎（2）此后，等电子原理又有所发展。例如：由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________、________。‎ ‎【答案】（1）N2　CO　N2O　CO2　（2）SO2　O3‎ ‎【名师点睛】‎ ‎（1）常见的等电子体汇总 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、CNS－、NO、N AX2‎ ‎16e－‎ 直线形 CO、NO、SO3‎ AX3‎ ‎24e－‎ 平面三角形 SO2、O3、NO AX2‎ ‎18e－‎ V形 SO、PO AX4‎ ‎32e－‎ 正四面体形 PO、SO、ClO AX3‎ ‎26e－‎ 三角锥形 CO、N2‎ AX ‎10e－‎ 直线形 CH4、NH AX4‎ ‎8e－‎ 正四面体形 ‎（2）根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。‎ ‎①(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；②‎ 硅和锗是良好的半导体材料，它们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；③白锡(β－Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。‎ ‎（3）等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。Ziyuanku.com ‎1．根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为 （ ）‎ A．直线形 sp杂化 B．三角形 sp2杂化 C．三角锥形 sp2杂化 D．三角锥形 sp3杂化 ‎【答案】D ‎【解析】根据价层电子对互斥理论可知，NF3分子中氮原子含有的孤对电子对数＝（5－3×1）÷2＝1，所以NF3是三角锥形结构，氮原子是sp3杂化，答案选D。‎ ‎2．下列分子中，中心原子杂化轨道类型相同，分子的空间构型也相同的是 （ ）‎ A．BeCl2、CO2B．H2O、SO2C．SO2、CH4D．NF3、CH2O ‎【答案】A ‎3．对于SO2和CO2的说法中正确的是 （ ）‎ A．都是直线形结构 B．中心原子都采用SP杂化轨道 C．SO2为V形结构，CO2为直线形结构 D．S原子和C原子上都没有孤对电子 ‎【答案】C ‎【解析】A．SO2的价层电子对个数=2+（6﹣2×2）=3，含有1个孤电子对，该分子为V形结构，CO2的价层电子对个数=2+（4﹣2×2）=2，该分子是直线形结构，故A错误；B．SO2的价层电子对个数是3，所以硫原子采取sP2杂化，CO2的价层电子对个数是2‎ ‎，所以碳原子采取sP杂化，故B错误；C．SO2的价层电子对个数=2+（6﹣2×2）=3，该分子为V形结构，CO2的价层电子对个数=2+（4﹣2×2）=2，该分子是直线形结构，故C正确；D．SO2的孤电子对个数=（6﹣2×2）=1，CO2的孤电子对个数=（4﹣2×2）=0，所以二氧化硫有1对孤对电子，二氧化碳没有孤对电子，故D错误；故选C． ‎ ‎4．下列分子或离子与SO42﹣互为等电子体的是 （ ）‎ A．PCl5 B．CCl4 C．NF3 D．NH4+‎ ‎【答案】B ‎【解析】具有相同原子数和价电子数的微粒互称为等电子体．它们具有相似的结构特征．解：SO42﹣含有5个原子，32个价电子，PCl5、NF3原子数分别为6、4，都不是SO42﹣的等电子体；NH4+含有5个原子，8个价电子，不是SO42﹣的等电子体；CCl4含有5个原子，32个价电子，和SO42﹣互为等电子体．故选：B．‎ ‎5．（1）纳米技术制成的金属燃料、非金属固体燃料、氢气等已应用到社会生活和高科技领域。单位质量的A和B单质燃烧时均放出大量热，可用作燃料。已知A和B为短周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表所示： ‎ 电离能（KJ/mol）‎ I1‎ I2‎ I3‎ I4‎ A ‎932‎ ‎1821‎ ‎15399‎ ‎21771‎ B ‎738‎ ‎1451‎ ‎7733‎ ‎10540‎ ‎①某同学根据上述信息，推断B的核外电子排布如下图所示，该同学所画的电子排布图违背 ，B元素位于周期表五个区域中的 区。‎ ‎②ACl2分子中A的杂化类型为 ，ACl2的空间构型为 。‎ ‎（2）氢能的存储是氢能应用的主要瓶颈，目前所采用或正在研究的主要储氢材料有：配位氢化物、富氢载体化合物、碳质材料、金属氢化物等。‎ ‎①Ti（BH4）2是一种过渡元素硼氢化物储氢材料。‎ a、Ti2+基态的外围电子排布式可表示为________________。‎ b、BH4-的空间构型是_____________（用文字描述）。‎ ‎②液氨是富氢物质，是氢能的理想载体，利用N2+3H22NH3实现储氢和输氢。下列说法正确的是____________（多项选择）。‎ A．NH3分子中N原子采用sp3杂化 B．相同压强时，NH3沸点比PH3低 C．Cu（NH3）4]2+离子中，N原子是配位原子 D．CN－的电子式为:C┇┇N:]－‎ ‎③2008年，Yoon等人发现Ca与C60生成的Ca32C60能大量吸附H2分子。C60晶体易溶于苯、CS2，C60是________分子（填“极性”或“非极性”）。‎ ‎（3）已知硫酸（H2SO4）和高碘酸（H5IO6）的结构分别 如图I、II所示：‎ 请从结构角度比较二者酸性强弱：‎ H2SO4__________H5IO6（填“＞”、 “＜”或“＝”）。‎ ‎【答案】（1）①能量最低原理（或构造原理）；s；②sp杂化；直线形；‎ ‎（2）① 3d2；正四面体形；②ACD③非极性 ‎（3）>‎ ‎（2）①钛是22号元素，Ti2+核外有20个电子，根据构造原理知其基态核外电子排布式为：1s22s22p63s2 3p63d2，所以Ti2+基态的外围电子排布式可表示为3d2；BH4-中B原子价层电子对=4+1/2（3+1−4×1）＝4，且没有孤电子对，所以是正四面体形结构；②A.NH3分子中N原子含有3个共用电子对和一个孤电子对，所以其价层电子对是4，采用sp3杂化，正A项正确；B．相同压强时，氨气中含有氢键，PH3中不含氢键，所以NH3沸点比PH3高，B项错误；C．Cu（NH3）4]2+离子中，N原子提供孤电子对，所以N原子是配位原子，C 项正确；D．CN-的电子式为:C┇┇N:]－，D项正确；答案选ACD。③苯、CS2都是非极性分子，根据相似相溶原理知，C60是非极性分子。‎ ‎（3）根据同种元素形成的含氧酸的酸性判断依据，将酸写成（HO）mROn，n值越大，酸性越强。根据结构可知，硫酸（H2SO4）为（OH）2SO2，高碘酸（H5IO6）为（OH）4IO，则酸性H2SO4>H5IO6。‎