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文档介绍
2018届一轮复习苏教版分子空间结构与物质性质教案
第三单元 分子空间结构与物质性质 考纲定位 考情播报 1.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。 2.了解“等电子原理”的含义,能结合实例说明“等电子原理”的应用。 3.了解极性分子和非极性分子及其性质的差异。 4.了解简单配合物的成键情况和组成结构。 考点1| 分子的空间构型 [基础知识自查] 1.杂化轨道理论 (1)杂化图式 ①sp3杂化(以CH4为例) ②sp2杂化(以BF3为例) ③sp杂化(以BeCl2为例) (2)分子空间构型与杂化关系 杂化 类型 杂化轨 道数目 杂化轨道 间夹角 空间构型 实例 sp 2 180° 直线形 BeCl2、CO2 sp2 3 120° 平面三角形 CO、BF3、SO3 sp3 4 109.5° 正四面体 CH4、CCl4、NH (3)规律:杂化轨道形成σ键和容纳孤电子对,未杂化轨道可以形成π键。 2.价电子对互斥模型 (1)价电子对数与价电子对构型 价电子对数 电子对空间构型 分子空间构型 实例 2 直线形 直线形 CO2 3 三角形 平面三角形 BF3 V形 SO2 4 四面体 正四面体型 CH4 三角锥型 NH3 V形 H2O 说明:价电子对数=成键电子对数+孤电子对数 (2)对ABm型分子价电子对数(n)的计算 n= (说明:中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数,配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子,氧原子和硫原子按不提供价电子计算。) (3)价电子对的几何构型与分子空间构型的关系 ①无孤电子对,二者相同。 ②有孤电子时,二者不同,分子构型为省略孤电子对的剩余构型。 (4)价电子对之间斥力的大小顺序 孤电子对与孤电子对间斥力>孤电子对与成键电子对间斥力>成键电子对与成键电子对斥力。即孤电子对越多,成键电子对之间的斥力减小,键角也减小。如CH4、NH3、H2O分子中键角依次减小。 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和立体结构,许多性质相似,如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NH等。 [应用体验] 1.填表 物质 中心原子上的孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子空间构型 中心原子杂化类型 ① CS2 ② HCHO ③ NCl3 ④ SO ⑤ H3O+ [提示] ①0 2 直线形 直线形 sp ②0 3 平面三角形 平面三角形 sp2 ③1 4 四面体形 三角锥型 sp3 ④0 4 正四面体型 正四面体型 sp3 ⑤1 4 四面体形 三角锥型 sp3 2.写出与CCl4互为等电子体的分子或离子有________。 [提示] SiCl4、CBr4、SO、CF4等 [考点多维探究] 角度1 推测分子或离子的空间构型和中心原子的杂化类型 1.指出下列分子或离子的空间构型和中心原子的杂化类型 【导学号:37742322】 (1)H2S__________,CO2__________,PH3__________,PCl3__________,BF3__________,HCN__________,HCHO________,SO2________,SiH4________。 (2)NH________,NO________,SO________,SO__________,ClO__________,ClO________,SiO________。 [答案] (1)V形、sp3 直线形、sp 三角锥型、sp3 三角锥型、sp3 平面三角形、sp2 直线形、sp 平面三角形、sp2 V形、sp2 正四面体型、sp3 (2)正四面体型、sp3 V形、sp2 正四面体型、sp3 三角锥型、sp3 三角锥型、sp3 正四面体型、sp3 平面三角形、sp2 2.(1)(2016·全国乙卷)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为________,微粒之间存在的作用力是______________________________。 (2)(2016·全国甲卷)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间构型是________,NH3中心原子的杂化类型是________。 (3)(2016·全国丙卷)AsCl3分子的空间构型为________,其中As的杂化轨道类型为________。 (4)(2016·江苏高考)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是________。 [解析] (1)Ge单晶为金刚石型结构,金刚石中碳原子的杂化方式为sp3,因此Ge原子的杂化方式也为sp3。微粒之间存在的作用力为共价键。 (2)SO中,S原子的价层电子对数为=4,成键电子对数为4,故SO的空间构型为正四面体。NH3分子中,N原子形成3个σ键,且有1个孤电子对,N原子的轨道杂化类型为sp3。 (3)As原子的价电子排布式为4s24p3,最外层有5个电子,则AsCl3分子中As原子形成3个As—Cl键,且含有1对未成键的孤对电子,则As的杂化轨道类型为sp3杂化,AsCl3分子的空间构型为三角锥型。 (4)根据HOCH2CN的结构简式为可知,“CH2”中的C原子形成4个σ键,该碳原子采取sp3杂化;“CN”中的C原子形成1个σ键、2个π键,该碳原子采取sp杂化。 [答案] (1)sp3 共价键 (2)正四面体 sp3 (3)三角锥型 sp3 (4)sp3和sp 3.(1)(2015·江苏高考)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________。 (2)(2014·海南高考)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。 (3)(2014·江苏高考)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________;1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。 (4)(2014·四川高考) 中碳原子的杂化轨道类型有________。 (5) 中C、O、N的杂化类型分别为________、________、________。 [解析] (1)CH3COOH中,甲基中C原子与其他原子形成4个σ键,故C原子采取sp3杂化;而羧基中C原子形成3个σ键和1个π键,故C原子采取的是sp2杂化。 (2)金刚石中C形成4个σ键,属于sp3杂化;石墨烯中C形成3个σ键且无孤电子对,属于sp2杂化。 (3) 中C形成3个σ键,属于sp2杂化,1 mol中有σ键6NA。 (4)分子中—CH3和—CH2—中的C原子都采用sp3杂化,碳碳双键中的C原子采用sp2杂化。 (5)根据C、N、O成σ键数和孤电子对数确定杂化类型。 [答案] (1)sp3和sp2 (2)sp3 sp2 (3)sp2 6NA(或6 mol) (4)sp3、sp2 (5)sp2 sp3 sp3 判断中心原子杂化轨道类型的两种方法 (1)利用价层电子对数确定三种杂化类型 2对—sp杂化,3对—sp2杂化,4对—sp3杂化。 (2)根据σ键数与孤电子对数 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 角度2 分子或粒子中键角的大小比较 4.比较下列分子或离子中键角大小。 (1)H2O________H3O+,NH3________NH。 (2)H2O________H2S,NH3________PH3。 (3)SO3________CCl4,CS2________SO2。 [解析] (1)H2O与H3O+,NH3与NH的中心原子均采用sp3杂化, 孤电子对越多,斥力越大,键角越小。 (2)H2O与H2S,NH3与PH3中键长不同,键长越长,斥力越小,键角越小。 (3)杂化不同,键角不同。 [答案] (1)< < (2)> > (3)> > 5.(2014·山东高考节选)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(图乙)。 【导学号:37742323】 (1)图甲中,1号C与相邻C形成σ键的个数为________。 (2)图乙中,1号C的杂化方式是________,该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“=”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。 [解析] (1)石墨烯是层状结构,每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子形成共价键的。 (2)图乙中1号碳形成了4个共价键,故其杂化方式为sp3;图甲中的键角为120°,而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似,其键角接近109.5°。 [答案] (1)3 (2)sp3 < 键角比较的三类型 (1)杂化类型相同,孤电子对越多,键角越小。 (2)杂化类型相同,组成相同,键长越长,键角越小。 (3)杂化类型不同,sp>sp2>sp3。 角度3 等电子原理及其应用 6.(1)(2015·全国卷Ⅰ)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)根据等电子原理,仅由第2周期元素形成的共价分子中,互为等电子体的是________和________;________和________。 (3)在短周期元素组成的物质中,与NO互为等电子体的分子有________、________。 (4)(2015·江苏高考)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式),阴离子为________。 (5)(2014·江苏高考)与OH-互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。 (6)与SO3互为等电子体的阴离子为________。 (7)与N2互为等电子体的分子是________,阴离子是________,阳离子是________。 [答案] (1)CO2、SCN-(或COS等) (2)N2 CO N2O CO2 (3)SO2 O3 (4)H2F+ NH (5)HF (6)CO或NO (7)CO CN-或C NO+ 常见的等电子体汇总 微粒 通式 价电子总数 空间构型 CO2、CNS-、NO、N AX2 16 直线形 CO、NO、SO3 AX3 24 平面三角形 SO2、O3、NO AX2 18 V形 CCl4、SO、PO、ClO AX4 32 正四面体型 PO、SO、ClO AX3 26 三角锥型 C、CO、N2、CN- AX 10 直线形 CH4、NH、SiH4 AX4 8 正四面体型 NH3、PH3、H3O+ AX3 8 三角锥型 考点2| 配合物和分子的性质 [基础知识自查] 1.配位键与配位化合物 (1)孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 (2)配位键——电子对给予接受键 ①配位键的形成:成键原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道 形成共价键。 ②配位键的表示:常用“→”来表示配位键,箭头指向接受孤电子对的原子,如NH可表示为,在NH中,虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。 (3)配合物的组成 如[Cu(NH3)4]SO4 配体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。 中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。 2.分子的性质 (1)分子的极性 (2)分子溶解性 ①“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。若能形成氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。 ②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。 ③分子与H2O反应,也能促进分子在水中的溶解度,如SO2、NO2。 (3)分子的手性 ①手性异构:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠的现象。 ②手性分子:具有手性碳原子的分子。 ③手性碳原子:在有机物分子中,连有四个不同基团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子, 如。 (4)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,使R—O—H中O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出H+,酸性越强,如酸性:HClO查看更多