2019高考化学第12章（物质结构与性质）第2节分子结构与性质考点（2）分子的立体构型讲与练（含解析）.docx

第12章（物质结构与性质）李仕才考点二分子的立体构型 1用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)理论要点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。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)价层电子对数的确定方法其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是1个与中心原子结合的原子提供的价电子数，x是与中心原子结合的原子数。(3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型(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(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键个数。代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型CO2022spCH2O033sp2CH4044sp3SO2123sp2NH3134sp3H2O224sp3(4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断3.等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的粒子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。等电子体的微粒有着相同的分子构型，中心原子也有相同的杂化方式。常见等电子体与空间构型微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO、NAX216e直线形CO、NO、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NOAX218eV形SiO、PO、SO、ClOAX432e正四面体形PO、SO、ClOAX326e三角锥形CO、N2AX10e直线形CH4、NHAX48e正四面体形判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对。()2分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构。()3NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。()4只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。()5中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。()6价层电子对互斥理论中，键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。()7中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。()1杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤电子对，剩余的p轨道可以形成键，即杂化过程中若还有未参与杂化的p轨道，可用于形成键。2杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。3杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。4价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。5中心原子采取sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子构型可以为四面体形(如CH4)，也可以为三角锥形(如NH3)，也可以为V形(如H2O)。一、价层电子对互斥理论的应用1下列描述中正确的是()CS2为V形的极性分子ClO的空间构型为平面三角形SF6中有6对完全相同的成键电子对SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化A BC D解析：CS2的空间构型与CO2相同，是直线形，错误；ClO的空间构型是三角锥形，错误；SF6分子是正八面体构型，中心原子S原子具有6个杂化轨道，每个杂化轨道容纳2个电子(1对成键电子对)，形成6个SF键，所以SF6分子有6对完全相同的成键电子对，正确；SiF4和SO的中心原子都是sp3杂化(但是前者为正四面体，后者为三角锥形)，正确。答案：C2用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是()ASO2、CS2、HI都是直线形的分子BBF3键角为120，SnBr2键角大于120CCH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子解析：A.SO2是V形分子；CS2、HI是直线形的分子，错误；B.BF3键角为120，是平面三角形结构；而Sn原子价电子是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120，错误；C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正确；D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，错误。答案：C3填表，VSEPR模型和分子(离子)立体模型的确定。答案：314四面体形直线形sp3022直线形直线形sp 直线形sp224四面体形V形sp3224四面体形V形sp3033平面三角形平面三角形sp2134四面体形三角锥形sp3044正四面体形正四面体形sp3033平面三角形平面三角形sp2134四面体形三角锥形sp3044正四面体形正四面体形sp3123平面三角形V形sp2033平面三角形平面三角形sp2033平面三角形平面三角形sp2033平面三角形平面三角形sp2134四面体形三角锥形sp3134四面体形三角锥形sp3134四面体形三角锥形sp3044正四面体形正四面体形sp3044正四面体形正四面体形sp3 平面形sp2 平面正六边形sp2 sp2，sp3二、等电子原理4N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示键，下列说法中不正确的是()AN2分子与CO分子中都含有三键BCO分子中有一个键是配位键CN2与CO互为等电子体DN2与CO的化学性质相同解析：由题，N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间通过2个键，一个键，即三键结合。其中，CO分子中1个键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成。N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。答案：D5下列粒子属于等电子体的是()ACH4和NH BNO和O2CNO2和O3 DHCl和H2O解析：只要微粒的原子个数和最外层电子数相等即为等电子体。答案：A6通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是()ACH4和NH是等电子体，键角均为60BNO和CO是等电子体，均为平面三角形结构CH3O和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构DB3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道解析：甲烷是正四面体形结构，键角是10928，A错；NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构，B对；H3O和PCl3的价电子总数不相等，C错；苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道，故B3N3H6分子中也存在，D错。答案：B7(1)氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的立体构型为_。(2)与NO互为等电子体的分子是_，根据等电子体原理在NO中氮原子轨道杂化类型是_；O与N2是等电子体，1 mol O中含有的键数目为_个。(3)O3分子是否为极性分子？_(填“是”或“否”)。解析：(1)由价层电子对互斥理论可知，OF2分子的立体构型为V形。(2)价电子数和原子数分别都相等的是等电子体，则与NO互为等电子体的是CO2或CS2；CO2是含有双键的直线形结构，所以根据等电子原理，在NO中氮原子轨道杂化类型是sp杂化；与O互为等电子体的是氮气。氮气含有三键，而三键是由1个键和2个键构成的，则1 mol O中含有的键数目为2NA。(3)根据价层电子对互斥理论分析SO2分子为V形，是极性分子，SO2分子与O3分子的结构最相似，故O3也是极性分子。答案：(1)V形(2)CO2或CS2sp2NA(3)是中心原子杂化类型的判断1 根据杂化轨道数进行推断(1)公式杂化轨道数中心原子孤电子对数(未参与成键)中心原子形成的 键个数(2)中心原子形成键个数的判断方法因为两原子之间只能形成一个键，所以中心原子形成的键个数中心原子结合的原子数。(3)中心原子孤电子对数的判断方法依据经验公式进行计算，对于通式AX中心原子(A)未用于成键的孤电子对数；如SO中的孤电子对数0、NH中的孤电子对数0、HCN中的孤电子对数0。根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数。如HCN：结构简式(HCN)，中心原子C形成两个键，C原子的四个价电子全部参与成键，无孤电子对；H2O：结构式(HOH)，中心原子O形成两个键，O只有两个价电子参与成键，还余四个电子形成两对孤电子对。2 根据分子的空间构型推断杂化方式多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心杂化方式的对照：分子的立体结构正四面体形三角锥形V形平面三角形V形直线形杂化类型sp3sp2sp(1)只要分子构型为直线形的，中心原子均为sp杂化，同理，只要中心原子是sp杂化的，分子构型均为直线形。(2)只要分子构型为平面三角形的，中心原子均为sp2杂化。(3)只要分子中的原子不在同一平面内的，中心原子均是sp3杂化。(4)V形分子的判断需要借助孤电子对数，孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化，孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。3 根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为10928，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则分子的中心原子发生sp杂化。4 根据等电子体原理结构相似推断如：CO2是直线形分子，CNS、NO、N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。1下列说法正确的是()A凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体形B在SCl2中，中心原子S采取sp杂化轨道成键C杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对D凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键解析：A项，中心原子采取sp3杂化的分子，其分子构型可以是正四面体形，也可以是三角锥形或V形，A错误；B项，SCl2中S原子采取sp3杂化轨道成键，B错误；D项，AB3型共价化合物，中心原子可采取sp2杂化，如SO3等，D错误。答案：C2氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是()A三角锥形、sp3 BV形、sp2C平面三角形、sp2 D三角锥形、sp2解析：首先求出SOCl2分子中S原子的价层电子对数。孤电子对数(6221)1，配位原子为3，所以价层电子对数为4，S原子采取sp3杂化，由于孤电子对占据一个杂化轨道，分子构型为三角锥形。答案：A3下列分子的空间构型可以用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2=CH2HCCHNH3CH4ABCD解析：sp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形杂化轨道，BF3为平面三角形且BF键夹角为120；C2H4中C原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成键；同相似；乙炔中的C原子为sp杂化；NH3中N原子为sp3杂化；CH4中的碳原子为sp3杂化。答案：A4下列分子中，杂化类型相同，空间构型也相同的是()AH2O、SO2 BBeCl2、CO2CH2O、NH3 DNH3、CH2O解析：各选项中的杂化类型和空间构型分别为：H2O sp3杂化，“V”形，SO2 sp2杂化，“V”形；BeCl2和CO2都是sp杂化，直线形；NH3 sp3杂化，三角锥形；CH2O sp2杂化，平面三角形。答案：B5(1)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_。(2)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为_和_。(3)在H2S分子中，S原子轨道的杂化类型是_。(4)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是_。解析：(1)在硅酸盐中，Si与4个O形成4个键