【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 物质结构与性质第4讲分子空间构型与物质性质练习 苏教版选修3.doc

第4讲分子空间构型与物质性质考纲点击1能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型。2“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。3了解键的极性和分子的极性，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。一、分子构型与物质的性质(一)分子的空间构型1杂化轨道理论简介(1)sp杂化sp杂化轨道由_和_组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈_形，如_。(2)sp2杂化sp2杂化轨道由_和_组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈_，如_。(3)sp3杂化sp3杂化轨道由_和_组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈_形，如_。2价层电子对互斥模型(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键abn几何构型范例n2n3n4(2)中心原子上有孤对电子的分子中心原子上的_，并参与_。分子的立体结构模型与其vsepr模型不完全相同，如h2o呈_形，nh3分子呈_形。3常见分子的立体结构分子类型实例结构式立体结构其他实例三原子分子co2becl2h2oso2、h2s四原子分子hchobf3nh3ph3五原子分子ch4ccl4ch3clch3br4等电子原理_相同、_相同的分子具有相似的_，它们的许多性质_，如co和_。特别提示：由于孤对电子参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤对电子占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈v形，氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤对电子占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。(二)分子的极性和手性1分子内各原子及共价键的空间排布_，分子内正、负电荷中心_的分子为非极性分子；分子内各原子及共价键的空间排布_，分子内正、负电荷中心_的分子为极性分子。常见分子中，属非极性分子的不多，具体有：(1)非金属单质分子。如稀有气体、h2、cl2、n2等。(2)结构对称的直线形分子。如co2。(3)结构对称的正三角形分子。如：bf3、bcl3。(4)结构对称的正四面体形分子。如ch4、ccl4、p4。而其他大多数分子则为极性分子。如hcl、h2o、nh3、ch3cl等。2相似相溶原理(1)“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于_，极性溶质一般能溶于_。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性_。(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水_，而戊醇在水中的溶解度明显_。(3)如果溶质与水发生反应，将增加物质的溶解度，如so2。3手性(1)手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的分子，如左手和右手一样互为_，在三维空间里_的现象。(2)手性分子：具有_的分子。(3)手性碳原子：在有机物分子中，连有_的碳原子。含有一个手性碳原子的分子是手性分子，如。特别提示：(1)分子的极性与键的极性没有必然的联系。由极性键形成的分子不一定是极性分子，如co2；含有非极性键的分子也不一定是非极性分子，如h2o2。(2)几种常见共价分子的空间构型直线形：o=c=o、hcl、nn、chchv形：h2o键角(hoh)为10430平面形：ch2=ch2及苯c6h6三角锥形：nh3键角(hnh)为10718正四面体：ch4和ccl4及nh键角为10928；p4键角为60(3)无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(ho)mron，n值越大，r的正电性越高，使roh中o的电子向r偏移，在水分子的作用下容易电离出h，酸性越强。如酸性：hclohclo2hclo3hclo4，hno2hno3，h2so3h2so4。即时训练1下列关于丙烯(ch3ch=ch2)的说法正确的是()。a丙烯分子中有8个键，1个键b丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化c丙烯分子不存在极性键d丙烯分子中3个碳原子在同一直线上二、配合物的形成和应用1配合物的形成(1)配合物：由提供孤对电子对的_与接受孤对电子对的_以_结合形成的化合物称为配位化合物。(2)形成条件：配位体有_，中心原子或离子有_。(3)配位体的内界与外界2配合物的应用在实验研究中，人们常用形成配合物的方法来_、_、_测定物质的组成；在生产中，配合物被广泛用于染色、_、硬水软化、_领域；在许多尖端研究领域如激光材料、_、_的研究，_研制方面，配合物发挥的作用越来越大。特别提示：1常见的中心原子或离子：fe3、cu2、zn2、ag、al3、fe、ni、co等。2常见的配位体：h2o、nh3、co、f、cl、cn等。即时训练2在pt(nh3)4cl2中pt2的配位数是()。a1个 b2个c4个 d6个一、分子极性的判断由非极性键结合而成的分子是非极性分子，由极性键结合而成的非对称性分子一般是极性分子；由极性键结合而成的完全对称性分子为非极性分子。【例1】下列叙述中正确的是()。anh3、co、co2都是极性分子bch4、ccl4都是含有极性键的非极性分子chf、hcl、hbr、hi的稳定性依次增强dcs2、h2o、c2h2都是直线形分子方法归纳分子极性的判断方法(1)只含非极性键的双原子分子一定是非极性分子，如h2、n2、o2等。(2)abn型分子，可根据分子的立体构型进行判断：若分子是对称的(直线形、正三角形、正四面体等)，极性键的极性向量和等于零时，为非极性分子；否则是极性分子。如ch4、co2等含有极性键，是非极性分子；h2o、nh3等含有极性键，是极性分子。(3)abn型分子中若中心原子a的化合价的绝对值该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不等，则为极性分子。bcl3、co2是非极性分子；so2、nf3是极性分子。二、分子的空间构型与杂化方式的判断1根据分子结构式进行推断(1)公式：杂化轨道数中心原子孤对电子对数(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等于中心原子结合的原子数。(3)中心原子孤对电子对数的判断方法：对于通式ax中心原子(a)未用于键合的孤对电子对数；如so中的孤对电子对数0、nh中的孤对电子对数0、hcn中的孤对电子对数0。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原子杂化方式的对照：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，中心原子均是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，中心原子均是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对电子，有一对孤对电子的中心原子是sp2杂化，有两对孤对电子的中心原子是sp3杂化。3根据等电子体原理结构相似进行推断如：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。【例2】判断下列物质的立体结构和杂化类型。pf3_；so3_；so2_。方法指导1判断分子的杂化方式时，首先要判断出中心原子，然后判断各原子的最外层电子数，再判断孤对电子、及键。2杂化轨道类型与分子空间构型的关系及常见分子杂化类型杂化轨道几何构型常见分子sp直线形becl2、hgcl2、chch等sp2平面三角形bf3、bcl3、ch2=ch2sp3四面体形ch4、ccl4、nh3(三角锥形)、h2o(v形)一般来说，一个分子有几个轨道参与杂化就会形成几个能量相同的杂化轨道，就形成几个共价键，形成对应的分子构型，但如果分子中存在孤对电子或在一定场效应作用下，分子构型会发生变化，如nh3、h2o等。另外，具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。1下列说法中错误的是()。aso2、so3都是极性分子b在nh和cu(nh3)42中都存在配位键c元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强d原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性2sicl4的分子结构与ccl4类似，对其做出如下推测，其中不正确的是()。asicl4是分子晶体b常温、常压下sicl4是气体csicl4的分子是由极性键形成的非极性分子dsicl4熔点高于ccl43下列说法正确的是()。achcl3是三角锥形bab2是v形，其a可能为sp2杂化c二氧化硅中si以sp杂化，是非极性分子dnh是平面四边形结构4用vsepr模型预测下列分子或离子的立体结构，其中不正确的是()。anh为正四面体形bcs2为直线形chcn为折线形(v形)dpcl3为三角锥形5在硼酸b(oh)3分子中，b原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中b原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是()。asp，范德华力bsp2，范德华力csp2，氢键dsp3，氢键6nh3、h2o等是极性分子，co2、bf3、ccl4等是极性键构成的非极性分子。根据上述事实可推出abn型分子是非极性分子的经验规律是()。a在abn分子中a原子的所有价电子都参与成键b在abn分子中a的相对原子质量应小于b的相对原子质量c在abn分子中每个共价键的键长都相等d分子中不能含有h原子7a、b、c、d四种元素处于同一周期。在同族元素中，a的气态氢化物沸点最高，b的最高价氧化物对应水化物的酸性在同周期中最强，c的电负性介于a、b之间，d与b相邻。(1)c原子的价电子排布式为_。(2)a、b、c三种原子的第一电离能由大到小的顺序是(写元素符号)_。(3)b的单质分子中存在_个键；d的气态氢化物dh4分子中的中心原子轨道采用_杂化。b和d形成一种超硬、耐磨、耐高温的化合物，该化合物属于_晶体，其硬度比金刚石_(填“大”或“小”)。(4)a的气态氢化物的沸点在同族中最高的原因是_。8(2011福建理综)氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：(1)基态氮原子的价电子排布式是_。(2)c、n、o三种元素第一电离能从大到小的顺序是_。(3)肼(n2h4)分子可视为nh3分子中的一个氢原子被nh2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。nh3分子的空间构型是_；n2h4分子中氮原子轨道的杂化类型是_。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：n2o4(l)2n2h4(l)=3n2(g)4h2o(g)h1 038.7 kjmol1若该反应中有4 mol nh键断裂，则形成的键有_mol。肼能与硫酸反应生成n2h6so4。n2h6so4晶体类型与硫酸铵相同，则n2h6so4的晶体内不存在_(填标号)。a离子键 b共价键c配位键 d范德华力(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_(填标号)。acf4 bch4cnh dh2o参考答案基础梳理整合一、(一)1(1)1个s轨道1个p轨道180直线hcch(2)1个s轨道2个p轨道120平面三角形hcho(3)1个s轨道3个p轨道10928正四面体ch42(1)直线形co2平面三角形bf3正四面体形ccl4(2)孤对电子也要占据中心原子周围空间互相排斥v三角锥3o=c=o直线形v形平面三角形三角锥形正四面体形l变形四面体4原子总数价电子总数化学键特征相似n2(二)1对称重合不对称不重合2(1)非极性溶剂极性溶剂越强(2)互溶减小3(1)镜像不能重叠(2)手性异构体(3)四个不同基团即时训练1a解析：丙烯分子中2个碳原子是sp2杂化，只有一个碳原子是sp3杂化，b错误；丙烯分子中中间的碳原子是sp2杂化，所以3个碳原子一定不在同一直线上，d错误。二、1(1)配位体中心原子配位键(2)孤对电子空轨道2检验金属离子分离物质定量电镀金属冶炼超导材料抗癌药物催化剂即时训练2c解析：根据结构可知4个nh3是配体，所以c正确。核心归纳突破【例1】b解析：分子的极性一般与物质的空间结构有关，空间结构对称，这属于非极性分子，反之属于极性分子。对于abn分子，其经验规则是中心原子a的化合价的绝对值若等于最外层电子数，则属于非极性分子，反之属于极性分子。当然根据分子的极性也可以判断它的空间结构。键的极性只与是否属于同种非金属有关，而物质的稳定性在结构相似的条件下，与原子半径有关。所以选项a中co2属于非极性分子；选项c中hf、hcl、hbr、hi的稳定性减弱；选项d中的h2o属于v形结构。【例2】答案：三角锥形、sp3平面三角形、sp2v形、sp2解析：p最外层有5个电子与3个f原子形成3个键后还余1对孤对电子，是sp3杂化，三角锥形；so3：孤对电子对数为0，键个数为3，所以是sp2杂化，平面三角形；so2：孤对电子对数为1，键个数为2，所以是sp2杂化，v形。演练巩固提升1a解析：a选项中，so3是平面三角形的分子，为非极性分子，明显错误。2b解析：由sicl4的分子结构与ccl4类似，可知sicl4也是正四面体结构的分子晶体，且其相对分子质量大于ccl4的，故sicl4的熔沸点应高于ccl4的，所以常温常压下sicl4不是气体，b不正确。因sicl4的结构对称，所以sicl4是非极性分子。3b解析：chcl3分子中c原子没有孤对电子，是四面体结构，a错误；ab2分子中a原子如果以sp2或sp3杂化均是v形，b正确；二氧化硅中硅以sp3杂化，且是原子晶体，无分子，c错误；nh是正四面体结构，d错误。4c解析：nh、cs2、hcn、pcl3结构中价层电子对数分别为4对、2对、2对、4对，vsepr模型分子为正四面体形、直线形、直线形、空间四面体形，其中前三者中心原子均参与成键，立体结构就是vsepr模型，pcl3分子中有1对孤对电子，所以立体结构为三角锥形。5c解析：因为b(oh)3分子中，b原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似