2024届高考一轮复习化学学案（人教版）第六章物质结构与性质元素周期律第33讲价层电子对互斥模型杂化轨道理论及应用

第33讲价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用[复习目标]1.掌握价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。2.掌握键角大小原因并能作出规范描述。1．价层电子对互斥模型(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推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数；中心原子的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)，其中①a表示中心原子的____________。对于主族元素：a＝____________________。对于阳离子：a＝_______________________________________________________________。对于阴离子：a＝_______________________________________________________________。②x表示________________________。③b表示与中心原子结合的原子___________(氢为____，其他原子＝__________________。如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1)。例如，SOCl2的空间结构的判断：SOCl2的中心原子为S，σ键电子对数为3，孤电子对数为eq\f(1,2)×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子对数为4，这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR模型，由于中心原子上有1个孤电子对，则SOCl2的空间结构为三角锥形。2．杂化轨道理论(1)杂化轨道理论概述中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。(2)杂化轨道三种类型(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σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝____________________＋____________________＝________________________。模型与微粒空间结构的关系完成下列表格实例价层电子对数σ键电子对数孤电子对数中心原子杂化轨道类型VSEPR模型分子(离子)空间结构BeCl2、CS2BF3、SO3、COeq\o\al(2－,3)O3、SO2SnCl4、POeq\o\al(3－,4)、NHeq\o\al(＋,4)PH3、SOeq\o\al(2－,3)H2S、Ieq\o\al(＋,3)1．价层电子对互斥模型中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数()2．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键()3．只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化()4．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构()5．SiF4与SOeq\o\al(2－,3)的中心原子均为sp3杂化()一、价层电子对数的判断1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)XeF2的中心原子价层电子对数为6()(2)为四角锥结构，中心原子I没有孤电子对()(3)六氟化硫分子空间结构呈正八面体形，其中心原子的价层电子对数为4()(4)PhB(OH)2和中B原子的价层电子对数相等(—Ph代表苯基，—Pr代表异丙基)()2．下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是()A．H2OB．HClC．NHeq\o\al(＋,4)D．PCl3二、杂化方式的判断3．判断下列物质中心原子的杂化方式。(1)PCl3分子中，P的杂化方式为________。(2)[2019·全国卷Ⅰ，35(2)节选]乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是______、______。(3)HOCH2CN分子中碳原子杂化轨道的类型是________。(4)丙烯腈分子(H2C=CH—C≡N)中碳原子杂化轨道类型为________。(5)[2020·全国卷Ⅲ，35(2)节选]氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O=3NHeq\o\al(＋,4)＋B3Oeq\o\al(3－,6)＋9H2B3Oeq\o\al(3－,6)的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为________。三、分子(离子)空间结构的判断4．下列分子或离子中，中心原子的价层电子对的空间结构为正四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是()A．NOeq\o\al(－,2)B．PH3C．H3O＋D．OF25．下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是()A．H2OB．CO2C．SO2D．BeCl26．已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的空间结构为()A．直线形 B．平面正方形C．正四面体形 D．正八面体形答题规范(4)键角大小原因解释的三种模型模型1价层电子对构型(或中心原子杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp>sp2>sp3例1Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是_____________________。答题模板：×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××。变式训练1比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：①H2O________CS2，原因是_____________________________________________________。②SO3______SOeq\o\al(2－,4)。③BF3________NCl3。模型2价层电子对构型(或中心原子杂化方式)相同，看电子对间的斥力(1)电子对排斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间例2已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是____________，原因为________________________________________________________________________。答题模板：×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小。变式训练2比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：①PH3________POeq\o\al(3－,4)，原因是_________________________________________________。②SOeq\o\al(2－,3)______SOeq\o\al(2－,4)。(2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键，举例：分子杂化轨道角度排斥力分析实际键角COCl2120°C=O对C—Cl的排斥力大于C—Cl对C—Cl的排斥力形成两种键角分别为124°18′、111°24′变式训练3在分子中，键角∠HCO________(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH。理由是________________________________________________________________________。模型3空间结构相同，中心原子相同或配位原子相同，看中心原子或配位原子的电负性(1)中心原子不同，配位原子相同例3AC3与BC3，若电负性：A＞B，则键角：AC3________BC3。原因：________________________________________________________________________。(2)中心原子相同，配位原子不同例4AB3与AC3，若电负性：B＞A＞C，则键角：AB3______AC3。原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。变式训练4①NH3的键角______PH3的键角，原因是________________________________。②NF3的键角____NH3的键角，理由是______________________________________。1．H3BO3分子中的O—B—O的键角________(填“大于”“等于”或“小于”)BHeq\o\al(－,4)中的H—B—H的键角，判断依据是____________________________________________。2．高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原因是________________________________________________________________________。3．SeOeq\o\al(2－,4)中Se—O的键角比SeO3的键角________(填“大”或“小”)，原因是________________________________________________________________________。1．(1)[2021·全国甲卷，35(1)节选]SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。(2)[2021·全国乙卷，35(3)节选]PH3中P的杂化类型是________。(3)[2021·湖南，18(2)②节选]N-甲基咪唑()中碳原子的杂化轨道类型为________。2．[2022·河北，17(3)]SnCleq\o\al(－,3)的空间结构为_______________________________________，其中心离子杂化方式为__________。3．[2022·北京，15(2)]比较SOeq\o\al(2－,4)和H2O分子中的键角大小并给出相应解释：_____________________________________________________________________