2022届高考化学（苏教版）全程复习（选修）《分子空间结构语物质性质》

●考纲研读1．了解极性键和非极性键，极性分子和非极性分子及其性质的差异；2．了解氢键对物质性质的影响；3．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；4．了解“等电子原理”的含义，并能结合实例说明；5．了解简单配合物的成键情况。●考情透析化学键的类型、分子构型、键的极性、分子极性等在选择题中考查。而氢键的形成及对物质性质的影响、分子间作用力对物质性质的影响、等电子原理的应用等往往在填空题中出现。1.杂化轨道理论简介(1)sp3杂化：sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化形成，分子呈

，如CH4、NH4＋等。(2)sp2杂化：sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化形成，分子呈

，如BF3、HCHO等。(3)sp杂化：sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化形成，分子呈

，如CO2、C2H2等。正四面体形平面三角形直线形BeCl2，CO2

平面三角形BF3，HCHO正四面体CH4，CCl4

V形

三角锥形 1.经验规律：像一氧化碳和氮气分子这样具有

(指分子或离子中全部电子总数或价电子总数)和

的两个或两上以上的分子或离子，它们的结构相似，性质相似，这条规律就叫做等电子原理。具有等电子的物质彼此叫做等电子体。相同电子数相同原子数2．互为等电子体应该满足的条件：①在微粒的组成上，微粒所含

相同；②在微粒的构成上，微粒所含

相同；③在微粒的结构上，微粒中原子的

相同。3．应用：应用等电子原理，可利用已知分子的构型(几何构型、电子构型)和物理性质对相应等电子分子的构型和物理性质进行预测。原子数目电子数目空间排列方式1.分子极性：非极性分子构成的物质易溶于

溶剂，难溶于

溶剂；极性分子构成的物质易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。如：苯易溶于植物油而难溶于水，HCl易溶于水而难溶于苯。2．分子结构：含有

且该官能团在分子中所占比重较大的物质能够相互溶解。例如，乙醇与水能互溶，戊醇与水不能互溶，但与己烷能互溶。3．氢键：溶质与溶剂分子之间若能形成分子间氢键，则会增大溶解度。4．反应性：溶质若能与溶剂发生反应，则会增大溶解度。非极性极性相同官能团1.概念：由提供孤对电子的配体与接受孤对电子的中心原子以

结合而形成的化合物。2．形成条件：中心原子(绝大多数为过渡金属离子)有

，而配位体(主要是ⅤA、ⅥA、ⅦA元素)能提供

。3．常见的配合物：[Cu(NH3)4]SO4、Fe(SCN)3、[Cu(NH3)4]、(OH)2、[Ag(NH3)2]OH、[Fe(SCN)6]3－等。配位键空轨道孤对电子5．应用：在湿法冶金、分离和提纯、合成具有特殊功能的分子、检验离子的特效试剂、有机沉淀剂、萃取分离、催化剂、生物固氮等方面都有广泛的应用。1．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一般构型常见分子sp直线形BeCl2、HgCl2等sp2平面三角形BF3、BCl3sp3四面体型CH4、CCl4(正四面体)、NH3(三角锥)、H2O(V形)dsp2平面正方形XeF4sp3d三角双锥形PCl5sp3d2八面体型SF6一般来说，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，就能形成几个共价键，形成对应的分子构型。但如果分子中存在孤对电子，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空间结构特征。2．价层电子对互斥理论判断共价分子结构的一般规则价层电子对互斥理论要点：分子或离子的空间构型决定于中心原子周围的价层电子数；价层电子对尽可能彼此远离，使它们之间的斥力最小；通常采取对称结构。价层电子对数与几何构型的关系：如果价层电子对中有未成键孤对电子，则几何构型发生相应的变化，用价层电子对理论解释。价层电子对数23456电子对空间构型直线形平面三角形四面体三角双锥八面体[例1](2008·海南)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 (

)A．sp，范德华力B．sp2，范德华力C．sp2，氢键D．sp3，氢键[解析]由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力就为氢键。[答案]C关于原子轨道的说法正确的是 (

)A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何立体结构都是正四面体B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量最近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道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]CH3Cl是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型是四面体，但不是正四面体，A项错误；CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道，B项错误，C项正确；AB3型的共价化合物，其中心原子A可采用sp3杂化轨道也可采用sp2杂化轨道成键，D项错误。[答案]C[解析]BF3中B原子采用sp2杂化方式，故应为平面三角形。NH4＋中N原子采用sp3杂化方式，且孤对电子与H＋形成配位键，故应为正四面体形。CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子sp3杂化后的4个杂化轨道形成的σ键。[答案]D①除S外，上述元素的电负性从大到小依次为________。②在生成物中，A的晶体类型为________，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为________。③已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。(2)原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数T比Q多2。T的基态原子外围电子(价电子)排布式为________，Q2＋的未成对电子数是________。(3)在CrCl3的水溶液中，一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6－n]x＋(n和x均为正整数)的配离子，将其通过氢离子交换树脂(R－H)，可发生离子交换反应：[CtCln(H2O)6－n]x＋＋xR－H―→Rx[CrCln(H2O)6－n]x＋＋xH＋交换出来的H＋经中和滴定，即可求出x和n，确定配离子的组成。将含0.0015mol[CrCln(H2O)6－n]x＋的溶液，与R－H完全交换后，中和生成的H＋需浓度为0.1200mol·L－1NaOH溶液25.00ml，可知该配离子的化学式为________。[解析]本题考查了电负性比较、晶体类型判断、杂化轨道、共价键性质以及配位键等物质结构与性质的知识。(1)非金属性越强电负性越大，则电负性由大到小的顺序为：O＞N＞C＞K；(2)根据元素守恒可知A为硫化钾，是离子化合物，为离子晶体。二氧化碳为含极性键的非极性分子，是直线型分子，杂化轨道是sp杂化。CN－离子中含有碳氮三键，则HCN含有2个σ键，2个π键，物质的量之比为11。(2)原子序数小于36，且原子序数T比Q多2，二者处于同一周期、同一族，则一定位于第Ⅷ族，T为镍元素，其基态原子外围电子排布式为：3d84s2；Q为铁元素，Fe2＋未成对电子数为4。 (3)根据离子交换反应的方程式：〔CrCln(H2O)6－n〕x＋＋xR－H→Rx〔CrCln(H2O)6－n〕x＋＋xH＋

1

x0.0015mol

0.012mol·L－1×0.025L列式解得x＝2则n＝1该配离子的化学式为：〔CrCl(H2O)5〕2＋[答案](1)①O>N>C>K

②离子晶体sp

③1：1

(2)3d84s2

4

(3)[CrCl(H2O)5]2＋(2010·威海质检)Ⅰ.(1)图表法、图象法是常用的科学研究方法。短周期某主族元素M的电离能情况如图A所示，则M元素位于周期表的第________族。(2)图B是研究部分同主族元素的氢化物的沸点变化规律的图象，折线c可以表示达出第________族元素的氢化物的沸点变化规律。某同学对某主族元素的氢化物的沸点变化趋势画出了两条折线——折线a和折线b，你认为正确的是________(填“a”或“b”)，理由是____________。Ⅱ.人类在使用金属的历史进程中，经历了铜、铁、铝之后，第四种将被广泛应用的金属被科学家预测为钛(22Ti)，它被誉为“未来世纪的金属”。在Ti的化合物中，可以呈现＋2、＋3、＋4三种化合价，其中以＋4价的Ti最为稳定。试回答下列问题：(1)偏钛酸钡的热稳定性好，介电常数高，在小型变压器、话筒和扩音器中都有应用。偏钛酸钡晶体中晶胞的结构示意图如右图，它的化学式是________；晶体内与每个“Ti”紧邻的氧原子数为________个。(2)已知Ti3＋可形成配位数为6的配合物。现有含钛的两种颜色的晶体，一种为紫色，一种为绿色，但相关实验证明，两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验：a．分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液；b．分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀；c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的2/3。则绿色晶体配合物的化学式为__________________。[解析]Ⅰ.从图A可看出，M元素的第一、第二、第三电离能较小，而第四电离能突然大幅度增大，故可判断M元素为第ⅢA族元素。折线c表示的某主族元素的氢化物的沸点依次增大，说明都不能形成氢键，故为第ⅣA族。Ⅱ.由实验数据看出，绿色晶体与紫色晶体内游离氯离子的物质的量之比为2：3，结合其组成可推知这两种配合物的化学式分别为：[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O和[Ti(H2O)6]Cl3。[答案]Ⅰ.(1)ⅢA

(2)ⅣA

b

E点表示的是水的沸点，其值高是由于水分子间存在氢键，所以氧族元素中其他元素的氢化物的沸点不会高于水Ⅱ.(1)BaTiO3

6(2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O1．(2010·海南化学，19－1)下列描述中正确的是(

)A．CS2为V形的极性分子B．ClO3－的空间构型为平面三角形C．SF6中有6对完全相同的成键电子对D．SiF4和SO32－的中心原子均为sp3杂化[解析]CS2的结构类似于O2的结构是直线形分子，A错误；氯原子与氧原子形成三个配位键，另得一电子形成8电子稳定结构，应该是V形结构，B错误；SF6中的共价键完全相同，C正确；SiF4中心原子是sp3杂化，正四面体构型，SO32－的中心原子也为sp3杂化，三角锥形结构。[答案]CD2．科学家发现铂的两种化合物a和b实验测得a和b具有不同的特性。a具有抗癌作用，而b没有，则下列关于a、b的叙述正确的是 (

)A．a和b属于同一种物质B．a和b互为同分异构体C．a和b属于手性异构体D．a和b的空间构型是四面体[解析]因为a与b具有不同的特性，所以a和b一定不是同一种物质，性质不同说明结构不同，而a与b分子式是相同的，所以a和b互为同分异构体，a和b的空间构型若是四面体，两个氯原子就不存在相邻和相间之分。手性异构必须镜象对称，a、b并不符合这一点。[答案]B3．(2009·福建)[化学——物质结构与性质]Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②Y原子价电子(外围电子)排布msnmpn；③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)Z2＋的核外电子排布式是__________________。(2)在[Z(NH3)4]2＋离子中，Z2＋的空间轨道受NH3分子提供的________形成配位键。(3)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是________。a．稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙b．稳定性：甲>乙，沸点：甲<乙c．稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙d．稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙(4)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为________(用元素符号作答)。(5)Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的σ键与π的键数之比为________。(6)五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于________。[解析]由①知Z为Cu，由②推测Y为第三周期元素，价电子为3s23p2的为Si。由④，因原子序数按Q、R、X、Y、Z递增，故Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4，只能为L层的p轨道，二者分别为C、O，则R只能为ⅤA族元素。[答案](1)1s22s22p63s23p63d9(2)孤对电子(孤电子对)(3)b

(4)Si