2.2微专题1立体构型及杂化类型的判断讲义高二化学人教版选择性必修2

立体构型及杂化类型的判断【方法与技巧】1．分子构型与价层电子对互斥理论(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数=1\*GB3①配位原子是指中心原子以外的其它原子，即：与中心原子结合的原子=2\*GB3②若是离子，则应加上或减去与离子所带的电荷数，即：阴加阳减=3\*GB3③氧、硫原子若为配位原子，则其化合价规定为"零”，若为中心原子，则价电子数为6(2)价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构价层电子对数电子对的排列方式VSEPR模型及名称孤电子对数略去孤电子对的空间结构分子(或离子)的空间结构名称2直线形0直线形1直线形3平面三角形0平面三角形1V形2直线形4四面体形0正四面体形1三角锥形2V形3直线形2．判断中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据中心原子价层电子对数(杂化轨道数目)判断：杂化轨道数价层电子对数σ键电子对数＋孤电子对数价层电子对数杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间结构实例4sp3杂化4109°28′正四面体形CH43sp2杂化3120°平面三角形BF32sp杂化2180°直线形BeCl2(2)有多个中心原子时，则根据：“杂化轨道数价层电子对数σ键电子对数＋孤电子对数”来判断如：三聚氰胺分子的结构简式如图所示，分析氮原子、碳原子的杂化类型杂化类型价层电子对数σ键电子对数孤电子对数孤电子对数确定方法=1\*GB3①号氮原子sp3431氮原子最外层有5个电子，形成了3对共用电子对，则有一对孤对电子=2\*GB3②号氮原子sp2321=3\*GB3③号碳原子sp2330碳原子最外层4个电子，形成了4对共用电子对，所以碳上无孤对电子(3)有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化3．分子或离子的空间结构及杂化类型判断分子或离子中心原子价层电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对构型分子或离子的空间构型中心原子杂化类型CO2C220直线形直线形spCS2C220直线形直线形spBeCl2Be220直线形直线形spBF3B330平面三角形平面三角形sp2BCl3B330平面三角形平面三角形sp2SO3S330平面三角形平面三角形sp2SO2S321平面三角形V形sp2CH4C440四面体形正四面体形sp3CCl4C440四面体形正四面体形sp3NH3N431四面体形三角锥形sp3NF3N431四面体形三角锥形sp3PCl3P431四面体形三角锥形sp3H2OO422四面体形V形sp3H2SS422四面体形V形sp3NOeq\o\al(－,3)N330平面三角形平面三角形sp2SOeq\o\al(2－,3)S431四面体形三角锥形sp3SOeq\o\al(2－,4)S440四面体形正四面体形sp3NHeq\o\al(＋,4)N440四面体形正四面体形sp3POeq\o\al(3－,4)P440四面体形正四面体形sp3H3O+O431四面体形三角锥形sp3COeq\o\al(2－,3)C330平面三角形平面三角形sp2ClOeq\o\al(－,3)Cl431四面体形三角锥形sp3PCl5P550SF6S660XeF4Xe642IF5I651【课时跟踪检测】1．根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是______。2．成语“信口雌黄”中的雌黄分子式为As2S3，分子结构如图，As原子的杂化方式为________，雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体，SnCl4分子的空间结构为________________3．《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间结构为________，C原子的杂化形式为________4．某绿色农药结构简式如图，分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子构成的空间结构为________；CSe2首次是由H2Se和CCl4反应制取的，试比较CSe2、H2Se、CCl4三种分子的键角____________(按由大到小顺序排列)。5．LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间结构是______，中心原子的杂化形式为______6．BF3与一定量水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：R中阳离子的空间结构为________，阴离子的中心原子轨道采用________杂化7．S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3，Seq\o\al(2－,3)的空间结构为_____________8．[H2F]＋[SbF6]－(氟酸锑)是一种超强酸，则[H2F]＋离子的空间结构为_________9．Na3AsO4中含有的化学键类型包括__________________；AsOeq\o\al(3－,4)的空间结构为__________10．“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌，三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体，请回答下列问题：(1)写出基态碳原子的电子排布式________(2)氰胺中—C≡N中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是________、________、________(3)一个三聚氰胺分子中有________个σ键(4)三聚氰胺与三聚氰酸()分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取________杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是________A．2个σ键B．2个π键C．1个σ键，1个π键11．HOCH2CN的结构简式为，HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型分别是______和_______12．在BF3分子中，F—B—F的键角是________，硼原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BFeq\o\al(－,4)的空间构型为________13．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________14．SOeq\o\al(2－,4)的空间构型是________，其中硫原子的杂化轨道类型是________15．氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为___________(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为____________，羰基()碳原子的杂化轨道类型为_________(3)查文献可知，可用2氯4氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，其反应方程式为＋，反应过程中，每生成1mol氯吡苯脲，断裂____个σ键，断裂____个π键(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等，H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是________________________，中心原子的杂化类型分别是______________________16．AsCl3分子的空间结构为，其中As的杂化轨道类型为17．CH3COOH中C原子轨道杂化类型为18．一种有机化合物的结构简式如下：(1)该分子中有个sp2杂化碳原子；个sp3杂化碳原子(2)该分子中有个sp2—sp3σ键；个sp3—sp3σ键19．SCN－与NOeq\o\al(＋,2)的结构相同，微粒呈形，中心原子都采取杂化20．COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)等微粒具有相同的原子个数，空间结构呈形，中心原子都采取杂化。21．CF2=CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为_______和_______22．一氯乙烯(C2H3Cl)分子中，C的一个_______杂化轨道与Cl的3px轨道形成C－Cl_______键，并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大键()23．科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3－转化为NHeq\o\al(－,2)，反应过程如图所示：产物中N原子的杂化轨道类型为_______24．研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引起的中毒。SeOeq\o\al(2－,4)的立体构型为_______25．吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道26．SnCleq\o\al(－,3)的几何构型为_______，其中心离子杂化方式为_________27．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________28．PH3中P的杂化类型是________29．气态SiX4分子的空间构型是________30．SiCl4与N－甲基咪唑()反应可以得到M2＋，其结构如图所示：N－甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为________，H、C、N的电负性由大到小的顺序为________，1个M2＋中含有________个σ键；31．已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为________，其中P采取________杂化方式32．OF2分子的空间构型为________33．Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为______，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是________(填标号)A．spB．sp2C．sp3D．sp3d34．CaCO3高温分解可制得CaO。CaCO3中阴离子的空间构型为____________35．砷为第ⅤA族元素，砷可以与某些有机基团形成有机化合物，如(ClCH=CH)2AsCl，其中砷原子与2个碳原子、1个氯原子形成的VSEPR模型为__________。NaAsO2可用作杀虫剂，AsOeq\o\al(－,2)的空间构型为________36．X射线衍射测定发现，I3AsF6中存在Ieq\o\al(＋,3)。Ieq\o\al(＋,3)的几何构型为________，中心原子的杂化形式为________37．红氨酸()可用于鉴别Cu2＋。红氨酸分子中碳原子的价层电子对数目为________；氮原子的杂化方式为________；氮原子与氢原子形成共价键的电子云的对称形式为________38．我国科学家在2010年首次制得石墨炔，它的一种结构(部分)如图所示。石墨炔中碳原子的杂化类型为____39．科学家合成了一种阳离子Neq\o\al(n＋,5)，其结构是对称的，5个N排成V形，每个氮原子的最外层都达到8电子稳定结构且Neq\o\al(n＋,5)中含有2个氮氮三键。此后又合成了一种含有Neq\o\al(n＋,5)、化学式为N8的离子晶体，N8中阴离子的空间构型为________40．甘氨酸(H2N－CH2－COOH)的羧基碳原子的杂化轨道类型为________41．研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为____和_____42．Pb为第ⅣA族元素，常见的化合价为＋2和＋4，其单质和化合物都有着广泛的用途。已知Pb2＋可以和EDTA[乙二胺四乙酸(HOOCCH2)2NCH2—CH2N(CH2COOH)2]形成无色的1∶1的稳定配合物。在EDTA中，碳原子的杂化方式有______、______。组成EDTA的四种元素中第一电离能最大的是______43．Pb(NO3)2中阴离子的立体构型是__________，写出一个与该阴离子立体构型相同的分子的化学式______44．某个Ni(Ⅱ)有机配合物的结构如图所示，该分子中N原子的杂化方式为________、________45．羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(—OH)中氧原子的杂化方式为________，POeq\o\al(3－,4)的空间构型为________，该化合物所含元素电负性最大的是________46．O3可用于消毒。O3的中心原子的杂化方式为____；其分子的VSEPR模型为________47．甲基硅油结构如图所示，其中Si原子的杂化方式为________48．Li2CO3、Li2TiO3是锂离子电池中的常用材料，其中COeq\o\al(2－,3)的空间构型为____________，其含有的共价键类型有__________49．(SN)x具有类似黄铜的金属光泽和导电性，其结构片段如图：以S2Cl2为原料可制取(SN)x：S2Cl2S4N4S2N20℃,(SN)x(SN)x中N原子的杂化方式是______，S2Cl2的结构式为__________________50．钛形成的Tebbe试剂常用作有机反应的烯化试剂，其结构如图所示。其中氯原子和铝原子的杂化方式分别为____________51．钛形成的Ti(BH4)2是一种储氢材料。BHeq\o\al(－,4)的立体构型为__________。52．KBBF晶体生产原料纯化过程中的重要物质乙酸氧铍[Be4O(CH3COO)6]的分子为四面体对称结构，氧原子位于四面体中心，四个铍原子位于四面体的顶点，六个醋酸根离子则连接在四面体的六条棱上，如图所示，分子中碳原子杂化类型为____________，六个甲基中的碳原子形成的空间构型为______________53．钛某配合物可用于催化环烯烃聚合，其结构如图所示。钛的配位数为______，碳原子的杂化类型为_____54．尿素(H2NCONH2)分子中，原子杂化轨道类型有________55．硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)俗称硼砂，硼砂晶体中阴离子[B4O5(OH)4]2－的结构如图所示，其中硼原子的杂化方式为____________56．NH3的VSEPR模型的名称是__________57．NH3分子中氮原子的轨道杂化类型是________58．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______、______59．元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为________60．Ni2＋可与丁二酮肟()作用生成腥红色配合物沉淀A。丁二酮肟分子中碳原子的杂化轨道类型有________【立体构型及杂化类型的判断】答案1．H2S2．sp3杂化正四面体形3．平面三角形sp24．四面体形CSe2>CCl4>H2Se5．正四面体形sp36．三角锥形sp37．V形解析：Seq\o\al(2－,3)的电子式为，由于中心S原子含有两对孤电子对，所以该离子的空间结构为V形。8．V形解析：[H2F]＋的中心原子为F，它的最外层电子数为7，它的孤电子对数为eq\f(1,2)×(7－1－1×2)＝2，成键电子对数为2，价层电子对数为2＋2＝4，VSEPR模型为四面体，由于有两对孤电子对，故分子的空间结构为V形。 9．离子键、共价键正四面体形10．(1)1s22s22p2(2)spsp2sp3(3)15(4)sp2C解析：(2)—C≡N中的N原子、环上的N原子、—NH2中的N原子分别形成1、2、3个σ键且均有一对未成键电子，所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。(3)除每个双键上有1个π键外，其余均为σ键，共15个。(4)由于该分子中C与O形成双键，则应采取sp2方式成键，sp2杂化的C原子与氧原子间有1个σ键、1个π键。11．sp3sp12．120°sp2正四面体形13．三角锥形sp314．正四面体形sp315．(1)1(2)sp2、sp3sp2(3)NANA(4)V形、三角锥形、直线形sp3、sp3、sp解析：根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N=C中的π键和2氯4氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋eq\f(6－2×1,2)＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采取sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采取