适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第26讲分子的空间结构课件

第26讲分子的空间结构【课标指引】

1.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用相关理论和模型进行解释和预测。2.知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。考点一价层电子对互斥模型(VSEPR模型)考点二杂化轨道理论目录索引

素养发展进阶答题模板2键角的比较及原因分析考点一价层电子对互斥模型(VSEPR模型)必备知识•梳理1.理论要点(1)价层电子对互斥模型认为,分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”________的结果。

(2)VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的________。

多重键只计其中的σ键电子对,不计π键电子对

相互排斥

孤电子对

2.中心原子价层电子对数的计算用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。其中:a为中心原子的价电子数(对于主族元素等于原子的________电子数,阳离子要减去电荷数,阴离子要加上电荷数);x为与中心原子结合的原子数;b为与中心原子结合的原子最多能________的电子数(氢原子为1,其他原子=8-该原子的价电子数,如卤族元素为1,氧族元素为2等)。

原子数

孤电子对数

最外层

接受

3.VSEPR模型与分子(或离子)空间结构的关系

电子对数σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型名称分子(或离子)空间结构实例220直线形直线形BeCl2330平面三角形平面三角形BF321角形SnBr2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322角形H2O【应用示例】实验室中利用NaClO3、Na2SO3和稀硫酸反应制备ClO2:2NaClO3+Na2SO3+H2SO42Na2SO4+2ClO2↑+H2O。4四面体形

4三角锥形关键能力•提升考向1根据VSEPR模型推测分子(或离子)的空间结构例1下列分子或离子的VSEPR模型及空间结构正确的是(

)选项分子或离子VSEPR模型名称分子或离子的空间结构AH2Se角形角形B

四面体形三角锥形CPCl3四面体形平面三角形DBBr3平面三角形三角锥形B[对点训练1](2023·广东佛山期中)根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子空间结构相同的是(

)A.SO2和CO2

B.BF3和NH3C.PH3和H2S

D.CCl4和D考向2根据VSEPR模型比较键角的大小例2下列分子或离子中键角按照由大到小的顺序排列的是(

)①BCl3

②NH3

③H2O

④

⑤BeCl2A.⑤①④②③

B.⑤④①②③C.④①②⑤③

D.③②④①⑤A归纳总结运用VSEPR模型比较键角的基本方法[对点训练2]

比较下列分子(或离子)中共价键的键角大小(填“>”“=”或“<”)。(1)H2O

NH3

CH4;

(2)NH3

PH3

AsH3;

(3)NF3

NCl3

NBr3;

<<>><<>>考点二杂化轨道理论必备知识•梳理1.理论要点(1)当原子成键时,原子中能量_______的价电子轨道发生混杂,混杂时保持轨道总数________,得到与原轨道数目________、方向________的一组新的能量_______的杂化轨道。

(2)杂化轨道数不同,轨道间的________不同,形成分子的空间结构也不同。相近

不变

相等

不同

相同

夹角

2.三种类型

180°直线

120°平面三角

109°28'四面体

3.杂化轨道类型与分子(或离子)空间结构的关系

分子(或离子)(A为中心原子)中心原子的孤电子对数中心原子的杂化方式分子(或离子)的空间结构实例AB20

BeCl21sp2角形SO22sp3

H2OAB30

BF31sp3

NH3AB40

CH4、sp直线形

角形

sp2平面三角形

三角锥形

sp3正四面体形

【应用示例】我国医学典籍《本草衍义》中记载了有关砒霜(As2O3)的制备、性质和药用等。As2O3是两性氧化物,其二聚分子的结构如图所示,溶于盐酸生成AsCl3,AsCl3被LiAlH4还原生成AsH3。(1)As2O3二聚体中,As原子采取________杂化,O原子采取________杂化。

(2)AsCl3中心As原子采取________杂化,其分子的空间结构为________。

(3)LiAlH4中阴离子为,中心Al原子采取________杂化,其离子的空间结构为___________。

sp3sp3sp3三角锥形

sp3正四面体形

关键能力•提升考向1判断分子(或离子)中心原子的杂化类型

例1(2023·广东揭阳检测)徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是(

)A.H2O2分子中的O为sp2杂化B.CO2分子中的C原子为sp杂化C.BF3分子中的B原子为sp3杂化D.CH3COOH分子中的C原子均为sp2杂化B解析

H2O2分子中氧原子形成2个σ键,含有2对孤电子对,所以O为sp3杂化,A错误;CO2分子为直线形结构,C原子为sp杂化,B正确;BF3分子中B与F形成3个σ键,所以B原子为sp2杂化,C错误;CH3COOH分子中羧基中C原子形成3个σ键,没有孤电子对,采取sp2杂化,但甲基中碳原子形成4个σ键,没有孤电子对,采取sp3杂化,D错误。[对点训练1](2023·广东广州检测)从微粒结构角度分析,下列说法正确的是(

)A.的空间结构为V形,中心原子的杂化形式为sp3B.ZnCO3中,阴离子空间结构为平面三角形,C原子的杂化形式为sp3C.根据价层电子对互斥模型,H2S、SO2、SO3三种分子中,中心原子价层电子对数相等D.三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式,两种形式中S原子的杂化轨道类型相同A考向2分子(或离子)的空间结构与中心原子的杂化类型例2下列分子或离子的空间结构和中心原子的杂化方式不正确的是(

)D解析

SO2分子中S原子的价层电子对数为2+(6-2×2)=3,含有2个σ键电子对和1个孤电子对,则VSEPR模型为平面三角形,略去孤电子对可知,SO2的空间结构为角形,结合杂化轨道的作用推知,中心S原子采取sp2杂化。[对点训练2]

下列分子中心原子的杂化轨道类型相同,分子的空间结构也相同的是(

)A.H2O、SO2

B.H2O、NH3C.NH3、HCHO D.BeCl2、CO2D解析

BeCl2、CO2中心原子均采取sp杂化,分子的空间结构均为直线形。素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东惠州第三次调研)资源化利用CO2是实现“碳中和”的重要途径,CO2光催化转化为CH4的方法入选了2020年世界十大科技进展,其原理为CO2+4H2

CH4+2H2O。下列有关CO2、CH4的说法正确的是(

)A.CO2的空间结构是V形

B.CH4是极性分子C.电负性:O>C>H

D.CO2转化为CH4体现了CO2的还原性C解析

二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2,孤电子对数为0,空间结构为直线形,A错误;甲烷的空间结构为结构对称的正四面体形,属于非极性分子,B错误;元素的非金属性越强,电负性越大,元素的非金属性O>C>H,则电负性O>C>H,C正确;由方程式可知,反应中二氧化碳中碳元素的化合价降低被还原,二氧化碳是反应的氧化剂,表现氧化性,D错误。2.(2023·广东河源检测)下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是(

)选项粒子空间结构杂化方式ASO3平面三角形S原子采取sp杂化BSO2V形S原子采取sp3杂化C

三角锥形C原子采取sp2杂化DC2H2直线形C原子采取sp杂化D解析

SO3分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-3×2)/2=3,所以硫原子采用sp2杂化,为平面三角形结构,A错误;SO2的价层电子对个数=2+(6-2×2)/2=3,硫原子采取sp2杂化,该分子为V形结构,B错误;碳酸根离子中心原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(4+2-3×2)/2=3,所以杂化方式是sp2,为平面三角形结构,C错误;乙炔(CH≡CH)分子中每个C原子含有2个σ键和2个π键,价层电子对个数是2,为sp杂化,为直线形,D正确。进阶2练热点·提素能3.(2023·广东江门一模)石墨烯是一种单层二维晶体,可利用强氧化剂在石墨层间引入大量基团(如—OH、—COOH等),以削弱层间作用力,而剥落得到氧化石墨烯。下列说法错误的是(

)A.氧化石墨烯中C原子杂化方式与石墨相同B.石墨中C原子个数与C—C个数比为2∶3C.氧化石墨烯在水中的溶解度大于石墨烯D.氧化石墨烯能够剥落,是因为削弱了石墨层与层之间的范德华力A解析

石墨中C原子采取sp2杂化,氧化石墨烯中饱和C原子采取sp3杂化,双键C原子采取sp2杂化,A错误;石墨中C原子形成六元环,每个C原子与另外3个C原子相连,根据均摊法可知,C原子个数与C—C个数比为1∶1.5=2∶3,B正确;氧化石墨烯中含有羟基,能与水分子形成分子间氢键,故氧化石墨烯在水中的溶解度大于石墨烯,C正确;石墨中层与层之间的作用力为范德华力,结合题干已知信息,氧化石墨烯能够剥落,是因为削弱了石墨层与层之间的范德华力,D正确。4.(2024·河北保定重点高中联考)我国科学家成功利用CO2和H2人工合成了淀粉,使淀粉的生产方式从农业种植转为工业制造成为可能,其原理如图所示。下列说法不正确的是(

)A.CO2分子中σ键和π键个数比为1∶1B.步骤Ⅱ中碳原子的杂化方式由sp3变为sp2C.H2O2中O原子采取sp杂化,故H2O2的空间结构为直线形D.二羟基丙酮分子中碳原子的杂化类型为sp2、sp3C进阶3研真题·明考向5.(2022·辽宁卷)理论化学模拟得到一种

,结构如图。下列关于该离子的说法错误的是(

)

A.所有原子均满足8电子结构B.N原子的杂化方式有2种C.空间结构为四面体形D.常温下不稳定B6.(1)(2023·全国甲卷,35节选)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在,其空间结构如图所示,二聚体中Al的轨道杂化类型为________。

(2)(2023·全国乙卷,35节选)SiCl4的空间结构为___________,其中Si的轨道杂化形式为________________。

(3)(2023·湖南卷,17节选)比较分子中的C—Ga—C键角大小:Ga(CH3)3________(填“>”“<”或“=”)Ga(CH3)3(Et2O),其原因是__________________________________________________________。

sp3正四面体形

sp3>Ga(CH3)3和Ga(CH3)3(Et2O)中Ga杂化类型分别为sp2、sp3(4)(2023·山东卷,16节选)ClO2中心原子为Cl,Cl2O中心原子为O,二者均为V形(或角形)结构,但ClO2中存在大π键()。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为________;O—Cl—O键角________(填“>”“<”或“=”)Cl—O—Cl键角。比较ClO2与Cl2O中Cl—O的键长并说明原因________________________。sp2>Cl—O键长:ClO2<Cl2O,ClO2分子中既存在σ键,又存在大π键,Cl2O分子中只存在σ键解析

(1)Al2Cl6中Al形成4个σ键(其中一个由Cl提供孤电子对形成配位键),则Al为sp3杂化。(2)SiCl4的中心原子的价层电子对数为4,Si的杂化方式为sp3,空间结构为正四面体形。(3)Ga(CH3)3分子中中心原子形成3个σ键,无孤电子对,中心原子Ga为sp2杂化,Ga(CH3)3分子为平面三角形,C—Ga—C键角为120°;Ga(CH3)3(Et2O)分子中中心原子Ga的价层电子对数为4,Ga杂化类型为sp3杂化,Ga(CH3)3(Et2O)形成四面体结构,C—Ga—C键角接近109°28'。(4)ClO2中存在大π键(),说明中心原子Cl是sp2杂化。在ClO2中,O—Cl—O键角约为120°,而Cl2O中氧原子为sp3杂化,Cl—O—Cl键角约为109°28',故键角前者大于后者。在ClO2中Cl和O之间还存在π键,类似于双键,Cl2O中Cl—O为单键,而键长双键<单键。答题模板2键角的比较及原因分析模板应用1.(2022·北京卷,15节选)H2O中O和

中S均为sp3杂化,比较H2O中H—O—H键角和

中O—S—O键角的大小并