第24讲　化学键　分子的空间结构

1/1第24讲化学键分子的空间结构1.了解共价键的形成、极性和类型（σ键和π键）；能比较不同类型的粒子间作用力的联系与区别，能说明典型物质的成键类型。2.能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构，能用价层电子对互斥模型或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。考点一化学键必备知识一、化学键与化合物类型1.化学键的概念与分类2.离子键和共价键的比较比较项目离子键共价键非极性键极性键概念带离子之间的相互作用原子间通过所形成的相互作用成键粒子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对与成键原子间的静电作用形成条件活泼与活泼经电子得失形成离子键；或者铵根离子与酸根离子之间形成离子键元素原子之间成键元素原子之间成键成键表征符号电子式：用电子式表示CaCl2形成过程为电子式或结构式：HCl结构式为H—Cl，用电子式表示HCl形成过程为形成的物质离子化合物如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等非金属单质如H2、Cl2、N2（稀有气体除外）；某些共价化合物（如H2O2）或离子化合物（如Na2O2）共价化合物如HCl、CO2、CH4或离子化合物如NaOH、NH4Cl3.离子化合物和共价化合物项目离子化合物共价化合物含义由构成的化合物只含的化合物构成微粒化学键类型一定含有，可能含有只含有有以下物质：①O2②金刚石③NaCl④H2SO4⑤Na2CO3⑥NH4Cl⑦NaHCO3⑧Ne⑨Na2O2⑩NaOH（1）以上物质中，只含有共价键的是（填序号，下同）；只含有离子键的是；既含有共价键又含有离子键的是。（2）属于共价化合物的是；属于离子化合物的是。4.电子式（1）概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。（2）常见物质或微粒电子式的书写原子钠原子：氯原子：简单离子铝离子：氟离子：复杂离子铵根离子：、氢氧根离子：非金属单质氮气：离子化合物氯化镁：过氧化钠：共价化合物二氧化碳：过氧化氢：（3）用电子式表示化合物的形成过程①离子化合物：如NaCl，。②共价化合物：如H2O，，HCl：H×＋·Cl‥‥︰二、共价键及键参数1.共价键的本质与特征共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用，其特征是具有方向性和饱和性。注意：氢气中的s-sσ键不具有方向性。2.共价键的分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式σ键电子云“”重叠π键电子云“”重叠形成共价键的电子对是否偏移键共用电子对偏移键共用电子对偏移原子间共用电子对的数目单键原子间有共用电子对双键原子间有共用电子对三键原子间有共用电子对3.σ键与π键的比较键型σ键π键成键方向沿轴方向“头碰头”，存在s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键平行或“肩并肩”，存在p-pπ键电子云形状特征轴对称（可以旋转）镜面对称（不可以旋转）牢固程度键强度大，不易断裂键强度较小，容易断裂成键判断规律共价单键——σ键共价双键——个σ键，个π键共价三键——个σ键，个π键σ键形成过程中电子云重叠程度比〔人教选择性必修3〕苯分子中的大π键（1）大π键的概念在一个平面形的多原子分子中，如果相邻原子有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心π键。这种多中心π键又称为“共轭π键”或“离域π键”，简称“大π键”，表示为Πnm，其中m为平行的p轨道数（即参与形成大π键的原子数），n为平行（2）大π键的形成条件①所有参与离域π键的原子都必须在同一平面内，即连接这些原子的中心原子只能采取sp或sp2杂化。②所有参与离域π键的原子都必须提供一个或两个相互平行或接近平行的p轨道。③根据泡利原理，参与离域π键的p轨道上的电子数必须小于2倍的p轨道数。（3）苯分子中的大π键苯分子中的6个碳原子都以σ键与氢原子结合，每个碳原子再以2个σ键与其他碳原子结合，形成了一个以6个碳原子为中心的大π键，表示为Π664.键参数（1）概念（2）键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。易错辨析（1）共价键的成键原子只能是非金属原子。（）（2）所有物质中都存在化学键。（）（3）在任何情况下，都是σ键比π键强度大。（）（4）碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。（）（5）非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，多个原子间可能形成离子键。（）关键能力考向1化学键与化合物类型的判断1.〔教材习题改编〕下列关于σ键和π键的说法不正确的是（）A.σ键能单独形成，π键不能单独形成B.σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转C.双键中一定有一个σ键，一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键D.CH3—CH3、CH2CH2、CH≡CH中的σ键都是C—C，2.有以下8种物质：①Ne ②HCl③P4 ④H2O2⑤Na2S ⑥NaOH⑦Na2O2 ⑧NH4Cl请用上述物质的序号填空：（1）不存在化学键的是。（2）只存在极性共价键的是，只存在非极性共价键的是。（3）属于共价化合物的是。（4）既存在非极性共价键又存在极性共价键的是。（5）只存在离子键的是。（6）既存在离子键又存在共价键的是。（7）属于离子化合物的是。离子化合物和共价化合物的判断方法考向2基本化学用语3.下列图示或化学用语正确的是（）A.（2025·重庆模拟）HClO的电子式：HB.（2025·山东菏泽模拟）基态Cr原子的价层电子轨道表示式为C.（2025·山东潍坊模拟）用电子式表示HCl的形成过程：H×＋·Cl‥‥··D.（2025·山东潍坊模拟）N2中σ键的原子轨道的电子云图形：4.（2025·河北唐山模拟）反应2Cr2O72－＋3CH3CH2OH＋16H＋＋13H2O4CrH2O63+＋A.基态Cr3＋核外价层电子排布图为B.碳的基态原子最高能级轨道形状为哑铃形C.基态O的价层电子排布式为2s22p6D.H2O的形成过程可表示为H×＋·O‥‥·＋×H电子式书写常见的四大误区误区一混淆离子化合物与共价化合物的电子式。如NaCl错写成Na··Cl‥‥H＋[··误区二漏写未参与成键的电子对。如CCl4错写为Cl︰C‥Cl‥Cl︰Cl，NH3错写为H误区三错写分子中原子的结合方式。如HClO中H应与O相结合，而错写成H︰Cl‥‥︰误区四误合并离子。如Na2S的电子式错写成Na2＋[︰S考向3共价键及键参数5.下列说法错误的是（）化学键C—HSi—HCC—OSi—OC—CSi—Si键能/（kJ·mol－1）411318799358452346222A.1个CO分子内含有1个σ键和2个π键B.键能：C—H＞Si—H，因此甲硅烷没有甲烷稳定C.键长：C—Si＜Si—Si，因此熔点：SiC＞SiD.键长：C—C＜Si—Si，因此金刚石的硬度小于晶体硅6.含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。（1）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）利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有个σ键，个π键。考点二分子的空间结构必备知识一、价层电子对互斥（VSEPR）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）孤电子对的排斥力较大，孤电子对数越多，排斥力越强，键角越小。2.价层电子对数的计算（1）计算方法：价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数其中：①a表示。对于主族元素：a＝。对于阳离子：a＝－离子的电荷数。如NH4＋中a＝5－1＝对于阴离子：a＝＋离子的电荷数（绝对值）。如CO32－中a＝4＋2②x表示与中心原子结合的原子数。③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1）。（2）计算下列微粒中心原子的价层电子对数微粒AsH3H3O＋H2SeCOSO2BF3XeF2价层电子对数3.中心原子的价层电子对数与分子（或离子）空间结构之间的关系价层电子对数σ键数孤电子对数VSEPR模型分子（或离子）空间结构220直线形形330平面三角形形21形440四面体形形31形22形二、杂化轨道理论1.理论要点原子成键时，原子价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间夹角不同，分子的空间结构不同。2.三种杂化轨道类型3.计算下列分子（或离子）的价层电子对数并判断杂化轨道类型实例σ键电子对数孤电子对数价层电子对数（杂化轨道数）中心原子的杂化类型CO2SO2NH3H2OCONH提醒：杂化轨道的数目＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子的σ键电子对数（与中心原子直接相连的原子个数）＝中心原子的价层电子对数。易错辨析（1）杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。（）（2）分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体形结构。（）（3）NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。（）（4）只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。（）（5）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。（）关键能力考向1分子（或离子）空间结构的判断1.下列说法正确的是（）A.（2024·浙江1月选考）SO2的价层电子对互斥（VSEPR）模型：B.（2024·吉林高考）PCl3的空间结构：平面三角形C.（2024·江苏高考）H2O的空间结构为直线形D.（2024·贵州高考）SO32－2.下列分子或离子的VSEPR模型及空间结构均正确的是（）选项分子或离子VSEPR模型名称分子或离子的空间结构AH2SeV形V形BCO平面三角形平面三角形CPCl3四面体形平面三角形DBBr3平面三角形三角锥形四步判断分子（或离子）的空间结构（1）没有孤电子对时，VSEPR模型与分子（或离子）的空间结构一致。（2）有孤电子对时，略去VSEPR模型中的孤电子对，得分子（或离子）的空间结构。考向2杂化轨道类型的判断3.〔教材习题改编〕下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（）A.CO2与SO2B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3D.C2H6与C2H24.下列有关杂化轨道的判断正确的是（）A.NH4＋和H2O的中心原子轨道杂化类型均为B.NCl3和NH3中的N均为sp2杂化C.金刚石、石墨、石墨炔，这三种物质中的碳原子都是sp3杂化D.不存在稳定的NF5分子，原因是N原子价层只有4个原子轨道，不能形成5个N—F键5.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）乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一种有机化合物，分子中氮、碳原子的杂化类型分别是、。（3）HOCH2CN分子中碳原子的杂化轨道类型是。（4）丙烯腈分子（H2CCH—C≡N）中碳原子杂化轨道类型为（5）氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3·BH3＋6H2O3NH4＋＋B3O63－＋9H2。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由变为。1.（2025·山东高考7题）用硫酸和NaN3可制备一元弱酸HN3。下列说法错误的是（）A.NaN3的水溶液显碱性B.N3－的空间结构为C.NaN3为含有共价键的离子化合物D.N3－的中心2.（2025·黑吉辽蒙高考3题）Cl2O可用于水的杀菌消毒，遇水发生反应：Cl2O＋H2O2HClO。下列说法正确的是（A.反应中各分子的σ键均为p-pσ键B.反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形C.Cl—O键长小于H—O键长D.HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对3.（2024·甘肃高考14题）温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是（）A.相同条件下N2比O2稳定 B.N2O与NO2C.N2O中N—O比N—N更易断裂