高考化学一轮复习(第六辑)考点八十九 分子的立体构型(含解析)1

1考点八十九分子的立体构型聚焦与凝萃1．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)；2．能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型；3．认识一些典形的分子构型（如：CH4、NH3、C2H4等）；4．进一步了解有机化合物中碳的成键特征；5．知道配位键、配位化合物的概念；6．知道配位键、配位化合物的表示方法；7．了解配位键的形成过程；8．了解常见的配位化合物，知道配位化合物在国防及工农业中有重要作用。解读与打通常规考点一、分子的立体构型1．价层电子对互斥理论（1）价层电子对在球面上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。（2）孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例键角220直线形直线形BeCl2180°330三角形平面正三角形BF3120°21V形SnBr2105°440正四面体形正四面体形CH4109°28′31三角锥形NH3107°22V形H2O105°注意：（1）价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。（2）价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。2．杂化轨道理论当原子成键时，原子的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2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。sp杂化：同一原子中ns-np杂化成新轨道：一个s轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道。杂化轨道间的夹角为180°，分子的几何构型为直线形。sp2杂化：同一个原子的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合为3个sp2杂化轨道。杂化轨道间的夹角为120°，分子的几何构型为平面正三角形。sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的sp3杂化轨道。杂化轨道间的夹角为109°28′，分子的空间正四面体或V型、三角锥型。常见物质的VSEPR模型和分子(离子)立体模型化学式孤电子对数(a－xb)/2σ键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体模型名称中心原子杂化类型CO2022直线形直线形spHCN022直线形直线形spCH≡CH直线形spSO2123平面三角形V形sp2BF3033平面三角形平面三角形sp2SO3033平面三角形平面三角形sp2HCHO033平面三角形平面三角形sp2石墨层状结构sp2CH2=CH2平面形sp2C6H6平面六边形sp2CH3COOHsp3，sp2H2O224四面体形V形sp3H2S224四面体形V形sp3NH3134四面体形三角锥形sp3NCl3134四面体形三角锥形sp3CH4044正四面体形正四面体形sp3金刚石立体网状结构sp3CO2－3033平面三角形平面三角形sp2NO－3033平面三角形平面三角形sp2ClO－314四面体形直线形sp3H3O＋134四面体形三角锥形sp33SO2－3134四面体形三角锥形sp3ClO－3134四面体形三角锥形sp3NH＋4044正四面体形正四面体形sp3SO2－4044正四面体形正四面体形sp3PO3－4044正四面体形正四面体形sp33．配位键（1）概念：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子形成的共价键，即“电子对给予接受键”，是一类特殊的共价键。（2）表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供了孤电子对的原子，叫做给予体；B是接受电子对的原子，叫做接受体。（3）配位键与非极性键、极性键的区别与联系类型比较共价键非极性键极性键配位键本质相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用成键条件(元素种类)成键原子得、失电子能力相同(同种非金属)成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属)成键原子一方有孤电子对(配位体)，另一方有空轨道(中心离子)特征有方向性、饱和性（4）配合物：①定义：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，如Cu(NH3)4]SO4。②配合物的组成：一般中心原子(或离子)的配位数为2、4、6。③形成配合物的条件：配位体有孤电子对；中心原子有空轨道。④配合物的稳定性：配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配位体的性质有关。⑤配合物形成时的性质改变：颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成；溶解度的改变，如AgCl→Ag(NH3)2]+。隐性考点1．判断分子中心原子杂化类型的方法（1）根据杂化轨道的空间分布构型判断：①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。4②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。（2）根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。（3）根据等电子原理结构相似进行推断：如CO2是直线形分子，CNS-、NO2+、N3-与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。2．确定简单分子、离子空间构型的方法（1）σ键的电子对数的确定由分子式确定σ键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。（2）中心原子上的孤电子对数的确定中心原子上的孤电子对数=1/2(a－xb)。式中a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；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接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”。例如，SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a=6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x=2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b＝2。所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数=1/2×(6－2×2)=1。3．共价分子中原子最外层8电子结构的判断方法（1）由分子的电子式判断如CS2的电子式(与CO2相似)为，表明CS2分子中所有原子最外层达8电子稳定结构。（2）化合价法①含H原子的分子：分子中的氢原子一定不满足原子最外层8电子结构。②不含H原子的分子：分子中不含有氢原子，则看某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和是否等于8。即“|元素化合价|＋最外层电子数”之和是否等于8。如CO2分子中的碳原子：|＋4|＋4＝8；氧原子：|－2|＋6＝8，都满足最外层8电子结构；再如BF3分子中的硼原子：|＋3|＋3＝6≠8，未达到8电子结构。③非金属单质：若为同种元素构成的双原子分子，则看该元素原子的最外层电子数与其在分子中形成的共价键数之和是否为8即可。若为8，则其原子最外层满足8电子结构；反之，则不能满足。如N2、Cl2等均满足8电子结构。融合与应用例1．下列物质中存在配位键的是5()①H3O+②B(OH)4]-③CH3COO-④NH3⑤CH4A．①②B．①③C．④⑤D．②④答案：A例2．下列有关中心原子杂化轨道类型和分子几何构型的说法不正确的是()A．PCl3中P原子以sp3杂化，分子为三角锥形B．BCl3中B原子以sp2杂化，分子为平面三角形C．CS2中C原子以sp杂化，分子为直线形D．H2S中S原子以sp杂化，分子为直线形解析：A选项中PCl3中心原子的价电子对数为4，其中有一对孤电子对，sp3杂化，为三角锥形，A正确；B选项中BCl3中心原子B的价电子对数为3，sp2杂化，无孤电子对，为平面三角形，B正确；C选项中CS2中心原子的价电子对数为2，sp杂化，孤电子对数为0，为直线形，C正确；D选项中H2S中心原子S的价电子对数为4，孤电子对数为2，为V形，D错误。答案：D扫描与矫正【正误判断】(正确的打“√”，错误的打“×”)（每个判断2分，共40分）（）1．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°（）2．NH3分子的空间构型是三角锥形（）3．SO42-的空间构型为正四面体形（）4．NH4＋的电子式为，离子呈平面正方形结构（）5．NH＋4为正确四面体结构，可推测PH4+也为正四面体结构（2011·四川，7B）（）6．四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型（2012·海南，19-IB）（）7．气态SeO3分子的立体构型为正四面体（）8．PH3分子呈三角锥形（2012·上海，4A）（）9．CS2为V形的极性分子（）10．NO3-的空间构型是平面三角形（）11．配位键是共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键（）12．在NH＋4和Cu(NH3)4]2+中都存在配位键（2009·海南，19-3B）（）13．分子中中心原子杂化后形成的轨道构型与分子的构型是相同的（）14．ClO3-的空间构型为平面三角形（2010·海南，19-ⅠB）（）15．PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构6（）16．1个甘氨酸分子中存在9对共用电子（）17．CH2Cl2和CCl4均是四面体构型的非极性分子（）18．中心原子的杂化轨道数＝σ键数＋孤对电子数（）19．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越强（）20．配位化合物中只有配位键实训与超越【7+1模式】一、单选（7×6分=42分）1．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是()A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对C．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键D．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键2．下列叙述中正确的是()A．NH3、CO、CO2都是极性分子B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子3．【2014·上海，7】下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是()A．H3O+和OH-B．CO和N2C．HNO2和NO2-D．CH3+和NH4+4．下列说法正确的是()A．含有非极性键的分子一定是非极性分子B．非极性分子中一定含有非极性键C．由极性键形成的双原子分子一定是极性分子D．键的极性与分子的极性无关5．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是()A．直线形，三角锥形B．V形，三角锥形C．直线形，平面三角形D．V形，平面三角形6．若ABn的中心原子A上没有孤对原子，运用价层电子对互斥理论，下列说法正确的是()A．若n＝2，则分子的立体结构为V形B．若n＝3，则分子的立体结构为三角锥形7C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形D．以上说法都不正确7．某化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3°。下列推断不正确的是()A．AB2分子的空间构型为“V”型B．A—B键为极性共价键，AB2分子为非极性分子C．AB2与H2O相比，AB2的熔点、沸点比H2O的低D．AB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键二、填空（18分）8．【2013·新课标全国卷Ⅰ】（1）碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：化学键C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O键能/(kJ·mol-1)356413336226318452①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是。②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化