【志鸿优化设计】2014届高考化学一轮复习物质结构与性质第4讲分子空间构型与物质性质练习苏教版选修3

第 4 讲分子空间构型与物质性质考纲点击1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。2“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。3了解键的极性和分子的极性，了解极性分子和非极性分子及其性质的差异。4了解简单配合物的成键情况。一、分子构型与物质的性质( 一 ) 分子的空间构型1杂化轨道理论简介(1)sp杂化sp 杂化轨道由 _和 _组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈 _形，如 _ 。(2)sp 2 杂化sp2 杂 化轨 道 由 _ 和 _ 组 合而 成， 杂 化轨 道 间夹 角为 _ ，呈_ ，如 _。(3)sp 3 杂化sp3 杂化轨道由 _和_组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈 _形，如 _。2价层电子对互斥模型(1) 中心原子上的价电子都用于形成共价键ABn几何构型范例n 2n 3n 4(2) 中心原子上有孤对电子的分子中心原子上的_，并参与 _。分子的立体结构模型与其 VSEPR模型不完全相同，如H O呈 _形， NH分子呈 _形。233常见分子的立体结构分子类型实例结构式立体结构其他实例三原子COBeCl22分子H2OSO2、H2S四原子HCHOBF3分子NHPH33五原子CHCCl44分子CH3ClCH3Br4等电子原理_相同、_相同的分子具有相似的_ ，它们的许多性质 _，如 CO和 _。特别提示：由于孤对电子参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3 杂化轨道有2 个是由孤对电子占据的，其分子不呈正四面体构型，而 呈 V 形，氨分子中氮原子的sp3 杂化轨道有1 个由孤对电子占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。( 二 ) 分子的极性和手性1分子内各原子及共价键的空间排布_，分子内正、负电荷中心_的分子为非极性分子； 分子内各原子及共价键的空间排布_，分子内正、 负电荷中心 _的分子为极性分子。常见分子中，属非极性分子的不多，具体有：(1) 非金属单质分子。如稀有气体、H2、 Cl 2、 N2 等。(2) 结构对称的直线形分子。如CO2。1(3) 结构对称的正三角形分子。如： BF3、 BCl3。(4) 结构对称的正四面体形分子。如CH4、 CCl4、 P4。而其他大多数分子则为极性分子。如HCl、H2O、 NH3、 CH3Cl 等。2相似相溶原理(1) “相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于 _ ，极性溶质一般能溶于_ 。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性_。(2) “相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水_，而戊醇在水中的溶解度明显 _。(3) 如果溶质与水发生反应，将增加物质的溶解度，如SO2。3手性(1) 手性异构： 具有完全相同的组成和原子排列的分子，如左手和右手一样互为_，在三维空间里_ 的现象。(2) 手性分子：具有 _的分子。(3) 手性碳原子：在有机物分子中，连有_的碳原子。含有一个手性碳原子的分子是手性分子，如。特别提示 ： (1) 分子的极性与键的极性没有必然的联系。由极性键形成的分子不一定是极性分子，如CO2；含有非极性键的分子也不一定是非极性分子，如H2O2。(2) 几种常见共价分子的空间构型直线形： O=C=O、H Cl 、NN、CHCHV形： H2O键角 (H O H)为 10430平面形： CH2=CH2及苯 C6H6三角锥形：NH3键角 (H N H) 为 10718正四面体：CH4和 CCl4 及 NH4 键角为 10928； P4 键角为 60(3) 无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(HO) RO， n 值越大， R 的正电性越高，使R O H 中 O 的电子向 Rm n偏移，在水分子的作用下容易电离出HClO HClO HClO HClO ，H ，酸性越强。如酸性：234HNO HNO， H SO H SO。232324) 。即时训练 1 下列关于丙烯 (CH CH=CH)的说法正确的是 (32A丙烯分子中有8 个 键， 1 个 键B丙烯分子中 3 个碳原子都是sp3 杂化C丙烯分子不存在极性键D丙烯分子中 3 个碳原子在同一直线上二、 配合物的形成和应用1配合物的形成(1) 配合物：由提供孤对电子对的 _与接受孤对电子对的 _以_ 结合形成的化合物称为配位化合物。(2) 形成条件：配位体有 _ ，中心原子或离子有 _。(3) 配位体的内界与外界22配合物的应用在实验研究中， 人们常用形成配合物的方法来_、_、_测定物质的组成；在生产中，配合物被广泛用于染色、_、硬水软化、 _领域；在许多尖端研究领域如激光材料、_、_ 的研究， _研制方面，配合物发挥的作用越来越大。特别提示 ： 1常见的中心原子或离子：Fe3 、 Cu2 、Zn2 、Ag 、Al 3 、Fe、 Ni 、 Co等。2常见的配位体：等。H2O、NH3、 CO、 F 、Cl、 CN即时训练 23 42中 Pt2的配位数是 () 。在 Pt(NH ) ClA 1 个B 2 个C 4 个D 6 个一、分子极性的判断由非极性键结合而成的分子是非极性分子， 由极性键结合而成的非对称性分子一般是极性分子；由极性键结合而成的完全对称性分子为非极性分子。【例 1】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 都是直线形分子方法归纳分子极性的判断方法(1) 只含非极性键的双原子分子一定是非极性分子，如H2、 N2、 O2 等。(2)AB n 型分子，可根据分子的立体构型进行判断：若分子是对称的( 直线形、正三角形、正四面体等 ) ，极性键的极性向量和等于零时， 为非极性分子； 否则是极性分子。 如 CH4、CO2等含有极性键，是非极性分子； H2O、 NH3 等含有极性键，是极性分子。(3)AB n 型分子中若中心原子A 的化合价的绝对值该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不等，则为极性分子。BCl 3 、 CO2是非极性分子；SO2、 NF3 是极性分子。二、分子的空间构型与杂化方式的判断1根据分子结构式进行推断(1) 公式：杂化轨道数中心原子孤对电子对数( 未参与成键 ) 中心原子形成的 键个数(2) 中心原子形成 键个数的判断方法：因为两原子之间只能形成一个 键，所以中心原子形成的 键个数等于中心原子结合的原子数。(3) 中心原子孤对电子对数的判断方法：n中心原子 (A) 未用于键合的孤对电子对数对于通式 AXmA的族序数 X的化合价绝对值 m ( n)2624 ( 2)；如 SO4 中的孤对电子对数22 0、中的孤对电子对数514 ( 1)NH4 0、 HCN中的孤对电子对数24 1 3 0。22根据分子的空间构型推断杂化方式多原子 (3 个或 3 个以上 ) 分子的立体结构与中心原子杂化方式的对照：分子的立正四面三角锥形V 形平面三V 形直线形体结构体形角形杂化类型sp3sp2sp(1) 只要分子构型为直线形的，中心原子均是sp杂化，同理，只要中心原子是sp 杂化的，分子构型均为直线形。(2) 只要分子构型为平面三角形的，中心原子均是sp2 杂化。(3) 只要分子中的原子不在同一平面内的，中心原子均是sp3 杂化。3(4)V 形分子的判断需要借助孤对电子，有一对孤对电子的中心原子是sp2 杂化，有两对孤对电子的中心原子是sp3 杂化。3根据等电子体原理结构相似进行推断如： CO2是直线形分子，与 CO2 是等电子体，所以分子构型均为直线形，CNS、NO2、 N3中心原子均采用 sp 杂化。【例 2】判断下列物质的立体结构和杂化类型。PF3_； SO3_ ； SO2_。方法指导1判断分子的杂化方式时， 首先要判断出中心原子， 然后判断各原子的最外层电子数，再判断孤对电子、 及 键。2杂化轨道类型与分子空间构型的关系及常见分子杂化杂化轨道常见分子类型几何构型sp直线形BeCl2、HgCl2、CHCH 等2平面三角形BF 、 BCl 、 CH=CHsp3322sp 3四面体形CH4、 CCl4、 NH3( 三角锥形 ) 、 H2O(V 形 )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或在一定场效应作用下，分子构型会发生变化，如NH、H O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32相同的结构特征。1下列说法中错误 的是 () 。A SO2、 SO3 都是极性分子)2中都存在配位键B在 NH 和 Cu(NH434C元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强D 原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性2 SiCl 4 的分子结构与CCl4 类似，对其做出如下推测，其中不正确的是() 。A SiCl 4 是分子晶体B常温、常压下SiCl 4 是气体C SiCl 4 的分子是由极性键形成的非极性分子D SiCl 4 熔点高于CCl43下列说法正确的是() 。A CHCl3 是三角锥形B AB2 是 V 形，其 A 可能为 sp 2 杂化C二氧化硅中Si 以 sp 杂化，是非极性分子D NH4 是平面四边形结构4用 VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中不正确的是() 。A NH4 为正四面体形B CS2 为直线形C HCN为折线形 (V 形 )D PCl3 为三角锥形5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2B sp ，范德华力2C sp ，氢键3D sp ，氢键6NH3、 H2 O等是极性分子，CO2、 BF3 、CCl4 等是极性键构成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn 型分子是非极性分子的经验规律是() 。4A在 ABn 分子中 A 原子的所有价电子都参与成键B在 ABn 分子中 A 的相对原子质量应小于B 的相对原子质量C在 ABn 分子中每个共价键的键长都相等D分子中不能含有H 原子7 A、B、 C、 D 四种元素处于同一周期。在同族元素中，A 的气态氢化物沸点最高，B的最高价氧化物对应水化物的酸性在同周期中最强，C 的电负性介于A、B 之间，D 与 B 相邻。(1)C 原子的价电子排布式为_ 。(2)A 、B、 C 三种原子的第一电离能由大到小的顺序是( 写元素符号 )_ 。(3)B 的单质分子中存在_个 键； D 的气态氢化物DH4 分子中的中心原子轨道采用 _杂化。 B 和 D 形成一种超硬、耐磨、耐高温的化合物，该化合物属于_晶体，其硬度比金刚石_( 填“大”或“小” ) 。(4)A 的气态氢化物的沸点在同族中最高的原因是_ 。8 (2011 福建理综 ) 氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：(1) 基态氮原子的价电子排布式是 _ 。(2)C 、N、 O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_ 。(3) 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。NH 分子的空间构型是_； NH 分子中氮原子轨道的杂化类型是_ 。324肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l) 2N2H4(l)=3N2(g) 4H2O(g) 1 038.7 kJ mol 1H若该反应中有4 mol N H 键断裂，则形成的 键有 _mol 。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。 N2H6SO4 晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4 的晶体内不存在 _( 填标号 ) 。a离子键B共价键c配位键D范德华力(4) 图 1 表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4 个氮原子分别位于正四面体的4个顶点 ( 见图 2) ，分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成 4 个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_( 填标号 ) 。a CF4b CH4d HOc NH425参考答案基础梳理整合一、 ( 一 )1 (1)1 个 s 轨道1 个 p 轨道180直线HCC H(2)1 个 s 轨道2 个 p 轨道120平面三角形HCHO(3)1 个 s 轨道3 个 p 轨道10928正四面体CH42 (1) 直线形CO2平面三角形BF3正四面体形CCl4(2) 孤对电子也要占据中心原子周围空间互相排斥V三角锥3O=C=O 直线形V 形平面三角形三角锥形正四面体形l变形四面体4原子总数价电子总数化学键特征相似N2( 二 )1 对称重合不对称不重合2 (1) 非极性溶剂极性溶剂越强(2) 互溶 减小3 (1) 镜像不能重叠(2) 手性异构体(3) 四个不同基团即时训练 1A解析： 丙烯分子中2 个碳原子是sp2 杂化，只有一个碳原子是sp3 杂化， B 错误；丙烯分子中中间的碳原子是sp2 杂化，所以3 个碳原子一定不在同一直线上，D错误。二、 1 (1) 配位体中心原子配位键(2) 孤对电子空轨道2检验金属离子分离物质定量电镀金属冶炼超导材料抗癌药物催化剂即时训练 2C 解析： 根据结构可知 4 个 NH3 是配体，所以 C 正确。核心归纳突破【例1】 B 解析： 分子的极性一般与物质的空间结构有关，空间结构对称，这属于非极性分子，反之属于极性分子。对于ABn 分子，其经验规则是中心原子A 的化合价的绝对值若等于最外层电子数，则属于非极性分子， 反之属于极性分子。 当然根据分子的极性也可以判断它的空间结构。键的极性只与是否属于同种非金属有关，而物质的稳定性在结构相似的条件下，与原子半径有关。所以选项A 中 CO2 属于非极性分子；选项C 中 HF、 HCl、 HBr、HI 的稳定性减弱；选项D 中的 H2O属于 V 形结构。【例 2】 答案： 三角锥形、 sp3平面三角形、 sp2V 形、 sp 21 对孤对电子，是 sp3解析： P 最外层有5 个电子与 3 个 F 原子形成 3 个 键后还余杂化，三角锥形； SO：孤对电子对数为6232 0， 键个数为 3，所以是 sp 杂化，平32面三角形；26222，所以是2杂化， V 形。SO：孤对电子对数为2 1， 键个数为sp演练巩固提升1 A解析： A选项中， SO是平面三角形的分子，为非极性分子，明显错误。32 B解析： 由 SiCl 4的分子结构与CCl4 类似，可知SiCl 4 也是正四面体结构的分子晶体，且其相对分子质量大于CCl4 的，故 SiCl 4 的熔沸点应高于CCl4 的，所以常温常压下 SiCl 4不是气体， B 不正确。因 SiCl 4的结构对称，所以SiCl 4 是非极性分子。3 B解析： CHCl3 分子中C 原子没有孤对电子，是四面体结构，A 错误； AB2 分子中 A原子如果以sp2 或 sp 3 杂化均是V 形， B 正确；二氧化硅中硅以sp3 杂化，且是原子晶体，无6D 。分子， C ； NH 是正四面体 构，44C、CS2、HCN、 PCl3 构中价 子 数分 4 、 2 、 2 、 4 ，解析： NH4VSEPR模型分子 正四面体形、直 形、直 形、空 四面体形，其中前三者中心原子均参与成 ， 立体 构就是VSEPR模型，PCl 3 分子中有1 孤 子， 所以立体 构 三角 形。5C解析： 因 B(OH)3 分子中， B原子与 3 个 基相 ，其晶体具有与石墨相似的 状 构，由此可判断在B(OH)3 晶体中其 角 120， B 原子 化 型与石墨中C 原子 化 道 型相同， sp2 化； B(OH)3 分子中 基氧原子 sp3 化，有孤 子，易与其他 B(OH)3分子中的 原子形成 ，故C正确。AB 型分子中 A 原子6 A解析： 由 信息可以判断若AB 型分子是非极性分子， nn的所有价 子都参与成 ，与相 原子 量大小、 以及是否含有H 原子无关。7答案： (1)2s 22p4(2)F N O(3)2sp3原子大(4) 分子之 形成 解析： A 的气 化物沸点最高，A 的气 化物中含有 ，A 可能是 N、O、F；B 的最高价氧化物 水化物的酸性在同周期中最 ，所以B 为 N， C 的 性介于A、 B 之 ，所以 A 为 F、C 为 O，所以 D 碳。 (3)B 和 D 形成一种超硬、耐磨、耐高温的化合物可知符合原子晶体特征。8答案： (1)2s 22p3(2)N O C(3) 三角 形sp3 3 d(4)c解析： 本 考 了原子核外 子排布、 化 道理 、分子 构等知 ，同 考 了考生的 察能力和分析推理能力。(3) 分子中有4 个 N H ，故有4 mol NH 。断裂 ，2有 1 mol 生反 ，生成1.5 mol N2， 形成21.5 mol 3 mol 。 SO4 中存在配22(4) 与 4 个氮原位 、共价 ， N H与 SO 之 存在离子 ，离子晶体中不存在范德 力。264子形成 4 个 ，要求被嵌入微粒能提供4 个 原子，并 至少存在“ NH”、“ HO”、“HF”三 中的一种， 照条件知，NH 符合此要求。47