高中化学分子的空间结构

分子的空间结构

[知识点回顾]

一、杂化轨道理论

（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化；

（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定。

（3）杂化轨道能量相同，成分相同，如：每个sp3杂化轨道占有 个s轨道、 个p轨道；

（4）杂化轨道总数等参与杂化的原子轨道数目之和。 sp3杂化（举例： ）

sp2杂化（举例： ）

sp杂化：（举例： ）

二、价层电子对互斥理论

1、价电子对：包括孤对电子对和成键电子对，一般孤对电子对离核较近。

2、价电子对之间存在相互排斥作用，为减小斥力，相互之间尽可能远离，因此分子的空间构型受到影响，一般，分子尽可能采取对称的空间结构以减小斥力。 相邻电子对间斥力大小顺序：

孤对电子对?孤对电子对>孤对电子对?成键电子对>成键电子对?成键电子

对

三、确定分子空间构型的简易方法 1、对于ABm型分子

中心原子A的价电子数?配位原子B提供的价电子数?m

价层电子对数目(n)?

1 2

（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数计算，

如：PCl5 中n?5?1?5?5 2（2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6； （3）离子的价电子对数计算 如：NH4+ ： n?5?1?4?16?0?2?4； SO42- ：n??4

22中心原子杂化轨道类型 杂化轨道/电子对空间构型 轨道夹角 分子空间构型 键角 例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表 物质 气态BeCl2 价电子对数 CO2 BF3 CH4 NH4+ H2O NH3 PCl3 例2：指出下列分子或离子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测几何构型。 ①HCHO ②H3O+ ③SO2、SO3、SO42- ④CO32-、NO3-、NO2- ⑤ClO4-、PO43- 、SiO44-

四、等电子原理

1、规律内容：具有相同 和相同 的分子或离子具有相同的结构特征，某些物理性质也相似。如：CO与N2，SiCl4、SiO44-与SO42- 2、常见的等电子体（见《解读》P42） 五、分子的极性与手性分子

[巩固练习] 1、下列有关杂化轨道的说法不正确的是 （ ） A、原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道 B、轨道数在杂化前后可以相等，也可以不等

C、杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理

D、NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。 2、下列分子中，结构构成平面三角形的是 （ ） A、SO3 B、BF3 C、NCl3 D、PF3

3、下列分子中，键角最大的是 （ ） A、P4 B、H2O C、CCl4 D、NH3

2

4、下列分子中所有原子都满足8电子结构的是 （ ） A、光气（COCl2） B、六氟化硫 C、二氟化氙 D、三氟化硼 5、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 （ ） A、CO2和SO2 B、CH4 和NH3 C、BeCl2 和BF3 D、C2H4 和C2H2 6、 下列分子中的碳原子采取sp2杂化的是 （ ） A、C6H6 B、C2H2 C、C2H4 D、C3H8 E、CO2 F、石墨 7、 下列分子的键角均是109°28′的是 （ ） A、P4 B、NH3 C、CCl4 D、CH2Cl2

8、有关苯分子中的化学键描述正确的是 ( )

A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键 B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键 Ｃ．碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键 Ｄ．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键

9、下列判断正确的是 （ ） A、BF3是三角锥形分子 B、铵根离子呈平面形结构

C、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s-pσ键 D、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的4个sp3杂化轨道重叠形成的

σ键

10、B3N3H6和苯就是等电子体，人们把B3N3H6称作无机苯，下列说法中正确的是（ ） A、B3N3H6是由极性键组成的非极性分子 B、B3N3H6能发生加成反应和取代反应

C、B3N3H6具有碱性 D、B3N3H6各原子不在同一个平面上

E、B3N3H6中B和N原子的原子轨道可能采取sp2型杂化 11、下列说法中不正确的是 （ ） A、分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）之间存在相互排斥作用 B、分子中的价电子对之间趋向于彼此远离

C、分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型

D、当价电子对数目分别是2、3、4时，价电子对分布的几何构型分别为直线型、平面三角型、正四面体型

12、成键原子中的孤电子对对键能有影响，孤电子对的排斥作用使得键能变小。第

-1

2周期元素A与氢形成的化合物中A－A键的键能（kJ·mol）如下：H3C－CH3 a ；H2N－NH2 b ；HO－OH c 。则a、b、c的大小关系为（ ）

A. a＞b＞c B. b＞a＞c C. c＞b＞a D. 无法确定 13、有下列两个系列的物质：X、Y、Z、W可能是下列各组物质中的（ ） 系列一：CH4 C2H6 CO32- Y C2O42- W 系列二：NH4+ N2H62+ X NO2+ Z N2

A、NO3- CO2 N2O4 CO B、NO3- CO2 N2H4 C2H2 C、NO3- CO NO2- C2H2 D、NO3- HCO3- N2O42- CO

3

14、写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式：

⑴硼原子用sp2杂化轨道形成三个σ键：

⑵氮原子用sp3杂化轨道形成四个完全相同的化学键： ；氮原子形成一个σ键两个π键

⑶碳原子分别以sp 、sp2、sp3杂化轨道成键 、 、 。 15、若ABn的中心原子上有一对孤对电子未能成键，当n=2时，其分子结构为 ；当n=3时，其分子结构为 。

16、1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图，呈V型，键角116．5℃。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这4个电子。请从下列选项中选择合适的答案：中心原子与臭氧的中心氧原子的杂化轨道类型相同的有： 。与O3分子构型最相似的是 。 A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BF3 E. NO2-

17、已知H2O2分子的结构如图所示，此分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，试回答：

（1）写出H2O2分子的电子式和结构式： 、 。 （2）写出分子内的键型： 。 （3）估计它难溶于CS2，简要说明原因

（4）指出氧元素的化合价，简要说明原因： 。 *（5）中心氧原子的孤对电子对数为 ，中心原子原子轨道可能采取 类型杂化，该杂化轨道间夹角为 ，而H-O-O键角为96°52′，可能原因是 ，该原因也可能间接导致O-O键长变 （长或短）。 18、（1）CNS—、NO2+具有相同的通式：AX2，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第二周期两元素组成的 分子的结构相同，微粒呈 形，中心原子都取 杂化。 （2）CO32—、NO3—等微粒具有相同的通式： ，它们的价电子总数都是 ，因此它们与由第六主族两元素组成的 分子的结构相同，呈 形，中心原子都取 杂化。

（3）N2O(笑气)可用作麻醉剂，其与 CO2构成等电子体，已知N2O分子中氧原子中只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为 ，其空间构型为 。 19、果糖分子的结构简式为CH2OH（CHOH）3COCH2OH，试写出其结构式。并用*标记出其中的手性碳原子；在果糖分子中C原子以何种杂化轨道成键？成何种键？

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