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2.2《分子的立体结构》讲学练(新人教版化学选修3)

  • ※基本信息※
    • 资料类型:一课一练
    • 教材版本:人教版
    • 适用学校:不限
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    • 更新时间:2011-03-05 21:35:59
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  • 第二节 分子的立体结构
    一、常见分子的空间构型
    1.双原子分子都是直线形,如:HCl、NO、O2、N2 等。
    2.三原子分子有直线形,如CO2、CS2等;还有“V”形,如H2O、H2S、SO2等。
    3.四原子分子有平面三角形,如BF3、BCl3、CH2O等;有三角锥形,如NH3、PH3等;也有
    正四面体,如P4。
    4.五原子分子有正四面体,如CH4、CCl4等,也有不规则四面体,如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。
    另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。
    二、价层电子对互斥模型
    1.理论模型
    分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对),由于相互排斥作用,而趋向尽可能彼此远
    离以减小斥力,分子尽可能采取对称的空间构型。
    2.价电子对之间的斥力
    (1)电子对之间的夹角越小,排斥力越大。
    (2)由于成键电子对受两个原子核的吸引,所以电子云比较紧缩,而孤对电子只受到中心原子的吸引,电子云比较“肥大”,对邻近电子对的斥力较大,所以电子对之间斥力大小顺序如
    下:
    孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子>成键电子-成键电子
    (3)由于三键、双键比单键包含的电子数多,所以其斥力大小次序为三键>双键>单键。
    3.价层电子对互斥模型的两种类型
    价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤对电子。
    (1)当中心原子无孤对电子时,两者的构型一致;
    (2)当中心原子有孤对电子时,两者的构型不一致。
    4.用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型
    具体步骤:
    (1)确定中心原子A价层电子对数目
    中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半,即中心原子A价层电子对
    数目。计算时注意:
    ① 氧族元素原子作为配位原子时,可认为不提供电子,但作中心原子时可认为它提供所有
    的6个价电子。
    ②如果讨论的是离子,则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO3-4中P原子价层电子
    数应加上3,而NH+4中N原子的价层电子数应减去1。
    ③如果价层电子数出现奇数电子,可把这个单电子当作电子对看待。
    (2)确定价层电子对的空间构型
    由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构
    型与价层电子对数目的关系:
    价层电子对数目 2 3 4 5 6
    价层电子对构型 直线形 三角形 四面体 三角双锥 八面体
    (3)分子空间构型确定
    根据分子中成键电子对数和孤对电子数,可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表:


    A的电子对数 成键电子对数 孤电子对数 几何构型 中心原子A价层电子对的排列方式 分子的几何构型实例
    2 2 0 直线形 ••——A——••
    BeCl2 HgCl2(直线形)
    CO2
    3 3 0 平面三角形 
    BF3BCl3(平面三角形)
     2 1 三角形 
    SnBr2PbCl2(V形)
    4 4 0 四面体 
    CH4CCl4(四面体)
     3 1 四面体 
    NH3(三角锥)
     2 2 四面体 
    H2O(V形)
    6 6 0 八面体 
    SF6(八面体)
     4 2 八面体 
    XeF4(平面正方形)
    5.价电子对数计算方法
    对于ABm型分子(A为中心原子,B为配位原子),分子的价电子对数可以通过下式确定:
    n=中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m2
    其中,中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数,配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子,氧原子和硫原子按不提供价电子计算。先根据价电子对数判断分子的VSEPR
    模型,再根据中心原子是否有孤对电子判断分子的立体结构模型。
    三、杂化轨道理论的简述
    1.杂化轨道理论认为:在形成分子时,通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意,原子轨道的杂化,只有在形成分子的过程中才会发生,而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道(如2s,2p等)才能发生杂化,而1s轨道与2p轨道由于能量相差
    较大,它是不能发生杂化的。
    2.杂化轨道成键时,要满足化学键间最小排斥原理,键与键间排斥力大小决定于键的方向,即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小,对sp杂化来说,当键角为180°时,其排斥力最小,所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形;对sp2杂化来说,当键角为120°时,其排斥力最小,所以sp2杂化轨道成键时,分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同,杂化轨道夹角也不相同,其成键时键角也就不相同,故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
    3.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。
    四、ABm型杂化类型的判断
    1.公式
    电子对数n=12(中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数)
    2.根据n值判断杂化类型
    一般有如下规律:
    当n=2,sp杂化;n=3,sp2杂化;n=4, sp3杂化。
    例如:SO2 n=12(6+0)=3 sp2杂化
    NO-3 n=12(5+1)=3 sp2杂化
     NH3 n=12(5+3)=4   sp3杂化
    注意  ①当上述公式中电荷数为正值时取“-”,电荷数为负值时取“+”。
    ②当配位原子为氧原子或硫原子时,成键电子数为零。
    五、配合物
    1.配位键是一种特殊的共价键,但形成配位键的共用电子是由一方提供而不是由双方共同提供的。
    2.过渡金属原子或离子都有接受孤对电子的空轨道,对多种配体具有较强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
    3.配合物的电离
    配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子,而内界的配体离子和分子通常不能电离。
    如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2++2Cl-,有三分之一的氯不能电离。
      下列叙述正确的是(  )
    A.NH3是极性分子,分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
    B.CCl4是非极性分子,分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
    C.H2O是极性分子,分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央
    D.CO2是非极性分子,分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央
    解析 本题主要考查常见物质的结构和空间构型。NH3是三角锥形的立体极性分子,A错;CCl4是以C原子为中心的正四面体形结构,B错;CO2是C原子在2个O原子中央的直线形
    分子,D错;而水分子是O在两个H中间的“V”形分子,即 ,故选C。
    答案 C
       
    本题考查我们对常见物质的结构和空间构型的掌握情况。熟记常见物质的空间构型:
     直线形 平面三角形 三角锥形 正四面体形
    键角 180° 120° 107° 109°28′
    实例 CO2、BeCl2 BF3 NH3 CH4、CCl4
      根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理
     

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