為您服務教育網專題十一 分子的結構與性質 1用VSEPR 理論判斷：物質孤對電子對數軌道雜化形式分子或離子的形狀SO3NH4+NCl32（12分）氮可以形成多種離子，如，等，已知與是由中性分子結合質子形成的，類似于NH4+，因此有類似于的性質 （1）寫出與堿溶液反應的離子方程式 。（2）的電子式為 。 （3）有 個電子 （4）寫出等電子體物質的化學式 。（一種）（5）等電子數的微粒往往具有相似的結構，試預測N3的構型 。（6）據報道，美國科學家卡爾克里斯特于1998年11月合成了一種名為“N5”的物質，由于其具有極強的爆炸性，又稱為“鹽粒炸彈”。迄今為止，人們對它的結構尚不清楚，只知道“N5”實際上是帶正電荷的分子碎片，其結構是對稱的，5個N排成V形。如果5個N結合后都達到8電子結構，且含有2個NN鍵。則“N5”分子碎片所帶電荷是 。考試說明：能根據雜化軌道理論和價層電子對互斥模型判斷簡單分子或離子的空間構型(對d軌道參與雜化和AB5型以上復雜分子或離子的空間構型不作要求) 了解“等電子原理”的含義，能結合實例說明“等電子原理”的應用 命題趨向：對雜化方式、等電子體、判斷分子的空間構型是常考的點，多以填空題中小題出現。高考預測： 從08、09兩年高考試題分析可知，本知識塊只在選做題的填空題中出現，設計的題目往往是直接判斷或書寫相關內容，較為容易 知識框架產生原因：共價鍵的方向性Sp3決定因素：雜化軌道方式sp2分子的空間構型sp空間構型的判斷：VSEPR理論空間構型決定性質等電子原理 手性分子配合物一、雜化軌道理論1. 雜化的概念：在形成多原子分子的過程中，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新的軌道，這個過程叫做軌道的雜化，產生的新軌道叫雜化軌道。思考：甲烷分子的軌道是如何形成的呢？形成甲烷分子時，中心原子的2s和2px，2py，2pz等四條原子軌道發生雜化，形成一組新的軌道，即四條sp3雜化軌道，這些sp3雜化軌道不同于s軌道，也不同于p軌道。根據參與雜化的s軌道與p軌道的數目，除了有sp3雜化外，還有sp2 雜化和sp雜化，sp2 雜化軌道表示由一個s軌道與兩個p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個s軌道與一個p軌道雜化形成的 思考： 應用軌道雜化理論，探究分子的立體結構。化學式雜化軌道數雜化軌道類型分子結構CH4C2H4BF3CH2OC2H2小結：引導學生分析、歸納、總結多原子分子立體結構的判斷規律，完成下表。化學式中心原子孤對電子對數雜化軌道數雜化軌道類型分子結構CH4C2H4BF3CH2OC2H2思考：怎樣判斷有幾個軌道參與了雜化？討論總結：三種雜化軌道的軌道形狀，SP雜化夾角為 的直線型雜化軌道，SP2 雜化軌道為 的平面三角形，SP3雜化軌道為 的正四面體構型。 小結：HCN中C原子以sp雜化，CH2O中C原子以sp2雜化；HCN中含有2個鍵和2鍵；CH2O中含有3鍵和1個鍵【例1】（09江蘇卷21 A部分）（12分）生物質能是一種潔凈、可再生的能源。生物質氣（主要成分為CO、CO2、H2等）與H2混合，催化合成甲醇是生物質能利用的方法之一。甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為 。甲醛分子的空間構型是 ；1mol甲醛分子中鍵的數目為 解析與評價：甲醛分子中含有碳氧雙鍵，故碳原子軌道的雜化類型為sp2雜化；分子的空間構型為平面型；1mol甲醛分子中含有2mol碳氫鍵，1mol碳氧鍵，故含有鍵的數目為 3NA 答案：sp2 平面型 3NA【變式訓練1】（09寧夏卷38）化學選修物質結構與性質（15分）已知X、Y和Z三種元素的原子序數之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負一價離子。請回答下列問題：（1）X與Z可形成化合物XZ3，該化合物的空間構型為_;2、價層電子對互斥模型 把分子分成兩大類：一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它們的立體結構可用中心原子周圍的原子數來預測，概括如下： ABn立體結構范例n=2直線型CO2n=3平面三角形CH2On=4正四面體型CH4 另一類是中心原子上有孤對電子（未用于形成共價鍵的電子對）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤對電子也要占據中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角錐型。練習2、應用VSEPR理論判斷下表中分子或離子的構型。進一步認識多原子分子的立體結構。化學式中心原子含有孤對電子對數中心原子結合的原子數空間構型H2SNH2-BF3CHCl3SiF43. 等電子原理等電子體：原子數相同，價電子數也相同的微粒，如：CO和N2，CH4和NH4+；等電子體具有相似的化學鍵特征，性質相似 練習3、（09江蘇卷21 A）（12分）生物質能是一種潔凈、可再生的能源。生物質氣（主要成分為CO、CO2、H2等）與H2混合，催化合成甲醇是生物質能利用的方法之一。（1）根據等電子原理，寫出CO分子結構式 。【例2】(09全國卷29部分）（15分）已知周期表中，元素Q、R、W、Y與元素X相鄰。Y的最高化合價氧化物的水化物是強酸，W的氯化物分子呈正四面體結構，W與Q形成高溫陶瓷。這5個元素的氫化物分子中，立體結構類型相同的氫化物的沸點從高到低排列次序是（填化學式） ，其原因是 ；電子總數相同的氫化物的化學式和立體結構分別是 ；解析與評價：本題可結合問題作答。W的氯化物為正四體型，則應為SiCl4或CCl4，又W與Q形成高溫陶瓷，故可推斷W為Si。顯然x為P元素。氫化物沸點順序為NH3 AsH3 PH3,因為前者中含有氫鍵后兩者構型相同，分子間作用力不同。SiH4、PH3和H2S的電子數均為18。，結構分別為正四面體，三角錐和V形。答案：NH3 AsH3 PH3,因為前者中含有氫鍵,后兩者構型相同，分子間作用力不同；電子數相同的有SiH4、PH3和H2S結構分別為正四面體，三角錐和V形。二、分子的極性一般說來，同種原子形成的共價鍵中的電子對不發生偏移，是 。而由不同原子形成的共價鍵，電子對會發生偏移，是 提出問題：（1）共價鍵有極性和非極性；分子是否也有極性和非極性？（2）由非極性鍵形成的分子中，正電荷的中心和負電荷的中心怎樣分布？是否重合？（3）由極性鍵形成的分子中，怎樣找正電荷的中心和負電荷的中心？討論交流：利用教科書提供的例子，以小組合作學習的形式借助圖示以及數學或物理中學習過的向量合成方法，討論、研究判斷分子極性的方法。總結歸納：（1）由極性鍵形成的雙原子、多原子分子，其正電中心和負電中心重合，所以都是非極性分子。如： 。（2）含極性鍵的分子有沒有極性，必須依據分子中極性鍵的極性向量和是否等于零而定。當分子中各個鍵的極性的向量和等于零時，是非極性分子。如： 。當分子中各個鍵的極性向量和不等于零時，是極性分子。如： 。（3）引導學生完成下列表格分子共價鍵的極性分子中正負電荷中心結論舉例同核雙原子分子異核雙原子分子異核多原子分子一般規律：a 以極性鍵結合成的雙原子分子是極性分子。如：HCl、HF、HBrb 以非極性鍵結合成的雙原子分子或多原子分子是非極性分子。如：O2、H2、P4、C60。c 以極性鍵結合的多原子分子，有的是極性分子也有的是非極性分子。d 在多原子分子中，中心原子上價電子都用于形成共價鍵，而周圍的原子是相同的原子，一般是非極性分子 【例3】（08全國卷）下列敘述中正確的是（ ）ANH3、CO、CO2都是極性分子BCH4、CCl4都是含有極性鍵的非極性分子CHF、HCl、HBr、Hl的穩定性依次增強DCS2、H2O、C2H2都是直線型分子解析：分子的極性一般與物質的空間結構有關，空間結構對稱，這屬于非極性分子，反之屬于極性分子，對于ABn分子，其經驗規則是中心原子A的化合價的絕對值若等于最外層電子數，則屬于非極性分子，反之屬于極性分子。當然根據分子的極性也可以判斷它的空間結構。鍵的極性只與是否屬于同種非金屬有關，而物質的穩定性當結構相似的條件下，與原子半徑有關。所以選項A中CO2屬于非極性分子；選項C中HF、HCl、HBr、HI的穩定性減弱；選項D中的H2O屬于V型結構 答案：B。三、手性碳原子四、配位化合物1、配位鍵（1）概念（2）表示 （3）條件： 提問舉出含有配位鍵的離子或分子舉例： 2. 配位化合物講解金屬離子或原子與某些分子或離子以配位鍵結合而形成的化合物稱為配合物。【例4】（09福建卷30）化學物質結構與性質（13分）Q、R、X、Y、Z五種元素的原子序數依次遞增。已知：Z的原子序數為29，其余的均為短周期主族元素；Y原子價電子（外圍電子）排布msnmpn R原子核外L層電子數為奇數；Q、X原子p軌道的電子數分別為2和4。請回答下列問題：（1）Z2+ 的核外電子排布式是 。（2）在Z(NH3)42+離子中，Z2+的空間軌道受NH3分子提供的 形成配位鍵。解析：本題考查物質結構與性質。29號為Cu。Y價電子：msnmpn中n只能取2，又為短周期，則Y可能為C或Si。R的核外L層為數，則可能為Li、B、N或F。Q、X的p軌道為2和4，則C（或Si）和O(或S)。因為五種元素原子序數依次遞增。故可推出：Q為C，R為N，X為O，Y為Si。（1）Cu的價電子排布為3d104s1，失去兩個電子，則為3d9。（2）Cu2可以與NH3形成配合物，其中NH3中N提供孤對電子，Cu提供空軌道，而形成配位鍵。答案：（1）1s22s22p63s23p63d9 （2）孤對電子（孤電子對）【變式訓練4】（09廣東化學27）（10分）銅單質及其化合物在很多領域有重要的用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。（1）膽礬CuSO45H2O可寫成Cu(H2O4)SO4 H2O，其結構示意圖如下：下列說法正確的是_（填字母）。A. 在上述結構示意圖中，所有氧原子都采用sp3雜化 B. 在上述結構示意圖中，存在配位鍵、共價鍵和離子鍵C. 膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵D. 膽礬中的水在不同溫度下會分步失去（2）往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成Cu(NH3)42配離子。已知NF3與NH3的空間構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2形成配離子，其原因是_。（08江蘇卷）已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數ABCDE。其中A、B、C是同一周期的非金屬元素。化合物DC的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構。AC2為非極性分子。B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高。E的原子序數為24，ECl3能與B、C的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為21，三個氯離子位于外界。請根據以上情況，回答下列問題：（答題時，A、B、C、D、E用所對應的元素符號表示）(1）A、B、C的第一電離能由小到大的順序為 。(2）B的氫化物的分子空間構型是 。其中心原子采取 雜化。(3）寫出化合物AC2的電子式 ；一種由B、C組成的化合物與AC2互為等電子體，其化學式為 。(4）E的核外電子排布式是 ，ECl3形成的配合物的化學式為 。(5）B的最高價氧化物對應的水化物的稀溶液與D的單質反應時，B被還原到最低價，該反應的化學方程式是 。感悟：分子結構與性質在選修部分出現，知識本身難度大，但考察難度較小，大約2-4分，只要熟記基礎知識，容易拿到分。一、選擇題1下列分子中，鍵的極性最強的是( )APH3 BH2SCHBrDHCl2有關乙炔分子中的化學鍵描述不正確的是 （ ）A兩個碳原子采用sp雜化方式B兩個碳原子采用sp2雜化方式C每個碳原子都有兩個未雜化的2p軌道形成鍵D兩個碳原子形成兩個鍵3下列物質中，難溶于CCl4的是 （ ）A碘單質 B 水 C 苯 D甲烷4下列分子或離子中，含有孤對電子的是 ( ) AH2O BCH4 CSiH4 DNH4+5既有離子鍵又有共價鍵和配位鍵的化合物是 （ ）ANH4NO3 BNaOH CH2SO4 DH2O6下列粒子屬等電子體的是 （ ）ANO和O2 BCH4和NH4+ CNH2和H2O2 DHCl和H2O7有關苯分子中的化學鍵描述正確的是 ( )A每個碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個形成大鍵 B碳原子的三個sp2雜化軌道與其它形成三個鍵 每個碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大鍵 碳原子的未參加雜化的2p軌道與其它形成鍵8最近，中國科大的科學家們將C60分子組裝在一單層分子膜表面，在268時凍結分子的熱振蕩，并利用掃描隧道顯微鏡首次“拍攝”到能清楚分辨碳原子間單、雙鍵的分子圖像。下列化合物分子中一定既含單鍵又含雙鍵的是 ( ) ACO2 BCOCl2 CC2H4O DH2O29膦（PH3）又稱磷化氫，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，電石氣的雜質中常含有磷化氫。以下關于PH3的敘述正確的是 ( ) APH3分子中有未成鍵的孤對電子 BPH3是非極性分子C它的分子構型是平面三角形 D磷原子采用sp2雜化方式 10關于氫鍵，下列說法正確的是 ( ) A每一個水分子內含有兩個氫鍵 B冰、液氨和溴苯中都存在氫鍵C分子間形成的氫鍵使物質的熔點和沸點升高DH2O是一種非常穩定的化合物，這是由于氫鍵所致11下列各組分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是 ( )A. CO2 H2S B C60 C2H4 C C2H4 CH4 NH3 HCl12氯化硼（BCl3）的熔點為-107，沸點為12.5，在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120o，它能水解，有關敘述正確的是 （ ） 氯化硼液態時能導電而固態時不導電 氯化硼加到水中使溶液的pH升高 氯化硼分子呈正三角形，屬非極性分子 氯化硼B-Cl之間是sp3形成的鍵14據權威刊物報道，1996年科學家在宇宙中發現H3分子。甲、乙、丙、丁四位學生對此報道的認識正確的是 （ ） A甲認為上述發現絕對不可能，因為H3分子違背了共價鍵理論B乙認為宇宙中還可能存在另一種氫單質，因為氫元素有三種同位素必然有三種同素異形體C丙認為H3分子實質上是H2分子與H+以特殊共價鍵結合的產物，應寫成H3+D丁認為如果上述的發現存在，則證明傳統的價鍵理論有一定的局限性有待繼續發展二、填空題（共31分）15（10分）在有機物分子中，當一個碳原子連有4個不同的原子或原子團時，這種碳原子被稱為“手性碳原子”，凡具有一個手性碳原子的化合物一定具有光學活性，常在某些物理性質、化學變化或生化反應中表現出奇特的現象 （1）如右圖：其中帶 * 號的碳原子即是手性碳原子，現欲使該物質因不含手性碳原子而失去光學活性，下列反應中不可能實現的是 A酯化反應 B水解反應 C氧化反應 D還原反應 E消去反應 F加成反應 G銀鏡反應（2）某鏈烴B的分子式為C7H10，在B的各種結構（不考慮CCC結構）中，含有手性碳原子，且與足量H2發生反應后仍具有光學活性的有機物有5種，已知其中一種的結構簡式為：CHCCHCHCHCH3 則另外四種結構簡式為：CH3 課前小練：1、答案（9分）用VSEPR理論判斷：物質孤對電子對數軌道雜化形式分子或離子的形狀SO30Sp2平面三角形NH4+0Sp3正四面體NCl31S