1、专题十一 分子的结构与性质1用VSEPR 理论判断：物质孤对电子对数轨道杂化形式分子或离子的形状SO3NH4+NCl32（ 12 分 ） 氮可以形成多种离子，如 3N， 2H， 3， 4N， 52H， 26等，已知 5HN与 26是由中性分子结合质子形成的，类似于 NH4+，因此有类似于4的性质（1）写出 26与碱溶液反应的离子方程式 。（2） 2的电子式为 。 （3） 3N有 个电子（4）写出 等电子体物质的化学式 。（一种）（5）等电子数的微粒往往具有相似的结构，试预测 N3的构型 。（6）据报道，美国科学家卡尔克里斯特于 1998 年 11 月合成了一种名为“N 5”的物质，由于其具有极
2、强的爆炸性，又称为“盐粒炸弹”。迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N 5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5 个 N 排成 V 形。如果5 个 N 结合后都达到 8 电子结构，且含有 2 个 NN 键。则 “N5”分子碎片所带电荷是 。考试说明：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(对 d 轨道参与杂化和 AB5 型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)了解 “等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用命题趋向：对杂化方式、等电子体、判断分子的空间构型是常考的点，多以填空题中小题出现。高考预测：从 08、09 两年高考试题分析可知，
3、本知识块只在选做题的填空题中出现，设计的题目往往是直接判断或书写相关内容，较为容易知识框架产生原因：共价键的方向性Sp3决定因素：杂化轨道方式 sp2分子的空间构型 sp空间构型的判断：VSEPR 理论空间构型决定性质 等电子原理手性分子配合物一、杂化轨道理论1. 杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。思考：甲烷分子的轨道是如何形成的呢？形成甲烷分子时，中心原子的 2s 和 2px，2p y，2p z 等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条 sp3 杂化轨道，这些 sp3 杂化
4、轨道不同于 s 轨道，也不同于 p 轨道。根据参与杂化的 s 轨道与 p 轨道的数目，除了有 sp3 杂化外，还有 sp2 杂化和 sp 杂化，sp 2 杂化轨道表示由一个 s 轨道与两个 p 轨道杂化形成的，sp 杂化轨道表示由一个 s 轨道与一个 p 轨道杂化形成的思考： 应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。化学式 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构CH4C2H4BF3CH2OC2H2小结：引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。化学式 中心原子孤对电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构CH4C2H4BF3CH2OC2H2思考：怎样判断有几个轨道参与了杂化？
5、：三种杂化轨道的轨道形状，SP 杂化夹角为 的直线型杂化轨道，SP 2 杂化轨道为 的平面三角形，SP 3 杂化轨道为 的正四面体构型。小结：HCN 中 C 原子以 sp 杂化，CH 2O 中 C 原子以 sp2 杂化；HCN 中含有 2 个 键和2 键；CH 2O 中含有 3 键和 1 个 键【例 1】（09 江苏卷 21 A 部分）（12 分）生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气（主要成分为 CO、CO 2、H 2 等）与 H2 混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为 。甲醛分子的空间构型是 ；1mol 甲醛分子中 键的数目为 解析与评价：甲醛分
6、子中含有碳氧双键，故碳原子轨道的杂化类型为 sp2 杂化；分子的空间构型为平面型；1mol 甲醛分子中含有 2mol 碳氢 键，1mol 碳氧 键，故含有 键的数目为 3NA答案：sp 2 平面型 3NA【变式训练 1】（09 宁夏卷 38）化学选修物质结构与性质（15 分）已知 X、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和等于 42。X 元素原子的 4p 轨道上有 3 个未成对电子，Y 元素原子的最外层 2p 轨道上有 2 个未成对电子。X 跟 Y 可形成化合物 X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：（1）X 与 Z 可形成化合物 XZ3，该化合物的空间构型为 _;2、价层电子对互斥
7、模型把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH 2O、 CH4 等分子中的 C 原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：ABn 立体结构 范例n=2 直线型 CO2n=3 平面三角形 CH2On=4 正四面体型 CH4另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。如H2O 和 NH3 中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。因而H2O 分子呈 V 型，NH 3 分子呈三角锥型。练习 2、应用 VSEPR 理论判断下表中分子或离子的构型。进一步认识多原子分子的立体结构。化学式 中心原子含有孤对电子对数
8、 中心原子结合的原子数 空间构型H2SNH2-BF3CHCl3SiF43. 等电子原理等电子体：原子数相同，价电子数也相同的微粒，如：CO 和 N2，CH 4 和 NH4+；等电子体具有相似的化学键特征，性质相似练习 3、（09 江苏卷 21 A）（12 分）生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气（主要成分为 CO、CO 2、H 2 等）与 H2 混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。（1）根据等电子原理，写出 CO 分子结构式 。【例 2】(09 全国卷29 部分）（ 15 分）已知周期表中，元素 Q、R 、W、Y 与元素X 相邻。Y 的最高化合价氧化物的水化物是强酸，W 的氯化物
9、分子呈正四面体结构，W与 Q 形成高温陶瓷。这 5 个元素的氢化物分子中， 立体结构类型相同的氢化物的沸点从高到低排列次序是（填化学式） ，其原因是 ；电子总数相同的氢化物的化学式和立体结构分别是 ；解析与评价：本题可结合问题作答。W 的氯化物为正四体型，则应为 SiCl4 或 CCl4，又 W 与 Q 形成高温陶瓷，故可推断 W 为 Si。显然 x 为 P 元素。氢化物沸点顺序为 NH3 AsH3 PH3,因为前者中含有氢键后两者构型相同，分子间作用力不同。SiH 4、PH 3 和H2S 的电子数均为 18。，结构分别为正四面体，三角锥和 V 形。答案：NH 3 AsH3 PH3,因为前者中
10、含有氢键 ,后两者构型相同，分子间作用力不同；电子数相同的有 SiH4、PH 3 和 H2S 结构分别为正四面体，三角锥和 V 形。二、分子的极性一般说来，同种原子形成的共价键中的电子对不发生偏移，是 。而由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移，是 提出问题：（1）共价键有极性和非极性；分子是否也有极性和非极性？（2）由非极性键形成的分子中，正电荷的中心和负电荷的中心怎样分布？是否重合？（3）由极性键形成的分子中，怎样找正电荷的中心和负电荷的中心？讨论交流：利用教科书提供的例子，以小组合作学习的形式借助图示以及数学或物理中学习过的向量合成方法，讨论、研究判断分子极性的方法。总结归纳：（1）由
11、极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。如： 。（2）含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子。如： 。当分子中各个键的极性向量和不等于零时，是极性分子。如： 。（3）引导学生完成下列表格分子 共价键的极性分子中正负电荷中心结论 举例同核双原子分子异核双原子分子异核多原子分子一般规律：a 以极性键结合成的双原子分子是极性分子。如：HCl、HF、HBrb 以非极性键结合成的双原子分子或多原子分子是非极性分子。如：O 2、H 2、P 4、C 60。c 以极性键结合的多原子分子，
12、有的是极性分子也有的是非极性分子。d 在多原子分子中，中心原子上价电子都用于形成共价键，而周围的原子是相同的原子，一般是非极性分子【例 3】（08 全国卷）下列叙述中正确的是（ ）ANH 3、CO、CO 2 都是极性分子BCH 4、CCl 4 都是含有极性键的非极性分子CHF、HCl、HBr、Hl 的稳定性依次增强DCS 2、H 2O、 C2H2 都是直线型分子解析：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
13、断它的空间结构。键的极性只与是否属于同种非金属有关，而物质的稳定性当结构相似的条件下，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 型结构答案：B。三、手性碳原子四、配位化合物1、配位键（1）概念（2）表示 （3）条件： 举出含有配位键的离子或分子举例： 2. 配位化合物金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合而形成的化合物称为配合物。【例 4】（09 福建卷 30）（13 分）Q 、R、X、Y 、Z 五种元素的原子序数依次递增。已知： Z 的原子序数为 29，其余的均为短周期主族元素；Y 原
14、子价电子（外围电子）排布 msnmpn R 原子核外 L 层电子数为奇数； Q、X 原子 p 轨道的电子数分别为 2和 4。请回答下列问题：（1）Z 2+ 的核外电子排布式是 。（2）在 2+离子中，Z 2+的空间轨道受 NH3 分子提供的 形成配位键。解析：本题考查物质结构与性质。29 号为 Cu。Y 价电子：ms nmpn 中 n 只能取 2，又为短周期，则 Y 可能为 C 或 Si。R 的核外 L 层为数，则可能为 Li、B、N 或 F。Q、X 的p 轨道为2 和 4，则 C（或 Si）和 O(或 S)。因为五种元素原子序数依次递增。故可推出：Q 为C，R 为 N，X 为 O，Y 为 S
15、i。（1）Cu 的价电子排布为 3d104s1，失去两个电子，则为3d9。（2）Cu2 可以与 NH3 形成配合物，其中 NH3 中 N 提供孤对电子，Cu 提供空轨道，而形成配位键。答案：（1）1s 22s22p63s23p63d9 （2）孤对电子（孤电子对）【变式训练 4】（09 广东化学 27）（10 分）铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。（1）胆矾 CuSO45H2O 可写成 SO4 H2O，其结构示意图如下：下列说法正确的是_（填字母）。A. 在上述结构示意图中，所有氧原子都采用 sp3 杂化 B. 在上述结构示意图中，存在配位
16、键、共价键和离子键C. 胆矾是分子晶体，分子间存在氢键D. 胆矾中的水在不同温度下会分步失去（2）往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成 2 配离子。已知 NF3 与 NH3 的空间构型都是三角锥形，但 NF3 不易与 Cu2 形成配离子，其原因是_。（08 江苏卷）已知 A、B、C、D、E 都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数ABC DE。其中 A、B 、C 是同一周期的非金属元素。化合物 DC 的晶体为离子晶体，D 的二价阳离子与 C 的阴离子具有相同的电子层结构。AC 2 为非极性分子。B、C 的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。E 的原子序数为 24，ECl 3 能与
17、 B、C 的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为 21，三个氯离子位于外界。请根据以上情况，回答下列问题：（答题时，A、B、C 、D、E 用所对应的元素符号表示）(1）A、B、C 的第一电离能由小到大的顺序为 。(2）B 的氢化物的分子空间构型是 。其中心原子采取 杂化。(3）写出化合物 AC2 的电子式 ；一种由 B、C 组成的化合物与 AC2 互为等电子体，其化学式为 。(4）E 的核外电子排布式是 ，ECl 3 形成的配合物的化学式为 。(5）B 的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与 D 的单质反应时，B 被还原到最低价，该反应的化学方程式是 。感悟：分子结构与性质在选修
18、部分出现，知识本身难度大，但考察难度较小，大约 2-4 分，只要熟记基础知识，容易拿到分。一、选择题1下列分子中，键的极性最强的是 ( )APH 3 BH 2S CHBr DHCl2有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是 （ ）A两个碳原子采用 sp 杂化方式B两个碳原子采用 sp2 杂化方式C每个碳原子都有两个未杂化的 2p 轨道形成 键D两个碳原子形成两个 键3下列物质中，难溶于 CCl4 的是 （ ）A碘单质 B 水 C 苯 D甲烷4下列分子或离子中，含有孤对电子的是 ( ) AH 2O BCH 4 CSiH 4 DNH 4+5既有离子键又有共价键和配位键的化合物是 （ ）ANH 4NO3
19、 BNaOH CH 2SO4 DH 2O6下列粒子属等电子体的是 （ ）ANO 和 O2 BCH 4 和 NH4+ CNH 2和 H2O2 DHCl 和H2O7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 键 B碳原子的三个 sp2 杂化轨道与其它形成三个 键 每个碳原子的未参加杂化的 2p 轨道形成大 键 碳原子的未参加杂化的 2p 轨道与其它形成 键8最近，中国科大的科学家们将 C60 分子组装在一单层分子膜表面，在268时冻结分子的热振荡，并利用扫描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间单、双键的分子图像。下列化合物分子中一定既含单键又含
20、双键的是 ( ) ACO 2 BCOCl 2 CC 2H4O DH 2O29膦（PH 3）又称磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常含有磷化氢。以下关于 PH3 的叙述正确的是 ( ) APH 3 分子中有未成键的孤对电子 BPH 3 是非极性分子C它的分子构型是平面三角形 D磷原子采用 sp2 杂化方式 10关于氢键，下列说法正确的是 ( ) A每一个水分子内含有两个氢键 B冰、液氨和溴苯中都存在氢键C分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高DH 2O 是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致11下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是 ( )A. CO2 H2
21、S B C60 C2H4 C C2H4 CH4 NH 3 HCl12氯化硼（BCl 3）的熔点为 -107，沸点为 12.5，在其分子中键与键之间的夹角为120o，它能水解，有关叙述正确的是 （ ） 氯化硼液态时能导电而固态时不导电 氯化硼加到水中使溶液的 pH 升高 氯化硼分子呈正三角形，属非极性分子 氯化硼 B-Cl 之间是 sp3 形成的 键14据权威刊物报道，1996 年科学家在宇宙中发现 H3 分子。甲、乙、丙、丁四位学生对此报道的认识正确的是 （ ） A甲认为上述发现绝对不可能，因为 H3 分子违背了共价键理论B乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素必然有三种同
22、素异形体C丙认为 H3 分子实质上是 H2 分子与 H+以特殊共价键结合的产物，应写成 H3+D丁认为如果上述的发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性有待继续发展二 、 填 空 题 （ 共 31 分 ）15（ 10 分 ） 在有机物分子中，当一个碳原子连有 4 个不同的原子或原子团时，这种碳原子被称为“手性碳原子” ，凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性，常在某些物理性质、化学变化或生化反应中表现出奇特的现象（1）如右图：其中带 * 号的碳原子即是手性碳原子，现欲使该物质因不含手性碳原子而失去光学活性，下列反应中不可能实现的是 A酯化反应 B水解反应 C氧化反应 D还原反应 E消
23、去反应 F加成反应 G银镜反应（2）某链烃 B 的分子式为 C7H10，在 B 的各种结构（不考虑 CCC 结构）中，含有手性碳原子，且与足量 H2 发生反应后仍具有光学活性的有机物有 5 种，已知其中一种的结构简式为：CHCCHCHCHCH 3 则另外四种结构简式为：课前小练：1、答案（ 9 分 ） 用 VSEPR 理论判断：物质 孤对电子对数 轨道杂化形式 分子或离子的形状SO3 0 Sp2 平面三角形NH4+ 0 Sp3 正四面体NCl3 1 Sp3 三角锥形2、答案（ 12 分 ） （1）N 2H62+2OH N 2H4+2H2O（2） （3）22 （4）N 2O CO2 CNO Be
24、F2 CaH2 等 （5）直线型（1 分） （6）一个单位正电荷 知识动脉例 1、答案：sp 2 平面型 3NA变式训练 1、解析：X 元素原子的 4p 轨道上有 3 个未成对电子，可通过写电子排布式得到X 为 33 号元素 As;(2) Y 元素原子的最外层 2p 轨道上有 2 个未成对电子，同样根据电子排布式得到 Y 为 O;再根据 X、Y 和 Z 三种元素的原子序数之和等于 42 可得到 Z 为 H答案：三角锥练习 2、答案：化学式 中心原子含有孤对电子对数 中心原子结合的原子数 空间构型H2S 2 2 V 形CH3CCH3NH2- 2 2 V 形BF3 0 3 正三角形CHCl3 0
25、4 四面体SiF4 0 4 正四面体练习 3、答案： CO（ 或 ）例 2、答案：NH 3 AsH3 PH3,因为前者中含有氢键,后两者构型相同，分子间作用力不同； 电子数相同的有 SiH4、PH 3 和 H2S 结构分别为正四面体，三角锥和 V 形。例 3 、B。例 4、答案：（1）1s 22s22p63s23p63d9 （2）孤对电子（孤电子对）变式训练 4、答案：（1）3d 9 或 1s22s22p63s23p63d9（2）B、D感悟高考真题答案： A（12 分）(1）CON (2）三角锥形 sp3(3） N2O(4）1s 22s22p63s23p63d54s1（或 3d54s1） Cl3(5）4Mg+10HNO 3=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O参悟经典习题一、选择题题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14答案 D B B A A B C B A C C C D15、（1）、BDE(2)、略
