2024-2025學年新教材高中化學第2章微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)微專題2分子或離子空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道理論課件魯科版選擇性必修2

微專題2分子(或離子)空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道理論專題闡釋1.利用價電子對互斥理論判斷分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)價電子對互斥理論說明價電子對的排斥作用對分子空間結(jié)構(gòu)的影響,而分子的空間結(jié)構(gòu)指的是成鍵電子對的空間結(jié)構(gòu),不包括孤電子對。(1)當中心原子上無孤電子對時,分子的空間結(jié)構(gòu)與VSEPR模型一致。(2)當中心原子上有孤電子對時,分子的空間結(jié)構(gòu)與VSEPR模型不一致。價電子對數(shù)雜化類型σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)價電子對空間結(jié)構(gòu)分子空間結(jié)構(gòu)實例2sp20直線形直線形BeCl23sp230平面三角形平面三角形BF321角形SnBr24sp340四面體形四面體形CH431三角錐形NH322角形H2O分子或離子的空間結(jié)構(gòu)如下表所示:

例1(1)利用VSEPR理論推斷分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。

(2)四硫氰基二氨絡(luò)鉻酸銨的結(jié)構(gòu)如圖所示。①陽離子的空間結(jié)構(gòu)為

;NH3的空間結(jié)構(gòu)為

。

②SCN-中碳原子的雜化方式為

。

正四面體形直線形平面三角形正四面體形三角錐形sp解析

(1)屬于AB4型,成鍵電子對數(shù)是4,孤電子對數(shù)為0,呈正四面體形;CS2屬于AB2型,成鍵電子對數(shù)是2,孤電子對數(shù)為0,呈直線形;BF3屬于AB3型,成鍵電子對數(shù)是3,孤電子對數(shù)為0,呈平面三角形。2.鍵角的判斷與比較含有共價鍵的物質(zhì)中相鄰兩鍵之間的夾角稱為鍵角。鍵角是決定物質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)的主要因素之一。在高中階段學習中,影響鍵角大小的因素主要有三:一是中心原子的雜化軌道類型;二是中心原子的孤電子對數(shù);三是中心原子的電負性大小。(1)一般情況下,應(yīng)該先從中心原子的雜化軌道類型入手。中心原子雜化軌道類型不同的粒子,鍵角大小為sp雜化>sp2雜化>sp3雜化,如鍵角:CH≡CH>CH2═CH2>CH4。(2)中心原子雜化方式相同的粒子,由于斥力:孤電子對與孤電子對之間>孤電子對與成鍵電子對之間>成鍵電子對與成鍵電子對之間,孤電子對數(shù)越多,對成鍵電子對的斥力越大,鍵角越小。如鍵角:CH4>NH3>H2O。(3)中心原子雜化方式相同且孤電子對數(shù)目也相同,利用中心原子的電負性大小比較鍵角大小。如H2O、H2S中,中心原子均為sp3雜化,分子空間結(jié)構(gòu)均為角形,由于電負性:O>S,吸引電子的能力:O>S,且鍵長:O—H<S—H,使得H2O、H2S中成鍵電子對間的斥力逐漸減弱,鍵角減小,即鍵角:H2O(104.5°)>H2S(92.3°)。(4)同一粒子中不同共價鍵的鍵角,由于斥力:雙鍵間>雙鍵與單鍵間>單鍵間,則鍵角大小不同。如甲醛中:,鍵角:α>β。例2請回答下列問題。(1)NH3中鍵角

(填“大于”或“小于”)中鍵角。

(2)乙酸分子()中的鍵角1

(填“大于”“等于”或“小于”)鍵角2,原因是

。

小于大于C═O對C—C的斥力大于C—O對C—C的斥力(2)由于雙鍵對單鍵的斥力大于單鍵對單鍵的斥力,故乙酸分子中的鍵角1大于鍵角2。3.spd雜化(高考延伸)(1)簡介有些元素原子在形成化合物時,除了ns、np軌道發(fā)生雜化外,(n-1)d、nd軌道也參與雜化。常見的雜化方式有dsp2、sp3d、sp3d2等,通常存在于過渡元素形成的化合物中。(2)判斷方法先計算出中心原子的價電子對數(shù),若大于4,一般有d軌道參與雜化,并有相應(yīng)的空間結(jié)構(gòu):價電子對數(shù)456雜化類型dsp2sp3dsp3d2價電子對空間結(jié)構(gòu)平面四邊形三角雙錐形八面體形注意

不是所有的元素原子均能發(fā)生d軌道參與的雜化,例如,由于第2周期元素原子的第二電子層不存在d軌道,N與Cl只能通過sp3雜化形成NCl3;而P與Cl既可以通過sp3雜化形成PCl3,也可以通過sp3d雜化形成PCl5。例3(1)(2021全國甲卷)SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體,其中Si采取的雜化類型為

。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng),機理如下:

含s、p、d軌道的雜化類型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為

(填序號)。

sp3②(2)(2021山東卷節(jié)選)O、F、Cl電負性由大到小的順序為

;OF2分子的空間結(jié)構(gòu)為

;Xe是第5周期的稀有氣體元素,與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價電子對數(shù)為

,下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是

(填字母)。

A.sp B.sp2

C.sp3

D.sp3dF>O>Cl角形5D解析

(1)由SiCl4的結(jié)構(gòu)式可知,Si的價電子對數(shù)為4,故Si采取sp3雜化;由SiCl4(H2O)的結(jié)構(gòu)式可知,Si的價電子對數(shù)為5,故SiCl4(H2O)中Si采取sp3d雜化。(2)電負性一定程度上相當于得電子能力,半徑越小,得電子能力越強,電負性越大,半徑由小到大的順序為F、O、Cl,所以電負性大小順序為F>O>Cl;專題精練1.根據(jù)VSEPR模型判斷,下列微粒中所有原子都在同一平面上的是(

)B2.氯仿CHCl3常因保存不慎而被氧化,產(chǎn)生劇毒物光氣COCl2:2CHCl3+O2→2HCl+2COCl2,其中光氣的結(jié)構(gòu)式如圖所示,下列說法不正確的是(

)A.CHCl3分子為含極性鍵的正四面體形分子B.COCl2分子中含有3個σ鍵、1個π鍵,中心C原子采取sp2雜化C.COCl2分子中所有原子的最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.Cl—C—Cl的鍵角小于120°A解析

CHCl3分子為含極性鍵的四面體形分子,由于C—H與C—Cl鍵的鍵長不等,因此該分子不是呈正四面體形,A錯誤;單鍵為σ鍵,雙鍵中含有1個σ鍵、1個π鍵,故COCl2分子中共有3個σ鍵、1個π鍵,中心C原子上無孤電子對,因此COCl2分子中C原子采取sp2雜化,B正確;Cl原子最外層有7個電子,O原子最外層有6個電子,C原子最外層有4個電子,由題圖可知,COCl2中含有2個C—Cl鍵、1個C═O雙鍵,所有原子的最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),C正確;COCl2分子中C為sp2雜化,鍵角接近120°,由于雙鍵對單鍵的斥力大于單鍵間的斥力,則Cl—C—Cl的鍵角小于120°,故D正確。3.NH3是重要的配體,如[Cu(NH3)4]2+,NH3分子的VSEPR模型為

,其中H—N—H的鍵角為107.3°,則[Cu(NH3)4]2+中H—N—H的鍵角

(填“大于”“小于”或“等于”)107.3°。

四面體形大于解析

NH3分子中N原子的價電子對數(shù)=3+=4,所以NH3的VSEPR模型為正四面體形;孤電子對與成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力,NH3分子中含有1對孤電子對,而[Cu(NH3)4]2+中N原子上的孤電子對與銅離子形成配位鍵,所以[Cu(NH3)4]2+中H—N—H的鍵角大于107.3°。4.(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機化合物,分子中氮、碳的雜化類型分別是

、

。

(2)NH4H2PO4中,P的

雜化軌道與O的2p軌道形成

鍵。(3)抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如圖所示,分子中碳原子的軌道雜化類型為

。sp3sp3sp3σsp3和sp2解析

(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)中N的σ鍵電子對數(shù)是3,孤電子對數(shù)是1,則N的價電子對數(shù)為3+1=4,故N的雜化類型是sp3;C的σ鍵電子對數(shù)是4,無孤電子對,則C的價電子對數(shù)為4,故C的雜化類型是sp3。(2)的中心原子是P,其價電子對數(shù)=4+×(5+3-4×2)=4,無孤電子對,故P的雜化類型是sp3,雜化軌道與O的2p軌道之間形成的共價鍵是σ鍵。(3)有機物分子中,飽和碳原子中C的雜化類型是sp3,雙鍵中C的雜化類型是sp2,三鍵中C的雜化類型是sp,抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)中含有3個飽和碳原子和3個雙鍵碳原子,故雜化類型是sp3和sp2。(2)二氯化二硫(S2Cl2)可用作橡膠工業(yè)的硫化劑,常溫下它是橙黃色有惡臭的液體,它的分子結(jié)構(gòu)與H2O2相似,則S2Cl2的電子式為

,Cl—S—S的鍵角

(填“大于”“小于”或“等于”)109°28'。

(3)判斷H2O、BeCl2、CCl4、BCl3的鍵角由大到小的順序:

。

四面體形sp3小于BeCl2>BCl3>CCl4>H2O(2)由題可知