第09講 2.5雜化軌道理論 等電子體原理（含答案）-2024年高中化學同步精講義（選擇性必修二）

第09講2.5雜化軌道理論等電子體原理（含答案）-2024年高中化學同步精品講義（選擇性必修二）第9課雜化軌道理論等電子體原理1．了解雜化軌道理論的基本內容。2．能根據(jù)雜化軌道理論解釋簡單分子的空間結構。3．結合雜化軌道理論認識常見共價分子的空間結構。一、雜化軌道理論簡介1.雜化軌道的含義雜化軌道理論是一種價鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結構提出的。(1)軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內部的原子軌道發(fā)生，重新成一組新的軌道的過程。(2)雜化軌道：原子軌道后形成的一組新的，叫做原子軌道，簡稱。(3)雜化軌道的特點①雜化軌道數(shù)參與雜化的原子軌道數(shù)；②雜化改變了原子軌道的和；③雜化使原子的成鍵能力；④雜化軌道用于構建分子的軌道和軌道。2.雜化軌道理論的要點(1)原子形成分子時，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。發(fā)生軌道雜化的原子一定是原子。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，的原子不可能發(fā)生雜化。(3)只有的原子軌道才能雜化(如2s、2p)。(4)雜化前后原子軌道數(shù)目(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目),且雜化軌道的能量。(5)為使相互間的排斥力最小，雜化軌道在空間取夾角分布。雜化后軌道的、發(fā)生改變，但相同雜化形式的雜化軌道形狀完全。雜化使原子的成鍵能力。形成的共價鍵更。(6)雜化軌道用于形成或者用來容納未參與成鍵的。未參與雜化的p軌道可用于形成鍵。分子的空間結構主要取決于原子軌道的雜化。(7)雜化軌道成鍵時仍具有共價鍵的特征——性和性(8)雜化軌道數(shù)=中心原子上的數(shù)+與中心原子結合的數(shù)。3.雜化軌道類型類型形成過程夾角空間結構sp3雜化軌道sp3雜化軌道是由個s軌道和個p軌道雜化形成的形sp2雜化軌道sp2雜化軌道是由個s軌道和個p軌道雜化而成的形sp雜化軌道sp雜化軌道是由個s軌道和個p軌道雜化而成的形【特別說明】原子軌道發(fā)生sp雜化時，還有2個np軌道未發(fā)生雜化，若np軌道上有未成對電子，形成分子時2個np軌道上的電子會形成π鍵。1）sp3雜化與CH4分子的空間構型(1)雜化軌道的形成碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道，個2s軌道和個2p軌道“混合”，形成相等、相同的個sp3雜化軌道?；鶓B(tài)原子軌道激發(fā)態(tài)原子軌道雜化軌道sp3雜化軌道的空間構型4個sp3雜化軌道在空間呈，軌道之間的夾角為，每個軌道上都有一個未成對電子。(2)共價鍵的形成碳原子的4個軌道分別與4個氫原子的軌道重疊，形成4個相同的鍵。(3)CH4分子的空間構型CH4分子為空間結構，分子中C—H鍵之間的夾角都是。(4)正四面體結構的分子或離子的中心原子，一般采用sp3雜化軌道形成共價鍵，如CCl4、NH4+等。金剛石中的碳原子、晶體硅和石英（SiO2）晶體中的硅原子也是采用sp3雜化軌道形成共價鍵的。2）sp2雜化與BF3分子的空間構型(1)sp2雜化軌道的形成硼原子2s軌道上的1個電子進入2p軌道。個2s軌道和個2p軌道發(fā)生雜化，形成相等、相同的個sp2雜化軌道。硼原子的3個sp2雜化軌道呈，3個sp2雜化軌道間的夾角為。(2)共價鍵的形成硼原子的3個軌道分別與3個氟原子的1個軌道重疊，形成3個相同的鍵。(3)BF3分子的空間構型BF3分子的空間構型為，鍵角為。3）sp雜化與BeCl2分子的空間構型(1)雜化軌道的形成Be原子2s軌道上的1個電子進入2p軌道，個2s軌道和個2p軌道發(fā)生雜化，形成相等、相同的個sp雜化軌道。Be原子的sp雜化軌道呈，其夾角為。(2)共價鍵的形成Be原子的2個軌道分別與2個Cl原子的1個軌道重疊形成2個相同的鍵。(3)BeCl2分子的空間構型BeCl2分子為空間構型為，分子中Be—Cl鍵之間的夾角為。4.雜化軌道類型與分子的空間結構的關系(1)雜化軌道用于形成或用來容納未參與成鍵的。當沒有孤電子對時，能量相同的雜化軌道彼此遠離，形成的分子為結構；當有孤電子對時，孤電子對占據(jù)一定空間且對成鍵電子對產生排斥，形成的分子的空間結構也發(fā)生。(2)雜化軌道與分子的空間結構的關系①當雜化軌道全部用于形成σ鍵時雜化類型spsp2sp3軌道組成個ns和個np個ns和個np個ns和個np軌道夾角雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結構示意圖分子空間結構形形形②當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時由于孤電子對參與互相排斥，會使分子的構型與雜化軌道的形狀有所區(qū)別。如水分子中氧原子的sp3雜化軌道有個雜化軌道由占據(jù)，其分子不呈形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有個雜化軌道由占據(jù)，氨分子不呈形，而呈形。5.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型的關系雜化軌道理論了價層電子對互斥模型所推測的分子空間結構，但分析具體分子中的中心原子的雜化軌道類型時，應先確定分子或離子的，再確定中心原子的。VSEPR模型及其中心原子對應的雜化軌道類型如表所示：【思考與討論p49】參考答案：(1)BF3的σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為0，價層電子對數(shù)為3，故雜化軌道類型為雜化。(1)H30+的σ健電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為1，價層電子對數(shù)為4，故雜化軌道美型為雜化。6.雜化軌道類型的判斷方法(1)根據(jù)價層電子對互斥模型判斷中心原子的雜化類型、空間結構在確定了分子或離子的中心原子上的成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)后，可以依據(jù)下面的方法確定其中心原子的雜化軌道類型：σ鍵電子對數(shù)(成鍵電子對數(shù))+孤電子對數(shù)=價電子對數(shù)=雜化軌道數(shù)根據(jù)雜化類型及孤電子對數(shù)即可判斷分子或離子的空間結構，列表如下：價層電子對數(shù)雜化軌道類型成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)雜化軌道數(shù)分子空間結構實例2sp202形BeCl2、CO2、HCN3sp2303形BF3、SO3、CO32—21形SnBr2、SO2、NO2—4sp3404形CHCl3、SiCl4、PO43—31形NH3、PCl3、SO32—22形OF2、H2O、NH2—(2)根據(jù)雜化軌道間的夾角判斷雜化軌道間的夾角雜化軌道類型sp3sp2sp(3)根據(jù)分子或離子的空間結構判斷分子或離子的空間結構雜化軌道類型形sp3形sp2形sp(4)根據(jù)共價鍵類型判斷由雜化軌道理論可知，原子之間成鍵時，未參與雜化的軌道用于形成π鍵，雜化軌道用于形成或用來容納未參與成鍵的。對于能明確結構式的分子、離子，其中心原子的雜化軌道數(shù)n=中心原子形成的數(shù)+中心原子上的數(shù)，即可將結構式和電子式相結合，從而判斷中心原子形成的數(shù)和中心原子上的數(shù)，進而判斷數(shù)。例如：①在SiF4分子中，基態(tài)硅原子有4個價電子，與4個氟原子形成4個σ鍵，沒有孤電子對，n=4,則SiF4分子中硅原子采用化。②在HCHO分子中，基態(tài)碳原子有4個價電子，與2個氫原子形成2個σ鍵，與氧原子形成C=O,C=O中有1個σ鍵、1個π鍵，沒有孤電子對，n=3,則HCHO分子中碳原子采用雜化。(5)以碳原子為中心原子的分子中碳原子的雜化類型①沒有形成π鍵，為雜化：CH4、CCl4、②形成一個π鍵，為雜化：CH2=CH2、苯(大π鍵)、、③形成兩個π鍵，為雜化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)【研究與實踐——制作分子的空間結構模型p49】思考與討論參考答案：把四個充滿氣的氣球用皮筋扎在一起，這四個氣球形成一個正四面體形；然后把這4個氣球在黑板上壓在一個平面中，形成的是平面正方形；再將四個氣球拋向空中，形狀又恢復正四面體形，說明這種正四面體的形式是它自然的狀態(tài)。把這四個氣球看成四對共用電子對，它們的公共結點看成是碳原子，那么這種結構取向就是它的自然取向，這正像甲烷分子的正四面體形結構。二、等電子體原理1.含義：相同、相同的互為等電子體?！咎貏e提醒】核外電子總數(shù)不一定相同；等電子體可以拓展到離子。2.特點：等電子體具有相似的特征(立體結構和化學鍵類型)及的性質，例如CO和N2的熔沸點、溶解性等都非常相近。3.等電子原理的應用利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的構型。如SO2和O3的原子數(shù)目和價電子總數(shù)都相等，二者互為等電子體，中心原子都是雜化，都是形結構。4.確定等電子體的方法同主族或同周期元素替換，交換過程中注意變化。變換過程中注意電荷變化，并伴有元素種類的改變序號方法示例1豎換：把同族元素(同族原子價電子數(shù)相同)交換，即可得到相應的等電子體CO2與CS2、O3與SO22橫換：換主族元素，這時候價電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價電子總數(shù)相等N2與CO3可以將分子變換為，也可以將離子變換為O3與NOeq\o\al(－,2)、CH4與NHeq\o\al(＋,4)CO與CN－5.常見的等電子體匯總微粒通式價電子總數(shù)立體構型CO2、CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216e－形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324e－形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218e－形SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)AX432e－形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326e－形CO、N2AX10e－形CH4、NHeq\o\al(＋,4)AX48e－形?問題一雜化軌道理論與分子的結構【典例1】下列分子或離子的立體構型和中心原子的雜化方式均正確的是A．AsH3平面三角形sp3雜化 B．H3O+平面三角形sp2雜化C．H2SeV形sp3雜化 D．CO三角錐形

sp3雜化【變式1-1】有機物CH3CH=CH—C≡CH中標有“·”的碳原子的雜化方式依次為()A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、spC．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2【變式1-2】下列說法中正確的是()A．中心原子采取sp3雜化的分子，其幾何構型都是四面體型B．sp3雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的4個sp3雜化軌道C．苯分子的碳原子是sp2雜化，分子的空間構型為平面結構D．AB3型的分子空間構型必為平面三角形?問題二等電子體原理與分子結構【典例2】通常把原子總數(shù)和價電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結構相同，則下列有關說法中正確的是()A．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等電子體，鍵角均為60°B．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)是等電子體，均為平面三角形結構C．H3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結構D．B3N3H6和苯是等電子體，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道【變式2-1】由短周期元素原子構成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體。等電子體的結構相似、物理性質相近。根據(jù)上述原理，下列各對粒子中，立體結構相似的是()A．SO2與O3B．CO2與NO2C．CS2與NO2D．PCl3與BF3【變式2-2】根據(jù)等電子原理：由短周期元素原子構成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體，它們具有相似的結構特征。以下各組微粒結構不相似的是()A.CO和N2 B.O3和NO2-C.CO2和N2O D.N2H4和C21．下列分子的立體構型可用sp2雜化軌道來解釋的是()①COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))②CH2=CH2③苯④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③⑤⑥2.下列各組微粒中，互為等電子體的一組是()A.CO、C2H2、N2B.SiF4、SiO44?、SO42?、PO43?C.CO32?、NO3．形成下列分子時，一個原子用sp3雜化軌道和另一個原子的p軌道成鍵的是（）①PF3②CCl4③NH3④H2OA．①② B．②③ C．③④ D．①④4．根據(jù)等電子原理，下列分子或離子與其他選項不屬于同一類的是()A．PF4+B．SiO42-C．SO42-D．SiH45.判斷下列中心原子的雜化軌道類型(點“·”的原子為中心原子)。微粒①H3O＋②CH2CH2③CCl4④NCl3⑤PH3雜化軌道數(shù)目雜化軌道類型6.科學家常用“等電子體”來預測不同物質的結構,例如CH4與NH4+有相同的電子數(shù)和立體構型。依此原理在下表空格中填出相應的化學式:①；②；③CH4①CO③NHN2H②N21.下列說法：①是三角錐型；②是V形，其A可能為雜化；③二硫化碳中碳原子為sp雜化；④是平面四邊形結構；⑤、、分子中的O、N、C分別形成2個、3個、4個鍵，故O、N、C原子分別采取sp、、雜化；⑥分子是三角錐型，這是因為P原子是以雜化的結果；⑦雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的四個雜化軌道；⑧凡中心原子采取雜化的分子，其VSEPR幾何構型都是四面體形；⑨和雜化軌道類型均為雜化，立體構型分別為V形、平面三角形；⑩氣體單質中，一定有σ鍵，可能有π鍵。正確的選項有A．2個 B．3個 C．4個 D．5個2.根據(jù)雜化軌道理論和價層電子對互斥模型，判斷下列分子或者離子的空間構型正確的是選項分子式中心原子雜化方式VSEPR模型名稱空間結構AspV形V形Bsp2平面三角形三角錐形Csp2四面體形平面三角形Dsp3正四面體形正四面體形3.下列離子的VSEPR模型與其空間結構一致的是A． B． C． D．4.下列各組微粒的空間構型相同的是①和②和③和④和⑤和⑥和⑦和A．全部 B．除④⑥⑦以外C．③④⑤⑥ D．②④⑤⑥5.等電子體之間往往具有相似的結構，N2O與CO2分子具有相似的結構(包括電子式)；已知N2O分子中氧原子只與一個氮原子相連，下列說法合理的是A．N2O為三角形分子B．N2O與CO2均不含非極性鍵C．N2O的電子式可表示D．N2O與SiO2為等電子體、具有相似的結構和相似性質6．下面兩表分別列出了CO和N2的某些性質及相關鍵能，有關說法不正確的是表一分子熔點/℃沸點/℃常溫時在水中溶解度CO-205.05-191.492.3mLN2-210.00-195.811.6mL表二COC-OC=O鍵能(kJ/mol)357.7798.91071.9N2N-NN=N鍵能(kJ/mol)193418946A．CO與N2的價電子總數(shù)相等 B．由表2可知，CO的活潑性不及N2C．由表1可知，CO的熔沸點高于N2，是因為CO分子間作用力大于N2 D．由表2可知，σ鍵的穩(wěn)定性不一定強于π鍵7.在VSEPR中，電子對斥力大小順序可認為：孤對電子-孤對電子>孤對電子-成鍵電子>成鍵電子-成鍵電子，當電子對之間的夾角大于90°時，斥力可忽略。當價層電子對數(shù)為5時，構型為三角雙錐。PCl5是典型的三角雙錐分子，兩個編號為①的Cl原子和P在條直線上，三個編號為②的Cl原子構成平面正三角形。SF4和BrF3價層電子對數(shù)也都是5，但它們分別有1對和2對孤對電子，以如圖為參照。則它們的孤對電子分別占據(jù)什么位置時，價層電子對間斥力最小ABCDSF4①①②②BrF3①

②

②①②②8．等電子體的結構相似、物理性質相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、空間構型表。等電子體類型代表物質空間構型四原子24電子等電子體SO3平面三角形四原子26電子等電子體三角錐形五原子32電子等電子體CCl4四面體形六原子40電子等電子體PCl5三角雙錐形七原子48電子等電子體SF6八面體形試回答：（1）下面物質分子或離子的空間構型：BrO3－_________，CO32－________，HClO4__________。（2）由第一、二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有________。（3）SF6的空間構型如圖1所示，請再按照圖1的表示方法在圖2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空間位置。已知OSF4分子中O、S間為共價雙鍵，S、F間為共價單鍵。___________第9課雜化軌道理論等電子體原理1．了解雜化軌道理論的基本內容。2．能根據(jù)雜化軌道理論解釋簡單分子的空間結構。3．結合雜化軌道理論認識常見共價分子的空間結構。一、雜化軌道理論簡介1.雜化軌道的含義雜化軌道理論是一種價鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結構提出的。(1)軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內部能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程。(2)雜化軌道：原子軌道雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。(3)雜化軌道的特點①雜化軌道數(shù)等于參與雜化的原子軌道數(shù)；②雜化改變了原子軌道的形狀和方向；③雜化使原子的成鍵能力增強；④雜化軌道用于構建分子的σ軌道和孤電子對軌道。2.雜化軌道理論的要點(1)原子形成分子時，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子不可能發(fā)生雜化。(3)只有能量相近的原子軌道才能雜化(如2s、2p)。(4)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目),且雜化軌道的能量相同。(5)為使相互間的排斥力最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。雜化后軌道的伸展方向、形狀發(fā)生改變，但相同雜化形式的雜化軌道形狀完全相同。雜化使原子的成鍵能力增加。形成的共價鍵更牢固。(6)雜化軌道用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。分子的空間結構主要取決于原子軌道的雜化類型。(7)雜化軌道成鍵時仍具有共價鍵的特征——方向性和飽和性(8)雜化軌道數(shù)=中心原子上的孤電子對數(shù)+與中心原子結合的原子數(shù)。3.雜化軌道類型類型形成過程夾角空間結構sp3雜化軌道sp3雜化軌道是由1個s軌道和3個p軌道雜化形成的109°28′正四面體形sp2雜化軌道sp2雜化軌道是由1個s軌道和2個p軌道雜化而成的120°平面三角形sp雜化軌道sp雜化軌道是由1個s軌道和1個p軌道雜化而成的180°直線形【特別說明】原子軌道發(fā)生sp雜化時，還有2個np軌道未發(fā)生雜化，若np軌道上有未成對電子，形成分子時2個np軌道上的電子會形成π鍵。1）sp3雜化與CH4分子的空間構型(1)雜化軌道的形成碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道，1個2s軌道和3個2p軌道“混合”，形成能量相等、成分相同的4個sp3雜化軌道?；鶓B(tài)原子軌道激發(fā)態(tài)原子軌道雜化軌道sp3雜化軌道的空間構型4個sp3雜化軌道在空間呈正四面體形，軌道之間的夾角為109°28'，每個軌道上都有一個未成對電子。(2)共價鍵的形成碳原子的4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個相同的σ鍵。(3)CH4分子的空間構型CH4分子為空間正四面體結構，分子中C—H鍵之間的夾角都是109°28′。(4)正四面體結構的分子或離子的中心原子，一般采用sp3雜化軌道形成共價鍵，如CCl4、NH4+等。金剛石中的碳原子、晶體硅和石英（SiO2）晶體中的硅原子也是采用sp3雜化軌道形成共價鍵的。2）sp2雜化與BF3分子的空間構型(1)sp2雜化軌道的形成硼原子2s軌道上的1個電子進入2p軌道。1個2s軌道和2個2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的3個sp2雜化軌道。硼原子的3個sp2雜化軌道呈平面三角形，3個sp2雜化軌道間的夾角為120°。(2)共價鍵的形成硼原子的3個sp2雜化軌道分別與3個氟原子的1個2p軌道重疊，形成3個相同的σ鍵。(3)BF3分子的空間構型BF3分子的空間構型為平面三角形，鍵角為120°。3）sp雜化與BeCl2分子的空間構型(1)雜化軌道的形成Be原子2s軌道上的1個電子進入2p軌道，1個2s軌道和1個2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的2個sp雜化軌道。Be原子的sp雜化軌道呈直線形，其夾角為180°。(2)共價鍵的形成Be原子的2個sp雜化軌道分別與2個Cl原子的1個3p軌道重疊形成2個相同的σ鍵。(3)BeCl2分子的空間構型BeCl2分子為空間構型為直線形，分子中Be—Cl鍵之間的夾角為180°。4.雜化軌道類型與分子的空間結構的關系(1)雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對。當沒有孤電子對時，能量相同的雜化軌道彼此遠離，形成的分子為對稱結構；當有孤電子對時，孤電子對占據(jù)一定空間且對成鍵電子對產生排斥，形成的分子的空間結構也發(fā)生變化。(2)雜化軌道與分子的空間結構的關系①當雜化軌道全部用于形成σ鍵時雜化類型spsp2sp3軌道組成1個ns和1個np1個ns和2個np1個ns和3個np軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結構示意圖分子空間結構直線形平面三角形正四面體形②當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時由于孤電子對參與互相排斥，會使分子的構型與雜化軌道的形狀有所區(qū)別。如水分子中氧原子的sp3雜化軌道有2個雜化軌道由孤電子對占據(jù)，其分子不呈正四面體形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有1個雜化軌道由孤電子對占據(jù)，氨分子不呈正四面體形，而呈三角錐形。5.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型的關系雜化軌道理論解釋了價層電子對互斥模型所推測的分子空間結構，但分析具體分子中的中心原子的雜化軌道類型時，應先確定分子或離子的VSEPR模型，再確定中心原子的雜化軌道類型。VSEPR模型及其中心原子對應的雜化軌道類型如表所示：【思考與討論p49】參考答案：(1)BF3的σ鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為0，價層電子對數(shù)為3，故雜化軌道類型為sp2雜化。(1)H30+的σ健電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為1，價層電子對數(shù)為4，故雜化軌道美型為Sp3雜化。6.雜化軌道類型的判斷方法(1)根據(jù)價層電子對互斥模型判斷中心原子的雜化類型、空間結構在確定了分子或離子的中心原子上的成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)后，可以依據(jù)下面的方法確定其中心原子的雜化軌道類型：σ鍵電子對數(shù)(成鍵電子對數(shù))+孤電子對數(shù)=價電子對數(shù)=雜化軌道數(shù)根據(jù)雜化類型及孤電子對數(shù)即可判斷分子或離子的空間結構，列表如下：價層電子對數(shù)雜化軌道類型成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)雜化軌道數(shù)分子空間結構實例2sp202直線形BeCl2、CO2、HCN3sp2303平面三角形BF3、SO3、CO32—21V形SnBr2、SO2、NO2—4sp3404四面體形CHCl3、SiCl4、PO43—31三角錐形NH3、PCl3、SO32—22V形OF2、H2O、NH2—(2)根據(jù)雜化軌道間的夾角判斷雜化軌道間的夾角雜化軌道類型109o28′sp3120osp2180osp(3)根據(jù)分子或離子的空間結構判斷分子或離子的空間結構雜化軌道類型正四面體形sp3平面三角形sp2直線形sp(4)根據(jù)共價鍵類型判斷由雜化軌道理論可知，原子之間成鍵時，未參與雜化的軌道用于形成π鍵，雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對。對于能明確結構式的分子、離子，其中心原子的雜化軌道數(shù)n=中心原子形成的σ鍵數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)，即可將結構式和電子式相結合，從而判斷中心原子形成的σ鍵數(shù)和中心原子上的孤電子對數(shù)，進而判斷雜化軌道數(shù)。例如：①在SiF4分子中，基態(tài)硅原子有4個價電子，與4個氟原子形成4個σ鍵，沒有孤電子對，n=4,則SiF4分子中硅原子采用sp3雜化。②在HCHO分子中，基態(tài)碳原子有4個價電子，與2個氫原子形成2個σ鍵，與氧原子形成C=O,C=O中有1個σ鍵、1個π鍵，沒有孤電子對，n=3,則HCHO分子中碳原子采用sp2雜化。(5)以碳原子為中心原子的分子中碳原子的雜化類型①沒有形成π鍵，為sp3雜化：CH4、CCl4、②形成一個π鍵，為sp2雜化：CH2=CH2、苯(大π鍵)、、③形成兩個π鍵，為sp雜化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)【研究與實踐——制作分子的空間結構模型p49】思考與討論參考答案：把四個充滿氣的氣球用皮筋扎在一起，這四個氣球形成一個正四面體形；然后把這4個氣球在黑板上壓在一個平面中，形成的是平面正方形；再將四個氣球拋向空中，形狀又恢復正四面體形，說明這種正四面體的形式是它自然的狀態(tài)。把這四個氣球看成四對共用電子對，它們的公共結點看成是碳原子，那么這種結構取向就是它的自然取向，這正像甲烷分子的正四面體形結構。二、等電子體原理1.含義：原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子(或離子)互為等電子體?！咎貏e提醒】核外電子總數(shù)不一定相同；等電子體可以拓展到離子。2.特點：等電子體具有相似的結構特征(立體結構和化學鍵類型)及相近的性質，例如CO和N2的熔沸點、溶解性等都非常相近。3.等電子原理的應用利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的立體構型。如SO2和O3的原子數(shù)目和價電子總數(shù)都相等，二者互為等電子體，中心原子都是sp2雜化，都是V形結構。4.確定等電子體的方法同主族代換或同周期相鄰元素替換，交換過程中注意電荷變化。變換過程中注意電荷變化，并伴有元素種類的改變序號方法示例1豎換：把同族元素(同族原子價電子數(shù)相同)上下交換，即可得到相應的等電子體CO2與CS2、O3與SO22橫換：換相鄰主族元素，這時候價電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價電子總數(shù)相等N2與CO3可以將分子變換為離子，也可以將離子變換為分子O3與NOeq\o\al(－,2)、CH4與NHeq\o\al(＋,4)CO與CN－5.常見的等電子體匯總微粒通式價電子總數(shù)立體構型CO2、CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216e－直線形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218e－V形SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)AX432e－正四面體形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326e－三角錐形CO、N2AX10e－直線形CH4、NHeq\o\al(＋,4)AX48e－正四面體形?問題一雜化軌道理論與分子的結構【典例1】下列分子或離子的立體構型和中心原子的雜化方式均正確的是A．AsH3平面三角形sp3雜化 B．H3O+平面三角形sp2雜化C．H2SeV形sp3雜化 D．CO三角錐形

sp3雜化【答案】C【解析】A．AsH3中心原子的價層電子對數(shù)=3+(5-3×1)=4，As的雜化方式為sp3，含有一對孤電子對，分子的立體構型為三角錐形，選項A錯誤；B．的中心原子的價層電子對數(shù)=3+(6-1-3×1)=4，O的雜化方式為sp3，含有一對孤電子對，分子的立體構型為三角錐形，選項B錯誤；C．H2Se中心原子的價層電子對數(shù)=2+(6-2×1)=4，Se的雜化方式為sp3，含有兩對孤電子對，分子的立體構型為V形，選項C正確；D．中心原子的價層電子對數(shù)=3+(4+2-3×2)=3，C的雜化方式為sp2，沒有孤電子對，分子的立體構型為平面三角形，選項D錯誤；答案選C?！窘忸}必備】1．雜化軌道理論的要點(1)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的。(2)雜化前后軌道數(shù)目不變。(3)只有能量相近的軌道才能雜化(如2s和2p)。(4)雜化軌道成鍵時要滿足化學鍵間最小排斥原理。雜化軌道間的夾角決定分子空間構型。(5)雜化軌道所形成的化學鍵全部為σ鍵。2．雜化軌道及成鍵規(guī)律（1）當雜化軌道數(shù)目等于成鍵軌道數(shù)目時，雜化軌道全部參與成鍵，成鍵類型是σ鍵，分子的空間構型與雜化軌道的空間構型一致。（2）當雜化軌道數(shù)目大于成鍵軌道數(shù)目時，分子中存在孤電子對，對成鍵電子對產生排斥作用，使鍵角增大，分子的空間構型與雜化軌道的空間構型不同。（3）若未雜化的軌道上有成單電子，則形成π鍵。3．雜化軌道數(shù)目與成鍵數(shù)目相同時分子的空間構型當雜化軌道數(shù)目等于成鍵軌道數(shù)目時，雜化軌道全部參與成鍵，成鍵類型是σ鍵，分子的空間構型與雜化軌道的空間構型一致。實例BeCl2BF3CH4雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目1個s軌道1個p軌道1個s軌道2個p軌道1個s軌道3個p軌道雜化軌道的數(shù)目234雜化軌道間的夾角180°120°109°28′雜化軌道空間構型直線形平面三角形正四面體分子的空間構型直線形平面三角形正四面體4．常見分子的空間構型雜化類型分子類型空間構型舉例sp3AB4正四面體CH4、CCl4、NH4+、金剛石等AB3C四面體CH3Cl、CH3CH3等AB3三角錐NH3、NF3等AB2V形H2O、H2Ssp2AB3平面三角形BF3、AlCl3、、苯環(huán)等spAB2直線形CO2、CS2、等【變式1-1】有機物CH3CH=CH—C≡CH中標有“·”的碳原子的雜化方式依次為()A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、spC．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2【答案】B【解析】甲基上C原子采取sp3雜化；碳碳雙鍵上碳原子采取sp2雜化；碳碳三鍵的C原子采取sp雜化?！咀兪?-2】下列說法中正確的是()A．中心原子采取sp3雜化的分子，其幾何構型都是四面體型B．sp3雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的4個sp3雜化軌道C．苯分子的碳原子是sp2雜化，分子的空間構型為平面結構D．AB3型的分子空間構型必為平面三角形【答案】C【解析】A選項，分子的幾何構型除了與雜化軌道類型，還與中心原子的成鍵情況有關，錯誤；B選項，sp3雜化軌道是由能量相近的1個s軌道和3個p軌道混合形成的，錯誤；C選項，正確；D選項，AB3型的分子空間構型不一定為平面三角形，也可能是三角錐形。錯誤。故選C。?問題二等電子體原理與分子結構【典例2】通常把原子總數(shù)和價電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結構相同，則下列有關說法中正確的是()A．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等電子體，鍵角均為60°B．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)是等電子體，均為平面三角形結構C．H3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結構D．B3N3H6和苯是等電子體，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道【答案】B【解析】CH4與NHeq\o\al(＋,4)是正四面體結構，鍵角是109°28′，A錯誤；NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)是等電子體，均為平面三角形結構，B正確；H3O＋和PCl3的價電子總數(shù)不相等，不互為等電子體，C錯誤；苯分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道，故B3N3H6分子中也存在這種軌道，D錯誤。【解題必備】1.等電子原理：等電子體具有相似的化學鍵特征，它們的許多性質相近，此原理稱為等電子原理，例如CO和N2的熔沸點、溶解性等都非常相近。2.確定等電子體的方法：變換過程中注意電荷變化，并伴有元素種類的改變序號方法示例1豎換：把同族元素(同族原子價電子數(shù)相同)上下交換，即可得到相應的等電子體CO2與CS2、O3與SO22橫換：換相鄰主族元素，這時候價電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價電子總數(shù)相等N2與CO3可以將分子變換為離子，也可以將離子變換為分子O3與NOeq\o\al(－,2)、CH4與NHeq\o\al(＋,4)CO與CN－【變式2-1】由短周期元素原子構成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體。等電子體的結構相似、物理性質相近。根據(jù)上述原理，下列各對粒子中，立體結構相似的是()A．SO2與O3B．CO2與NO2C．CS2與NO2D．PCl3與BF3【答案】A【解析】各項中原子數(shù)均相同，最外層電子數(shù)之和分別為A項，18和18；B項，16和17；C項，16和17；D項，26和24?！咀兪?-2】根據(jù)等電子原理：由短周期元素原子構成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體，它們具有相似的結構特征。以下各組微粒結構不相似的是()A.CO和N2 B.O3和NO2-C.CO2和N2O D.N2H4和C2【答案】D【解析】N2H4和C2H4原子數(shù)相同，價電子總數(shù)分別為14、12，二者不是等電子體，故結構不相似。1．下列分子的立體構型可用sp2雜化軌道來解釋的是()①COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))②CH2=CH2③苯④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③⑤⑥【答案】A【解析】①②③中的中心原子是sp2雜化，④中的中心原子是sp雜化，⑤⑥中的中心原子是sp3雜化。2.下列各組微粒中，互為等電子體的一組是()A.CO、C2H2、N2B.SiF4、SiO44?、SO42?、PO43?C.CO32?、NO【答案】B【解析】CO、N2都含2個原子，C2H2含4個原子,所以不是等電子體，故A不選；在SiF4、SiO44?、SO42?、PO43?中，所有原子都含有5個原子，其價電子總數(shù)均為32，所以是等電子體，故選B；CO32?、NO33．形成下列分子時，一個原子用sp3雜化軌道和另一個原子的p軌道成鍵的是（）①PF3②CCl4③NH3④H2OA．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】A【解析】四種分子的中心原子都是sp3雜化，NH3和H2O中H原子用1s軌道與中心原子的sp3雜化軌道成鍵。故選A。4．根據(jù)等電子原理，下列分子或離子與其他選項不屬于同一類的是()A．PF4+B．SiO42-C．SO42-D．SiH4【答案】D【解析】A、B、C均為5個原子，價電子總數(shù)均為32個，D項8個價電子等電子體：①原子數(shù)相同，②價電子總數(shù)相等。5.判斷下列中心原子的雜化軌道類型(點“·”的原子為中心原子)。微粒①H3O＋②CH2CH2③CCl4④NCl3⑤PH3雜化軌道數(shù)目雜化軌道類型【答案】43444sp3sp2sp3sp3sp36.科學家常用“等電子體”來預測不同物質的結構,例如CH4與NH4+有相同的電子數(shù)和立體構型。依此原理在下表空格中填出相應的化學式:①；②；③CH4①CO③NHN2H②N2【答案】①C2H6②NO3-【解析】根據(jù)等電子原理,和N2H62+是等電子體的是C2H6,和CO32?是等電子體的是N1.下列說法：①是三角錐型；②是V形，其A可能為雜化；③二硫化碳中碳原子為sp雜化；④是平面四邊形結構；⑤、、分子中的O、N、C分別形成2個、3個、4個鍵，故O、N、C原子分別采取sp、、雜化；⑥分子是三角錐型，這是因為P原子是以雜化的結果；⑦雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的四個雜化軌道；⑧凡中心原子采取雜化的分子，其VSEPR幾何構型都是四面體形；⑨和雜化軌道類型均為雜化，立體構型分別為V形、平面三角形；⑩氣體單質中，一定有σ鍵，可能有π鍵。正確的選項有A．2個 B．3個 C．4個 D．5個【答案】C【解析】①三氯甲烷中碳原子的價層電子對數(shù)為4、孤對電子對數(shù)為0，分子的空間構型為四面體形，故錯誤；②若AB2分子中A原子的價層電子對數(shù)為3、孤對電子對數(shù)為1，A原子的雜化方式為sp2雜化，分子的空間構型為V形，故正確；③二硫化碳分子中碳原子的價層電子對數(shù)為2、孤對電子對數(shù)為0，碳原子的雜化方式為sp雜化，故正確；④銨根離子中氮原子的價層電子對數(shù)為4、孤對電子對數(shù)為0，分子的空間構型為正四面體形，故錯誤；⑤水分子、氨分子和甲烷分子中氧原子、氮原子和碳原子的價層電子對數(shù)都為4，原子的雜化方式都為sp3雜化，故錯誤；⑥三氯化磷分子中磷原子的價層電子對數(shù)為4、孤對電子對數(shù)為1，磷原子的雜化方式都為sp3雜化，分子的空間構型為三角錐形，故錯誤；⑦sp3雜化軌道是指同一能層的、能量接近的1個s軌道與3個p軌道雜化，形成能量相同的4個sp3雜化軌道，故錯誤；⑧凡中心原子采取sp3雜化的分子，分子的VSEPR幾何構型都是四面體形，故正確；⑨二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的價層電子對數(shù)都為4，孤對電子對數(shù)分別為1和0，所以二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的雜化方式都為sp2雜化，分子的空間構型分別為V形和平面三角形，故正確；⑩氣體單質中，稀有氣體是單原子分子，分子中不存在化學鍵，故錯誤；②③⑧⑨正確，故選C。2.根據(jù)雜化軌道理論和價層電子對互斥模型，判斷下列分子或者離子的空間構型正確的是選項分子式中心原子雜化方式VSEPR模型名稱空間結構AspV形V形Bsp2平面三角形三角錐形Csp2四面體形平面三角形Dsp3正四面體形正四面體形【答案】D【解析】根據(jù)價層電子對互斥理論確定分子空間構型及中心原子雜化方式，價層電子對個數(shù)=配原子個數(shù)+孤電子對個數(shù)。A．分子中心原子雜化方式sp價層電子對互斥模型為直線形，沒有孤電子對，分子的立體構型為直線形，故A錯誤；B．HCHO分子中心原子雜化方式sp2價層電子對互斥模型為平面三角形，沒有孤電子對，分子的立體構型為平面三角形，故B錯誤；C．離子中心原子雜化方式sp2價層電子對互斥模型為平面三角形，沒有孤電子對，離子的立體構型為平面三角形，故C錯誤；D．離子中心原子雜化方式sp3價層電子對互斥模型為正四面體，沒有孤電子對，離子的立體構型為平面三角形，故D正確；故選D。3.下列離子的VSEPR模型與其空間結構一致的是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．亞硫酸根離子中硫原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為1，離子的VSEPR模型為正四面體形，空間結構為三角錐形，所以離子的空間結構模型與空間結構不一致，故A錯誤；B．高氯酸根離子中氯原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為0，離子的VSEPR模型和空間結構都為正四面體形，所以離子的空間結構模型與空間結構一致，故B正確；C．亞硝酸根離子中氮原子的價層電子對數(shù)為3，孤對電子對數(shù)為1，離子的VSEPR模型為三角錐形，空間結構為V形，所以離子的空間結構模型與空間結構不一致，故C錯誤；D．氯酸根離子中氯原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為1，離子的VSEPR模型為正四面體形，空間結構為三角錐形，所以離子的空間結構模型與空間結構不一致，故D錯誤；故選B。4.下列各組微粒的空間構型相同的是①和②和③和④和⑤和⑥和⑦和A．全部 B．除④⑥⑦以外C．③④⑤⑥ D．②④⑤⑥【答案】D【解析】①氨分子中氮原子的價層電子對數(shù)為4,孤對電子對數(shù)為1，空間構型為三角錐形，水分子中的氧原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為2，空間構型為V形，兩者空間構型不相同，故錯誤；②氨分子中氮原子和水合氫離子中氧原子的價層電子對數(shù)都為4，孤對電子對數(shù)都為1，空間構型都為三角錐形，兩者的空間構型相同，故正確；③銨根離子中氮原子的價層電子對數(shù)為4,孤對電子對數(shù)為0，空間構型為正四面體形，水合氫離子中氧原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為1，空間構型為三角錐形，兩者的空間構型不相同，故錯誤；④臭氧和二氧化硫的原子個數(shù)和價電子數(shù)都相同，互為等電子體，等電子體具有相同的空間構型，故正確；⑤二硫化碳中的碳原子和氯化鈹中的鈹原子的價層電子對數(shù)都為2，孤對電子對數(shù)都為0，空間構型都為直線形，故正確；⑥高硅酸跟離子中的硅原子和硫酸根離子中硫原子的價層電子對數(shù)都為4，孤對電子對數(shù)都為0，空間構型都為正四面體形，兩者的空間構型相同，故正確；⑦三氟化硼和氯化鋁為等電子體，空間構型都為平面三角形，則雙聚氯化鋁的分子組成與三氟化硼和氯化鋁不相同，則空間構型與三氟化硼和氯化鋁的空間構型一定不相同，故錯誤；②④⑤⑥正確，故選D。5.等電子體之間往往具有相似的結構，N2O與CO2分子具有相似的結構(包括電子式)；已知N2O分子中氧原子只與一個氮原子相連，下列說法合理的是A．N2O為三角形分子B．N2O與CO2均不含非極性鍵C．N2O的電子式可表示D．N2O與SiO2為等電子體、具有相似的結構和相似性質【答案】C【解析】A．N2O與CO2分子具有相似的結構，二氧化碳是直線型分子，所以N2O是直線型分子，故A不符合題意；B．N2O與CO2分子具有相似的結構(包括電子式)，且N2O分子中氧原子只與一個氮原子相連，N2O的電子式為：，N2O中存在氮氮鍵，所以含有非極性鍵，故B不符合題意；C．二氧化碳的電子式為：，N2O與CO2分子具有相似的結構(包括電子式)，且N2O分子中氧原子只與一個氮原子相連，所以N2O的電子式為：，故C符合題意；D．二氧化硅是原子晶體，N2O是分子晶體，二氧化硅中電子數(shù)是30，N2O中電子數(shù)是22，所以N2O和SiO2不是等電子體，其結構不同，故D不符合題意；答案選C。6．下面兩表分別列出了CO和N2的某些性質及相關鍵能，有關說法不正確的是表一分子熔點/℃沸點/℃常溫時在水中溶解度CO-205.05-191.492.3mLN2-210.00-195.811.6mL表二COC-OC=O鍵能(kJ/mol)357.7798.91071.9N2N-NN=N鍵能(kJ/mol)193418946A．CO與N2的價電子總數(shù)相等 B．由表2可知，CO的活潑性不及N2C．由表1可知，CO的熔沸點高于N2，是因為CO分子間作用力大于N2 D．由表2可知，σ鍵的穩(wěn)定性不一定強于π鍵【答案】B【解析】A．CO的價電子總數(shù)為6+4=10，N2的價電子總數(shù)為5+5=10，故A正確；B．一個CO分子中含有2個π鍵，根據(jù)表中鍵能知，CO中第一個π鍵的鍵能是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol，N2中第一個π鍵的鍵能是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol，CO中第一個π鍵的鍵能較小，所以CO的第一個π鍵比N2更容易斷，所以一氧化碳比氮氣活潑，故B錯誤；C．一氧化碳和氮氣形成晶體為分子晶體，分子間作用力越大，沸點越高，由表1可知，CO的熔沸點高于N2，是因為CO為極性分子，分子間作用力大于N2

，故C正確；D．根據(jù)表格數(shù)據(jù)，CO分子中有一個π鍵的鍵能為798.9kJ/mol-357.7kJ/mol=441.2kJ/mol，鍵能大于C-O單鍵即σ鍵的鍵能，更穩(wěn)定，故D正確；故答案為B。7.在VSEPR中，電子對斥力大小順序可認為：孤對電子-孤對電子>孤對電子-成鍵電子>成鍵電子-成鍵電子，當電子對之間的夾角大于90°時，斥力可忽略。當價層電子對數(shù)為5時，構型為三角雙錐。PCl5是典型的三角雙錐分子，兩個編號為①的Cl原子和P在條直線上，三個編號為②的Cl原子構成平面正三角形。SF4和BrF3價層電子對數(shù)也都是5，但它們分別有1對和2對孤對電子，以如圖為參照。則它們的孤對電子分別占據(jù)什么位置時，價層電子對間斥力最小ABCDSF4①①②②BrF3①

②

②①②②【答案】D【解析】SF4的孤電子對若在①位置時，孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有三組，而SF4的孤電子對在②位置時，孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有兩組，孤電子對在②時價層電子對間斥力最??；BrF3有兩對孤電子對，若均在①上，則孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有6組，斥力太大，若一個在①上，一個在②上，則還有孤對電子與孤對電子之間夾角為90°的1組，孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有3組，斥力較大，若兩個孤對電子均在②上，則孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的為4組，此時價層電子對之間斥力最小。A．若SF4的孤電子對在①位置，孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有三組，BrF3有兩對孤電子對，若均在①上，則孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有6組，價層電子對之間斥力不是最小，不符合題意，A錯誤；B．若SF4的孤電子對在①位置，孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有三組，價層電子對之間斥力不是最小，不符合題意，B錯誤；C．若BrF3的孤電子對在①上，則孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有6組，價層電子對之間斥力不是最小，不符合題意，C錯誤；D．若SF4的孤對電子在②上，則孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的有兩組，BrF3兩個孤對電子均在②上，則孤對電子與成鍵電子對夾角為90°的為4組，此時價層電子對之間斥力最小，符合題意，D正確；故D正確。8．等電子體的結構相似、物理性質相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、空間構型表。等電子體類型代表物質空間構型四原子24電子等電子體SO3平面三角形四原子26電子等電子體三角錐形五原子32電子等電子體CCl4四面體形六原子40電子等電子體PCl5三角雙錐形七原子48電子等電子體SF6八面體形試回答：（1）下面物質分子或離子的空間構型：BrO3－_________，CO32－________，HClO4__________。（2）由第一、二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有________。（3）SF6的空間構型如圖1所示，請再按照圖1的表示方法在圖2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空間位置。已知OSF4分子中O、S間為共價雙鍵，S、F間為共價單鍵。___________【答案】（1）三角錐形平面三角形四面體形（2）（3）【分析】根據(jù)題意價電子數(shù)(最外層電子)和原子數(shù)(氫原子不計在內)相同的分子(或離子)互稱為等電子體，等電子體的結構相似、物理性質相近進行分析；【解析】根據(jù)價電子數(shù)(最外層電子)和原子數(shù)(氫原子不計在內)相同的分子(或離子)互稱為等電子體，（1）BrO3－與SO32－互稱為等電子體，由表格信息可知二者的空間構型為三角錐形，SO3和CO32－互為等電子體，由表格信息可知二者空間構型為平面三角形，HClO4與CCl4互為等電子體，由表格信息可知二者的空間構型為四面體；（2）根據(jù)價電子數(shù)(最外層電子)和原子數(shù)(氫原子不計在內)相同的分子(或離子)互稱為等電子體，F(xiàn)2為雙原子14電子體，從第一、二周期元素中，與F2互為等電子體的離子是O22－；（3）SF6為7原子48電子體，空間構型為八面體形，OSF4為6原子40電子體，其空間構型為三角雙錐形；S和O間為共價雙鍵，S和F間為共價單鍵，即表示方法是。第10課共價鍵的極性1.了解共價鍵的極性。2.了解分子的極性及產生極性的原因。一、鍵的極性1.極性共價鍵和非極性共價鍵共價鍵極性共價鍵非極性共價鍵成鍵原子種原子（電負性不同）原子（電負性相同）電子對偏移偏移成鍵原子的電性一個原子呈正電性(δ+)，一個原子呈電性（δ—）性示例H2、O2、Cl2等2.鍵的極性的產生原因：共價鍵的極性：由于共用電子對發(fā)生時，使化學鍵產生了呈電性(δ+)和呈負電性(δ-)兩極。3.共價鍵的極性表示方法——極性向量極性向量可形象地描述極性鍵的電荷分布情況，極性向量指向的一端，說明該處負電荷更為集中。非極性鍵無極性向量，說明在非極性鍵里，正負電荷的中心是的。4.鍵的極性的影響因素：共價鍵的極性只取決于成鍵原子的元素或電負性的，與其他因素無關。①種非金屬元素原子間形成的共價鍵是極性鍵；種非金屬元素原子間形成的共價鍵是性鍵②電負性差值越的兩原子形成的共價鍵的極性越；③共用電子對偏移程度越，鍵的極性越。5.極性共價鍵和非極性共價鍵的判斷①根據(jù)組成元素同種元素:A—A型為②根據(jù)共用電子對是否偏移共用電子對有③根據(jù)元素的電負性成鍵原子電負性6.存在：①共價鍵：非金屬單質(如O2、P4、石墨等，但稀有氣體除外)；某些共價化合物（如H2O2、CH2=CH2）或離子化合物（如Na2O2）；②共價鍵：共價化合物（如H2O、CH4、HCl、HCN）或含原子團的某些離子化合物（如NaOH、Na2SO4、NaCN）。二、分子的極性1.極性分子：分子中的正電中心和負電中心，使分子的某一個部分呈正電性(δ+),另一部分呈負電性(δ-),這樣的分子是極性分子。2.非極性分子：分子中的正電中心和負電中心，這樣的分子是非極性分子。3.分子極性的判斷1）可依據(jù)分子中化學鍵的極性的向量和進行判斷分子的極性必須依據(jù)分子中極性鍵的極性的是否等于0而定。當分子中各個鍵的極性的向量和等于時，是分子，否則是分子。2）可根據(jù)分子中的正電中心和負電中心是否重合判斷3）定性判斷（1）單質分子均為性分子（例外O3為極性分子）；（2）根據(jù)鍵的極性判斷。共價鍵是否有極性是分子是否有極性的前提條件，如果分子中不存在極性鍵，該分子一定不是性分子（例外O3為極性分子）；對于雙原子分子來說，鍵的極性和分子的極性是的。（3）多原子分子：①孤對電子法:如為ABn型，若中心原子A中孤對電子，為非極性分子，中心原子A中孤對電子，則為極性分子。②幾何對稱法:如為ABn型，如果各極性鍵在平面內或空間均勻排列，呈中心或呈正多邊形、正多面體分布，該分子一定是非極性分子，反之為極性分子。通常有以下幾種情況：型對稱，如CO2等（鍵角180°）；分子，如BF3（鍵角120°）；型分子，如CCl4、CH4（鍵角109°28′）。以上幾類均為分子，而NH3分子為三角錐型（鍵角107°18′），H2O分子為V型（鍵角104.5°）等均為分子。③中心原子化合價法: 如為ABn型，若中心原子A的化合價的絕對值A的主族序數(shù)，則為非極性分子；若中心原子A的化合價的絕對值A的價層電子數(shù)，則為極性分子；化學式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合價的絕對值3456234中心原子價層電子數(shù)3456656分子極性性性性性性性性【特別提醒】a、一般情況下，單質分子為非極性分子，但O3是形分子，其空間結構稱，故O3為分子。b、H2O2的結構式為H—O—O—H,空間結構是，是的，為分子。4）實驗定性證明——帶電體引流法帶電體引流法實驗：用毛皮摩擦玻璃棒分別靠近CCl4液流和H2O流，水流發(fā)生，說明水分子具有極，同理，用同樣的方法可以測定其它純液體流分子的極性，液體流偏移的分子具有極性，液體流偏移的分子無極性。5）根據(jù)相似相溶原理判斷。極性分子組成的溶質溶于極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質溶于非極性分子組成的溶劑。如水為極性溶劑，HCl、NH3極易溶于水，說明它們?yōu)榉肿樱珺r2、I2、CCl4等不易溶于水，說明它們是分子?！舅伎寂c討論p52】參考答案：(1)極性分子：HCl；非極性分子：H2、O2、Cl2。(2)均為非極性分子。(3)極性分子：HCN、HO、NH3、CH3Cl；非極性分子：CO2、BF3、CH4。4.鍵的極性與分子極性的關系(1)只含非極性鍵的分子是非極性分子（除O3）；(2)含有非極性鍵的分子是非極性分子(如H2O2)；(3)極性分子中有極性鍵（如H2O），非極性分子中含有非極性鍵(如CO2)；(4)只含有極性鍵的分子是極性分子(如CH4)；(5)極性分子只含有極性鍵(如C2H5OH)；(6)含有極性鍵的分子有沒有極性，必須依據(jù)分子中極性鍵的極性的向量和是否等于零而定，等于時是非極性分子。三、鍵的極性對化學性質的影響2．誘導效應：(1)概念：在分子中引進一個原子或原子團后，可使分子中電子云密度分布發(fā)生變化，而這種變化不但發(fā)生在直接相連部分，也可以影響到不直接相連部分，這種因某一原子或基團的極性，σ鍵電子沿著原子鏈向某一方向移動，引起誘導效應。氯原子取代碳上的氫后，因為氯原子的電負性較強，因此C—Cl鍵的電子不能均勻分布，電子向氯原子偏移，在C—Cl鍵中，帶正電的一端又吸引鄰近碳上的電荷，因此使氯原子鄰近的C—Cl鍵的電子也產生偏移。共用電子對并不完全轉移到另一個原子，只是電子云密度分布發(fā)生變化，即鍵的極性發(fā)生變化，性質發(fā)生變化。(2)分類：由于電負性不同，如氟、氯、溴、碘、羥基、硝基等基團具有的誘導效應，烷基在一定條件下體現(xiàn)為的誘導效應，故烷基為基團。3.含氧酸的酸性大小與其分子組成和結構的關系(1)規(guī)律：鍵的極性對羧酸酸性大小的影響實質是通過改變羧基中羥基的極性而實現(xiàn)的，羧基中羥基的極性越，越電離出H+，則羧酸的酸性越。(2)羧酸的酸性大小與其分子組成和結構的關系①羧酸酸性的表示方法:羧酸的酸性可用pKa的大小來衡量，pKa＝－lgKa，pKa越小，酸性越強。②與羧基相鄰的共價鍵的極性越大，過傳導作用使羧基中羥基的極性越大，則羧酸的酸性越大。如含鹵素原子的一元羧酸的酸性A.三氟乙酸的酸性三氯乙酸的，這是由于氟的電負性氯的電負性，F(xiàn)—C的極性Cl—C的極性，使F3C—的極性Cl3C—的極性，導致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大，更易電離出氫離子，即F3C—的吸電子誘導效應Cl3C—，使羧酸的酸性增強。B.三氯乙酸的酸性二氯乙酸的酸性，二氯乙酸的酸性氯乙酸的酸性。C.烴基是推電子基團，即將電子推向羥基，從而羥基的極性，導致羧酸的酸性。一般地，烴基越，推電子效應越，羧酸的酸性越。例如：甲酸的酸性乙酸的。(3)無機含氧酸酸性強弱與其分子組成和結構的關系無機含氧酸酸性強弱也可以從鍵的極性角度加以解釋。以P、S、Cl最高價含氧酸為例，它們的分子式為H3PO4、H2SO4、HClO4，結構式寫作：，非羥基氧原子(指不與H結合的氧原子)是電負性大的原子，吸引電子能力強，三種酸分子中，P、S、Cl原子結合的非羥基氧原子個數(shù)依次增(分別為1、2、3)，導致羥基的極性依次增，更易電離出氫離子，所以酸性：H3PO4H2SO4HClO4，這也正好與元素周期律的結論相吻合。再如H2SO3與H2SO4，結構式為，硫原子結合的非羥基氧原子個數(shù)分別為1、2，同理可分析出酸性：H2SO3H2SO4?！舅伎寂c討論p54】參考答案：如H2O是弱電解質，而CH3CH2OH是非電解質，這是因為CH3CH2-對-OH的影響，使-OH電離出的能力減弱了。再如在常溫下CH4和苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色，而甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，這是因為苯環(huán)吸電子效應對-CH3的影響，使-CH3的還原性增強了。?問題一鍵的極性與分子極性的關系【典例1】下列關于鍵的極性和分子極性的說法中，錯誤的是A．只有非極性鍵的分子一定是非極性分子B．含極性鍵的非極性分子，其空間結構是對稱的C．不同元素形成的雙原子分子一定是極性分子D．極性分子中一定只含有極性鍵【變式1-1】下列物質中，既有極性鍵，又有非極性鍵的非極性分子是()A．二氧化硫B．四氯化碳C．雙氧水 D．乙炔【變式1-2】實驗測得BeCl2為共價化合物，兩個Be—Cl的夾角為180°由此可判斷BeCl2屬于（）A.由極性鍵形成的極性分子B.由極性鍵形成的非極性分子C.由非極性鍵形成的極性分子D.由非極性鍵形成的非極性分子?問題二鍵的極性對物質化學性質的影響【典例2】基團之間相互影響使官能團中化學鍵的極性發(fā)生變化，從而影響官能團和物質的性質。下列有關敘述中錯誤的是A．乙醇(CH3CH2OH)與氫溴酸反應生成溴乙烷(CH3CH2Br)，乙醇分子中斷裂碳氧鍵B．與足量Na反應置換出，乙醇分子中斷裂氫氧鍵C．羥基中氫氧鍵的極性：D．酸性：甲酸【變式2-1】已知下列三種有機酸：下列有關說法正確的是()A．Ka甲>Ka乙>Ka丙B．酸性強弱順序為丙>乙>甲C．相同濃度的三種酸，pH由小到大順序：甲<乙<丙D．可發(fā)生反應：【變式2-2】20世紀60年代，美國化學家鮑林提出了一個經驗規(guī)則：設含氧酸的化學式為HnROm，其中(m－n)為非羥基氧原子數(shù)。鮑林認為含氧酸的酸性強弱與非羥基氧原子數(shù)(m－n)的關系如下表：m－n0123含氧酸酸性強弱弱中強強很強實例HClOH3PO4HNO3HClO4試簡要回答下列問題：(1)按此規(guī)則判斷，H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由弱到強的順序為。(2)H3PO3和H3AsO3的形式一樣，但酸性強弱相差很大。已知H3PO3為中強酸，H3AsO3為弱酸，試推斷H3PO3和H3AsO3的分子結構：。(3)按此規(guī)則判斷碳酸應屬于酸，與通常認為的碳酸的強度是否一致？，其可能的原因是。1．三氯化硼(BCl3)的熔點為-107℃，沸點為12.5℃，能水解，其分子中鍵與鍵之間的夾角為120°，下列有關敘述正確的是A．三氯化硼在液態(tài)時能導電而在固態(tài)時不能導電B．三氯化硼中心原子采用sp雜化C．三氯化硼分子呈正三角形，屬于非極性分子D．三氯化硼分子空間結構類似三氯化磷2.實驗測得BeCl2為共價化合物，兩個Be—Cl的夾角為180°由此可判斷BeCl2屬于（）A.由極性鍵形成的極性分子B.由極性鍵形成的非極性分子C.由非極性鍵形成的極性分子D.由非極性鍵形成的非極性分子3.下列各組物質中，都是由極性鍵構成的極性分子的是A．CH4和CCl4 B．CO2和CS2 C．NH3和CH4 D．H2O和HBr4．下列有關含高能量的正離子N的化合物N5AsF6的敘述正確的是A．化合物N5AsF6中F化合價為+3B．N中氮氮原子間以共用電子對結合C．N5AsF6化合物是共價分子D．N5AsF6化合物是極性分子5.下列羧酸中酸性最弱的是A． B． C． D．6．在下列物質中：①HCl②N2③H2O2④Na2O2⑤CH4(1)只存在非極性鍵的分子是_______；只由極性鍵構成的極性分子是_______(填序號，下同)。(2)既有非極性鍵，又有極性鍵構成的分子是_______。(3)既有離子鍵，又有共價鍵的是_______。(4)既有σ鍵又有π鍵的是_______。1．下列分子中共價鍵的極性強弱順序正確的是()A.CH4>NH3>H2O>HFB.HF>H2O>NH3>CH4C.H2O>HF>CH4>NH3D.HF>H2O>CH4>NH32.下列說法中正確的是A．硫難溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，不能說明分子極性：H2O>C2H5OH>CS2B．甲烷可以形成甲烷水合物，是因為甲烷分子與水分子之間形成了氫鍵C．同一元素的含氧酸，該元素的化合價越高，其酸性越強，氧化性也越強D．由第IA族和第VIA族元素形成的原子個數(shù)比為1：1、電子總數(shù)為38的化合物，是含有共價鍵的離子化合物3．下列說法不正確的是A．的酸性依次增強B．蘋果酸含有1個手性碳原子C．均易溶于水的原因之一是與均能形成氫鍵D．以極性鍵結合的分子不一定是極性分子4.下列關于物質的酸性大小說法正確的是（）A.甲酸pKa=3.75,二氯乙酸pKa=1.29,故甲酸酸性大于二氯乙酸B.二氟乙酸的酸性小于二氯乙酸C.丁酸的酸性大于乙酸D.乙酸的酸性小于氟乙酸5.兩種非金屬元素A、B所形成的下列分子中一定屬于極性分子的是()6.已知N、P同屬于元素周期表的ⅤA族元素。NH3呈三角錐形，N原子位于錐頂，3個H原子位于錐底，N—H鍵間的夾角是107°。(1)N4分子的空間結構為，它是一種填“極性”或“非極性”)分子。(2)PH3分子與NH3分子的結構(填“相同”“相似”或“不相似”)，P—H鍵(填“有”或“無”)極性，PH3分子(填“有”或“無”)極性。(3)PCl3是一種無色澄清液體，下列對PCl3的有關描述不正確的是(填標號)。a．該分子呈平面三角形b．該分子中的化學鍵為極性鍵c．該分子為極性分子d．因N—Cl鍵的鍵能大，故NCl3穩(wěn)定第10課共價鍵的極性1.了解共價鍵的極性。2.了解分子的極性及產生極性的原因。一、鍵的極性1.極性共價鍵和非極性共價鍵共價鍵極性共價鍵非極性共價鍵成鍵原子不同種原子（電負性不同）同種原子（電負性相同）電子對發(fā)生偏移不發(fā)生偏移成鍵原子的電性一個原子呈正電性(δ+)，一個原子呈負電性（δ—）電中性示例H2、O2、Cl2等2.鍵的極性的產生原因：共價鍵的極性：由于共用電子對發(fā)生偏移時，使化學鍵產生了呈正電性(δ+)和呈負電性(δ-)兩極。3.共價鍵的極性表示方法——極性向量極性向量可形象地描述極性鍵的電荷分布情況，極性向量指向的一端，說明該處負電荷更為集中。非極性鍵無極性向量，說明在非極性鍵里，正負電荷的中心是重合的。4.鍵的極性的影響因素：共價鍵的極性只取決于成鍵原子的元素種類或電負性的差異，與其他因素無關。①同種非金屬元素原子間形成的共價鍵是非極性鍵；不同種非金屬元素原子間形成的共價鍵是極性鍵②電負性差值越大的兩原子形成的共價鍵的極性越強；③共用電子對偏移程度越大，鍵的極性越強。5.極性共價鍵和非極性共價鍵的判斷①根據(jù)組成元素同種元素:A—A型為②