2025屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)++++基礎(chǔ)專題++++雜化類型與分子空間結(jié)構(gòu)判斷　鍵角的大小比較++講義

2025高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)雜化類型與分子空間結(jié)構(gòu)判斷鍵角的大小比較必備知識1.利用價(jià)層電子對互斥模型推測分子的空間結(jié)構(gòu)價(jià)層電子對互斥模型(VSEPR模型)反映價(jià)層電子對的空間結(jié)構(gòu),而分子的空間結(jié)構(gòu)僅是成鍵電子對的空間結(jié)構(gòu),不包括孤電子對。（當(dāng)中心原子無孤電子對時(shí),分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與VSEPR模型一致;當(dāng)有孤電子對時(shí),分子或離子的空間結(jié)構(gòu)為去掉孤電子對后剩余部分的空間結(jié)構(gòu),且孤電子對會對分子或離子的空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“擠壓”效果,使鍵角變小。）2.雜化軌道理論(1)雜化軌道理論的要點(diǎn)當(dāng)原子成鍵時(shí),原子的價(jià)層電子軌道相互混雜,形成與原軌道數(shù)相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)不同,軌道間的夾角不同,形成分子的空間結(jié)構(gòu)不同。雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道夾角空間結(jié)構(gòu)實(shí)例sp2180°直線形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28'正四面體形CH4(2)中心原子的雜化軌道類型和分子或離子空間結(jié)構(gòu)的相互判斷分子組成(A為中心原子)價(jià)層電子對數(shù)(雜化軌道數(shù))中心原子的孤電子對數(shù)中心原子的雜化方式分子空間結(jié)構(gòu)實(shí)例AB220sp直線形CO2、BeCl231sp2V形SO2、SnCl2、PbCl242sp3V形H2O、H2SAB330sp2平面三角形BF3、SO341sp3三角錐形NH3、PH3AB440sp3正四面體形CH4、SO4CCl4、NH3.判斷鍵角大小的思維流程

課堂練考點(diǎn)一雜化類型與分子空間結(jié)構(gòu)判斷例1[2024·河北卷]NH4ClO4是火箭固體燃料重要的氧載體,與某些易燃物作用可全部生成氣態(tài)產(chǎn)物,如:NH4ClO4+2CNH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有關(guān)化學(xué)用語或表述正確的是 ()A.HCl的形成過程可表示為H·+·Cl····：H+[：Cl··B.NH4ClO4中的陰、陽離子有相同的VSEPR模型和空間結(jié)構(gòu)C.在C60、石墨、金剛石中,碳原子有sp、sp2和sp3三種雜化方式D.NH3和CO2都能作制冷劑是因?yàn)樗鼈冇邢嗤愋偷姆肿娱g作用力例2[2024·湖南卷]通過理論計(jì)算方法優(yōu)化了P和Q的分子結(jié)構(gòu),P和Q呈平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu),原子的連接方式如圖所示,下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.P為非極性分子,Q為極性分子B.第一電離能:B<C<NC.1molP和1molQ所含電子數(shù)目相等D.P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化例3(1)[2024·全國甲卷節(jié)選]一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷,其中電負(fù)性最大的元素是,硅原子的雜化軌道類型為。

(2)[2024·北京卷節(jié)選]SnCl2和SnCl4是錫的常見氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。①SnCl2分子的VSEPR模型名稱是。

②SnCl4的Sn—Cl鍵是由錫的軌道與氯的3p軌道重疊形成σ鍵。

價(jià)層電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型分子或離子的空間結(jié)構(gòu)實(shí)例220直線形直線形BeCl2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面體形四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O(3)[2024·山東卷節(jié)選][BMIM]+BF4-(見圖)是MnOx晶型轉(zhuǎn)變的誘導(dǎo)劑。BF4-的空間構(gòu)型為;[BMIM]+中咪唑環(huán)存在考點(diǎn)二鍵角的大小比較例1[2024·安徽卷]已知:25℃時(shí),Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)=8.7×10-9,下列有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的比較中,正確的是 ()A.鍵角:NH3>NOB.熔點(diǎn):NH2OH>[NH3OH]ClC.25℃同濃度水溶液的pH:[NH3OH]Cl>NH4ClD.羥胺分子間氫鍵的強(qiáng)弱:O—H…O>N—H…N例2(1)[2023·湖南卷節(jié)選]比較分子中的C—Ga—C鍵角大小:Ga(CH3)3

Ga(CH3)3(Et2O)(填“>”“<”或“=”),其原因是

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(2)[2023·山東卷節(jié)選]ClO2中心原子為Cl,Cl2O中心原子為O,二者均為V形結(jié)構(gòu),但ClO2中存在大π鍵(Π35)。ClO2中Cl原子的軌道雜化方式為;O—Cl—O鍵角Cl—O—Cl鍵角(填“>”“<”或“=”)。比較ClO2與Cl2O中Cl—O的鍵長并說明原因:

課后練1.含氮化合物應(yīng)用廣泛,下列說法正確的是 ()A.NH3的價(jià)層電子對互斥模型為三角錐形B.NO3C.每個(gè)[Ag(NH3)2]+中有6個(gè)σ鍵D.(CH3)2NNH2中C、N的雜化方式不同2.煙道氣中含有SO2,通過一系列反應(yīng)可得重要的硫氮化合物S4N4,S4N4不溶于水,可溶于CS2。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.SO(NH2)2、NH3均能與H2O形成氫鍵B.SOCl2的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形C.S2Cl2中S的雜化軌道類型為sp3D.硫氮化合物S4N4為非極性分子3.[2024·重慶渝西中學(xué)模擬]三氯氧磷(POCl3)可由如下兩種方法制取:2PCl3+O22POCl3,P4O10+6PCl510POCl3,其中P4O10的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是 ()A.P4O10中只含有σ鍵B.基態(tài)原子第一電離能:Cl>S>PC.PCl3的VSEPR模型為四面體形D.PCl3和POCl3中P原子的雜化類型不相同4.[2024·湖北重點(diǎn)高中聯(lián)盟聯(lián)考]鹵族元素除F元素外,Cl、Br、I均可形成多種含氧酸。下列說法正確的是 ()A.鍵角:ClO2->IOB.AlF3、AlCl3都是平面三角形分子C.基態(tài)F原子核外電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有9種D.ClO2-、IO35.[2024·湖北新高考聯(lián)盟二模]聯(lián)氨(NH2—NH2)是一種綠色無污染的還原劑,NH2—NH2分子可能有以下兩種不同的構(gòu)象,沿N—N鍵軸方向的投影如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是 ()A.NH2—NH2中N原子雜化方式為sp3B.實(shí)驗(yàn)測得NH2—NH2分子的極性很大,則其結(jié)構(gòu)為構(gòu)象bC.NH2—NH2的沸點(diǎn)高于CH3—CH3的沸點(diǎn)D.NH2—NH2中的鍵角∠N—N—H小于H2O2中的鍵角∠O—O—H6.(1)[2024·湖南衡陽二模]H2S、PH3、SiH4中鍵角從大到小的順序是(用化學(xué)式表示),其原因是

。

(2)[2024·山東日照模擬]N2O和NO2中心原子都是N原子,都存在大π鍵(∏34),NO2是V形分子。N2O、NO2中N原子的軌道雜化方式分別為、;N—N—O鍵角(3)[2024·山東煙臺一模]廣譜殺蟲劑硫酰氟(SO2F2)常溫常壓下為無色氣體,S原子的軌道雜化方式為,其F—S—F鍵角(填“>”或“<”)硫酰氯(SO2Cl2)中的Cl—S—Cl鍵角,原因是

。

答案解析課堂練考點(diǎn)一雜化類型與分子空間結(jié)構(gòu)判斷例1B[解析]HCl是共價(jià)化合物,其電子式為H：Cl····：,HCl的形成過程可表示為,故A錯(cuò)誤;NH4ClO4中NH4+的中心N原子上的孤電子對數(shù)為12×(5-1-4×1)=0,價(jià)層電子對數(shù)為4,ClO4-的中心Cl原子上的孤電子對數(shù)為12×(7+1-4×2)=0,價(jià)層電子對數(shù)為4,則二者的VSEPR模型和空間結(jié)構(gòu)均為正四面體形,故B正確;C60、石墨、金剛石中碳原子的雜化方式分別為sp2、sp例2A[解析]由所給分子結(jié)構(gòu)圖可知,P和Q呈平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu),正電中心與負(fù)電中心重合,都是非極性分子,A錯(cuò)誤;同周期元素,從左到右第一電離能呈增大趨勢,則第一電離能由小到大的順序?yàn)锽<C<N,故B正確;由所給分子結(jié)構(gòu)可知,P分子式為C24H12,Q分子式為B12N12H12,1個(gè)P分子、1個(gè)Q分子均含156個(gè)電子,故1molP和1molQ所含電子數(shù)目相等,C正確;由所給分子結(jié)構(gòu)可知,P和Q分子中C、B和N均與三個(gè)原子成鍵,P和Q分子呈平面六元并環(huán)結(jié)構(gòu),故P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化,D正確。例3(1)Csp3(2)①平面三角形②sp3雜化(3)正四面體形sp2[解析](1)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷,含C、Si、H三種元素,其電負(fù)性大小:C>H>Si,則電負(fù)性最大的元素是C,硅原子與周圍的4個(gè)原子形成共價(jià)鍵,沒有孤電子對,價(jià)層電子對數(shù)為4,則硅原子的雜化軌道類型為sp3。(2)①SnCl2的中心原子Sn的價(jià)層電子對數(shù)為2+4?2×12=3,有1個(gè)孤電子對,VSEPR模型是平面三角形。②SnCl4的中心原子Sn的價(jià)層電子對數(shù)為4+4?4×12=4,所以Sn采用sp3雜化方式,則SnCl4的Sn—Cl鍵是由錫的sp3雜化軌道與氯的3p軌道重疊形成σ鍵。(3)BF4-中B形成4個(gè)σ鍵(其中有1個(gè)配位鍵),為sp3雜化,BF4-考點(diǎn)二鍵角的大小比較例1D[解析]NH3中心N原子的價(jià)層電子對數(shù)=3+12×(5-3×1)=3+1=4,為sp3雜化,鍵角為107°,NO3-中心N原子的價(jià)層電子對數(shù)=3+12×(5+1-3×2)=3+0=3,為sp2雜化,鍵角為120°,故鍵角:NH3<NO3-,A項(xiàng)錯(cuò)誤;NH2OH為分子晶體,[NH3OH]Cl為離子晶體,故熔點(diǎn):NH2OH<[NH3OH]Cl,B項(xiàng)錯(cuò)誤;由題目信息可知,25℃下,Kb(NH3·H2O)>Kb(NH2OH),故NH2OH的堿性比NH3·H2O弱,同濃度的水溶液中,[NH3OH]+的水解程度大于N例2(1)>Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化,為平面結(jié)構(gòu),而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga為sp3雜化,為四面體結(jié)構(gòu)(2)sp2>ClO2分子中Cl—O鍵的鍵長小于Cl2O中Cl—O鍵的鍵長,ClO2分子中既存在σ鍵,又存在大π鍵,原子軌道重疊的程度較大,而Cl2O只存在σ鍵,因此ClO2中Cl—O的鍵長較小[解析](1)分子中的C—Ga—C鍵角:Ga(CH3)3>Ga(CH3)3(Et2O),其原因是Ga(CH3)3中Ga為sp2雜化,為平面結(jié)構(gòu),而Ga(CH3)3(Et2O)中Ga為sp3雜化,為四面體結(jié)構(gòu),sp3雜化軌道的夾角小于sp2雜化軌道。(2)由ClO2中存在Π35可以推斷,其中Cl原子提供1對電子,有一個(gè)O原子提供1個(gè)電子,另一個(gè)O原子提供1對電子,這5個(gè)電子處于相互平行的p軌道中形成大π鍵,Cl原子提供孤電子對與其中一個(gè)O原子形成配位鍵,與另一個(gè)O原子形成的是普通的共價(jià)鍵(σ鍵,這個(gè)O原子只提供了一個(gè)電子參與形成大π鍵),則Cl原子還有1個(gè)孤電子對,Cl原子的價(jià)層電子對數(shù)為3,則Cl原子的軌道雜化方式為sp2;Cl2O中心原子為O,O原子的價(jià)層電子對數(shù)為2+6?2×12=4,有2個(gè)孤電子對,因此,O原子的雜化方式為sp3,根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型可知,價(jià)層電子對數(shù)=4時(shí),VSEPR模型為四面體形,價(jià)層電子對數(shù)=3時(shí),VSEPR模型為平面三角形,sp2雜化的鍵角一定大于sp3的,因此,雖然ClO2和Cl2O均為V形結(jié)構(gòu),但O—Cl—O鍵角大于Cl—O—Cl鍵角,孤電子對對成鍵電子對的排斥作用也改變不了這個(gè)結(jié)論。ClO2分子中既存在σ鍵,又存在大π鍵,原子軌道重疊的程度較大,而Cl2課后練1.B[解析]NH3中心原子價(jià)層電子對數(shù)為3+12×(5-1×3)=3+1=4,其價(jià)層電子對互斥模型為四面體形,故A錯(cuò)誤;NO3-中心原子價(jià)層電子對數(shù)為3+12×(5+1-2×3)=3+0=3,其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,故B正確;配位鍵為σ鍵,因此每個(gè)[Ag(NH3)2]+中有8個(gè)σ鍵,故C錯(cuò)誤;(CH3)2NNH2中C有四個(gè)價(jià)鍵,沒有孤對電子,其雜化方式為sp2.B[解析]SO(NH2)2、NH3含有電負(fù)性較強(qiáng)的N,與H2O中的H可形成氫鍵,A正確;SOCl2的結(jié)構(gòu)式為,S的價(jià)層電子對數(shù)為4,孤電子對數(shù)為1,則其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,B錯(cuò)誤;S2Cl2中S的價(jià)層電子對數(shù)為2+2=4,則S2Cl2中S的雜化軌道類型為sp3,C正確;硫氮化合物S4N4不溶于水,可溶于CS2,根據(jù)“相似相溶”規(guī)律,推測其為非極性分子,D正確。3.C[解析]P4O10結(jié)構(gòu)中含有P—O、PO,既有σ鍵,又有π鍵,A錯(cuò)誤;同周期元素從左到右第一電離能有增大的趨勢,但P元素原子3p能級處于半充滿狀態(tài),第一電離能高于同周期相鄰元素,故基態(tài)原子第一電離能為Cl>P>S,B錯(cuò)誤;PCl3中P原子的價(jià)層電子對數(shù)為3+12×(5-3×1)=4,VSEPR模型為四面體形,C正確;PCl3分子中磷原子價(jià)層電子對數(shù)為4,所以磷原子采取sp3雜化,POCl3的中心P原子上沒有孤電子對,所以磷原子采取sp3雜化類型,雜化類型相同,D錯(cuò)誤。4.D[解析]孤電子對數(shù)越多,排斥力越大,鍵角越小,ClO2-中Cl的孤電子對數(shù)為12×(7+1-2×2)=2,IO3-中I的孤電子對數(shù)為12×(7+1-3×2)=1,BrO4-中Br的孤電子對數(shù)為12×(7+1-4×2)=0,故鍵角:ClO2-<IO3-<BrO4-,A錯(cuò)誤;AlF3是離子化合物,AlCl3為共價(jià)化合物,是平面三角形分子,B錯(cuò)誤;基態(tài)F原子核外電子排布為1s22s22p55.D[解析]NH2—NH2中每個(gè)N原子周圍均形成了3個(gè)σ鍵還有一個(gè)孤電子對,價(jià)層電子對數(shù)為4,故N的雜化方式為sp3雜化,A正確;構(gòu)象a的正電中心與負(fù)電中心重合,為非極性分子,而構(gòu)象b才為極性分子,B正