【志鴻優(yōu)化設(shè)計】2014屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第4講分子空間構(gòu)型與物質(zhì)性質(zhì)練習(xí)蘇教版選修3

第 4 講分子空間構(gòu)型與物質(zhì)性質(zhì)考綱點擊1能根據(jù)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(gòu)型。2“等電子原理”的含義，能結(jié)合實例說明“等電子原理”的應(yīng)用。3了解鍵的極性和分子的極性，了解極性分子和非極性分子及其性質(zhì)的差異。4了解簡單配合物的成鍵情況。一、分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)( 一 ) 分子的空間構(gòu)型1雜化軌道理論簡介(1)sp雜化sp 雜化軌道由 _和 _組合而成，雜化軌道間夾角為_，呈 _形，如 _ 。(2)sp 2 雜化sp2 雜 化軌 道 由 _ 和 _ 組 合而 成， 雜 化軌 道 間夾 角為 _ ，呈_ ，如 _。(3)sp 3 雜化sp3 雜化軌道由 _和_組合而成，雜化軌道間夾角為_，呈 _形，如 _。2價層電子對互斥模型(1) 中心原子上的價電子都用于形成共價鍵ABn幾何構(gòu)型范例n 2n 3n 4(2) 中心原子上有孤對電子的分子中心原子上的_，并參與 _。分子的立體結(jié)構(gòu)模型與其 VSEPR模型不完全相同，如H O呈 _形， NH分子呈 _形。233常見分子的立體結(jié)構(gòu)分子類型實例結(jié)構(gòu)式立體結(jié)構(gòu)其他實例三原子COBeCl22分子H2OSO2、H2S四原子HCHOBF3分子NHPH33五原子CHCCl44分子CH3ClCH3Br4等電子原理_相同、_相同的分子具有相似的_ ，它們的許多性質(zhì) _，如 CO和 _。特別提示：由于孤對電子參與互相排斥，會使分子的構(gòu)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 個是由孤對電子占據(jù)的，其分子不呈正四面體構(gòu)型，而 呈 V 形，氨分子中氮原子的sp3 雜化軌道有1 個由孤對電子占據(jù)，氨分子不呈正四面體構(gòu)型，而呈三角錐形。( 二 ) 分子的極性和手性1分子內(nèi)各原子及共價鍵的空間排布_，分子內(nèi)正、負(fù)電荷中心_的分子為非極性分子； 分子內(nèi)各原子及共價鍵的空間排布_，分子內(nèi)正、 負(fù)電荷中心 _的分子為極性分子。常見分子中，屬非極性分子的不多，具體有：(1) 非金屬單質(zhì)分子。如稀有氣體、H2、 Cl 2、 N2 等。(2) 結(jié)構(gòu)對稱的直線形分子。如CO2。1(3) 結(jié)構(gòu)對稱的正三角形分子。如： BF3、 BCl3。(4) 結(jié)構(gòu)對稱的正四面體形分子。如CH4、 CCl4、 P4。而其他大多數(shù)分子則為極性分子。如HCl、H2O、 NH3、 CH3Cl 等。2相似相溶原理(1) “相似相溶”的規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于 _ ，極性溶質(zhì)一般能溶于_ 。如果存在氫鍵，則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性_。(2) “相似相溶”還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性。如乙醇與水_，而戊醇在水中的溶解度明顯 _。(3) 如果溶質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng)，將增加物質(zhì)的溶解度，如SO2。3手性(1) 手性異構(gòu)： 具有完全相同的組成和原子排列的分子，如左手和右手一樣互為_，在三維空間里_ 的現(xiàn)象。(2) 手性分子：具有 _的分子。(3) 手性碳原子：在有機(jī)物分子中，連有_的碳原子。含有一個手性碳原子的分子是手性分子，如。特別提示 ： (1) 分子的極性與鍵的極性沒有必然的聯(lián)系。由極性鍵形成的分子不一定是極性分子，如CO2；含有非極性鍵的分子也不一定是非極性分子，如H2O2。(2) 幾種常見共價分子的空間構(gòu)型直線形： O=C=O、H Cl 、NN、CHCHV形： H2O鍵角 (H O H)為 10430平面形： CH2=CH2及苯 C6H6三角錐形：NH3鍵角 (H N H) 為 10718正四面體：CH4和 CCl4 及 NH4 鍵角為 10928； P4 鍵角為 60(3) 無機(jī)含氧酸分子的酸性無機(jī)含氧酸可寫成(HO) RO， n 值越大， R 的正電性越高，使R O H 中 O 的電子向 Rm n偏移，在水分子的作用下容易電離出HClO HClO HClO HClO ，H ，酸性越強(qiáng)。如酸性：234HNO HNO， H SO H SO。232324) 。即時訓(xùn)練 1 下列關(guān)于丙烯 (CH CH=CH)的說法正確的是 (32A丙烯分子中有8 個 鍵， 1 個 鍵B丙烯分子中 3 個碳原子都是sp3 雜化C丙烯分子不存在極性鍵D丙烯分子中 3 個碳原子在同一直線上二、 配合物的形成和應(yīng)用1配合物的形成(1) 配合物：由提供孤對電子對的 _與接受孤對電子對的 _以_ 結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物。(2) 形成條件：配位體有 _ ，中心原子或離子有 _。(3) 配位體的內(nèi)界與外界22配合物的應(yīng)用在實驗研究中， 人們常用形成配合物的方法來_、_、_測定物質(zhì)的組成；在生產(chǎn)中，配合物被廣泛用于染色、_、硬水軟化、 _領(lǐng)域；在許多尖端研究領(lǐng)域如激光材料、_、_ 的研究， _研制方面，配合物發(fā)揮的作用越來越大。特別提示 ： 1常見的中心原子或離子：Fe3 、 Cu2 、Zn2 、Ag 、Al 3 、Fe、 Ni 、 Co等。2常見的配位體：等。H2O、NH3、 CO、 F 、Cl、 CN即時訓(xùn)練 23 42中 Pt2的配位數(shù)是 () 。在 Pt(NH ) ClA 1 個B 2 個C 4 個D 6 個一、分子極性的判斷由非極性鍵結(jié)合而成的分子是非極性分子， 由極性鍵結(jié)合而成的非對稱性分子一般是極性分子；由極性鍵結(jié)合而成的完全對稱性分子為非極性分子?！纠?1】下列敘述中正確的是() 。A NH3、 CO、 CO2 都是極性分子B CH4、 CCl4 都是含有極性鍵的非極性分子C HF、 HCl、 HBr、 HI 的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)D CS2、 H2O、 C2H2 都是直線形分子方法歸納分子極性的判斷方法(1) 只含非極性鍵的雙原子分子一定是非極性分子，如H2、 N2、 O2 等。(2)AB n 型分子，可根據(jù)分子的立體構(gòu)型進(jìn)行判斷：若分子是對稱的( 直線形、正三角形、正四面體等 ) ，極性鍵的極性向量和等于零時， 為非極性分子； 否則是極性分子。 如 CH4、CO2等含有極性鍵，是非極性分子； H2O、 NH3 等含有極性鍵，是極性分子。(3)AB n 型分子中若中心原子A 的化合價的絕對值該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子；若不等，則為極性分子。BCl 3 、 CO2是非極性分子；SO2、 NF3 是極性分子。二、分子的空間構(gòu)型與雜化方式的判斷1根據(jù)分子結(jié)構(gòu)式進(jìn)行推斷(1) 公式：雜化軌道數(shù)中心原子孤對電子對數(shù)( 未參與成鍵 ) 中心原子形成的 鍵個數(shù)(2) 中心原子形成 鍵個數(shù)的判斷方法：因為兩原子之間只能形成一個 鍵，所以中心原子形成的 鍵個數(shù)等于中心原子結(jié)合的原子數(shù)。(3) 中心原子孤對電子對數(shù)的判斷方法：n中心原子 (A) 未用于鍵合的孤對電子對數(shù)對于通式 AXmA的族序數(shù) X的化合價絕對值 m ( n)2624 ( 2)；如 SO4 中的孤對電子對數(shù)22 0、中的孤對電子對數(shù)514 ( 1)NH4 0、 HCN中的孤對電子對數(shù)24 1 3 0。22根據(jù)分子的空間構(gòu)型推斷雜化方式多原子 (3 個或 3 個以上 ) 分子的立體結(jié)構(gòu)與中心原子雜化方式的對照：分子的立正四面三角錐形V 形平面三V 形直線形體結(jié)構(gòu)體形角形雜化類型sp3sp2sp(1) 只要分子構(gòu)型為直線形的，中心原子均是sp雜化，同理，只要中心原子是sp 雜化的，分子構(gòu)型均為直線形。(2) 只要分子構(gòu)型為平面三角形的，中心原子均是sp2 雜化。(3) 只要分子中的原子不在同一平面內(nèi)的，中心原子均是sp3 雜化。3(4)V 形分子的判斷需要借助孤對電子，有一對孤對電子的中心原子是sp2 雜化，有兩對孤對電子的中心原子是sp3 雜化。3根據(jù)等電子體原理結(jié)構(gòu)相似進(jìn)行推斷如： CO2是直線形分子，與 CO2 是等電子體，所以分子構(gòu)型均為直線形，CNS、NO2、 N3中心原子均采用 sp 雜化?！纠?2】判斷下列物質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)和雜化類型。PF3_； SO3_ ； SO2_。方法指導(dǎo)1判斷分子的雜化方式時， 首先要判斷出中心原子， 然后判斷各原子的最外層電子數(shù)，再判斷孤對電子、 及 鍵。2雜化軌道類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系及常見分子雜化雜化軌道常見分子類型幾何構(gòu)型sp直線形BeCl2、HgCl2、CHCH 等2平面三角形BF 、 BCl 、 CH=CHsp3322sp 3四面體形CH4、 CCl4、 NH3( 三角錐形 ) 、 H2O(V 形 )一般來說， 一個分子有幾個軌道參與雜化就會形成幾個能量相同的雜化軌道，就形成幾個共價鍵， 形成對應(yīng)的分子構(gòu)型，但如果分子中存在孤對電子或在一定場效應(yīng)作用下，分子構(gòu)型會發(fā)生變化，如NH、H O等。另外，具有相同價電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子具有32相同的結(jié)構(gòu)特征。1下列說法中錯誤 的是 () 。A SO2、 SO3 都是極性分子)2中都存在配位鍵B在 NH 和 Cu(NH434C元素電負(fù)性越大的原子，吸引電子的能力越強(qiáng)D 原子晶體中原子以共價鍵結(jié)合，具有鍵能大、熔點高、硬度大的特性2 SiCl 4 的分子結(jié)構(gòu)與CCl4 類似，對其做出如下推測，其中不正確的是() 。A SiCl 4 是分子晶體B常溫、常壓下SiCl 4 是氣體C SiCl 4 的分子是由極性鍵形成的非極性分子D SiCl 4 熔點高于CCl43下列說法正確的是() 。A CHCl3 是三角錐形B AB2 是 V 形，其 A 可能為 sp 2 雜化C二氧化硅中Si 以 sp 雜化，是非極性分子D NH4 是平面四邊形結(jié)構(gòu)4用 VSEPR模型預(yù)測下列分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，其中不正確的是() 。A NH4 為正四面體形B CS2 為直線形C HCN為折線形 (V 形 )D PCl3 為三角錐形5在硼酸 B(OH) 3 分子中， B 原子與 3 個羥基相連， 其晶體具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)。則分子中B 原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是() 。A sp，范德華力2B sp ，范德華力2C sp ，氫鍵3D sp ，氫鍵6NH3、 H2 O等是極性分子，CO2、 BF3 、CCl4 等是極性鍵構(gòu)成的非極性分子。根據(jù)上述事實可推出ABn 型分子是非極性分子的經(jīng)驗規(guī)律是() 。4A在 ABn 分子中 A 原子的所有價電子都參與成鍵B在 ABn 分子中 A 的相對原子質(zhì)量應(yīng)小于B 的相對原子質(zhì)量C在 ABn 分子中每個共價鍵的鍵長都相等D分子中不能含有H 原子7 A、B、 C、 D 四種元素處于同一周期。在同族元素中，A 的氣態(tài)氫化物沸點最高，B的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性在同周期中最強(qiáng)，C 的電負(fù)性介于A、B 之間，D 與 B 相鄰。(1)C 原子的價電子排布式為_ 。(2)A 、B、 C 三種原子的第一電離能由大到小的順序是( 寫元素符號 )_ 。(3)B 的單質(zhì)分子中存在_個 鍵； D 的氣態(tài)氫化物DH4 分子中的中心原子軌道采用 _雜化。 B 和 D 形成一種超硬、耐磨、耐高溫的化合物，該化合物屬于_晶體，其硬度比金剛石_( 填“大”或“小” ) 。(4)A 的氣態(tài)氫化物的沸點在同族中最高的原因是_ 。8 (2011 福建理綜 ) 氮元素可以形成多種化合物。回答以下問題：(1) 基態(tài)氮原子的價電子排布式是 _ 。(2)C 、N、 O三種元素第一電離能從大到小的順序是_ 。(3) 肼 (N2H4) 分子可視為 NH3 分子中的一個氫原子被 NH2( 氨基 ) 取代形成的另一種氮的氫化物。NH 分子的空間構(gòu)型是_； NH 分子中氮原子軌道的雜化類型是_ 。324肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應(yīng)是：N2O4(l) 2N2H4(l)=3N2(g) 4H2O(g) 1 038.7 kJ mol 1H若該反應(yīng)中有4 mol N H 鍵斷裂，則形成的 鍵有 _mol 。肼能與硫酸反應(yīng)生成N2H6SO4。 N2H6SO4 晶體類型與硫酸銨相同，則N2H6SO4 的晶體內(nèi)不存在 _( 填標(biāo)號 ) 。a離子鍵B共價鍵c配位鍵D范德華力(4) 圖 1 表示某種含氮有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，其分子內(nèi)4 個氮原子分別位于正四面體的4個頂點 ( 見圖 2) ，分子內(nèi)存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成 4 個氫鍵予以識別。下列分子或離子中，能被該有機(jī)化合物識別的是_( 填標(biāo)號 ) 。a CF4b CH4d HOc NH425參考答案基礎(chǔ)梳理整合一、 ( 一 )1 (1)1 個 s 軌道1 個 p 軌道180直線HCC H(2)1 個 s 軌道2 個 p 軌道120平面三角形HCHO(3)1 個 s 軌道3 個 p 軌道10928正四面體CH42 (1) 直線形CO2平面三角形BF3正四面體形CCl4(2) 孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍空間互相排斥V三角錐3O=C=O 直線形V 形平面三角形三角錐形正四面體形l變形四面體4原子總數(shù)價電子總數(shù)化學(xué)鍵特征相似N2( 二 )1 對稱重合不對稱不重合2 (1) 非極性溶劑極性溶劑越強(qiáng)(2) 互溶 減小3 (1) 鏡像不能重疊(2) 手性異構(gòu)體(3) 四個不同基團(tuán)即時訓(xùn)練 1A解析： 丙烯分子中2 個碳原子是sp2 雜化，只有一個碳原子是sp3 雜化， B 錯誤；丙烯分子中中間的碳原子是sp2 雜化，所以3 個碳原子一定不在同一直線上，D錯誤。二、 1 (1) 配位體中心原子配位鍵(2) 孤對電子空軌道2檢驗金屬離子分離物質(zhì)定量電鍍金屬冶煉超導(dǎo)材料抗癌藥物催化劑即時訓(xùn)練 2C 解析： 根據(jù)結(jié)構(gòu)可知 4 個 NH3 是配體，所以 C 正確。核心歸納突破【例1】 B 解析： 分子的極性一般與物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，空間結(jié)構(gòu)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(jīng)驗規(guī)則是中心原子A 的化合價的絕對值若等于最外層電子數(shù)，則屬于非極性分子， 反之屬于極性分子。 當(dāng)然根據(jù)分子的極性也可以判斷它的空間結(jié)構(gòu)。鍵的極性只與是否屬于同種非金屬有關(guān)，而物質(zhì)的穩(wěn)定性在結(jié)構(gòu)相似的條件下，與原子半徑有關(guān)。所以選項A 中 CO2 屬于非極性分子；選項C 中 HF、 HCl、 HBr、HI 的穩(wěn)定性減弱；選項D 中的 H2O屬于 V 形結(jié)構(gòu)?！纠?2】 答案： 三角錐形、 sp3平面三角形、 sp2V 形、 sp 21 對孤對電子，是 sp3解析： P 最外層有5 個電子與 3 個 F 原子形成 3 個 鍵后還余雜化，三角錐形； SO：孤對電子對數(shù)為6232 0， 鍵個數(shù)為 3，所以是 sp 雜化，平32面三角形；26222，所以是2雜化， V 形。SO：孤對電子對數(shù)為2 1， 鍵個數(shù)為sp演練鞏固提升1 A解析： A選項中， SO是平面三角形的分子，為非極性分子，明顯錯誤。32 B解析： 由 SiCl 4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4 類似，可知SiCl 4 也是正四面體結(jié)構(gòu)的分子晶體，且其相對分子質(zhì)量大于CCl4 的，故 SiCl 4 的熔沸點應(yīng)高于CCl4 的，所以常溫常壓下 SiCl 4不是氣體， B 不正確。因 SiCl 4的結(jié)構(gòu)對稱，所以SiCl 4 是非極性分子。3 B解析： CHCl3 分子中C 原子沒有孤對電子，是四面體結(jié)構(gòu)，A 錯誤； AB2 分子中 A原子如果以sp2 或 sp 3 雜化均是V 形， B 正確；二氧化硅中硅以sp3 雜化，且是原子晶體，無6D 。分子， C ； NH 是正四面體 構(gòu)，44C、CS2、HCN、 PCl3 構(gòu)中價 子 數(shù)分 4 、 2 、 2 、 4 ，解析： NH4VSEPR模型分子 正四面體形、直 形、直 形、空 四面體形，其中前三者中心原子均參與成 ， 立體 構(gòu)就是VSEPR模型，PCl 3 分子中有1 孤 子， 所以立體 構(gòu) 三角 形。5C解析： 因 B(OH)3 分子中， B原子與 3 個 基相 ，其晶體具有與石墨相似的 狀 構(gòu)，由此可判斷在B(OH)3 晶體中其 角 120， B 原子 化 型與石墨中C 原子 化 道 型相同， sp2 化； B(OH)3 分子中 基氧原子 sp3 化，有孤 子，易與其他 B(OH)3分子中的 原子形成 ，故C正確。AB 型分子中 A 原子6 A解析： 由 信息可以判斷若AB 型分子是非極性分子， nn的所有價 子都參與成 ，與相 原子 量大小、 以及是否含有H 原子無關(guān)。7答案： (1)2s 22p4(2)F N O(3)2sp3原子大(4) 分子之 形成 解析： A 的氣 化物沸點最高，A 的氣 化物中含有 ，A 可能是 N、O、F；B 的最高價氧化物 水化物的酸性在同周期中最 ，所以B 為 N， C 的 性介于A、 B 之 ，所以 A 為 F、C 為 O，所以 D 碳。 (3)B 和 D 形成一種超硬、耐磨、耐高溫的化合物可知符合原子晶體特征。8答案： (1)2s 22p3(2)N O C(3) 三角 形sp3 3 d(4)c解析： 本 考 了原子核外 子排布、 化 道理 、分子 構(gòu)等知 ，同 考 了考生的 察能力和分析推理能力。(3) 分子中有4 個 N H ，故有4 mol NH 。斷裂 ，2有 1 mol 生反 ，生成1.5 mol N2， 形成21.5 mol 3 mol 。 SO4 中存在配22(4) 與 4 個氮原位 、共價 ， N H與 SO 之 存在離子 ，離子晶體中不存在范德 力。264子形成 4 個 ，要求被嵌入微粒能提供4 個 原子，并 至少存在“ NH”、“ HO”、“HF”三 中的一種， 照條件知，NH 符合此要求。47