分子的立体构型高考总复习Word文档格式.docx

分子的立体构型高考总复习Word文档格式.docx

《分子的立体构型高考总复习Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分子的立体构型高考总复习Word文档格式.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

C2H4、苯（C6H6）、CH2==CH—CH==CH2（1，3-丁二烯）、CH2==CH—C≡CH（乙烯基乙炔）等都是平面形分子；

C2H2为直线形分子。

例1

　（2017·

衡水中学高二调考）下列有关键角与分子立体构型的说法不正确的是（　　）

A.键角为180°

的分子，立体构型是直线形

B.键角为120°

的分子，立体构型是平面三角形

C.键角为60°

的分子，立体构型可能是正四面体形

D.键角为90°

～109°

28′之间的分子，立体构型可能是V形

【考点】常见分子的立体构型

【题点】键角与分子立体构型的关系

答案　B

解析　键角为180°

的分子，立体构型是直线形，例如CO2分子是直线形分子，A正确；

苯分子的键角为120°

，但其立体构型是平面正六边形，B错误；

白磷分子的键角为60°

，立体构型为正四面体形，C正确；

水分子的键角为105°

，立体构型为V形，D正确。

例2

　下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是（　　）

A.CH4、CS2、BF3B.CO2、H2O、NH3

C.C2H4、C2H2、C6H6D.CCl4、BeCl2、PH3

【题点】常见分子立体构型的综合判断

答案　C

解析　题中的CH4和CCl4为正四面体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。

CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子都是平面形结构。

故选C项。

知识点二、价层电子对互斥理论

1.价层电子对互斥理论

分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对，由于价层电子对相互排斥的作用，尽可能趋向彼此远离。

2.价层电子对的计算

（1）中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。

（2）σ键电子对数的计算

由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。

如H2O分子中，O有2对σ键电子对。

NH3分子中，N有3对σ键电子对。

（3）中心原子上的孤电子对数的计算

中心原子上的孤电子对数＝

（a－xb）

①a表示中心原子的价电子数；

对主族元素：

a＝最外层电子数；

对于阳离子：

a＝价电子数－离子电荷数；

对于阴离子：

a＝价电子数＋离子电荷数。

②x表示与中心原子结合的原子数。

③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。

3.常见分子的VSEPR模型和立体构型

σ键电

子对数

孤电子

对数

价层电

电子对的排列方式

VSEPR模型

分子的立体构型

BeCl2、CO2

2

3

SO2

1

CH4、CCl4

4

四面体形

利用VSEPR模型确定分子或离子的立体构型的注意事项

（1）对于ABn型分子，成键电子对数等于配位原子的原子个数。

（2）若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子（即通过双键或三键）结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对看待。

（3）分子的中心原子的孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子立体构型相同，分子均为空间对称性结构。

（4）分子的立体构型与分子类型有关，如AB2型分子只能为直线形或V形结构，AB3型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构。

故由分子类型（ABn型）和孤电子对数能很快确定分子的立体构型。

例3

　下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是（　　）

A.H2OB.HClC.NH

D.PCl3

【考点】价层电子对互斥理论

【题点】价层电子对数目的计算与判断

答案　A

解析　A项，氧原子有两对未成键的价电子对；

B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；

C项，NH

的中心原子的价电子全部参与成键；

D项，磷原子有一对未成键的价电子对。

例4

　用价层电子对互斥理论（VSEPR）可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小。

下列判断正确的是（　　）

A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子

B.BF3键角为120°

，SnBr2键角大于120°

C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子

D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子

【题点】价层电子对互斥理论的应用

解析　SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误；

BF3键角为120°

，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°

，B错误；

COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子，键角是120°

，C正确；

PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。

学习小结：

分子立体构型的确定方法

中心原子价层电子对数n＝σ键电子对数＋

⇓

分子的立体构型——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间

注意　

（1）价层电子对互斥构型是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。

两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对（未用于形成共价键的电子对），当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；

当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致。

（2）常见的分子立体构型：

直线形、V形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。

知识点三、杂化轨道理论

1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成

在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp3杂化轨道。

四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H键是等同的。

碳原子的sp3杂化可表示如下：

2.轨道杂化与杂化轨道

3.杂化轨道类型及其立体构型

（1）sp杂化

①sp杂化：

sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而得。

sp杂化轨道间的夹角为180°

，呈直线形，如BeCl2分子。

②sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C≡C键的形成。

（2）sp2杂化

①sp2杂化：

sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道杂化而得。

sp2杂化轨道间的夹角为120°

，呈平面三角形，如BF3分子。

②sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如乙烯分子中的C==C键的形成。

（3）sp3杂化

①sp3杂化：

sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道杂化而得。

sp3杂化轨道的夹角为109°

28′，呈空间正四面体形（如CH4、CF4、CCl4）。

②sp3杂化后，所有的np轨道都形成σ键，不能形成π键。

（1）原子轨道的杂化过程

（2）杂化类型与分子的立体构型

中心原子（A）的杂化类型

参与杂化的轨道

生成杂化轨道数

成键

电子

A原子的孤电子对数

分子的

分子式

sp

1个s

1个p

BeCl2

Cl—Be—Cl

sp2

2个p

平面三

角形

BF3

sp3

3个p

正四面

体形

三角

锥形

例5

　下列关于杂化轨道的说法错误的是（　　）

A.并不是所有的原子轨道都参与杂化

B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化

C.杂化轨道能量集中，有利于牢固成键

D.杂化轨道中一定有电子

【考点】杂化轨道理论

【题点】关于杂化轨道理论的理解

答案　D

解析　参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p的能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A、B项正确；

杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；

并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对（如NH3、H2O的形成），故D项错误。

例6

　有关杂化轨道的说法不正确的是（　　）

A.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变

B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°

28′、120°

、180°

C.四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释

D.杂化轨道全部参与形成化学键

解析　杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。

知识点四、杂化类型及分子构型的判断

1.杂化轨道的用途及其类型的判断

（1）用途：

杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键。

（2）判断方法：

杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。

2.杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型

VSEPR模型和杂化轨道的立体构型是一致的，略去VSEPR模型中的孤电子对，就是分子（或离子）的立体构型。

　　　代表物

项目

价层电子对数

杂化轨道数

杂化类型

杂化轨道

平面

三角形

四面

正四

面体形

分子构型

杂化类型的判断方法

（1）利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路：

价层电子对

杂化轨道构型。

（2）根据杂化轨道之间的夹角判断：

若杂化轨道之间的夹角为109°

28′，则中心原子发生sp3杂化；

若杂化轨道之间的夹角为120°

，则中心原子发生sp2杂化；

若杂化轨道之间的夹角为180°

，则中心原子发生sp杂化。

（3）有机物中碳原子杂化类型的判断：

饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。

例7

　（2018·

深州中学期中）下列分子中中心原子的杂化方式和分子的立体构型均正确的是（　　）

A.C2H2：

sp2、直线形B.SO

：

sp3、三角锥形

C.H3O＋：

sp3、V形D.BF3：

sp2、平面三角形

【考点】分子立体构型的综合

【题点】杂化轨道理论的综合应用

解析　乙炔的结构式为H—C≡C—H，每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子对，所以C原子采用sp杂化，为直线形结构；

SO

中，价层电子对数＝4，孤电子对数为0，采取sp3杂化，为正四面体形；

H3O＋离子中价层电子对＝3＋1＝4，所以中心原子原子轨道为sp3杂化，该离子中含有一个孤电子对，所以其立体构型为三角锥形；

BF3分子中硼原子价层电子对数＝3＋0＝3，杂化轨道数为3，孤电子对数为0，所以其立体构型为平面三角形。

例8

　计算下列各微粒中心原子的杂化轨道数，判断中心原子的杂化轨道类型，写出VSEPR模型名称。

（1）CS2__________、__________、__________。

（2）NH

__________、__________、__________。

（3）H2O__________、__________、__________。

（4）PCl3__________、__________、__________。

（5）BCl3__________、__________、__________。

【考点】杂化轨道理论的应用

答案　

（1）2　sp　直线形　

（2）4　sp3　正四面体形　（3）4　sp3　四面体形　（4）4　sp3　四面体形　（5）3　sp2　平面三角形

杂化轨道类型

典型分子

SO3

知识点五、配位键的形成

1.NH3、NH

中共价键形成的比较

（1）用电子式表示NH3、NH

的形成

①N原子与H原子以共价键结合成NH3分子：

；

②NH3分子与H＋结合成NH

。

（2）②中共价键的形成与①相比较有何不同？

答案　②中形成共价键时，N原子一方提供孤电子对，H＋提供空轨道。

2.配位键的概念及表示方法

（1）概念：

成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。

（2）表示方法：

配位键常用A→B表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对或提供空轨道的原子。

3.特点

NH

的立体构型是正四面体形，四个N—H键的键长相同，键能相同，试从原子轨道杂化的角度分析其原因：

中N原子的2s、2p轨道进行sp3杂化，形成4个能量完全相同的新轨道，故形成的四个N—H键的键长、键能都相同。

配位键的理解

（1）配位键是一种特殊的共价键。

配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。

（2）配位键的形成条件

①成键原子一方能提供孤电子对。

如分子有NH3、H2O、HF、CO等；

离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。

②成键原子另一方能提供空轨道。

如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。

（3）配位键同样具有饱和性和方向性。

一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；

Cu2＋形成4个配位键等。

例9

　若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是（　　）

A.X、Y只能是分子

B.X、Y只能是离子

C.若X提供空轨道，则Y至少要提供一对孤电子对

D.若X提供空轨道，则配位键表示为X→Y

【考点】配位键

【题点】配位键的形成及判断

解析　形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一种是离子，但必须是一种微粒提供空轨道、另一种微粒提供孤电子对，A、B项错误，C项正确；

配位键中箭头应该指向提供空轨道的X，D项错误。

例10

　下列不能形成配位键的组合是（　　）

A.Ag＋、NH3B.H2O、H＋　C.Co3＋、COD.Ag＋、H＋

解析　配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。

知识点六、配位化合物

1.配合物的概念

把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。

如[Cu（NH3）4]SO4、[Ag（NH3）2]OH、NH4Cl等均为配合物。

2.配合物的形成

实验操作

实验现象

有关离子方程式

滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体[Cu（NH3）4]SO4·

Cu2＋＋2NH3·

H2O===Cu（OH）2↓＋2NH

、Cu（OH）2＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－

溶液颜色

变血红色

Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3

上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。

以配离子[Cu（NH3）4]2＋为例，NH3分子中氮原子的孤电子对进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤电子对形成配位键。

配离子[Cu（NH3）4]2＋可表示为

3.配合物的组成

配合物[Cu（NH3）4]SO4其组成如下图所示：

（1）中心原子是提供空轨道接受孤电子对的原子。

中心原子一般都是带正电荷的阳离子（此时又叫中心离子），过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。

（2）配体是提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。

配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。

配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。

（3）配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。

如[Fe（CN）6]4－中Fe2＋的配位数为6。

形成配合物的原理

形成配合物的中心原子（离子）必须存在空轨道，配体一般都存在着孤电子对。

当配体接近中心原子（离子）时，为了增加成键能力，中心原子（离子）用能量相近的空轨道杂化，配体的孤电子对填到中心原子（离子）已杂化的空轨道中形成配离子。

配离子的立体构型、配位数及稳定性等主要决定于杂化轨道的数目和类型。

例11

　下列不属于配位化合物的是（　　）

A.六氟合铝酸钠：

Na3[AlF6]

B.氢氧化二氨合银：

[Ag（NH3）2]OH

C.六氟合铁酸钾：

K3[FeF6]

D.十二水硫酸铝钾：

KAl（SO4）2·

12H2O

【考点】常见的配合物及相关实验

【题点】配合物的概念及判断

例12

　回答下列问题：

（1）配合物[Ag（NH3）2]OH的中心离子是_______，配位原子是________，配位数是________，它的电离方程式是__________________________________________________________。

（2）向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是__________________________________________________________________________。

（3）解释加入氨水后，现象发生变化的原因______________________________________。

【考点】配合物的综合考查

【题点】配合物组成的综合分析

答案　

（1）Ag＋　N　2　[Ag（NH3）2]OH===[Ag（NH3）2]＋＋OH－

（2）先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解

（3）AgCl存在微弱的溶解平衡：

AgCl（s）Ag＋＋Cl－，向其中滴加氨水，Ag＋与NH3能发生如下反应：

Ag＋＋2NH3===[Ag（NH3）2]＋，会使沉淀溶解平衡向右移动，最终因生成[Ag（NH3）2]Cl而溶解

解析　在配合物[Ag（NH3）2]OH中，中心离子是Ag＋，配位原子是NH3分子中的N原子，配位数是2。

配位键与非极性键、极性键的区别与联系

类型

比较

共价键

非极性键

极性键

配位键

本质

相邻原子间的共用电子对（电子云重叠）与原子核间的静电作用

成键条件

（元素种类）

成键原子得、失电子能力相同（同种非金属）

成键原子得、失电子能力差别较小（不同非金属或少数金属与非金属）

成键原子一方有孤电子对（配体），另一方有空轨道（中心离子）

特征

有方向性、饱和性

随堂练习：

1.下列说法不正确的是（　　）

A. 

某微粒空间构型为平面三角形，则中心原子一定是sp2杂化

B. 

某微粒空间构型为V形，则中心原子一定有孤电子对

C. 

某微粒空间构型为三角锥形，则该微粒一定是极性分子

D. 

某微粒空间构型为正四面体，则键角一定是109°

28’

2.用价层电子对互斥模型判断NH4+的构型是（　　）

V形 

正四面体形 

三角锥形 

3.向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是（ 

）

[Co（NH3）4Cl2]Cl 

[Co（NH3）3Cl3] 

[Co（NH3）6]Cl3 

[Co（NH3）5Cl]Cl2

4.下列分子中C原子是以sp3杂化轨道与其他原子成键的是（ 

金刚石 

石墨 

苯 

甲醛

5.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是（ 

直线形；

V形；

平面三角形 

1.【答案】D

【解析】【解答】A．价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对，微粒中立体构型是平面三角形，说明中心原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，中心原子是以sp2杂化，如BCl3中价层电子对个数=3+

×

（3﹣3×

1）=3，立体构型是平面三角形，中心原子是以sp2杂化，故A正确；

B．对于ABn型，若中心原子A的价电子全部成键，n=2为直线形，n=3为平面三角形，n=4为正四面体；

n=4若中心原子A有孤电子对，空间构型为V形，说明该微粒中含有2个孤电子对，如H2O中心原子O原子价层电子对为2+2=4，VSEPR模型为四面体，由于含有2对孤电子对，故为V型，故B正确；

C．微粒中立体构型是三角锥型，说明中心原子A的价电子n=4且含有一个孤电子对，分子结构不对称，为极性分子，如PH3分子中价层电子对数=3+

​×

（5﹣3×

1）=4，且含有一个孤电子对，其空间构型是三角锥型，分子结构不对称，为