高考化学物构总动员4分子的立体结构 Word版.docx

1、高考化学物构总动员4分子的立体结构 Word版4.分子的立体结构物质结构与性质2017年高考化学总动员（一）用Cr3掺杂的氮化铝是理想的LED用荧光粉基质材料,氮化铝可由氯化铝与氨经气相反应制得。(1)基态Cr的价电子排布式可表示为_。(2)氮化铝的化学式为_。Al在周期表中属于_区元素。(3)氯化铝易升华,其双聚物Al2Cl6结构如图所示,在Al2Cl6中存在的化学键有_。.(4)科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如下图所示)。已知该分子中NNN键角都是108.1,下列有关N(NO2)3的说法正确的是_。a.该物质中氮元素有两种不同的化合价b.该物质可以归类于亚硝酸盐类

2、化合物c.该分子中的4个氮原子构成正四面体d.该分子中氮原子的化学环境各不相同(5)AlCl3在下述反应中作催化剂,分子中碳原子的杂化类型为_。【解析】.(1)根据元素原子核外电子能级排布图及原子核外电子处于全充满、半充满或全空时是稳定的状态可知24号元素Cr基态的价电子排布式可表示为3d54s1；(2)根据氮和铝的化合价知氮化铝的化学式为AlN；Al的最后一个电子进入3p轨道属于p区元素；(3)氯化铝易升华,其双聚物Al2Cl6中存在的化学键有AlCl共价键和Cl原子提供电子对与Al原子共用的配位键；.(4)a.与NO2连接的N的化合价为0价,NO2中N的化合价为4价,所以该物质中氮元素有两

3、种不同的化合价,正确；b.该物质是共价化合物,不可以归类于亚硝酸盐类化合物,错误；c.该分子中的4个氮原子构成四面体,而不是正四面体结构,错误；d.该分子中氮原子有2种不同化学环境的氮原子,错误,选项是a；(5)分子中碳原子不含有双键的碳原子是sp3杂化,含有双键的碳原子是sp2杂化方式。【答案】.(1)3d54s1(2)AlNp(3)共价键、配位键.(4)a(5)sp2和sp3（二）(1)甲醇分子内C原子的杂化方式为_，甲醇分子内的OCH键角_(填“大于”、“等于”或“小于”)甲醛分子内的OCH键角。(2)丙烯腈分子()中碳原子轨道杂化类型是_；分子中处于同一直线上的原子数目最多为_。【解析

4、】(1)甲醇()分子内C有4对电子对，无孤电子对，为sp3杂化，OCH键角约10928；甲醛()分子内C为sp2杂化，平面三角形，OCH键角约120；故甲醇分子内OCH键角比甲醛分子内OCH键角小。(3)BF3分子中B原子形成键数为3，孤电子对数为0，故杂化轨道数为3，应为sp2杂化，BF3分子的几何构型为平面三角形，FBF的键角是120；BF4中B原子形成键数为4，孤电子对数为0，故BF4为sp3杂化，为正四面体形。(4)SO24中成键电子对数为4，中心S原子的杂化轨道类型是sp3，空间构型为正四面体形。【答案】(1)sp3小于(2)sp杂化和sp2杂化3(3)120sp2正四面体(4)正四

5、面体sp3（三）(1)在硅酸盐中，SiO44四面体(如下图(a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为_。(2)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为_和_。(3)在H2S分子中，S原子轨道的杂化类型是_。(4)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是_。【解析】(1)在硅酸盐中，Si与4个O形成4个键，Si无孤电子对；SiO44为正四面体结构，所以硅原子的杂化形式为sp3。(2)根据价层电子对互斥理论可知，BCl3和NCl3中心原子含有的孤电子对数分别是(331)2

6、0、(531)21，所以前者是平面三角形，B原子是sp2杂化；后者是三角锥形，N原子是sp3杂化。(3)S原子与H原子形成了2个键，另外还有2个孤电子对，所以S为sp3杂化类型。(4)每个S原子与另外2个S原子形成2个共价单键，所以S原子的杂化轨道数键数孤电子对数224，故S原子为sp3杂化。【答案】(1)sp3(2)sp2sp3(3)sp3(4)sp3（四）概念理解用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型1.确定中心原子A价层电子对数目中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半,即为中心原子A的价层电子对数目。计算时注意：(1)氧族元素原子作为配位原子时,可认为不提供电子,但

7、作为中心原子时可认为它提供所有的6个价电子。(2)如果讨论的是离子,则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO34中P原子价层电子数应加上3,而NH4中N原子的价层电子数应减去1。(3)如果价层电子数出现奇数电子,可把这个单电子当作电子对看待。2确定价层电子对的空间构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系：价层电子对数目23456价层电子对构型直线形三角形四面体三角双锥八面体3.分子空间构型确定根据分子中成键电子对数和孤对电子数,可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表：（五）归纳总结（）代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类

8、型CO2022spCH2O033sp2CH4044sp3SO2123sp2NH3134sp3H2O224sp3中心原子杂化类型和分子构型的相互判断中心原子的杂化类型和分子构型有关，二者之间可以相互判断。分子组成(A为中心原子)中心原子的孤电子对数中心原子的杂化方式分子空间构型示例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4（）1.价层电子对立体构型与分子的立体构型关系价层电子对立体构型分子的立体构型当中心原子无孤电子对时,两者的立体构型一致。当中心原子有孤电子对时,两者的立体构型不一致2.中心

9、原子杂化类型和分子立体构型的相互判断中心原子的杂化类型和分子立体构型有关,二者之间可以相互判断。注意：杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同,中心原子杂化类型相同时孤电子对越多,键角越小。例如,NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化,但键角分别为l07和10928。3.手性碳原子的杂化方式必为sp3,根据手性碳原子(连接4个不同的原子或原子团)的定义可知该碳原子形成了4个键,为sp3杂化。4.中心原子采取sp3杂化成键的分子,其几何构型不一定都是正四面体。凡中心原子采取sp3杂化的分子其价电子构型都是四面体形,但由于孤电子对占据杂化轨道,造成分子的几何构型可以呈现V形(如水分子)、

10、三角锥形(如氨分子)。5.具有正四面体结构的分子,其键角一般都是10928,白磷分子为正四面体结构,但其键角为60。（）分子的空间构型与键参数1.键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的立体构型，一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的立体几何构型。2.记忆等电子体，推测等电子体的性质(1)常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO2、N3AX216e直线形CO23、NO3、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NO2AX218eV形SO24、PO34AX432e正四面体形PO33、SO23、ClO3AX326e三角锥形CO、N2

11、AX10e直线形CH4、NH4AX48e正四面体形(2)根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；白锡(Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；SiCl4、SiO44、SO24的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。注意：等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。 （六）技法点拨用价层电子对互斥理论确定分子或离子立体构型的方法

12、(1)第一步:确定中心原子A价层电子对数a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,b为电荷数,x为非中心原子的原子个数。(2)第二步:确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能地相互远离,这样已知价层电子对的数目, 就可以确定它们的立体构型。(3)第三步:分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。使用价层电子对互斥理论判断分子立体构型时要注意,价层电子对互斥模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。