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第2章微粒之间的相互作用第2节共价键与分子的立体构型【三维目标】1.认识共价分子结构的多样性和复杂性,能根据有关理论判断简单分子或离子的构型,能说明简单配合物的成键情况。2.了解一些典型分子的立体构型。3.认识分子的极性与分子构型的关系.了解手性分子在生命科学等方面的应用。4.培养学生搜集资料和信息处理能力。5.对学生进行辨证唯物主义教育。【金点学法】本节重点：杂化轨道理论解释分子的空间构型；键的极性与分子的极性的关系本节难点：杂化轨道理论1.S—P杂化轨道和简单分子几何构型的关系:杂化方式SPSP2SP3SP3不等性杂化轨道夹角180120109o28’中心原子位置ⅡA，ⅡBⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA中心原子孤对电子数000123分子几何构型直线型平面三角正四面体三角锥V字形直线型实例BeCl2HgCl2BF3CH4SiCl4NH3PH3H2OH2SHCl2.共价键的分类:按原子轨道重叠方式分为σ键(头碰头的方式)和π键(肩并肩的方式);按电子对在两原子核间是否偏离分为极性键和非极性键.按电子对来源:正常共价键和配位共价键按成键情况分:单键,双键和三键3.分子的极性判断：①同种元素形成的双原子分子一定是非极性分子，如：H2、O2、Cl2等。②不同种元素形成的双原子分子一定是极性分子，如：CO、HCl、NO等。③多原子分子的极性主要取决于分子的空间构型，若为对称结构，则是非极性分子，若为不对称结构，则为非极性分子。如CH4、CCl4，正四面体型；CO2、CS2、C2H2，直线型；BF3平面正三角形，均为对称图形，因此以上分子均为非极性分子，而NH3、PH3，三角锥型；H2O、H2S折线型，是不对称图形，分子为极性分子。分子的极性判断也可以采用经验判断规律：对于ABn型的共价化合物，如果化合物ABn中A元素的化合价数的绝对值等于其主族序数，则ABn为非极性分子，否则为非极性分子。如NH3中N的化合价为－3价与其族序数ⅤA不相等，因此NH3是极性分子，而CO2中C的化合价为＋4价与其族序数ⅣA相等，则CO2为非极性分子。相似相溶原理：由极性分子组成的溶质易溶于由极性分子组成的溶剂中，如HCl、NH3、H2SO4等极性分子易溶于极性溶剂水中。由非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂中，如非极性分子Br2，I2，S等易溶于非极性溶剂CCl4，CS2,苯等中。【典型案例】【例题1】.有关苯分子中的化学键描述正确的是()A.每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键D.碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键【解析】苯分子中每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键.同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道,他们均有一个未成对电子.这些2p轨道相互平行,以“肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大∏键.【答案】BC【例题2】下列叙述中正确的是A.极性分子中不可能含有非极性键B.离子化合物中不可能含有非极性键C.非极性分子中不可能含有非极键D.共价化合物中不可能含有离子键【解析】A如H2O2中含非极性键,B如Na2O2中含非极性键,C如CCl4是极性键构成的非极性分子.【答案】D【例题3】实验测得BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键间的夹角为180°,由此可判断BeCl2属于（）A.由极性键形成的极性分子B.由极性键形成的非极性分子C.由非极性键形成的极性分子D.由非极性键形成的非极性分子【解析】键角是1800说明分子是对称的，正电荷中心与负电荷中心重合是非极性分子【答案】B【例题4】(2004年全国理综四，8)下列分子有极性的是A.CCl4B.CO2C.NH3D.C6H6【解析】CCl4是正四面体型分子；CO2结构式是O==C==O，分子中三个原子在同一直线上；C6H6的结构是，是平面正六边形分子。这三种分子中正、负电荷中心重合，都没有极性。NH3是三角锥型分子，分子中正、负电荷中心不重合，有极性，C正确。【答案】C【例5】(2004年全国理综三，14)下列分子中，所有原子的最外层均为8电子结构的是（）A.BeCl2B.H2SC.NCl3D.SF4【解析】分子中各元素均满足8电子稳定结构的判断方法：每种元素的化合价的绝对值与其原子最外层电子数之和均等于8的分子的各原子都满足8电子稳定结构。如CO2分子中，C元素：|+4|+4=8，O元素|－2|+6=8，故CO2分子中各原子都满足最外层8电子结构。再如SO2分子中，S元素|+4|+6=10，S原子不满足最外层8电子稳定结构。同理可知，本题答案为C。【答案】C【消化巩固】一、选择题1．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（）A．两个碳原子采用sp杂化方式B．两个碳原子采用sp2杂化方式C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键D．两个碳原子形成两个π键2．六氧化四磷的分子结构中只含有单键，且每个原子的最外层都满足8电子稳定结构，则该分子中含有的共价键的数目是（）A10B12C24D283．膦（PH3）又称磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常含有磷化氢。它的分子构型是三角锥形。以下关于PH3的叙述正确的是（）APH3是非极性分子BPH3分子中有未成键的孤对电子CPH3是一种强氧化剂DPH3分子的P－H键是非极性键4．下列物质中，难溶于CCl4的是（）A碘单质B水C苯D甲烷5．用带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流，细流发生偏转的是（）A．苯B．二硫化碳C．氯水D．四氯化碳6．下列物质中，以极性键结合的非极性分子是（）A．H2OB．CS2C．SO2D．H2S7．下列物质中不含非极性共价键的是（）①Na2O2②CCl4③FeS2④NH4F⑤H—O—O—H⑥NaOHA．①②③④B．④⑤⑥C．②④⑥D．②③⑤8．下列分子或离子中不能跟质子结合的是（）A．NH3B．H2OC．Ca2+D．NH4+9．碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为（）A．CCl4与I2分子量相差较小，而H2O与I2分子量相差较大B．CCl4与I2都是直线型分子，而H2O不是直线型分子C．CCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子10．下列含有极性键的非极性分子是（）（1）CCl4（2）NH3（3）CH4（4）CO2（5）N2（6）H2S（7）SO2（8）CS2（9）H2O（10）HFA．（2）（3）（4）（5）（8）B．（1）（3）（4）（5）（8）C．（1）（3）（4）（8）D．以上均不对11．下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是（）A．H2OB．NH3C．C2H4D．CH412．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（）A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。13．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（）A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键14．三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，不正确的是（）A．PCl3分子中三个共价键的键长，键角都相等B．PCl3分子中的P-Cl键属于极性共价键C．PCl3分子中三个共价键键能，键角均相等D．PCl3是非极性分子15．下列分子或离子中，含有孤对电子的是（）A．H2OB．CH4C．SiH4D．NH4+16．下列叙述正确的是（）A．由极性键结合而成的分子一定是极性分子B．非极性键只存在于双原子单质分子里C．非极性分子中，一定含有非极性键D．一般情况下，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂17．下列分子中，所有原子满足8电子结构的是（）A光气（COCl2）B六氟化硫C二氟化氙D六氟化硼18．下列说法中，正确的是（）A．由分子构成的物质中一定含有共价键B．形成共价键中不一定是非金属元素C．正四面体结构的分子中的键角一定是109°28′D．不同的原子的化学性质可能相同二、填空题19．硫化氢（H2S）分子中，两个H—S键的夹角接近90°，说明H2S分子的空间构型为；二氧化碳（CO2）分子中，两个C＝O键的夹角是180°，说明CO2分子的空间构型为；甲烷（CH4）分子中，两个相邻C—H键的夹角是109°28′，说明CH4分子的空间构型为。20．溴化碘（IBr）的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题：（1）溴化碘的电子式是，它是由键形成的分子。（2）溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为。21．A、B、C均为短周期元素，可形成A2C和BC2两种化合物。A、B、C的原子序数依次递增，A原子的K层的电子数目只有一个，B位于A的下一周期，它的最外层电子数比K层多2个，而C原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。它们的元素符号分别为：A；B；C；BC2是由键组成的（填“极性”或“非极性”）分子。【迁移拓展】22．CO、BF3、CCl4、CH4都是非极性分子，而NH3、H2S、H2O都是极性分子。由此推出ABn型分子是非极性分子的经验规律正确的是（）A．所有原子在同一平面内B．分子中不含氢原子C．A的原子量小于BD．在ABn分子中A原子化合价的绝对值等于其最外层电子数23．试用杂化轨道理论分析为什么BF3的空间构型是平面三角形，而NF3是三角锥形的？24．2003年10月16日“神舟五号”飞船成功发射，实现了中华民族的飞天梦想。运送飞船的火箭燃料除液态双氧水．．．．．外，还有另一种液态．．氮氢化合物．．．．．。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。（1）该氮氢化合物的电子式为。（2）若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，写出该反应的化学方程式。（3）NH3分子中的N原子有一对孤对电子，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式。【互动探究】25．PtCl2（NH3）2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大，请回答下列问题：⑴PtCl2（NH3）2是平面正方形结构，还是四面体结构⑵请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图，淡黄色固体：，黄绿色固体：⑶淡黄色固体物质是由分子组成，黄绿色固体物质是由分子组成（填“极性分子”或“非极性分子”）⑷黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大，原因是。26．（12分）1996年诺贝尔化学奖授予对发现C60有重大贡献的三位科学家。C60分子是形如球状的多面体，如右图，该结构的建立基于以下考虑：C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键；C60分子只含有五边形和六边形；碳与碳之间既有单键又有双键，每个碳原子仍然满足四个价键饱和.多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数+面数-棱边数=2。请回答：(1)一个C60分子中有多少个五边形和多少个六边形？(2)一个C60分子中有多少个C=C？(3)已知C70分子的结构模型也遵循C60的那些规律，请确定C70分子结构中上述几项参数。【课后梳理】1．在外界条件的影响下，原子内部的过程叫做轨道杂化，组合后形成的新的、的一组原子轨道，叫杂化轨道。2．甲烷分子中碳原子的杂化轨道是由一个轨道和三个轨道重新组合而成的，这中杂化叫。3．乙烯分子中碳原子的原子轨道采用sp2杂化。形成乙烯分子时，两个碳原子各用的电子相互配对