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第2节共价键与分子的空间构型第1课时一些典型分子的空间构型学习目标1.掌握轨道杂化的基本思想，并能用杂化轨道理论判断简单分子共价键的形成和空间构型。一、甲烷分子的空间构型化学式：________，结构式：________________，分子的立体结构模型：二、杂化轨道理论1．杂化轨道在外界条件影响下，原子内部能量________的原子轨道重新组合的过程叫做原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫做________________，简称杂化轨道。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更________，从而使它与其他原子的原子轨道重叠的程度更大，形成的共价键更__________。通常，有多少个原子轨道参加杂化，就形成多少个杂化轨道。2．杂化轨道的类型杂化类型sp1sp2sp3用于杂化的原子轨道数目杂化轨道的数目杂化轨道间的夹角空间构型实例CH≡CH、CH4、CF41．下列分子的空间构型是正四面体形的是()①CH4②NH3③CF4④SiH4⑤C2H4⑥CO2A．①②③B．①③④C．②④⑤D．①③⑤2．下列分子的空间构型，可以用sp1杂化方式解释的是()A．HClB．BeCl2C．PCl3D．CCl43．在BrCH===CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是()A．sp1—pB．sp3—sC．sp2—pD．sp3—p4．下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是()A．H2OB．NH3C．C2H4D．CH45．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H4与C2H2练基础落实知识点一一些典型分子的空间构型1．下列分子中键角最小的是()A．H2OB．CO2C．BF3D．CH42．NH3分子空间构型是三角锥形，而CH4是正四面体形，这是因为()A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化B．NH3分子中N原子形成3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．NH3分子中有3个σ键，而CH4分子中有4个σ键知识点二杂化轨道理论3．sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型是()A．平面四边形B．四面体形C．四角锥形D．平面三角形4．下列分子中的碳原子采取sp2杂化的是()A．C2H2B．C2H4C．C3H8D．CO25．有关甲醛分子的说法正确的是()A．C原子采取sp1杂化B．甲醛分子为三角锥形结构C．C原子采取sp2杂化D．甲醛分子为三角锥形结构6．三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的叙述，不正确的是()A．PCl3分子中P采用sp3杂化B．PCl3分子中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是非极性分子练方法技巧较复杂分子的空间构型的判断7．下列关于丙烯()的说法不正确的是()A．丙烯分子有8个σ键，1个π键B．丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化C．丙烯分子中存在非极性键D．丙烯分子中3个碳原子不在同一直线上8．下列关于分子结构的叙述中，正确的是()①6个碳原子可能都在一条直线上②6个碳原子不可能都在同一条直线上③6个碳原子可能都在同一平面上④6个碳原子不可能都在同一平面上A．①③B．②③C．①④D．②④练高考真题9．(2008·四川理综，27)D、E、X、Y、Z是周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。回答下列问题：(1)Y的最高价氧化物的化学式为__________。(2)上述5种元素中，能形成酸性最强的含氧酸的元素是________，写出该元素的任意3种含氧酸的化学式：____________________________。(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为____________。(4)D和X形成的化合物，其化学键类型属________________。(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是__________，此产物与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是________________________________。练综合拓展10．在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化生成4个________________，生成的4个杂化轨道中，只有________个含有未成对电子，所以只能与____________个氢原子形成共价键，又因为4个sp3杂化轨道有______________，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。11．随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气(主要成分CH4)为原料经合成气(主要成分CO、H2)制化学品是目前天然气转化利用的主要技术路线。请回答下列问题：(1)Fe(CO)5中铁的化合价为0价，写出基态铁原子的电子排布式：_____________。(2)原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为________和________(填化学式)，CO分子的结构式可表示成__________。在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有__________________。12．试回答下列问题：(1)指出下面物质分子或离子的空间构型：PO3－4___________________；CS2_______________。(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A：______________；B：____________。(3)按要求写出第2周期非金属元素构成的中性分子的化学式：平面形分子____________，三角锥形分子________________，四面体形分子____________。(4)下列一组微粒中键角由大到小顺序排列为______________(用编号填写)。①HCN②SiF4③SCl2④CO2－3⑤H3O＋第2节共价键与分子的空间构型第1课时一些典型分子的空间构型双基落实一、CH4二、1．相近杂化原子轨道集中牢固2．234234180°120°109.5°直线形平面三角形正四面体形课堂练习1．B2.B3．C[分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道形成σ键。]4．C[H2O、NH3、CH4分子的中心原子O、N、C形成的都是sp3杂化轨道，但是H2O、NH3只形成2个或3个共价键，有2个或1个杂化轨道被孤对电子占据。]5．B[本题考查常见分子中中心原子的原子杂化轨道类型。CO2、BeCl2、C2H2属于sp1杂化；SO2、CH4、NH3属于sp3杂化；BF3、C2H4属于sp2杂化。B正确。]课时作业1．A[四个选项中键角最大的为直线形的CO2分子，键角为180°，其次为平面三角形分子BF3，键角为120°，再次为正四面体形分子CH4，键角为109.5°，最小的是V形分子H2O，由于其分子中存在着未成键的2对孤对电子，它对成键电子对的排斥作用较强，使键角从109.5°被压缩到104.5°。]2．C[NH3和CH4的中心原子均是sp3杂化，但NH3分子中有一对孤对电子，CH4分子中没有孤对电子，由于孤对电子——成键电子对之间的排斥作用成键电子对——成键电子对之间的排斥作用，NH3分子进一步被“压缩”成三角锥形，甲烷则呈正四面体形。]3．B[sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型应为四面体形，例如CH4、CF4等。]4．B[A项C2H2中的碳原子采取sp1杂化，B项C2H4中的碳原子采取sp2杂化，C项C3H8中的碳原子采取sp3杂化，D项CO2中的碳原子采取sp1杂化。]5．C[甲醛分子(CH2O)中心C原子采用的是sp2杂化，三个杂化轨道呈平面三角形，两个sp2杂化轨道分别与一个H原子形成一个C—Hσ键，另一个sp2杂化轨道与O原子形成一个σ键，C原子中未参与杂化的1个p轨道与O原子的p轨道形成一个π键。]6．D7．B[本题考查共价键的形成、分类和空间结构。丙烯分子有8个σ键，1个π键，A正确；丙烯分子中的－CH3碳原子是sp3杂化，CH2CH中2个碳原子都是sp2杂化，B错误；丙烯分子存在非极性键，C正确；丙烯分子中3个碳原子在同一平面上不在同一直线上，D正确。]8．B[键上的原子都在同一平面上，C≡C上的原子都在同一条直线上，所以分子中的6个碳原子为如下关系：6个碳原子不可能共线，但可能在同一个平面上。]9．(1)SO3(2)ClHClO、HClO2、HClO3、HClO4(任选3种)(3)直线形(4)共价键(5)Mg3N2Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑解析由于D、E、X、Y、Z是周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大，并且它们的最简单氢化物的空间构型依次为正四面体，三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。所以D、X为C、Si，E为N，Y为S，Z为Cl。(1)Y的最高价氧化物的化学式为SO3。(2)非金属性越强，其对应含氧酸的酸性越强，在C、N、Si、S、Cl五种元素中，Cl元素的非金属性最强，对应的最高价含氧酸酸性最强，对应的三种含氧酸为HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任写三种)。(3)D和Y形成的化合物为CS2，空间构型为直线形。(4)D和X形成的化合物为SiC，Si、C是两种电负性差别较小的元素，两者形成的化学键类型属共价键。(5)金属镁和E的单质N2在高温下得到Mg3N2，与水反应的化学方程式：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑。10．sp3杂化轨道33一对孤对电子解析NH3中N原子为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道，但NH3分子空间构型不是正四面体，而是三角锥形，是因为氮原子形成NH3时仍有一对孤对电子。11．(1)1s22s22p63s23p63d64s2(2)N2CN－C≡OCH4、CH3OH12．(1)正四面体形直线形(2)CH＋3CH－3(3)BF3NF3CF4(4)①④②⑤③解析(1)PO3－4离子的空间构型为正四面体形；CS2分子的空间构型与CO2一样，为直线形。(2)含有1个碳原子和3个氢原子的平面形结构的微粒应该是CH＋3，中心碳原子采取sp2杂化。含有1个碳原子和3个氢原子三角锥形结构的微粒应该是CH－3，中心碳原子采取sp3杂化。(3)第2周期的五种非金属元素B、C、N、O、F构成的中性分子中，平面形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，四面体形分子为CF4。(4)①HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp1杂化)，键角180°；②SiF4为正四面体结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近90°；④CO2－3为平面形结构，键角120°；⑤H3O＋为三角锥形结构，小于109.5°，但大于90°。所以键角由大到小顺序排列为①④②⑤③。