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《高考12题逐题突破》：物质结构与性质综合题的研究(选考)——成键方式、杂化类型及立体构型的判断【核心突破】1.σ键、π键的判断方法(1)由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。(2)由共用电子对数判断单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。(3)由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全都是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。2.杂化轨道和空间结构的判断方法(1)明确杂化轨道类型与分子结构的关系杂化轨道类型杂化轨道数目分子构型实例sp2直线形CO2、BeCl2、HgCl2sp23平面三角形BF3、BCl3、CH2Osp34等性杂化：正四面体CH4、CCl4、NH＋4不等性杂化：具体情况不NH3(三角锥形)、同H2S、H2O(V形)(2)应用价层电子对互斥理论判断①基本观点：分子中的价层电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。②价层电子对数的计算价层电子对数＝成键电子对数＋中心原子的孤电子对数＝中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的电子数×m±电荷数2③价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用。价层电子对数目电子对的立体构型成键电子对数孤电子对数分子的立体构型实例2直线形20直线形CO2、C2H23三角形30三角形BF3、SO321V形SnCl2、PbCl24四面体40正四面体CH4、SO2－4、CCl4、NH＋431三角锥形NH3、PH322V形H2O、H2S(3)应用等电子原理判断①基本观点：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。②熟记下列常见的等电子体微粒通式价电子总数立体构型CO2、SCN－、NO＋2、N－3AX216e－直线形CO2－3、NO－3、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NO－2AX218e－V形SO2－4、PO3－4AX432e－正四面体形PO3－3、SO2－3、ClO－3AX326e－三角锥形CO、N2AX10e－直线形CH4、NH＋4AX48e－正四面体形【提升训练答案+解析】1.(1)[2018·江苏，21(4)]N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。(2)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是________，1mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。(3)CS2分子中，共价键的类型有________________。答案(1)1∶2(2)sp2和sp39NA(3)σ键和π键解析(2)丙酮中—CH3中碳原子形成4个单键，为sp3杂化，羰基中碳原子形成3个σ键，1个π键，为sp2杂化。丙酮的结构式为有9个σ键(6个C—H键，2个C—C键，1个C—O键)。2.(1)[CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。(2)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。(3)AsCl3分子的立体构型为________。(4)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I＋3离子。I＋3离子的几何构型为________，中心原子的杂化类型为________。答案(1)spsp3(2)正四面体(3)三角锥形(4)V形sp3解析(4)I＋3离子中价层电子对数为7＋2－12＝4，中心原子为sp3杂化，有2对孤电子对，故几何构型为V形。3.按要求解答下列问题(1)已知ClO－2为角形，中心氯原子周围有四对价层电子。ClO－2中心氯原子的杂化轨道类型为________，写出一个ClO－2的等电子体：________。(2)①H2SeO3的中心原子杂化类型是________；SeO2－3的立体构型是________。②与SeO2－3互为等电子体的分子有(写一种物质的化学式即可)__________________。(3)CaCN2中阴离子为CN2－2，与CN2－2互为等电子体的分子有N2O和________________(填化学式)，由此可以推知CN2－2的立体构型为________。(4)阳离子(H3O＋)的立体构型为________，氧原子的杂化轨道类型为________。答案(1)sp3Cl2O(或OF2)(2)①sp3三角锥形②PCl3(3)CO2直线形(4)三角锥形sp3解析(1)ClO－2中心Cl原子周围有四对价层电子，故为sp3杂化；ClO－2中含有3个原子，且其价电子总数是20，与之互为等电子体的分子有Cl2O和OF2。(2)①H2SeO3的中心原子的价层电子对数＝12×(6＋2)＝4，所以中心原子杂化方式为sp3杂化，SeO2－3的中心原子Se的价层电子对数＝12×(6＋2)＝4，离子中有一对孤电子对，所以SeO2－3的立体构型是三角锥形。②等电子体是指价电子和原子数都相等的微粒，与SeO2－3互为等电子体的分子有PCl3。(3)CN2－2中含有3个原子，且其价电子总数是16，与之互为等电子体的分子有N2O和CO2，而CO2的结构式是O==C==O，立体构型是直线形，等电子体结构相似，所以CN2－2的立体构型为直线形。(4)H3O＋中中心原子O的价层电子对数＝12×(6＋3－1)＝4，因而为sp3杂化，离子中有一对孤电子对，故H3O＋为三角锥形。4.碳与氢、氮、氧能形成多种重要物质。(1)尿素[CO(NH2)2]分子中碳、氮的杂化方式分别为__________、__________。(2)CO2－3的立体构型是__________。(3)图①为嘌呤的结构，嘌呤中轨道之间的夹角∠1比∠2大，请解释原因：________________________________________________________________________。(4)图②为碳的一种同素异形体C60分子，每个C60分子中含有σ键的数目为__________。(5)图③为碳的另一种同素异形体——金刚石的晶胞结构，D与周围4个原子形成的空间结构是__________________。答案(1)sp2sp3(2)平面三角形(3)∠1含有孤电子对，孤电子对的斥力大于成键电子对的斥力，因而夹角∠1比∠2大(4)90(5)正四面体