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物质结构与性质(选修3)第十一章第二节分子结构与性质考点2分子的立体结构栏目导航01夯实考点02考点突破夯实考点11．价层电子对互斥理论(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。(2)孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。【知识梳理】(3)填写下表：电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例键角220直线形_________________________330三角形___________________________21_________________________440四面体形_________________________31_________________________22_________________________直线形BeCl2180°平面正三角形BF3120°V形SnBr2105°正四面体形CH4109°28′三角锥形NH3107°V形H2O105°2．杂化轨道理论当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。sp杂化—sp杂化轨道由和杂化而成，杂化轨道间夹角为，呈直线形，如BeCl2sp2杂化—sp2杂化轨道由和杂化而成，杂化轨道间夹角为，呈平面三角形，如BF3sp3杂化—sp3杂化轨道由和杂化而成，杂化轨道间夹角为，呈正四面体形，如CH41个s轨道1个p轨道180°1个s轨道2个p轨道120°1个s轨道3个p轨道109°28′3．配位键(1)孤电子对。分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。(2)配位键。①配位键的形成：成键原子一方提供______________，另一方提供____________形成共价键。②配位键的表示：常用“―→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH＋4可以表示为，在NH＋4中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。孤电子对空轨道(3)配合物。如[Cu(NH3)4]SO4：配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等；中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。中心原子配位原子配位体配位数考点突破21．(2017·山东莱芜质检)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，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．CH2O、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【答案】C价层电子对互斥理论及其应用★★★★【解析】SO2是V形分子；CS2、HI是直线形分子，A项错误。BF3键角为120°，是平面三角形结构；而Sn原子价电子是4个，在SnBr2中2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项错误。CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，C项正确。PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D项错误。2．(1)(2018·高考信息卷)单质硫与熟石灰加热产物之一为CaS3，S的几何形状是_________，中心原子杂化方式是________。(2)(2018·荆门、荆州、襄、宜四地七校联考)配合物[Cu(CH3CN)4]BF4[四氟硼酸四(乙腈)合铜(Ⅰ)]是有机合成中常见催化剂。该配合物中阴离子的空间构型为____________。配体分子中与Cu(Ⅰ)形成配位键的原子为____________；配体CH3CN中，碳原子杂化方式是________。【答案】(1)V形sp3(2)正四面体Nsp、sp3判断分子或离子立体构型“三步曲”第一步：确定中心原子上的价层电子对数。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。如NH＋4的中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝12(a－xb)＝12×(4－4×1)＝0。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。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。杂化轨道理论及其应用★★★★3．指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型。(1)H2S__________，CO2__________，PH3____________，PCl3____________，BF3____________，HCN____________，HCHO____________，SO2____________，SiH4____________。(2)NH＋4____________，NO－2____________，SO2－4____________，SO2－3________，ClO－3____________，ClO－4____________，SiO2－3____________。【答案】(1)V形、sp3直线形、sp三角锥形、sp3三角锥形、sp3平面三角形、sp2直线形、sp平面三角形、sp2V形、sp2正四面体形、sp3(2)正四面体形、sp3V形、sp2正四面体形、sp3三角锥形、sp3三角锥形、sp3正四面体形、sp3平面三角形、sp24．下列关于原子轨道的说法正确的是()A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型都是正四面体B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合形成C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键【答案】C【解析】A项，中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型不都是正四面体，例如氨气是三角锥形的，错误。B项，甲烷分子碳原子的2s和2p通过sp3杂化，形成4个杂化轨道，和4个氢原子的1s轨道形成4个C—H单键，错误。C项，sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道，它们的能量完全相同，是能量等同的轨道，正确。D项，AB3型的共价化合物，其中心原子A不都采用sp3杂化轨道成键，例如BF3中的B原子是sp2杂化，是平面三角形结构，错误。“五种”方法判断分子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。(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′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。(3)利用价层电子对数确定三种杂化类型。2对—sp杂化，3对—sp2杂化，4对—sp3杂化。(4)根据σ键数与孤电子对数判断。①含C有机物：2个σ为sp,3个σ为sp2,4个σ为sp3。②含N化合物：2个σ为sp2,3个σ为sp3。③含O(S)化合物：2个σ为sp3。(5)根据等电子原理结构相似进行推断，如CO2是直线形分子，SCN－、NO＋2、N－3与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。配合物理论及其应用★★★5．Ⅰ.(2018·广州一模)化合物[Co(im)6]SiF6的结构示意图为，N与Co之间的化学键类型是_______，判断的理由是__________________。Ⅱ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。回答下列问题：(1)往CuSO4溶液中加入过量氨水，可以生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是____________________________________________________________________。(2)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可以生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为_____________________________。(3)胆矾CuSO4·5H2O可写作[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：下列有关胆矾的说法正确的是______________。A．所有氧原子都采取sp3杂化B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去Ⅲ.经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还能以其他个数比配合。请按要求填空：(1)若所得Fe3＋和SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显血红色。该离子的离子符号是______________。(2)若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为__________________。【答案】Ⅰ.配位键N有孤对电子，Co2＋有空轨道Ⅱ.(1)N、F、H三种元素的电负性：F＞N＞H，在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2＋形成配位键(2)或(3)DⅢ.(1)[Fe(SCN)]2＋(2)FeCl3＋5KSCN==K2[Fe(SCN)5]＋3KCl【解析】Ⅱ.(1)N、F、H三种元素的电负性：FNH，所以NH3中共用电子对偏向N原子，而在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子。(2)Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子有孤对电子，故O与Cu之间以配位键结合。(3)A项，与S相连的氧原子没有杂化；B项，氢键不是化学键；C项，Cu2＋的价电子排布式为3d9；D项，由图可知，胆矾中有1个H2O与其他微粒靠氢键结合，易失去，有4个H2O与Cu2＋以配位键结合，较难失去。