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第2讲分子空间结构与物质性质【2020·备考】最新考纲：1.理解离子键、共价键的含义，能说明离子键、共价键的形成。2.了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对σ键和π键之间相对强弱的比较不作要求)。3.了解键的极性和分子的极性，了解极性分子和非极性分子的性质差异。4.能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型(对d轨道参与杂化和AB5型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)。5.了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。6.知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别。了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。7.了解氢键的存在对物质性质的影响(对氢键相对强弱的比较不作要求)。8.了解简单配合物的成键情况(配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求)。新课标要求：能说出微粒间作用(离子键、共价键、配位键和分子间作用力等)的主要类型、特征和实质；能比较不同类型的微粒间作用的联系与区别；能说明典型物质的成键类型。能利用电负性判断共价键的极性，能根据共价分子的结构特点说明简单分子的某些性质；能运用离子键、配位键、金属键等模型，解释离子化合物、配合物、金属等物质的某些典型性质；能说明分子间作用力(含氢键)对物质熔、沸点等性质的影响，能列举含有氢键的物质及其性质特点。能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构，能利用相关理论解释简单的共价分子的空间结构；能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。最新考情：本讲知识是江苏高考第21题的考查重点，一般必考点有：σ键或π键数目的判断，如2011年至2018年均考查σ键数目的判断；等电子体，如2013至2016、2018年均有考查；杂化类型在近几年也必考，此外还有分子构型、配合物等内容。预测2020年高考延续这一命题特点，考试需要引起关注。考点一共价键1.本质共价键的本质是在原子之间形成________________(电子云的________)。[知识梳理]2.特征具有____________和____________。共用电子对重叠饱和性方向性3.类型分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式__________键电子云“__________”重叠__________键电子云“__________”重叠形成共价键的电子对是否偏移__________键共用电子对发生____________________键共用电子对不发生__________原子间共用电子对的数目__________键原子间有________共用电子对__________键原子间有________共用电子对__________键原子间有________共用电子对σ头碰头π肩并肩极性偏移非极性偏移单一对双两对叁三对名师助学：①只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。②同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。4.键参数(1)概念(2)键参数对分子性质的影响①键能越______，键长越______，分子越稳定。②键能键长键角大短稳定性立体构型5.等电子原理(1)等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。如：N2和CO、O3与SO2是等电子体，但N2与C2H2不是等电子体。(2)等电子原理：等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理，例如CO和N2的熔、沸点、溶解性等都非常相近。(3)常见的等电子体：N2与CO，CO2与N2O，O3、NO－2与SO2，CO2－3、NO－3与SO3，PO3－4、SO2－4与ClO－4，与B3N3H6(硼氮苯)等。1.(1)[2018·江苏化学，21A(4)]N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。(2)[2017·江苏化学，21A(2)]1mol丙酮分子中含有σ键的数目为________。(3)[2016·江苏化学，21A(2)]1molHCHO分子中含有σ键的数目为________。(4)[2015·江苏化学，21A(2)]1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为________。(5)[2014·江苏化学，21A(3)]1mol乙醛分子中含有σ键的数目为________。(6)[2013·江苏化学，21A(5)]Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为________。(7)[2012·江苏化学，21A(2)]1molCO2中含有的σ键数目为________。(8)[2011·江苏化学，21A(1)]1molC2H2中含有σ键的数目为________。[题组诊断]σ键和π键解析(1)N2分子中存在氮氮叁键，1个σ键、2个π键。(2)一个丙酮分子中有6个碳氢键、2个碳碳单键和1个碳氧双键(1个σ键和一个π键)，所以1mol丙酮分子中含有9molσ键。(3)甲醛的结构式是，在一个甲醛分子中含有3个σ键和1个π键，所以在1molHCHO分子中含有σ键的数目为3NA。(4)单键全部为σ键，双键中有1个为π键，1个为σ键，所以1molCH3COOH中含有7molσ键。(5)CH3CHO中单键均为σ键，C===O中有一个为σ键，共有6molσ键。(6)[Zn(NH3)4]Cl2中Zn与N原子、N原子与H原子之间均为σ键，则1mol[Zn(NH3)4]Cl2中σ键的数目为16NA。(7)CO2分子结构是O===C===O，所以1molCO2中含有的σ键数目为2NA。(8)C2H2分子(H—C≡C—H)中含有2个C—Hσ键、1个C≡C键，所以1molC2H2含有σ键的数目为3NA。答案(1)1∶2(2)9NA(3)3NA(4)7NA(5)6NA(6)16NA(7)2NA(8)3NA答案①③⑥⑨②④⑦⑤⑧①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦2.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥CH4，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)，只含有极性键的是________；只含有非极性键的是________；既有极性键，又有非极性键的是________；只有σ键的是________；既有σ键又有π键的是________。含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。【方法技巧】σ键与π键的判断(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)由物质的结构式判断通过物质的结构式可以快速有效地判断共价键的种类及数目。共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，叁键中有一个σ键和两个π键。(3)由成键轨道类型判断s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。3.(1)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为_____________________________________________________________________________________________(填化学式)。(2)[2016·江苏化学，21A(4)]与H2O分子互为等电子体的阴离子为________________。等电子体(3)[2015·江苏化学，21A(3)]与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式)。(4)[2014·江苏化学，21A(2)]与OH－互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。(5)[2013·江苏化学，21A(4)]写出一种与SO2－4互为等电子体的分子的化学式：________。解析(1)等电子体书写可以采用“左右移位、平衡电荷、同族替换”的方法：O3→NO－2(增加负电荷同族向左移)。(2)H2O含有10个电子，则与H2O分子互为等电子体的阴离子为NH－2。(3)H2O是3原子、10e－分子，与之互为等电子体的阳离子应为H2F＋。(4)等电子体必须具备原子数相等，价电子数相等，O得一个e－，即为F，所以OH－与HF互为等电子体。(5)与SO2－4互为等电子体的分子可以采用“左右移位，同族替换”的方法。SO2－4→SiF4→SiCl4→CCl4等。答案(1)NO－2(2)NH－2(3)H2F＋(4)HF(5)CCl4或SiCl44.已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，COS、CO2－3、PCl3的立体结构分别为________、________、________。解析COS与CO2互为等电子体，其结构与CO2相似，所以其为直线形结构。CO2－3与SO3互为等电子体，结构相似，所以CO2－3为平面正三角形结构。PCl3与NF3互为等电子体，结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。答案直线形平面正三角形三角锥形【方法技巧】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空间构型CO2、CNS－、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－正四面体型PO3－3、SO2－3、ClO－3AX326e－三角锥型CO、N2AX10e－直线形CH4、NH＋4AX48e－正四面体型(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空间构型，并推测其物理性质。①(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；②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；③白锡(β－Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl4、SiO4－4、SO2－4的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体型。特别提醒等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。考点二分子的空间构型1.价层电子对互斥理论(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力_______，体系的能量_______。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。(2)价层电子对数的确定方法价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。[知识梳理]最小最低①σ键电子对数的确定由___________确定σ键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。②中心原子上的孤电子对数的确定中心原子上的孤电子对数＝___________。ⅰ.分子：a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数；阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)。ⅱ.x为与中心原子结合的原子数；ⅲ.b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”。分子式12(a－xb)(3)价层电子对互斥模型与分子空间构型的关系电子对数成键对数孤电子对数电子对空间构型分子空间构型实例键角220直线形330三角形21440正四面体型3122直线形BeCl2180°平面正三角形BF3120°V形SnBr2105°正四面体型CH4109°28′三角锥型NH3107°V形H2O105°名师助学：价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。2.杂化轨道理论(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部_____________的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。(2)杂化轨道的类型与分子空间构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例spsp2sp32180°直线形BeCl23120°