苏教版2019高二化学选择性必修第二册第4章+分子空间结构与物质性质（知识梳理）

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第四章 分子空间结构与物质性质知识梳理杂化轨道理论与分子的空间结构第1节一、杂化轨道理论与分子的空间结构1．用sp3杂化解释CH4分子的空间结构(1)sp3杂化轨道的形成在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和3个2p轨道“混杂”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。图示如下：(2)sp3杂化轨道的空间指向碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有1个未成对电子。(3)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成4个相同的σ键。(4)CH4分子的空间结构CH4分子为空间正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角即键角都是109°28′。2．用sp2杂化解释BF3分子的空间结构(1)sp2杂化轨道的形成在形成BF3分子的过程中，B原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。这样，1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。图示如下：(2)sp2杂化轨道的空间指向B原子中的3个sp2杂化轨道指向正三角形的三个顶点，3 个sp2杂化轨道间的夹角为120°。(3)共价键的形成B原子的3个sp2杂化轨道分别与F原子的2p轨道重叠形成3个相同的σ键。(4)BF3分子的空间结构BF3分子的空间结构为平面正三角形，键角为120°。3.用sp杂化解释BeCl2分子的空间结构(1)sp杂化轨道的形成在形成气态BeCl2分子的过程中，Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。这样，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。图示如下：(2)sp杂化轨道的空间指向两个sp杂化轨道呈直线形，其夹角为180°。(3)共价键的形成Be原子的2个sp杂化轨道分别与Cl原子的3p轨道重叠形成2个相同的 σ键。(4)BeCl2分子的空间结构BeCl2分子的空间结构为直线形，键角为180°。二、用杂化轨道理论分析分子的成键情况第2节价层电子对互斥模型一、价层电子对互斥模型1．内容：分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。2．价电子对数的计算方法对于ABm型分子来说，价电子对数(n)＝eq \f(1,2)(中心原子A的价电子数＋每个配位原子B提供的价电子数×m)①对于主族元素，中心原子的价电子数＝最外层电子数，配位原子中卤素原子、氢原子按提供1个价电子数计算，如PCl5中n＝eq \f(1,2)×(5＋1×5)＝5。②O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6。3．价电子对数与几何分布的关系4．价电子对相关的两点说明(1)具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同。(2)如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，价电子对之间的斥力大小顺序为孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用增强，成键电子对与成键电子对之间的键角减小。二、等电子体1．原理具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。这一原理称为“等电子原理”。例如：CO与N2分子结构非常相似，它们的分子中价电子总数都是10，都形成1个σ键和2个π键，键能都较大。它们的某些物理性质也很相似，如熔点和沸点相近、都难溶于水等。2．应用(1)判断一些简单分子或离子的立体结构。(2)在制造新材料等方面也有重要的应用。第3节分子的极性　手性分子一、极性分子和非极性分子1．极性分子和非极性分子(1)极性分子：正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子。(2)非极性分子：正电荷重心和负电荷重心相重合的分子。2．判断方法(1)双原子分子分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性，以极性键结合的双原子分子是极性分子，以非极性键结合的双原子分子是非极性分子。(2)多原子分子(ABm型)分子是否有极性取决于分子的空间结构。3．“相似相溶规则”一般情况下：(1)由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂。例如：NH3和HF等极性分子构成的物质都易溶于水。(2)由非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂。例如：I2、Br2和CH4等由非极性分子构成的物质都易溶于CCl4和苯等非极性溶剂中。 二、手性分子1．手性异构体和手性分子如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像(对映异构)，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体。含有手性异构体的分子称为手性分子。2．手性碳原子连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。3．手性异构体的性质一对手性异构体的物理性质(如熔点、沸点、密度等)基本相同，但它们的旋光性和生理作用往往不同。 第4节配合物的形成和应用一、配合物的形成1．简单配合物的制备(1)操作步骤(2)现象及方程式三支试管中均首先生成蓝色沉淀，离子方程式为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NHeq \o\al(＋,4)；然后随浓氨水的滴入，沉淀逐渐溶解；溶液最终变成深蓝色，离子方程式为Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。2．配合物(1)概念由提供孤电子对的分子或离子(称为配位体)与接受孤电子对的原子或离子(称为中心原子)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。(2)组成(3)形成条件①配位体是含有孤电子对的中性分子或离子，如中性分子有H2O、NH3、CO等；离子有F－、Cl－、CN－等。②中心原子是具有空轨道的离子或原子，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。3．配合物异构现象(1)产生异构现象的原因①含有两种或两种以上配位体。②配位体空间排列方式不同。(2)分类[以Pt(NH3)2Cl2为实例](3)异构体的性质差异它们在颜色、极性、在水中的溶解性等性质上存在一定的差异。二、配合物的应用1．在化学分析中的应用：检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。(1)银氨溶液——检验醛基①配制过程AgNO3溶液eq \o(――→,\s\up17(氨水),\s\do5(　))AgOHeq \o(――→,\s\up17(氨水),\s\do5(　))[Ag(NH3)2]OH溶液。②反应现象：先产生白色沉淀后沉淀恰好溶解。(2)KSCN溶液——检验Fe3＋①过程：FeCl3溶液eq \o(――→,\s\up17(KSCN溶液),\s\do5(　))溶液变为血红色。②离子方程式：Fe3＋＋nSCN－===[Fe(SCN)n](3－n)＋。(3)浓氨水——分离CuSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液①过程CuSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液②离子方程式：Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NHeq \o\al(＋,4)，Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O，Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \o\al(＋,4)。2．在生产中的应用：广泛用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。分子C2H6C2H4C2H2C的杂化方式sp3杂化sp2杂化sp杂化成键情况①每个C原子的3个sp3轨道与3个H原子的1s轨道重叠形成3个C—H σ键；②2个C原子各以1个sp3轨道发生重叠形成1个C—C σ键①每个C原子的2个sp2轨道与2个H原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键；②2个C原子各以1个sp2轨道发生重叠形成1个C—C σ键，各以1个未杂化的2p轨道发生重叠，形成1个π键①每个C原子的1个sp轨道与1个H原子的1s轨道重叠形成1个C—H σ键；②2个C原子各以1个sp轨道发生重叠形成1个C—C σ键，各以2个未杂化的2p轨道发生重叠，形成2个π键价电子对数几何构型2直线形3平面三角形4正四面体