2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第五章第4课时　分子空间构型与分子性质

第4课时　分子空间构型与分子性质

[课型标签:知识课　基础课]

知识点一　分子空间构型

1.杂化轨道理论

(1)杂化轨道概念:在外界条件的影响下,原子内部能量相近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的关系

2.价电子对互斥理论

(1)理论要点

①价电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力最小,体系的能量最低。

②孤对电子的排斥力较大,孤对电子越多,排斥力越强,键角越小。

(2)判断分子或离子空间构型“三步曲”

第一步:确定中心原子上的价电子对数

a为中心原子的价电子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N,a=5,b=1,x=3,所以中心原子孤电子对数=(a-xb)=×(5-3×1)=1。

第二步:确定价电子对的空间构型

由于价电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能的相互远离,这样已知价电子对的数目,就可以确定它们的空间构型。

第三步:分子空间构型的确定

价电子对有成键电子对和孤电子对之分,价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空间构型。

(3)价电子对互斥理论与分子空间构型的关系

[名师点拨] (1)价电子对互斥理论说明的是价电子对的空间构型,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。

如中心原子采取sp3杂化的,其价电子对空间构型为四面体形,其分子构型可以为四面体形(如CH4),也可以为三角锥形(如NH3),也可以为V形(如H2O)。

(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同,中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多,键角越小。

(3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。

1.(2019·广东执信中学模拟)用价电子对互斥理论预测下列分子或离子的空间构型,其中不正确的是(　C　)

A.N为正四面体形

B.CS2为直线形

C.HCN为折线形(V形)

D.PCl3为三角锥形

解析:N、CS2、HCN、PCl3结构中价电子对数分别为4对、2对、2对、4对,价电子对互斥理论为正四面体形、直线形、直线形、空间四面体形,其中前三者中心原子无孤对电子,分子空间构型就是价电子对空间构型,PCl3分子中有1对孤对电子,所以空间构型为三角锥形。

2.(2019·重庆二外模拟)下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是(　A　)

①BF3　②CH2CH2　③　④CH≡CH

⑤NH3　⑥CH4

A.①②③ B.①⑤⑥

C.②③④ D.③⑤⑥

解析:①②③均为平面形分子,中心原子是sp2杂化;④为直线形分子,中心原子是sp杂化;NH3是三角锥形分子、CH4是正四面体形分子,中心原子均是sp3杂化。

3.下列说法错误的是(　D　)

A.BeF2分子中,中心原子Be的价电子对数为2,σ键电子对数也等于2,空间构型为直线形

B.SF2分子中,中心原子S的价电子对数等于4,其电子对空间构型为四面体,分子空间构型为V形

C.BF3分子的空间构型为平面三角形

D.C的中心原子采取sp3杂化

解析:BeF2分子中,铍原子形成两个共价单键,不含孤电子对,所以价电子对数是2,单键中只有σ键,σ键电子对数也等于2,中心原子以sp杂化轨道成键,价电子对数是2且不含孤对电子,为直线形结构,故A项正确;SF2分子中价电子对数=2+=4,所以中心原子轨道为sp3杂化,其电子对空间构型为四面体,该分子中含有2对孤对电子,所以其空间构型为V形,故B项正确;BF3中价电子对数=3+=3,即B的杂化类型为sp2,其电子对空间构型为平面三角形,无孤电子对,分子构型为平面三角形,故C项正确;C中碳原子价电子对数=3+(4+2-3×2)=3,且不含孤对电子,所以C原子采用sp2杂化,空间构型为平面三角形,故D项错误。

知识点二　分子性质

1.分子的极性

(1)非极性分子与极性分子的判断

(2)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系

[名师点拨] (1)分子的极性由共价键的极性和分子的空间构型两方面共同决定

(2)判断ABn型分子极性的经验规律

若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不等则为极性分子。

2.溶解性

(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。如果存在氢键,则溶剂与溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。

(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。

1.下列现象中,不能用“相似相溶”原理解释的是(　B　)

A.酒精与水以任意比互溶

B.用纯碱洗涤油脂

C.氨易溶于水

D.用苯将溴水中的溴萃取出来

解析:乙醇和水都为极性分子,且之间可形成氢键,故乙醇与水可以互溶,故A项不符合题意;纯碱溶液呈碱性,促进油脂的水解,所以不能用“相似相溶”原理解释,故B项符合题意;氨和水都为极性分子,且之间可形成氢键,能用“相似相溶”原理解释,故C项不符合题意;苯和溴都是非极性分子,所以用苯将溴水中的溴萃取出来,能用“相似相溶”原理解释,故D项不符合题意。

2.三氟化硼是平面正三角形,因此是非极性分子,推断三氯甲烷(碳原子位于分子结构中心)的结构和分子的极性情况是(　B　)

A.正四面体,非极性分子

B.四面体,极性分子

C.平面三角形,非极性分子

D.平面三角形,极性分子

解析:三氯甲烷化学式为CHCl3,中心原子C原子的价电子对数为×(4+1+3×1)=4,C原子采取sp3杂化,分子结构为四面体,由于C—H与C—Cl键长不相等,结构不对称,是极性分子。