新高考化学一轮复习讲义 第5章 第29讲　化学键、分子的空间结构

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要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。
2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。
一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。
3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。
落实学生解题的三重境界：一是“解”，解决当前问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。
4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。
高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
第29讲 化学键 分子的空间结构
复习目标 1.了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。2.了解共价键的类型、共价键的参数及作用。3.掌握电子式的书写。4.了解价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。
考点一 化学键 电子式
1．化学键
(1)化学键的定义及分类
(2)离子键、共价键的比较
2.共价键
(1)特征
具有饱和性和方向性。
(2)分类
(3)键参数
①概念
②键参数对分子性质的影响
a．键能越大，键长越短，分子越稳定。
b.
3．化学键的表示方法——电子式
(1)概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。
(2)电子式书写常见的6大误区
(3)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物
如NaCl：。
②共价化合物
如HCl：。
1．所有物质中都存在化学键( )
2．AsH3的电子式：( )
3．某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键( )
4．共价键的成键原子只能是非金属原子( )
5．共价键键长是成键的两个原子半径之和( )
6．所有的共价键都有方向性( )
7．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成( )
8．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转( )
答案 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7.√ 8.√
一、化学键与物质类别的关系
1．现有下列物质：①NaCl ②Na2O ③Na2O2
④NaOH ⑤AlCl3 ⑥H2O ⑦N2 ⑧NH4Cl ⑨CO2 eq \(○,\s\up1(10))H2O2
(1)只含离子键的物质有________(填序号，下同)，只含共价键的物质有__________。
(2)属于离子化合物的有__________，其中含非极性键的离子化合物有__________，含有非极性键的共价化合物有__________。
答案 (1)①② ⑤⑥⑦⑨eq \(○,\s\up1(10)) (2)①②③④⑧ ③ eq \(○,\s\up1(10))
判断离子化合物和共价化合物的三种方法
二、共价键类型及数目的判断
2．CH4中的化学键从形成过程来看，属于________(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于________键。
答案 σ 极性
3．已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。
答案 1∶1
4．C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则一个C60分子中π键的数目为________。
答案 30
5．利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________(填字母)。
A．4个σ键 B．2个σ键、2个π键
C．2个σ键、1个π键 D．3个σ键、1个π键
答案 D
6．1 ml丙酮分子中含有的σ键数目为__________。
答案 9NA
通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为σ键，共价双键中有一个σ键和一个π键，共价三键中有一个σ键和两个π键。
三、电子式的书写
7．(1)—OH______________，OH－______________，
H3O＋______________，NHeq \\al(＋,4)______________；
(2)HClO______________，CCl4______________，
CO2______________，N2H4______________；
(3)Na2S______________，NaH______________，
NaBH4______________，Na2O2______________。
答案 (1)
(2)
(3) Na＋[Heq \\al(·,·)]－
电子式书写方法
考点二 分子的空间结构
1．价层电子对互斥模型
(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。
(2)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。
2．杂化轨道理论
(1)理论要点：中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。
(2)杂化轨道的类型
(3)中心原子的杂化轨道数和杂化类型判断
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有关系式：
杂化轨道的数目＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子的σ键电子对数(与中心原子直接相连的原子个数)＝中心原子的价层电子对数
(4)分子(ABn型)、离子(ABeq \\al(m±,n)型)的空间结构分析示例
1．价层电子对互斥模型中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数( )
2．分子中的中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构( )
3．NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化( )
4．只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化( )
5．中心原子是sp杂化的，其分子空间结构不一定为直线形( )
6．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对( )
答案 1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√
一、杂化类型和分子空间结构的判断
1．(1)AsCl3分子的空间结构为______________，其中As的杂化轨道类型为________。
(2)乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________。
(3)在硅酸盐中，SiOeq \\al(4－,4)四面体[如图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化轨道类型为________，Si与O的原子数之比为______，化学式为______。
答案 (1)三角锥形 sp3 (2)sp3、sp2 (3)sp3 1∶3 [SiO3]eq \\al(2n－,n)(或SiOeq \\al(2－,3))
解析 (1)AsCl3的中心原子(As原子)的价层电子对数为3＋eq \f(1,2)×(5－1×3)＝4，所以是sp3杂化，AsCl3分子的空间结构为三角锥形。(3)依据图(a)可知，SiOeq \\al(4－,4)的空间结构类似于甲烷分子，为正四面体形，硅原子的杂化轨道类型和甲烷分子中碳原子的杂化轨道类型相同，为sp3；图(b)是一种无限长单链结构的多硅酸根，每个结构单元中两个氧原子被两个结构单元顶角共用，所以每个结构单元含有1个Si原子、3个O原子，Si原子和O原子数之比为1∶3，化学式可表示为[SiO3]eq \\al(2n－,n)或SiOeq \\al(2－,3)。
判断分子中中心原子的杂化轨道类型的方法
(1)根据VSEPR模型、中心原子价层电子对数判断
如(ABm型)中心原子的价层电子对数为4，中心原子的杂化轨道类型为sp3；价层电子对数为3，中心原子的杂化轨道类型为sp2；价层电子对数为2，中心原子的杂化轨道类型为sp。
(2)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断
没有π键的为sp3杂化，如CH4中的C原子；含1个π键的为sp2杂化，如甲醛中的C原子以及苯环中的C原子；含2个π键的为sp杂化，如二氧化碳分子和乙炔分子中的碳原子。
二、键角的大小比较
2．(1)比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
①BF3________NCl3，H2O________CS2。
②H2O________NH3________CH4，SO3________SOeq \\al(2－,4)。
③H2O________H2S，NCl3________PCl3。
④NF3________NCl3，PCl3________PBr3。
(2)在分子中，键角∠HCO________(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH。理由是________________________________________________________________________。
答案 (1)①＞ ＜ ②＜ ＜ ＞ ③＞ ＞ ④＜ ＜ (2)＞ π键斥力大于σ键斥力
比较键角大小的三种思维模型
(1)杂化轨道类型不同：sp＞sp2＞sp3。
(2)
(3)在同一分子中，π键电子斥力大，键角大。
1．(2021·浙江1月选考，1)下列含有共价键的盐是( )
A．CaCl2 B．H2SO4
C．Ba(OH)2 D．Na2CO3
答案 D
解析 CaCl2只含有离子键，不含有共价键，故A错误；H2SO4中只含有共价键，属于酸，不是盐，B错误；Ba(OH)2既含有离子键又含有共价键，属于碱，不是盐，C错误；Na2CO3中既含有离子键又含有共价键而且属于盐，D正确。
2．下列有关电子式表示正确的是( )
①次氯酸的电子式：(2019·浙江4月选考，7A)
②甲醛的电子式：(2021·浙江1月选考，5D改编)
③HCl的电子式：(2018·江苏，2B)
④由Na和Cl形成离子键的过程：(2018·北京，8C)
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案 D
解析 HClO的电子式应为，①错误；HCl的电子式为，③错误；Na和Cl形成离子键时，Na失去1个电子，Cl得到1个电子，且NaCl中存在离子键，④正确。
3．(2019·江苏，2)反应NH4Cl＋NaNO2===NaCl＋N2↑＋2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A．中子数为18的氯原子：eq \\al(18,17)Cl
B．N2的结构式：N==N
C．Na＋的结构示意图：
D．H2O的电子式：
答案 D
解析 A项，中子数为18的氯原子应表示为eq \\al(35,17)Cl，错误；B项，N2分子中N与N之间形成三键，结构式为N≡N，错误；C项，Na＋的结构示意图为，错误；D项，H2O为共价化合物，每个H原子和O原子之间共用一个电子对，正确。
4．(1)[2020·浙江7月选考，26(2)]CaCN2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构，CaCN2的电子式是________。
(2)[2021·天津，16(1)节选]CH4的电子式为__________________________________________。
(3)[2018·海南，13(3)]CO2的电子式为____________。
(4)[2017·海南，13(1)]PH3的电子式为_____________________________________________。
(5)[2016·全国卷Ⅱ，26(1)节选]联氨(N2H4)分子的电子式为__________________。
答案 (1) (2)
(3) (4)
(5)
5．[2021·河北，17(4)]已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为__________________，其中P采取______________杂化方式。
答案 sp3
解析 (4)含氧酸分子中只有羟基上的H可以电离；由KH2PO2是次磷酸的正盐可知，H3PO2为一元酸，其分子中只有一个羟基，另外2个H与P成键，还有一个O与P形成双键，故其结构式为，其中P共形成4个σ键、没有孤电子对，故其价层电子对数为4，采取sp3杂化。
6．[2021·山东，16(2)(3)](2)OF2分子的空间结构为________。
(3)Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为____________，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是______________(填字母)。
A．sp B．sp2
C．sp3 D．sp3d
答案 (2)角(V)形 (3)5 D
解析 (2)中心原子O的价层电子对数为eq \f(6－1×2,2)＋2＝4，则OF2分子的空间结构是角(V)形。(3)XeF2易升华，所以是分子晶体，其中心原子的价层电子对数为2＋eq \f(8－1×2,2)＝5，其中心原子的杂化方式应为sp3d。
课时精练
1．在NH3和NH4Cl存在的条件下，以活性碳为催化剂，用H2O2氧化CCl2溶液来制备化工产品[C(NH3)6]Cl3，下列表述正确的是( )
A．中子数为32，质子数为27的钴原子：eq \\al(32,27)C
B．H2O2的电子式：
C．NH3和NH4Cl化学键类型相同
D．[C(NH3)6]Cl3中C的化合价是＋3
答案 D
解析 A项，中子数为32，质子数为27的元素，质量数为27＋32＝59，表示为eq \\al(59,27)C，错误；B项，H2O2为共价化合物，电子式为，错误；C项，NH3中只存在共价键，NH4Cl中既存在离子键又存在共价键，二者化学键类型不同，错误；D项，[C(NH3)6]Cl3中，NH3整体为0价，Cl为－1价，所以C的化合价为＋3，正确。
2．下列关于化学键和化合物的说法正确的是( )
A．Na2O2、NaOH、CaCl2三种化合物含有相同的化学键
B．金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
C．非金属元素组成的化合物一定是共价化合物
D．HCl、H2S溶于水时只破坏了共价键
答案 D
3．下列反应中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是( )
A．NH4HCO3eq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O
B．NH3＋HCl===NH4Cl
C．2KOH＋Cl2===KCl＋KClO＋H2O
D．2K2O2＋2CO2===2K2CO3＋O2
答案 D
4．下列分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构的是( )
A．六氟化氙(XeF6) B．次氯酸(HClO)
C．二氧化碳(CO2) D．三氟化硼(BF3)
答案 C
解析 XeF6中Xe不是8电子稳定结构，A错误；HClO中氢原子为2电子结构，B错误；CO2中所有原子都满足最外层8电子稳定结构，C正确；BF3中硼原子不是8电子稳定结构，D错误。
5．下列说法正确的是( )
A．离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B．NH4NO3晶体中含共价键，是共价化合物
C．H2O2、N2H4分子中只含有极性共价键
D．某化合物熔融状态能导电，可以证明该化合物内一定存在离子键
答案 D
解析 离子键是阴、阳离子间的静电作用，包括引力和斥力，故A错误；硝酸铵是离子化合物，含有离子键和共价键，故B错误；H2O2的结构式为H—O—O—H，含有极性共价键和非极性共价键，N2H4中也是含有极性共价键和非极性共价键，故C错误；离子化合物在熔融状态下导电，共价化合物在熔融状态下不导电，故D正确。
6．(2022·大连期末)下列说法正确的是( )
A．PCl3分子的空间结构是三角锥形，这是因为P原子是以sp2杂化的结果
B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道
C．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形
D．AB3型分子的空间结构必为平面三角形
答案 C
解析 A项，PCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对，为sp3杂化，空间结构为三角锥形，错误；B项，能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道，错误；C项，凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形，而分子的空间结构还与含有的孤电子对数有关，正确；D项，AB3型分子的空间结构与中心原子的孤电子对数也有关，如BF3中B原子没有孤电子对，为平面三角形，NH3中N原子有1个孤电子对，为三角锥形，错误。
7．下列有关描述正确的是( )
A．NOeq \\al(－,3)为V形分子
B．ClOeq \\al(－,3)的空间结构为平面三角形
C．NOeq \\al(－,3)的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形
D．ClOeq \\al(－,3)的VSEPR模型、空间结构相同
答案 C
解析 NOeq \\al(－,3)中N原子的价层电子对数为3＋eq \f(1,2)×(5＋1－2×3)＝3，没有孤电子对，空间结构为平面三角形，A项错误，C项正确；ClOeq \\al(－,3)中氯原子的价层电子对数为3＋eq \f(1,2)×(7＋1－3×2)＝4，有1个孤电子对，VSEPR模型为四面体形，而空间结构为三角锥形，B、D项错误。
8．下列说法正确的是( )
①S8分子中S原子采用的杂化轨道类型为sp3
②C2H4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键
③SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角