2025年高中化学第2章微专题2分子或离子空间结构与杂化轨道理论课件鲁科版选择性必修2

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微专题2　分子(或离子)空间结构与杂化轨道理论专题阐释1.利用价电子对互斥理论判断分子(或离子)的空间结构价电子对互斥理论说明价电子对的排斥作用对分子空间结构的影响,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对。(1)当中心原子上无孤电子对时,分子的空间结构与VSEPR模型一致。(2)当中心原子上有孤电子对时,分子的空间结构与VSEPR模型不一致。分子或离子的空间结构如下表所示: 例1 (1)利用VSEPR理论推断分子或离子的空间结构。 (2)四硫氰基二氨络铬酸铵的结构如图所示。①阳离子的空间结构为　　　　 　;NH3的空间结构为　　　　　。 ②SCN-中碳原子的杂化方式为　 。 正四面体形直线形平面三角形正四面体形三角锥形sp解析 (1) 属于AB4型,成键电子对数是4,孤电子对数为0,呈正四面体形;CS2属于AB2型,成键电子对数是2,孤电子对数为0,呈直线形;BF3属于AB3型,成键电子对数是3,孤电子对数为0,呈平面三角形。2.键角的判断与比较含有共价键的物质中相邻两键之间的夹角称为键角。键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。在高中阶段学习中,影响键角大小的因素主要有三:一是中心原子的杂化轨道类型;二是中心原子的孤电子对数;三是中心原子的电负性大小。(1)一般情况下,应该先从中心原子的杂化轨道类型入手。中心原子杂化轨道类型不同的粒子,键角大小为sp杂化>sp2杂化>sp3杂化,如键角: CH≡CH>CH2═CH2>CH4。(2)中心原子杂化方式相同的粒子,由于斥力:孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间,孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小。如键角:CH4>NH3>H2O。(3)中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同,利用中心原子的电负性大小比较键角大小。如H2O、H2S中,中心原子均为sp3杂化,分子空间结构均为角形,由于电负性:O>S,吸引电子的能力:O>S,且键长:O—HH2S(92.3°)。(4)同一粒子中不同共价键的键角,由于斥力:双键间>双键与单键间>单键间,则键角大小不同。如甲醛中: ,键角:α>β。例2 请回答下列问题。(1)NH3中键角　　　　　(填“大于”或“小于”) 中键角。 (2)乙酸分子( )中的键角1　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)键角2,原因是  　。 小于大于C═O对C—C的斥力大于C—O对C—C的斥力(2)由于双键对单键的斥力大于单键对单键的斥力,故乙酸分子中的键角1大于键角2。3.spd杂化(高考延伸)(1)简介有些元素原子在形成化合物时,除了ns、np轨道发生杂化外,(n-1)d、nd轨道也参与杂化。常见的杂化方式有dsp2、sp3d、sp3d2等,通常存在于过渡元素形成的化合物中。(2)判断方法先计算出中心原子的价电子对数,若大于4,一般有d轨道参与杂化,并有相应的空间结构:注意 不是所有的元素原子均能发生d轨道参与的杂化,例如,由于第2周期元素原子的第二电子层不存在d轨道,N与Cl只能通过sp3杂化形成NCl3;而P与Cl既可以通过sp3杂化形成PCl3,也可以通过sp3d杂化形成PCl5。例3 (1)(2021全国甲卷)SiCl4是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为　　　。SiCl4可发生水解反应,机理如下: 含s、p、d轨道的杂化类型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为　　　　　(填序号)。 sp3②(2)(2021山东卷节选)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为　　　　　;OF2分子的空间结构为　　　　　;Xe是第5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.sp3dF>O>Cl角形5D解析 (1)由SiCl4的结构式可知,Si的价电子对数为4,故Si采取sp3杂化;由SiCl4(H2O)的结构式可知,Si的价电子对数为5,故SiCl4(H2O)中Si采取sp3d杂化。(2)电负性一定程度上相当于得电子能力,半径越小,得电子能力越强,电负性越大,半径由小到大的顺序为F、O、Cl,所以电负性大小顺序为F>O>Cl;专题精练1.根据VSEPR模型判断,下列微粒中所有原子都在同一平面上的是(　　) B2.氯仿CHCl3常因保存不慎而被氧化,产生剧毒物光气COCl2:2CHCl3+O2→ 2HCl+2COCl2,其中光气的结构式如图所示,下列说法不正确的是(　　)A.CHCl3分子为含极性键的正四面体形分子B.COCl2分子中含有3个σ键、1个π键,中心C原子采取sp2杂化C.COCl2分子中所有原子的最外层都满足8电子稳定结构D.Cl—C—Cl的键角小于120°A解析 CHCl3分子为含极性键的四面体形分子,由于C—H与C—Cl键的键长不等,因此该分子不是呈正四面体形,A错误;单键为σ键,双键中含有1个σ键、1个π键,故COCl2分子中共有3个σ键、1个π键,中心C原子上无孤电子对,因此COCl2分子中C原子采取sp2杂化,B正确;Cl原子最外层有7个电子,O原子最外层有6个电子,C原子最外层有4个电子,由题图可知,COCl2中含有2个C—Cl键、1个C═O双键,所有原子的最外层都满足8电子稳定结构,C正确; COCl2分子中C为sp2杂化,键角接近120°,由于双键对单键的斥力大于单键间的斥力,则Cl—C—Cl的键角小于120°,故D正确。3.NH3是重要的配体,如[Cu(NH3)4]2+,NH3分子的VSEPR模型为　　　　　,其中H—N—H的键角为107.3°,则[Cu(NH3)4]2+中H—N—H的键角　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)107.3°。 四面体形大于解析 NH3分子中N原子的价电子对数=3+ =4,所以NH3的VSEPR模型为正四面体形;孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,NH3分子中含有1对孤电子对,而[Cu(NH3)4]2+中N原子上的孤电子对与铜离子形成配位键,所以[Cu(NH3)4]2+中H—N—H的键角大于107.3°。4.(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是　 、　　　　　　。 (2)NH4H2PO4中,P的　　　　　杂化轨道与O的2p轨道形成　　　　　键。(3)抗坏血酸的分子结构如图所示,分子中碳原子的轨道杂化类型为　　 　　。sp3sp3sp3σsp3和sp2解析 (1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)中N的σ键电子对数是3,孤电子对数是1,则N的价电子对数为3+1=4,故N的杂化类型是sp3;C的σ键电子对数是4,无孤电子对,则C的价电子对数为4,故C的杂化类型是sp3。(2) 的中心原子是P,其价电子对数=4+ ×(5+3-4×2)=4,无孤电子对,故P的杂化类型是sp3,杂化轨道与O的2p轨道之间形成的共价键是σ键。(3)有机物分子中,饱和碳原子中C的杂化类型是sp3,双键中C的杂化类型是sp2,三键中C的杂化类型是sp,抗坏血酸的分子结构中含有3个饱和碳原子和3个双键碳原子,故杂化类型是sp3和sp2。(2)二氯化二硫(S2Cl2)可用作橡胶工业的硫化剂,常温下它是橙黄色有恶臭的液体,它的分子结构与H2O2相似,则S2Cl2的电子式为　　　 　 　　,Cl—S—S的键角　　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)109°28'。 (3)判断H2O、BeCl2、CCl4、BCl3的键角由大到小的顺序:　　　　　　　　　　　　。 四面体形sp3小于BeCl2>BCl3>CCl4>H2O(2)由题可知S2Cl2分子结构与H2O2相似,则可知S的杂化方式为sp3杂化,S上有两对孤电子对,故键角小于109°28'。(3)CCl4为正四面体结构,键角为109°28',H2O分子的空间结构为角形,键角为104.5°,BeCl2的空间结构为直线形,键角为180°,BCl3的空间结构为平面三角形,键角为120°,所以键角由大到小的顺序为BeCl2>BCl3>CCl4>H2O。