2021高考化学(苏教版)一轮复习考点突破：12-3分子空间构型与物质的性质.docx

重 点 突 破锁定高考热点探究规律方法考点1 价层电子对互斥理论1.键的电子对数的确定由分子式确定键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对键电子对。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(axb)。式中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；x为与中心原子结合的原子数；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”。例如，SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b2。所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数(622)1。对阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，x和b的计算方法不变。对阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(确定值)，x和b的计算方法也不变。例如，NH中N的孤电子对数(5141)0；CO中C的孤电子对数(4232)0。3分子空间构型的确定分子空间构型确定。依据分子中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几何构型，如下表：题组训练1下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是()A分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不肯定为正四周体结构B杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子CH2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键DN2分子中N原子没有杂化，分子中有1个键、2个键解析H2O分子中的中心原子O为sp3杂化，H2O的空间构型为V形；H2SO4分子中氢原子没有发生轨道杂化。答案C2用价层电子对互斥理论猜测H2S和BF3的空间构型，结论正确的是()A直线形；三角锥形 BV形；三角锥形C直线形；平面三角形 DV形；平面三角形解析H2S分子中的硫原子上含有两个孤电子对，故H2S空间构型为V形；BF3中B原子的价电子全部用于成键，故为平面三角形。答案D3若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是()A若n2，则分子的立体结构为V形B若n3，则分子的立体结构为三角锥形C若n4，则分子的立体结构为正四周体形D以上说法都不正确解析若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，那么中心原子形成的键成键电子对数肯定是2，则依据斥力最小的原则，当n2时，分子结构为直线形；n3时，分子结构为平面三角形；n4时，分子结构为正四周体形。答案C4原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：(1)BF3分子的立体结构为_，NF3分子的立体结构为_。(2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不肯定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子实行sp杂化的分子是_(写结构简式，下同)，实行sp2杂化的分子是_，实行sp3杂化的分子是_。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：_。(3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的挨次是CH4NH3H2O，请分析可能的缘由是_。(4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键渐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的挨次为_。解析(1)BF3分子中的B原子实行sp2杂化，所以其分子的立体结构为平面三角形；NF3分子中的N原子实行sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体结构为三角锥形。(2)乙烷分子中的碳原子实行sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均实行sp2杂化，乙炔分子中的碳原子实行sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应当同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。(3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均实行sp3杂化，而在O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但比水分子的要大；C原子上无孤电子对，键角最大。(4)阳离子电荷数越多、阴离子半径越大时，电子云变化越大，化学键中离子键的成分削减、共价键的成分增加，极性减小，故在水中的溶解性减小。答案(1)平面三角形三角锥形(3)CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小(4)AgFAgClAgBrAgI归纳总结1.“三种”方法推断分子中心原子的杂化类型(1)依据杂化轨道的空间分布构型推断。若杂化轨道在空间的分布为正四周体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。(2)依据杂化轨道之间的夹角推断。若杂化轨道之间的夹角为10928，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则分子的中心原子发生sp杂化。(3)依据等电子原理结构相像进行推断，如CO2是直线形分子，CNS、NO、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均接受sp杂化。2用价层电子对互斥理论推想分子或离子的思维程序用价层电子对互斥理论推想简洁分子(ABn型)、离子(AB型)空间构型的方法 (1)键的电子对数的确定。由分子式确定键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对键电子对。(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(axb)。式中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；x为与中心原子结合的原子数；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”。例如，SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b2。所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数(622)1。考点2 分子极性的推断和等电子体原理1.分子极性的推断(1)极性分子和非极性分子。(2)依据键的类型及分子的空间构型推断。非极性分子、极性分子的推断，首先看键是否有极性，然后再看各键的空间排列状况。键无极性，分子必无极性；键有极性，各键空间排列均匀，使键的极性相互抵消，分子无极性；键有极性，各键空间排列不均匀，不能使键的极性相互抵消，分子有极性。共价键的极性与分子极性的关系可总结如下：(3)依据中心原子最外层电子是否全部成键推断。分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子。CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。2等电子体原理(1)等电子体原理。原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相像的化学键特征，它们的很多性质相像。(2)常见的等电子体。微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO、NAX216e直线形CO、NO、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NOAX218eV形SO、POAX432e正四周体形PO、SO、ClOAX326e三角锥形CO、N2AX10e直线形CH4、NHAX48e正四周体形(3)依据已知的一些分子结构推想另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推想其物理性质。(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；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；白锡(Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四周体形立体构型。题组训练5.NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，能充分说明此种现象的理由是()NH3是极性分子分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于107分子内3个NH键的键长相等、键角相等NH3分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于120AB C D解析NH3分子中的NH键属于极性共价键，所以其分子的极性完全由分子的空间构型确定，反过来分子的极性验证分子的空间构型。中NH3分子为极性分子，说明分子的空间构型不对称、不均匀，三角锥形符合这种构型；中3个NH键的键长相等，3个键角都等于107，正好也属于三角锥形的特征；中3个NH键的键长相等、键角相等并不反映出分子的极性(可能是极性分子，也可能是非极性分子)；中恰恰说明NH3分子为非极性分子，不符合事实。答案A6下列叙述中正确的是()A以非极性键结合起来的双原子分子肯定是非极性分子B以极性键结合起来的分子肯定是极性分子C非极性分子只能是双原子单质分子D非极性分子中，肯定含有非极性共价键解析对于抽象的选择题可用反例法，以具体的物质推断正误。A项是正确的，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不肯定是极性分子，若分子构型对称，正负电荷重心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，某些共价化合物如CH4、CO2、CCl4、C2H4等也是非极性分子；D项错误，非极性分子中不肯定含有非极性键，如CH4、CO2。答案A7下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是()ACO2、H2S BC2H4、CH4CCl2、C2H2 DNH3、HCl解析H2S和NH3、HCl都是含有极性键的极性分子；Cl2是含有非极性键的非极性分子；CO2、CH4是含有极性键的非极性分子；C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。答案B81919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相像、物理性质相近。(1)依据上述原理，仅由其次周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。(2)此后，等电子原理又有所进展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相像的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有_、_。解析(1)仅由其次周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO均为14个电子，N2O与CO2均为22个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO为三原子，各原子最外层电子数之和为562118，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6318。答案(1)N2CON2OCO2(2)SO2O3考点3 范德华力、氢键和共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键作用微粒分子或原子(稀有气体)氢原子、原子原子特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相像的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，形成的氢键越强成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质组成和结构相像的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点上升，如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性越强题组训练9若不断地上升温度，实现“雪花水水蒸气氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是()A氢键；分子间作用力；极性键B氢键；氢键；非极性键C氢键；极性键；分子间作用力D分子间作用力；氢键；非极性键答案A10氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“”表示)结合形成NH3H2O分子。依据氨水的性质可推知NH3H2O的结构式为()解析从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于供应孤对电子，所以，以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3H2O=NHOH，可知答案是B。答案B11已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物，试依据有关信息完成下列问题：(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。1 mol冰中有_mol氢键。用球棍模型表示的水分子结构是_。(2)已知H2O2分子的结构如图所示：H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半开放的书的两面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角为9352，而两个OH键与OO键的夹角均为9652。试回答：H2O2分子的电子式是_，结构式是_。H2O2分子是含有_键和_键的_(填“极性”或“非极性”)分子。H2O2难溶于CS2，简要说明理由：_。H2O2中氧元素的化合价是_，简要说明缘由_。解析(1)在冰中，每个水分子与四周的4个水分子形成4个氢键，按“均摊法”计算，相当于每个水分子有2个氢键；水分子为V形结构。(2)由H2O2的空间构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，依据“相像相溶”规律，H2O2难溶于CS2。答案(1)2B(2)H:HHOOH极性非极性极性因H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，依据“相像相溶”规律，H2O2难溶于CS21价因OO键为非极性键，而OH键为极性键，共用电子对偏向氧，故氧为1价