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分子的空间结构知识点回顾一、杂化轨道理论（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化；（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定。 （3）杂化轨道能量相同，成分相同，如：每个sp3杂化轨道占有 个s轨道、 个p轨道；（4）杂化轨道总数等于参与杂化的原子轨道数目之和。sp3杂化（举例： ）sp2杂化（举例： ）sp杂化：（举例： ）二、价层电子对互斥理论1、价电子对：包括孤对电子对和成键电子对，一般孤电子对离核较近。2、价电子对之间存在相互排斥作用，为减小斥力，相互之间尽可能远离，因此分子的空间构型受到影响，一般，分子尽可能采取对称的空间结构以减小斥力。 相邻电子对间斥力大小顺序：孤对电子对孤对电子对孤对电子对成键电子对成键电子对成键电子对三、确定分子空间构型的简易方法1、对于ABm型分子（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数计算，如：PCl5 中（2）O、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）离子的价电子对数计算 如：NH4+ ： ； SO42- ：例1：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物质价电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角分子空间构型键角气态BeCl22sp直线型1800直线型1800CO22sp直线型1800直线型1800BF33Sp2正三角形1200正三角形1200CH44Sp3正四面体109028正四面体109028NH4+4Sp3正四面体109028正四面体109028H2O4Sp3正四面体109028四面体10430NH34Sp3正四面体109028四面体107.3PCl34Sp3正四面体109028四面体100.1例2：指出下列分子或离子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测几何构型。HCHO H3O+ SO2、SO3、SO42- CO32-、NO3-、NO2- ClO4-、PO43- 、SiO44- 四、等电子原理1、规律内容：具有相同 和相同 的分子或离子具有相同的结构特征，某些物理性质也相似。如：CO与N2，SiCl4、SiO44-与SO42-2、常见的等电子体等电子体有哪些结构类型？答：等电子体千千万万，了解常见的、重要的等电子体有助于我们解释推理一些性质和结构的关系。下面这些等电子体的分类中，通过理论计算和实验测定，不仅空间构型相似，而且键长、键角、偶极矩等参数都表现出相似之处。（1）二原子10电子：最熟知的就是N2和CO。同属于这类的还有C22（乙炔基）、C2H2、NO（亚硝酰基）、CN（氰离子）。大家可以发现它们的分子内部都有1个键和2个键。显然，两个原子组成的分子或离子，它们的分子构型必然是直线型的，无论它的电子数有多少因为电子云只有空间运动的“电子云”形状而没有具体固定的骨架。（2）三原子16电子：CO2、N2O、N3、CNO、NCO、SCN、气态BeCl2、C3H4（丙二烯）等等。我们知道二氧化碳是直线型分子，由于结构对称，所以是一个非极性分子。按照等电子原理，与CO2同为等电子体的其它分子或离子的空间构型也应该是直线型。实验证明，事实与推测一样，中心原子上没有孤对电子而取sp杂化轨道形成分子的骨架，键角为180，分子里有两套大键。有这么一道竞赛模拟题曾经问过N3的空间构型和结构式、N原子的氧化数，杂化方式和成键方式，当我们知道N3与CO2分子互为等电子体，答案很快就可以出来了：直线型； ；1/3；sp杂化；两个键和两个键。（3）三原子18电子：常见的有NO2、O3、SO2。它们都是折线构型。中心原子N、O、S以sp2杂化轨道分别与2个O原子形成2个键，另有一个键。键角因受孤对电子的斥力而小于120。其中臭氧分子是单质分子中唯一的极性分子。（4）四原子24电子：主要有NO3、BO32、BF3、CO32、CS32、SO3等。均为平面三角形。其中B、C、N、S原子均以sp3轨道分别与三个相邻原子结合，此外还有强度不同的。Chemistry Physics Letter曾经报道用理论计算表明OO3是一种亚稳结构，并优化得到键长，而实验仅发现O4以O2二聚体形式存在。（5）五原子32电子：主要有CX4、CXnY4n（X、Y均为卤素）、B（OH）4、BF4、B（OH）nF4n，其中CX4、BF4、B（OH）4是四面体构型。中心原子B、C均以sp3杂化轨道分别与四个相邻原子成4个键。（6）六原子30电子的等电子体：最典型的有苯（C6H6）和环硼氮烷（B3N3H6），它们不仅结构相似而且物理性质相近（如下表）。所以称后者为“无机苯”可以认为是苯分子中的6个C被3个B、3个N原子的相间取代物。熔点/K临界温度/K汽化热/（kJ/mol）摩尔体积/（cm3）C-C键长/pmB-NC6H635356130.896142B3N3H632852529.4100144五、分子的极性与手性分子巩固练习1、下列有关杂化轨道的说法不正确的是 （ ）A、原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道 B、轨道数在杂化前后可以相等，也可以不等 C、杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理D、NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。2、下列分子中，结构构成平面三角形的是 （ ）A、SO3 B、BF3 C、NCl3 D、PF33、下列分子中，键角最大的是 （ ）A、P4 B、H2O C、CCl4 D、NH34、下列分子中所有原子都满足8电子结构的是 （ ）A、光气（COCl2） B、六氟化硫 C、二氟化氙 D、三氟化硼5、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 （ ）A、CO2和SO2 B、CH4 和NH3 C、BeCl2 和BF3 D、C2H4 和C2H26、 下列分子中的碳原子采取sp2杂化的是 （ ）A、C6H6 B、C2H2 C、C2H4 D、C3H8 E、CO2 F、石墨7、 下列分子的键角均是10928的是 （ ）A、P4 B、NH3 C、CCl4 D、CH2Cl28、有关苯分子中的化学键描述正确的是 ( )A每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大键 B每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大键 碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个键 碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成键9、下列判断正确的是 （ ）A、BF3是三角锥形分子 B、铵根离子呈平面形结构 C、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s-p键 D、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的4个sp3杂化轨道重叠形成的键10、B3N3H6和苯就是等电子体，人们把B3N3H6称作无机苯，下列说法中正确的是（ ）A、B3N3H6是由极性键组成的非极性分子 B、B3N3H6能发生加成反应和取代反应C、B3N3H6具有碱性 D、B3N3H6各原子不在同一个平面上E、B3N3H6中B和N原子的原子轨道可能采取sp2型杂化11、下列说法中不正确的是 （ ）A、分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）之间存在相互排斥作用B、分子中的价电子对之间趋向于彼此远离C、分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型D、当价电子对数目分别是2、3、4时，价电子对分布的几何构型分别为直线型、平面三角型、正四面体型12、成键原子中的孤电子对对键能有影响，孤电子对的排斥作用使得键能变小。第2周期元素A与氢形成的化合物中AA键的键能（kJmol-1）如下：H3CCH3 a ；H2NNH2b ；HOOHc 。则a、b、c的大小关系为（ ）A. abcB. bac C.cbaD. 无法确定13、有下列两个系列的物质：X、Y、Z、W可能是下列各组物质中的（ ）系列一：CH4 C2H6 CO32- Y C2O42- W系列二：NH4+ N2H62+ X NO2+ Z N2A、NO3- CO2 N2O4 CO B、NO3- CO2 N2H4 C2H2C、NO3- CO NO2- C2H2 D、NO3- HCO3- N2O42- CO14、写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式：硼原子用sp2杂化轨道形成三个键： 氮原子用sp3杂化轨道形成四个完全相同的化学键： ；氮原子形成一个键两个键 碳原子分别以sp 、sp2、sp3杂化轨道成键 、 、 。15、若ABn的中心原子上有一对孤对电子未能成键，当n=2时，其分子结构为 ；当n=3时，其分子结构为 。16、1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图，呈V型，键角1165。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键三个O原子均等地享有这4个电子。请从下列选项中选择合适的答案：中心原子与臭氧的中心氧原子的杂化轨道类型相同的有： 。与O3分子构型最相似的是 。AH2OBCO2 CSO2DBF3 E. NO2-17、已知H2O2分子的结构如图所示，此分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，试回答：（1）写出H2O2分子的电子式和结构式： 、 。（2）写出分子内的键型： 。（3）估计它难溶于CS2，简要说明原因（4）指出氧元素的化合价，简要说明原因： 。*（5）中心氧原子的孤对电子对数为 ，中心原子原子轨道可能采取 类型杂化，该杂化轨道间夹角为 ，而H-O-O键角为9652，可能原因是 ，该原因也可能间接导致O-O键长变 （长或短）。18、（1）CNS、NO2+具有相同的通式：AX2，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第二周期两元素组成的 分子的结构相同，微粒呈 形，中心原子都取 杂化。（2）CO32、NO3等微粒具有相同的通式： ，它们的价电子总数都是 ，因此它们与由第六主族两元素组成的 分子的结构相同，呈 形，中心原子都取 杂化。（3）N2O(笑气)可用作麻醉剂，其与 CO2构成等电子体，已知N2O分子中氧原子中只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为 ，其空间构型为 。19、果糖分子的结构简式为CH2OH（CHOH）3COCH2OH，试写出其结构式。并用*标记出其中的手性碳原子；在果糖分子中C原子以何种杂化轨道成键？成何种键？