分子空间结构与物质性质

高二选修教材 物质结构与性质 专题4 分子空间结构与物质性质 2007-1-17

专题4 分子空间结构与物质性质

复习纲要：

第一单元 分子构型与物质的性质

1、分子的空间构型：运用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论判断分子中心

原子的杂化轨道类型和分子的空间构型。

⑴、杂化轨道理论：

①定义：原子轨道杂化：是指同一原子（中心原子）中几个能量相近的原子轨道重新组合成几个能量相等、成分相同的新轨道，这些新轨道称为杂化轨道。

激发 杂化

② 杂化过程：基态 激发态 杂化轨道（具有一定空间构型）。 ③归纳： 表4-1 杂化轨道类型 参与杂化的原子轨道 杂化轨道数目 杂化轨道空间构型 分子空间构型 sp3 sp2 sp ⑵、价层电子对互斥理论 确定分子空间构型的简易方法 n- 对于ABm型分子或ABm型离子（A是中心原子、B是配位原子），人们认为：分子中

的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向可能彼此原离以减少斥力，分子尽可能采取对称的空间构型，其价电子对数（n）可以通过以下公式确定： n =

中心原子的价电子数?每个配位原子提供的价2电子数?m?电荷数

注意：① 中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数。

② 配位原子中卤素原子、H原子提供1个价电子，第ⅥA族的O、S原子按不提供价电子计算。

③ 阳离子要减去电荷数，阴离子要加上电荷数。

表4-2 价层电子对数与电子对空间构型的关系 价电子对数 电子对空间构型 2 直线型 3 平面三角形 4 正四面体 5 三角双锥 6 正八面体 ☆☆确定分子空间构型的步骤： ① 计算价电子对数 ② 确定电子对空间构型

③ 结合化学式分析是否有孤电子对，如果没有孤电子对，则分子的空间构型就是电子对的空间构型 ，如果有孤电子对，则进行分析后，再确定分子空间构型。

通过计算，分析下列微粒的空间构型和中心原子杂化轨道类型：

BeCl2 、CO2 、BF3 、SO3、H3O+ 、OF2 、NO3- 、CH4 、NH4+ 、SO42- H2O 、SO2 、NH3

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表4-3 价层电子对数与分子空间构型的关系 实例 价电子 对数 2 3 电子对空间构型 直线型 平面三角形 中心原子杂化轨道类型 4 正四面体 成键电子对数 孤电子对数 分子空间构型 练习：分析CH4、NH3、H2O分子中键角产生差异的原因。

2、等电子原理：

3、手性分子

4、分子的极性

①、双原子分子：

②、多原子分子（ABn型）：以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决

于分子的空间构型。

课堂练习：

1、下列分子中C原子是以sp3杂化轨道与其他原子成键的是 （ ） A、金刚石 B、石墨 C、苯 D、甲醇

2、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷分子是正四面体，这是因为（ ） A、中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2 而CH4是 sp3

B、NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C形成4个杂化轨道 C、NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子对的排斥作用较强 D、NH3分子是极性分子而甲烷是非极性分子

3、下列有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是 （ ）

A、两个C原子采用sp杂化方式 B、两个C原子采用sp2杂化方式 C、每个C原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键 D、两个C原子形成两个π键

4、已知CN- 含有叁键且成键原子满足8电子稳定结构，试写出其电子式：

写出两个与CN- 互为等电子体的粒子的化学式 、 。

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5、下列分子或离子中键角最小的是 （ ） A、NH3 B、BF3 C、H2S D、PCl4+

6、等电子体的结构相似、物理性质相似。根据上述原理，下列各对粒子中，空 间结构相似的是 （ ）

A、SO3与O3 B、CO2与N2O C、CS2与NO2 D、PCl3与BF3

7、根据“等电子体原理”回答下列问题：仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电 子体的是 和 ； 和 。

8、下列化学式及结构式中，从成键情况来看，不合理的是 ( )

9、由ⅢA族元素A和Ⅵ族元素B组成的阴离子结构如下图，所带电荷数x、y、z依次为( )。

A、2、3、4 B、2、3、2 C、5、6、4 D、 4、3、2

10、通常把原子数和电子数均相等的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体间的结构和性质相似。下列有关说法中，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各原子不在同一平面上

11、2000年1月底，罗马尼亚一金矿污水处理池因连降暴雨而发生裂口，100000L含氰化物和铅、汞等重金属的汗水流入蒂萨河(多瑙河支流)，造成该河90%以上的动植物死亡。这是继切尔诺贝利核泄漏以来，欧洲最严惩的环境污染事件。氰气［(CN)2］和氰化物都是剧毒物质，氰分子的结构式为N?C—C?N，性质与卤素相似，下列叙述错误的是 ( )

(A) 氰分子中，四原子共直线，是非极性分子 (B) 氰分子中，C?N键长大于C?C键长

(C) 氰气能与强碱溶液反应得到氰化物和次氰酸盐 (D) 氰化氢在一定条件下能与烯烃发生加成反应

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12、1996年诺贝尔化学奖授于斯莫利等三位化学家，以表彰他们发现富勒烯(C60)，开辟了化学研究的新领域。C60分子结构酷似足球，由12个五边形与20个六边形构成，碳—碳键长介于单键与双键之间。在此基础上人们又发现了棒碳(链式炔烃)是由300～500个碳原子组成的新物质，其分子中只含有交替连接的单键和叁键。请对以下三个问题进行选择。 (1)以下有关棒碳的说法中，不正确的是 ( )

A、棒碳是直线型结构 B、棒碳在一定条件下可以转化成金刚石 C、棒碳是原子晶体 D、棒碳中所有的化学键都是非极性共价键 (2)有关C60的说法不正确的是 ( )

A、C60是分子晶体 B、C60能发生加成反应

C、C60摩尔质量是720 D、C60在一定条件下能与CuO发生置换反应 (3)有关金刚石、石墨、C60、棒碳的说法，不正确的是 ( )

A、都是碳的同素异形体 B、棒碳化学性质最活泼

C、它们的物理性质不同 D、它们与氧气反应的唯一产物是二氧化碳

13、某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，分子内有4个氮原子，且4个氮原子排列成内空的四面体(如白磷结构)，每2个氮原子间都有1个碳原子。已知分子内无碳碳单键，也没有碳碳双键，则该化合物的分子式为 ( )

A、CH8N4 B、C6H12N4 C、C6H10N4 D、C4H8N4

14、CH3· 、CH3+、CH3- 都是重要的有机反应中间体，它们的电子式分别是 、

、 、 ， 其中CH3+中四个原子是是共平面的，三个键角相等，

则键角应是 。

15、在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱同偶极长和正(或负)电荷重心的电量(q)有关，一般用偶极矩(μ)来衡量。分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ=d·q。试回答以下问题： (1)、HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中，μ=0的是____________________；

(2)、对硝基氯苯、邻硝基氯苯、间硝基氯苯，三种分子的偶极矩由大到小的排列顺序是_____________________________________________________________________________；

(3)、实验测得：μ(PF3)=1.03deb、μ(BCl3)=0deb。由此可知，PF3分子空间构型是______ ，

BCl3分子的空间构型是___ ___。

(4)、治癌药Pt(NH3)2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的四个角上。已知该化合物有两种异构体，棕黄色者μ＞0，淡黄色者μ=0。试画出两种异构体的构型图，并比较在水中的溶解度。

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