適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第5章物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)元素周期律第26講分子的空間結(jié)構(gòu)課件

第26講分子的空間結(jié)構(gòu)【課標(biāo)指引】

1.結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu),并可運(yùn)用相關(guān)理論和模型進(jìn)行解釋和預(yù)測。2.知道分子的結(jié)構(gòu)可以通過波譜、晶體X射線衍射等技術(shù)進(jìn)行測定?？键c(diǎn)一價(jià)層電子對(duì)互斥模型(VSEPR模型)考點(diǎn)二雜化軌道理論目錄索引

素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階答題模板2鍵角的比較及原因分析考點(diǎn)一價(jià)層電子對(duì)互斥模型(VSEPR模型)必備知識(shí)?梳理1.理論要點(diǎn)(1)價(jià)層電子對(duì)互斥模型認(rèn)為,分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價(jià)層電子對(duì)”________的結(jié)果。

(2)VSEPR的“價(jià)層電子對(duì)”是指分子中的中心原子與結(jié)合原子間的σ鍵電子對(duì)和中心原子上的________。

多重鍵只計(jì)其中的σ鍵電子對(duì),不計(jì)π鍵電子對(duì)

相互排斥

孤電子對(duì)

2.中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算用價(jià)層電子對(duì)互斥模型推測分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是判斷分子中的中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)。其中:a為中心原子的價(jià)電子數(shù)(對(duì)于主族元素等于原子的________電子數(shù),陽離子要減去電荷數(shù),陰離子要加上電荷數(shù));x為與中心原子結(jié)合的原子數(shù);b為與中心原子結(jié)合的原子最多能________的電子數(shù)(氫原子為1,其他原子=8-該原子的價(jià)電子數(shù),如鹵族元素為1,氧族元素為2等)。

原子數(shù)

孤電子對(duì)數(shù)

最外層

接受

3.VSEPR模型與分子(或離子)空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系

電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型名稱分子(或離子)空間結(jié)構(gòu)實(shí)例220直線形直線形BeCl2330平面三角形平面三角形BF321角形SnBr2440四面體形正四面體形CH431三角錐形NH322角形H2O【應(yīng)用示例】實(shí)驗(yàn)室中利用NaClO3、Na2SO3和稀硫酸反應(yīng)制備ClO2:2NaClO3+Na2SO3+H2SO42Na2SO4+2ClO2↑+H2O。4四面體形

4三角錐形關(guān)鍵能力?提升考向1根據(jù)VSEPR模型推測分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)例1下列分子或離子的VSEPR模型及空間結(jié)構(gòu)正確的是(

)選項(xiàng)分子或離子VSEPR模型名稱分子或離子的空間結(jié)構(gòu)AH2Se角形角形B

四面體形三角錐形CPCl3四面體形平面三角形DBBr3平面三角形三角錐形B[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2023·廣東佛山期中)根據(jù)VSEPR模型判斷下列各組分子或離子空間結(jié)構(gòu)相同的是(

)A.SO2和CO2

B.BF3和NH3C.PH3和H2S

D.CCl4和D考向2根據(jù)VSEPR模型比較鍵角的大小例2下列分子或離子中鍵角按照由大到小的順序排列的是(

)①BCl3

②NH3

③H2O

④

⑤BeCl2A.⑤①④②③

B.⑤④①②③C.④①②⑤③

D.③②④①⑤A歸納總結(jié)運(yùn)用VSEPR模型比較鍵角的基本方法[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

比較下列分子(或離子)中共價(jià)鍵的鍵角大小(填“>”“=”或“<”)。(1)H2O

NH3

CH4;

(2)NH3

PH3

AsH3;

(3)NF3

NCl3

NBr3;

<<>><<>>考點(diǎn)二雜化軌道理論必備知識(shí)?梳理1.理論要點(diǎn)(1)當(dāng)原子成鍵時(shí),原子中能量_______的價(jià)電子軌道發(fā)生混雜,混雜時(shí)保持軌道總數(shù)________,得到與原軌道數(shù)目________、方向________的一組新的能量_______的雜化軌道。

(2)雜化軌道數(shù)不同,軌道間的________不同,形成分子的空間結(jié)構(gòu)也不同。相近

不變

相等

不同

相同

夾角

2.三種類型

180°直線

120°平面三角

109°28'四面體

3.雜化軌道類型與分子(或離子)空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系

分子(或離子)(A為中心原子)中心原子的孤電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化方式分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)實(shí)例AB20

BeCl21sp2角形SO22sp3

H2OAB30

BF31sp3

NH3AB40

CH4、sp直線形

角形

sp2平面三角形

三角錐形

sp3正四面體形

【應(yīng)用示例】我國醫(yī)學(xué)典籍《本草衍義》中記載了有關(guān)砒霜(As2O3)的制備、性質(zhì)和藥用等。As2O3是兩性氧化物,其二聚分子的結(jié)構(gòu)如圖所示,溶于鹽酸生成AsCl3,AsCl3被LiAlH4還原生成AsH3。(1)As2O3二聚體中,As原子采取________雜化,O原子采取________雜化。

(2)AsCl3中心As原子采取________雜化,其分子的空間結(jié)構(gòu)為________。

(3)LiAlH4中陰離子為,中心Al原子采取________雜化,其離子的空間結(jié)構(gòu)為___________。

sp3sp3sp3三角錐形

sp3正四面體形

關(guān)鍵能力?提升考向1判斷分子(或離子)中心原子的雜化類型

例1(2023·廣東揭陽檢測)徐光憲在《分子共和國》一書中介紹了許多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列說法正確的是(

)A.H2O2分子中的O為sp2雜化B.CO2分子中的C原子為sp雜化C.BF3分子中的B原子為sp3雜化D.CH3COOH分子中的C原子均為sp2雜化B解析

H2O2分子中氧原子形成2個(gè)σ鍵,含有2對(duì)孤電子對(duì),所以O(shè)為sp3雜化,A錯(cuò)誤;CO2分子為直線形結(jié)構(gòu),C原子為sp雜化,B正確;BF3分子中B與F形成3個(gè)σ鍵,所以B原子為sp2雜化,C錯(cuò)誤;CH3COOH分子中羧基中C原子形成3個(gè)σ鍵,沒有孤電子對(duì),采取sp2雜化,但甲基中碳原子形成4個(gè)σ鍵,沒有孤電子對(duì),采取sp3雜化,D錯(cuò)誤。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1](2023·廣東廣州檢測)從微粒結(jié)構(gòu)角度分析,下列說法正確的是(

)A.的空間結(jié)構(gòu)為V形,中心原子的雜化形式為sp3B.ZnCO3中,陰離子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,C原子的雜化形式為sp3C.根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型,H2S、SO2、SO3三種分子中,中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)相等D.三氧化硫有單分子氣體和三聚分子固體()兩種存在形式,兩種形式中S原子的雜化軌道類型相同A考向2分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)與中心原子的雜化類型例2下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子的雜化方式不正確的是(

)D解析

SO2分子中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+(6-2×2)=3,含有2個(gè)σ鍵電子對(duì)和1個(gè)孤電子對(duì),則VSEPR模型為平面三角形,略去孤電子對(duì)可知,SO2的空間結(jié)構(gòu)為角形,結(jié)合雜化軌道的作用推知,中心S原子采取sp2雜化。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]

下列分子中心原子的雜化軌道類型相同,分子的空間結(jié)構(gòu)也相同的是(

)A.H2O、SO2

B.H2O、NH3C.NH3、HCHO D.BeCl2、CO2D解析

BeCl2、CO2中心原子均采取sp雜化,分子的空間結(jié)構(gòu)均為直線形。素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階進(jìn)階1練易錯(cuò)·避陷阱1.(2023·廣東惠州第三次調(diào)研)資源化利用CO2是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的重要途徑,CO2光催化轉(zhuǎn)化為CH4的方法入選了2020年世界十大科技進(jìn)展,其原理為CO2+4H2

CH4+2H2O。下列有關(guān)CO2、CH4的說法正確的是(

)A.CO2的空間結(jié)構(gòu)是V形

B.CH4是極性分子C.電負(fù)性:O>C>H

D.CO2轉(zhuǎn)化為CH4體現(xiàn)了CO2的還原性C解析

二氧化碳分子中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2,孤電子對(duì)數(shù)為0,空間結(jié)構(gòu)為直線形,A錯(cuò)誤;甲烷的空間結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)對(duì)稱的正四面體形,屬于非極性分子,B錯(cuò)誤;元素的非金屬性越強(qiáng),電負(fù)性越大,元素的非金屬性O(shè)>C>H,則電負(fù)性O(shè)>C>H,C正確;由方程式可知,反應(yīng)中二氧化碳中碳元素的化合價(jià)降低被還原,二氧化碳是反應(yīng)的氧化劑,表現(xiàn)氧化性,D錯(cuò)誤。2.(2023·廣東河源檢測)下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及雜化方式均正確的是(

)選項(xiàng)粒子空間結(jié)構(gòu)雜化方式ASO3平面三角形S原子采取sp雜化BSO2V形S原子采取sp3雜化C

三角錐形C原子采取sp2雜化DC2H2直線形C原子采取sp雜化D解析

SO3分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+(6-3×2)/2=3,所以硫原子采用sp2雜化,為平面三角形結(jié)構(gòu),A錯(cuò)誤;SO2的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+(6-2×2)/2=3,硫原子采取sp2雜化,該分子為V形結(jié)構(gòu),B錯(cuò)誤;碳酸根離子中心原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+(4+2-3×2)/2=3,所以雜化方式是sp2,為平面三角形結(jié)構(gòu),C錯(cuò)誤;乙炔(CH≡CH)分子中每個(gè)C原子含有2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2,為sp雜化,為直線形,D正確。進(jìn)階2練熱點(diǎn)·提素能3.(2023·廣東江門一模)石墨烯是一種單層二維晶體,可利用強(qiáng)氧化劑在石墨層間引入大量基團(tuán)(如—OH、—COOH等),以削弱層間作用力,而剝落得到氧化石墨烯。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.氧化石墨烯中C原子雜化方式與石墨相同B.石墨中C原子個(gè)數(shù)與C—C個(gè)數(shù)比為2∶3C.氧化石墨烯在水中的溶解度大于石墨烯D.氧化石墨烯能夠剝落,是因?yàn)橄魅趿耸珜优c層之間的范德華力A解析

石墨中C原子采取sp2雜化,氧化石墨烯中飽和C原子采取sp3雜化,雙鍵C原子采取sp2雜化,A錯(cuò)誤;石墨中C原子形成六元環(huán),每個(gè)C原子與另外3個(gè)C原子相連,根據(jù)均攤法可知,C原子個(gè)數(shù)與C—C個(gè)數(shù)比為1∶1.5=2∶3,B正確;氧化石墨烯中含有羥基,能與水分子形成分子間氫鍵,故氧化石墨烯在水中的溶解度大于石墨烯,C正確;石墨中層與層之間的作用力為范德華力,結(jié)合題干已知信息,氧化石墨烯能夠剝落,是因?yàn)橄魅趿耸珜优c層之間的范德華力,D正確。4.(2024·河北保定重點(diǎn)高中聯(lián)考)我國科學(xué)家成功利用CO2和H2人工合成了淀粉,使淀粉的生產(chǎn)方式從農(nóng)業(yè)種植轉(zhuǎn)為工業(yè)制造成為可能,其原理如圖所示。下列說法不正確的是(

)A.CO2分子中σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)比為1∶1B.步驟Ⅱ中碳原子的雜化方式由sp3變?yōu)閟p2C.H2O2中O原子采取sp雜化,故H2O2的空間結(jié)構(gòu)為直線形D.二羥基丙酮分子中碳原子的雜化類型為sp2、sp3C進(jìn)階3研真題·明考向5.(2022·遼寧卷)理論化學(xué)模擬得到一種

,結(jié)構(gòu)如圖。下列關(guān)于該離子的說法錯(cuò)誤的是(

)

A.所有原子均滿足8電子結(jié)構(gòu)B.N原子的雜化方式有2種C.空間結(jié)構(gòu)為四面體形D.常溫下不穩(wěn)定B6.(1)(2023·全國甲卷,35節(jié)選)氣態(tài)AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在,其空間結(jié)構(gòu)如圖所示,二聚體中Al的軌道雜化類型為________。

(2)(2023·全國乙卷,35節(jié)選)SiCl4的空間結(jié)構(gòu)為___________,其中Si的軌道雜化形式為________________。

(3)(2023·湖南卷,17節(jié)選)比較分子中的C—Ga—C鍵角大小:Ga(CH3)3________(填“>”“<”或“=”)Ga(CH3)3(Et2O),其原因是__________________________________________________________。

sp3正四面體形

sp3>Ga(CH3)3和Ga(CH3)3(Et2O)中Ga雜化類型分別為sp2、sp3(4)(2023·山東卷,16節(jié)選)ClO2中心原子為Cl,Cl2O中心原子為O,二者均為V形(或角形)結(jié)構(gòu),但ClO2中存在大π鍵()。ClO2中Cl原子的軌道雜化方式為________;O—Cl—O鍵角________(填“>”“<”或“=”)Cl—O—Cl鍵角。比較ClO2與Cl2O中Cl—O的鍵長并說明原因________________________。sp2>Cl—O鍵長:ClO2<Cl2O,ClO2分子中既存在σ鍵,又存在大π鍵,Cl2O分子中只存在σ鍵解析

(1)Al2Cl6中Al形成4個(gè)σ鍵(其中一個(gè)由Cl提供孤電子對(duì)形成配位鍵),則Al為sp3雜化。(2)SiCl4的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,Si的雜化方式為sp3,空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。(3)Ga(CH3)3分子中中心原子形成3個(gè)σ鍵,無孤電子對(duì),中心原子Ga為sp2雜化,Ga(CH3)3分子為平面三角形,C—Ga—C鍵角為120°;Ga(CH3)3(Et2O)分子中中心原子Ga的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,Ga雜化類型為sp3雜化,Ga(CH3)3(Et2O)形成四面體結(jié)構(gòu),C—Ga—C鍵角接近109°28'。(4)ClO2中存在大π鍵(),說明中心原子Cl是sp2雜化。在ClO2中,O—Cl—O鍵角約為120°,而Cl2O中氧原子為sp3雜化,Cl—O—Cl鍵角約為109°28',故鍵角前者大于后者。在ClO2中Cl和O之間還存在π鍵,類似于雙鍵,Cl2O中Cl—O為單鍵,而鍵長雙鍵<單鍵。答題模板2鍵角的比較及原因分析模板應(yīng)用1.(2022·北京卷,15節(jié)選)H2O中O和

中S均為sp3雜化,比較H2O中H—O—H鍵角和

中O—S—O鍵角的大小并