高考化學(xué)考點(diǎn)鍵角

比較不同物質(zhì)間的鍵角大小影響鍵角大小的因素：一是中心原子的雜化類型；二是中心原子的孤對電子數(shù)；三是中心原子的電負(fù)性大小。1．利用常見物質(zhì)分子的空間構(gòu)型，直接判斷鍵角大小。案例1：CO2為直線形(sp雜化)、BF3為平面三角形(sp2雜化)、CH4為正四面體形(sp3雜化)、NH3為三角錐形(sp3雜化)、H2O為V形(sp3雜化)、P4為正四面體形(sp3雜化)等，則鍵角依次為：180°、120°、109.5°、107.3°、104.5°、60°。任取其中不同物質(zhì)均可比較鍵角大小。

說明：CH4與P4都是sp3雜化，但CH4的正四面體中心有C原子，P4的正四面體的體內(nèi)空心，故二者鍵角有別。CH4、NH3、H2O均為sp3雜化，但中心原子的孤電子對依次0、1、2對，根據(jù)價層電子對互斥理論，斥力為孤電子對－孤電子對>孤電子對－成鍵電子對>成鍵電子對－成鍵電子對，孤電子對數(shù)增多，對成鍵電子的斥力增大，故三者鍵角依次減小。

案例2：乙炔C2H2為直線形(sp雜化)、苯C6H6為正六邊形(sp2雜化)，則分子中的鍵角分別為：180°、120°。乙烯C2H4為平面形(sp2雜化)，由于分子中存在不同共價鍵，鍵角不是120°；根據(jù)價層電子對互斥理論，知斥力為叄鍵－叄鍵>叄鍵－雙鍵>雙鍵－雙鍵>雙鍵－單鍵>單鍵－單鍵，C=C雙鍵對C－H鍵形成較大的斥力，故C=C－H鍵角(122°)大于H－C－H鍵角(116°)。

2．利用周期表位置類比推測分子的空間構(gòu)型，直接判斷鍵角大小。

案例3：①CS2、CSO等類比CO2，直線形，鍵角均為：180°。②BCl3、BBr3等與BF3類比，平面三角形，鍵角均為：120°。③CF4、SiH4、SiF4等與CH4類比，正四面體形，鍵角均為：109.5°。三組物質(zhì)的鍵角大小為①>②>③。

3．利用等電子體規(guī)律判斷粒子的空間構(gòu)型，直接判斷鍵角大小。

案例4：比較下列各組粒子中的鍵角大?。孩賁O2、N2O、BeCl2、N3－

、CNS－；②H2O、H3O+、NH4+；⑤BF3、SO3、O4、CO32－、SiO32－、NO3－、PO3－；⑥CCl4、SiCl4、BF4－、ClO4－、SO42－、PO43－、SiO44－。

說明：①SO2為V形(sp2雜化)，N2O、BeCl2、N3－、CNS－等都是CO2的等電子體，直線形(sp雜化)，故鍵角為N2O=BeCl2=N3－=CNS－>SO2。

②H2O為V形(sp3雜化)，H3O+與NH3互為等電子體，三角錐形(sp3雜化)，NH4+與CH4互為等電子體，正四面體形(sp3雜化)，故鍵角為NH4+>H3O+>H2O。

③BF3、SO3、O4、CO32－、SiO32－、NO3－、PO3－互為等電子體，平面三角形(sp2雜化)，鍵角均為120°。

④CCl4、SiCl4、BF4－、ClO4－、SO42－、PO43－、SiO44－互為等電子體，正四面體形(sp3雜化)，鍵角均為109.5°。

4．利用中心原子的電負(fù)性大小，比較鍵角大小。

案例5：比較下列各組物質(zhì)的鍵角大?。孩貶2O、H2S、H2Se；②PI3、PBr3、PCl3、PF3；③NH3、NF3、PF3。

說明：①在H2O、H2S、H2Se中，中心原子均屬于不等性的sp3雜化，V形，電負(fù)性大小為O>S>Se，吸引孤對電子的能力依次減弱，且鍵長按O－H鍵、S－H鍵、Se－H鍵依次增大，H與H之間距離依次增大，使得H2O、H2S、H2Se中成鍵電子對的斥力依次減弱，鍵角減小。所以鍵角：∠HOH>∠HSH>∠HSeH，鍵角分別為104.5°、92.3°、91.0°。

一般規(guī)律：對于不同中心原子相同配位原子且結(jié)構(gòu)類似的分子，中心原子的電負(fù)性越強(qiáng)，鍵角越大。

為什么H2O分子中的鍵角又比H2S、H2Se分子中的鍵角大了許多？這是由于O的孤對電子在2p軌道上，S、Se原子的孤對電子分別在3p、4p軌道上，S、Se的孤對電子離核更遠(yuǎn)、伸展范圍更大，孤對電子對成鍵電子的斥力更強(qiáng)，導(dǎo)致鍵角∠HSH、∠HSeH被壓縮；相反，電子對集中在O周圍，H2O分子中成鍵電子對的斥力更大，鍵角明顯增大。

類似的還有NH3、PH3、AsH3等，按中心原子N、P、As的電負(fù)性依次減小，鍵角減小，鍵角分別為107.3°、93.3°、91.8°。

②在PF3、PCl3、PBr3、PI3中，中心原子均為P原子，它與電負(fù)性不同的鹵原子成鍵時，成鍵電子對偏向電負(fù)性較大的鹵原子一邊，因F、Cl、Br、I電負(fù)性依次減小，使得中心P原子表面的電子云密度依次增大，P原子成鍵電子對的斥力增強(qiáng)，故鍵角大小為PF3＜PCl3＜PBr3＜PI3。

一般規(guī)律：對于相同中心原子不同配位原子且結(jié)構(gòu)類似的分子，配位原子電負(fù)性越強(qiáng)，鍵角越小。

③在NH3中成鍵電子對偏向電負(fù)性較大的氮原子一邊，氮原子成鍵電子對的斥力較強(qiáng)；在NF3中成鍵電子對偏向電負(fù)性較大的氟原子一邊，氮原子成鍵電子對的斥力較弱，所以NH3鍵角大于NF3。P的電負(fù)性小于F，成鍵電子對偏向電負(fù)性較大的氟原子一邊，P原子成鍵電子對的斥力更弱，所以PF3的鍵角最小。三種物質(zhì)的鍵角分別為107.3°、102.5°、93.6°。

二、比較同一物質(zhì)中不同共價鍵的鍵角大小

案例6：分別比較甲醛(HCHO)分子、光氣(COCl2)分子中不同共價鍵的鍵角大小。

說明：HCHO與COCl2分子中的C原子均屬于sp2雜化，平面形，由于分子中存在不同共價鍵，故鍵角不是120°。由于氧原子上有2對未成鍵的孤電子對，且為C=O雙鍵，均對C－H鍵或C－Cl鍵形成較大的斥力，故HCHO分子中：∠HCO>∠HCH；COCl2分子中：∠ClCO>∠ClCCl。

案例7：比較高溫陶瓷Si3N4的晶體結(jié)構(gòu)中N－Si－N的鍵角與Si－N－Si的鍵角。

說明：Si3N4的晶體結(jié)構(gòu)中的N、Si原子均采取sp3雜化，1個Si原子與4個N原子成鍵，N－Si－N的鍵角為109.5°，而1個N原子與3個Si原子成鍵，N原子上還有1個孤電子對，其斥力為：孤電子對－成鍵電子對>成鍵電子對－成鍵電子對，導(dǎo)致Si－N－Si的鍵角減小。所以，N－Si－N的鍵角大于Si－N－Si的鍵角。

三、比較不同物質(zhì)中不同共價鍵的鍵角大小

案例8：已知SO2Cl2與SO2F2分子中含有S=O雙鍵、S－Cl單鍵、S－F單鍵。比較：∠OSO、∠ClSCl、∠OSCl、∠FSF鍵角大小。

說明：根據(jù)價層電子互斥理論，知斥力為雙鍵－雙鍵>雙鍵－單