專項(xiàng)40-大π鍵(新高考專用)(解析版)

第六篇物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)專項(xiàng)40大π鍵共價(jià)鍵的類型按成鍵方式可分為σ鍵和π鍵。大π鍵作為π鍵概念的延伸與拓展，常見于信息題中。由三個(gè)或三個(gè)以上的原子形成的π鍵，在多原子分子或離子中，如有相互平行的p軌道，它們連貫重疊在一起構(gòu)成一個(gè)整體，p電子在多個(gè)原子間運(yùn)動(dòng)形成π型化學(xué)鍵，這種不局限在兩個(gè)原子之間的π鍵稱為離域π鍵或共軛大π鍵，簡稱大π鍵，表達(dá)式Πmn：m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)；大π鍵具有特殊的穩(wěn)定性。常見分子(或離子)的大1．(2017?新課標(biāo)Ⅱ卷節(jié)選)我國科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示：R中陰離子N5—中的σ鍵總數(shù)為個(gè)。分子中的大π鍵可用符號(hào)Πmn表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為Π66)，則N5—中的大π鍵應(yīng)表示為。【答案】5NAΠ56【解析】根據(jù)圖(b)N5﹣中鍵總數(shù)為5NA個(gè)，根據(jù)信息，N5﹣有6個(gè)電子可形成大π鍵，可用符號(hào)Π56表示，故答案為：5NA；Π56。2．(2017?新課標(biāo)卷節(jié)選)硝酸錳是某種催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外，還存在________?！敬鸢浮侩x子鍵和π鍵(或鍵)【解析】硝酸錳是離子化合物，硝酸根和錳離子之間形成離子鍵，硝酸根中N原子與3個(gè)氧原子形成3個(gè)σ鍵，硝酸根中有一個(gè)氮氧雙鍵，所以還存在π鍵。大π鍵中電子數(shù)的確定方法1．分子或離子團(tuán)中的大π鍵可表示為，其中m表示參與形成大π鍵的原子數(shù)，n表示參與形成大π鍵的電子數(shù)。已知環(huán)戊二烯陰離子(C5H5-)的結(jié)構(gòu)與苯分子相似，具有芳香性。苯分子中大π鍵可表示為，則C5H5-中大π鍵應(yīng)表示為_______?！敬鸢浮俊窘馕觥扛鶕?jù)題意C5H5-中5個(gè)碳原子大π鍵，每個(gè)碳原子有一個(gè)電子，又得到一個(gè)電子，因此C5H5-形成大π鍵應(yīng)表示為。2．氯苯分子中，C采取____雜化，雜化軌道分別與C、H(或Cl)形成σ鍵，并且Cl的3px，軌道與C未參與雜化的2px軌道形成大Π鍵，可表示為____。(已知m中心n電子的大Π鍵可表示為Π)?！敬鸢浮縮p2

Π【解析】氯苯分子中，C采取雜化，垂直苯環(huán)平面方向上由6個(gè)C(各提供1個(gè)p電子)和1個(gè)(提供2個(gè)p電子)形成7中心8電子的大鍵。3．離子液體熔點(diǎn)很低，常溫下呈液態(tài)，陰陽離子可自由移動(dòng)，因此離子液體在電池中可作為_______，某離子液體的結(jié)構(gòu)如圖所示，其中碳原子雜化方式為_______，該離子液體中陰離子的空間構(gòu)型為_______，已知其陽離子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有大π鍵，該大π鍵應(yīng)表示為_______?！敬鸢浮侩娊赓|(zhì)或做導(dǎo)體

sp2、sp3

正八面體

【解析】離子液體熔點(diǎn)很低，常溫下呈液態(tài)，陰陽離子可自由移動(dòng)，因此離子液體在電池中可作為電解質(zhì)或做導(dǎo)體；由結(jié)構(gòu)簡式可知，飽和碳元素為sp3、雙鍵兩端碳原子為sp2，故碳原子雜化方式為sp2、sp3；該離子液體中陰離子中有6個(gè)共價(jià)鍵，根據(jù)電子對(duì)互斥理論可知，空間構(gòu)型為正八面體；已知其陽離子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有大π鍵，由圖可知，該大π鍵為5個(gè)原子和6個(gè)電子形成的，應(yīng)表示為。4．依據(jù)VSEPR模型推測(cè)的空間結(jié)構(gòu)為_______。分子中的大鍵可用符號(hào)表示，其中m代表參與形成大鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大鍵可表示為)，則中的大鍵應(yīng)表示為_______。【答案】平面三角形

【解析】中C原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為，無孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。中碳原子sp2雜化，有一個(gè)未參與雜化的p電子，然后三個(gè)氧原子上分別有一個(gè)垂直于離子平面的p軌道，分別提供一個(gè)p電子，再加上負(fù)離子中的兩個(gè)電荷一共是六個(gè)電荷，所以形成了四中心六電子的大π鍵，表示為。5．分子中的大π鍵可用符號(hào)表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)。()中的大π鍵應(yīng)表示為_______?！敬鸢浮俊窘馕觥吭谛纬纱螃墟I過程中每個(gè)原子首先形成單鍵，余下的最外層單電子或者孤對(duì)電子形成大π鍵，構(gòu)成大π鍵的原子有3個(gè)C和2個(gè)N，共5個(gè)原子，由圖乙知，離子中碳原子、氮原子均形成三個(gè)單鍵，碳原子還余1個(gè)電子，氮原子還余2個(gè)電子形成大π鍵，帶1個(gè)單位正電荷，則形成大π鍵的電子數(shù)=31+2-1=6，則中的大π鍵應(yīng)表示為。6．()中陰離子中的σ鍵總數(shù)為_______個(gè)。分子中的大鍵可用符號(hào)表示，其中m代表參與形成大鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大鍵可表示為)，則中的大鍵應(yīng)表示為_______?！敬鸢浮?

【解析】由圖中的結(jié)構(gòu)可知中的鍵數(shù)為5；中的5個(gè)原子參與形成大鍵，每個(gè)原子中參與形成大鍵的電子數(shù)為1(孤電子對(duì)不參與)，故參與形成大鍵的電子數(shù)為，中大鍵應(yīng)表示為。7．已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且這些原子有相互平行的p軌道，則p電子可在多個(gè)原子間運(yùn)動(dòng)，形成“離域π鍵”(或大π鍵)。大π鍵可用表示，其中m、n分別代表參與形成大π鍵的原子個(gè)數(shù)和電子數(shù)，如苯分子中大π鍵表示為。(1)下列微粒中存在“離域Π鍵”的是___。A．CH2=CH—CH=CH2B．CCl4C．H2OD．SO2(2)NaN3中陰離子N3-與CO2互為等電子體，均為直線型結(jié)構(gòu)，N3-中的2個(gè)大π鍵可表示為___?！敬鸢浮?1)AD(2)Π【解析】(1)CH2=CH—CH=CH2、SO2分子中各原子共面，且原子之間均有相互平行的p軌道，可以形成大Π鍵，水分子中氫原子沒有p軌道，不能形成大Π鍵，CCl4是正四面體構(gòu)型，各原子不共面，不能形成大Π鍵，因此微粒中存在“離域Π鍵”的是AD；(2)N3-與CO2互為等電子體，均為直線型結(jié)構(gòu)，根據(jù)二氧化碳的結(jié)構(gòu)可以判斷出N3-中σ鍵為2個(gè)，該離子中兩邊的氮原子提供1個(gè)電子，中間氮原子提供2個(gè)電子形成大Π鍵，所以形成的2個(gè)大π鍵可表示為Π34。8．碳可以形成多種有機(jī)化合物，右圖所示是噻吩的結(jié)構(gòu)，分子中所有原子都在一個(gè)平面上。(1)噻吩結(jié)構(gòu)中C原子的雜化方式為_______。(2)分子中的大π鍵可以用符號(hào)表示，其中m代表參與形成大π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成大π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為)。請(qǐng)問噻吩中的大π鍵表示為_______。【答案】(1)sp2雜化

(2)【解析】(1)碳碳雙鍵中C采取sp2雜化，噻吩結(jié)構(gòu)中C原子的雜化方式為sp2雜化；(2)噻吩分子為平面結(jié)構(gòu)，S原子價(jià)電子排布式為3s23p4，形成兩根共價(jià)鍵，環(huán)中存在兩根π鍵，為單雙建交替，pz軌道交蓋可形成離域大π鍵，S的pz軌道中一對(duì)電子與環(huán)上的π電子共軛，形成離域大π鍵，形成五中心六電子的離域大π鍵，噻吩中的大π鍵表示為。9．下圖是兩種石墨材料局部結(jié)構(gòu)示意圖，其中石墨烯中碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)。石墨烯具有良好的導(dǎo)電性，其中碳原子雜化軌道類型為_______，大π鍵表示為_______(用n表示電子數(shù))，氧化石墨烯具有較好的親水性的原因是_______?！敬鸢浮縮p2

氧化石墨烯中存在O-H鍵，它能夠與水分子形成氫鍵，導(dǎo)致氧化石墨烯具有較好的親水性【解析】C為6號(hào)元素，其價(jià)電子排布