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化学选修3《物质结构与性质》专题4知识点总结+基础练习

来源:飒榕旅游知识分享网
第4专题 分子空间结构与物质性质

引入:一般来说,共价键个数=未成对电子数。对于C原子,为什么通常形成的是4个共价键,而不是2个?

一、杂化轨道理论——可解释分子成键情况和空间构型

为了增强成键的能力,原子在成键时,能量相近的、不同类型的原子轨道(一般是价电子轨道)会混杂重组,形成与原轨道数目相等、能量相同的新轨道(杂化轨道)。

1.sp3杂化——以CH4为例 sp3杂化后轨道的空间构型:

杂化后,有4个未成对电子,可分别与 4个H原子成键。

(夹角109.5°)

2.sp2杂化——以BF3为例 sp2杂化后轨道的空间构型:

杂化后,有3个未成对电子,可分别与

3个F原子成键。 sp2杂化

平面三角形 (夹角120°)

3.sp杂化——以BeCl2为例 sp 杂化后轨道的空间构型:

杂化后,有2个未成对电子,可分别与 直线型(夹角180°) 2个Cl原子成键。 小结: 杂化类型 夹角 典型例子 轨道构型 sp3 109.5° CH4 正四面体 sp2 120° BF3 平面三角形 sp 180° BeCl2 直线形 二、如何判断 ABm型分子的中心原子的杂化方式和空间构型 ?

“价层电子对互斥理论”——分子中的价电子对n(包含成键电子对和孤电子对)总是相互排斥,只能彼此远离以减小斥力,故分子总是尽可能采取对称的空间构型。 n的计算公式:

规则:(1)对于主族元素,中心原子价电子数=最外层电子数。

(2)配位原子中卤素原子(如Cl)、氢原子提供价电子数为1,氧原子与硫原子按0算。 (3) O、S作中心原子时价电子数为6

(4)计算离子的价电子对数时,分子要减去其所带电荷数。

然后,根据n值大小,判断中心杂化方式: n值 杂化类型 价电子(轨道)构型 轨道夹角 价电子(轨道)构型图 分子构型? 4 sp3 正四面体 109.5° 可能是正四面体、 三角锥形、V形 3 sp2 平面三角形 120° 可能是平面三角形、 V形 直线形 2 sp 直线形 180°

注意:分子构型不一定与轨道(价电子)构型相一致,还要看成键原子个数(即有没有孤电子对)才能最终确定。

如: NH3 n=_____________,含____对孤电子对,分子构型为____________;

H2O n=_____________,含____对孤电子对,分子构型为____________; 拓展:孤电子对的存在不仅会影响分子构型,还会影响键角大小。(孤电子对数越多,键角越小) 分子 中心原子杂化方式 价电子对构型 H2O NH3 sp3 sp 3分子构型 V形 三角锥形 分子模型 键角 104.5° 107.3° 正四面体 正四面体 CH4 sp 3正四面体 正四面体 109.5° 总结提升:中心原子杂化方式如何得知? 1.对ABm型分子或离子(如CO2、SO42-等),通过求价电子对数n推出。 2.对熟悉其空间构型的物质(如乙烷、乙烯、乙炔、金刚石等),由空间构型反推出。 金刚石中C原子的杂化方式为_________;乙烷中的C原子的杂化方式为_________; 乙烯中的C原子的杂化方式为_________;乙炔中的C原子的杂化方式为_________。 3.无计可施时,找到该分子或离子的“等电子体”推出。

如N2与CO,同为2原子10价电子的等电子体。故二者的成键方式和空间构型是一样的。 如CO2和CS2,同为3原子16价电子的等电子体,再写出两个与CO2互为等电子体的分子或者离子__________________。

如SO42-和SiCl4也是互为等电子体。

三、如何判断分子属于极性分子或者非极性分子? 1.对于双原子分子,分子的极性由键的极性直接决定。如H2是___________;HCl是_____________。 2.对多原子分子:若配位原子关于中心原子对称(且无孤电子对),则极性得以抵消,为非极性分子。 总结:若分子空间构型关于中心不对称(如V型或三角锥形),或者有孤电子对,或配位原子不完全相同的分子为极性分子。如NH3 、H2O、CH3Cl(四面体)。 应用:“相似相溶”——极性溶质易溶于极性溶剂中,非极性溶质易溶于非极性溶剂中。如HF易溶于H2O中,而I2易溶于CCl4中。 四、配合物

指由提供孤电子对的配位体与接收孤电子对的中心原子(含空轨道)以配位键结合形成的化合物。 配合物电离: [Ag(NH3)2]OH==[Ag(NH3)2]+ + OH- (注意:电离时内界不拆开写)

[Ag(NH3)2]OH

常见考题:1mol [Ag(NH3)2]OH中含______molσ键;1mol [Co(NH3)6]Cl3中σ键个数为______。 方法指导:配位键一般也是配位键。故σ键总数=每个配体含σ键数×配体数 + 配位键个数。

补充练习:

1.写出配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2的电离方程式,并指出这种配合物的内界___________,外界_______,中心原子______ ,配位体___________,配位原子_______,配位数__ ____。求出Co元素化合价____。 2. K[PtCl3(NH3)] 其配位数为___,Pt的化合价为___。

3.向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液,不能生成AgCl沉淀的是( )

A、[Co(NH3)4Cl2]Cl B、[Co(NH3)3Cl3] C、[Co(NH3)6]Cl3 D、[Co(NH3)5Cl]Cl2 4.PCl3的分子结构应该是( )

A.平面三角形,键角小于120 ° B.平面三角形,键角为120 ° C.三角锥形,键角小于109.5 ° D.三角锥形,键角为109.5 °

5.下列分子和离子中,中心原子的价电子对几何构型为四面体,且分子(离子)空间构型为V形的是 A、NH4+ B、SO2 C、H3O+ D、OF2 6.下列分子中哪一个分子的空间构型为正四面体( )

A、CHCl3 B、CH3Cl C、BBr3 D、SnCl4 7.指出下列分子中哪些是极性分子,哪些是非极性分子。 N2 HF H2O CO2 CCl4 NH3 BCl3 PCl3 极性分子:__________________________________________ 非极性分子:________________________________________

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