高考第一轮复习专题四分子空间结构与物质性质

高考考试说明：
1、了解杂化轨道理论及常见的杂化 轨道类型： sp，sp2，sp3 2、能用杂化轨道理论解释常见的简单分子 或离子的空间结构； 3、了解简单配合物的成键情况。
一、分子的空间构型
1. 杂化 原子形成分子时，同一原子中不同类型、能量相近 的原子轨道重新组合成一组新轨道的过程。 ⑴ 常 见 参与杂化的轨道 1个s+1个p 杂 2 杂化轨道数 化 成键轨道夹角 轨 180° 道 直线形 分子空间构型 的 比 BeCl2 实例 较： C2H2
键，未参与杂化的轨道形成π 键
用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分 子的空间构型。 （1）CH2＝CH2 （2）CH ≡ CH （3）HCHO （4）HCN
练习：下列关于丙烯(CH3—CH===CH2)的说 法正确的是( C ) A．丙烯分子中有7个σ键、1个π键 B．丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化 C．丙烯分子存在非极性键 D．丙烯分子中3个碳原子在同一直线上
互为“等电子体”应满足的条件
1、在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同 2、在微粒的构成上，微粒所含的电子数相等 （指全部电子总数或价电子总数） 3、在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式相同
几组常见的等电子体及特征 （1）2原子10电子
如：N2、CO、C22-、CN- —— 直线型 （2）2原子11电子 如：NO、O2+、—— 直线型 （3）3原子16电子
（4）3原子18电子
如：CO2、BeCl2、N2O、NO2+、N3-—— 直线型
如：NO2-、SO2、O3 —— V型或角型 （5）3原子24电子 如：NO3-、BF3、CO32-、SO3—— 平面正三角形 （6）5原子32电子 如：SiF4、CCl4、SO42-、PO43-—— 正四面体 （7）(BN)n晶体和碳单质具有类似结构。 B3N3H6 与C6H6是等电子分子。
O-H键是极性键，共用电 子对偏O原子，由于分子 是V形构型，两个O-H键 F1 的极性不能抵消（ F合 ≠0），∴整个分子电荷分 布不均匀，是极性分子
H
H
O F合≠0
F2
104º ＇ 30
NH3： N
107º 18' 三角锥型, 不对称，键的极 性不能抵消，是极性分子。 F3 BF3： 平面三角形，对称， 120º 键的极性互相抵消 （ F合=0） ，是非极 F2 F1 F’ 性分子。

练习：下列分子中的中心原子杂化轨道的类 型相同的是( ) A．BeCl2与BF3 B．CO2与SO2 C．CCl4与NH3 D．C2H2与C2H4 【解析】 BeCl2分子、BF3分子中杂化轨道 数分别为2、3，中心原子杂化类型分别为sp、 sp2。CO2分子中含有2个键，SO2分子中杂化轨 道数为1＋2，杂化类型分别为sp、sp2。C项中 杂化类型均为sp3 。D项中杂化类型分别为sp、 sp2。 【答案】 C
非极性溶质一般易溶于 溶质一般易溶于 极性 溶剂。
非极性
溶剂，极性
4、手性分子
左手和右手不能重叠
左右手互为镜像
（1）．手性异构体和手性分子 如果一对分子，它们的 组成 和 原子的排列方式 完全相同，但如同左手和右手一样互为镜 像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手 性异构体，这样的分子称为手性分子。 （2）．手性碳原子 当四个 不同 的原子或基团连接在碳原子上 时，四个原子或基团在空间的排布就像左右手 一样，相似但不重叠，形成的化合物存在手性 异构体，该碳原子称为手性碳原子。
杂化轨道类型
sp
sp2
1个s+2个p 3 120° 平面三角形 BF3 C2H4 C6H6
sp3
1个s+3个p 4 109.5° 正四面体 CH4 CCl4
杂化类型 用于杂化 的原子轨 道数 杂化轨道 间的夹角 空间构型
sp 2
180° 直线 形
sp2 3
120° 平面三 角形
sp3 4
109° 28′ 四面 体型
练习：下列说法正确的是(
练习：下列各组物质中，都是由极性键构
成的极性分子的是
(
)
A．CH4和Br2 B．NH3和H2O C．H2S和CCl4 D．CO2和HCl 【解析】 A选项中的Br2、C选项中的CCl4、 D选项中的CO2都是非极性分子 【答案】 B
3．分子的极性对物质物理性质的影响
(1)在其他条件相同时，分子的极性越大，范 德华力 越高 ，物质的熔点、沸点 越大 。 (2)对物质溶解度的影响——相似相溶
课堂练习
1．下列化合物中含有手性碳原子的是( OH l2F2 B.CH3—CH—COOH CH2—OH D.CH—OH CH2—OH
B)
平面 3 0 3 三角 形 2
AB3
平面三角形 BF3、AlCl3 CH2O NO2、PbCl2、 角形或V型 SnCl2
1 AB2
价 价层 层 电子 电 对排 子 布 对 数
成键 电子 对数
孤对 电子 对数
分 子 类 型
电子对的排布 方式
分子构型
实 例
4
0
AB4
正四面体 CH4、 NH4+ 三角锥形
【答案】
C
练习： 下列分子的价层电子对互斥模型与 分子的立体结构模型相同的是( ) A．CH2O B．CO2 C．NCl3 D．H2S 【解析】 两种模型相同，说明中心原子均 参与成键，无孤对电子对存在。 【答案】 AB
3、等电子原理
• 原子数相同、价电子数（指全部电子总数或价电子 总数）相同的分子或离子，互称为等电子体。等电 子体的结构相似、物理性质相近。
CH4、CCl4、NH4+、SiF4、SiCl4等
不等性sp3杂化 H2O（角型）、NH3（三角锥型）
②sp2杂化——平面形 ③ sp杂化——直线型
BF3、BCl3、乙烯、苯、石墨等 BeCl2、乙炔、CO2、CS2等
练习： 用价层电子对互斥模型预测下列分 子或离子的立体结构，其中不正确的是( ) A．NH4＋为正四面体形
H2O
有 有 有
有 有
有
无
直线型
极性 非极性 极性
极性
180º 直线型 104.50 V形
107.30 三角锥型 120º
109.50
四原 NH3 子分 BF3 子 五原 CH4 子
平面三角形 非极性
正四面体型 非极性
分子 分子的 式 元素符 化合价绝对 所在主族序 极性
号 值 数
中心原子
CO2 BF3 CH4 H2O NH3 SO2 SO3 PCl3 PCl5
dsp2 4
sp3d sp3d2 5 6
180°、 90°、 90°、 120°、 180° 180° 90° 平面正 三角双 八面 锥型 方形 体型
⑵杂化轨道的要点
原子形成分子时，是先杂化后成键
同一原子中不同类型、能量相近的原子轨道参与杂化
杂化前后原子轨道数不变 杂化后形成的杂化轨道的能量相同 杂化后轨道的形状、伸展方向发生改变 杂化轨道参与形成σ
的个p轨道与O原子的p轨道形成一个π键。
【答案】 CD
2、推断分子或离子的空间构型的具体步骤：
⑴实验方法:红外光谱、晶体的X衍射、核磁共振
负 VP=A的价电子数+X提供的价电子数×m ±离子电荷( 正 )
(2)、确定中心原子的价层电子对数——价电子对互斥理论 以AXm为例 (A—中心原子,X—配位原子) ：
（2）、物理模型法 将分子中的共价键看作作用力，不同的 共价键看作不相等的作用力，运用物理上 力的合成与分解，看中心原子受力是否平 衡，如平衡则为非极性分子；否则为极性 分子。
O
C
O
F1
F合=0
180º
C=O键是极性键，但 从分子总体而言CO2 是直线型分子，两个 C=O键是对称排列的， 两键的极性互相抵消 F2 （ F合=0），∴整个 分子没有极性，电荷 分布均匀，是非极性 分子。
二、分子极性的判断方法
分子的极性由共价键的极性和分子的空间构 型对称与否两方面共同决定。 只含非极性键的分子都多数是非极性分子。 单质分子即属于此类，如Cl2、O2、P4、C60
1、双原子分子 取决于成键原子之间的共价键是否有极性
以极性键结合形成的双原子分子都是极性分子。 如HCl、CO等都属于“A—B”型分子，均为极 性分子。
练习：两种非金属元素A、B所形成的下列 分子中，属于极性分子的是( BD )
) A．含有非极性键的分子一定是非极性分子 B．非极性分子中一定含有非极性键 C．由极性键形成的双原子分子一定是极性 分子 D．键的极性与分子的极性无关
【解析】 含有非极性键的分子如果结构不对称， 正、负电荷重心不重合，则为极性分子，如H2O；由 极性键形成的分子，如果正、负电荷重心重合(如CH4)， 则为非极性分子；分子的极性除与键的极性有关外， 还与分子的空间构型有关。 【答案】 C
代表物 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3
杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 0+2=2 0+3=3 0+4=4 1+2=3 1+3=4 2+2=4 SP SP2 SP3 SP2 SP3 SP3 直线形 平面三角形 正四面体型 V形 三角锥形 V形
H2 O
常见杂化轨道及其几何构型
①sp3杂化——正四面体
【解析】
B．CS2为直线形
C．HCN为折线形(V形) D．PCl3为三角锥形
NH4＋、CS2、HCN、PCl3结构中价层电子
对数分别为4对、2对、2对、4对，价层电子对互斥模
型分子为正四面体形、直线形、直线形、空间四面体 形，其中前三者中心原子均参与成键，立体结构就是 价层电子对互斥模型，PCl3分子中有1对孤对电子，所 以立体结构为三角锥形。