化学：2.2.2《一些典型分子的空间构型》学案(鲁科版选修3)

第二节共价键与分子的空间构型

第2课时一些典型分子的空间构型(2)

【学习目标】

学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型

【学习过程】

一、苯环的结构与大π键

根据杂化轨道理论，形成苯分子是每个碳原子的原子轨道发生杂化，由此形成的三个在同一平面内。三个分别与两个碳原子、一个氢原子形成σ键。同时每个碳原子还有一个未参加杂化的，他们均有一个未成对电子。这些

轨道垂直于，相互平行，以方式相互重叠，形成一个多电子的键。

二、价电子对互斥模型

1. 在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生杂化，生成四个

。生成的四个杂化轨道中，只有个含有未成对电子，所以只能与个氢原子形成共价键。又因为四个sp3杂化轨道有一个，所以，氨气分子中的键角与甲烷不同。

2. 把分子分成两大类：

一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：

另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。因而H2O分子呈V 型，NH3分子呈三角锥型。（如图）课本P43。

三、等电子原理的基本观点是：相同且相等的分子或离子具有相同的和等结构特征。

【典题解悟】

例1. 在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（）

A. NF3

B. CH3-

C. BF3

D. H3O+

解析：其中NF3、CH3-和H3O+的中心原子N、C、O均为sp3杂化，但是只形成3个化学键，有1个杂化轨道被孤对电子占据，又由于价层电子对相互排斥，所以为三角锥形；只有BF3中的B以sp2杂化，形成平面正三角型分子。所以选C。

答案：C

例2. 能说明苯分子的结构是, 而不是的事实是（）

①苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色

②苯分子中碳碳键长、键能均相等

③苯能与3mol氢气加成生成环已烷

④实验室测得是同种结构的分子

⑤苯分子中的碳原子是sp2杂化，每个原子有一个未参与杂化的2p轨道，形成一个大π键

⑥苯在催化剂条件下可以与液溴发生取代反应，生成溴苯

A．①②③④⑤⑥B．①②④⑤⑥

C．③④⑤⑥D．①②⑤⑥

解析：苯分子中，碳碳键是均等的化学键，键长与键能都相等，不存在碳碳双键与单键，且苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色。

答案：B

【当堂检测】

1. 下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是（）

A．H2O B．NH3 C．C2H4D．CH4

2. N2F2存在顺式和反式两种异构体，据此事实，判断N2F2分子中两个氮原子之间的键型组成为（）

A. 仅有一个δ键

B. 仅有一个π键

C. 一个δ键，一个π 键

D. 两个δ键

E. 一个δ键，两个π键

3．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（）

A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。

B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。

C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。

D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。

4．下列分子中键角不是1200的是（）

A．C2H4B．C6H6

C．BF3D．NH3

5．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（）

A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键

B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键

C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

6．下列分子或离子中，含有孤对电子的是（）

A．H2O B．CH4C．SiH4D．NH4+

7．溴化碘（IBr）的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题：

（1）溴化碘的电子式是，它是由键形成的分子。

（2）溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为。

8．2003年10月16日“神舟五号”飞船成功发射，实现了中华民族的飞天梦想。

运送飞船的火箭燃料除液态双氧水

．．．．．．．。已知该化合物中氢元素

．．．．．外，还有另一种液态氮氢化合物

的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。

（1）该氮氢化合物的电子式为。

（2）若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，写出该反应的化学方程式。

（3）NH3分子中的N原子有一对孤对电子，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式。

9. 原子总数相等，电子总数也相等的分子或离子互称为等电子体，而等电子体具有相同的分子结构。现已知CO2、N2O、O3、NO2、N2、CO、N3-、CN-、NO+、NO2+，试回答：（1）上述分子或离子是等电子体的是；

（2）试说明CO的分子结构。

10.H2O和H2S的结构相似，都是两个氢原子的S轨道与O、S原子的两个SP3杂化轨道形成σ键，为什么H2O中H—O间的夹角和H2S中H—S间的夹角不是109.5°而是比109.5°

小，并且H 2O 中H —O 间的夹角（104.5°）比H 2S 中H —S 间的夹角（90°）大？

参考答案

1. C

2.C

3.C

4.D

5.A

6.A

7．（1）:· I · : · Br · : ；共价；共价 （2）H:· O · : · I ·

: H H 8．（1）H:N:N:H

（2）N 2H 4+2H 2O 2=N 2+4H 2O

（3）N 2H 4+2HCl=N 2H 6Cl 2

9.（1）CO 2、N 2O 、NO 2+；N 2、CO 、CN -、NO +

（2）CO 与 N 2为等电子体，N 2的结构为N≡N ，有一个σ键，两个π键，故CO 中也是一个σ键，两个π键，结构为C≡O 。

10.解析：根据实际结构，结合S 和O 的区别，推测可能的原因。

答案：O 和S 原子都是SP 3杂化，形成4个SP 3杂化轨道，键角都应该是109°28′，但O 与S 原子最外层有6个电子，有两对电子正好各占据1个SP 3杂化轨道，另2个不成对电子的各占据1个SP 3杂化轨道，与2个H 成键，而占据2个sp 3杂化轨道的两对电子对其它2个O —H 和S —H 键的排斥作用，使2个O —H 和S —H 键有点收缩，键角小于109°28′，且H 2S 中的两对孤对电子对S —H 键斥力比H 2O 中两对孤对电子对O —H 键的斥力大，故H 2O 的H —O 键间的夹角为104°30′，H 2S 中H —S 键间的夹角约为90°。

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