高考第一轮复习专题四分子空间结构与物质性质

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。
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
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
价层电子对数直线形平面三角八面体中心原子的价层电子对的排布和abn型共价分子的构型分子类型电子对的排布方式分子构型平面三角ab2直线形co2hgcl2becl2平面三角形bf3alcl3ch2o角形或v型no2pbcl2sncl2电子对数电子对数电子对的排布分子构型ab2正四面体ch4三角锥形nh3pcl3so32角形h2oh2s化学式中心原子价层电子对数中心原子结合的原子数空间构型nh2pcl3h3osicl4no3nh4角形三角锥形三角锥形平面正三角形正四面体形正四面体形so42022sp直线形033sp平面三角形044sp正四面体型123sp134sp三角锥形224sp代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构co常见杂化轨道及其几何构型sp3杂化正四面体sp2杂化平面形sp杂化直线型ch4ccl4nh4sif4sicl4等bf3bcl3乙烯苯石墨等becl2乙炔co2cs2等不等性sp3杂化h2o角型nh3三角锥型练习
2、多原子分子(ABm型)
ABm分子极性的判断方法
（1）、化合价法
①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所 在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为 极性分子； ②若中心原子有孤对电子(未参与成键的电子对) 则为极性分子，若无孤对电子则为非极性分子。
请判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的极性。
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。
C B C O N S S P P
4 3 4 2 3 4 6 3 5
Ⅳ Ⅲ Ⅳ Ⅵ Ⅴ Ⅵ Ⅵ Ⅴ Ⅴ
非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 非极性 极性 非极性
小结：
键的极性 键角
决定 决定
分子的空 间结构
分子的 极性
小结：
• ⑴只含有非极性键的单质分子是非极性 分子。 • ⑵含有极性键的双原子化合物分子都是 极性分子。 • ⑶含有极性键的多原子分子，空间结构 对称的是非极性分子；空间结构不对称 的为极性分子。
原则： 2 ①A的价电子数 =主族序数；
例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8
②配体X：H和卤素为1, O与S为0， N做配体时为-1 ③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
例如：SO42VP=(6+0+2)/2=4
价层电子对数
电子对排布方 式
2
3
4
四面 体
5
三角 双锥
6
八面体
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
（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。
课堂练习
1．下列化合物中含有手性碳原子的是( OH A.CCl2F2 B.CH3—CH—COOH CH2—OH D.CH—OH CH2—OH
B)
wk.baidu.com
【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
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
直线形 平面三角 形
根据电子对间排斥力大小，确定排斥力最小的稳定结构。
中心原子的价层电子对的排布和 ABn 型共价分子的构型
价 层 电 子 对 数
价层 电子 对排 布
成 键 电 子 对 数
孤 分子 电子对的排 对 类型 布方式 电 子 对 数
AB2
分子构型
实 例
直线 2 形 2 0
直线形
CO2、 HgCl2、BeCl2
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
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
练习：有关甲醛分子的说法正确的是(
A．C原子采取sp杂化 B．甲醛分子为三角锥形结构 C．C原子采取sp2杂化 D．甲醛分子为平面三角形结构
【解析】
)
甲醛分子分子(CH2O)中心C原子采用的
是sp2杂化，三个杂化轨道呈平面三角形，2个sp2杂化 轨道分别与一个H原子形成一个C—Hσ键，另一个sp2 杂化轨道与O原子形成一个σ键，C原子中未用于杂化
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
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
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。
【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。
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。
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
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
四面 体
3
1
AB3
NH3、 ＰＣl3、SO32 H2O、 H2S
2
2
AB2
角形
应用反馈:
化学式 中心原子 价层电子对数 中心原子结合 的原子数 空间构型
NH2－ PCl3 H3O+ SiCl4 NO3NH4+
SO42－
4 4 4 4 3 4 4
2 3 3 4 3 4 4
角形 三角锥形 三角锥形 正四面体形 平面正三角形 正四面体形 正四面体
H
H H
C
正四面体型 ，对称结构，C-H键的极性 互相抵消（ F合=0） ，是非极性分子。
H
H
109º 28'
H
H
分子的极性与共价键的极性的关系可总结如 下：
常见分子的构型及分子的极性
常见分子 键的极性 键角 分子构型 分子类型
双原 子分 子 三原 子分 子
H2、Cl2
无
无
直线型
非极性
HCl CO2