2019-2020同步苏教化学选修三新突破讲义：专题4 第1单元 第1课时 分子的空间构型

第一单元　分子构型与物质的性质

第1课时　分子的空间构型目标与素养：1.能准确判断共价分子中中心原子的杂化轨道类型，能用杂化轨道理论和价层电子对理论判断分子的空间构型。(宏观辨识与微观辨析)2.利用“等电子原理”推测分子或离子中中心原子的杂化轨道类型及空间构型。(证据推理与模型认知)

一、杂化轨道理论与分子的空间构型

1．sp3杂化与CH4分子的空间构型

(1)杂化轨道的形成

碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。

(2)sp3杂化轨道的空间指向

碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。

(3)共价键的形成

碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的σ键。

(4)CH4分子的空间构型

CH4分子为空间正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角都是109.5°。

(1)杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同，但形状不同。

(2)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。

(3)杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。

(4)未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。

2．sp2杂化与BF3分子的空间构型

(1)sp2杂化轨道的形成

硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。

(2)sp2杂化轨道的空间指向

硼原子的3个sp2杂化轨道指向平面三角形的三个顶点，3个sp2杂化轨道间的夹角为120°。

(3)共价键的形成

硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。

(4)BF3分子的空间构型

BF3分子的空间构型为平面三角形，键角为120°。

3．sp杂化与BeCl2分子的空间构型

(1)杂化轨道的形成

Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。

(2)sp杂化轨道的空间指向

两个sp杂化轨道呈直线形，其夹角为180°。

(3)共价键的形成

Be原子的2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的1个3p轨道重叠形成2个

相同的σ键。

二、价层电子对互斥模型

1．价层电子对互斥模型的基本内容

分子中的电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，尽可能趋

向彼此远离。

(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。

(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同，从而影响分子的空间构型。

(3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小。

2．价层电子对互斥模型与分子的几何构型

(1)中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的几何构型如下表所示(由中心原子周围的原子数m来预测)：

AB m几何构型示例

m＝2直线形CO2、BeCl2

m＝3平面三角形BF3

m＝4正四面体形CH4、CCl4

(2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的几

何构型：中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间，与成键电子对互相排斥，使分子的几何构型发生变化，如：H2O、NH3等。

(3)相关说明

①具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同。

②如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，价电子对之间的斥力大小顺序为：孤电子对与孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对与成键电子对之间的斥力，且随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。

三、等电子原理

1．原理

具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。

2．应用

(1)判断一些简单分子或离子的立体构型。

(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。

(3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)金刚石中的碳原子和CO2中的碳原子采用的杂化类型相同。( )

(2)CH4和NH3分子中的中心原子均采用sp杂化，故两分子的键角相同。( )

[答案]　(1)×　(2)×

2．下列分子或离子中，中心原子价层电子对的几何构型为四面体且分子或

离子的空间构型为V形的是( )

＋4

A．NH B．PH3

C．H3O＋D．OF2

D　[如果中心原子价层电子对的几何构型为四面体，则应该是sp3杂化，V

形结构由3个原子构成，所以D选项正确；A选项中，三角锥型的NH3结合一

个H＋变为四面体结构；B选项中，PH3为三角锥型；C选项中，H2O为V形，

H2O结合一个H＋变为三角锥型结构。]

＋4

3．CH4与NH________(填“是”或“不是”)互为等电子体，二者的空间

构型为________。

[答案]　是　正四面体形

分子的空间构型与杂化类型

1.杂化轨道理论要点

(1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。

(2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。