共价键及分子结构知识梳理

共价键及分子结构知识梳理】
一、共价键
1-1共价键的实质、特征和存在
实质：原子间形成共用电子对
特征：a．共价键的饱和性，共价键的饱和性决定共价分子的。

b．共价键的方向性，共价键的方向性决定分子的。

1-2共价键的类型
σ键：s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键，特征：轴对称。

π键：p-pπ键，特征：镜像对称
【方法引领】σ键和π键的存在规律
σ键成单键；π键成双键、三键。

共价单键为σ键；共价双键中有1个σ键、1个π键；共价三键中有1个σ键、2个π键。

对于开链有机分子：σ键数＝原子总数－1；π键数＝各原子成键数之和－σ键数（环状有机分子，σ键数要根据环的数目确定）
原子形成共价分子时，首先形成σ键，两原子之间必有且只有1个σ键；σ键一般比π键牢固，π键是化学反应的积极参与者。

形成稳定的π键要求原子半径比较小，所以多数情况是在第二周期元素原子间形成。

如CO2分子中碳、氧原子之间以p-pσ键和p-pπ键相连，而SiO2的硅、氧原子之间就没有p-p π键。

【课堂练习1】
（1）下列说法不正确的是
A．乙烷分子中的6个C－H和1个C－C键都为σ键，不存在π键
B．气体单质中，一定有σ键，可能有π键
C．两个原子间共价键时，最多有一个σ键
D．σ键与π键重叠程度不同，形成的共价键强度不同
（2）有机物CH2＝CH－CH2－C≡CH分子中，C－Hσ键与C－Cσ键的数目之比为；σ键与π键的数目之比为。

二、键参数——键能、键长与键角
2-1键能的意义和应用
a．判断共价键的强弱
b．判断分子的稳定性
c．判断物质的反应活性
d．通过键能大小比较，判断化学反应中的能量变化
【思考】
比较C－C和C＝C的键能，分析为什么乙烯的化学性质比乙烷活跃，容易发生加成反应？
2-2键长的意义和应用
键长越短，往往键能越大，表明共价越稳定。

（键长的长短可以通过成键原子半径大小来判断）
2个原子间的叁键键长＜双键键长＜单键键长
2-3键角的意义
键角决定分子的空间构型，是共价键具有方向性的具体表现。

【典例分析】碳、氮两种元素都能形成单键、双键和叁键。

测得二者键能有如下规律：
3
1E N ≡N ＞2
1E N ＝N ＞E N －N ；3
1E C ≡C ＜2
1E C ＝C ＜E C －C
试分析为什么氮分子不易发生加成反应，而乙烯和乙炔容易发生加成反应？
【课堂练习2】
（1）在乙烷、乙烯、乙炔、苯分子中的碳碳键键长的大小顺序是：。

金刚石、单质硅、碳化硅都是原子间以共价键形成的物质，三种物质的共价键键长顺序为：；键能顺序为：。

（2）某些化学键的键能如下表（kJ ·mol －
1）
①1molH 2在2molCl 2中燃烧，放出热量为kJ 。

②在一定条件下，1molH 2与足量的Cl 2、Br 2、I 2分别反应，放出热量由多到少的顺序是 。

A ．Cl 2＞Br 2＞I 2 B ．I 2＞Br 2＞Cl 2
③预测1molH 2在足量F 2中燃烧比在Cl 2中燃烧放热较（填“多”或“少”）。

④已知：N 2＋3H 22NH 3，则该反应的逆反应是（填“放热”或“吸热”）反应。

三、等电子原理
【方法引领】等电子体的判断
（1）判断思路：
微粒的组成：微粒所含原子数目相等；微粒的构成：微粒所含价电子总数相等；微粒的结构：微粒中原子的空间排列方式相同。

（如果是离子，需注意离子所带的电荷）
（2）判断方法——转换法
①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n 和减少n 的原子；
②将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加（或减少）n 的元素的带n 个单位电荷的阳离子（或阴离子）；
③将粒子中原子换成同主族元素原子 【典例分析】
与CO 2、SO 2互为等电子体的分子有：
2233【课堂练习3】
（1）根据等电子原理，下列各组微粒结构不相似的是
A．CO和N2、B．O3和NO－
2
C．N2H4和C2H4D．CO2和N2O （2）根据等电子原理，下列分子或离子与其他选项不属于同一类的是
A．PF＋
4B．ClO－
4
C．SO2－
4
D．SiH4
【考点一】价层电子对互斥理论
1-1中心原子价层电子对计算方法：中心原子的价层电子对＝(a－x＋b)1/2式中：a——中心原子的价电子数；x——分子（或离子）的电荷；b——配位原子提供的电子数（配位原子为ⅦA时提供1e－、为ⅥA时提供0e－、为一价基团时提供1e－）中心原子σ键电子对数＝配位原子数
1-2中心原子孤电子对计算方法
用AX n E m表示只含一个中心原子的分子或离子，式中A表示中心原子，X表示配位原子，下标n表示配位原子个数；E表示中心原子上的孤电子对，下标m表示孤电子对数。

m＝(A的族价－|X的化合价|×n±离子的电荷数)1/2 阴离子用“＋”，阳离子用“－”。

方法二：
以AB x为例：中心原子的价层电子对＝[a＋xb±离子电荷数(阳减阴加)]1/2
式中：a——中心原子的价电子数；x——与中心原子结合的原子数；b——配位原子提供的电子数（配位原子为ⅦA时提供1e－、为ⅥA时提供0e－、为一价基团时提供1e－）中心原子孤对电子数＝[a－xb±离子电荷数(阳减阴加)]1/2
式中：a——中心原子的价电子数；x——与中心原子结合的原子数；b——配位原子提供的电子数[配位原子氢时b＝1、为非氢原子时b＝(8－最外层电子数)]。

1-3VSEPR模型与分子立体构型的关系
利用价层电子对互斥理论推测出的是电子对在空间的伸展情况，即价层电子对的空间构型，称为VSEPR模型。

而分子的空间构型指的则是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。

因此二者可能相同也可能不同。

在VSEPR模型中略去价层电子对中的孤电子对，就是分子的立体构型。

1-4价层电子对之间斥力大小顺序——孤电子对对键角的影响
（1）孤电子对-孤电子对＞孤电子对-键合电子对＞键合电子对-键合电子对
（2）叁键＞双键＞单键
（3）同种中心原子与不同种配位原子：χ弱-χ弱＞χ弱-χ强＞χ强-χ强（χ代表配位原子的电负性）
（4）同种元素原子与不同种中心原子配位，χ强＞χ弱（χ代表中心原子的电负性）【思考】CH4、NH3、H2O的中心原子VSEPR模型都是四面体形，为什么三种分子的立体构型不同，且∠HCH＝109°28′，∠HNH＝107°，∠HOH＝105°？
【方法引领】
①中心原子上无孤电子对的分子空间构型确定方法
中心原子上无孤电子对（所有价电子都用于形成共价键），其分子空间构型与VSEPR 模型一致，可以用中心原子周围的原子数来预测。

②中心原子上有孤电子对的分子空间构型确定方法
中心原子上有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与排斥，其分子空间构型与VSEPR模型不一致。

应在VSEPR模型中略去价层电子对中的孤电子对，即得到
分子的立体构型。

【典例分析】
SO 2Cl 2和SO 2F 2都是AX 4E 0型分子。

已知S 与O 之间以双键结合，S 与Cl 或S 与F 之间以单键结合。

你预测SO 2Cl 2和SO 2F 2的立体构型是；∠O －S －O 109°28′，∠Cl －S －Cl ∠Cl －S －O109°28′；SO 2Cl 2分子中∠Cl －S －ClSO 2F 2分子中∠F －S －F （选填“＞”、“＜”或“＝”）。

【变式练习1】
用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型：BeCl 2；NH －
2__ _； SO 2－ 3；NO － 3；SnCl 2－ 6；ClO －
4；PF 3Cl 2。

【考点二】杂化轨道 2-1
2-2杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤电子对。

sp 和sp 2杂化方式中，还有未参与杂化的n p 可用于形成π键。

【方法引领】快速确定杂化轨道数目的方法：
杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋与中心原子结合的其他原子的个数（即σ键数）
【思考】CH 2Cl 2、CH 3Cl 是否也是正四面体的空间构型？
【典例分析】
下图是科学怪杰鲍林谢世前留给世人的一个结构式。

它的分子式是，它的所有原子是否处于同一平面上？该分子中sp 杂化的N 原子有个，sp 2
杂化的N 原子有个，sp 3
杂化的N 原子有个。

【变式练习2】
（1）指出下列分子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。

（2）在乙烯分子中有5个σ键和1个π键，它们分别是 A ．sp 2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p 轨道形成π键 B ．sp 2杂化轨道形成π键，未杂化的2p 轨道形成σ键
N N
N N N
N N OH
HO N N N
C ．C －H 之间是sp 2杂化轨道形成σ键，C －C 之间是未杂化的2p 轨道形成形成π
键
D ．C －C 之间是sp 2杂化轨道形成σ键，C －H 之间是未杂化的2p 轨道形成形成π
键
【思考】
N 和P 都是ⅤA 族元素，P 可以形成PCl 3、PCl 5两种氯化物，而N 只能形成NCl 3一种氯化物。

试分析原因。

【考点三】配合物
3-1配位键的表示方法与形成条件
A →
B ，A 表示提供孤电子对的原子，B 表示提供空轨道接受孤电子对的原子。

3-2配合物的组成
3-3配合物的命名
【典例分析】
溶液中的Fe 3+除可用KSCN 溶液检验外，还可以用黄血盐K 4[Fe(CN)6]进行检验，生成一种名为普鲁士蓝的蓝色沉淀Fe 4[Fe(CN)6]3；而Fe 2+则用赤血盐K 3[Fe(CN)6]进行检验，也生成一种蓝色沉淀Fe 3[Fe(CN)6]2，这种沉淀叫做滕氏蓝。

回答下列问题：
赤血盐的化学名称是；普鲁士蓝中的外界是，化学名称是。

黄血盐不如赤血盐稳定，久置会逐渐失效，其原因是 。

【变式练习3】
m 33成1molAgCl 沉淀，则m 、n 值分别为
A ．m ＝1，n ＝5
B ．m ＝3，n ＝4
C ．m ＝5，n ＝1
D ．m ＝4，n ＝5
【思考】
NH 3易与Cu 2+形成配离子，而NF 3却不能与Cu 2+形成配离子，试分析原因。

)4]SO 4
内界 外界 配位体 配位数。