1物质结构要点（三）分子结构物质结构要点（三）分子结构 一、确定或解释分子空间构型的三种方法 1 1、杂化轨道理论杂化轨道理论（1）杂化轨道理论（鲍林 1931）在成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中几个能量相近的不同类 型的原子轨道，可以进行重新组合，组成数目相等的新原子轨道，杂化后形成的新轨道称为杂化轨道。 （2）轨道杂化类型和对比 能量相近的 ns 轨道和 np 轨道之间的杂化称为 sp 型杂化。按参加杂化的 s 轨道、p 轨道数目的不同，sp 型杂化又可分为 sp、sp2 、sp3 等杂化。 C 的 sp3 杂化轨道示意图C 的 sp2 杂化轨道过程示意图C 的 sp 杂化轨道过程示意图（3）用杂化轨道理论解释分子构型实例价电子对数目价电子对空间构型杂化轨道类型轨道杂化过程示意图杂化轨道空间构型分子空间构型BeCl2NH3BF3C2H22 2、价电子对互斥理论：、价电子对互斥理论：(1940 年)(1)理论要点：分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于互相排斥作用，而趋向尽可能远离以减少斥力。（2）价电子对数目和电子对空间构型的关系价电子对数目 nn=2n=3n=4n=5n=6:：价电子对空间分 布的几何构型（3）价电子对的计算方法 对于 ABm 型分子或离子（A 是中心原子，B 是配位原子） ，分子中的价电子对数计算方法：中心原子 A 的价电子数（最外层电子数）+ 每个配位原子 B 提供的价电子数n2价电子对数目价电子对数目 n n = 2注：配位原子中卤素原子、氢原子提供 1 个价电子，A 族氧和硫原子按不提供价电子计算（4）应用：利用价电子对互斥理论判断下列分子或离子的几何构型Abm 型分子实例价电子 数目价电子对 数目 n价电子对 空间构型配位原子 数目 m 中心原子 孤电子对数目分子或离子的 构型H2OCO2BeCl2m=2SO2BF3NH3PCl3m=3IF3CI4NH4+ m=4PO43m=5PCl5 规律总结：价电子对数目 配位原子数目 中心原子的孤电子对数目 （3）影响键角的因素 若中心原子不含孤对电子，则当不同配体代替原配体时，分子构型不变，键角不变。 如：CH4 CCl4 NH4+ SiH4 CF4 PH4+它们均为正四面体构型，键角为 109.5。 若中心原子含有孤对电子，孤对电子的负电集中，可以排斥其余成键电对，使键角变小。 如 NH3,键角 107.3H2O,键角 104.5中心原子和配体的电负性、重键（ 键）等也影响键角的大小。 （不要求） （4）总结归纳 价电子对互斥理论预测的空间构型与杂化轨道理论预测的空间构型一致。 杂化轨道数目= = + 中心原子的杂化轨道与配位原子轨道总是 以“头碰头”方式重叠形成 键，且 键数=配位原子数。当中心原子以 sp 或 sp2 杂化时，未参与杂化的 P 轨道与配位原子的 P 轨道以“肩并肩”重叠形成 键。杂化轨道数目=价电对数目 - 键数目 （注：运用该式，氧和硫作配位原子时，按实计算价电子数）3 3、等电子原理、等电子原理具有相同价电子数（指价电子总数或全部电子总数）和相同的原子数的分子或离子具有相同的结构特征，相似 的性质。 常见的等电子体的空间构型：等电子体类型价电子总数原子数分子或离子构型原子轨道杂化类型CO、N2、C22-NH3.H3O+ CH3-SiCl4 SiO44- SO42-O3、SO2、NO2-NO3-、CO32-、BO33-、SO3固体等电子体：金刚石、 AlP、Si、AgI 练习一：用杂化轨道理论探究氰化氢（HCN）分子和甲醛（CH2O）分子的结构：1.写出 HCN 分子和 CH2O 分子的结构式；32.用价电子对互斥模型对 HCN 分子和 CH2O 分子的立体结构进行预测（用立体结构模型表示）；3.写出这两种分子的中心原子的杂化类型；分析这两种分子的 键。练习二：学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？1H2O 2、CO23、C6H6三、分子的极性与共价键极性、分子空间结构的关系1、全部由非极性键构成的分子 非极性分子 O2 Cl2 N2 Br2 I2 P4空间构型均匀（键的极性相互抵消，整个分子电荷分布均匀、对称）非极性分子 2、含有极性键的分子 空间构型不均匀（键的极性不能抵消，分子中电荷分布不均匀、不对称）极性分子【专题训练】 1 1下列分子或离子中与 O3为等电子体的是（ ）ASO2BN2CNO2DCN 2 2下列说法中正确的是（ ） APCl3分子是三角锥形，这是因为 P 原子是以 sp2杂化的结果 Bsp3杂化轨道是由任意的 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混合形成的四个 sp3杂化轨道 C中心原子采取 sp3杂化的分子，其分子的几何构型都是四面体。 DAB3型的分子空间构型必为平面三角形 3 3有下列物质：白磷；金刚石；石墨；二氧化硅；甲烷；四氯化碳；单质硅；铵离子，其分 子结构或晶体结构单元中存在正四面体的是（ ） A除外BC除外D除 4 4已知 Zn2+的 4s 轨道和 4p 轨道可以形成 sp3型杂化轨道，那么ZnCl42-的空间构型为 A、直线形式上 B、平面正方形 C、正四面体形 D、正八面体形 5 5、下列各项所述的数字不是 6 的是（ ） A、在 NaCl 晶体中，与一个 Na最近的且距离相等的 Cl的个数 B、在金刚石晶体中，围成最小环的原子数 C、在二氧化硅晶体中，围成最小环的原子数 D、在 CsCl 晶体中，与一个 Cs最近的且距离相等的 Cs的个数 6 6在乙烯分子中有 5 个 键、一个 键，它们分别是（ ） Asp2杂化轨道形成 键、未杂化的 2p 轨道形成 键 Bsp2杂化轨道形成 键、未杂化的 2p 轨道形成 键 CC-H 之间是 sp2形成的 键，C-C 之间是未参加杂化的 2p 轨道形成的 键 DC-C 之间是 sp2形成的 键，C-H 之间是未参加杂化的 2p 轨道形成的 键 7 7写出符合下列条件的相应的分子或离子的化学式： （1）硼原子用 sp2杂化轨道形成三个 键 ； （2）氮原子用 sp3 杂化轨道形成四个完全相同的化学键 ；氮原子形成一个 键、两个 键 ； （3）碳原子分别以 sp3 、sp2、sp 杂化轨道成键 ； ； 。 8 8 （1） 、在 N2、NH3、NH4+、H2O、H3O+、ICl、SO42-中，含有配位键的微粒有： ；4（2） 、CO32-、SO32-、NO2和 ClO4-的空间构型分别为 、 、 、和 。 9 9、氮可以形成多种离子，如 N3，NH2，N3，NH4+，N2H5+，N2H62+等，已知 N2H5+与 N2H62+是由中性 分子结合质子形成的，类似于 NH4+，因此有类似于 NH4+的性质。 写出 N2H62+在碱性溶液中反应的离子方程式 。NH2的电子式为 ，与 NH2等电子体的一种分子是 。N3有 个电子，试预测 N3的构型 。 1010、请回答下列问题： (1)Cr2O3、CrCl3中 Cr 均为3 价，写出 Cr3的基态电子排布式 ； (2)CCl4分子的价层电子对互斥模型和分子立体结构 （填“相同” 、 “不相同” ） ，理由是 ； (3)COCl2俗称光气，分子中 C 原子采取 杂化成键。光气分子的结构式是 ，其中碳 氧原子之间共价键是 （填序号）：a2 个 键 b2 个 键 c1 个 键、1 个 键 (4)CaO 晶胞如右图所示，CaO 晶体中 Ca2的配位数为 。CaO 晶体和 NaCl 晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为：CaO3 401kJ/mol、NaCl786kJ/mol。 导致两者晶格能差异的主要原因是 。 1111、已知二聚甲酸(HCOOH)2中存在两个氢键， 写出二聚甲酸(HCOOH)2的结构式， 用“ ”表示氢键。CaO 晶 胞C a O