第2节 共价键与分子的空间结构
第1课时 杂化轨道理论
新课程标准 学业质量目标
1.了解典型的分子空间构型,能够制作典型分子的空间模型。2.了解杂化轨道理论,掌握常见的杂化轨道类型。 3.能够应用杂化轨道理论解释典型分子的空间构型。 1.通过甲烷分子的空间构型,认识杂化轨道的形成,从而利用杂化轨道理论解释一些分子的空间构型。(宏观辨识与微观探析)2.通过杂化轨道理论可以推得一些常见分子的空间构型,同样也可以根据一些常见分子的空间构型倒推杂化轨道的类型,从而建立一种二者的互推方法。(证据推理与模型认知)
必备知识·自主学习
一、杂化轨道理论
1.甲烷分子的组成和结构
分子式 空间结构 填充模型 球棍模型
CH4
2.杂化轨道理论
(1)杂化原子轨道(杂化轨道)
①原子轨道的杂化:原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程。
②杂化轨道:原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道叫杂化原子轨道,简称杂化轨道。
③特点:形成杂化轨道可以使原子与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大,形成的共价键更牢固。
(2)甲烷中碳原子的杂化类型
(1)(情境思考)下面是甲烷分子的几种结构示意图、球棍模型和空间填充模型,它们都是甲烷分子构型的几种直观表示方式:
①甲烷分子为什么是正四面体形的分子
②甲烷分子的中心碳原子采用的是什么杂化类型
提示:甲烷分子是正四面体形的主要原因是甲烷分子的中心碳原子采用的是sp3杂化类型,其杂化轨道的空间构型是正四面体形,每个杂化轨道与氢原子的1s轨道形成四个共价键,故其为正四面体结构。
(2)判断下列说法是否正确。
①有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。(√)
提示:杂化轨道的个数与参与杂化的轨道的个数是相等的。
②杂化轨道用于形成π键。(×)
提示:杂化轨道只能形成σ键,不能形成π键,π键一般是未参与杂化的原子轨道之间形成。
二、杂化轨道的类型及典例
1.杂化轨道的类型
杂化类型 sp sp2 sp3
参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道和1个p轨道 1个s轨道和2个p轨道 1个s轨道和3个p轨道
杂化轨道的数目 2个 3个 4个
杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28'
空间构型 直线形 平面三角形 正四面体形
实例 C2H2、BeCl2 C2H4、BF3 CH4、CCl4
2.苯分子的空间构型分析
(1)苯的空间构型
(2)苯分子中的大π键:六个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的2p轨道,这六个轨道以“肩并肩”的方式形成含有六个电子、属于六个碳原子的大π键。
(1)是否任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道
提示:否,只有能量相近的s轨道和p轨道才可以发生杂化,形成杂化轨道。
(2)(情境思考)硼氮苯,硼与氮形成的类似苯的化合物,分子式为B3N3H6,俗称无机苯,又称环硼氮六烷。下面是硼氮苯的结构式。
根据硼氮苯的结构式,回答以下几个问题:
①已知硼氮苯的结构与苯的结构相似,均是平面正六边形结构,则硼氮苯中N原子和B原子的轨道杂化方式是什么
提示:由于B原子和N原子均为平面结构,故二者的杂化方式均是sp2杂化。
②硼氮苯中,主要有哪几种类型的共价键
提示:主要有B与H之间sp2—s σ键、N与H之间sp2—s σ键、B和N之间的sp2—sp2σ键和一个大π键。
关键能力·合作学习
知识点 杂化轨道与分子空间构型的关系
1.判断中心原子杂化轨道类型的方法
判断依据 判断方法
根据杂化轨道的立体构型判断 ①若杂化轨道在空间的分布呈四面体形,则中心原子发生sp3杂化;②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则中心原子发生sp2杂化;③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则中心原子发生sp杂化。
根据杂化轨道之间的夹角判断 ①若杂化轨道之间的夹角为109°28',则中心原子发生sp3杂化;②若杂化轨道之间的夹角为120°,则中心原子发生sp2杂化;③若杂化轨道之间的夹角为180°,则中心原子发生sp杂化。
根据中心原子的价层电子对数判断 ①若价层电子对数为2,则中心原子发生sp杂化;②若价层电子对数为3,则中心原子发生sp2杂化;③若价层电子对数为4,则中心原子发生sp3杂化。
2.分子的空间构型与杂化轨道的关系(当杂化轨道全部用于形成σ键时)
杂化类型 sp sp2 sp3
参与杂化的轨道 1个s轨道和1个p轨道 1个s轨道和2个p轨道 1个s轨道和3个p轨道
轨道夹角 180° 120° 109°28'
杂化轨道示意图
实例 BeCl2 BF3 CH4
分子结构示意图
分子构型 直线形 平面三角形 正四面体形
3.杂化轨道的特点
(1)形成分子时,通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。
(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生,孤立的原子是不可能发生杂化的。
(3)杂化前后轨道数目不变。
(4)杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。
(5)只有能量相近的轨道才能杂化(如ns、np)。
(1)(思维升华)杂化轨道间的夹角与分子内的键角是否一致
提示:不一定。杂化轨道给出的模型是理想型的,但分子实际结构还要考虑孤电子对的排斥作用,这就导致了分子实际键角和理论键角的差别。
(2)(情境应用)乙烯是一种植物生长调节剂,可用作果实催熟剂。已知,乙烯的分子结构如图:
根据乙烯的结构思考:
乙烯分子中的碳原子上的价电子全部参与杂化吗 其中心原子的杂化类型是什么
提示:乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化,两个碳原子各用1个sp2杂化轨道上的电子相互配对,形成1个σ键,每个碳原子的另外两个sp2杂化轨道上的电子分别与两个氢原子的1s轨道上的电子配对形成1个σ键,每个碳上剩余的1个未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”方式重叠形成π键。
【典例】(2021·泰安高二检测)在分子中,羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为( )
A.sp2杂化;sp2杂化 B.sp3杂化;sp3杂化
C.sp2杂化;sp3杂化 D.sp杂化;sp3杂化
【解题指南】解答本题的思路如下:
【解析】选C。中碳原子形成了3个σ键,所以需要形成3个杂化轨道,即采用sp2杂化方式;—CH3中碳原子形成4个σ键,需形成4个杂化轨道,即采用sp3杂化方式。
【规律方法】判断分子中中心原子杂化方式的方法
(1)分子的构型决定于中心原子形成的σ键和孤电子对,与π键无关。与几个原子结合,就形成了几个σ键。
(2)中心原子上孤电子对数可以用以下公式计算:
如判断SO2的分子空间构型σ键数为2,孤电子对数==1。则S原子采取sp2杂化,略去孤电子对,分子构型呈角形。
1.有机化合物是自然界中存在最多的一类化合物,完成以下几个问题:
(1)烷烃分子中碳原子杂化方式是否相同 采用的杂化轨道类型有哪些
提示:由于碳原子的成键方式均是与其他原子形成单键,所以杂化方式相同,均采用sp3杂化成键。
(2)甲苯分子中所有碳原子的杂化方式是否相同 采用何种杂化方式
提示:甲苯分子中碳原子的杂化方式不全相同。其中甲基上的碳原子采用sp3杂化成键,苯环上的所有碳原子均是sp2杂化成键。
(3)烯烃的碳碳双键和炔烃的碳碳三键上的碳原子的杂化方式是否相同 若不相同,则各是什么杂化方式(若相同,此问不回答)
提示:不相同。碳碳双键上的碳原子采用的杂化方式是sp2杂化,碳碳三键上碳原子是sp杂化成键。
2.(2021·湖南选择考节选)硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示:
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为________,H、C、N的电负性由大到小的顺序为______________,1个M2+中含有__________个σ键。
【解析】由分子结构可知,分子中含有杂化方式为sp3杂化的单键碳原子和sp2杂化的双键碳原子;元素的非金属性越强,其电负性越大,元素的非金属性强弱顺序为N>C>H,则元素电负性的大小顺序为N>C>H;M2+的结构中含有单键、双键和配位键,单键和配位键都是σ键,双键中含有1个σ键,则离子中含有54个σ键。
答案:sp2、sp3 N>C>H 54
三言两语话重点
1.理解杂化轨道的形成过程:原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程。
2.掌握几种常见的杂化轨道及其空间构型:
(1)sp杂化,轨道空间构型—直线形;
(2)sp2杂化,轨道空间构型—平面形;
(3)sp3杂化,轨道空间构型—正四面体形。
3.会计算中心原子上孤电子对数:
课堂检测·素养达标
1.(2021·九江高二检测)sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型( )
A.平面四方形 B.正四面体
C.四角锥形 D.平面三角形
【解析】选B。sp3杂化形成的AB4型分子中,四个杂化轨道均参与形成σ键,故空间构型为正四面体形。
2.下列分子中,各原子均处于同一平面上的是( )
A.NH3 B.CCl4 C.H2O D.CH4
【解析】选C。NH3中氮原子为sp3杂化,呈三角锥形;CCl4、CH4中碳原子为sp3杂化,呈正四面体形;H2O中的氧原子也为sp3杂化,呈角形,三点共面。
3.(2021·盐城高二检测)乙二酸(HOOC—COOH)受热分解产物为CO、CO2和H2O。下列有关说法正确的是( )
A.CO的结构式为C＝O
B.C、H、O元素电负性由大到小的顺序为O>H>C
C.HOOC—COOH分子中碳原子为sp杂化
D.HOOC—COOH分子内σ键与π键个数之比为7∶2
【解析】选D。CO分子内,碳氧原子共用2对电子对之外,还有1个配位键,结构式为C≡O,A错误;通常,非金属性强电负性大,同周期元素从左到右电负性增强,故C、H、O元素电负性由大到小的顺序为O>C>H,B错误;根据HOOC—COOH的结构式,C原子与O原子形成碳氧双键,与C形成碳碳单键,与羟基形成单键,故C周围形成三个σ键,故C的杂化类型为sp2,C错误;根据HOOC—COOH的结构式,C原子与O原子形成碳氧双键,与C形成碳碳单键,与羟基形成单键,故C周围形成三个σ键,则HOOC—COOH分子内σ键与π键个数之比为7∶2,D正确。
素养新思维
4.(2021·全国甲卷节选)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该项目通过太阳能发电电解水制氢,再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题:
(1)太阳能电池板主要材料为单晶硅或多晶硅。Si的价电子层的电子排布式为________________;单晶硅的晶体类型为________________。SiCl4是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为________________。SiCl4可发生水解反应,机理如下:
含s、p、d轨道的杂化类型有①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。
(2)CO2分子中存在________个σ键和________个π键。
(3)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6 ℃)之间,其原因是
____________________。
【解析】(1)基态Si原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2,因此Si的价电子层的电子排布式为3s23p2;晶体硅中Si原子与Si原子之间通过共价键相互结合,整块晶体是一个三维的共价键网状结构,因此晶体硅为原子晶体;SiCl4中Si原子价层电子对数为4+=4,因此Si原子采取sp3杂化;由图可知,SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5,说明Si原子的杂化轨道数为5,由此可知Si原子的杂化类型为sp3d。(2)CO2的结构式为O＝C＝O,1个双键中含有1个σ键和1个π键,因此1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键。(3)甲醇分子之间和水分子之间都存在氢键,因此沸点高于不含分子间氢键的甲硫醇,水分子之间氢键的数目较多,因此甲醇的沸点介于水和甲硫醇之间。
答案:(1)3s23p2 原子晶体(共价晶体) sp3 ② (2)2 2 (3)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
- 1 -第2课时 价电子对互斥理论
新课程标准 学业质量目标
1.知道什么是价电子对,初步认识价电子对互斥理论。2.能用价电子对互斥理论预测简单离子或分子的空间构型。 1.选用熟悉的实验事实,以及教材中的相关案例作为素材,激发学生的学习兴趣,帮助学生建立结构与性质之间的联系。(证据推理与模型认知) 2.借助实物模型、计算机软件模拟等多种直观手段,充分发挥学生搭建分子结构模型等活动的作用,降低教学内容的抽象性,促进学生对价电子对互斥理论的理解和认识。(宏观辨识与微观探析)
必备知识·自主学习
一、价电子互斥理论
1.价电子对互斥理论
(1)基本观点:分子中的中心原子的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。
(2)空间取向的说明:
①两个原子之间的成键电子不论是单键还是多重键,均看作一个空间取向;
②一对孤电子对可以看作一个空间取向。
(3)孤电子对的计算方法:
中心原子的孤电子对数=(中心原子的价电子数-其他原子的未成对电子数之和)/2。
说明:中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子=8-该原子的价电子数。
2.价电子对与分子空间构型的对应关系表
ABn 价电子对数 空间构型模型 分子的空间构型 键角
n=2 2 直线形 180°
n=3 3 平面三角形 120°
n=4 4 正四面体 109°28'
n=5 5 三角双锥 90°、120°
n=6 6 正八面体 90°
(1)请填写以下表格中的空白:
分子 成键电子对数 孤电子对数
H2O 2 2
NH3 3 1
H2S 2 2
CH4 4 0
(2) 俗称光气的二氯甲醛分子(COCl2)为三角形,但C—Cl键与C＝O键之间的夹角为124.1°,C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.8°,解释其原因。
提示:COCl2为平面三角形分子,但由于C＝O键与C—Cl键之间电子对的作用强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的作用,所以使C＝O键与C—Cl键之间的夹角增大(>120°),使C—Cl键与C—Cl键之间的夹角减小(<120°)。
(3)(情境思考)二氧化硫是工业上制取硫酸的中间产物,也是化石燃料燃烧过程中的主要污染物之一。排放到大气中的二氧化硫可形成酸雨,使水质酸化,危害森林,破坏土壤,腐蚀石刻、建筑等。当空气中的二氧化硫浓度达到一定值时可引起眼结膜炎、急性支气管炎、极高浓度时可导致声门水肿、肺水肿和呼吸道麻痹。已知其分子式为SO2。据此回答下列问题。
①请计算SO2的成键电子对数、孤电子对数、价层电子对数。
提示:SO2分子中的中心原子是S,成键电子对数为2。孤电子对数=(a-xb)=×
(6-2×2)=1,价电子对数=2+1=3。
②根据SO2的成键电子对数和孤电子对数推测中心原子的杂化类型是什么 其空间构型是什么
提示:由于其价电子对数是3,故其中心原子的杂化类型是sp2杂化;其空间构型为角形。
二、等电子原理
1.基本观点:化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。
2.应用举例
利用等电子原理可以推断简单分子或离子的结构。
(1)CO、CN-与N2互为等电子体,则CO的结构式为C≡O,CN-的结构式为[C≡N]-。
(2)CS2与CO2互为等电子体,则CS2的结构式为S＝C＝S,碳原子的杂化类型为sp,分子空间结构为直线形。
(3)NO、CO、SO3与BF3互为等电子体，则它们的空间结构为三角形。
(4)PH3、AsH3、H3O＋等与NH3互为等电子体，它们的空间结构为三角锥形。
(5)SO、PO、SiO与CCl4互为等电子体，它们的空间结构为正四面体形。
(1)SiCl4、SO、SiO、PO四种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间构型是什么？
提示：SiCl4、SO、SiO、PO四种微粒的组成通式和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈四面体构型。
(2)NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间构型是什么？
提示：NH3和H3O＋两种微粒的原子和价电子总数都相等，是等电子体，其立体构型相似(三角锥形)。
关键能力·合作学习
知识点一 价电子对互斥理论
1.价电子对数的确定方法
(1)a表示中心原子的价电子数。
对于主族元素:a=最外层电子数;
对于阳离子:a=价电子数-离子电荷数;
对于阴离子:a=价电子数+|离子电荷数|。
(2)x表示与中心原子结合的原子数。
(3)b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子=8-该原子的价电子数。
2.价电子对数与分子空间构型的关系
价电子对互斥理论模型说的是价电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;
(2)当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。
中心原子的杂化轨道类型 分子的价层电子对数 成键电子对数 中心原子的孤电子对对数 价电子对互斥理论模型名称 分子的空间构型名称 实例
sp 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2
sp2 3 3 0 三角形 三角形 BF3
2 1 角形 SnBr2
sp3 4 4 0 四面体 四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 角形 H2O
3.杂化轨道类型的判断
(1)对于ABm型分子、中心原子的杂化轨道数可以这样计算。
杂化轨道数n=。
其中配位原子中,卤素原子、氢原子提供1个价电子,硫原子、氧原子不提供价电子,即提供价电子数为0。
例如：
代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型
CO2 (4＋0)＝2 sp
CH2O (4＋2＋0)＝3 sp2
CH4 (4＋4)＝4 sp3
SO2 (6＋0)＝3 sp2
NH3 (5＋3)＝4 sp3
H2O (6＋2)＝4 sp3
(2)离子的杂化轨道计算：
n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。
代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型
NO (5＋1)＝3 sp2
NH (5－1＋4)＝4 sp3
分子的空间结构指的是成键电子对空间结构,不包括孤电子对;分子的空间结构和价电子对的空间结构是否一致,取决于中心原子上有无孤电子对,没有孤电子对时,二者一致,有孤电子对时,二者不一致。
(1)(思维升华)根据以下事实总结,分析判断一个化合物的中心原子杂化类型的一般方法。
提示:①通过分子的空间结构判断。如果是直线形,则是sp杂化;如果是三角形,则是sp2杂化;如果是角形,则是sp2杂化(有一个孤电子对)或sp3杂化(有两个孤电子对);如果是四面体形或三角锥形,则是sp3杂化。
②对于以碳原子为中心的分子或离子,通过分析中心原子有没有形成双键或三键进行判断。如果有一个三键,则其中有两个是π键,用去了两个p轨道,所以中心原子采取sp杂化;如果有一个双键,则其中有一个π键,用去了一个p轨道,所以中心原子采取sp2杂化;如果全部是单键,则中心原子采取sp3杂化。
(2)(情境应用)CH4分子中的键角为109°28',NH3分子中的键角为107.3°,H2O分子中的键角为104.5°。从价电子对互斥理论分析导致这三种分子键角差异的原因是什么
提示:三种物质的中心原子都是sp3杂化,杂化轨道都是正四面体结构,其中CH4的中心原子没有孤电子对,四个杂化轨道都有成键电子,键角为109°28'。NH3和H2O的中心原子N、O分别有一个、两个杂化轨道填入孤电子对,孤电子对的排斥力比成键电子对大,因此键角被压缩;孤电子对越多,斥力越大,键角被压缩越小,故NH3的键角为107.3°、H2O的键角为104.5°。
【典例】(2021·新乡高二检测)请完成下列各小题。
(1)在SO2分子中,硫原子采取________杂化,SO2的键角________(填“大于”“等于”或“小于”)120°。SO3分子中硫原子采取________杂化,SO3分子的空间构型为________。
(2)OF2中氧原子的杂化方式为________,OF2分子的空间构型为________。
【解题指南】解答本题注意以下三点:
(1)首先计算ABm型分子中心原子的杂化轨道数;
(2)然后判断杂化类型;
(3)最后根据微粒中的杂化轨道所形成的共价键类型判断微粒的空间构型。
【解析】(1)SO2分子中，硫原子的杂化轨道数为＝3，硫原子采取sp2杂化，但有1对孤电子对，所以键角小于120°。SO3分子中硫原子杂化轨道数为×(6＋0)＝3，硫原子采取sp2杂化，SO3为平面三角形。
(2)OF2分子中，氧原子的杂化轨道数＝×(6＋2)＝4，杂化类型为sp3杂化，含有2对孤电子对，OF2为角形。
答案：(1)sp2 小于 sp2 平面三角形 (2)sp3 角形
【母题追问】(1)上题(1)中的二氧化硫若形成SO，其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么？
提示：SO中硫原子杂化轨道数为×(6＋0＋2)＝4，硫原子采取sp3杂化，硫原子含有1对孤电子对，所以该离子为三角锥形。
(2)上题(1)中的三氧化硫若形成SO，其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么？
提示：SO中硫原子的杂化轨道数为×(6＋0＋2)＝4，硫原子采取sp3杂化，SO的空间构型为正四面体形。
1659年,德国人J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。19世纪末期,欧洲人用硫酸铵与智利硝石进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展,硝酸铵生产获得了丰富的原料,于20世纪中期得到迅速发展,第二次世界大战期间,一些国家专门建立了硝酸铵厂,用以制造炸药。60年代,硝酸铵曾是氮肥的领先品种。中国在50年代建立了一批硝酸铵工厂。若组成硝酸铵的两种微粒的结构如图:
(1)根据上图结合共价键理论，NO中含有几个σ键和几个π键？
提示：根据题图中的硝酸根的结构式可知在硝酸根中含有3个σ键和1个π键。
(2)根据价电子对互斥理论，通过计算确定NO和NH的中心原子的杂化类型以及其空间构型。
提示：在NO中，价电子对数＝(5＋1)/2＝3，故中心原子N原子的杂化方式是sp2杂化，空间构型为平面三角形；在NH中，价电子对数＝(5＋4－1)/2＝4，故中心N原子的杂化方式是sp3杂化，根据其离子的构成可知，其空间构型为正四面体形。
知识点二 等电子体
1.等电子体的判断方法
化学通式相同,价电子总数相等的分子或离子互为等电子体。
2.常见的等电子体
类型 实例 空间结构
双原子10个价电子 CO、NO＋、CN－ 直线形
三原子16个价电子 CO2、CS2、N2O、NO、BeCl2 直线形
三原子18个价电子 NO、SO2 角形
四原子24个价电子 NO、CO、BO、SiO、BF3、SO3 三角形
四原子26个价电子 NF3、PCl3、NCl3、SO 三角锥形
五原子8个价电子 CH4、NH、SiH4 正四面体形
五原子32个价电子 SiF4、CCl4、BF、SO、PO
(1)(思维升华)等电子体有哪些应用
提示:①判断一些简单分子或离子的空间结构;
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性质找相应的等电子体。
(2)(情境应用)为什么SiF4、CF4、CCl4三者的空间结构相同
提示:SiF4、CF4、CCl4三种物质单个分子的化学通式相同,中心原子的价电子数相同,故它们为等电子体,因此其空间结构也相同。
【典例】(2021·济宁高二检测)等电子体的结构相似,物理性质相似。下列各组粒子中,空间结构相似的是( )
A.SO2与NO B.CO2与NO2
C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)等电子体的特点;
(2)等电子体的书写方法。
【解析】选A。SO2与NO互为等电子体,空间结构相似,A正确;CO2与NO2、CS2与NO2、PCl3与BF3价电子数都不同,都不是等电子体。
(2021·宁德高二检测)短周期非金属元素B、C、N、O、P、S、Cl,可形成各种单质、化合物的分子。
(1)意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图。已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量,生成1 mol N≡N放出
942 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法不正确的是________。
A.N4属于一种新型的化合物
B.N4分子中两个N—N键的夹角为60°
C.N4分子中存在非极性键
D.1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
(2)1919年,Langmuir提出等电子体的概念,由短周期元素组成的粒子,只要其原子数相同,各原子的最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相似。与CO互为等电子体的分子和离子分别为________和__________(写1种,填化学式)。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4, BF的空间立体构型为____________。
【解析】(1)N4由一种元素组成,是单质,故A错误;N4分子是正四面体结构,两个N—N键的夹角为60°,故B正确;N4分子中成键的原子相同,存在非极性键,故C正确;N4===2N2,1 mol N4气体中含有6 mol N—N键,可生成2 mol N2,形成2 mol N≡N键,则1 mol N4气体转变为N2化学键断裂吸收的热量为6×167 kJ=1 002 kJ,形成化学键放出的热量为1 884 kJ,所以反应放热,放出的热量为1 884 kJ-1 002 kJ=882 kJ,故应为放出882 kJ热量,故D错误;(2)具有相同化学通式和价电子数的微粒互为等电子体,与CO互为等电子体的分子和离子分别为N2和CN-(或NO+);(3) BF的中心原子B的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,则为sp3杂化,空间立体构型为正四面体。
答案:(1)A、D (2)N2 CN-(或C、NO+) (3)正四面体
三言两语话重点
1.掌握两个理论:价电子对互斥理论、等电子原理
2.学会计算价电子对数:
3.记住ABn型分子价电子对与分子空间构型的对应关系。
4.会正确地判断等电子体。
课堂检测·素养达标
1.(2021·宁波高二检测)硼烯具有优异的电学、力学、热学等属性,将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯,如图为“皱褶”式硼烯的结构,其中每个硼原子共用电子对为( )
A.2对 B.3对 C.4对 D.5对
【解析】选B。如题图所示,每个B原子与其他3个B相连,形成3个B—B键,所以每个B原子共用电子对为3对,故B正确。
【补偿训练】
下列分子或离子的中心原子带有一对孤电子对的是( )
A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3
【解析】选D。将选项中各物质的未知数据代入公式:中心原子上的孤电子对数=×(a-xb),经计算知,选项中心原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。
2.硒(Se)是第ⅥA族元素,则SeS3的分子构型是( )
A.正四面体形 B.角形
C.三角锥形 D.平面三角形
【解析】选D。SeS3中的Se原子呈+6价,Se原子的价电子对全部用于形成共价键,Se周围有3个硫原子,故其分子构型为平面三角形,D项正确。
3.(2021·邯郸高二检测)根据杂化轨道理论和价层电子对互斥理论,判断下列分子或者离子的空间结构正确的是( )
选项 分子式 中心原子杂化方式 价层电子对互斥理论模型 分子或离子的空间结构
A SO2 sp 直线形 直线形
B HCHO sp2 平面三角形 三角锥形
C NF3 sp2 四面体形 平面三角形
D NH sp3 正四面体形 正四面体形
【解析】选D。SO2中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥理论模型为平面三角形,含有一个孤电子对,分子的空间结构为角型结构,选项A错误;HCHO分子中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥理论模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,选项B错误;NF3分子中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥理论模型为四面体形,含有一个孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,选项C错误;NH的中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥理论模型为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,选项D正确。
4.根据等电子原理,下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( )
A.SO2和O3 B. NH和CH4
C.H3O+和NH3 D.CO2和H2O
【解析】选D。D项中,CO2分子和H2O分子原子总数相等,价电子总数前者为16,后者为8,二者不属于等电子体,则空间构型不相似。
5.(2021·郑州高二检测)分子或离子中的大π键可表示为∏ ,其中x表示参与形成大π键原子总数,y表示π电子数,已知π电子数=价电子总数-(σ电子对数+孤电子对数)×2。SO2和SO3的结构如图所示:
下列关于SO2和SO3的有关说法正确的是( )
A.SO2的π电子数为6
B.SO3的大π键可表示为 QUOTE ∏
C.SO3中心原子为sp3杂化方式
D.SO2与SO3空间构型相同
【解析】选B。SO2的π电子数=18-(2+5)×2=4,A项错误;SO3的π电子数=24-(3+6)×2=6,大π键可表示为 QUOTE QUOTE ∏,B项正确;SO3中心原子S的价层电子对数为3+=3,则杂化轨道类型为sp2杂化,C项错误;SO2中心原子S的价层电子对数为2+=3,空间构型为角形,SO3中心原子S的价层电子对数为3+=3,空间构型为正三角形,D项错误。
6.(2021·兰州高二检测)下列关于价层电子对互斥(VSEPR)理论的叙述中不正确的是( )
A.VSEPR理论可用来预测分子的空间结构
B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C.分子中键角越大,价电子对相互排斥力越大,分子越稳定
D.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥
【解析】选C。VSEPR理论可用来预测分子的空间结构,注意实际空间构型要去掉孤电子对,A正确;空间结构与价电子对相互排斥有关,所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构,B正确;分子的稳定性与键角没有关系,C错误;中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥,且孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力,D正确。
【方法规律】电子对排斥能力大小顺序:孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力。
7.等电子体的结构相似、物理性质相近,称为等电子原理。如CN-和CO为等电子体。如表为部分元素等电子体分类、空间构型表。
等电子体类型 代表物质 空间构型
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 SO 三角锥形
五原子32电子等电子体 SO 四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
试回答:
(1)下面物质分子或离子的空间构型:
BrO________，CO ________，ClO________。
(2)由第二周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有________。
(3)SF6的空间构型如图1所示,请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键,S、F间为共价单键。
【解析】根据价电子数和化学通式相同的分子(或离子)互称为等电子体，(1)BrO与SO互称为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为三角锥形，SO3和CO互为等电子体，由表格信息可知二者空间构型为平面三角形，ClO与SO互为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为四面体形；(2)根据价电子数和化学通式相同的分子(或离子)互称为等电子体，F2为双原子14电子体，由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子是O；(3)SF6为7原子48电子体，空间构型为八面体形，OSF4为6原子40电子体，其空间构型为三角双锥形；S和O间为共价双键，S和F间为共价单键，即表示方法是
。
答案：(1)三角锥形 平面三角形 四面体形 (2)O
(3)
素养新思维
8.(2020·全国Ⅰ卷节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:
(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为______。
(2)Li及周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。
I1(Li)>I1(Na),原因是_______________________。
I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是___________________。
I1/(kJ·mol-1)
Li520 Be900 B801
Na496 Mg738 Al578
(3)磷酸根离子的空间构型为____________,其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为____________。
【解析】(1)基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+,这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6和3d5,根据洪特规则可知,基态Fe2+有4个未成对电子,基态Fe3+有5个未成对电子,所以未成对电子个数比为4∶5;(2)同主族元素,从上至下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的第ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li);(3)经过计算, PO中不含孤电子对,成键电子对数目为4,价层电子对数为4,因此其构型为正四面体形,P原子是采用sp3杂化方式形成的4个sp3杂化轨道。
答案:(1)4∶5 (2)Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小 Li、Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈现增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的 (3)正四面体形 4 sp3
- 1 -第3课时 分子的空间结构与分子性质
必备知识·自主学习
一、分子中的原子排布与对称性
1.分子的对称性
(1)依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子。
(2)对称性与分子性质:分子的许多性质如极性、旋光性及化学性质等都与分子的对称性有关。
2.手性分子
手性 一些分子本身和它们在镜中的像,就如同人的左手和右手,相似但不能重叠,因而称这类分子表现出手性。
手性分子 具有手性的分子。一个手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体。从对称性的角度看,手性分子是一类对称性比较低的分子,如它们不具有对称面。
不对称碳原子(也叫手性碳原子) 通过单键连接其他原子,所连接的四个原子或基团均不相同。
(1)判断下列说法是否正确:
①所有的分子都有一定的对称性。(×)
提示:只有依据对称轴的旋转或者借助对称面的反映能够复原的分子才能称之为对称分子。
②对称分子都具有旋光性。(×)
提示:对称分子不一定具有旋光性,只有手性异构体才有旋光性。
③对称分子与物质化学性质有关。(×)
提示:对称分子不一定与物质的化学性质有关。
(2) 如何判断一个分子为手性分子
提示:由于大多数的手性分子都含有不对称碳原子,因此常用有无不对称碳原子推测分子是否为手性分子,进而判断分子有无旋光性,这是一个简单实用但并不全面的判断标准。
(3)(情境思考)根据如图回答:
【思考】
①手性分子是一种分子吗 二者是同种物质吗
②手性分子有什么特点
提示:手性分子并非一种分子,二者互为对映异构体;手性分子的特点是一个碳原子连接4个不同的原子或原子团的时候,这个分子才具有对映异构体。
二、分子中的电荷分布与极性
1.极性分子与非极性分子
(1)极性分子:分子内存在正、负两极的分子。
(2)非极性分子:分子内不存在正、负两极的分子。
2.分子极性的判断
(1)NH3、CH4、H2O、CO2四种分子正、负电荷重心重合的是哪些 正、负电荷重心不重合的是哪些
提示:NH3、CH4、H2O、CO2四种分子正负电荷重心重合的是CH4和CO2,正负电荷重心不重合的是NH3、H2O。
(2)判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
①由极性键构成的分子都是极性分子。(×)
提示:由极性键构成的分子不一定是极性分子,如CO2。
②双原子单质分子都是非极性分子。(√)
提示:同种元素的原子构成的双原子分子形成非极性键一定是非极性分子。
③既含极性键又含非极性键的分子一定是极性分子。(×)
提示:既含极性键又含非极性键的分子可能是极性分子,如CH3CH2OH等,也可能是非极性分子,如CH≡CH等。
④极性分子中不可能含非极性键。(×)
提示:极性分子中也可能含有非极性键,如H2O2。
⑤非极性分子中只含有非极性键。(×)
提示:非极性分子中也可以有极性键,如二氧化碳等。
(3)(情境思考)2020年,新冠病毒引起的肺炎疫情席卷全球,我国积极进行应对。网传瑞德西韦可能是治疗新冠病毒的特效药。已知瑞德西韦的结构简式如图所示。据此回答以下问题:
①在瑞德西韦中标“☆”的碳原子是手性碳原子吗 为什么
提示:不是。因为图中标“☆”的碳原子上连接有两个相同的原子团——乙基,所以不是手性碳原子。
②根据瑞德西韦的结构简式分析,结合你所学过的知识,瑞德西韦是极性分子还是非极性分子
提示:瑞德西韦分子不具有对称性,所以该分子是极性分子。
③结合瑞德西韦的极性以及其分子中含有的官能团分析,瑞德西韦的溶解性如何
提示:由于瑞德西韦分子是极性分子,且分子中含有羟基和氨基等,可以与水分子形成氢键,增加其水溶性,所以瑞德西韦应该是可以溶解在水中的。
关键能力·合作学习
知识点 分子极性的判断
1.键的极性和分子极性的关系
2.判断分子极性的一般思路
3.判断ABn型分子极性的经验规律
(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)若中心原子有孤电子对,则为极性分子;若无孤电子对,则为非极性分子。
如CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子;H2S、SO2、NH3为极性分子。
4.常见分子的极性
分子类型 键的极性 分子空间构型 分子极性 代表分子
双原子分子 A2 非极性键 直线形(对称) 无 N2等
AB 极性键 直线形(对称) 有 CO、HF等
三原子分子 AB2 直线形(对称) 无 CO2、CS2、BeCl2等
角形(不对称) 有 H2O、H2S、SO2等
四原子分子 AB3 平面三角形(对称) 无 BF3、BCl3、SO3等
三角锥形(不对称) 有 NH3、PCl3、NF3等
五原子分子 AB4 正四面体形(对称) 无 CH4、SiF4等
ABnC4－n 四面体形(不对称) 有 CH2Cl2等
键的极性对分子的极性的影响
根据分子构型可以判断分子的极性,但必须注意键对极性的影响。例如,同是直线形的O＝C＝O和H—C≡N,前者为非极性分子,后者为极性分子;同是四面体形的CH4和CH3Cl,前者为非极性分子,后者为极性分子。
(1)(思维升华)观察比较下图所示两种分子的结构:
分析这两种分子在结构上是怎样的关系
提示:它们的相同点是分子组成相同,分子式都是CHFClBr;不同点是在空间上完全不同,它们构成实物与其镜像的关系。
(2)在一酸式滴定管中加入四氯化碳,打开活塞,将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近四氯化碳液流,在另一酸式滴定管中加入蒸馏水,打开活塞,并将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近水液流。
①你会观察到什么现象
②你会得到什么结论 原因是什么
提示:①四氯化碳液流方向不变,水流方向发生改变。
②四氯化碳液流与橡胶棒无电性作用,水流与橡胶棒之间有电性作用。因为四氯化碳是非极性分子,分子中无正极和负极之分;水分子是极性分子,水分子中存在带正电荷的正极和带负电荷的负极。
【典例】(2021·惠州高二检测)有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的立体构型和极性的说法中,正确的是( )
A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子
B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子
C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子
D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)分子的极性与分子的对称性有关;
(2)分子的极性与化学键的极性没有必然联系。
【解析】选C。
【母题追问】(1)该分子可能为正四面体吗 为什么
提示:该分子不可能为正四面体,主要原因是A与B之间形成的化学键的键长和A与C之间形成的化学键的键长不等长。
(2)该分子为平面四边形时是非极性分子的形状是什么
提示:若该分子是平面四边形,是非极性分子应该在分子完全对称的情况下,具体构型是。
PH3又称磷化氢,在常温下是一种无色、有大蒜气味的气体,电石气的杂质中常含有它。它的结构与NH3分子结构相似。如果遇到痕量其他磷的氢化物如乙磷化氢,会引起自燃。磷化氢按照高毒性且自燃的气体处理。吸入磷化氢会对心脏、呼吸系统、肾、肠胃、神经系统和肝脏造成影响。
思考:
(1)PH3分子的中心磷原子的杂化类型是什么 空间构型是什么
提示:根据杂化轨道的判断方法可知,PH3分子的中心磷原子的杂化类型为sp3杂化;根据价电子对互斥理论,由于磷原子有1对孤电子对,所以其空间构型是三角锥形。
(2)PH3分子中的P—H键是何种共价键 该分子是极性分子还是非极性分子
提示:PH3分子中的P—H键是极性键,PH3是极性分子。
三言两语话重点
1.理解分子的对称性和手性分子。
2.分子的极性与键的极性的关系。
3.掌握常见的极性分子和非极性分子:
课堂检测·素养达标
1.下列物质中既有极性键,又有非极性键的非极性分子是( )
A.二氧化硫 B.四氯化碳
C.双氧水 D.乙烯
【解析】选D。SO2只含极性键,是极性分子;四氯化碳是只含极性键的非极性分子;H2O2是既含极性键(O—H)又含非极性键(O—O)的极性分子;乙烯是既含极性键(C—H)又含非极性键(C＝C)的非极性分子。
2.(2021·衡水高二检测)手性分子是指在分子结构中,当a、b、c、d为彼此互不相同的原子或原子团时,称此分子为手性分子,中心碳原子为手性碳原子。下列分子中指定的碳原子(用标记)属于手性碳原子的是( )
A.降冰片烯
B.乳酸
C.苯甲醇
D.甘油
【解析】选B。只有B答案中标有的碳原子连接四个不同的原子或原子团。
【补偿训练】
下列化合物中含有3个“手性碳原子”的是( )
A. B.
C. D.
【解析】选C。A、B、C三个选项中的有机物中含有的手性碳原子的数目分别为1、2、3,D项中的有机物中不含有手性碳原子。
3.(双选)下列叙述中正确的是( )
A.NH3、CO都是极性分子,CO2是非极性分子
B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子
C.HCl、H2S、NH3中的非氢原子的杂化方式分别是sp、sp2、sp3
D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子
【解析】选A、B。分子的极性一般与分子的空间构型有关,键的极性只与成键原子的电负性有关。杂化轨道类型与中心原子形成σ键数目和容纳未成键的孤电子对数有关。分子空间构型可用价电子对互斥理论预测。A项中NH3、CO为极性分子CO2属于非极性分子;C项中中心原子S、N均采取sp3杂化方式;D项中的H2O分子中的O原子有两对成键电子和两对孤电子对,故分子呈角形结构。
4.(2021·泰安高二检测)用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流,根据图分析,这两种液体分子的极性正确的是( )
A.A是极性分子,B是非极性分子
B.A是非极性分子,B是极性分子
C.A和B都是极性分子
D.A和B都是非极性分子
【解析】选B。根据实验现象可知,A液体不偏转,说明A是非极性分子。B液体偏转,说明B是极性分子,答案选B。
5.(双选)(2021·济南高二检测)膦(PH3)在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体,电石气的杂质中常含有它。它的分子是三角锥形。以下关于PH3的叙述中,正确的是( )
A.PH3是非极性分子
B.PH3分子中有未成键的电子对
C.PH3中的P—H键的极性比NH3中N—H键的极性弱
D.PH3分子中的P—H键是非极性键
【解析】选B、C。该分子为三角锥形结构,正负电荷重心不重合,所以为极性分子,A错误;PH3分子中P原子最外层有5个电子,其中3个电子和3个H原子形成共用电子对,所以该物质中有1个未成键的孤电子对,B正确;氮元素非金属性强于磷元素,PH3中的P—H键的极性比NH3中N—H键的极性弱,C正确;同种非金属元素之间存在非极性键,不同非金属元素之间存在极性键,所以P—H是极性键,D错误。
6.(2021·福州高二检测)(1)下列各组分子中属于非极性分子的是________,属于极性分子的是________。
①H2O ②CO2 ③HCl ④CCl4 ⑤NH3 ⑥CO ⑦CH4 ⑧HClO
(2)下列说法正确的是________。
①互为对映异构体的分子互为镜像
②利用手性催化剂合成可得到一种或主要得到一种手性分子
③对映异构体分子组成相同
④对映异构体性质相同
【解析】(1)本题考查极性分子和非极性分子的判断,①H2O的空间构型为角形,属于极性分子;②CO2属于直线形分子,属于非极性分子;③HCl空间构型为直线形,但属于极性分子;④CCl4空间构型为正四面体,属于非极性分子;⑤NH3空间构型为三角锥形,属于极性分子;⑥CO空间构型为直线形,属于极性分子;⑦甲烷空间构型为正四面体形,属于非极性分子;⑧HClO属于极性分子;因此属于非极性分子的是②④⑦;属于极性分子的是①③⑤⑥⑧;(2)本题考查手性分子,①互为手性分子的分子互为镜像,故①正确;②利用手性催化剂形成一种最稳定的过渡态,从而只会诱导出一种手性分子,故②正确;③手性分子组成是相同的,故③正确;④对映异构体性质是不相同的,故④错误。
答案:(1)②④⑦ ①③⑤⑥⑧ (2)①②③
【规律方法】判断分子是极性分子还是非极性分子,一般通过空间构型判断,空间构型为直线形的一般是非极性分子(不同元素的双原子构成的分子除外),正四面体、平面三角形、正六边形等为非极性分子。
素养新思维
7.(2021·三明高二检测) 双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂。H2O2分子不是直线形的,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上,书面角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。试回答:
(1)H2O2分子的电子式为____________, 结构式为____________。
(2)H2O2分子中存在_____键和_____键,为_______(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)H2O2难溶于CS2,其原因是_________________。
(4)H2O2分子中氧元素的化合价为______________,原因是______________。
【解析】(2)H2O2分子的立体构型为不对称结构,应为极性分子,含有O—O非极性键和O—H极性键。(3)根据“相似相溶”原理可知,H2O2难溶于非极性溶剂CS2。
(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价。
答案:(1) H—O—O—H
(2)极性 非极性 极性
(3)H2O2为极性分子,CS2为非极性分子,根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2
(4)-1 O—O键为非极性键,O—H键为极性键,共用电子对偏向于氧,故氧元素显-1价
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