应用课
第二章 分子结构与性质
课时7 分子的空间结构及判断方法
【学习目标】
掌握分子（离子）空间结构的判断方法。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握分子（离子）空间结构的判断方法。 任务： 判断分子空间结构的常见方法 1．用价层电子对互斥模型判断 价层电子对互斥模型说明价层电子对的排斥作用对分子空间结构的影响，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致。 (2)当中心原子有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不一致。 2．用杂化轨道理论判断 杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角分子的空间结构实例sp2180°直线形BeCl2、CH≡CHsp23120°平面三角形BF3、BCl3sp34109°28′四面体形CH4、CCl4、CH3Cl
3．用键角判断 分子类型分子的空间结构键角键的极性分子极性实例A2直线形(对称)—非极性键非极性H2、O2、N2等AB直线形(不对称)—极性键极性HX、CO、NO等AB2或B2A直线形(对称)180°极性键非极性CO2、CS2等V形(不对称)—极性键极性H2O、H2S等AB3平面三角形(对称)120°极性键非极性BF3、SO3等三角锥形(不对称)—极性键极性NH3、PCl3等AB4正四面体形(对称)109°28′极性键非极性CH4、CCl4等
针对训练1.下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是( ) A．BeCl2、CO2 B．H2O、SO2 C．SO2、CH4 D．NF3、CH2O 答案：A 解析：根据价层电子对互斥模型可知，H2O中O原子的孤电子对数＝＝2，σ键电子对数为2，采取sp3杂化，故H2O为V形结构，SO2中S原子的孤电子对数＝＝1，σ键电子对数为2，采取sp2杂化，故SO2为V形结构，B项不符合题意；同样分析可知，BeCl2中Be原子采取sp杂化，BeCl2是直线形结构，CO2中C原子采取sp杂化，CO2是直线形结构，A项符合题意；SO2中S原子采取sp2杂化，SO2是V形结构，CH4中C原子采取sp3杂化，CH4是正四面体形结构，C项不符合题意；NF3中N原子采取sp3杂化，NF3是三角锥形结构，CH2O中C原子采取sp2杂化，CH2O是平面三角形结构，D项不符合题意。 针对训练2.下列粒子的中心原子的杂化轨道类型和粒子的空间结构不正确的是( ) A．PCl3中P原子为sp3杂化，为三角锥形 B．PH中P原子为sp3杂化，为正四面体形 C．OF2中O原子为sp杂化，为直线形 D．SO2中S原子为sp2杂化，为V形 答案：C 解析：OF2中心原子O的价层电子对数＝2＋×(6－2×1)＝4，O原子为sp3杂化，有2个孤电子对，故空间结构为V形，C错误。 针对训练3.已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是( ) A．X原子一定是sp2杂化 B．X原子一定是sp3杂化 C．X原子上一定存在孤电子对 D．VSEPR模型一定是平面三角形 答案：C 解析：若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有一对孤电子对或两对孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下X的原子轨道可能为sp2杂化，也可能是sp3杂化，A、B项错误，C项正确；若X有两对孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D项错误。 针对训练4.(双选)下列有关描述正确的是( ) A．NO为V形分子 B．ClO的空间结构为平面三角形 C．NO的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形 D．ClO的VSEPR模型、空间结构不相同 答案：CD 解析：NO中N原子的价层电子对数＝3＋×(5－2×3＋1)＝3，没有孤电子对，故A项错误，C项正确；ClO中氯原子的价层电子对数＝3＋×(7－3×2＋1)＝4，有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体形而空间结构为三角锥形，B项错误，D项正确。 针对训练5.氯的含氧酸根离子有ClO－、ClO、ClO、ClO等，关于它们的说法不正确的是( ) A．ClO的中心Cl原子采取sp3杂化 B．ClO的空间结构为三角锥形 C．ClO的空间结构为直线形 D．ClO－中Cl原子的杂化类型与ClO相同 答案：C 解析：ClO的中心原子Cl的孤电子对数为0，与中心Cl原子结合的O原子数为4，则Cl原子采取sp3杂化，A正确；ClO的中心原子Cl的价层电子对数为3＋＝4，且含有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，B正确；ClO的中心原子Cl的价层电子对数为2＋＝4，且含有2个孤电子对，空间结构为V形，C错误；ClO－中Cl原子的孤电子对数为3，与Cl原子结合的O原子数为1，Cl原子采取sp3杂化，ClO中Cl原子的孤电子对数为2，与Cl原子结合的O原子数为2，Cl原子采取sp3杂化，D正确。 针对训练6.原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。 请回答下列问题： (1)BF3分子的空间结构为__________，NF3分子的空间结构为__________。 (2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是__________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是__________，采取sp3杂化的分子是__________。 (3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因是________________________________。 答案：(1)平面三角形 三角锥形 (2)CH≡CH CH2===CH2、 CH3CH3 (3)CH4分子中的C原子上没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1个孤电子对，H2O分子中O原子上有2个孤电子对，中心原子上孤电子对数越多，对成键电子对的排斥作用越大，则键角越小 解析：(1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的空间结构为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，存在一个孤电子对，所以其分子的空间结构为三角锥形。 (2)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯和苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化。 (3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C原子均采取sp3杂化，而在O原子上有2个孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1个孤电子对，对成键电子对的排斥作用没有水分子的大；C原子上无孤电子对，键角最大。
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第二章 分子结构与性质
课时7 分子的空间结构及判断方法
【学习目标】
掌握分子（离子）空间结构的判断方法。
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目标：掌握分子（离子）空间结构的判断方法。 任务： 判断分子空间结构的常见方法 1．用价层电子对互斥模型判断 价层电子对互斥模型说明价层电子对的排斥作用对分子空间结构的影响，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致。 (2)当中心原子有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不一致。 2．用杂化轨道理论判断 杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角分子的空间结构实例sp2180°直线形BeCl2、CH≡CHsp23120°平面三角形BF3、BCl3sp34109°28′四面体形CH4、CCl4、CH3Cl
3．用键角判断 分子类型分子的空间结构键角键的极性分子极性实例A2直线形(对称)—非极性键非极性H2、O2、N2等AB直线形(不对称)—极性键极性HX、CO、NO等AB2或B2A直线形(对称)180°极性键非极性CO2、CS2等V形(不对称)—极性键极性H2O、H2S等AB3平面三角形(对称)120°极性键非极性BF3、SO3等三角锥形(不对称)—极性键极性NH3、PCl3等AB4正四面体形(对称)109°28′极性键非极性CH4、CCl4等
针对训练1.下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是( ) A．BeCl2、CO2 B．H2O、SO2 C．SO2、CH4 D．NF3、CH2O 针对训练2.下列粒子的中心原子的杂化轨道类型和粒子的空间结构不正确的是( ) A．PCl3中P原子为sp3杂化，为三角锥形 B．PH中P原子为sp3杂化，为正四面体形 C．OF2中O原子为sp杂化，为直线形 D．SO2中S原子为sp2杂化，为V形 针对训练3.已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是( ) A．X原子一定是sp2杂化 B．X原子一定是sp3杂化 C．X原子上一定存在孤电子对 D．VSEPR模型一定是平面三角形 针对训练4.(双选)下列有关描述正确的是( ) A．NO为V形分子 B．ClO的空间结构为平面三角形 C．NO的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形 D．ClO的VSEPR模型、空间结构不相同 针对训练5.氯的含氧酸根离子有ClO－、ClO、ClO、ClO等，关于它们的说法不正确的是( ) A．ClO的中心Cl原子采取sp3杂化 B．ClO的空间结构为三角锥形 C．ClO的空间结构为直线形 D．ClO－中Cl原子的杂化类型与ClO相同 针对训练6.原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。 请回答下列问题： (1)BF3分子的空间结构为__________，NF3分子的空间结构为__________。 (2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是__________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是__________，采取sp3杂化的分子是__________。 (3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因是________________________________。
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