【世纪金榜】2015-2016学年高中化学 模块复习课3 分子空间结构与物质性质课件 苏教版选修3

课件41张PPT。第3课　
分子空间结构与物质性质平面三角形 正四面体型sp直线形sp3V形sp2平面三角形sp3三角锥型sp3正四面体型非极性分子非极性分子极性分子空轨道孤电子对一、杂化轨道
1.(2015·镇江高二检测)在硼酸[B(OH)3]分子中,硼原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中硼原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是　(　　)
A.sp,范德华力　　　　B.sp2,范德华力
C.sp2,氢键 D.sp3,氢键【解析】选C。由于石墨的结构是平面六边形,每个碳原子以sp2杂化轨道的类型形成的三个共价键是正三角形构型,而硼酸[B(OH)3]分子中,硼原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。因此硼原子杂化轨道的类型为sp2杂化,且羟基之间作用力为氢键。2.(2015·襄阳高二检测)四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期,已知它们的核电荷数依次增加,且核电荷数之和为51;Y原子的L层p轨道中有2个电子;Z与Y原子的价层电子数相同;W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1,其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶1。
(1)Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b,它们
的分子式分别是　　　　、　　　　;杂化轨道分别是　　　　、
　　　　;a分子的立体结构是　　　　。(2)Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是______
晶体、　　　　晶体。
(3)X的氧化物与Y的氧化物中,分子极性较小的是__________(填分子式)。
(4)Y与Z比较,电负性较大的是　　　　(填元素符号),W的+2价离子的核外电子排布式是　　　　。【解析】由Y原子的L层p轨道中有2个电子,可知Y为碳;Z与Y原子的价层电子数相同,可知Z为硅;W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4∶1(L层电子数是8,最外层电子数是2),其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5∶1(最外层电子数是2,d轨道中的电子数是10),可知W原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2,即W为锌;最后由X、Y、Z、W核电荷数之和为51,可知X的核电荷数为51-(6+14+30)=1,即X为氢(H)。(1)Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b,它们的分子式分别是CH4、SiH4;杂化轨道分别是sp3、sp3;a分子的立体结构是正四面体。
(2)Y的最高价氧化物(CO2)和Z的最高价氧化物(SiO2)的晶体类型分别是分子晶体、原子晶体。
(3)X的氧化物(H2O)与Y的氧化物(CO2)中,分子极性较小的是CO2。
(4)Y与Z比较,非金属性碳(C)大于硅(Si),故电负性较大的是C;W(Zn)的+2价离子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。答案:(1)CH4　SiH4　sp3　sp3　正四面体
(2)分子　原子
(3)CO2
(4)C　1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d103.(1)在BF3分子中,F—B—F的键角是　　　　,硼原子的杂化轨道
类型为　　　　,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B 的立体结构
为　　　　。
(2)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中氧原子采用　　　　杂化。H3O+中
H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,原因是　　　　　　　　。(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代
形成的另一种氮化物。NH3分子的空间构型是　　　　;N2H4分子中
氮原子轨道的杂化类型是　　　　　　　　。
(4)S 的立体构型是　　　　,其中硫原子的杂化轨道类型
是　　　　。【解析】(1)BF3是平面三角形,硼原子采取sp2杂化,B 中B的价电
子对数是 ×(3+4+1)=4,且硼原子无孤电子对,B 为正四面体结构;
(2)H3O+中氧原子采用sp3杂化,氧原子只有一对孤电子对,对成键电子
对的排斥力较小;(3)NH3分子的空间构型是三角锥型,NH3中氮原子轨
道的杂化类型是sp3,而肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子
被—NH2(氨基)取代形成的,所以N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型也
是sp3;(4)中心原子S的价电子对数为 ×(6+2)=4,所以S的杂化轨道
类型为sp3,S 的立体构型为正四面体型。答案:(1)120°　sp2　正四面体
(2)sp3　H2O中氧原子有两对孤电子对,H3O+中氧原子有一对孤电子对,排斥力较小
(3)三角锥型　sp3　(4)正四面体　sp34.(2015·开封高二检测)已知A、B、C、D、E五种元素的原子序数依次增大,其中A原子所处的周期数、族序数都与其原子序数相等;B原子核外电子有6种不同的运动状态,s轨道电子数是p轨道电子数的两倍;D原子L电子层上有2对成对电子;E的+1价阳离子的核外有3层电子且各层均处于全满状态。(1)E元素基态原子的核外电子排布式为___________________。
(2)B、C、D三种元素的第一电离能由小到大的顺序为__________
__________________________________________(填元素符号),
其原因是___________________________________________。
(3)B2A4是石油炼制的重要产物之一。B2A4分子中B原子轨道的杂化类型为　　　　;1 mol B2A4分子中含　　　　molσ键。(4)已知D、E能形成晶胞结构如图所示的两种化合物,则化学式:甲为　　　　,乙为　　　　;高温时,甲易转化为乙的原因为____
_____________________________________________________。【解析】原子序数与周期数、族序数都相等的元素只有氢元素,即A为氢元素;B原子核外电子有6种不同的运动状态,因原子核外电子运动状态互不相同,故B为碳元素;L层有两对成对电子,则该层电子排布为2s22p4,即D为氧元素,则C为氮元素;E的+1价阳离子的核外有3层电子且各层均处于全满状态,则E元素应为第ⅠB族的铜元素。(2)同周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势,但由于氮元素的2p轨道处于半满状态,较稳定,故其第一电离能大于相邻的碳元素和氧元素,故第一电离能的大小顺序为N>O>C。(3)C2H4分子中碳原子的成键电子对数为(4+2)/2=3,故碳原子的轨道
杂化类型为sp2杂化。(4)甲晶胞中白色球有8个处于顶点、4个处于棱
上、2个处于面心、1个处于体心:8× +4× +2× +1=4,4个黑色
球均处于晶胞体内,故甲晶胞的化学式为CuO。乙晶胞中白色球代表的
元素8个处于顶点、1个处于体心:8× +1=2,黑色球4个均处于晶胞体
内,故乙晶胞的化学式为Cu2O。CuO和Cu2O中铜的化合价分别为+2、+1,
故CuO和Cu2O中的铜原子的电子排布式分别为1s22s22p63s23p63d9、1s22s22p63s23p63d10,Cu2O中铜的各轨道均处于全满状态,性质稳定。答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2)C(3)sp2　5
(4)CuO　Cu2O　Cu2O中Cu的各轨道均为全充满状态,较稳定【名师点拨】分子空间构型的判断方法
杂化轨道类型与分子构型:当原子成键时,原子的价层原子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间形状不同。对于ABm型分子,中心原子轨道杂化方式相同,但孤电子对数不同,分子构型也不同。见下表:二、分子空间构型、分子极性
1.(2015·银川高二检测)下列说法正确的是　(　　)
A.第2周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大
B.卤族元素中氟的电负性最大
C.CO2、SO2都是直线形的非极性分子
D.CH2＝CH2分子中共有四个σ键和一个π键【解析】选B。由于铍为2s2的全满结构、氮为2s2全满2p3半满的稳定结构,其第一电离能比其后一个要高,因此第2周期元素的第一电离能不是随原子序数递增依次增大;氟是最外层电子数最多、电子层数最少的元素,因此氟的电负性最大;SO2中硫为sp2杂化,不是直线形分子;CH2＝CH2分子中有四个C—Hσ键、一个C—Cσ键和一个C—Cπ键。2.(2015·茂名高二检测)氨气分子空间构型是三角锥型,而甲烷是正四面体型,这是因为　(　　)
A.两种分子的中心原子杂化轨道类型不同,NH3为sp2型杂化,而CH4是sp3型杂化
B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道,CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道
C.NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强
D.氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子【解析】选C。氨分子中氮和甲烷分子中碳均采取sp3杂化,前者为不等性杂化,后者为等性杂化。由于氨分子中有一对孤电子对,对其他N—H成键电子对排斥,使氨分子中3个N—H键空间构型呈三角锥型分布。【名师点拨】价层电子对互斥模型与分子空间构型
价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,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。
当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。见表:三、配合物的综合考查
1.(2015·苏州高二检测)已知A、B、C、D、E都是元素周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数A　　　　杂化。
(2)写出化合物AC2的电子式:　　　　;一种由B、C组成的化合物
与AC2互为等电子体,其化学式为　　　　　　。
(3)E的核外电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　　　　,
ECl3与B、C的氢化物形成的配合物的化学式为　　　　。
(4)B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时,B被
还原到最低价,该反应的化学方程式是　　　　　　。【解析】元素推断是解决本题的关键之一,E是铬、A为碳、B为氮、C为氧、D为镁。(1)B的氢化物是NH3,其中氮原子为sp3杂化,分子空间结构为三角锥型。(2)AC2是CO2,和N2O互为等电子体。(3)E是铬元素,原子核外有24个电子,按电子排布规律可写其电子排布式为[Ar]3d54s1,书写时要注意洪特规则的应用;CrCl3中铬为+3价,形成六配位配合物,配体NH34个、配体H2O 2个,配合物为[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3。(4)按氧化还原反应规律即可写出镁和稀硝酸反应生成硝酸铵(氮的最低价)的反应。答案:(1)三角锥型　sp3　(2) 　 N2O
(3)1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)
[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3
(4)4Mg+10HNO3====4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O2.(2015·无锡高二检测)分子式为Pt(NH3)2Cl2的配位化合物有顺铂和反铂两种同分异构体:(1)C、N、O三种元素的电负性由大到小的顺序是　　　　;镍元素与铂元素位于同一族,写出镍元素基态原子的电子排布式:　　　　。
(2)顺铂和反铂的物理性质有很大差异,其中只有一种易溶于水,请你通过所学知识判断哪一种易溶于水,并说明理由:______________
_____________________________________________________。
(3)金属铂的原子堆积方式为铜型(面心立方堆积),一个金属铂的晶胞中含有　　　　个铂原子。(4)NH3还能与很多化合物通过配位键发生相互作用。例如,科学家潜心研究的一种可作储氢材料的化合物X是NH3与第2周期另一种元素的氢化物相互作用的产物,X是乙烷的等电子体;加热化合物X会缓慢释放H2,转变为化合物Y,Y是乙烯的等电子体。
①化合物X的结构式为　　　　(必须标明配位键)。
②化合物X、Y分子中,氮元素分别发生了　　　　杂化。【解析】(1)非金属元素越活泼,则电负性越大,根据元素周期律可得出C、N、O三种元素的电负性从大到小的顺序;镍元素位于元素周期表第4周期Ⅷ族,是28号元素,其电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2。
(2)水是极性溶剂,易溶于水的是极性分子顺铂。(3)面心立方堆积每一个晶胞中有4个原子。答案:(1)O>N>C　1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2
(2)顺铂易溶于水,因为它是极性分子,易溶于极性溶剂
(3)4　(4)①
②sp3和sp2【名师点拨】
(1)通常配位数等于中心离子化合价的2倍。如化合价+1的离子常形成配位数为2的配合物,如[Ag(NH3)2]+、[AgCl2]-和[AgI2]-等。(2)几种典型配合物的空间结构。配合物的空间构型除了与配位数密切相关外,还与配体种类有关,
例如,配位数同样是4,但 为四面体构型,而[Ni(CN)4]2-则为平面正方形。