专题2.2.2分子的立体构型（2）-同步巩固2017-2018学年高二化学人教版（选修3）
文档属性
| 名称 | 专题2.2.2分子的立体构型（2）-同步巩固2017-2018学年高二化学人教版（选修3） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2018-01-04 15:41:37 | ||
图片预览
文档简介
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体构型
第2课时 分子的立体构型（2）
一、杂化轨道理论简介
1．杂化轨道理论
杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体构型提出的。
（1）轨道的杂化
在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些 _____________________发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。
注意：双原子分子中不存在杂化过程。
（2）杂化轨道
杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
2．杂化轨道的类型
（1）sp3杂化
sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而得。sp3杂化轨道间的夹角是________，立体构型为正四面体形。如图1所示。
图1
CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同。于是1个2s轨道和3个2p轨道混杂起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道(其中每个杂化轨道中s成分占1/4，p成分占3/4)，如图2所示。
图2 CH4分子中碳原子的杂化
4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使4个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的4个顶点，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道形成4个C—H σ键，从而形成CH4分子。由于4个C—H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109°28'，如图3所示。
图3
（2）sp2杂化
sp2杂化轨道是由1个s轨道和两个p轨道混杂而成的。sp2杂化轨道间的夹角是_______，呈平面三角形(如图4所示)。
图4 sp2杂化
BF3分子的形成过程：硼原子的电子排布式为1s22s22，硼原子的1个2s电子激发到1个空的2p轨道中，使硼原子的电子排布式为1s22s122。硼原子的2s轨道和两个2p轨道混杂成3个sp2杂化轨道，硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的各1个2p轨道重叠形成3个sp2?p σ键，由于3个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120°，所以BF3分子具有平面三角形结构(如图5所示)。
图5 硼原子的杂化轨道和BF3分子的结构示意图
（3）sp杂化
sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道混杂而成的。sp杂化轨道间的夹角是180°，呈__________(如图6所示)。
图6
气态BeCl2分子的形成过程：铍原子的电子排布式是1s22s2，Be的1个2s电子激发进入空的2p轨道，经过杂化形成两个sp杂化轨道，与氯原子中的3p轨道重叠形成两个sp?p σ键。由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BeCl2分子的立体构型是直线形(如图7所示)。
图7 铍原子的杂化轨道和BeCl2分子的结构示意图
3．杂化轨道类型与分子的立体构型的关系
（1）杂化轨道还能用于形成σ键和容纳孤电子对，当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道在空间彼此远离，形成的分子为对称结构；当有孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生________，形成的分子空间构型也发生变化。
（2）杂化轨道与分子立体构型的关系
杂化方式
等性杂化
不等性杂化
sp
sp2
sp3
sp3
轨道间的夹角
180°
120°
109°28'
——
——
中心原子上的
孤电子对数
0
0
0
1
2
分子立体构型
直线形
平面三角形
正四面体形
三角锥形
V形
实例
BeCl2、HgCl2
BF3
CH4、SiCl4
NH3、PH3
H2O、H2S
二、配合物理论简介
1．配位键
（1）概念：成键的两个原子或离子一方提供____________ (配体)，一方提供空轨道而形成的共价键，叫做配位键。
（2）配体：应含有孤电子对，可以是分子，也可以是离子，如NH3、H2O、F?、OH?等。
（3）成键条件：形成配位键的一方是能够提供孤电子对的原子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。
（4）配位键的表示方法：
A → B
电子对给予体 电子对接受体
H3O+的结构式：+，的结构式：+。
2．配合物
（1）概念
_______________与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
（2）配合物的形成
实验操作
实验现象
有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现__________，氨水过量后沉淀逐渐____，滴加乙醇后析出__________色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O
溶液颜色
_________
上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2＋为例，NH3分子中氮原子的________进入Cu2＋的__________，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过________________________形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为。
（3）配合物的组成
配合物由中心原子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分为_________，以[Cu (NH3)4] SO4为例表示为：
3．配合物的形成对性质的影响
（1）对溶解性的影响
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含过量的Cl?、Br?、I?、CN?和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH?。
（2）颜色的改变
当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN?形成铁的硫氰酸根配离子，其溶液显红色。
（3）稳定性增强
配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
【答案】一、1．（1）能量相近的原子轨道
2．（1）109°28' （2）120° （3）直线形 3．（1） 排斥
二、1．（1）孤电子对
2．（1）金属离子(或原子)
（2）(从左到右，从上到下)蓝色沉淀 溶解 深蓝 Cu2+＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2、Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ 变血红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 孤电子对 空轨道 共用氮原子提供的孤电子对
（3）内界和外界
一、杂化轨道类型的判断方法
1．根据杂化轨道数判断
对于ABm型分子(或离子)(A为中心原子，B为配位原子)，中心原子的价层电子对数(用n表示)即为其杂化轨道数。可先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以确定中心原子的杂化轨道类型。若n=4，则中心原子为sp3杂化；若n=3，则中心原子为sp2杂化；若n=2，则中心原子为sp杂化。如、的n均为4，所以氯原子均采用sp3杂化(但离子的空间构型不同，从价层电子对互斥模型来看，前者为三角锥形，后者为正四面体形)。
2．根据杂化轨道间的夹角判断
不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子的杂化类型。
（1）若杂化轨道之间的夹角为109°28'，则分子的中心原子采用sp3杂化；
（2）若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子采用sp2杂化；
（3）若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子采用sp杂化。
3．取代法
以中学常见的、熟悉的物质分子为基础，用其他原子或原子团取代分子中的部分原子或原子团，得到的新分子的中心原子与原分子对应的中心原子的杂化类型相同。如：
（1）CH3CH=CH2分子中碳原子的杂化类型的判断，可看作乙烯基取代了甲烷分子中的一个氢原子，则甲基中碳原子为sp3杂化，也可看作甲基取代了乙烯分子中的一个氢原子，故两个不饱和碳原子均为sp2杂化；
（2）(CH3)3N可看作三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子而得，所以其分子中氮原子采用sp3杂化；
（3）H2O2可看作羟基取代了H2O分子中一个氢原子，H2O2中氧原子应为sp3杂化；
（4）B(OH)3可看作三个羟基取代了BF3中的氟原子，可知B(OH)3中硼原子为sp2杂化。
4．根据共价键类型判断
从杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未杂化轨道形成π键，杂化轨道形成σ键。对于能够明确结构式的分子、离子，可直接用下式判断其中心原子的杂化轨道类型：
杂化轨道数n=中心原子的σ键数+中心原子的孤电子对数(多重键中只有一个σ键，其余均为π键)
（1）SiF4分子中硅原子轨道杂化类型分析，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子恰好形成4个键，无未成键电子，n=4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。
（2）基态碳原子有4个价电子，在HCHO分子中，碳原子与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O键，C=O键中有1个σ键、1个π键，碳原子无剩余价电子，n=3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。
5．等电子原理的应用
等电子体具有相同的结构特征，一般来说等电子体的中心原子的杂化类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子，可将其转化成熟悉的等电子体，然后进行判断。如、H2B=NH2分别与CO2、CH2=CH2互为等电子体，而CO2、CH2=CH2中心原子碳原子分别为sp、sp2杂化，则的中心原子氮原子为sp杂化，H2B=NH2的中心原子硼、氮原子均为sp2杂化。
（1）杂化轨道数=价层电子对数。
（2）杂化轨道类型与杂化轨道数的关系：sp—2、sp2—3、sp3—4。
（3）CO2分子中的碳原子形成双键，但碳原子不是采用sp2杂化(易错)，CO2中碳原子采用sp杂化。
试判断下列分子中心原子的杂化类型：
（1）NI3 （2）CH3Cl （3）CO2 （4）SO2
【答案】（1）sp3杂化 （2）sp3杂化 （3）sp杂化 （4）sp2杂化
【点评】（1）杂化方式的判断是一个难点，要注意积累经验，原子间形成的共价键，既包括σ键，也包括π键及大π键。
（2）根据最大重叠原理，中心原子与每个配位原子之间只能形成一个σ键，除此之外，其价电子只能形成π键或大π键。
二、配位键的理解
(1)配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。
(2)配位键的形成条件
①成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
②成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
(3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。
下列不能形成配位键的组合是
A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋
C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋
【答案】D
三、配合物
1．形成配合物的原理
形成配合物的中心原子(离子)必须存在空轨道，配体一般都存在着孤电子对。当配体接近中心原子(离子)时，为了增加成键能力，中心原子(离子)用能量相近的空轨道杂化，配体的孤电子对填到中心原子(离子)已杂化的空轨道中形成配离子。配离子的立体构型、配位数及稳定性等主要决定于杂化轨道的数目和类型。
2．常见的能形成配合物的粒子
（1）常见的含孤电子对的配体：分子如CO、NH3、H2O等；离子如Cl?、CN?、等。
（2）常见的可提供空轨道的中心原子。通常是过渡元素的离子或原子，如Cu2+、Ag+、Fe3+、Fe、Ni等。
下列关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是
A．配体为水分子，外界为Br? B．中心离子的配位数为6
C．中心离子Cr3+采取sp3杂化 D．中心离子的化合价为+2
【答案】B
1．有关杂化轨道的说法不正确的是
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
C．四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
2．下列关于配位化合物的叙述中不正确的是
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键
D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
3．下列关于原子轨道的说法正确的是
A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体
B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
4．能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为
5．下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是
A．CH4、CS2、BF3 B．CO2、H2O、NH3
C．C2H4、C2H2、C6H6 D．CCl4、BeCl2、PH3
6．向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是
A．开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液
B．Cu(OH)2溶于浓氨水的离子方程式是Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH?
C．开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解形成深蓝色溶液
D．开始生成Cu(OH)2，之后生成更稳定的配合物
7．硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的球棍模型如下图所示：
在Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有________________；配位键存在于____________原子之间(填原子的数字标号)；m＝____________(填数字)。
8．四种常见元素的性质或结构信息如下表。试根据信息回答有关问题。
元素
A
B
C
D
性质结构信息
原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对的电子
原子的M层有1对成对的p电子
原子核外电子排布为[Ar]3d104sx，有＋1、＋2两种常见化合价
有两种常见氧化物，其中有一种是冶金工业常用的还原剂
（1）写出B原子的电子排布式________。
（2）往C元素的硫酸盐溶液中逐滴加入过量A元素的氢化物水溶液，可生成的配合物的化学式为________，简要描述该配合物中化学键的成键情况：______________________。
（3）“。”表示氢原子，小黑点“·”表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。
则在以上分子中，中心原子采用sp3杂化形成化学键的是______(填序号)；在②的分子中有________个σ键和________个π键。
9．（1）Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3+的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀；在第二种配合物溶液中加入BaCl2溶液时，则无明显现象，则第一种配合物的结构式为______________，第二种配合物的结构式为_______，如果在第二种配合物溶液中滴加AgNO3溶液时，产生__________________现象。
（2）1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下图，其中配位键和氢键均采用虚线表示。
①写出基态Cu原子的核外电子排布式______________。
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式______________(必须将配位键表示出来)。
（3）很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应，如：①CH2=CH2，②CH≡CH，③
④HCHO等，其中碳原子采取sp2杂化的分子有__________(填物质序号)，预测HCHO分子的立体结构为__________形。
1．【答案】D
【解析】杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键。
2．【答案】B
【解析】配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键。
3．【答案】C
4．【答案】D
【解析】碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道，因此碳原子4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上，且自旋状态相同。
5．【答案】C
【解析】题中的CH4和CCl4为正四面体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子都是平面形结构。故选C项。
6．【答案】A
【解析】向CuCl2溶液中加入少量NaOH溶液，发生反应Cu2++2OH?Cu(OH)2↓，Cu(OH)2沉淀为蓝色，再加入适量浓氨水，发生反应Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH?，形成深蓝色溶液，故A错误。
7．【答案】sp2、sp3 4、5(或5、4) 2
【解析】由硼砂模型知1、3、5、6均代表氧原子，2、4代表B原子，利用中心原子价电子对数n＝σ键数＋孤电子对数，如果n＝2则为sp杂化，n＝3则为sp2杂化。由于2号B形成3个σ键且无孤电子对，故B原子为sp2杂化，4号B形成4个σ键，则B原子为sp3杂化；B原子提供空轨道，O原子提供孤电子对，故4、5(或5、4)原子之间形成配位键。由阴离子的组成可知，Xm－为[H4B4O9]m－，得出m＝2。
8．【答案】（1）1s22s22p63s23p4
（2）[Cu(NH3)4]SO4 中心原子与配位体之间以配位键相结合，内界与外界之间以离子键相结合
（3）①③④ 3 2
9．【答案】（1）[Co(NH3)5Br] SO4 [Co (SO4) (NH3)5] Br 淡黄色沉淀
（2）①1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
②
（3）①③④ 平面三角
【解析】由实验可知，第一种配合物的外界为，第二种配合物的外界不含有。铜处于ds区，d轨道处于全满状态。从所给的结构判断出每个Cu2+与4个H2O分子形成配位化合物。在写配离子时注意用箭头指向提供空轨道的原子。乙烯、苯、甲醛中的碳原子均采取sp2杂化，所有原子均共平面(苯中还有一个大π键)。
原子结构
物质的性质决定于结构，归根溯源，还是由每种元素原子的得失电子能力决定的。——别相信那么多告诉你怎样快速成功的技巧宝典，最终，决定一切的依然是实力，人与人之间也是如此。随着原子序数增大，核外电子数增加，你可以找到越来越容易失电子的原子，却找不到更容易得电子的原子了。——得到了很多的人，或者说能够认识到自己已经得到了很多的人，总是更容易明白施比受有福。
第二节 分子的立体构型
第2课时 分子的立体构型（2）
一、杂化轨道理论简介
1．杂化轨道理论
杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体构型提出的。
（1）轨道的杂化
在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些 _____________________发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。
注意：双原子分子中不存在杂化过程。
（2）杂化轨道
杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
2．杂化轨道的类型
（1）sp3杂化
sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而得。sp3杂化轨道间的夹角是________，立体构型为正四面体形。如图1所示。
图1
CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同。于是1个2s轨道和3个2p轨道混杂起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道(其中每个杂化轨道中s成分占1/4，p成分占3/4)，如图2所示。
图2 CH4分子中碳原子的杂化
4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使4个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的4个顶点，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道形成4个C—H σ键，从而形成CH4分子。由于4个C—H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109°28'，如图3所示。
图3
（2）sp2杂化
sp2杂化轨道是由1个s轨道和两个p轨道混杂而成的。sp2杂化轨道间的夹角是_______，呈平面三角形(如图4所示)。
图4 sp2杂化
BF3分子的形成过程：硼原子的电子排布式为1s22s22，硼原子的1个2s电子激发到1个空的2p轨道中，使硼原子的电子排布式为1s22s122。硼原子的2s轨道和两个2p轨道混杂成3个sp2杂化轨道，硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的各1个2p轨道重叠形成3个sp2?p σ键，由于3个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120°，所以BF3分子具有平面三角形结构(如图5所示)。
图5 硼原子的杂化轨道和BF3分子的结构示意图
（3）sp杂化
sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道混杂而成的。sp杂化轨道间的夹角是180°，呈__________(如图6所示)。
图6
气态BeCl2分子的形成过程：铍原子的电子排布式是1s22s2，Be的1个2s电子激发进入空的2p轨道，经过杂化形成两个sp杂化轨道，与氯原子中的3p轨道重叠形成两个sp?p σ键。由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BeCl2分子的立体构型是直线形(如图7所示)。
图7 铍原子的杂化轨道和BeCl2分子的结构示意图
3．杂化轨道类型与分子的立体构型的关系
（1）杂化轨道还能用于形成σ键和容纳孤电子对，当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道在空间彼此远离，形成的分子为对称结构；当有孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生________，形成的分子空间构型也发生变化。
（2）杂化轨道与分子立体构型的关系
杂化方式
等性杂化
不等性杂化
sp
sp2
sp3
sp3
轨道间的夹角
180°
120°
109°28'
——
——
中心原子上的
孤电子对数
0
0
0
1
2
分子立体构型
直线形
平面三角形
正四面体形
三角锥形
V形
实例
BeCl2、HgCl2
BF3
CH4、SiCl4
NH3、PH3
H2O、H2S
二、配合物理论简介
1．配位键
（1）概念：成键的两个原子或离子一方提供____________ (配体)，一方提供空轨道而形成的共价键，叫做配位键。
（2）配体：应含有孤电子对，可以是分子，也可以是离子，如NH3、H2O、F?、OH?等。
（3）成键条件：形成配位键的一方是能够提供孤电子对的原子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。
（4）配位键的表示方法：
A → B
电子对给予体 电子对接受体
H3O+的结构式：+，的结构式：+。
2．配合物
（1）概念
_______________与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
（2）配合物的形成
实验操作
实验现象
有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现__________，氨水过量后沉淀逐渐____，滴加乙醇后析出__________色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O
溶液颜色
_________
上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2＋为例，NH3分子中氮原子的________进入Cu2＋的__________，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过________________________形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为。
（3）配合物的组成
配合物由中心原子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分为_________，以[Cu (NH3)4] SO4为例表示为：
3．配合物的形成对性质的影响
（1）对溶解性的影响
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含过量的Cl?、Br?、I?、CN?和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH?。
（2）颜色的改变
当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN?形成铁的硫氰酸根配离子，其溶液显红色。
（3）稳定性增强
配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
【答案】一、1．（1）能量相近的原子轨道
2．（1）109°28' （2）120° （3）直线形 3．（1） 排斥
二、1．（1）孤电子对
2．（1）金属离子(或原子)
（2）(从左到右，从上到下)蓝色沉淀 溶解 深蓝 Cu2+＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2、Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ 变血红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 孤电子对 空轨道 共用氮原子提供的孤电子对
（3）内界和外界
一、杂化轨道类型的判断方法
1．根据杂化轨道数判断
对于ABm型分子(或离子)(A为中心原子，B为配位原子)，中心原子的价层电子对数(用n表示)即为其杂化轨道数。可先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以确定中心原子的杂化轨道类型。若n=4，则中心原子为sp3杂化；若n=3，则中心原子为sp2杂化；若n=2，则中心原子为sp杂化。如、的n均为4，所以氯原子均采用sp3杂化(但离子的空间构型不同，从价层电子对互斥模型来看，前者为三角锥形，后者为正四面体形)。
2．根据杂化轨道间的夹角判断
不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子的杂化类型。
（1）若杂化轨道之间的夹角为109°28'，则分子的中心原子采用sp3杂化；
（2）若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子采用sp2杂化；
（3）若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子采用sp杂化。
3．取代法
以中学常见的、熟悉的物质分子为基础，用其他原子或原子团取代分子中的部分原子或原子团，得到的新分子的中心原子与原分子对应的中心原子的杂化类型相同。如：
（1）CH3CH=CH2分子中碳原子的杂化类型的判断，可看作乙烯基取代了甲烷分子中的一个氢原子，则甲基中碳原子为sp3杂化，也可看作甲基取代了乙烯分子中的一个氢原子，故两个不饱和碳原子均为sp2杂化；
（2）(CH3)3N可看作三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子而得，所以其分子中氮原子采用sp3杂化；
（3）H2O2可看作羟基取代了H2O分子中一个氢原子，H2O2中氧原子应为sp3杂化；
（4）B(OH)3可看作三个羟基取代了BF3中的氟原子，可知B(OH)3中硼原子为sp2杂化。
4．根据共价键类型判断
从杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未杂化轨道形成π键，杂化轨道形成σ键。对于能够明确结构式的分子、离子，可直接用下式判断其中心原子的杂化轨道类型：
杂化轨道数n=中心原子的σ键数+中心原子的孤电子对数(多重键中只有一个σ键，其余均为π键)
（1）SiF4分子中硅原子轨道杂化类型分析，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子恰好形成4个键，无未成键电子，n=4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。
（2）基态碳原子有4个价电子，在HCHO分子中，碳原子与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O键，C=O键中有1个σ键、1个π键，碳原子无剩余价电子，n=3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。
5．等电子原理的应用
等电子体具有相同的结构特征，一般来说等电子体的中心原子的杂化类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子，可将其转化成熟悉的等电子体，然后进行判断。如、H2B=NH2分别与CO2、CH2=CH2互为等电子体，而CO2、CH2=CH2中心原子碳原子分别为sp、sp2杂化，则的中心原子氮原子为sp杂化，H2B=NH2的中心原子硼、氮原子均为sp2杂化。
（1）杂化轨道数=价层电子对数。
（2）杂化轨道类型与杂化轨道数的关系：sp—2、sp2—3、sp3—4。
（3）CO2分子中的碳原子形成双键，但碳原子不是采用sp2杂化(易错)，CO2中碳原子采用sp杂化。
试判断下列分子中心原子的杂化类型：
（1）NI3 （2）CH3Cl （3）CO2 （4）SO2
【答案】（1）sp3杂化 （2）sp3杂化 （3）sp杂化 （4）sp2杂化
【点评】（1）杂化方式的判断是一个难点，要注意积累经验，原子间形成的共价键，既包括σ键，也包括π键及大π键。
（2）根据最大重叠原理，中心原子与每个配位原子之间只能形成一个σ键，除此之外，其价电子只能形成π键或大π键。
二、配位键的理解
(1)配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。
(2)配位键的形成条件
①成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
②成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
(3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。
下列不能形成配位键的组合是
A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋
C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋
【答案】D
三、配合物
1．形成配合物的原理
形成配合物的中心原子(离子)必须存在空轨道，配体一般都存在着孤电子对。当配体接近中心原子(离子)时，为了增加成键能力，中心原子(离子)用能量相近的空轨道杂化，配体的孤电子对填到中心原子(离子)已杂化的空轨道中形成配离子。配离子的立体构型、配位数及稳定性等主要决定于杂化轨道的数目和类型。
2．常见的能形成配合物的粒子
（1）常见的含孤电子对的配体：分子如CO、NH3、H2O等；离子如Cl?、CN?、等。
（2）常见的可提供空轨道的中心原子。通常是过渡元素的离子或原子，如Cu2+、Ag+、Fe3+、Fe、Ni等。
下列关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是
A．配体为水分子，外界为Br? B．中心离子的配位数为6
C．中心离子Cr3+采取sp3杂化 D．中心离子的化合价为+2
【答案】B
1．有关杂化轨道的说法不正确的是
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
C．四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
2．下列关于配位化合物的叙述中不正确的是
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键
D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
3．下列关于原子轨道的说法正确的是
A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体
B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
4．能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为
5．下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是
A．CH4、CS2、BF3 B．CO2、H2O、NH3
C．C2H4、C2H2、C6H6 D．CCl4、BeCl2、PH3
6．向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是
A．开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液
B．Cu(OH)2溶于浓氨水的离子方程式是Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH?
C．开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解形成深蓝色溶液
D．开始生成Cu(OH)2，之后生成更稳定的配合物
7．硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的球棍模型如下图所示：
在Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有________________；配位键存在于____________原子之间(填原子的数字标号)；m＝____________(填数字)。
8．四种常见元素的性质或结构信息如下表。试根据信息回答有关问题。
元素
A
B
C
D
性质结构信息
原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对的电子
原子的M层有1对成对的p电子
原子核外电子排布为[Ar]3d104sx，有＋1、＋2两种常见化合价
有两种常见氧化物，其中有一种是冶金工业常用的还原剂
（1）写出B原子的电子排布式________。
（2）往C元素的硫酸盐溶液中逐滴加入过量A元素的氢化物水溶液，可生成的配合物的化学式为________，简要描述该配合物中化学键的成键情况：______________________。
（3）“。”表示氢原子，小黑点“·”表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。
则在以上分子中，中心原子采用sp3杂化形成化学键的是______(填序号)；在②的分子中有________个σ键和________个π键。
9．（1）Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3+的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀；在第二种配合物溶液中加入BaCl2溶液时，则无明显现象，则第一种配合物的结构式为______________，第二种配合物的结构式为_______，如果在第二种配合物溶液中滴加AgNO3溶液时，产生__________________现象。
（2）1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下图，其中配位键和氢键均采用虚线表示。
①写出基态Cu原子的核外电子排布式______________。
②写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式______________(必须将配位键表示出来)。
（3）很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应，如：①CH2=CH2，②CH≡CH，③
④HCHO等，其中碳原子采取sp2杂化的分子有__________(填物质序号)，预测HCHO分子的立体结构为__________形。
1．【答案】D
【解析】杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键。
2．【答案】B
【解析】配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键。
3．【答案】C
4．【答案】D
【解析】碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道，因此碳原子4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上，且自旋状态相同。
5．【答案】C
【解析】题中的CH4和CCl4为正四面体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子都是平面形结构。故选C项。
6．【答案】A
【解析】向CuCl2溶液中加入少量NaOH溶液，发生反应Cu2++2OH?Cu(OH)2↓，Cu(OH)2沉淀为蓝色，再加入适量浓氨水，发生反应Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH?，形成深蓝色溶液，故A错误。
7．【答案】sp2、sp3 4、5(或5、4) 2
【解析】由硼砂模型知1、3、5、6均代表氧原子，2、4代表B原子，利用中心原子价电子对数n＝σ键数＋孤电子对数，如果n＝2则为sp杂化，n＝3则为sp2杂化。由于2号B形成3个σ键且无孤电子对，故B原子为sp2杂化，4号B形成4个σ键，则B原子为sp3杂化；B原子提供空轨道，O原子提供孤电子对，故4、5(或5、4)原子之间形成配位键。由阴离子的组成可知，Xm－为[H4B4O9]m－，得出m＝2。
8．【答案】（1）1s22s22p63s23p4
（2）[Cu(NH3)4]SO4 中心原子与配位体之间以配位键相结合，内界与外界之间以离子键相结合
（3）①③④ 3 2
9．【答案】（1）[Co(NH3)5Br] SO4 [Co (SO4) (NH3)5] Br 淡黄色沉淀
（2）①1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
②
（3）①③④ 平面三角
【解析】由实验可知，第一种配合物的外界为，第二种配合物的外界不含有。铜处于ds区，d轨道处于全满状态。从所给的结构判断出每个Cu2+与4个H2O分子形成配位化合物。在写配离子时注意用箭头指向提供空轨道的原子。乙烯、苯、甲醛中的碳原子均采取sp2杂化，所有原子均共平面(苯中还有一个大π键)。
原子结构
物质的性质决定于结构，归根溯源，还是由每种元素原子的得失电子能力决定的。——别相信那么多告诉你怎样快速成功的技巧宝典，最终，决定一切的依然是实力，人与人之间也是如此。随着原子序数增大，核外电子数增加，你可以找到越来越容易失电子的原子，却找不到更容易得电子的原子了。——得到了很多的人，或者说能够认识到自己已经得到了很多的人，总是更容易明白施比受有福。