内容正文:
判断分子(或离子)的空间结构和键角时,要能够正确计算价层电子对数:一是运用计算式推导出价层电子对数;二是看σ键电子对数。
一 分子的空间结构与杂化类型间的关系
1.当杂化轨道全部用于形成σ键时,分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。
杂化类型
sp
sp2
sp3
轨道组成
一个ns轨道和一个np轨道
一个ns轨道和两个np轨道
一个ns轨道和三个np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
空间结构
直线形
平面三角形
正四面体
2.当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时,由于孤电子对参与互相排斥,会使分子的空间结构与杂化轨道的形状有所区别。在杂化轨道的基础上,略去孤电子对,即为分子的空间结构。例如:
分子
VSEPR模型
中心原子杂
化轨道类型
分子的空间结构
(略去孤电子对)
SO2
sp2
(V形)
H2O
sp3
(V形)
NH3
sp3
(三角锥形)
学生用书↓第39页
【微自测】 判断正误
1.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体( )
2.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2,分子的空间结构为V形( )
3.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp,分子的空间结构为直线形( )
4.SO的空间结构为平面三角形( )
答案:1.× 2.× 3.√ 4.×
硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料,可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物,请根据下列信息回答有关问题:
(1)硼砂中阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的空间结构模型如图所示,则在Xm-中,2号硼原子的杂化类型为__________;m=__________(填数字)。
(2)BN中B的化合价为__________,请解释原因:__________________________________
________________________________________________________________________。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF的空间结构为__________;NaBF4的电子式为____________。
解析:(1)根据图示可知,2号B原子的价层电子对数为3,且无孤电子对,故采取sp2杂化;该阴离子的化学式为[H4B4O9]m-,其中H显+1价、B显+3价、O显-2价,所以m=2。(2)由于电负性:N>B,所以BN中B显+3价。(3)BF的空间结构为正四面体;NaBF4的电子式为。
答案:(1)sp2 2 (2)+3 N的电负性大于B的电负性 (3)正四面体
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、CS2 B.H2O、SO2
C.SO2、CH4 D.NF3、CH2O
A [BeCl2中Be原子采取sp杂化,BeCl2是直线形结构,CS2中C原子采取sp杂化,CS2是直线形结构,A项符合题意;同样分析可知,根据价层电子对互斥模型可知,H2O中O原子的孤电子对数为=2,σ键电子对数为2,采取sp3杂化,故H2O为V形结构,SO2中S原子的孤电子对数为=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;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。]
2.下列说法正确的是( )
①CS2为V形分子 ②ClO的空间结构为平面三角形 ③SF6中有6个完全相同的成键电子对 ④SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
C [①CS2和CO2分子的空间结构相同,为直线形分子,错误;②ClO中Cl的价层电子对数为3+×(7+1-2×3)=4,含有1个孤电子对,则ClO的空间结构为三角锥形,错误;③SF6中含有6个S—F,每个S—F含有1个成键电子对,则SF6分子中有6个完全相同的成键电子对,正确;④SiF4中Si的价层电子对数为4+×(4-1×4)=4,SO中S的价层电子对数为3+×(6+2-2×3)=4,则SiF4和SO的中心原子均采取sp3杂化,正确。]
二 键角的大小比较
影响键角大小的因素主要有中心原子的杂化类型、中心原子孤电子对数、配位原子的电负性大小、中心原子的电负性大小等,这几个影响键角的因素都是有