(讲义)第2章 第2节 能力课时2 分子的空间结构及中心原子杂化轨道类型的判断方法-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修2(人教版2019)

能力课时2　分子的空间结构及中心原子杂化轨道类型的判断方法 在理解价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上，建立分子空间结构模型的推导方法，能确定中心原子杂化轨道类型。 杂化轨道类型的判断方法 1．根据杂化轨道数目判断 内容 杂化轨 道数目 杂化轨 道类型 举例 对于ABm型分子(或离子)，中心原子A的价层电子对数为其杂化轨道数。可先确定分子或离子的VSEPR模型，然后确定中心原子的杂化轨道类型 4 sp3 如ClO、ClO的价层电子对数均为4，则杂化轨道数均为4，所以氯原子均采用sp3杂化(但二者的空间结构不同，前者为三角锥形，后者为正四面体形) 3 sp2 2 sp 2．根据杂化轨道间的夹角判断 内容 夹角 杂化轨道类型 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中心原子的杂化轨道类型 109°28′ sp3 120° sp2 180° sp 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轨道类型相同。如： (1)CH3CH===CH2分子可看作乙烯基取代了CH4分子中的一个氢原子而得，则甲基中碳原子为sp3杂化，也可看作甲基取代了CH2===CH2分子中的一个氢原子而得，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。 4．根据共价键类型判断 由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n＝中心原子形成的σ键数＋中心原子上的孤电子对数。例如： (1)在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n＝4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。 (2)在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C===O，C===O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n＝3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。 【例1】　A、B、C、D、E是五种原子序数依次增大的前四周期元素。A、B、C是位于p区的同一周期的元素，C的价层电子排布式为nsnnp2n，A与C原子核外的未成对电子数相等；DC2与BC互为等电子体；E为过渡元素，其原子核外没有未成对电子。请回答下列问题： (1)E在周期表中的位置为__________。与E同区、同周期元素原子的价层电子排布式是__________。 (2)A、B、C均可与氢元素形成氢化物，它们的简单氢化物稳定性由强到弱的顺序为__________(用分子式表示)。 (3)A、B、C的简单氢化物中，键角由大到小的顺序为__________(用分子式表示)，其中B的简单氢化物的VSEPR模型为__________，C的简单氢化物的空间结构为__________。 (4)A、C两种元素能形成化合物AC2，该分子的结构式为__________，中心原子的杂化轨道类型为__________，根据电子云重叠方式的不同，分子中共价键的类型有__________。 [解析]　C的价层电子排布式为nsnnp2n，n＝2，则C为氧元素；A与C原子核外的未成对电子数相等，则A为碳元素；A、B、C的原子序数依次增大，则B为氮元素；DC2与BC互为等电子体，则D应为硫元素；E为过渡元素，其原子核外没有未成对电子，则E为锌元素。(1)Zn的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2，在周期表中的位置为第四周期第ⅡB族。与Zn同区、同周期的元素为Cu，其原子的价层电子排布式是3d104s1。(2)C、N、O均可与氢元素形成氢化物，它们的简单氢化物分别为CH4、NH3、H2O，非金属性C<N<O，则简单氢化物的稳定性由强到弱的顺序为H2O>NH3>CH4。(3)CH4、NH3、H2O中键角依次为109°28′、107°、105°，由大到小的顺序为CH4>NH3>H2O；NH3的VSEPR模型为四面体形；H2O的空间结构为V形。(4)C、O两种元素能形成化合物CO2，CO2的结构式为O===C===O，中心原子C的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp，根据电子云重叠方式的不同，分子中共价键的类型有σ键、π键。 [答案]　(1)第四周期第ⅡB族　3d104s1　(2)H2O>NH3>CH4　(3)CH4>NH3>H2O　四面体形　V形　(4)O===C===O　sp　σ键、π键 1．下列分子中的中心原