内容正文:
实践与应用:制作分子的空间结构模型(见学生用书P51)
[研究目的]
实物模型可以建立对分子的空间结构的直观认识,通过借助实物搭建分子的空间结构模型的活动,使抽象性极强的分子结构直观化。
[研究任务]
用橡皮泥或黏土和牙签等材料制作下列分子的空间结构模型。
分子
键长/pm
键角
H2
74
—
Cl2
198
—
H2O
96
105°
CO2
116
180°
NH3
101
107°
CH4
109
109°28′
[问题思考]
1.什么是键长、键角?能说H2、Cl2的键角为180°吗?
答案:键长是构成化学键的两个原子的核间距;在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角称为键角。不能说H2、Cl2的键角为180°,因为它们是双原子分子,只有一个共价键。
2.键长、键能的大小和分子的稳定性有什么关系?
答案:键长越短,键能越大,分子越稳定。
3.中心原子同是sp3杂化的分子,键角和孤电子对的多少有什么关系?
答案:孤电子对数越多,排斥作用越强,键角越小。
4.将形状、大小相同的4个气球用橡皮筋扎在一起,这4个气球是一个什么样的状态?
答案:呈四面体状态
下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是( D )
A.PCl3中P原子为sp3杂化,为三角锥形
B.BCl3中B原子为sp2杂化,为平面三角形
C.CS2中C原子为sp杂化,为直线形
D.H2S中S原子为sp杂化,为直线形
解析:PCl3分子中P原子形成3个σ键,孤电子对数为=1,为sp3杂化,分子空间结构为三角锥形,A正确;BCl3分子中B原子形成3个σ键,孤电子对数为=0,为sp2杂化,分子空间结构为平面三角形,B正确;CS2分子中C原子形成2个σ键,孤电子对数为=0,为sp杂化,分子空间结构为直线形,C正确;H2S分子中,S原子形成2个σ键,孤电子对数为=2,为sp3杂化,分子空间结构为V形,D错误。
推理是学习化学的一种重要方法。下列推理合理的是( B )
A.SO2中硫原子采取sp2杂化,则CO2中碳原子也采取sp2杂化
B.NH3分子的空间结构是三角锥形,则NCl3分子的空间结构也是三角锥形
C.H2O分子的键角是105°,则H2S分子的键角也是105°
D.PCl3分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构,则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构
解析:一个二氧化碳分子中含有2个σ键且中心原子不含孤电子对,所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化,A项错误;NH3、NCl3中N原子都采取sp3杂化,有1个孤电子对,所以分子的空间结构都是三角锥形,B项正确;S的电负性比O小,而且原子半径大,所以H2S中S—H上的电子对比H2O中O—H上的电子对更偏离中心原子,所以排斥力也相应比较小,键角也稍小,C项错误;BF3分子中B元素化合价为+3价,B原子最外层未达到8电子结构,D项错误。
[归纳总结]
比较键角大小的思维模型
下列粒子的空间结构不同于其他三种的是( C )
A.气态SeO3 B.气态SO3
C.SO D.NO
解析:A项,SeO3中Se是sp2杂化,孤电子对数为0,键角120°,为平面三角形结构;B项,三氧化硫中硫是sp2杂化,孤电子对数为0,键角120°,为平面三角形结构;C项,亚硫酸根离子中的硫采用sp3杂化,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形;D项,硝酸根离子中N是sp2杂化,孤电子对数为0,为平面三角形结构;空间结构不同于其他三种的是SO,故选C。
用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。
分子或离子
VSEPR模型名称
空间结构名称
BeCl2
__直线形__
__直线形__
SCl2
__四面体形__
__V形__
PF3
__四面体形__
__三角锥形__
NH
__正四面体形__
__正四面体形__
SO
__四面体形__
__三角锥形__
解析:二氯化铍分子中铍原子的价层电子对数为2,孤电子对数为0,分子的VSEPR模型为直线形,空间结构为直线形;二氯化硫分子中硫原子的价层电子对数为4,孤电子对数为2,分子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为V形;三氟化磷分子中磷原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,分子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为三角锥形;铵根离子中氮原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,NH的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形;亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,SO的VSEPR模型为正四面体形,空间结构为三角锥形。
[迁移应用]
1.下列有关键参数的比较错误的是( C )
A.键能:C—N<C===N<C≡N
B.键长:I—I>Br—Br>Cl—Cl
C.分子中的