专题08 杂化轨道与分子的空间结构-2024年江苏高考化学提优

杂化轨道与分子的空间结构 一、杂化轨道理论与分子的空间结构 1．用sp3杂化解释CH4分子的空间结构 (1)sp3杂化轨道的形成 在形成CH4分子的过程中，碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道。这样，1个2s轨道和 个2p轨道“混杂”，形成能量相等、成分相同的 个sp3杂化轨道。图示如下： (2)sp3杂化轨道的空间指向 碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有 个未成对电子。 (3)共价键的形成 碳原子的4个 轨道分别与H原子的 轨道重叠，形成4个相同的σ键。 (4)CH4分子的空间结构 CH4分子为空间 结构，分子中C—H键之间的夹角即键角都是109°28′。 2．用sp2杂化解释BF3分子的空间结构 (1)sp2杂化轨道的形成 在形成BF3分子的过程中，B原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。这样，1个2s轨道和 个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的 个sp2杂化轨道。图示如下： (2)sp2杂化轨道的空间指向 B原子中的3个sp2杂化轨道指向正三角形的三个顶点，3 个sp2杂化轨道间的夹角为120°。 (3)共价键的形成 B原子的3个sp2杂化轨道分别与F原子的 轨道重叠形成3个相同的σ键。 (4)BF3分子的空间结构 BF3分子的空间结构为 ，键角为 。 3.用sp杂化解释BeCl2分子的空间结构 (1)sp杂化轨道的形成 在形成气态BeCl2分子的过程中，Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。这样，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的 个sp杂化轨道。图示如下： (2)sp杂化轨道的空间指向 两个sp杂化轨道呈直线形，其夹角为180°。 (3)共价键的形成 Be原子的2个sp杂化轨道分别与Cl原子的 轨道重叠形成 个相同的 σ键。 (4)BeCl2分子的空间结构 BeCl2分子的空间结构为 ，键角为 。 二、用杂化轨道理论分析分子的成键情况 分子 C2H6 C2H4 C2H2 C的杂化方式 sp3杂化 sp2杂化 sp杂化 成键情况 ①每个C原子的3个 轨道与3个H原子的 轨道重叠形成3个C—H σ键； ②2个C原子各以1个sp3轨道发生重叠形成1个C—C σ键 ①每个C原子的2个 轨道与2个H原子的 轨道重叠形成2个C—H σ键； ②2个C原子各以 轨道发生重叠形成1个 C—C σ键，各以1个未杂化的 轨道发生重叠，形成1个π键 ①每个C原子的 轨道与1个H原子的 轨道重叠形成1个C—H σ键； ②2个C原子各以 轨道发生重叠形成1个C—C σ键，各以2个未杂化的 轨道发生重叠，形成2个π键 价层电子对互斥模型 1．内容：分子中的价电子对(包括 和 )由于 作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取 的空间结构。 2．价电子对数的计算方法 对于ABm型分子来说，价电子对数(n)＝(中心原子A的价电子数＋每个配位原子B提供的价电子数×m) ①对于主族元素，中心原子的价电子数＝ ，配位原子中卤素原子、氢原子按提供1个价电子数计算，如PCl5中n＝×(5＋1×5)＝5。 ②O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为 。 3．价电子对数与几何分布的关系 价电子对数 几何构型 2 3 4 4．价电子对相关的两点说明 (1)具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型 ，价电子对分布的几何构型也 。 (2)如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，价电子对之间的斥力大小顺序为孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力 成键电子对与成键电子对之间的斥力。随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用 ，成键电子对与成键电子对之间的键角 。 二、等电子体 1．原理 具有相同 和相同 的分子或离子具有相同的结构特征。这一原理称为“等电子原理”。例如：CO与N2分子结构非常相似，它们的分子中价电子总数都是 ，都形成1个σ键和2个π键，键能都 。它们的某些物理性质也很相似，如熔点和沸点 、都 溶于水等。 1.下列描述中，正确的是(　　) A