第01讲 分子的空间结构（寒假预习讲义）高二化学苏教版

第01讲 分子的空间结构 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（6大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题） （提升练6题） 1. 能根据杂化轨道理论解释简单分子的空间结构。 2. 结合杂化轨道理论认识常见共价分子的空间结构。 3. 利用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构 4. 认识分子的极性和空间构型的关系，能根据分子的组成与空间构型预测分子的极性。 5. 认识分子的极性对物质性质的影响。 6. 了解手性异构体和手性分子的概念。 第1课时 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 为了解释CH4等分子的空间构型，美国化学家鲍林于1931年提出了杂化轨道理论。 1．sp3杂化与CH4分子的空间构型 （1）杂化轨道的形成 碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成 、成分相同的4个sp3杂化轨道。 基态原子轨道 激发态原子轨道 杂化轨道 sp3杂化轨道的空间构型 4个sp3杂化轨道在空间呈 ，轨道之间的夹角为 ，每个轨道上都有一个未成对电子。 （2）共价键的形成 碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的σ键。 （3）CH4分子的空间构型 CH4分子为空间 ，分子中C—H键之间的夹角都是109°28′。 （4）正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、 NH4+等。金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。 2．sp2杂化与BF3分子的空间构型 （1）sp2杂化轨道的形成 硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。 硼原子的3个sp2杂化轨道呈 ，3个sp2杂化轨道间的夹角为 。 （2）共价键的形成 硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。 （3）BF3分子的空间构型 BF3分子的空间构型为 ，键角为 。 3．sp杂化与BeCl2分子的空间构型 （1）杂化轨道的形成 Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，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2个sp杂化轨道。 Be原子的sp杂化轨道呈 ，其夹角为 。 （2）共价键的形成 Be原子的2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的1个3p轨道重叠形成2个相同的σ键。 （3）BeCl2分子的空间构型 BeCl2分子为空间构型为 ，分子中Be—Cl键之间的夹角为180°。 二、用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯、乙炔分子的成键情况 1．乙烷分子的成键情况 （1）碳原子的杂化方式： 碳原子为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道。 （2）成键情况及空间结构 每个碳原子的sp3杂化轨道分别与3个氢原子的1s轨道形成3个C-H σ键（sp3—s），与另一个碳原子sp3轨道形成1个C-Cσ键（sp3—sp3）。 每个C原子与3个H原子和1个C原子形成四面体结构。 2．乙烯分子的成键情况 （1） 碳原子的杂化方式： 碳原子为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道。 （2）成键方式和空间构型： 每个碳原子的sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成2个C-Hσ键（sp2—s），与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C-Cσ键（sp2—sp2）。 2个碳原子未杂化的2p轨道形成1个π键。 乙烯分子的空间构型为 。 （3）C=C、C=O、石墨、苯环中的碳原子，都是sp2杂化。 3．乙炔分子的成键情况 （1） 碳原子的杂化方式： 碳原子为sp杂化，形成2个sp杂化轨道。 （2）成键方式和空间构型： 每个碳原子的sp杂化轨道分别与1个氢原子的1s轨道形成2个C-Hσ键（sp—s），与另一个碳原子的sp杂化轨道形成C-Cσ键（sp—sp）。 碳原子未杂化的2p轨道两两形成2个π键。 乙炔分子的空间构型为 。 （3） C≡C、C≡N、CO2中的碳原子，都是sp杂化。 三、用杂化轨道理论解释H2O和NH3分子的空间构型 1．H2O分子的空间构型 H2O中O原子的sp3杂化轨道 H2O的空间构型 （1）杂化轨道类型： O原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个sp3化轨道，杂化轨道的空间构型是 。 （2）成键情况： O原子的2个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成2个σ键，2对孤电子对没有参加成键。 （3）空间构型： 由于 > ，使键角小于109°28'。 H2O分子的空间构型为V形，键角为104°30'。 2．NH3的空间构型 NH3中N原子的sp3杂化轨道 NH3的空间构型 （1）杂化轨道类型： N原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个sp3杂化轨道，该杂化轨道的空间构型是 。 （2）成键情况： N原子的3个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成3个σ键，1对孤电子对没有参加成键。 （3）空间构型： NH3分子的空间构型为 ，键角为 。 3．CH4、NH3、H2O的杂化方式和空间结构比较 CH4 NH3 H2O 中心原子的杂化方式 分子空间构型 中心原子孤电子对数 键角 当中心原子的杂化轨道数上存在孤电子对时，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型不同。 三个分子的中心原子的杂化方式相同，中心原子上的孤电子对数越多，键角越小。 第2课时　价层电子对互斥模型 一、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥模型的基本要点 （1）价电子对：包括孤电子对和成键电子对，即 = + 。 在价层电子对互斥模型中，成键电子对数等于成键数目，不用区别单键还是双键。 （2）价电子对的几何构型： 分子中的价电子对由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。 价电子对数分别为2、3、4时，价电子对的几何分布分别为 、 、 结构。 2．ABm型分子的价电子对数的计算方法 对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定： 价电子对数目(n)= （1）中心原子的价电子数= ； （2）配位原子提供的价电子数： ①卤素原子、氢原子按提供1个价电子数计算。如PCl5中n==5。 ②O、S作为配位原子时按不提供价电子计算。 （3）对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上或减去离子所带的电荷数。如NH中n==4，SO中n==4。 （4）若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。如NO2中n==3。 3．价电子对数与中心原子的杂化轨道类型 （1）价电子对数相同，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型相同。即价电子对数=杂化轨道数。 （2）CH4、NH3、H2O分子的价电子对数都是4，中心原子的杂化轨道数目为4，杂化类型为sp3杂化，价电子对分布的几何构型为正四面体。 二、用价层电子对互斥模型推测分子空间构型 1．价电子对数与配位原子数目相等的ABm型分子的几何构型 对于价层电子对全是成键电子对的分子，价电子对的几何构型与分子的空间构型是一致的。 价电子对数 价电子对的几何构型 分子的空间构型 实例 2．孤电子对数≠0的分子空间构型 （1）孤电子对、成键电子对之间斥力大小的顺序为： 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。 （2）填写下表： 分子 价电子对数 成键电子对数 孤电子对数 分子的空间构型 键角 同类型分子 CH4 SiH4、CCl4 NH3 NF3、PCl3 H2O H2S、SCl2 三、等电子原理 1．等电子原理 具有相同 和相同 的分子或离子具有相同的结构特征。符这一原理称为“ ”。 2．等电子原理的应用 （1）判断一些简单分子或离子的立体结构：SiCl4、SiO、SO互为等电子体，空间结构为 。 （2）判断分子的结构性质：CO和N2，它们的分子中价电子总数是10，都形成1个σ键和2个π键，CO的结构式为C≡O，CO和N2键能都较大，性质也相似。 （3）等电子原理在制造新材料方面的应用：晶体硅、锗、磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）互为等电子体，都是良好的半导体材料。 第3课时　分子的极性 手性分子 一、分子的极性 1．极性分子和非极性分子 （1） ：正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子。 （2） ：正电荷重心和负电荷重心相重合的分子。 2．分子极性的判断方法 （1）双原子分子： 相同元素原子构成的单质分子，分子的正、负电荷重心重合，为非极性分子。 不同元素原子构成的双原子分子，分子的正、负电荷重心不重合，为极性分子。 （2）多原子分子： 分子是否有极性取决于分子的空间结构，分子的空间结构为对称结构，为非极性分子；分子的空间构型为不对称结构，为极性分子。 3．分子的极性对物质性质的影响 （1）分子的极性对物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质有显著的影响。一般情况下，极性分子的熔、沸点比非极性分子的熔、沸点高。 （2）相似相溶规则： 一般情况下，由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂，如NH3易溶于水；由非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂，如I2易溶于CCl4。 二、手性分子 1．手性异构体和手性分子 组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体。含有手性异构体的分子称为手性分子。 2．手性碳原子 当 时，形成的化合物存在手性异构体。其中，连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。 一对手性异构体的物理性质基本相同，但它们的旋光性和生理作用往往不同。 教材习题01 下列关于原子杂化类型的说法中，正确的是 A．晶体硅和石英()晶体中的硅原子均采用杂化 B．中的两个碳原子与中的硼原子均采用杂化 C．中的铍原子与中的氧原子均采用杂化 D．中的碳原子与中的两个碳原子均采用杂化 解题思路 【解析】A．晶体Si和SiO2均为四面体结构，Si原子采用sp3杂化，A正确； B．CH3CH3中以C为中心形成四面体结构，为sp3杂化，B错误； C．H2O中O原子的价层电子对数为2+×(6-2×2)=4，为sp3杂化，C错误； D．C2H4中碳碳之间为双键，采用sp2杂化，D错误； 故选A。 【答案】A 教材习题02 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 解题思路 A．杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后轨道的形状发生了改变，故A正确； B．sp3、sp2、sp杂化轨道的空间构型分别为正四面形、平面三角形和直线形，因此其杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°，故B正确； 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，如CH4、NH3、H2O等分子的中心原子均属于sp3杂化，故C正确； D．杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N发生sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个杂化轨道参与形成了化学键，故D错误； 【答案】D 核心考点一：利用杂化轨道理论判断化学键杂化类型 【例1】（23-24高二下·四川成都·阶段练习）在1个乙烯分子中有5个σ键和1个π键，下列说法正确的是 A．sp2杂化轨道形成σ键，未参与杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键，未参与杂化的2p轨道形成σ键 C．C—H是sp2杂化轨道形成的σ键， C=C键是未参与杂化的2p轨道形成的 D．C=C键是sp2杂化轨道形成的σ键，C—H是未参与杂化的2p轨道形成的π键 核心考点二：碳原子的杂化方式及成键情况 【例2】（23-24高二下·吉林·期末）下列有关说法中不正确的是 A．CH4中C的杂化轨道表达式： B．铜的基态原子的简化电子排布式：[Ar]3d104s1 C．的VSEPR模型： D．HCN中碳原子的杂化轨道类型：sp 核心考点三：价层电子互斥模型 【例3】（23-24高二下·湖北省直辖县级单位·期中）对于ABn型分子下列说法正确的是 A．中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正面四体形结构 B．NH3为三角锥形，N发生sp2杂化 C．只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化 D．中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形 核心考点四：分子的空间结构的判断 【例4】（23-24高二下·山西太原·期中）简单分子的空间结构可以用价层电子对互斥模型预测，用杂化轨道理论解释。下列表格中说法错误的是 选项 分子 中心原子的价层电子对数 VSEPR模型 空间结构 中心原子的杂化轨道类型 A 4 四面体形 V形 B 3 四面体形 三角锥形 C HCN 2 直线形 直线形 sp D 3 平面三角形 平面三角形 核心考点五：分子的极性 【例5】（23-24高二下·北京房山·阶段练习）下列各组物质中，由极性键构成的极性分子的是 A． B． C． D． 核心考点六：手性分子 【例6】（22-23高二下·河南焦作·阶段练习）下列有机物分子中不属于手性分子的是 A．乳酸[CH3CH(OH)COOH] B．2-丁醇 [CH3CH(OH)CH2CH3] C． D．丙三醇() 【基础练】 1．（23-24高二下·四川达州·期中）我们平常所说的“五氧化二磷”，其分子组成实为“P4O10”，分子结构呈“笼”状，磷原子的杂化方式是(　　) （图中●代表磷原子，○代表氧原子) A．sp杂化 B．sp2杂化 C．sp3杂化 D．sp4杂化 2．（23-24高二下·贵州六盘水·期中）下列化学用语表达正确的是 A．的简化电子排布式： B．基态原子电子排布的轨道表示式： C．的VSEPR模型： D．异戊烷的键线式： 3．（23-24高二下·甘肃天水·期中）氮氧化物是主要的大气污染物，目前消除氮氧化物污染的方法将多种。其中利用CH4催化还原氮氧化物的反应机理如图所示。下列说法错误的是 A．Co2+价层电子排布式为3d54s2 B．CO2，N2，CH4均为非极性分子 C．Co3+可降低反应的活化能 D．基态原子未成对电子数：H<C<N 4．（23-24高二下·甘肃白银·期中）设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有的配位键数为 B．2.7 g基态Al原子中含有的p电子数为 C．标准状况下，中含有的孤电子对总数为 D．溶液中含有的数为 5．（23-24高二下·福建福州·期中）下列化学用语使用正确的是 A．HCl中键的形成： B．的电子式为 C．在氨水中，与分子间的氢键主要形式可表示为： D．分子的VSEPR模型： 6．（23-24高二下·天津红桥·期中）下列分子的中心原子，带有一对孤电子对的是 A． B． C． D． 7．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）下列分子的空间结构是正四面体的是 ①CH4   ②SO2   ③CF4   ④SiH4   ⑤C2H4 A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．①③⑤ 8．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）回答下列问题。 （1）某分子的结构如图所示：。分子中碳原子的杂化轨道类型有 、 。 （2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基(C=O)碳原子的杂化轨道类型为 。 （3）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、CO2、NH3等。H2O、CO2、NH3分子的空间结构分别是 ， ， ，中心原子的杂化轨道类型分别是 ， ， 。 9．（23-24高二下·上海·期末）利用“杯酚”从C60和C70的混合物中纯化C60的过程如下图所示 “杯酚”分子内官能团之间通过 (填“共价键”“配位键”或“氢键”)形成“杯底”。形成超分子时，C60与“杯酚”之间的作用力是 。 10．（23-24高二下·四川成都·阶段练习）合成氨N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。 （1）基态氢原子中，核外电子的电子云轮廓图形状为 。 （2）自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中，是人工固氮的主要来源。 ①基态氮原子的轨道表示式为 。 ②N2、H2、NH3三个物质的沸点由高到低的顺序为： （3）铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有、、CaO、MgO、等氧化物中的几种。 ①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是 (填元素符号)。 ②Al2O3有晶体和非晶体形态，区分这两种形态最可靠的科学方法为： （4）下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。 元素 Na Mg Al 电离能 496 738 578 4562 1451 1817 6912 7733 2745 9543 10540 11575 请从原子结构的角度解释Mg的第一电离能大于Al： （5）在稀氨水介质中丁二酮肟常用于检验Ni2＋，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，该沉淀结构如图所示 该沉淀中碳原子的杂化方式为 。 【提升练】 1．（23-24高二下·北京·阶段练习）下列说法正确的是 A．分子中含有s-pσ键 B．和的VSEPR模型和空间结构均一致 C．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅 D．酸性： 2．（23-24高二下·北京·阶段练习）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．、 B．、 C．HCN、 D．、 3．（22-23高二下·甘肃天水·阶段练习）如图所示，该分子为的示意图，则该分子中含有的手性碳原子个数为 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 4．（22-23高二下·福建厦门·阶段练习）治疗新冠肺炎药物瑞德西韦的主要成分结构如图。下列说法错误的是 A．分子中存在σ键、π键 B．分子中的键的键能小于键的键能 C．分子中P为杂化 D．分子中含有手性碳原子 5．（22-23高二下·山西晋城·开学考试）现有X、Y、Z、T四种短周期元素，原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。 元素 相关信息 X 原子的轨道上只有1个电子 Y 原子的L层上s电子数等于p电子数 Z 空气中含其单质，原子的最外层未成对电子数是该元素所在周期中最多的 T 负二价的元素T的氢化物在通常情况下是一种液体，且T的质量分数为88.9% （1）分子中Z原子采取 杂化。 （2）分子的空间构型 ，的电子式 。 （3）Z的一种单质Z4，呈正四面体形，Z4的键角为 。 （4）请比较和的键角的大小： (填“>”“<”或“=”)。 （5）Y晶体的晶胞如图所示，该晶胞含有 个Y原子，若晶胞的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则晶胞参数为 。(用含d、的式子表示) 6．（22-23高二下·宁夏银川·阶段练习）结合所学知识，回答下列问题： （1）某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，则该元素在元素周期表中的位置为 ，处于元素周期表的 区，核外电子共有 种运动状态；核外电子占据的能量最高的原子轨道的形状为 。 （2）已知CO和CN-与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为 ，HCN分子中σ键与π键数目之比为 。 （3）下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是 ，能量最低的是 (填序号)。 a. b. c.    d. （4）氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。氯吡苯脲晶体中，环上的氮原子的杂化轨道类型有 ，羰基碳原子的杂化轨道类型为 。 （5）利用VSEPR模型推断离子的立体构型。 PO ；H3O+ 。（用文字描述） / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第01讲 分子的空间结构 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（6大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题） （提升练6题） 1. 能根据杂化轨道理论解释简单分子的空间结构。 2. 结合杂化轨道理论认识常见共价分子的空间结构。 3. 利用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构 4. 认识分子的极性和空间构型的关系，能根据分子的组成与空间构型预测分子的极性。 5. 认识分子的极性对物质性质的影响。 6. 了解手性异构体和手性分子的概念。 第1课时 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 为了解释CH4等分子的空间构型，美国化学家鲍林于1931年提出了杂化轨道理论。 1．sp3杂化与CH4分子的空间构型 （1）杂化轨道的形成 碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成 能量相等 、成分相同的4个sp3杂化轨道。 基态原子轨道 激发态原子轨道 杂化轨道 sp3杂化轨道的空间构型 4个sp3杂化轨道在空间呈 正四面体形 ，轨道之间的夹角为 109°28' ，每个轨道上都有一个未成对电子。 （2）共价键的形成 碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的σ键。 （3）CH4分子的空间构型 CH4分子为空间 正四面体结构 ，分子中C—H键之间的夹角都是109°28′。 （4）正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、 NH4+等。金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。 2．sp2杂化与BF3分子的空间构型 （1）sp2杂化轨道的形成 硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。 硼原子的3个sp2杂化轨道呈 平面三角形 ，3个sp2杂化轨道间的夹角为 120° 。 （2）共价键的形成 硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。 （3）BF3分子的空间构型 BF3分子的空间构型为 平面三角形 ，键角为 120° 。 3．sp杂化与BeCl2分子的空间构型 （1）杂化轨道的形成 Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，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2个sp杂化轨道。 Be原子的sp杂化轨道呈 直线形 ，其夹角为 180° 。 （2）共价键的形成 Be原子的2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的1个3p轨道重叠形成2个相同的σ键。 （3）BeCl2分子的空间构型 BeCl2分子为空间构型为 直线形 ，分子中Be—Cl键之间的夹角为180°。 二、用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯、乙炔分子的成键情况 1．乙烷分子的成键情况 （1）碳原子的杂化方式： 碳原子为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道。 （2）成键情况及空间结构 每个碳原子的sp3杂化轨道分别与3个氢原子的1s轨道形成3个C-H σ键（sp3—s），与另一个碳原子sp3轨道形成1个C-Cσ键（sp3—sp3）。 每个C原子与3个H原子和1个C原子形成四面体结构。 2．乙烯分子的成键情况 （1） 碳原子的杂化方式： 碳原子为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道。 （2）成键方式和空间构型： 每个碳原子的sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成2个C-Hσ键（sp2—s），与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C-Cσ键（sp2—sp2）。 2个碳原子未杂化的2p轨道形成1个π键。 乙烯分子的空间构型为 平面结构 。 （3）C=C、C=O、石墨、苯环中的碳原子，都是sp2杂化。 3．乙炔分子的成键情况 （1） 碳原子的杂化方式： 碳原子为sp杂化，形成2个sp杂化轨道。 （2）成键方式和空间构型： 每个碳原子的sp杂化轨道分别与1个氢原子的1s轨道形成2个C-Hσ键（sp—s），与另一个碳原子的sp杂化轨道形成C-Cσ键（sp—sp）。 碳原子未杂化的2p轨道两两形成2个π键。 乙炔分子的空间构型为 直线形 。 （3） C≡C、C≡N、CO2中的碳原子，都是sp杂化。 三、用杂化轨道理论解释H2O和NH3分子的空间构型 1．H2O分子的空间构型 H2O中O原子的sp3杂化轨道 H2O的空间构型 （1）杂化轨道类型： O原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个sp3化轨道，杂化轨道的空间构型是 正四面体形 。 （2）成键情况： O原子的2个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成2个σ键，2对孤电子对没有参加成键。 （3）空间构型： 由于 孤电子对—成键电子对的排斥作用 > 成键电子对—成键电子对作用 ，使键角小于109°28'。 H2O分子的空间构型为V形，键角为104°30'。 2．NH3的空间构型 NH3中N原子的sp3杂化轨道 NH3的空间构型 （1）杂化轨道类型： N原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个sp3杂化轨道，该杂化轨道的空间构型是 正四面体形 。 （2）成键情况： N原子的3个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成3个σ键，1对孤电子对没有参加成键。 （3）空间构型： NH3分子的空间构型为 三角锥形 ，键角为 107°18' 。 3．CH4、NH3、H2O的杂化方式和空间结构比较 CH4 NH3 H2O 中心原子的杂化方式 sp3 sp3 sp3 分子空间构型 正四面体 三角锥 V形 中心原子孤电子对数 0 1 2 键角 109°28' 107°18' 104°30' 当中心原子的杂化轨道数上存在孤电子对时，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型不同。 三个分子的中心原子的杂化方式相同，中心原子上的孤电子对数越多，键角越小。 第2课时　价层电子对互斥模型 一、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥模型的基本要点 （1）价电子对：包括孤电子对和成键电子对，即 价电子对数 = 成键电子对数 + 孤电子对数 。 在价层电子对互斥模型中，成键电子对数等于成键数目，不用区别单键还是双键。 （2）价电子对的几何构型： 分子中的价电子对由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。 价电子对数分别为2、3、4时，价电子对的几何分布分别为 直线形 、 平面三角形 、 正四面体结构。 2．ABm型分子的价电子对数的计算方法 对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定： 价电子对数目(n)= （1）中心原子的价电子数= 最外层电子数 ； （2）配位原子提供的价电子数： ①卤素原子、氢原子按提供1个价电子数计算。如PCl5中n==5。 ②O、S作为配位原子时按不提供价电子计算。 （3）对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上或减去离子所带的电荷数。如NH中n==4，SO中n==4。 （4）若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。如NO2中n==3。 3．价电子对数与中心原子的杂化轨道类型 （1）价电子对数相同，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型相同。即价电子对数=杂化轨道数。 （2）CH4、NH3、H2O分子的价电子对数都是4，中心原子的杂化轨道数目为4，杂化类型为sp3杂化，价电子对分布的几何构型为正四面体。 二、用价层电子对互斥模型推测分子空间构型 1．价电子对数与配位原子数目相等的ABm型分子的几何构型 对于价层电子对全是成键电子对的分子，价电子对的几何构型与分子的空间构型是一致的。 价电子对数 价电子对的几何构型 分子的空间构型 实例 2 直线形 直线形 CO2、BeCl2、CS2 3 平面三角形 平面三角形 BF3、SO3 4 正四面体结构 正四面体结构 CH4、CCl4 2．孤电子对数≠0的分子空间构型 （1）孤电子对、成键电子对之间斥力大小的顺序为： 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。 （2）填写下表： 分子 价电子对数 成键电子对数 孤电子对数 分子的空间构型 键角 同类型分子 CH4 4 4 0 正四面体 109.5° SiH4、CCl4 NH3 4 3 1 三角锥 107.3° NF3、PCl3 H2O 4 2 2 V形 104.5° H2S、SCl2 三、等电子原理 1．等电子原理 具有相同 价电子数 和相同 原子数 的分子或离子具有相同的结构特征。符这一原理称为“ 等电子原理 ”。 2．等电子原理的应用 （1）判断一些简单分子或离子的立体结构：SiCl4、SiO、SO互为等电子体，空间结构为 正四面体 。 （2）判断分子的结构性质：CO和N2，它们的分子中价电子总数是10，都形成1个σ键和2个π键，CO的结构式为C≡O，CO和N2键能都较大，性质也相似。 （3）等电子原理在制造新材料方面的应用：晶体硅、锗、磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）互为等电子体，都是良好的半导体材料。 第3课时　分子的极性 手性分子 一、分子的极性 1．极性分子和非极性分子 （1）极性分子 ：正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子。 （2）非极性分子 ：正电荷重心和负电荷重心相重合的分子。 2．分子极性的判断方法 （1）双原子分子： 相同元素原子构成的单质分子，分子的正、负电荷重心重合，为非极性分子。 不同元素原子构成的双原子分子，分子的正、负电荷重心不重合，为极性分子。 （2）多原子分子： 分子是否有极性取决于分子的空间结构，分子的空间结构为对称结构，为非极性分子；分子的空间构型为不对称结构，为极性分子。 3．分子的极性对物质性质的影响 （1）分子的极性对物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质有显著的影响。一般情况下，极性分子的熔、沸点比非极性分子的熔、沸点高。 （2）相似相溶规则： 一般情况下，由极性分子构成的物质易溶于极性溶剂，如NH3易溶于水；由非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂，如I2易溶于CCl4。 二、手性分子 1．手性异构体和手性分子 组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对分子互称手性异构体。含有手性异构体的分子称为手性分子。 2．手性碳原子 当四个不同的原子或基团连接在同一碳原子上时，形成的化合物存在手性异构体。其中，连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。 一对手性异构体的物理性质基本相同，但它们的旋光性和生理作用往往不同。 教材习题01 下列关于原子杂化类型的说法中，正确的是 A．晶体硅和石英()晶体中的硅原子均采用杂化 B．中的两个碳原子与中的硼原子均采用杂化 C．中的铍原子与中的氧原子均采用杂化 D．中的碳原子与中的两个碳原子均采用杂化 解题思路 【解析】A．晶体Si和SiO2均为四面体结构，Si原子采用sp3杂化，A正确； B．CH3CH3中以C为中心形成四面体结构，为sp3杂化，B错误； C．H2O中O原子的价层电子对数为2+×(6-2×2)=4，为sp3杂化，C错误； D．C2H4中碳碳之间为双键，采用sp2杂化，D错误； 故选A。 【答案】A 教材习题02 下列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 解题思路 A．杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后轨道的形状发生了改变，故A正确； B．sp3、sp2、sp杂化轨道的空间构型分别为正四面形、平面三角形和直线形，因此其杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°，故B正确； 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，如CH4、NH3、H2O等分子的中心原子均属于sp3杂化，故C正确； D．杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N发生sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个杂化轨道参与形成了化学键，故D错误； 【答案】D 核心考点一：利用杂化轨道理论判断化学键杂化类型 【例1】（23-24高二下·四川成都·阶段练习）在1个乙烯分子中有5个σ键和1个π键，下列说法正确的是 A．sp2杂化轨道形成σ键，未参与杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键，未参与杂化的2p轨道形成σ键 C．C—H是sp2杂化轨道形成的σ键， C=C键是未参与杂化的2p轨道形成的 D．C=C键是sp2杂化轨道形成的σ键，C—H是未参与杂化的2p轨道形成的π键 【答案】A 【解析】在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形，所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化，其中杂化轨道形成σ键，具体为：两个碳原子各用一个sp2杂化轨道上的电子相配对，形成一个σ键；每个碳原子的另外两个sp2杂化轨道上的电子分别与两个氢原子1s轨道上的电子相配对，形成σ键； 每个碳原子剩下的一个未参与杂化的2p轨道上都有一个未成对电子，它们以“肩并肩”的方式重叠，形成一个π键。故选A。 核心考点二：碳原子的杂化方式及成键情况 【例2】（23-24高二下·吉林·期末）下列有关说法中不正确的是 A．CH4中C的杂化轨道表达式： B．铜的基态原子的简化电子排布式：[Ar]3d104s1 C．的VSEPR模型： D．HCN中碳原子的杂化轨道类型：sp 【答案】C 【解析】 A．CH4中C为sp3杂化，CH4中C的杂化轨道表达式，A正确； B．铜的基态原子的简化电子排布式：[Ar]3d104s1， B正确； C．的中心碳原子通过sp2杂化方式与氧原子成键，所有原子都在同一平面上，VSEPR模型平面三角形，C错误； D．HCN中碳氮之间为三键，碳原子价层电子对数为2，杂化轨道类型sp，D正确； 故选C。 核心考点三：价层电子互斥模型 【例3】（23-24高二下·湖北省直辖县级单位·期中）对于ABn型分子下列说法正确的是 A．中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正面四体形结构 B．NH3为三角锥形，N发生sp2杂化 C．只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化 D．中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形 【答案】C 【解析】A．对于ABn型分子，中心原子若通过sp3杂化轨道成键，分子只有不存在孤对电子时才呈现正面四体形结构，A错误； B．NH3为三角锥形，N形成3个σ键同时还有1对孤对电子，发生sp3杂化，B错误； C．对于ABn型分子，中心原子形成3个σ键同时无孤对电子为sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形，则，C正确； D．对于ABn型分子，中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构一定为直线形，D错误； 故选C。 核心考点四：分子的空间结构的判断 【例4】（23-24高二下·山西太原·期中）简单分子的空间结构可以用价层电子对互斥模型预测，用杂化轨道理论解释。下列表格中说法错误的是 选项 分子 中心原子的价层电子对数 VSEPR模型 空间结构 中心原子的杂化轨道类型 A 4 四面体形 V形 B 3 四面体形 三角锥形 C HCN 2 直线形 直线形 sp D 3 平面三角形 平面三角形 【答案】B 【分析】根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=配原子个数+孤电子对个数。 【解析】A．中心原子价层电子对数为，VSEPR模型为四面体形，有2对孤电子对，分子的立体构型为V形，杂化方式为，选项A正确； B．中心原子价层电子对数为，VSEPR模型为四面体形，有1对孤电子对，分子的立体构型为三角锥，杂化方式为，选项B错误； C．HCN中心原子价层电子对数为，VSEPR模型为直线形，无孤电子对，分子的立体构型为直线形，杂化方式为sp，选项C正确； D．中心原子价层电子对数为，VSEPR模型为平面三角形，无孤对电子，分子的立体构型为平面三角形，杂化方式为，选项D正确； 故选B。 核心考点五：分子的极性 【例5】（23-24高二下·北京房山·阶段练习）下列各组物质中，由极性键构成的极性分子的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．CH4中含有极性键，空间结构为正四面体性，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，A错误； B．SO3中含有极性键，空间结构为平面三角形，结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，B错误； C．NH3中含有极性键，空间结构为三角锥形，正负电荷的中心不重合，属于极性分子，C正确； D．BF3中含有极性键，空间结构为平面三角形，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，D错误； 故选C。 核心考点六：手性分子 【例6】（22-23高二下·河南焦作·阶段练习）下列有机物分子中不属于手性分子的是 A．乳酸[CH3CH(OH)COOH] B．2-丁醇 [CH3CH(OH)CH2CH3] C． D．丙三醇() 【答案】D 【解析】手性碳原子的特点是：一定是饱和碳原子、手性碳原子所连接的四个基团要是不同的，A、B、C项三个物质中与羟基相连的碳是手性碳原子，丙三醇中间的碳原子连有两个相同的-CH2OH，不是手性碳原子，因此丙三醇不属于手性分子，故选D。 【基础练】 1．（23-24高二下·四川达州·期中）我们平常所说的“五氧化二磷”，其分子组成实为“P4O10”，分子结构呈“笼”状，磷原子的杂化方式是(　　) （图中●代表磷原子，○代表氧原子) A．sp杂化 B．sp2杂化 C．sp3杂化 D．sp4杂化 【答案】C 【解析】P原子的价层电子排布式为3s23p3，其最外层的5个电子均用于形成共价键，共形成4条σ键，其杂化方式为sp3杂化，故选C。 2．（23-24高二下·贵州六盘水·期中）下列化学用语表达正确的是 A．的简化电子排布式： B．基态原子电子排布的轨道表示式： C．的VSEPR模型： D．异戊烷的键线式： 【答案】C 【解析】A．的简化电子排布式为，故A错误； B．基态原子电子排布的轨道表示式为，故B错误； C．的中心原子O的价层电子对数为，含有2对孤对电子，其VSEPR模型为，故C正确； D．异戊烷的键线式为，故D错误； 故选C。 3．（23-24高二下·甘肃天水·期中）氮氧化物是主要的大气污染物，目前消除氮氧化物污染的方法将多种。其中利用CH4催化还原氮氧化物的反应机理如图所示。下列说法错误的是 A．Co2+价层电子排布式为3d54s2 B．CO2，N2，CH4均为非极性分子 C．Co3+可降低反应的活化能 D．基态原子未成对电子数：H<C<N 【答案】A 【解析】A．Co2+价层电子排布式为3d7，故A错误； B．CO2，N2均为直线形分子，结构对称，正负电荷中心重合，CH4为正四面体形分子，正负电荷中心重合，其均为非极性分子，故B正确； C．Co3＋为催化剂，可降低反应的活化能，故C正确； D．基态碳原子的轨道表示式为，未成对电子数为2，基态氮原子的轨道表示式为，未成对电子数为3，H原子只有1个电子，未成对电子数为1，基态原子未成对电子数：H<C<N，故D正确； 故选A。 4．（23-24高二下·甘肃白银·期中）设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．中含有的配位键数为 B．2.7 g基态Al原子中含有的p电子数为 C．标准状况下，中含有的孤电子对总数为 D．溶液中含有的数为 【答案】A 【解析】A．Cu2+与4个NH3形成配位键，1mol[Cu(NH3)4]2+中含有的配位键数为4，A正确； B．基态Al原子核外电子排布为1s22s22p63s23p1，2.7g基态Al（为0.1mol）原子中含有的p电子数为0.7NA，B错误； C．SO2分子中S只有1对孤电子对， 而每个O原子都有2对孤电子对，共5对孤电子对，标准状况下，为1mol，含有的孤电子对总数为5，C错误； D．次氯酸为弱酸，部分电离，则溶液中含有的数小于，D错误； 故选A。 5．（23-24高二下·福建福州·期中）下列化学用语使用正确的是 A．HCl中键的形成： B．的电子式为 C．在氨水中，与分子间的氢键主要形式可表示为： D．分子的VSEPR模型： 【答案】A 【解析】A．氢原子和氯原子头碰头形成H-Cl的σ键，则HCl分子中键的形成原理正确，故A正确； B．中N原子满足8电子稳定结构，其电子式为，故B错误； C．O原子电负性更强，与O连接的H原子几乎成了质子，更易形成氢键，故在氨水中，NH3与H2O分子间的氢键主要形式可表示为：，故C错误； D．分子中心原子P的价层电子对数为，含有1对孤对电子，其VSEPR模型为四面体形，可表示为：，故D错误； 故选A。 6．（23-24高二下·天津红桥·期中）下列分子的中心原子，带有一对孤电子对的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．H2O分子中孤电子对数=，A错误； B．CH4分子中孤电子对数=，B错误； C．PCl3分子中孤电子对数=，C正确； D．BeCl2分子中孤电子对数=，D错误； 故选C。 7．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）下列分子的空间结构是正四面体的是 ①CH4   ②SO2   ③CF4   ④SiH4   ⑤C2H4 A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．①③⑤ 【答案】B 【解析】①CH4分子中C原子价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=，不含孤电子对，所以其空间构型是正四面体，故①正确； ②SO2分子中S原子价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=，该分子中含有一个孤电子对，所以其空间构型为V形，故②错误； ③CF4分子中C原子价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=，不含孤电子对，所以其空间构型是正四面体，故③正确； ④SiH4分子中Si原子价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=，不含孤电子对，所以其空间构型是正四面体，故④正确； ⑤C2H4是平面形分子，故⑤错误； 故①③④符合题意，答案选B。 8．（23-24高二下·宁夏吴忠·期中）回答下列问题。 （1）某分子的结构如图所示：。分子中碳原子的杂化轨道类型有 、 。 （2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基(C=O)碳原子的杂化轨道类型为 。 （3）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、CO2、NH3等。H2O、CO2、NH3分子的空间结构分别是 ， ， ，中心原子的杂化轨道类型分别是 ， ， 。 【答案】（1）sp3 sp2 （2）sp3、sp2 sp2 （3）V形 直线形 三角锥形 sp3 sp sp3 【解析】（1）饱和碳原子属于sp3杂化；双键上的碳原子是sp2杂化； （2）根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；环中氮原子与其余的碳原子形成大π键，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化； （3）H2O分子中O原子的价层电子对数=，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采用sp3杂化； CO2分子中C原子的价层电子对数=，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采用sp杂化； NH3分子中N原子的价层电子对数=，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化。 9．（23-24高二下·上海·期末）利用“杯酚”从C60和C70的混合物中纯化C60的过程如下图所示 “杯酚”分子内官能团之间通过 (填“共价键”“配位键”或“氢键”)形成“杯底”。形成超分子时，C60与“杯酚”之间的作用力是 。 【答案】 氢键 范德华力 【解析】杯酚分子中含有羟基，通过氢键形成杯底，形成超分子时，C60与杯酚分子之间通过范德华力相结合。 10．（23-24高二下·四川成都·阶段练习）合成氨N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。 （1）基态氢原子中，核外电子的电子云轮廓图形状为 。 （2）自然界中的氮元素主要以分子的形式存在于空气中，是人工固氮的主要来源。 ①基态氮原子的轨道表示式为 。 ②N2、H2、NH3三个物质的沸点由高到低的顺序为： （3）铁触媒是普遍使用的以铁为主体的多成分催化剂，通常还含有、、CaO、MgO、等氧化物中的几种。 ①上述氧化物所涉及的元素中，处于元素周期表中p区的元素是 (填元素符号)。 ②Al2O3有晶体和非晶体形态，区分这两种形态最可靠的科学方法为： （4）下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。 元素 Na Mg Al 电离能 496 738 578 4562 1451 1817 6912 7733 2745 9543 10540 11575 请从原子结构的角度解释Mg的第一电离能大于Al： （5）在稀氨水介质中丁二酮肟常用于检验Ni2＋，丁二酮肟与Ni2＋反应可生成鲜红色沉淀，该沉淀结构如图所示 该沉淀中碳原子的杂化方式为 。 【答案】（1）球形 （2） NH3＞N2＞H2 （3）Al、O X射线衍射法 （4）镁的价电子排布为3s2，其3s能级上电子为全满结构，比较稳定，第一电离能大于同周期与之相邻元素 （5）sp3、sp2 【解析】（1）氢原子的核电荷数为1，核外电子排布为1s1，核外电子的电子云轮廓图形状为球形； （2）①氮原子的核电荷数为7，基态氮原子的轨道表示式为；N2、H2、NH3三个物质都是由分子构成的物质，NH3能形成分子间氢键，使其熔沸点高，N2、H2中氮气的相对分子质量大于氢气，则氮气分子间范德华力大于氢气，熔沸点高于氢气，则三种气体沸点由高到低的顺序为NH3＞N2＞H2； （3）①ⅢA-ⅤⅡA、0族为p区，所以Al2O3、K2O、CaO、MgO、Cr2O3等氧化物中，属于元素周期表分区中p区的元素是ⅢA的Al、ⅥA的O元素； ②区分晶体与非晶体最可靠的方法是X射线衍射法； （4）同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，但是镁的价电子排布为3s2，其3s能级上电子为全满结构，比较稳定，第一电离能大于同周期与之相邻元素，故Mg的第一电离能大于Al； （5）如图所示，饱和碳原子为sp3杂化，形成双键的碳原子其杂化方式为sp2。 【提升练】 1．（23-24高二下·北京·阶段练习）下列说法正确的是 A．分子中含有s-pσ键 B．和的VSEPR模型和空间结构均一致 C．熔点：金刚石>碳化硅>晶体硅 D．酸性： 【答案】C 【解析】A．Cl2分子中只有Cl-Cl共价键，Cl的3p电子之间形成共用电子对，为p-pσ键，故A错误； B．NH3的中心原子N的价层电子对个数=3+=4，有1对孤电子，分子的VSEPR模型为四面体结构，空间构型为三角锥形，的中心原子N的价层电子对个数=4+=4，没有孤电子对，其VSEPR模型和空间结构一致，均为正四面体形，故B错误； C．金刚石、碳化硅、晶体硅都为共价晶体，C原子半径小于Si原子半径，键长：C-C＜C-Si＜Si-Si，共价键越短，键能越大，熔沸点越高，则熔点：金刚石＞碳化硅＞晶体硅，故C正确； D．Cl的非金属性较强，吸引电子对的能力强，Cl原子为吸电子基，使得羟基O-H键极性增强，易电离出H+，则酸性：CH3COOH＜CHCl2COOH＜CCl3COOH，故D错误； 故选：C。 2．（23-24高二下·北京·阶段练习）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．、 B．、 C．HCN、 D．、 【答案】A 【解析】A．BeCl2分子中Be原子的价层电子对数2+=2，无孤电子对，VSEPR模型和空间构型均为直线形，Be原子的杂化方式为sp；CO2分子中C原子的价层电子对数2+=2，无孤电子对，VSEPR模型和空间构型均为直线形，C原子的杂化方式为sp，BeCl2、CO2分子中心原子的杂化方式都是sp，空间构型都是直线形，A符合题意； B．H2O分子中O原子的价层电子对数2+=4，含有2对孤电子，VSEPR模型为四面体，O原子的杂化方式为sp3，空间构型为V形；SO2分子中S原子的价层电子对数2+=3，含有1对孤电子，VSEPR模型为平面三角形，S原子的杂化方式为sp2，空间构型为V形，H2O、SO2的空间构型都是V形，但中心原子的杂化方式不同，B不符合题意； C．HCN的结构式为H-C=N，碳原子的杂化轨道类型为sp，HCN的空间结构为直线形，CH4分子中C原子的价层电子对数4+=4，没有孤电子对，VSEPR模型为正四面体，C原子的杂化方式为sp3，空间构型为正四面体，二者中心原子杂化类型不同，分子空间结构不同，C不符合题意； D．NF3分子中N原子的价层电子对数3+=4，含有1对孤电子，VSEPR模型为四面体，N原子的杂化方式为sp3，空间构型为三角锥形，BF3分子中B原子的价层电子对数3+=3，没有孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，B原子的杂化方式为sp2，空间构型为平面三角形，二者中心原子杂化类型和分子空间结构都不同，D不符合题意； 故选A。 3．（22-23高二下·甘肃天水·阶段练习）如图所示，该分子为的示意图，则该分子中含有的手性碳原子个数为 A．0个 B．1个 C．2个 D．3个 【答案】C 【解析】 手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，该分子中含有2个手性碳原子，位置为，故选C。 4．（22-23高二下·福建厦门·阶段练习）治疗新冠肺炎药物瑞德西韦的主要成分结构如图。下列说法错误的是 A．分子中存在σ键、π键 B．分子中的键的键能小于键的键能 C．分子中P为杂化 D．分子中含有手性碳原子 【答案】C 【解析】A．分子中所有单键都是σ键，除苯环外的双键中，都含有π键，苯环中含有大π键，A正确； B．因为N的非金属性小于O的非金属性，所以分子中的键的键能小于键的键能，B正确； C．分子中P原子的价层电子对数为4，杂化方式为，C错误； D．分子中，结构片断中五元环上的4个碳原子都为手性碳原子，另外，结构片断中“∗”处的碳原子也为手性碳原子，D正确； 故选C。 5．（22-23高二下·山西晋城·开学考试）现有X、Y、Z、T四种短周期元素，原子序数依次增大。请根据下列相关信息，回答问题。 元素 相关信息 X 原子的轨道上只有1个电子 Y 原子的L层上s电子数等于p电子数 Z 空气中含其单质，原子的最外层未成对电子数是该元素所在周期中最多的 T 负二价的元素T的氢化物在通常情况下是一种液体，且T的质量分数为88.9% （1）分子中Z原子采取 杂化。 （2）分子的空间构型 ，的电子式 。 （3）Z的一种单质Z4，呈正四面体形，Z4的键角为 。 （4）请比较和的键角的大小： (填“>”“<”或“=”)。 （5）Y晶体的晶胞如图所示，该晶胞含有 个Y原子，若晶胞的密度为，阿伏加德罗常数的值为，则晶胞参数为 。(用含d、的式子表示) 【答案】（1） （2）V形 （3） （4）< （5）8 【分析】X原子的1s轨道上只有1个电子，则X为H；Y原子的L层上s电子数等于p电子数，即Y的电子轨道排布式为1s22s22p2，则Y为6号元素C；空气中含有的单质有N2、O2，且N原子的最外层未成对电子数是第二周期中最多的，所以Z为N；负二价的元素T的氢化物在通常情况下是一种液体，且T的质量分数为88.9%，则T为O(O元素在H2O中的质量分数为)。 【解析】（1）Z2X4为N2H4，仅含N-N、N-H，则N原子的杂化方式为sp3杂化； （2） Cl2T为Cl2O，其中心原子价电子对数为：，其空间构型为V形；YT2为CO2，则其电子式为：； （3）Z的一种单质Z4，即N4，N4分子的空间构型与P4类似，4个N原子形成正四面体构型，每一个N原子形成3个N﹣N键，还含有1对孤对电子，杂化轨道数量为 4，故N原子采取sp3杂化，每一个面均为正三角形，故 N﹣N 键的键角为60°； （4）为，ZX3为NH3，中N原子孤电子对数为2，NH3中N原子孤电子对数为1，孤对电子与成键电子间的斥力大于成键电子与成键电子间的斥力，孤对电子数前者多，排斥作用强，所以前者键角小； （5）Y晶胞中含有Y原子的个数为：；根据题意有：(a×10-10)3×d=，解得a=×1010pm。 6．（22-23高二下·宁夏银川·阶段练习）结合所学知识，回答下列问题： （1）某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，则该元素在元素周期表中的位置为 ，处于元素周期表的 区，核外电子共有 种运动状态；核外电子占据的能量最高的原子轨道的形状为 。 （2）已知CO和CN-与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为 ，HCN分子中σ键与π键数目之比为 。 （3）下列Mg原子的核外电子排布式中，能量最高的是 ，能量最低的是 (填序号)。 a. b. c.    d. （4）氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。氯吡苯脲晶体中，环上的氮原子的杂化轨道类型有 ，羰基碳原子的杂化轨道类型为 。 （5）利用VSEPR模型推断离子的立体构型。 PO ；H3O+ 。（用文字描述） 【答案】（1）第四周期第ⅢA族 p 31 哑铃形 （2）1:2 1:1 （3）b d （4）sp2 sp2 （5）正四面体 三角锥形 【解析】（1）某元素基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p1，含有4个电子层，价电子数为4s24p1，其位于元素周期表第四周期第ⅢA族，为Ga元素，位于元素周期表的p区，其原子序数为31，核外共有31个电子，每个电子的运动状态各不相同，即核外电子共有31种运动状态；核外电子占据的能量最高的原子轨道是4p，其的形状为哑铃形； （2）单键为σ键，双键中1个是σ键，1个是π键，三键中1个是σ键，2个是π键，CO分子的结构为，其σ键与π键个数之比为1：2，HCN分子的结构为，其σ键与π键数目之比为1：1； （3）基态Mg原子的核外电子排布为1s22s22p63s2，能量最低；电子由低能级跃迁到高能级需要吸收能量，c与基态d相比，3s轨道上的1个电子跃迁到3p轨道，吸收能量，故能量c>d，a与c相比，又有2p轨道上的两个电子跃迁到3p轨道，故能量a>c，b与a相比，b状态的原子中2p轨道上的3个电子跃迁到3p轨道，而2p轨道跃迁到3p轨道需要的能量比3s轨道跃迁到3p轨道需要的能量高，故能量b>a，故b的能量最高，综上，能量最高的是b，能量最低的是d； （4）环上的氮原子是平面结构，其杂化轨道类型是sp2；羰基碳原子上有碳氧双键，形成3条σ键，无孤对电子，杂化轨道类型为sp2； （5）PO中心原子P的价层电子对数为，无孤对电子，空间构型为正四面体形；H3O+中心原子O的价层电子对数为，有1对孤对电子，空间构型为三角锥形。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$