研究与实践 制作分子的空间结构模型(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程化学选择性必修第二册同步学习指导(人教版2019)

! " # $ % & ' ( ２ ) * + , - . & + # # # # # # # ①甲醛分子中Ｈ—Ｃ—Ｈ的键角　 ＜　 （填 “＞”“＜”或“＝”，下同）１２０°； ②ＳｎＢｒ２分子中Ｂｒ—Ｓｎ—Ｂｒ的键角　 ＜　 １２０°； ③ＰＣｌ３ 分子中Ｃｌ—Ｐ—Ｃｌ的键角　 ＜　 １０９°２８′。 （３）有两种活性反应中间体微粒，它们的微 粒中均含有１个碳原子和３个氢原子。请 依据图所示的这两种微粒的球棍模型，写出 相应的化学式： Ａ：　 ＣＨ ＋３ 　 ；Ｂ：　 ＣＨ －３ 　 。 （４）按要求写出第二周期非金属元素组成的 中性分子的化学式：平面形分子　 　 ＢＦ３　 ， 三角锥形分子　 　 　 ＮＦ３　 ，四面体形分 子　 　 　 ＣＦ４　 。 １６．按要求回答下列问题。 （１）根据价层电子对互斥模型，Ｈ２Ｓ、ＳＯ２、 ＳＯ３的气态分子中，中心原子价层电子对数 不同于其他分子的是　 Ｈ２Ｓ　 。 （２）Ｈ２Ｏ和ＳＯ２ －４ 的中心原子的杂化轨道类 型分别为　 ｓｐ３、ｓｐ３　 ，试判断Ｈ２Ｏ和ＳＯ２ －４ 的键角大小关系并说明原因：　 Ｈ２Ｏ分子 键角小于ＳＯ２ －４ 的键角，因为Ｈ２Ｏ中的Ｏ存 在２对孤电子对、ＳＯ２ －４ 中的Ｓ不存在孤电子 对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键 电子对之间的斥力　 。 （３）成语“信口雌黄”中的雌黄 分子式为Ａｓ２Ｓ３，分子结构如 图，Ａｓ 原子的杂化方式为 　 ｓｐ３　 ，雌黄和ＳｎＣｌ２在盐酸 中反应转化为雄黄（Ａｓ４Ｓ４）和 ＳｎＣｌ４并放出Ｈ２Ｓ气体，ＳｎＣｌ４分子的空间结 构为　 正四面体形　 。 （４）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘 石（ＺｎＣＯ３）入药，可用于治疗皮肤炎症或表 面创伤。ＺｎＣＯ３中，阴离子空间结构为　 平面 三角形　 ，Ｃ原子的杂化方式为　 ｓｐ２　 。 （５）某绿色农药结构简式如图，回答下列 问题： 分子中编号为①的碳原子和与其成键的另 外几个原子构成的空间结构为四面体形　 ； ＣＳｅ２首次是由Ｈ２Ｓｅ和ＣＣｌ４反应制取的，试 比较ＣＳｅ２、Ｈ２Ｓｅ、ＣＣｌ４ 三种分子的键角 　 ＣＳｅ２ ＞ ＣＣｌ４ ＞ Ｈ２Ｓｅ　 （按由大到小顺序 排列）。 （６）Ｓ８与热的浓ＮａＯＨ溶液反应的产物之一 为Ｎａ２Ｓ３，Ｓ２ －３ 的空间结构为　 Ｖ形　 。 （７）［Ｈ２Ｆ］＋［ＳｂＦ６］－（氟酸锑）是一种超强 酸，则［Ｈ２Ｆ］＋的空间结构为　 Ｖ形　 。 （８）Ｎａ３ＡｓＯ４ 中含有的化学键类型包括 　 离子键、共价键　 　 ；ＡｓＯ３ －４ 的空间结构 为　 正四面体形　                                                     。 研究与实践　 制作分子的空间结构模型 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′ !&$ # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : 结果与讨论 　 　 １．什么是键长、键角？能说Ｈ２、Ｃｌ２ 的键角 为１８０°吗？ ２．键长、键能的大小和分子的稳定性有什 么关系？ 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？ 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？ 应用体验 １．在铜的催化作用下，Ｆ２ 能与过量ＮＨ３ 发生反 应：３Ｆ２ ＋ ４ＮＨ３ Ｃｕ ３ＮＨ４Ｆ ＋ ＮＦ３。下列说法 正确的是 （Ｄ ） Ａ．第一电离能：Ｎ ＞ Ｆ ＞ Ｈ Ｂ． ＮＦ３中键角大于ＮＨ３中键角 Ｃ．键能：Ｎ—Ｈ ＞ Ｏ—Ｈ Ｄ． ＮＦ３的空间结构呈三角锥形 ２．第ⅤＡ族元素的Ｒ原子与Ａ原子结合形成 ＲＡ３气态分子，其空间结构呈三角锥形。 ＲＣｌ５在气态和液态时，分子结构如图所示，下 列关于ＲＣｌ５分子的说法不正确的是（Ａ ） Ａ．每个原子都达到８电子稳定结构 Ｂ．键角（Ｃｌ—Ｒ—Ｃｌ）有９０°、１２０°、１８０°三种 Ｃ． ＲＣｌ５受热后会分解生成分子空间结构呈三 角锥形的ＲＣｌ３ Ｄ．分子中５个Ｒ—Ｃｌ的键能不都相同 ３．实验测得四种结构相似的单质分子的键能、 键长的数据如下： Ａ—Ａ Ｂ—Ｂ Ｃ—Ｃ Ｄ—Ｄ 键长／（１０ －１０ｍ） ａ ０． ７４ ｃ １． ９８ 键能／（ｋＪ·ｍｏｌ －１） １９３ ｂ １５１ ｄ 已知Ｄ２分子的稳定性大于Ａ２，则ａ ＞ 　 １． ９８　 ； ｄ ＞ 　 １９３　 ；比较ａ、ｃ的大小　 ａ ＜ ｃ　 ；比较 ｂ、ｄ的大小　 ｂ ＞ ｄ　                                                               。 !&% ２）＝ ３，成键电子对数为２，孤电子对数为１，故ＳｎＢｒ２ 分子的 空间结构为Ｖ形，Ｂｒ—Ｓｎ—Ｂｒ的键角＜ １２０°。 ③ＰＣｌ３分子中，Ｐ的价电子对数为３ ＋ １２ ×（５ － １ × ３）＝ ４， 含有１对孤电子对，由于孤电子对与Ｐ—Ｃｌ键的排斥作用大 于Ｐ—Ｃｌ键间的排斥作用，所以Ｃｌ—Ｐ—Ｃｌ的键角小于 １０９°２８′。 （３）ＡＢ３型微粒，中心原子上无孤电子对的呈平面三角形，有 １对孤电子对的呈三角锥形，所以化学式分别是ＣＨ ＋３ 、ＣＨ －３ 。 （４）第二周期的五种非金属元素Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ组成的中性分 子中，平面形分子为ＢＦ３，三角锥形分子为ＮＦ３，四面体形分子 为ＣＦ４。 １６．（１）Ｈ２Ｓ　 （２）ｓｐ３、ｓｐ３ 　 Ｈ２Ｏ分子键角小于ＳＯ２ －４ 的键角，因 为Ｈ２Ｏ中的Ｏ存在２对孤电子对、ＳＯ２ －４ 中的Ｓ不存在孤电 子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的 斥力　 （３）ｓｐ３ 　 正四面体形　 （４）平面三角形　 ｓｐ２ 　 （５）四 面体形　 ＣＳｅ２ ＞ ＣＣｌ４ ＞ Ｈ２Ｓｅ　 （６）Ｖ形　 （７）Ｖ形　 （８）离子 键、共价键　 正四面体形 解析：（６）Ｓ２ －３ 的电子式为［··Ｓ ·· ·· · ·Ｓ ·· ·· · ·Ｓ ·· ·· · ·］２ －，由于中心Ｓ 原子含有两个孤电子对，所以该离子的空间结构为Ｖ形。 （７）［Ｈ２Ｆ］＋的中心原子为Ｆ，它的孤电子对数为１２ ×（７ － １ － １ × ２）＝ ２，成键电子对数为２，价层电子对数为２ ＋ ２ ＝ ４， ＶＳＥＰＲ模型为四面体形，由于有两个孤电子对，故分子的空 间结构为Ｖ形。 研究与实践　 制作分子的空间结构模型 结果与讨论 １．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．键长越短，键能越大，分子越稳定。 ３．孤电子对数越多，排斥作用越强，键角越小。 ４．呈四面体状态。 应用体验 １． Ｄ　 第一电离能：Ｆ ＞ Ｎ ＞ Ｈ，Ａ错误；由于电负性Ｆ ＞ Ｈ，共用电 子对偏向Ｆ，导致成键电子对之间的斥力减小，ＮＦ３ 键角小于 ＮＨ３中键角，Ｂ错误；Ｎ—Ｈ键键长大于Ｏ—Ｈ键，键能：Ｎ—Ｈ ＜ Ｏ—Ｈ，Ｃ错误；ＮＦ３ 空间结构与ＮＨ３ 类似呈三角锥形，Ｄ 正确。 ２． Ａ　 Ｒ原子最外层有５个电子，形成５个共用电子对，所以 ＲＣｌ５中Ｒ的最外层电子数为１０，不满足８电子稳定结构，故 选Ａ；上下两个顶点与中心Ｒ原子形成的键角为１８０°，中间为 平面三角形，构成三角形的键角为１２０°，顶点与平面形成的键 角为９０°，所以键角（Ｃｌ—Ｒ—Ｃｌ）有９０°、１２０°、１８０°三种，故不 选Ｂ；ＲＣｌ５ △ ＲＣｌ３ ＋ Ｃｌ２↑，则ＲＣｌ５ 受热后会分解生成分子 空间结构呈三角锥形的ＲＣｌ３，故不选Ｃ；键长越短，键能越大， 键长不同，所以键能不同，故不选Ｄ。 ３． １． ９８　 １９３　 ａ ＜ ｃ　 ｂ ＞ ｄ 解析：结构相似的单质分子中，键长越短，键能越大，分子越 稳定。 第三节　 分子结构与物质的性质 第１课时　 共价键的极性 　 　 一、１．不同　 不同　 相同　 吸引电子能力强　 不发生　 显 电性　 电中性　 不同种　 同种　 ２．（１）不重合　 不为零　 重合 　 为零　 （２）非极性键　 等于零　 不重合　 不为零 正误判断 １．√　 ２． × 　 ３． × 　 ４． × 　 ５． × 深度思考 １．①只含有非极性键的分子一定是非极性分子，如Ｐ４。 ②含极性键的分子，如果分子结构是空间对称的，则为非极性 分子，否则为极性分子。 ③注意：含有非极性键的分子不一定是非极性分子（如 Ｈ２Ｏ２）；极性分子中不一定只含有极性键（如ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ）。 ２． Ｏ３是极性分子；臭氧分子的空间结构与水分子的相似，由于 中心氧原子有１对孤电子对，孤电子对对成键电子对排斥力 大，故臭氧分子中的共价键是极性键，中心氧原子呈正电 性，端位的两个氧原子呈负电性，故其分子具有微弱的 极性。 应用体验 １． Ａ　 一般来讲，极性键是指不同的非金属元素原子之间形成的 共价键，可以用通式Ａ—Ｂ键表示，反之为非极性键，即Ａ—Ａ 键；极性分子是指整个分子的正、负电荷的中心不重合，反之 为非极性分子，以此进行判断。ＮＨ３含有极性键，空间构型为 三角锥形，分子中正、负电荷的中心不重合，属于极性键形成 的极性分子；Ｈ２Ｓ为Ｖ形，分子中正、负电荷的中心不重合，且 含有极性键，属于极性键形成的极性分子，满足条件，故Ａ正 确；ＣＨ４含极性键，空间构型为正四面体形，分子中正、负电荷 的中心重合，属于极性键形成的非极性分子；Ｂｒ２ 含有非极性 键，为非极性键形成的非极性分子，不满足条件，故Ｂ错误； ＢＦ３分子中含有极性键，空间构型为平面三角形，结构对称， 正负电荷的中心重合，属于非极性分子；ＣＯ２ 中含有极性键， 但结构对称，正负电荷的中心重合，属于非极性分子，故Ｃ错 误；ＢｅＣｌ２ 中正、负电荷的中心是重合的，为非极性分子； ＨＣｌ为极性键形成的极性分子，故Ｄ错误。故选Ａ。 ２． Ａ　 Ｃ２Ｈ４存在共价双键，含有σ键和π键，分子结构对称，正 负电荷中心重合的分子是非极性分子，故Ａ正确；Ｃｌ２ 只含有 单键，只有σ键，故Ｂ错误；Ｈ２Ｏ中存在Ｈ—Ｏ，只有σ键，故Ｃ 错误；ＨＣｌ只含有单键，只有σ键，故Ｄ错误。故选Ａ。 ３． Ａ　 双原子分子ＡＢ型，原子不同，则共价键一定为极性共价 键，构成的分子一定为极性分子，Ａ正确；三原子分子ＡＢ２ 中 若正、负电荷的中心不重合，就属于极性分子，如Ｈ２Ｏ为极性 分子，Ｂ错误；四原子分子ＡＢ３ 若正、负电荷的中心重合，就属 于非极性分子，如ＢＦ３，Ｃ错误；ＣＨ４的中心原子Ｃ最外层满足 ８电子结构，ＣＨ４是非极性分子，ＮＨ３ 的中心原子Ｎ最外层满 足８电子结构，但ＮＨ３为极性分子，Ｄ错误。故选Ａ。 ４． Ｄ　 水是“Ｖ”形结构，是极性分子，甲烷是正四面体结构，是非 极性分子，故Ａ、Ｂ错误；甲烷是正四面体结构，ＣＨ４是非极性 分子，故Ｃ错误；根据前面分析，Ｈ２Ｏ是极性分子，ＣＨ４是非极 性分子，故Ｄ正确。故选Ｄ                                                                      。 —１６８—