第2章 专题提升 (2) 大π键与分子(或离子)的空间结构及杂化轨道理论-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单选）

专项提升 　　　　(二)大π键与分子(或离子)的空间结构及杂化轨道理论 【目标】 1.认识大π键，能够识别常见物质中大π键的构成形式。2.能够应用价层电子对互斥模型或杂化轨道理论判断分子(或离子)的空间结构。 【能力提升】 1．大π键的概念 在一个具有平面结构的多原子分子中，如果彼此相邻的3个或多个原子中有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心π键。这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键或共轭大π键，简称大π键。 2．大π键的形成条件 (1)所有参与大π键形成的原子都必须在同一平面内，即连接这些原子的中心原子只能采取sp或sp2杂化。 (2)所有参与大π键形成的原子都必须提供一个或两个相互平行或接近平行的p轨道。 (3)根据泡利原理，参与大π键形成的p轨道上的电子数必须小于2倍的p轨道数。 3．大π键的表示符号 ，m表示相互平行的p轨道的数目(即参与形成大π键的原子数)，n表示相互平行的p轨道里的电子数。理论计算证明n<2m时可形成大π键，解题时可作为验证大π键书写正误的方法。 4．大π键中电子数的计算 (1)计算步骤 确定分子中价电子总数→找出分子中的σ键以及不与π键p轨道平行的孤电子对的轨道→用价电子总数减去这些σ键和孤电子对中的电子数，剩余的就是填入大π键的电子数。 (2)实例 ①SO2分子中的大π键：中心原子S的价层电子对为2＋＝3，为sp2杂化，有1个孤电子对，硫原子有1个垂直于分子平面的p轨道；SO2的价电子总数为18，每个氧原子有2个容纳孤电子对的轨道不与形成大π键的p轨道平行，则大π键中电子数为18－2×2－2－2×2×2＝4，故SO2分子中的大π键表示为。 ②CO2分子中的大π键：CO2为直线形分子，中心原子C为sp杂化，无孤电子对，另外2个未参与杂化的p轨道与sp杂化轨道的轴呈正交关系，即相互垂直，因而CO2分子有两套相互平行的p轨道；CO2的价电子总数为16，每个氧原子有1个容纳孤电子对的轨道不与形成大π键的p轨道平行，则大π键中电子数为16－2×2－2×2＝8，则每套平行p轨道里有4个电子，故CO2分子中的大π键表示为。 【典例分析】 【典例】 离子液体是一类应用价值很高的绿色溶剂和催化剂，其中的EMIM＋结构如图所示(五元环为平面结构，与苯分子相似)。下列说法正确的是(　　 ) A．分子中碳碳键的键长相等 B．分子中∠HCH均为109°28′ C.所有C原子与N原子的杂化方式相同 D．EMIM＋结构中存在大π键 解析：选D。分子中存在饱和的碳碳键和不饱和的碳碳键，两者键长不相等，A错误；甲基、亚甲基C的杂化方式为sp3，但不存在正四体结构，则分子中不存在∠HCH为109°28′，B错误；由于甲基、亚甲基C为sp3杂化，环上所有原子为sp2杂化，所以并非所有C原子与N原子的杂化方式相同，C错误；五元环为平面结构，其中N和C均为sp2杂化，而中心五元环还要失去一个电子形成阳离子，所以在z方向上5个原子的pz轨道耦合形成离域大π键，为，即EMIM＋结构中存在大π键；D正确。 【对点练】 1.中的大π键应表示为______，其中碳原子的杂化方式为________________________________________________________________________。 解析：(1)中的5个原子参与形成大π键，5个C原子共提供5个p电子，加上得到的1个电子，共有6个电子参与形成大π键，应表示为，其中C原子的杂化方式均为sp2。 答案：(1)　sp2 2．依据VSEPR模型推测CO的空间结构为____________。CO中的大π键应表示为________________。 答案：平面三角形　 3．Na3[Co(NO2)6]常用作检验K＋的试剂，配体NO的中心原子的杂化方式为________，空间结构为______________。NO中大π键应表示为____________________。 答案：sp2　V形　 学科网（北京）股份有限公司 $$