内容正文:
微专题3 VSEPR模型、杂化轨道理论与分子(或离子)空间结构
优化探究
第二章 分子结构与性质
判断分子(或离子)的空间结构或杂化类型时,要分情况处理:
1.若为ABn型或可看作ABn型的分子:首先根据价层电子对互斥模型的计算方法,正确计算出价层电子对数和孤电子对数,然后根据价层电子对数与杂化轨道数的对应关系确定轨道的杂化类型;根据价层电子对数确定VSEPR模型;结合孤电子对数和VSEPR模型确定分子空间结构。如表:
价层电子对数 杂化
类型 σ键电
子对数 孤电子
对数 VSEPR模型名称 分子空
间结构 实例
2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 sp2 3 0 平面三角形 平面三角形 BF3
2 1 V形 SnBr2
4 sp3 4 0 四面体形 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
2.若为有机化合物,且题目给出结构式(或结构简式),则碳原子形成4个σ键,N原子形成3个σ键,则C原子、N原子的轨道杂化类型为sp3杂化,为四面体形;碳原子形成3个σ键和1个π键,N原子形成2个σ键和1个π键,则C原子、N原子的轨道杂化类型为sp2杂化,为平面形;碳原子形成2个σ键和2个π键,则C原子的轨道杂化类型为sp杂化,为直线形。
1.下列分子或离子中,VSEPR模型与粒子的空间结构一致的是( )
A.SO2 B.HCHO
C.NCl3 D.H3O+
当中心原子没有孤电子对时,VSEPR模型与分子的空间结构是一致的,
SO2、NCl3、H3O+的中心原子均有孤电子对,A、C、D项错误。
B
2.下列说法正确的是( )
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2,分子的空间结构为V形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp,分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
C
CH4中4个共价键完全相同,为正四面体形,CH2Cl2分子中的4个共价键不完全相同,所以分子的空间结构不是正四面体形,A错误;H2O分子中O原子的价层电子对数为2+×(6-1×2)=4,为sp3杂化,含有2个孤电子对,分子的空间结构为V形,B错误;CO2中C原子的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2,为sp杂化,分子的空间结构为直线形,C正确;S中S原子的价层电子对数为3+×(6+2-3×2)=4,为sp3杂化,含1个孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,D错误。
3.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.BeCl2、CO2 B.H2O、SO2
C.SO2、CH4 D.NF3、CH2O
A
根据价层电子对互斥模型可知,H2O中O原子的孤电子对数为=2,σ键电子对数为2,采取sp3杂化,故H2O为V形结构,SO2中S原子的孤电子对数为=1,σ键电子对数为2,采取sp2杂化,故SO2为V形结构,B项不符合题意;同样分析可知,BeCl2中Be原子采取sp杂化,BeCl2是直线形结构,CO2中C原子采取sp杂化,CO2是直线形结构,A项符合题意;SO2中S原子采取sp2杂化,SO2是V形结构,CH4中C原子采取sp3杂化,CH4是正四面体形结构,C项不符合题意;NF3中N原子采取sp3杂化,NF3是三角锥形结构,CH2O中C原子采取sp2杂化,CH2O是平面三角形结构,D项不符合题意。
4.下列说法正确的是( )
①CS2为V形分子 ②Cl的空间结构为平面三角形 ③SF6中有6个完全相同的成键电子对 ④SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
C
①CS2和CO2分子的空间结构相同,为直线形分子,错误;②Cl中Cl的价层电子对数为3+×(7+1-2×3)=4,含有1个孤电子对,则Cl的空间结构为三角锥形,错误;③SF6中含有6个S—F,每个S—F含有1个成键电子对,则SF6中有6个完全相同的成键电子对,正确;④SiF4中Si的价层电子对数为4+×(4-1×4)=4,S中S的价层电子对数为3+×(6+2-2×3)=4,则SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化,正确。
5.硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料,可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物,请回答下列问题:
(1)硼砂中阴离子(含B、O、H三种元素)的空间结构模型如图所示,则在中,2号硼原子的杂化类型为 ;m= (填数字)。
(1)根据图示可知,2号B原子的价层电子对数为3,且无孤电子对,故采取sp2杂化;该阴离子的化学式为[H4B4O9,其中H显+1价、B显+3价、O显-2价,所以m=2。
sp2
2
(2)BN中B的化合价为 ,请解释原因: 。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B的空间结构为 ;
NaBF4的电子式为 。
+3
N的电负性大于B的电负性
正四面体形
Na+[︰︰]-
$$