4.1 分子的空间结构(课件PPT)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（苏教版2019）

专题4　分子空间结构与物质性质 第一单元　分子的空间结构 栏目索引 基础落实·梳理必备知识 重难探究·提升关键能力 学以致用·发展学科素养 课程标准 核心素养目标 　1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。 2．理解价层电子对互斥模型的含义。 3．能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 　1.宏观辨识与微观探析：能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构，能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 课程标准 核心素养目标 　 4．能运用杂化轨道理论解释和预测简单分子的空间结构。 5．了解极性分子和非极性分子。 6．能描述手性分子的结构特征和性质特点，认识手性分子在药物研究中的重要作用。 　2．证据推理与模型认知：结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 一、分子的空间结构模型 1.杂化轨道理论 为了解释__________等分子的空间结构，美国化学家____于1931年提出了杂化轨道理论。 2.杂化与杂化轨道 在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组____相等、____相同的新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。 CH4 鲍林 能量 成分 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 3.杂化轨道理论的要点 (1)在形成分子时，某些不同类型、能量____的原子轨道重新组合成一组新的轨道。 (2)杂化轨道是不同于原来的轨道的一组新的轨道，新的轨道____相等、____相同，且有一定的空间取向。 (3)杂化轨道与其他原子轨道形成__键。 相近 能量 成分 σ 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 4.用杂化轨道理论解释3种典型分子的空间结构 (1)CH4分子的空间结构 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，__个2s轨道和__个2p轨道“混杂”，形成________、________的4个sp3杂化轨道。 4个sp3杂化轨道在空间呈__________，轨道之间的夹角为___________ 。 能量相等 1 3 109°28′ 正四面体形 成分相同 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ②共价键的形成与CH4分子的空间结构 碳原子的4个________杂化轨道分别与氢原子的____轨道重叠，形成4个相同的__键。 CH4分子的空间结构为________，分子中C—H键之间的夹角为______________。 sp3 1s σ 正四面体 109°28′ 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S (2)BeCl2分子的空间结构 ①杂化轨道的形成 铍原子的2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，____个2s轨道和____个2p轨道“混杂”，形成___________、_____________的2个sp杂化轨道。 2个sp杂化轨道在空间呈____________，轨道夹角为________________，2个未杂化的2p轨道与杂化轨道相互垂直。 1 1 能量相等 成分相同 直线形 180° 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ②BeCl2分子的空间结构 铍原子上的2个________杂化轨道分别与2个氯原子上的 ________轨道重叠，形成2个相同的____键。 BeCl2分子的空间结构为____________，分子中Be—Cl键之间的夹角为________________。 sp 3p 180° 直线形 σ 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S (3)BF3分子的空间结构 ①杂化轨道的形成 硼原子的2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，___个2s轨道和___个2p轨道“混杂”，形成____________、____________的3个sp2杂化轨道。 3个sp2杂化轨道在空间呈____________________，轨道夹角为________________，未杂化的2p轨道________于该平面。 1 2 能量相等 成分相同 平面三角形 120° 垂直 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ②BF3分子的空间结构 B原子上的3个_____杂化轨道分别与3个F原子上的________轨道重叠，形成3个相同的______键。 BF3分子的空间结构为____________________，分子中B—F键之间的夹角为________________。 sp2 2p σ 平面三角形 120° 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 二、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥理论 (1)价电子对：包括成键电子对和孤电子对，即价电子对＝__________＋________。 (2)分子中的价电子对由于相互排斥作用，而趋向于尽可能________以减小斥力，分子尽可能采取____的空间结构。 成键电子对 孤电子对 彼此远离 对称 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 2．价电子对数(ABm型分子)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(n)＝ ____________________________________________________； (1)对于主族元素，中心原子的价电子数＝_______________________。 (2)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＝__。O、S作为配位原子时按不提供价电子计算。 中心原子的最外层电子数 5 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 4 4 3 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 3．价层电子对互斥模型(也称价电子对分布的几何构型)与分子空间结构 (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 根据分子的价电子对数，可以很方便地确定价电子对数都是成键电子对的ABm型分子的几何构型。 价电子 对数 电子对排 布方式 几何构型 键角 实例 2 ______ ________ CO2、BeCl2、CS2 直线形 180° 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 价电子 对数 电子对排 布方式 几何构型 键角 实例 3 _________ 120° BF3、SO3 4 ________ __________ CH4、CCl4 平面三角形 正四面体 109°28′ 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S (2)孤电子对数≠0的分子几何构型 一般来说，孤电子对、成键电子对之间斥力大小的顺序为________与________之间的斥力>________与__________之间的斥力>__________与__________之间的斥力。 孤电子对 孤电子对 孤电子对 成键电子对 成键电子对 成键电子对 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 分子 价电子 对数 成键电 子对数 孤电子 对数 几何构型 键角 同类型 分子 NH3 __ __ __ ________ 107°18′ NF3、PCl3 H2O __ __ __ ____ 104°30′ H2S、SCl2 4 3 1 三角锥形 4 2 2 V形 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 三、等电子原理 1．概念：具有相同_________和相同_______的分子或离子具有相同的________。符合此条件的分子或离子互为等电子体。 2．典例：CO和N2，它们的分子中价电子总数是____，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．应用：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体结构。 结构特征 价电子数 原子数 10 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 类型 正、负电荷重心 举例 极性分子 正电荷重心和负电荷重心________的分子 如HCl、CO、NH3等 非极性分子 正电荷重心和负电荷重心______的分子 如H2、CO2、CH4等 四、分子的极性 1．极性分子和非极性分子 不相重合 相重合 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 类型 判断方法 双原子 分子 相同元 素组成 分子的正、负电荷重心相重合，为______分子 不同元 素组成 分子的正、负电荷重心不相重合，为____分子 2.分子极性的判断方法 非极性 极性 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 类型 判断方法 多原子 分子 共价键均为 非极性键 分子的正、负电荷重心相重合，为______分子 O3是极性分子 共价键为 极性键 空间结构为对称结构，则为______分子 空间结构为非对称结构，则为____分子 极性 非极性 非极性 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 3.分子的极性对物质性质的影响 (1)分子的极性对物质的__________________等物理性质有显著的影响。一般情况下，极性分子的熔点、沸点比非极性分子的熔点、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_____溶剂，如NH3易溶于水；由非极性分子构成的物质易溶于_______溶剂，如I2易溶于CCl4。 熔点、沸点、溶解性 非极性 极性 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 五、手性分子 1．手性异构体和手性分子 ____和______________完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像(对映异构)，在三维空间里不能重叠的一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。 组成 原子的排列方式 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 2．手性碳原子 当四个不同的原子或基团连接在碳原子上时，形成的化合物存在__________。其中，连接四个不同的原子或基团的碳原子称为__________。 3．手性异构体的性质 一对手性异构体的物理性质(如________________等)基本相同，但它们的____性和____作用往往不同。 旋光 手性异构体 手性碳原子 沸点、熔点、密度 生理 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ◆拓展延伸 图示sp3杂化轨道 sp3杂化轨道 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 图示sp杂化轨道 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ◆易错警示 杂化轨道数等于成键电子对数和孤电子对数之和， 与π键电子数无关。也就是杂化轨道形成的是σ键或杂化轨道上有孤电子对。 ◆名师点拨 价层电子对互斥模型，实质是杂化轨道之间尽量在空间取最大夹角排布。常见的三种杂化模型：在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同： 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ◆拓展延伸 杂化类型常见的有：sp、sp2、sp3；还有dsp2、sp3d、sp3d2 几种类型。 ◆名师点拨 价电子对构型与分子或离子的构型有时不一致， 价电子对构型包含孤电子对所占轨道的伸展方向， 分子或离子构型不包含孤电子对所占轨道的伸展方向。 ◆易错警示 由非极性键构成的分子不一定是非极性分子， 如O3是极性分子。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)CCl4分子的空间结构为正方形，分子中C—Cl键之间的夹角为90°。 (　 　　) (2)键角：CH4> BeCl2> BF3。(　 　　) (3)采用sp3杂化的分子空间结构均为正四面体形。(　 　　) (4)以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子。(　 　　) (5)非极性分子只能是双原子单质分子。(　 　　) × × × × √ 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S × × √ × √ 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S ◆名师点拨 手性碳原子连接的4个原子或原子团均不同， 不是直接与碳连接的原 子不同， 包含后面间接连接的原子。 如 ，黑球标注的碳是手性碳原子， 直接连接的碳原子相同， 但间接连接的原子不同。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 探究一 杂化轨道的类型与分子空间结构的关系 2-甲基-2，4-己二烯和4-甲基-1-戊炔均为无色易挥发液体，有刺激和麻醉作用，吸入后引起头痛、咳嗽、呼吸困难；大量吸入出现中枢神经系统抑制、精神错乱、神志丧失，常用于制造香料、染料及合成树脂。结构简式如下所示： 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 2-甲基-2，4-己二烯　 　4-甲基-1-戊炔 [问题设计] (1)从原子轨道重叠角度分析，2-甲基-2，4-己二烯分子中有哪些共价键？ 提示：σ键和π键。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S (2)2-甲基-2，4-己二烯和4-甲基-1-戊炔分子中碳原子的杂化方式有哪些？ 提示：sp、sp2、sp3。 (3)2-甲基-2，4-己二烯分子中最多有多少个碳原子共面？ 提示：7个。 (4)4-甲基-1-戊炔分子中最多有多少个原子共直线？ 提示：4个。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 一、杂化轨道的类型与分子空间结构的关系 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化 的原子轨 道及数目 1个s轨道 1个p轨道 1个s轨道 2个p轨道 1个s轨道 3个p轨道 杂化轨道 的数目 2 3 4 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 杂化类型 sp sp2 sp3 杂化轨道 间的夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道 空间结构 直线形 平面三角形 正四面体 实例 BeCl2 BF3 CH4 分子的 空间结构 直线形 平面三角形 正四面体 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 当杂化轨道数目等于成键轨道数目时，杂化轨道全部参与成键，成键类型是σ键，分子的空间结构与杂化轨道的空间结构一致。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 二、用杂化轨道理论分析C2H6、C2H4、C2H2的成键情况 1．碳原子的杂化方式和成键情况 分子结构 碳原子 杂化方式 成键情况 sp3 C—H σ键 sp3-s C—C σ键 sp3-sp3 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 分子结构 碳原子 杂化方式 成键情况 sp2 C—H σ键 sp2-s C—C σ键 sp2-sp2 π键 两个碳原子各以1个未杂化的2p轨道发生重叠形成 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 分子结构 碳原子 杂化方式 成键情况 sp C—H σ键 sp-s C—C σ键 sp-sp π键 两个碳原子各以2个未杂化的2p轨道发生重叠形成 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S (2)碳原子与其他原子形成2个单键和一个双键，碳原子的sp2杂化轨道与其他原子形成σ键，未杂化的p轨道与其他原子形成π键，空间结构为平面结构。 存在碳碳双键(C===C)和碳氧双键(C===O)的分子中的碳原子都是sp2杂化。 (3)碳原子与其他原子形成1个单键和一个三键(或2个双键)，碳原子的sp杂化轨道与其他原子形成σ键，未杂化的2个p轨道与其他原子形成2个π键，空间结构为直线形。 存在碳碳三键(C≡C)和碳氮三键(C≡N)、CO2中的碳原子都是sp杂化。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S A 【例1】 氯仿(CHCl3)常因保存不慎而被氧化，产生剧毒物光气(COCl2， 结构式为 )：2CHCl3＋O2―→2HCl＋2COCl2。下列说法不正确的是(　　) A．CHCl3分子的空间构型为正四面体 B．COCl2分子中存在σ键、π键 C．COCl2分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构 D．氯仿转化为光气的变化中，中心原子轨道杂化类型发生了变化 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 碳原子为sp3杂化，C—H键和C—Cl键的键长不等，因此空间构型为四面体，A错误；根据COCl2的结构式可知，碳原子为sp2杂化，C===O中有1个为σ键，1个为π键，C—Cl键为σ键，B正确；碳原子和氯原子最外层都满足8电子稳定结构，C正确；CHCl3中碳原子为sp3杂化，COCl2中碳原子为sp2杂化，D正确。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 1．填写下表。 物质 CH4 NH3 H2O CO2 分子空 间构型 正四面体 三角锥 V形 (折线形) 直线形 杂化轨 道类型 sp3 sp3 sp3 sp 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 物质 CH4 NH3 H2O CO2 杂化轨道 空间构型 正四面体 正四面体 正四面体 直线形 中心原 子孤电子对数 0 1 2 0 成键类型 及个数 4个σ键 3个σ键 2个σ键 2个σ键， 2个π键 同类分子 AB4型分 子或离子 NCl3、 PCl3等 H2S、 SCl2等 CS2 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 探究二 价电子对的计算与应用 《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。炉甘石洗剂，用于急性瘙痒性皮肤病，如荨麻疹和痱子。局部外用，用时摇匀，取适量涂于患处，每日2～3次。主要功效用于急性瘙痒性皮肤病，如荨麻疹和痱子。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S [问题设计] (1)ZnCO3中，阴离子的价电子对数是多少？中心碳原子的孤电子对数和σ键数目分别为多少？ 提示：平面三角形、平面三角形。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 一、价层电子对互斥模型的应用 1．根据价层电子对互斥理论，首先计算出价电子对数，价电子对数与杂化轨道数相同，再由杂化轨道数判断杂化类型。 2．根据成键电子对数与孤电子对数的关系，可以判断分子(或离子)的空间结构。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 价电 子对 数 σ键 电子 对数 中心原子上的孤电 子对数 价电子对分布的几 何构型 分子(或 离子)空 间结构 实例 2 2 0 直线形 直线形 CO2、CS2、 BeCl2、 3 3 0 平面 三角形 平面 三角形 BF3、SO3、 2 1 V形 SO2、 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 价电 子对 数 σ键 电子 对数 中心原子上的孤电 子对数 价电子对分布的几 何构型 分子(或 离子)空 间结构 实例 4 4 0 四面 体形 正四面 体形 所有AB4型 分子和离子 3 1 三角 锥形 NH3、NF3、PCl3、 2 2 V形 H2O、H2S、SCl2 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 价层电子对互斥理论说明的是价电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时， 两者的结构一致； (2)当中心原子有孤电子对时， 两者的结构不一致。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 4．常见的等电子体汇总 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 【例2】 下列说法正确的是 (　　) A．NH3分子为三角锥形，N发生sp2杂化 B．杂化轨道只适用于形成共价键 C．SCl2属于AB2型共价化合物，中心原子S采取sp杂化轨道成键 D．价层电子对互斥模型中，π键电子对数也要计入中心原子的价电子对数 B 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： NH3分子为三角锥形，N发生sp3杂化，A错误；杂化轨道只适用于形成共价键，因为必须形成共用电子对，所以不可能适用于离子键，B正确；SCl2属于AB2型共价化合物，中心原子S采取sp3杂化轨道成键，分子空间构型为V形，不是直线形，C错误；价层电子对互斥模型中，σ键和孤电子对计入中心原子的价电子对数，而π键不计入，D错误。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 2．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是 (　　) A．H2O2分子中的O为sp2杂化 B．CO2分子中C为sp杂化 C．BF3分子中的B为sp3杂化 D．CH3COOH分子中C均为sp3杂化 B 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： H2O2分子中的O为sp3杂化，A错误；CO2分子中C形成2个双键，为sp杂化，B正确；BF3分子中的B的sp2杂化，C错误；CH3COOH分子中2个C分别为sp3杂化和sp2杂化，D错误。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 探究三 分子极性的理解与应用 磷化氢，又名膦，分子式：PH3，是一种无色、剧毒、有芥末和大蒜的特有臭味、易燃的气体，不溶于热水，微溶于冷水，溶于乙醇、乙醚。磷化氢作用于细胞酶，影响细胞代谢，发生窒息。其主要损害神经系统、呼吸系统、心脏、肾脏及肝脏。储存于钢瓶内的液化压缩气体。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S [问题设计] (1)磷化氢分子中，磷原子价电子对数为多少？轨道采用怎样的杂化方式？ 提示：4。sp3。 (2)磷化氢分子和氨气分子的空间结构相同，二者键角大小关系如何？解释原因。 提示：键角：磷化氢分子小于氨气分子，电负性：N>P，键长：P—H>N—H，成键电子对斥力：N—H>P—H，由于孤电子对对成键电子对的排斥造成键角：磷化氢分子小于氨气分子。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S (3)磷化氢分子和氨气分子是极性分子还是非极性分子？ 提示：极性分子。 (4)N、P属于同主族元素，磷化氢不溶于热水，微溶于冷水，溶于乙醇、乙醚；氨气极易溶于水，难溶于乙醇、乙醚。解释二者溶解性差异的原因。 提示：氨气与水分子之间易形成氢键，磷化氢不能与水形成氢键。磷化氢极性小于氨气，故能溶于乙醇、乙醚。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 1．双原子分子 分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性。以极性键结合的双原子分子是极性分子，以非极性键结合的双原子分子是非极性分子。 2．多原子分子 分子的极性取决于分子的空间结构，与键的极性无关。若分子的空间结构是对称的，则是非极性分子，如CH4、CO2、BF3；若分子的空间结构是不对称的，则是极性分子，如NH3、H2O、CCl3F、CH2Cl2。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 3．根据中心原子的价电子参与成键情况判断 (1)常见的多原子分子，若中心原子的价电子全部参与成键，形成的分子空间结构往往是对称的，该分子是非极性分子，如三原子分子CO2、CS2(直线形)、四原子分子BF3(平面三角形)、五原子分子CH4、CCl4(正四面体)以及C2H2、C2H4、C6H6等都是非极性分子。 (2)若中心原子有不参与成键的电子，形成的分子空间结构往往是不对称的，其分子是极性分子。如H2O、H2S、SO2(V形)、NH3(三角锥形)。 (3)空间结构对称，但化学键不等性的分子也是极性分子。如CH3Cl、C6H5Br等。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 4．具体关系和实例 分子 类型 分子空 间结构 键角 键的 极性 分子 极性 常见物质 A2 直线形 (对称) — 非极 性键 非极性 分子 H2、O2、 N2等 AB 直线形 (非对称) — 极性键 极性 分子 HX、CO、 NO等 AB2 直线形 (对称) 180° 极性键 非极性 分子 CO2、 CS2等 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 分子 类型 分子空 间结构 键角 键的 极性 分子 极性 常见物质 A2B V形(不对称) — 极性键 极性分子 H2O、H2S等 AB3 正三角形(对称) 120° 极性键 非极性分子 BF3、SO3等 三角锥形(不对称) — 极性键 极性分子 NH3、PCl3等 AB4 正四面体形(对称) 109°28′ 极性键 非极性分子 CH4、CCl4等 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 5.手性碳原子的确定 (1)判断一种有机物是否具有手性碳原子，就看该有机物含有的碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。如： 是互不相同的 原子或基团，中心碳原子即为手性碳原子。 如 其中*C即为手性碳原子。具有手性异构的分子 都具有特殊的光学性质。 (2)不饱和碳原子(如碳碳双键、碳碳三键等中的碳原子)一定不是手性碳原子。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 【例3】 (2023·福建龙岩高二质检) 下列有关分子的叙述正确的是 (　　) A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子 B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子 C．非极性分子只能是双原子单质分子 D．非极性分子中一定含有非极性共价键 A 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子，A正确；CH4、CO2是以极性键结合的非极性分子，B、C、D错误。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 3．三氯化氮(NCl3)在常温下是一种淡黄色液体，其分子呈三角锥形，以下关于NCl3的叙述正确的是 (　　) A．NCl3晶体为共价晶体 B．分子中N—Cl键是非极性共价键 C．NCl3是一种含极性键的极性分子 D．N—Cl键键能大，故NCl3沸点高 C 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 由信息可知，三氯化氮常温下为液体，则NCl3晶体为分子晶体，A错误；不同非金属元素之间形成极性共价键，则分子中N—Cl键是极性共价键，B错误；NCl3分子中存在N—Cl极性键，分子呈三角锥形，分子结构不对称，为极性分子，C正确；分子晶体的相对分子质量决定其沸点，与键能无关，NCl3沸点低，D错误。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 1．研究发现，化合物HSCN有两种结构：H—S—C≡N(硫氰酸)和H—N===C===S(异硫氰酸)。下列判断错误的是 (　　) A．硫氰酸和异硫氰酸互为同分异构体 B．硫氰酸和异硫氰酸分子中碳原子的杂化方式相同 C．硫氰酸和异硫氰酸分子中σ键和π键数目相同 D．硫氰酸的沸点高于异硫氰酸 D 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 异硫氰酸能形成分子间氢键，硫氰酸不能形成分子间氢键，故异硫氰酸的沸点高于硫氰酸。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S C 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 3．用价层电子对互斥理论预测H2S和COCl2的空间结构，两个结论都正确的是 (　　) A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形 C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形 D 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 4．在有机化合物分子中，连有4个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子，具有手性碳原子的化合物具有光学活性。结构简式如图所示的有机物分子A中含有一个手性碳原子，该有机化合物具有光学活性。当该有机化合物发生下列化学变化时，生成的新有机化合物无光学活性的是 (　　) D 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S A.分子A中的—CHO转化为—COOH B．与甲酸发生酯化反应 C．与金属钠发生反应 D．分子A中的—CHO与H2发生加成反应生成—CH2OH 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S C 5．根据物质溶解性“相似相溶规则”的一般规律，能说明碘、溴单质在CCl4中比在水中溶解度大的是 (　　) A．溴、碘单质和CCl4中都含有卤素 B．溴、碘是单质，CCl4是化合物 C．Br2、I2是非极性分子，CCl4也是非极性分子，而水为极性分子 D．以上说法都不对 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 解析： 根据“相似相溶规则”，溶质和溶剂极性相同的分子，溶解度大，极性不同，溶解度小，C正确。 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 专题4　分子空间结构与物质性质 高中化学 选择性必修2 物质结构与性质 S 课时梯级训练(12) 谢谢观看！ (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＝__，SO中n＝__。 (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＝__。 (6)非极性分子中一定含有非极性键。 (　 　　) (7)价层电子对互斥模型就是分子空间结构。 (　 　　) (8)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。 (　 　　) (9)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。 (　 　　) (10)SO的空间结构为正四面体形。 (　 　　) 2.碳原子的杂化轨道及成键规律 碳原子的杂化轨道有sp3、sp2和sp三种，其中，以sp2和sp进行杂化时，在未杂化的轨道上有未成对电子，形成π键。 (1)碳原子与其他原子形成4个单键，碳原子的sp3杂化轨道与其他原子形成σ键，空间结构为四面体。 甲烷和其他烷烃中的碳原子、NH中的氮原子、金刚石中的碳原子、晶体硅和二氧化硅中的硅原子等，都是sp3杂化。 提示：价电子对数＝＝3, σ键数目＝氧原子数＝3，孤电子对数＝价电子对数－σ键数＝0。 (2) CO的价电子对分布的几何构型和空间结构分别什么？ (3)各写出一种与 CO互为等电子体的分子和离子的化学式。 提示：SO3(BF3)、NO(SiO) NO NO、CO、CH2O NO SO、ClO 二、等电子原理的应用 利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的空间结构。 1．SO、PO等离子符合AX4通式，价电子总数为32，中心原子采取sp3杂化，呈四面体空间结构。 2．SO、PO等离子符合AX3通式，价电子总数为26，中心原子采取sp3杂化，由于存在一对孤电子对，呈三角锥形空间结构。 3．等电子体不仅有相似的空间结构，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也是良好的半导体材料。 微粒 价电子总数 立体构型 CO2、SCN－、NO、N 16e－ 直线形 CO 、NO 、SO3 24e－ 平面三角形 SO2、O3、NO 18e－ V形 SO 、PO、SiCl4、SiO 32e－ 正四面体形 PO、SO 、ClO 26e－ 三角锥形 CO、N2 10e－ 直线形 CH4、NH 8e－ 正四面体形 2．等电子体之间结构相似、物理性质也相近。根据等电子原理，由短周期元素组成的微粒，只要其原子总数和原子最外层电子总数相同，均可互称为等电子体。下列各组微粒不能互称为等电子体的是 (　　) A．CO和NO　　　　 B．O3和SO2 C．CO2和NO D．SCN－和N CO2与NO具有相同的原子总数，但最外层电子总数不同，CO2为16, 而NO为18, 故二者不能互称为等电子体，C符合题意。 H2S分子中的中心原子S上的孤电子对数是×(6－1×2)＝2，则H2S分子中的中心原子的价电子对数是4，其中2对是孤电子对，因此分子空间结构是V形；而COCl2分子中的中心原子C上的孤电子对数是×(4－2×1－1×2)＝0，则COCl2分子中的中心原子的价电子对数是3，因此分子空间结构是平面三角形，D正确。 若生成的新有机化合物为无光学活性的物质，则原有机化合物中的手性碳原子上至少有一个原子或基团发生转化使两个原子或基团具有相同的结构。A项反应后—CHO转化为—COOH，手性碳原子仍存在；B项反应后—CH2OH转化为，手性碳原子仍存在；C项反应后—CH2OH转化为—CH2ONa，手性碳原子仍存在；D项反应后—CHO转化为—CH2OH，与原有机化合物手性碳原子上的一个基团结构相同，不再存在手性碳原子。 $$