内容正文:
专题4
分子空间结构与物质性质
苏教版化学选择性必修2
考点串讲
单元复习课件
价层电子对互斥模型
2
杂化轨道理论
1
知识导航
分子的极性、手性分子
3
配合物的形成与应用
4
知识导航
明·复习目标
1. 掌握杂化轨道理论的核心概念与类型
2. 能用VSEPR模型判断分子空间构型
3. 理解杂化轨道与分子构型的对应关系
4. 能判断分子极性并解释其产生原因
5. 了解手性分子的结构特点与应用场景
6. 掌握配合物的组成、结构与成键特征
7. 理解配合物形成对物质性质的影响
8. 能运用相关理论分析典型分子与配合物
物质及其变化
杂化
轨道理论
价层电子对互斥模型
sp3杂化
sp2杂化
VSEPR模型
价电子对数的计算
理·核心要点
sp杂化
分子的空间结构模型
σ键电子对
分子的极性手性分子
分子极性的判断方法
手性碳及手性分子的判断
配合物的形成与应用
配合物的组成
配位数
配合物的空间结构
配合物的应用
01
杂化轨道理论
考点1 杂化轨道理论
杂化轨道理论
汇·考点梳理
在外界条件影响下,原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。
重新组合后的新的、能量相同的原子轨道,叫做杂化原子轨道,简称杂化轨道。
鲍林
杂化的条件:
(1).只有在形成化学键时才能杂化
(2).只有能量相近的轨道间才能杂化
考点2 sp3杂化
杂化轨道理论
汇·考点梳理
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
109°28′
甲烷分子中碳原子的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C-H σ键,呈正四面体形。
考点2 sp3杂化
杂化轨道理论
汇·考点梳理
sp3
C:2s22p2
C原子
杂化前
C原子
杂化后
杂化轨道理论
汇·考点梳理
(1)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生。
(2)杂化过程中轨道的形状发生变化
(3)只有能量相近的轨道才能杂化(同一能级组或相近能级组的轨道)
(4)杂化前后轨道数目不变。
(5)杂化后形成的化学键更稳定
(6)杂化轨道成分相同、能量相等、形状相同。
(7)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对
(8)杂化后的轨道之间尽可能远离,能使相互间排斥力最小。
考点2 sp3杂化
杂化轨道理论
汇·考点梳理
考点3 sp2杂化
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
120°
B原子基态电子排布轨道表示式
杂化轨道理论
汇·考点梳理
B: 1s22s22p1 没有3个单电子
sp2
sp2杂化
120°
F
F
F
B
BF3分子中硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的2p轨道重叠,形成3个相同的B-F σ键,呈平面三角形。
考点3 sp2杂化
杂化轨道理论
汇·考点梳理
x
y
z
x
y
z
x
y
z
x
y
z
Be原子基态电子排布轨道表示式
考点4 sp杂化
杂化轨道理论
汇·考点梳理
Be原子:1s22s2 没有单个电子,
sp
sp杂化
BeCl2分子中铍原子的2个sp杂化轨道分别与2个氯原子的3p轨道重叠,形成
2个相同的Be-Cl σ键,呈直线形。
180°
考点4 sp杂化
析·典型范例
【典例01】【杂化理论概念考察】下列关于杂化轨道的说法正确的是( )
C
A.凡是中心原子采用sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形
B.CH4中的sp3杂化轨道是由4个氢原子的1s轨道和碳原子的2p轨道混合起来形成的
C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道
D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
14
析·典型范例
【典例02】【杂化理论概念考察】(25-26高二上·黑龙江大庆·期末)下图表示某原子在形成分子时的杂化过程。关于该过程,下列说法正确的是
A.该过程表示的是sp3杂化
B.图中的s轨道可能属于K层
C.杂化前,p轨道可能比s轨道的能量低
D.杂化后,pz轨道可用于形成π键
D
15
析·典型范例
【典例03】【杂化理论概念考察】下列有关杂化轨道的说法不正确的是( )
B
A.原子中能量相近的某些轨道,在成键时,能重新组合成能量相等的新轨道
B.轨道数目杂化前后可以相等,也可以不等
C.杂化轨道成键时,要满足原子轨道最大重叠原理、能量最低原理
D.CH4分子中任意两个C—H键的夹角均为109°28′
16
析·典型范例
【典例04】【杂化方式的判断】指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结构式及空间结构。
(1)CS2分子中的C为 杂化
(2)CH2O中的C为 杂化
(3)CCl4分子中的C为 杂化
(4)H2S分子中的S为 杂化
sp
sp2
sp3
sp3
17
析·典型范例
【典例05】【杂化方式的判断】根据价层电子对互斥模型及原子杂化轨道理论判断NF3分
子的空间结构和中心原子的杂化方式为( )
A.直线形 sp杂化
B.平面三角形 sp2杂化
C.三角锥形 sp2杂化
D.三角锥形 sp3杂化
D
18
析·典型范例
【典例06】【杂化方式的判断】(25-26高三上·江苏盐城·月考)“九三”阅兵展示了“东风-5C”液体洲际战略核导弹。其发动机可使用偏二甲肼[(CH3)2NNH2]/四氧化二氮燃料组合。其中关于[(CH3)2NNH2]的说法不正确的是
A.易溶于水 B.N采用sp3杂化
C.具有可燃性 D.是一种助燃剂
D
19
练·技能实战
【演练01】【杂化方式的判断及杂化概念考察】下列说法中错误的是( )
A.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同
B.断开CH4中的4个C-H,所需能量并不相同
C.所有的σ键的强度都比π 键的大
D.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
C
20
练·技能实战
【演练02】【杂化方式的判断】(2025高三·贵州·竞赛)下列物质的中心原子杂化方式为sp3杂化的是( )
A.BF3
B.CO2
C.SiO2
D.SO2
C
21
练·技能实战
【演练03】【杂化方式的判断】(2025·辽宁辽阳·一模)稀有气体能与电负性较大的原子作用生成稀有气体化合物,XeF2的价层电子对排列方式如图所示。Xe的杂化类型为
A.sp
B.sp3
C.sp3d
D.sp3d2
C
22
02
价层电子对互斥模型
考点1 VSEPR模型
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
预测分子的空间构型
中心原子无孤电子对的分子:VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
若有:先判断VSEPR理想模型,后略去孤电子对,便可得到分子的空间结构
价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数
判断VSEPR理想模型
略去孤电子对
得到分子空间结构
考点2 价电子对数的计算
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
ABm型分子的价电子对数的计算方法(A是中心原子,B是配位原子)
对于主族元素,等于原子的最外层电子数,如:C为4个,S为6个;
对于阳离子,等于价电子数-离子电荷数,如:NH4+为5-1=4个;
对于阴离子,等于价电子数+|离子电荷数|,如:SO42-为6+2=8个。
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
ABm型分子的价电子对数的计算方法(A是中心原子,B是配位原子)
①卤素原子、H原子按提供1个价电子数计算。
②氧、硫原子作为配位原子时按不提供价电子计算。
②氮、磷作为配位原子按提供-1个价电子数计算。
考点2 价电子对数的计算
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
ABm型分子的价电子对数的计算方法(A是中心原子,B是配位原子)
SO32- :
NCl3 :
4
2
3
1 ×
5
=
+
=
n
4
2
0
2
6
=
+
+
=
n
考点2 价电子对数的计算
考点3 σ键电子对
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
分子 中心原子 共价键 键数 键电子对数
H2O O O-H 2
NH3 N N-H 3
SO3 S S=O 2
2
3
2
(1)对于价层电子对全是成键电子对(或无孤电子对)的分子,价电子对的几何构型(VSEPR模型)与分子的空间构型是一致的。
(2)成键电子对:把一个键(不管是单键还是多键)看做一对成键电子对。
考点4 分子的空间结构模型
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
①计算价层电子对数
②判断VSEPR模型
③略去孤电子对得到分子空间结构
化学式 结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子的空间结构模型
H2O
NH3
正四面体形
正四面体形
V形
三角锥形
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
分子或离子 中心原子上的孤电子对数 中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构名称
H2S
NH2-
CHCl3
SiF4
2 4
2 4
0 4
0 4
V形
四面体形
正四面体形
V形
四面体形
四面体形
四面体形
正四面体形
考点4 分子的空间结构模型
价层电子对互斥模型
汇·考点梳理
考点5 等电子体
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,性质相似。这一原理称为“等电子体原理”。符合等电子原理的微粒互为“等电子体”。
①判断一些简单分子或离子的立体结构:SiCl4、SiO44-、SO42-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。
析·典型范例
【典例01】【价层电子对概念考察】判断正误(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”)
(1)CH2Cl2分子只有一种,可说明CH4的空间结构为正四面体形。( )
(2)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。( )
(3)根据价层电子对互斥理论,H3O+的立体构型为平面正三角形。( )
(4)SO2分子与CO2分子的组成相似,故它们都是直线形分子。( )
√
×
×
×
32
析·典型范例
A.的空间填充模型:
B.的VSEPR模型:
C.分子中键的形成过程:
D.基态原子的价电子轨道表示式:
【典例02】【价层电子对模型】下列化学用语或图示表达不正确的是( )
B
33
析·典型范例
【典例03】【键和孤电子对的计算】可用于水的杀菌消毒,遇水发生反应:。下列说法错误的是( )
B
A.键能:
B.的共价键类型为键
C.与的空间结构为V形
D.分子中O的价电子层有2个孤电子对
34
析·典型范例
【典例04】.【粒子空间构型】运用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。
(1)BeCl2 ;
(2)SCl2 ;
(3) SO32- ;
(4)PF3 。
直线形
V形
三角锥形
三角锥形
35
析·典型范例
【典例05】【键角大小比较】比较下列分子或离子中的键角
大小(填“>”“<”或“=”):
①BF3________NCl3,H2O________CS2。
②H2O________NH3________CH4,SO3________ 。
③H2O________H2S,NCl3________PCl3。
④NF3________NCl3,PCl3________PBr3。
>
<
<
<
>
>
>
<
<
36
析·典型范例
【典例06】【等电子体】下列描述中正确的是( )
A.CS2为V形分子
B.Cl的空间结构为三角锥形
C.SF6中有4对完全相同的成键电子对
D.SiF4和S的中心原子均为sp3杂化
BD
37
练·技能实战
【演练01】【键角大小比较】下列说法不正确的是( )
D
A.、、轨道相互垂直,但能量相等
B.中B的杂化方式为杂化
C.只要分子的空间结构为平面三角形,中心原子均为杂化
D.键角:
38
练·技能实战
【演练02】【等电子体】、CH3—、都是重要的有机反应中间体,下列有关它们的说法正确的是( )
A.碳原子均采取sp2杂化,且中所有原子均共面
B.C与NH3、H3O+互为等电子体,几何构型均为三角锥形
C.与OH-形成离子化合物
D.两个CH3—或一个和一个结合可得到不同化合物
B
39
练·技能实战
【演练03】【粒子空间构型】下列分子中,空间结构不是直线形的是( )
A.CO B.H2O
C.CO2 D.C2H2
B
40
03
分子的极性
手性分子
考点1 分子的极性判断方法
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
(1)双原子分子
化合物——极性分子
单 质——非极性分子
以极性键结合
以非极性键结合
如HCl、CO、NO
如H2、O2、N2
双原子分子:键的极性与分子的极性一致。
思考:P4和C60是极性分子还是非极性分子?
C60
仅含非极性键的单质,为非极性分子。
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
资料卡片
臭氧分子的空间结构与水分子相似,其分子有极性,但很微弱,仅是水分子的28%,臭氧分子中的共价键是极性键,其中心氧呈正电性的,而端位的两个氧原子呈负电性的。
δ+
δ-
δ-
考点1 分子的极性判断方法
考点2 物理模型法
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
F1
F2
F合=0
CO2是非极性分子
C=O键是极性键,C呈正电性,O呈负电性,根据VSEPR理论,CO2是直线形、对称分子,两个C=O键对称排列,两键的极性向量的矢量和为零,意味着键的极性互相抵消( F合=0),∴整个分子没有极性,电荷分布均匀,因此CO2是非极性分子
考点2 物理模型法
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
120º
F1
F2
F3
F‘
BF3是非极性分子
F合=0
B—F键为极性键,F呈负电性,BF3为平面三角形分子,是高度对称的结构,属对称分子,键的极性可相互抵消( F合=0) 。
∴ 整个分子电荷分布均匀,BF3是非极性分子
平面三角形,对称分子,键的极性互相抵消( F合=0) ,是非极性分子
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
F1
F2
F3
F合≠0
NH3是极性分子
F1
F2
F3
F‘
F4
F合=0
CH4是非极性分子
考点2 物理模型法
考点3 根据中心原子的化合价判断
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
分子 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2
化合价
绝对值
价电子数
分子极性
3
3
4
4
5
5
6
6
2
6
3
5
4
6
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
非极性分子:中心原子A的化合价的绝对值=其价电子数(无孤电子对)
极性分子:中心原子A的化合价的绝对值≠其价电子数(有孤电子对)
考点5 手性分子
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
手性分子概念:如果一对分子,它们的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(对映异构),在三维空间里不能重叠,这对分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。
左手和右手互为镜像,但不能相互叠合。
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
手性分子在生命科学和药物生产方面有广泛的应用。对于手性药物,一个异构体可能是有效的,而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。
镜面
考点5 手性分子
分子的极性\手性分子
汇·考点梳理
观察实物分子与其镜像能否重合,如果不能重合,说明是手性分子,两种分子互称手性异构体(或对映异构体)。如图:
考点5 手性分子
析·典型范例
【典例01】【分子、离子极性判断】根据分子的空间结构,下面对分子极性的判断正确的是( )
①PH3的分子结构为三角锥形 ②BeCl2的分子结构为直线形 ③CH4的分子结构为正四面体形
④CO2的分子结构为直线形 ⑤BF3的分子结构为平面正三角形 ⑥NF3的分子结构为三角锥形
A.①⑥为极性分子,②③④⑤为非极性分子
B.只有④为非极性分子,其余为极性分子
C.只有②⑤为极性分子,其余为非极性分子
D.只有①③为非极性分子,其余为极性分子
A
51
析·典型范例
【典例02】【手性分子判断】某研究性学习小组对手性分子提出了以下四个观点:
①互为手性异构体的分子互为镜像;
②利用手性催化剂合成可得到一种或主要得到一种手性分子;
③手性异构体分子组成相同;
④手性异构体性质相同。你认为正确的是( )
A.①②③ B.①②④
C.②③④ D.①②③④
A
析·典型范例
【典例03】【手性分子判断】下列物质不存在手性异构体
的是( )
A.BrCH2CHOHCH2OH
C.CH3CHOHCOOH
D.CH3COCH2CH3
D
析·典型范例
【典例04】【手性碳原子】莽草酸的结构简式如图所示(分子中只有C、H、O三种原子)。 其分子中手性碳原子的个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
C
练·技能实战
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
【演练01】【分子、离子极性判断】下列有关分子的叙述中正确的是( )
A
【演练02】【手性碳原子】指出下列分子中哪些是手性分子,并用*标出手性碳原子。
练·技能实战
(1)(CH3)2CHCOOH (2)CHBrCl2
(3)CH3CH2COOH (4)CH3CH(NH2)COOH
不是
不是
不是
是
CH3*CH(NH2)COOH
04
配合物的
形成与应用
配合物的形成与应用
汇·考点梳理
考点1 配合物的概念
由提供孤电子对的分子或离子(称为配位体)与接受孤电子对的原子或离子(称为中心原子)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。
配合物的形成条件
如:[Cu(NH3)4] SO4、Fe(SCN)3 、Fe(CO)5 、Na3[AlF6]、[Ag(NH3)2]OH
①成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等;离子有Cl-、
OH-、CN-、SCN-等。
②成键原子另一方能提供空轨道。如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子。
配合物的形成与应用
汇·考点梳理
考点2 配合物的组成
中心原子
配位体
配位数
外界离子
内界
外界
配 合 物
配位原子
[ Cu ( N H3 ) 4 ] SO4
中心原子(离子):提供空轨道,接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子,如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。
配位体:提供孤电子对的分子或离子,如分子CO、NH3、H2O等,阴离子F-、CN-、Cl-等。
配合物的形成与应用
汇·考点梳理
考点3 配位数
注意:配位数概念可延伸至任何化合物,配位数等同于共价键的键连数,如甲烷的配位数为4。
配合物 内界 外界 中心原子(离子) 配位体 配位
数
[Ag(NH3)2]OH
K4[Fe(CN)6]
Na3[AlF6]
Ni(CO)4
[Co(NH3)5Cl]Cl2
[Ag(NH3)2]+
OH-
Ag+
NH3
2
[Fe(CN)6]4-
K+
Fe2+
CN-
6
6
[AlF6]3-
Na+
Al3+
F-
Ni(CO)4
无
Ni
CO
4
[Co(NH3)5Cl]2+
Cl-
Co3+
Cl- NH3
6
配合物的形成与应用
汇·考点梳理
考点4 配合物的空间结构
配位数 杂化轨道类型 空间构型 结构示意图 实例
2
4
4
6
直线形
正四面体
平面正方形
八面体
sp
sp3
sp2d
(dsp2)
sp3d2
d2sp3
[Ag(NH3)2]+
[Ag(CN)2]-
[ZnCl4]2-
[Cd(CN)4]2-
[PtCl4]2-
[Cu(NH3)4]2+
[AlF6]3-
[Fe(CN)6]3-
配合物的形成与应用
汇·考点梳理
考点5 配合物的应用
1.在化学分析中,人们常用形成配合物的方法来检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。
银氨溶液与葡萄糖溶液
氯化铁溶液与KSCN溶液
配合物的形成与应用
汇·考点梳理
考点5 配合物的应用
2.在生产中,配合物被广泛应用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。
3.在生命科学、抗癌药物、催化剂研制、激光材料、超导材料等许多尖端研究领域中,配合物发挥的作用也越来越大。
许多酶的作用与其结构中含有形成配位键的金属离子有关。当人体缺锌时,许多酶的活性降低,引起相关代谢紊乱,可使人体发育和生长受阻。
配合物的形成与应用
汇·考点梳理
考点6 药物中的配合物
有些具有治疗作用的金属离子因其毒性大、刺激性强、难吸收等缺点而不能直接应用于临床实践,但若把它们变成配合物就能降低毒性和刺激性,利于吸收。
【典例01】【配合物的概念】下列分子或离子中,能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③F- ④CN- ⑤CO
A.①② B.①②③
C.①②④ D.①②③④⑤
析·典型范例
D
析·典型范例
【典例02】【配合物的计算】某物质A的实验式为CoCl3·4NH3,1 mol A中加入足量的AgNO3溶液中能生成1 mol白色沉淀,以强碱处理并没有NH3放出,则关于此化合物的说法中正确的是( )
A.Co3+只与NH3形成配位键 B.配合物配位数为3
C.该配合物可能是平面正方形结构
D.此配合物可写成[Co(NH3)4 Cl2] Cl
D
析·典型范例
【典例03】【配合物的应用】0.01mol氯化铬(CrCl3· 6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理,产生0.02mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是( )
A.[Cr(H2O)6]Cl3
B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
B
A.Q溶液中会产生白色沉淀
B.P溶液中会产生白色沉淀
C.Q中S是配位体
D.P、Q的配位数均是6
【典例04】【配合物的应用】关于Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,P:[Co(NH3)5Br]SO4,Q:[Co(SO4)(NH3)5]Br,向P、Q的溶液中分别加入BaCl2溶液后,下列有关说法错误的是的描述中,正确的是( )
析·典型范例
A
【典例05】【配合物的应用】下列过程与配合物的形成无关的是( )
析·典型范例
A
A.除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液
B.向一定量的AgNO3溶液中加浓氨水至沉淀消失
C.向Fe3+溶液中加入KSCN溶液
D.向一定量的CuSO4溶液中加浓氨水至沉淀消失
析·典型范例
【典例06】【配合物的应用】配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是( )
D
A.CuSO4溶液呈蓝色是因为含有[Cu(H2O)4]2+
B.魔术表演中常用一种含硫氰化铁配离子的溶液来代替血液
C.[Ag(NH3)2]+是化学镀银的有效成分
D.除去硝酸铵溶液中的Ag+,可向其中逐滴加入氨水
练·技能实战
【演练01】【配合物的应用】Co(Ⅲ)的八面体配合物的化学式为CoClm·nNH3,若1 mol该配合物与AgNO3 作用生成1 mol AgCl沉淀,则m、n的值是( )
A.m=1,n=5 B.m=3,n=4
C.m=5,n=1 D.m=4,n=5
B
【演练01】【配合物的应用】下列过程与配合物无关的是( )
练·技能实战
C
A.向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液出现血红色
B.用Na2S2O3溶液溶解照相底片上没有感光的AgBr
C.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色加深
D.向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液,先出现白色沉淀,继而沉淀消失
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人教版2019必修第二册
SO
B.
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