《2017-2018學年高中化學 第2章 化學鍵與分子間作用力 第2節(jié) 共價鍵與分子的空間型教學案 魯科版選修3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2017-2018學年高中化學 第2章 化學鍵與分子間作用力 第2節(jié) 共價鍵與分子的空間型教學案 魯科版選修3.doc（26頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2節(jié) 共價鍵與分子的空間構型 第1課時　 一些典型分子的空間構型 [課標要求] 1．認識共價分子結構的多樣性和復雜性。 2．能根據(jù)有關理論判斷簡單分子或離子的構型。 3．結合實例說明“等電子原理”的應用。 1.CH4、NH3、H2O、H2S、NH、CCl4、CF4分子中中心原子均采用sp3雜化。 2．CH2===CH2、C6H6、BF3、CH2O分子中中心原子均采用sp2雜化。 3．CH≡CH、CO2、BeCl2、CS2分子中中心原子均采用sp1雜化。 4．正四面體形分子：CH4、CCl4、CF4；三角錐形分子：NH3、PH3；V形分子：H2O、H2S、SO2；平面三角形分子：BF3；平面形分子：C2H4、C6H6、CH2O；直線形分子：C2H2、CO2、BeCl2、CS2。 5．等電子體：化學通式相同(組成原子數(shù)相同)，價電子數(shù)相等的微粒。 1．軌道雜化和雜化軌道 2.甲烷分子中碳原子的雜化類型 3．雜化軌道形成的分子空間構型(雜化軌道全部用于形成σ鍵時) 雜化類型 sp1 sp2 sp3 參與雜化的原子軌道及數(shù)目 s軌道 一個 一個 一個 p軌道 一個 兩個 三個 雜化軌道數(shù)目(或σ鍵數(shù)) 2 3 4 雜化軌道間的夾角 180 120 109.5 分子空間構型 直線形 平面三角形 正四面體形 實例 BeCl2 BF3 CH4、CF4、 CCl4 1．什么是成鍵電子對、孤電子對？其與中心原子的軌道數(shù)或價層電子對數(shù)有什么關系？ 提示：分子或離子中，中心原子與其他原子以共價鍵結合的電子對為成鍵電子對，中心原子上不參與成鍵的電子對為孤電子對，兩者之和等于中心原子的軌道數(shù)，也等于價層電子對數(shù)。 2．在你接觸的原子或離子中，中心原子上最多的軌道數(shù)或價層電子對數(shù)是多少？ 提示：最大軌道數(shù)為1(s軌道)＋3(p軌道)＝4。 1．雜化軌道類型的判斷 方法一：依據(jù)雜化軌道數(shù)＝中心原子形成的σ鍵數(shù)＋孤電子對數(shù) (1)公式：雜化軌道數(shù)n＝(中心原子的價電子數(shù)＋配位原子的成鍵電子數(shù)電荷數(shù))。 [特別提醒]?、佼斨行脑优c氧族元素原子成鍵時，氧族元素原子不提供電子。 ②當為陰離子時，中心原子加上電荷數(shù)，為陽離子時，減去電荷數(shù)。 (2)根據(jù)n值判斷雜化類型 n＝2時，sp1雜化，如BeCl2，n＝(2＋2)＝2； n＝3時，sp2雜化，如NO，n＝(5＋1)＝3； n＝4時，sp3雜化，如NH，n＝(5＋4－1)＝4。 方法二：依據(jù)中心原子有無π鍵 中心原子全部形成單鍵(無π鍵)，sp3雜化；形成一個雙鍵(一個π鍵)，sp2雜化；形成兩個雙鍵或一個叁鍵(兩個π鍵)，sp1雜化。 方法三：依據(jù)分子或離子的空間結構 一般地，若是直線形，sp1雜化；若是平面形，sp2雜化；若是立體形，sp3雜化。 2．分子空間構型的確定——價電子對互斥理論 (1)價電子對互斥理論：分子中的中心原子的價電子對——成鍵電子對和孤電子對，由于相互排斥作用，盡可能趨向于彼此遠離。 (2)中心原子上的孤電子對數(shù)＝ (3)分子空間構型的確定 電子對數(shù) 目 電子對的空間構型 成鍵電子 對數(shù) 孤對電子 數(shù) 電子對的排 列方式 分子的空間構型 實例 2 直線形 2 0 直線形 BeCl2 CO2 3 平面 三角形 3 0 平面 三角形 BF3 BCl3 2 1 V形 SnBr2 PbCl2 4 四面 體形 4 0 正四 面體 形 CH4 CCl4 3 1 三角 錐形 NH3 NF3 2 2 V形 H2O 3．分子或離子空間構型的確定——等電子原理 (1)互為等電子體應滿足的條件 ①化學通式相同。 ②價電子總數(shù)相等。 (2)等電子原理的應用 ①利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的立體構型。如NH3和H3O＋的空間構型相似(三角錐形)；SiCl4、SO、PO都呈正四面體構型。 ②等電子體不僅有相似的空間構型，且有相似的性質。 1．指出下列分子中，中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預測分子的空間構型。 (1)BCl3　(2)CS2　(3)CF4　(4)CH3Cl 答案：(1)中心原子B采用sp2雜化，分子是平面三角形 (2)中心原子C采用sp1雜化，分子是直線形 (3)中心原子C采用sp3雜化，分子是正四面體形 (4)中心原子C采用sp3雜化，分子是四面體形 2．在中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是(　　) A．sp2　sp2　　　　　　　 B．sp3　sp3 C．sp2　sp3 D．sp1　sp3 解析：選C　中碳原子形成了3個σ鍵，無未成鍵價電子對，需要形成3個雜化軌道，采用的雜化方式是sp2。兩邊的碳原子各自形成了4個σ鍵，無未成鍵電子對，需要形成4個雜化軌道，采用的是sp3雜化。 3．下列各組粒子屬于等電子體的是(　　) A．12CO2和14CO B．H2O和NH3 C．N2和13CO D．NO和CO 解析：選C　組成粒子的原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的粒子互稱為等電子體。在題述粒子中，C選項中兩分子的原子數(shù)相同且價電子總數(shù)也相同，所以是等電子體。 1．苯分子中碳原子成鍵方式及空間構型 2．苯分子空間構型的解釋 每個C原子的兩個sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個C原子的sp2雜化軌道上的電子配對形成σ鍵，六個碳原子組成一個正六邊形的碳環(huán)；另外一個sp2雜化軌道上的電子與H原子的1s電子配對形成σ鍵。同時，六個C原子上剩余的2p軌道，以“肩并肩”的方式形成六原子、六電子的大π鍵。 1．有關苯分子的說法不正確的是(　　) A．苯分子中C原子均以sp2雜化方式成鍵，形成夾角為120 的三個sp2雜化軌道，故為正六邊形的碳環(huán) B．每個碳原子還有一個未參與雜化的2p軌道，垂直碳環(huán)平面，相互重疊，形成大π鍵 C．大π鍵中6個電子被6個C原子共用，故稱為6中心6電子大π鍵 D．苯分子中共有六個原子共面，六個碳碳鍵完全相同 解析：選D　苯分子中共有12個原子共面。 2．有關苯分子中的化學鍵描述正確的是(　　) A．每個碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個形成大π鍵 B．每個碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大π鍵 C．碳原子的兩個sp2雜化軌道形成兩個σ鍵 D．碳原子的未參加雜化的2p軌道形成σ鍵 解析：選B　苯分子中的碳原子采取sp2雜化，三個雜化軌道形成三個σ鍵，未參與雜化的2p軌道形成大π鍵。 判斷微?？臻g構型的方法 (1)根據(jù)雜化軌道類型判斷：sp1雜化——直線形，sp2雜化——平面形，sp3雜化軌道全部形成σ鍵時——四面體形。 (2)根據(jù)價電子對互斥理論判斷：sp3雜化軌道部分形成σ鍵時，結合σ鍵數(shù)目分析。如NH3分子中σ鍵數(shù)目為3，則為三角錐形，H2O分子中σ鍵數(shù)目為2，則為V形。 (3)利用等電子原理判斷：如CH4與NH均為正四面體形。 1．AlBr3分子的立體構型是(　　) A．直線形　　　　　　　 B．三角錐形 C．四面體形 D．平面三角形 解析：選D　中心Al原子的價電子對數(shù)為1/2(3＋31)＝3，孤電子對數(shù)3－3＝0，其價電子全部用于形成共價鍵，AlBr3為平面三角形分子。 2．指出下列原子的雜化軌道類型及分子的結構式、空間構型。 (1)CO2分子中的C為________雜化，分子的結構式為________，空間構型為________； (2)CH2O分子中的C為________雜化，分子的結構式為________，空間構型為________； (3)CF4分子中的C為________雜化，分子的結構式為________，空間構型為________； (4)H2S分子中的S為________雜化，分子的結構式為________，空間構型為________。 解析：(1)價電子對數(shù)1/2(4＋0)＝2，sp1雜化，CO2為直線形分子；(2)價電子對數(shù)1/2(4＋21＋0)＝3，sp2雜化，CH2O為平面形分子；(3)價電子對數(shù)1/2(4＋41)＝4，sp3雜化，CF4為正四面體形分子；(4)價電子對數(shù)1/2(6＋2)＝4，sp3雜化，孤電子對數(shù)4－2＝2，則H2S為V形分子。 答案：(1)sp1　O===C===O　直線形 (2)sp2　　平面三角形 (3)sp3　　正四面體形 (4)sp3　H—S—H　V形 [三級訓練節(jié)節(jié)過關]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．s軌道和p軌道雜化的類型不可能有(　　) A．sp1雜化　　　　　　　 B．sp2雜化 C．sp3雜化 D．sp4雜化 解析：選D　s能級只含1個原子軌道，p能級只含3個原子軌道，故s軌道和p軌道雜化時，p軌道參與雜化的數(shù)目為1～3，即分別為sp1、sp2、sp3雜化。 2．下列有關雜化軌道的說法不正確的是(　　) A．原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時，能重新組合成能量相等的新軌道 B．軌道數(shù)目雜化前后可以相等，也可以不等 C．雜化軌道成鍵時，要滿足原子軌道最大重疊原理、能量最低原則 D．CH4分子中兩個sp3雜化軌道的夾角為109.5 解析：選B　軌道數(shù)目雜化前后一定相等。 3．下列分子的空間構型可用sp2雜化軌道來解釋的是(　　) ①BF3　②CH2CH2　③　④CHCH ⑤NH3　⑥CH4 A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ 解析：選A?、貰F3分子中價電子對數(shù)1/3(3＋31)＝3，B原子sp2雜化，BF3為平面三 角形分子；②CH2CH2，其中碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道形成π鍵；③中 碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道形成大π鍵；④CHCH為直線形分子，其中碳原子為sp1雜化；⑤NH3是三角錐形分子，中心原子氮原子為sp3雜化；⑥CH4是正四面體形分子，中心碳原子為sp3雜化。 4．用價電子對互斥理論預測H2S和BF3分子的立體結構，兩個結論都正確的是(　　) A．直線形；三角錐形 B．V形；三角錐形 C．直線形；平面三角形 D．V形；平面三角形 解析：選D　對于H2S分子，價電子對數(shù)為1/2(6＋2)＝4，孤電子對數(shù)4－2＝2，則H2S為V形分子；對于BF3分子，價電子對數(shù)1/2(3＋31)＝3，孤電子對數(shù)為3－3＝0，則BF3為平面三角形分子，即H2S、BF3分別是V形、平面三角形分子。 5．請?zhí)顚懴卤碇械目崭瘛? 單原子分子 雙原子分子 三原子分子 四原子分子 五原子分子 分子 He、Ne H2 HCl H2O CO2 AlCl3 NH3 CH4 CH3Cl 雜化 軌道 — — — 鍵角 — — — — — — 解析：在He、Ne、H2、HCl等分子中不存在原子的雜化軌道。在H2O、NH3、CH4、CH3Cl分子中，O、N、C三原子采用sp3雜化，但它們的夾角不同。CO2分子中的C原子采用sp1雜化，CO2分子為直線形。AlCl3分子中的Al原子采用sp3雜化，NF3為三角錐形分子。不同元素的原子形成的化學鍵為極性共價鍵。 答案： 單原子分子 雙原子分子 三原子分子 四原子分子 五原子分子 分子 He、Ne H2 HCl H2O CO2 AlCl3 NH3 CH4 CH3Cl 雜化軌道 — — — sp3 sp1 sp2 sp3 sp3 sp3 鍵角 — — — 104.5 180 120 107.3 109.5 — 空間構型 — V形 平面三角形 三角錐形 正四面體形 四面體形 鍵的極性 — 非極性 極性 極性 極性 極性 極性 極性 極性 1．下列能正確表示CH4分子中碳原子成鍵軌道的示意圖為(　　) 解析：選D　CH4分子中碳原子采用sp3雜化，雜化前為， 其中2s和2p軌道雜化形成能量相同的四個sp1雜化軌道，即雜化后為 。 2．中心原子采取sp1雜化的分子是(　　) A．NH3　　　　　　　 B．BeCl2 C．PCl3 D．H2O 解析：選B　NH3分子中N原子采用sp3雜化；PCl3類比NH3，P原子采用sp3雜化；H2O分子中O原子采用sp3雜化。 3．sp3雜化形成的AB4型分子的空間構型是(　　) A．平面四方形 B．正四面體 C．四角錐形 D．平面三角形 解析：選B　sp3雜化形成的AB4型分子中，四個雜化軌道均參與形成σ鍵，故空間構型為正四面體形。 4．用價電子對互斥理論預測，下列分子構型與H2O相似，都為V形的是(　　) ①OF2?、贐eCl2?、跾O2　④CO2 A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 解析：選C?、賰r電子對數(shù)1/2(6＋2)＝4，孤電子對數(shù)4－2＝2，為V形；②價電子對數(shù)(2＋21)＝2，孤電子對數(shù)2－2＝0，為直線形；③價電子對數(shù)1/2(6＋0)＝3，孤電子對數(shù)3－2＝1，為V形；④價電子對數(shù)1/2(4＋0)＝2，孤電子對數(shù)2－2＝0，為直線形。①、③符合題意。 5．在SO2分子中，分子的空間結構為V形，S原子采用sp2雜化，那么SO2的鍵角(　　) A．等于120 B．大于120 C．小于120 D．等于180 解析：選C　由于SO2分子的電子對的空間構型為平面三角形，從理論上講其鍵角為120，但是由于SO2分子中的S原子有一對孤電子對，對其他的兩個化學鍵存在排斥作用，因此分子中的鍵角要小于120。 6．關于CO2和NH3分子，下列說法正確的是(　　) A．都是直線形結構 B．中心原子都采取sp1雜化 C．NH3為三角錐形結構，CO2為直線形結構 D．N原子和C原子上都沒有孤對電子 解析：選C　NH3和CO2分子的中心原子分別采取sp3雜化和sp1雜化的方式成鍵，但NH3分子的N原子上有孤對電子，根據(jù)價電子對互斥理論，NH3分子構型為三角錐形，CO2分子構型為直線形。 7．有關乙炔C2H2分子中的化學鍵描述不正確的是(　　) A．兩個碳原子采用sp1雜化方式 B．兩個碳原子采用sp2雜化方式 C．每個碳原子都有兩個未雜化的2p軌道形成π鍵 D．兩個碳原子形成兩個π鍵 解析：選B　C2H2分子的結構式為H—C≡C—H，可知每個碳原子形成2個π鍵，故兩個碳原子均采用sp1雜化。 8．在乙烯分子中有5個σ鍵，一個π鍵，它們分別是(　　) A．sp2雜化軌道形成σ鍵，未雜化的2p軌道形成π鍵 B．sp2雜化軌道形成π鍵，未雜化的2p軌道形成σ鍵 C．C—H之間是sp2形成的σ鍵，C—C之間是未參加雜化的2p軌道形成π鍵 D．C—C之間是sp2形成的σ鍵，C—H之間是未參加雜化的2p軌道形成π鍵 解析：選A　乙烯分子為平面分子，分子中每一個碳原子采取sp2雜化，3個sp2雜化軌道分別與2個氫原子和另一個C原子形成3個σ鍵，每個C原子未雜化的2p軌道“肩并肩”重疊形成π鍵。 9．填空。 (1)在形成氨氣分子時，氮原子中的原子軌道發(fā)生sp3雜化形成4個________，形成的4個雜化軌道中，只有________個含有未成對電子，所以只能與________個氫原子形成共價鍵，又因為4個sp3雜化軌道有一對________，所以氨氣分子中的鍵角與甲烷不同。 (2)H＋可與H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用______雜化。H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大，原因為____________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)在形成NH3分子時，氮原子的2p軌道和2s軌道發(fā)生sp3雜化，形成4個雜化 軌道，，含有一對孤對電子，3個未成鍵的單電子，可以與3個氫原子形成3個σ鍵。 (2)H3O＋中O原子的價電子數(shù)為6＋2＝8，價電子對為4對，所以雜化方式為sp3雜化；H3O＋中只有一對孤對電子，H2O中有兩對孤對電子，對所成共價鍵的排斥力H2O大于H3O＋，使得H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大。 答案：(1)sp3雜化軌道　3　3　孤對電子 (2)sp3　H3O＋離子中有一對孤對電子，H2O分子中有兩對孤對電子，對形成的H—O的排斥力H2O大于H3O＋，造成H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大 10．X、Y、Z均為短周期元素，可形成X2Z和YZ2兩種化合物。X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，X原子的K層的電子數(shù)目只有一個，Y位于X的下一周期，它的最外層電子數(shù)比K層多2個，而Z原子核外的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少2個。 (1)它們的元素符號分別為X________、Y________、Z________。 (2)用價電子對互斥理論判斷： 物質 價電子對數(shù) 軌道雜化形式 分子的形狀 成鍵電子對數(shù) 孤電子對數(shù) X2Z YZ2 解析：X原子的K層(第一層)的電子數(shù)只有一個，可知X為氫原子；Y位于X的下一周期，即為第二周期元素，它的最外層電子數(shù)比K層多2個，則其原子結構示意圖為，故Y為C元素；Z原子核外的最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少2個，且原子序數(shù)：Z＞Y，則Z為S元素。從而推知X2Z為H2S，YZ2為CS2。 答案：(1)H　C　S (2) 物質 價電子對數(shù) 軌道雜化形式 分子的形狀 成鍵電子對數(shù) 孤電子對數(shù) X2Z 2 2 sp3 V形 YZ2 2 0 sp1 直線形 1．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　) A．CS2與C6H6 B．CH4與NH3 C．BeCl2與BF3 D．C2H2與C2H4 解析：選B　A項，CS2分子中，C原子采用sp1雜化，C6H6分子中，C原子采用sp2雜化；B項，CH4和NH3分子中C、N原子均采用sp3雜化；C項，BeCl2分子中Be原子為sp1雜化，BF3分子中B原子為sp2雜化；D項，C2H2分子中C原子為sp1雜化，C2H4分子中C原子為sp2雜化。 2．在BrCH===CHBr分子中，C和Br成鍵采用的軌道是(　　) A．sp1p B．sp2s C．sp2p D．sp3p 解析：選C　BrCH===CHBr分子中C原子采用sp2雜化，每個C原子形成3個sp2雜化軌道分別與Br原子的p軌道、H原子的s軌道、另一個C原子的sp2軌道形成3個σ鍵。 3．根據(jù)等電子原理，下列各組分子或離子的空間構型不相似的是(　　) A．SO2和O3 B．NH和CH4 C．H3O＋和NH3 D．CO2和H2O 解析：選D　D項中，CO2分子和H2O分子原子總數(shù)相等，價電子總數(shù)前者為16，后者為10，二者不屬于等電子體，則空間構型不相似。 4．下列分子中，在形成共價鍵時中心原子采用sp3雜化的分子有(　　) ①H2O?、贜H3　③CH4?、躊Cl3　⑤CO2?、轓2 A．3種 B．4種 C．5種 D．6種 解析：選B　形成共價鍵時中心原子采用sp3雜化的分子有H2O、NH3、CH4、PCl3；CO2、N2分子中的C、N原子采用sp1雜化。 5．根據(jù)價電子對互斥理論及雜化軌道理論判斷NF3分子的空間構型和中心原子的雜化方式為(　　) A．直線形，sp1雜化 B．三角形，sp2雜化 C．三角錐形，sp2雜化 D．三角錐形，sp3雜化 解析：選D　在NF3分子中N原子價電子對數(shù)為1/2(5＋31)＝4，孤對電子數(shù)4－3＝1，與其相連的原子數(shù)為3，根據(jù)理論可推知中心原子的雜化方式為sp3雜化，空間構型為三角錐形。 6．下列分子或離子的中心原子形成sp2雜化軌道的是(　　) ①H2O　②NO?、跾O3?、蹸H4 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析：選B　H2O分子中，價電子對數(shù)1/2(6＋21)＝4，氧原子采用sp3雜化；②NO離子中價電子對數(shù)1/2(5＋30＋1)＝3，氮原子采用sp2雜化；③SO3分子中價電子對數(shù)1/2(6＋30)＝3，硫原子采用sp2雜化；④CH4分子中價電子對數(shù)1/2(4＋41)＝4，碳原子采用sp3雜化。②、③符合題意。 7．下列推斷正確的是(　　) A．BF3為三角錐形分子 B．NH的電子式為，離子呈平面正方形結構 C．CH4分子中的4個C—H鍵都是氫原子的1s軌道與碳原子的2p軌道形成的sp σ鍵 D．CH4分子中的碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個C—H σ鍵 解析：選D　BF3為平面三角形，NH為正四面體形，CH4分子中碳原子的2s軌道與2p軌道形成4個sp3雜化軌道，然后與氫原子的1s軌道重疊，形成4個ssp3σ鍵。 8．關于原子軌道的說法正確的是(　　) A．凡中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其幾何構型都是正四面體 B．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合而形成的 C．sp3雜化軌道是由同一原子中能量相近的s軌道和p軌道混雜形成的一組能量相等的新軌道 D．凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵 解析：選C　凡中心原子采取sp3雜化的雜化軌道都是四面體形，但是根據(jù)孤電子對占據(jù)雜化軌道數(shù)目多少，造成了其分子幾何構型可以呈現(xiàn)V形(H2O)、三角錐形(NH3)；CH4的sp3雜化軌道是由中心碳原子的能量相近的2s軌道和3個2p軌道雜化形成，與氫原子結合時，4個雜化軌道分別和4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個C—H σ鍵；BF3中B原子采用sp2雜化。 9．A、B、C、D、E、F都是短周期元素，原子序數(shù)依次增大，B、C、D同周期，A、E同主族。A、C能形成兩種液態(tài)化合物甲和乙，原子個數(shù)比分別為2∶1和1∶1。B元素原子有兩個未成對電子，D是周期表中電負性最大的元素，F(xiàn)是地殼中含量最多的金屬元素。根據(jù)以上信息回答下列問題： (1)比較C、D對應氫化物的穩(wěn)定性________________________________________________________________________ (填分子式)。 (2)甲、乙兩分子中含有非極性共價鍵的是________(填分子式)，它的電子式為________。 (3)C、D、E、F的離子中，半徑最小的是________(填離子符號)。 (4)B的最簡單氫化物的空間構型是________________。 解析：A、C能形成兩種液態(tài)化合物甲和乙，則甲和乙為H2O和H2O2，且原子序數(shù)A＜C，則A為氫元素，C為氧元素；B原子有兩個未成對電子，其電子排布式為1s22s22p2，故B為碳元素；D是周期表中電負性最大的元素，故D為氟元素；F是地殼中含量最多的金屬元素，F(xiàn)為鋁元素。 答案：(1)H2O＜HF　(2)H2O2　 (3)Al3＋　(4)正四面體 10．下表為元素周期表的一部分， 　　族 周期　　 ⅠA 0 1 A ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 2 B C D 3 E F G H 請參照元素A～H在表中的位置，用化學用語回答下列問題： (1)D、E、F的原子半徑由大到小的順序為_______________________________________。 (2)B、C、D的第一電離能由大到小的順序為_____________________________________。 (3)A、D、E、H中的某些元素可形成既含離子鍵又含極性共價鍵的化合物，寫出其中一種化合物的電子式：__________________________________。 (4)E、F的最高價氧化物的水化物相互反應的離子方程式：________________________________________________________________________。 (5)在B所形成的化合物CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3雜化的分子有________；與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為________和________，根據(jù)等電子理論推測CO分子的結構式可表示成________，一個CO分子中有________個σ鍵，________個π鍵。 (6)根據(jù)價電子對互斥理論預測D和H所形成的HD的空間構型為________形。 解析：根據(jù)元素周期表的片段，A～H各元素分別是H、C、N、O、Na、Al、Si、Cl。(1)Na、Al有3個電子層，氧有2個電子層，原子半徑Na>Al>O；(2)由于N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài)，第一電離能較大，N>O，C、O比較O>C，故順序為N>O>C；(3)H、O、Na、Cl形成離子化合物且含有極性鍵，則可以有NaOH、NaClO、NaClO3等；(4)NaOH與Al(OH)3反應的離子方程式為OH－＋Al(OH)3===[Al(OH)4]－；(5)CH4、CH3OH中C原子采用sp3雜化；CO分子中的電子數(shù)目為14，故N2、C與CO互為等電子體，等電子體的微粒結構相似；(6)ClO中Cl原子的價電子對數(shù)(7＋1)2＝4，所以ClO為正四面體形結構。 答案：(1)Na>Al>O　(2)N>O>C (3)(4)Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－ (5)CH4、CH3OH　N2　C　C≡O　1　2 (6)正四面體 第2課時　 分子的空間構型與分子性質 [課標要求] 1．了解極性分子和非極性分子。 2．了解“手性分子”在生命科學等方面的應用。 　1.對稱分子：依據(jù)對稱軸的旋轉或借助對稱面的反映能夠復原的分子。 2．手性碳原子：連接四個不同原子或原子團的碳原子。 3．手性分子：含有手性碳原子的分子。 4．極性分子：分子內存在正、負兩極的分子； 非極性分子：分子內沒有正、負兩極的分子。 5．含有極性鍵的雙原子分子是極性分子，只含有非極性鍵的分子和分子空間構型對稱的分子是非極性分子。 1．對稱分子 概念 依據(jù)對稱軸的旋轉或借助對稱面的反映能夠復原的分子 性質 對稱性 與分子性質 的關系 分子的極性、旋轉性及化學性質都與分子的對稱性有關 2．手性分子 手性 一種分子和它在鏡中的像，就如同人的左手和右手，相似而不完全相同，即它們不能重疊 手性分子 具有手性的分子。一個手性分子和它的鏡像分子構成一對異構體，分別用D和L標記 手性碳原子 四個不同的原子或原子團連接的碳原子 1．在有機物分子中，當碳原子連有4個不同的原子或原子團時，這種碳原子稱為“手性碳原子”，凡具有一個手性碳原子的化合物一定具有光學活性。下列分子中含有“手性碳原子”的是(　　) A．CBr2F2　　　　　　　 B．CH3CH2OH C．CH3CH2CH3 D．CH3CH(OH)COOH 解析：選D　手性碳原子連接四個不同的原子或原子團。 2．下列分子含有“手性”碳，屬于手性分子的是(　　) A． B．H2NCH2COOH C． D．CH2CH2 解析：選C　抓住“手性”的含義，C原子上連接有四個不同的原子或原子團，即為手性碳原子。  1．分子極性的實驗探究 實驗 操作 在一酸式滴定管中加入四氯化碳，打開活塞，將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近四氯化碳液流 在另一酸式滴定管中加入蒸餾水，打開活塞，并將用毛皮摩擦過的橡膠棒靠近水液流 現(xiàn)象 四氯化碳液流方向不變 水流方向發(fā)生改變 結論 四氯化碳液流與橡膠棒無電性作用 水流與橡膠棒間有電性作用 解釋 四氯化碳分子中無正極和負極之分 水分子中存在帶正電荷的正極和帶負電荷的負極 2．極性分子和非極性分子 類別 極性分子 非極性分子 概念 分子內存在正、負兩極的分子 分子內沒有正、負兩極的分子 雙原子分子 分子內含極性鍵 分子內含非極性鍵 多原子分子 分子內含極性鍵，分子空間構型不對稱 分子內只含非極性鍵或分子空間構型對稱 [特別提醒]　 相似相溶原理是指極性溶質易溶于極性溶劑，非極性溶質易溶于非極性溶劑。 1．極性分子中一定含有極性鍵，一定不含非極性鍵嗎？ 提示：一定含有極性鍵，可能含有非極性鍵。 2．非極性分子中一定含有非極性鍵嗎？ 提示：分子結構對稱時，可能含有極性鍵，而不含有非極性鍵。 判斷分子極性的方法 (1)根據(jù)分子的對稱性判斷 分子結構對稱，正電荷重心和負電荷重心重合，則為非極性分子，正、負電荷重心不重合，則為極性分子。 (2)根據(jù)鍵的極性判斷 (3)經(jīng)驗規(guī)律 ①化合價法：若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子，否則為極性分子。 ②孤對電子法：若中心原子有孤對電子則為極性分子，否則為非極性分子。如BF3、CO2等為非極性分子，NH3、H2O、SO2等為極性分子。 (4)常見分子極性與非極性的判斷 分子類型 鍵的極性 分子構型 分子極性 代表物 雙原子分子 A2 非極性鍵 直線形(對稱) 非極性 H2、O2、 Cl2、N2等 AB 極性鍵 直線形(不對稱) 極性 HF、HCl、 CO、NO等 三原子分子 A2B (或 AB2) 極性鍵 直線形(對稱) 非極性 CO2、CS2等 (鍵角180) 極性鍵 V形(不對稱) 極性 H2O(鍵角104．5)、 SO2(鍵角 119．5)等 四原子分子 AB3 極性鍵 平面三角形(對稱) 非極性 BF3、BCl3等 極性鍵 三角錐形(不對稱) 極性 NH3(鍵角 107．3)等 五原子分子 AB4 極性鍵 正四面體形(對稱) 非極性 CH4、CCl4 (鍵角 109．5)等 ABnC4－n (n＜4且 為整數(shù)) 極性鍵 四面體形(不對稱) 極性 CHCl3、CH2Cl2等 1．實驗測得BeCl2為共價化合物，兩個Be—Cl鍵間的夾角為180。由此可見，BeCl2屬于(　　) A．由極性鍵構成的非極性分子 B．由極性鍵構成的極性分子 C．由非極性鍵構成的極性分子 D．由非極性鍵構成的非極性分子 解析：選A　Be—Cl共價鍵為不同元素的原子間形成的極性鍵，BeCl2為直線形對稱結構，故為非極性分子。 2．下列分子中，屬于含有極性鍵的非極性分子的是(　　) A．H2O　　　　　　　 B．Cl2 C．NH3 D．CCl4 解析：選D　H2O分子中O—H鍵為極性鍵，H2O分子為V形，結構不對稱，是極性分子；Cl2是雙原子單質分子，Cl—Cl鍵是非極性鍵，屬含非極性鍵的非極性分子；NH3分子中N—H鍵是極性鍵，分子構型是三角錐形，N原子位于頂端，電荷分布不對稱，是極性分子；CCl4分子中C—Cl鍵是極性鍵，分子構型呈正四面體形，C原子位于正四面體中心，四個Cl原子分別位于正四面體的四個頂點，電荷分布對稱，是非極性分子。 3．在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2、BF3分子中： (1)以非極性鍵結合的非極性分子是________________________； (2)以極性鍵結合的具有直線形結構的非極性分子是________________________； (3)以極性鍵結合的具有正四面體形結構的非極性分子是________________________； (4)以極性鍵結合的具有三角錐形結構的極性分子是________________________； (5)以極性鍵結合的具有sp3雜化軌道結構的分子是________________________； (6)以極性鍵結合的具有sp2雜化軌道結構的分子是________________________。 解析：HF是含有極性鍵的雙原子分子，為極性分子；H2O中氧原子采取sp3雜化方式，與H原子形成極性鍵，為極性分子；NH3中有極性鍵，N原子采取sp3雜化，為三角錐形結構；CS2與CO2相似，為由極性鍵形成的直線形非極性分子；CH4中C原子采取sp3雜化方式與H原子形成極性鍵，為正四面體構型的非極性分子；N2是由非極性鍵結合的非極性分子；BF3中B原子采取sp2方式雜化，與F形成極性鍵，為非極性分子。 答案：(1)N2　(2)CS2　(3)CH4　(4)NH3 (5)NH3、H2O、CH4　(6)BF3 [三級訓練節(jié)節(jié)過關]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列化合物中含有手性碳原子的是(　　) A．CH2===CH2　　　　　　 B．甘油 C．CH3CH3 D． 解析：選D　判斷手性碳原子的方法：(1)寫出各項物質分子的結構式；(2)判斷是否有碳原子連接四個不同的原子或原子團。經(jīng)分析可判斷只有D項符合。 2．用一帶靜電的玻璃棒靠近A、B兩種純液體流，現(xiàn)象如圖所示。據(jù)此分析，A、B兩種液體分子的極性判斷正確的是(　　) A．A是極性分子，B是非極性分子 B．A是非極性分子，B是極性分子 C．A、B都是極性分子 D．A、B都是非極性分子 解析：選B　觀察圖示實驗現(xiàn)象可知，液體A在電場中不偏轉，A分子是非極性分子；液體B在電場中偏轉，B分子是極性分子。 3．下列說法正確的是(　　) A．由極性鍵構成的分子都是極性分子 B．含非極性鍵的分子一定是非極性分子 C．極性分子一定含有極性鍵，非極性分子一定含有非極性鍵 D．以極性鍵結合的雙原子分子，一定是極性分子 解析：選D　由極性鍵構成的分子若空間構型對稱，則分子是非極性分子，A項說法錯誤；含非極性鍵的分子也可能含有極性鍵，也可能是極性分子，如CH3CH2OH等，B項說法錯誤；CO2是由極性鍵形成的非極性分子，C項說法錯誤；以極性鍵結合的雙原子分子都是極性分子，D項說法正確。 4．下列含有極性鍵的非極性分子是(　　) ①CCl4?、贜H3　③CH4?、蹸O2?、軳2 ⑥H2S?、逽O2　⑧CS2?、酘2O　⑩HF A．②③④⑤⑧ B．①③④⑤⑧ C．①③④⑧ D．以上均不對 解析：選C　NH3、H2S、SO2、H2O、HF是含極性鍵的極性分子，N2是含非極性鍵的非極性分子。 5．A、B、C、D、E為五種由短周期元素構成的微粒，它們都有10個電子，其結構特點如下： 微粒 A B C D E 原子核數(shù) 雙核 多核 單核 多核 多核 電荷數(shù) 1－ 0 2＋ 1＋ 0 其中：B是由極性鍵構成的4原子分子，A和D可以形成B和E。 (1)A、C、E的化學式是：A______，C______，E______。 (2)B分子是________分子(填“極性”或“非極性”)，室溫下，等物質的量的B與鹽酸反應后，溶液pH____7(填“＜”“＞”或“＝”)。 (3)B、E兩種分子的空間構型分別為：B____________，E____________。 解析：常見的10電子微粒有：(1)分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne；(2)離子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－、N3－、OH－、NH、H3O＋等。據(jù)題給信息可知A為OH－、C為Mg2＋、B為NH3、D為NH、E為H2O。 答案：(1)OH－　Mg2＋　H2O　(2)極性　＜　(3)三角錐形　V形　 1．下列有機物分子中屬于手性分子的是(　　) ①CH2Cl2?、? ③?、芤宜? A．只有①　　　　　　　 B．①和② C．②③ D．①②③④ 解析：選C　有機物分子中含有手性碳原子的分子是手性分子，手性碳原子連接四個不同的原子或原子團。 2．下列分子中，屬于含極性鍵的非極性分子的是(　　) A．SO2 B．H2 C．BBr3 D．COCl2 解析：選C　SO2、COCl2屬于含極性鍵的極性分子；H2屬于含非極性鍵的非極性分子。 3．下列敘述中正確的是(　　) A．離子化合物中不可能存在非極性鍵 B．非極性分子中不可能既含極性鍵又含非極性鍵 C．非極性分子中一定含有非極性鍵 D．不同非金屬元素原子之間形成的化學鍵都是極性鍵 解析：選D　A項，離子化合物中可能存在非極性鍵，如； B項，非極性分子中可能既含極性鍵又含非極性鍵，如CH≡CH、CH2===CH2；C項，非極性分子中不一定含有非極性鍵，如CO2、CH4、BF3。 4．下列物質中既有極性鍵，又有非極性鍵的非極性分子是(　　) A．二氧化硫 B．四氯化碳 C．二氧化碳 D．乙炔 解析：選D　分子中既有極性鍵又有非極性鍵，則分子中必須既有同種元素原子間所成的鍵，又有不同種元素原子間所成的鍵，而在A、B選項中同種原子間沒有成鍵，也就沒有非極性鍵。要求分子為非極性分子，則分子中原子的排列一定是對稱的，只有這樣才能使分子中正、負電荷的中心重合，使分子無極性。 5．下列各組物質中，都是由極性鍵構成為極性分子的一組是(　　) A．CH4和H2O B．CO2和HCl C．NH3和H2S D．HCN和BF3 解析：選C　CH4、CO2、BF3是由極性鍵構成的非極性分子；H2O、HCl、NH3、H2S、HCN是由極性鍵構成的極性分子。 6．膦(PH3)又稱為磷化氫，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，它的分子呈三角錐形。下列關于PH3的敘述正確的是(　　) A．PH3是非極性分子 B．PH3分子中有未成鍵的電子對 C．PH3是一種強氧化劑 D．PH3分子中的P—H鍵是非極性鍵 解析：選B　PH3分子中P原上的價電子對數(shù)1/2(5＋3)＝4，孤對電子數(shù)4－3＝1，分子中含孤對電子，故為極性分子；－3價P還原性較強，是一種強還原劑；P—H鍵是極性鍵。 7．常溫下三氯化氮(NCl3)是一種淡黃色液體，其分子結構呈三角錐形，以下關于NCl3說法正確的是(　　) A．分子中N—Cl鍵是非極性鍵 B．分子中不存在孤對電子 C．NCl3分子是極性分子 D．因N—Cl鍵的鍵能大，它的沸點高 解析：選C　NCl3分子氮原子上的價電子對數(shù)1/2(5＋3)＝4，孤對電子數(shù)4－3＝1，N原子上還有一對孤對電子，結構不對稱，為三角錐形，為極性分子。N—Cl鍵為極性鍵，鍵能大說明分子穩(wěn)定，而物質熔沸點的高低與共價鍵的強弱無關。 8．微波爐加熱時，電爐內的微波場以極高的頻率改變電場的方向，使水分子迅速擺動而產生熱效應。在高頻改變方向的電場中水分子會迅速擺動的原因是(　　) A．水分子具有極性共價鍵 B．水分子中有共用電子對 C．水由氫、氧兩元素的原子組成 D．水分子是極性分子 解析：選D　水分子在電場中擺動，說明水分子中存在正極和負極，即水分子是極性分子。 9．A、B、C、D四種元素位于短周期內，它們的原子序數(shù)依次增大。A原子核內僅有1個質子，B原子的電子總數(shù)與D原子最外層電子數(shù)相等，A原子與B原子最外層電子數(shù)之和與C原子的最外層電子數(shù)相等，D原子與B原子電子總數(shù)之和是C原子電子總數(shù)的2倍，D原子最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍，由此推斷： (1)A與D形成的化合物中，含有非極性鍵的是______________________(寫化學式)。 (2)B與D形成的化合物中，其中三原子分子是________(填“極性”或“非極性”)分子，空間構型為________，電子式為________。 (3)A與C形成的化合物的分子空間構型為________。 解析：A原子核內僅有1個質子，則A為H，D原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)的3倍，則為O，B原子電子總數(shù)與D原子最外層電子數(shù)相等，則B為碳(C)。A原子與B原子最外層電子數(shù)之和與C原子最外層電子數(shù)相等且原子序數(shù)C>B，則C為N。A與D可形成化合物H2O和H2O2，含非極性鍵的是H2O2。B與D形成化合物為CO和CO2，三原子分子為CO2。A與C形成化合物為NH3，空間構型為三角錐形。 答案：(1)H2O2 (2)非極性　直線形　 (3)三角錐形 10．主族元素A、B、C、D的原子序數(shù)都小于18，A與D同主族，B與C在同一周期，A、D原子的價電子數(shù)都是1，C原子最外層電子數(shù)比B原子少2個，且最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍。A、B的單質在常溫下均為氣體，它們在高溫下以體積比2∶1完全反應，生成物在常溫下為液體。此液體與D單質能劇烈反應生成A的單質。所得溶液滴入酚酞顯紅色，同時溶液中含有與氖原子的電子層結構相同的陽離子。 試回答下列問題： (1)寫出元素符號：B________，D________。 (2)寫出元素原子的價電子排布：A_______，C_______。 (3)B與C在高溫下完全反應后的生成物的化學式為________，它是由________(填“極性”或“非極性”)鍵形成的________分子，分子的空間構型呈________。 (4)A與B的單質以體積比2∶1形成的化合物的中心原子的雜化方式為______________，分子的空間構型呈________。 解析：由題意知A、B、C、D四種元素分別為H、O、C、Na，C與O2完全反應的生成物為CO2，它是由極性鍵構成的非極性分子，為直線形結構。H2O中氧原子采取sp3雜化，為V形分子。 答案：(1)O　Na　(2)1s1　2s22p2　(3)CO2　極性　非極性　直線形　(4)sp3　V形 1．X和Y為兩種不同的元素。下列化學式表示的分子一定為極性分子的是(　　) A．XY B．XY2 C．XY3 D．XY4 解析：選A　由極性鍵構成的雙原子分子一定是極性分子。 2．NH3、H2S等是極性分子，CO2、BF3、CCl4等是極性鍵形成的非極性分子。根據(jù)上述事實可推出ABn型分子是非極性分子的經(jīng)驗規(guī)律是(　　) A．分子中不能含有氫原子 B．在ABn分子中A原子的所有價電子都參與成鍵 C．在ABn分子中每個共價鍵都相同 D．在ABn分子中A的相對原子質量應小于B的相對原子質量 3．下列敘述正確的是(　　) A．NH3是極性分子，分子中N原子處于3個H原子所組成的三角形的中心 B．CCl4是非極性分子，分子中C原子處在4個Cl原子所組成的正方形的中心 C．H2O是極性分子，分子中O原子不處在2個H原子所連成的直線的中央 D．CO2是非極性分子，分子中C原子不處在2個O原子所連成的直線的中央 解析：選C　A項，NH3分子為三角錐形，N原子處于錐頂，3個H原子位于錐底；B項，CCl4分子為正四面體形，C原子處在正四面體的中心，4個Cl原子位于四個頂點；D項，CO2分子為直線形，結構式為O===C===O，C原子處在2個O原子所連成的直線的中央。 4．三聚氰胺的結構簡式為，下列關于三聚氰胺分子的說法中正確的是(　　) A．所有氮原子均采取sp3雜化 B．一個三聚氰胺分子中共含有15個σ鍵 C．屬于極性分子，故極易溶于水 D．三聚氰胺分子中同時含有極性鍵和非極性鍵 解析：選B　三聚氰胺分子中，處于環(huán)上的氮原子采取sp2雜化，A選項錯誤；由三聚氰胺分子的結構知，它是對稱結構，為非極性分子，而水為極性溶劑，故三聚氰胺在水中的溶解度不大，C選項錯誤；三聚氰胺分子中不存在由同種元素的原子形成的共價鍵，故不存在非極性鍵，D選項錯誤。 5．研究表明生命起源于火山爆發(fā)，是因為火山爆發(fā)產生的氣體中含有1%的羰基硫(COS)，已知羰基硫分子中所有原子最外層均滿足8電子結構，結合元素周期表知識，判斷下列有關說法正確的是(　　) ①羰基硫屬于非極性分子 ②羰基硫屬于極性分子 ③羰基硫的電子式為 ④羰基硫分子中三個原子處于同一直線上 A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 解析：選D　在羰基硫分子中，中心原子為C原子，其價電子對數(shù)為4＝2，孤對電子數(shù)為2－2＝0，則為直線形分子，結構式S＝C＝0，電子式，結構不對稱，屬于極性分子。 6．已知H2O2分子的空間結構可在二面角中表示，如圖所示，則有關H2O2的結構的說法中正確的是(　　) ①分子的正、負電荷重心重合 ②分子正、負電荷重心不重合 ③H2O2是含極性鍵的非極性分子 ④H2O2是含非極性鍵的極性分子 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 解析：選D　據(jù)圖示可知H2O2分子的正、負電荷重心不重合，屬于極性分子；H2O2分子中存在H—O極性鍵和O—O非極性鍵。 7．有一種AB2C2型分子，在該分子中A為中心原子。下列關于該分子的空間結構和極性的說法中，正確的是(　　) A．假設為平面四邊形，則該分子一定為非極性分子 B．假設為四面體形，則該分子一定為非極性分子 C．假設為平面四邊形，則該分子可能為非極性分子 D．假設為四面體形，則該分子可能為非極性分子 解析：選C　若AB2C2為平面結構，可能為對稱結構，也可能是不對稱結 構，若為四面體結構，則一定是不對稱結構。 8．已知三角錐形分子E和直線形分子G反應，生成兩種直線形分子L和M(組成E、G、L、M分子的元素原子序數(shù)均小于10)，如下圖所示，則下列判斷錯誤的是(　　) A．G是最活潑的非金屬單質 B．L是極性分子 C．E能使紫色石蕊溶液變藍色 D．M化學性質活潑 解析：選D　據(jù)題意可知E為NH3、G為F2、L為HF、M為N2。N2分子中存在穩(wěn)定的N≡N叁鍵，故化學性質穩(wěn)定。 9．有A、B、C、D、E 五種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于20。其中C、E是金屬元素；A和E屬同一族，它們原子的最外層電子排布為ns1。B和D也屬同一族，它們原子最外層的p能級電子數(shù)是s能級電子數(shù)的兩倍，C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半。請回答下列問題： (1)寫出A、B、C、D、E 五種元素的元素符號： A是________，B是________，C是________，D是________，E是________。 (2)D元素在周期表中的位置為______________。 (3)用電子排布式表示B元素原子的價電子構型______。 (4)元素電負性的大小關系是B____D(填“＞”“＜”或“＝”)，C與E的第一電離能的大小關系是C____E(填“＞”“＜”或“＝”)。 (5)A2D屬于________(填“極性”或“非極性”)分子，其分子的空間構型為________，其中所含化學鍵類型為________(填“極性鍵”或“非極性鍵”)。 (6)D、E元素形成的化合物的電子式為________。 解析：A、E同主族，且價電子排布為ns1，可知為ⅠA族元素，又因為E為金屬元素，且原子序數(shù)E＞D＞C＞B＞A，則A為氫元素，E可能為鈉或鉀元素；B、D同主族，且最