课时2 分子空间结构与物质性质
[2020备考·最新考纲]
1．了解共价键的形成、极性、类型（σ键和π键）、了解配位键的含义。2.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型（sp、sp、sp）。3.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。4.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。5.了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。
考点一 共价键
(考点层次A→自学、识记、辨析)
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1．本质
共价键的本质是在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。 2．特征
具有饱和性和方向性。 3．类型
分类依据 形成共价键的原 子轨道重叠方式 形成共价键的电子对是否偏移 原子间共用 电子对的数目 双键 三键 原子间有两对共用电子对 原子间有三对共用电子对 σ键 π键 极性键 非极性键 单键 类型 电子云“头碰头”重叠 电子云“肩并肩”重叠 共用电子对发生偏移 共用电子对不发生偏移 原子间有一对共用电子对 提醒：①只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。②同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。 4．键参数 (1)概念
(2)键参数对分子性质的影响
①键能越大，键长越短，分子越稳定。
②
5．等电子原理
(1)等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。如：N2和CO、O3与SO2是等电子体，但N2与C2H2不是等电子体。
(2)等电子原理：等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理，例如CO和N2的熔、沸点、溶解性等都非常相近。
(3)常见的等电子体：N2与CO，CO2与N2O，O3、NO2与SO2，CO3、NO3与SO3，PO4、SO4与
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ClO4，
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与B3N3H6(硼氮苯)等。
教材
VS
高考
和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而
1．(RJ选修3·P344改编)已知N—N、C—C、
C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。下列说法正确的是( )
A．σ键一定比π键稳定 B．N2较易发生加成
C．乙烯、乙炔较易发生加成 D．乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定 解析 N≡N，弱，较易发生加成。 答案 C
2．(溯源题)(2020·全国课标Ⅰ)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是_____________________________。
答案 Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键
探源：本考题源于教材SJ选修3 P45“交流与讨论”，考查的是能否形成共价键是由电负性决定的；共价键成单键是σ键，双键其中有一个σ键，一个π键，共价叁键有一个σ键和两个π键。
中π键比σ键稳定，难发生加成，
C≡C中π键比σ键
[诊断性题组]
1．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥CH4，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)，只含有极性键的是________；只含有非极性键的是________；既有极性键，又有非极性键的是________；只有σ键的是________；既有σ键又有π键的是________。含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。 答案 ①③⑥⑨ ②④⑦ ⑤⑧ ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦
2．NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是( )
A．NH3分子是极性分子
B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等
C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107° D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°
解析 A项，NH3为极性分子不能说明NH3一定为三角锥形；B项，三条N—H键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形；D项与事实不符。 答案 C
3．已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·mol，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g) ΔH＝b kJ·mol，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为c kJ·mol，PCl3中P—Cl键的键能为1.2c kJ·mol。下列叙述正确的是( ) A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能
B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔH C．Cl—Cl键的键能为(b-a＋5.6 c)/4 kJ·mol D．P—P键的键能为(5a-3b＋12c)/8 kJ·mol
解析 根据盖斯定律和焓变与键能的关系解答。A.根据Cl原子半径小于P原子半径，可判断P—P键键长大于P—Cl键键长，所以P—P键的键能小于P—Cl键的键能，故A错误。B.根据盖斯定律可得Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g) ΔH＝(b-a)/4 kJ·mol，但不知PCl5(g)转化为PCl5(s)时的热效应，故B错误。C.由B选项分析得出的热化学方程式可得：(b-a)/4＝x(Cl-Cl键的键能)＋3×1.2c-5c，x＝(b-a)/4＋1.4c ，故C正确。D.由P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g) ΔH＝a kJ·mol，可知：a＝6y(P—P键的键能)＋6×
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b－a＋5.6c42.5a＋6c－1.5b
-12×1.2c，得y＝，D错误。
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答案 C
4．1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电
子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2互为等电子体的分子有________、________。
解析 (1)仅由第二周期元素组成的共价分子，即C、N、O、F组成的共价分子中，如：N2与CO电子总数均为14个电子，N2O与CO2电子总数均为22个电子。
(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO2
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为三原子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。
答案 (1)N2 CO N2O CO2 (2)SO2 O3 【练后归纳】 1．成键类别
(1)在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等，有的只存在非极性键，如N2、H2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。 (2)在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。
(3)通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。 2．分子的空间构型与键参数
键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的空间构型，一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的几何构型。
3．记忆等电子体，推测等电子体的性质 (1)常见的等电子体汇总
微粒 CO2、CNS、NO2、N3 CO3、NO3、SO3 2－－-＋－通式 AX2 AX3 价电子总数 16e 24e --空间构型 直线形 平面三角形 SO2、O3、NO2 SO4、PO4 PO3、SO3、ClO3 CO、N2 CH4、NH4 ＋3－2－－2－3－－AX2 AX4 AX3 AX AX4 18e 32e 26e 10e 8e -----V形 正四面体形 三角锥形 直线形 正四面体形 (2)根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的空间结构，并推测其物理性质。
①(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；③白锡(β-Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl4、SiO4、SO4的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体形。
特别提醒 等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
考点二 分子的空间构型 (考点层次B→共研、理解、整合)
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1．价层电子对互斥理论 (1)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。 ②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。 (2)价层电子对数的确定方法
价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
①σ键电子对数的确定
由分子式确定σ键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对数的确定 1中心原子上的孤电子对数＝(a-xb)。
2ⅰ.分子：a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；
阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数； 阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)。 ⅱ.x为与中心原子结合的原子数；
ⅲ.b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8-该原子的
2020版高考化学总复习 专题十一 分子空间结构与物质性质教学案 苏教版
