第14讲 分子空间结构和分子的极性
【高考要求】1、能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型
2、了解分子的极性、了解极性分子和非极性分子及其性质的差异 3、了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用
【课前导航】1．（2010海南卷1，19）下列描述中正确的是 （ ）
A、CS2为V形的极性分子 B、Cl0—3 的空间构型为平面三角形
C、SF6中有6对完全相同的成键电子对 D、SiF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化 ２．A、B、C、D四种元素处于同一短周期，在同族元素中，A的气态氢化物的沸点最高，B的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的，C的电负性介于A、B之间，D与B相邻。(1) C的原子的价电子排布式为_______________________。
(2)在B的单质分子中存在_______个___________键，______个__________键。
＋＋
(3)已知B的气态氢化物很容易与H结合，B原子与H间形成的键叫_____，形成的离子的立体构型为__________，其中B原子采取的杂化方式是____________________。
(4)在A、B、C、D四种元素形成的电子数相同的四种氢化物中沸点最低的是_______(写分子式)，其沸点显著低于其他三种氢化物的原因是：_______________________________。 【知识点汇总】一、杂化轨道理论 1、杂化轨道理论是由 提出的。 2、三种杂化轨道比较 杂化轨道类型 参与杂化的轨道类型和数目 杂化轨道数目 杂化轨道的空间构型 3、中心原子杂化方式的判断 ：杂化轨道数=中心原子价电子对数 对于ABn型分子，中心原子价电子对数可通过下式确定：
中心原子价电子对数=
（O原子与S原子按不提供价电子计算，Cl和H原子按提供1个电子计算） 化学式 CH4 BF3 CO2 NH3 H2O SO2 NH4+ 中心原子价对电子对数 中心原子 杂化轨道数 中心原子 杂化轨道类型 杂化轨道的 空间构型 二、价电子互斥理论（VSEPR理论） 【问题探究】CH4 、NH3、 H2O分子中中心原子都是sp3杂化，中心原子杂化方式是相同
的，但真实的分子构型却各不相同，你知道是什么原因吗？
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【基础知识整理】
在分子中，孤对电子和成键电子对之间静电排斥作用大小的顺序如下： 孤对-孤对＞孤对-成键对＞成键对-成键对 化学式 BeCl2 H2O BF3 NH3 CCl4 CHCl3 中心原子 杂化轨道类型 中心原子结合的原子数 中心原子 含有孤对电子对数 空间构型 【及时巩固】元素X和Y属于同一主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物，在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。
(1)确定X、Y两种元素在周期表中的位置，X____________，Y______________。 (2)在元素X和元素Y两种元素形成的化合物中，写出X质量分数为50%的化合物的化学式__________；该分子中中心原子以________杂化，是________分子，分子构型________。
(3)写出X的质量分数为60%的化合物的化学式__________；该分子中中心原子以__________杂化，是_________分子，分子构型__________。
(4)由元素氢、X、Y三种元素形成的化合物常见的有两种，其水溶液均呈酸性，试分别写出其分子式________、________，并比较酸性强弱：_____________________。 【课前导航】1. 下列叙述正确的是 ( ) A．NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心 B．CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心 C．H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央 D．CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央 2. 下列说法正确的是 ( )
A．含有非极性键的分子一定是非极性分子 B．非极性分子中一定含有非极性键 C．由极性键形成的双原子分子一定是极性分子 D．键的极性与分子的极性无关 3．（2010海南卷）短周期元素X、Y、Z所在的周期数依次增大，它们的原子序数之和为20，且Y2—与Z+核外电子层的结构相同。下列化合物中同时存在极性和非极性共价键的是（ ）
A.Z2Y B．X2Y2 C．Z2Y2 D．ZYX 【分子的极性 】
1、分子有无极性的判断：看
2、一般规律： a、A—B型分子肯定是 分子。如：
b、A—A型分子肯定是 分子。如： c、ABn型分子：空间对称是 分子。如：
空间不对称是 分子。如：
2
3、相似相溶原理： 物质一般易溶于 溶剂， 溶质一般易溶于 溶剂。
4、分子极性的判断方法，思考O3为什么分子。
【等电子原理】
具有相同 和相同 的分子或离子，它们往往具有相同的分子结构（几何构型）及相似的性质。这条规律就叫做等电子原理。
【例题赏析】例1：氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（ ） A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化 B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道 C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子
例2：有关苯分子中的化学键描述正确的是（ ） A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键 B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键 C．碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键 D．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键
例3：根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：
CO2 ；CO32- ；H2S ；PH3 。 例4：与NO3互为等电子体的是（ ） A．SO3 B．BF3 C．CH4 D．NO2
例5： 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2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： 、 。 【真题赏析】生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气（主要成分为CO、CO2、H2 等）与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。 （1）上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式 。 （2）根据等电子原理，写出CO分子的结构式 。
（3）甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2 的碱性溶液反应生成Cu2O 沉淀。 ①甲醇的沸点比甲醛的高，其主要原因是 ；甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为 。
②甲醛分子的空间构型是 ；1mol甲醛分子中σ键的数目为 。
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