专题11 原子杂化方式和空间结构的考查

1、专题十一原子杂化方式和空间结构的考查【2018年高考考纲解读】了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、SP2、SP3)。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。【重点、难点剖析】价层电子对互斥理论理论要点价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。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。价层电子对互斥理论与分子立体构型电子对数成键数孤电子 对数价层电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形HO2杂化轨道理论杂化轨道

2、理论概述当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相 同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。杂化轨道三种类型sp杂化轨道由1个S轨道和1个p轨道杂化而成，杂化! 竿#轨道间夹角为业,呈箜形，如Be/：吐Bsp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而成，杂化【 堇片轨道间夹角为,呈平面三角形，如BF3：rJsp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而成，杂化【 堇竺H轨道间夹角为1。9。2叶呈正四面体形,如CH4 :【高考题型示例】例1、【2018新课标1卷】LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离 子空间构型是、中心原子

3、的杂化形式为。LiAlH4中，存在（填 标号）。A.离子键B.。键C. n键D.氢键【解析】（3） L3A1H4中的阴离子是A10L中心原子铝原子含有的价层电子对数是第且不存在孤对电子，所以空 间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是责杂化；阴阳高子间存在高子键，A1与H之间还有共价 单键，不存在双键和氢键，答案诜皿【变式探究】1、【2018新课标2卷】根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3 的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。【解析】根据价层电子对互斥理论可知HS、SO、SO的气态分子中，中心原子223价层电子对数分别是2 +空拦=4、2 +全声=义3 +6二芸=

4、3，因此不同其乙乙乙他分子的是HS。2【变式探究】2、【2018新课标3卷】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。ZnCO3中，阴离子空间构型 为，C原子的杂化形式为。【解析】碳酸锌中的阴离子为CO32-，根据价层电子对互斥理论，其中心原子C 的价电子对为3+(4 3X2 + 2)/2=3对，所以空间构型为正三角形，中心C为sp2 杂化。【变式探究】3、【2018江苏卷】$。匕中心原子轨道的杂化类型为； NO的空间构型为(用文字描述)。精准分析：SO4了中中心原子S的价层电子对数为(6+2) =4,故S3-中S为酣杂化。N6-的中心原子N的孤电子

5、对数为(5+1-3X2) =0,成键电子对数为孔价层电子对数为3, VSEPR模型为平面三角形，由于N原子上没有孤.电子对，故的空间构型为平面(正)三角形(或者根据N6-与SO,、 是等电子体进行判断【名师指导】1、判断分子或离子立体构型“三步曲”步：确定中心原子上的价层电子对数价层电子对a为中心原子的价电子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N，a=5，b=1，乂 = 3，所 以中心原子孤电子对数=2(axb) =jx(5 3X1)=1o乙乙第二步：确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离

6、，这样 已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。第三步：分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子 对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。2、“五方法”判断分子中心原子的杂化类型根据杂化轨道的空间分布构型判断空间构型杂化类型若杂化轨道在空间的分布为正四面体形分子的中心原子发生sp3杂化若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形分子的中心原子发生sp2杂化若杂化轨道在空间的分布呈直线形分子的中心原子发生 sp杂化根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为109.5，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂

7、 化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间 的夹角为180，则分子的中心原子发生sp杂化。根据等电子原理进行判断如CO2是直线形分子，CNS-、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线 形，中心原子均采用sp杂化。根据中心原子的电子对数判断如中心原子的电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp杂化。根据分子或离子中有无n键及n键数目判断如没有n键为sp3杂化，含一个n键为sp2杂化，含二个n键为sp杂化。【拓展提升】【举一反三】1、（2017全国卷I）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在Ij离 子。I+离子的几何构型为，中心原子的杂化形式为。

8、3【举一反三】2.（2017 -全国卷m）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为 和。【举一反三】3、（2017 江苏高考）丙酮（H（ C CIL ）分子中碳原子轨道的杂 化类型是。【举一反三】4、（2016 -全国卷m）AsCl3分子的立体构型为，其中As 的杂化轨道类型为。【举一反三】5. （2016 -江苏高考）HOCH CN分子中碳原子轨道的杂化类型为2O【举一反三】6、（2016新课标1卷）Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的 杂化方式为，微粒之间存在的作用力是。【举一反三】7、（2015江苏卷）CH COOH中C原子轨道杂化类型为。3解析：1、Ij中I原子为中心原子，则

9、其孤电子对数为2x（7 1 2） =2,且其形成了 2个。键，中心原子采取sp3杂化，I+空间构型为V形。32、CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化，CH3OH分子中C的价层电子 对数为4，故为sp3杂化。3、甲基上的碳原子形成4个。键，故采用sp3杂化，羰基上的碳原子形成 3个。键，故采用sp2杂化。4、AsCl3分子中As原子价层电子对数为：X（5 + 3）=4,。键数目为3，孤电子对数为1，故As的杂化方式为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。5、HOCH CN的结构式为2，一CH一中碳原子形成4个。键，则碳原子采用sp3杂化；（ 一 中碳原子形成2个n键，故碳原子采用sp杂化。6、Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为1个s轨道与3 个p轨道进行的sp3杂化；由于是同一元素的原子通过共用电子对结合，所以微 粒之间存在的作用力是非极性共价键（或写为共价键）。7、 CH3中碳原子形成4个。键