高三化学二轮专题复习专题9 杂化轨道空间构型配合物超分子晶胞投影学案

PAGE专题9杂化轨道空间构型配合物超分子晶胞投影学案考点一分子的立体构型1.价层电子对互斥理论(1)内容：有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥模型（VSEPR①model），这种简单的理论可用来预测分子的空间结构。价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。σ键电子对数可由化学式确定。而中心原子上的孤电子对数，化学式里看不到，须计算得出，确定方法如下：中心原子上的孤电子对数＝1/2(a-xb)式中a为中心原子的价电子数（对于主族元素等于原子的最外层电子数）；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（氢为1；其他原子为“８减去该原子的价电子数”等等）。对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数。对于阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数（绝对值），x和b的计算方法不变。理论要点：①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力____，体系的能量____。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)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例键角220直线形______________330平面三角形____________________21________________440正四面体形______________31________________22____________2.杂化及杂化轨道（1）杂化及杂化轨道所谓杂化就是指在形成分子时，由于原子的相互影响，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合成一组新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的轨道叫做杂化轨道。（2）杂化的目的——降低能量，提高成键能力形成杂化轨道后成键能力增加，即杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道强，形成的分子更稳定。（3）sp型杂化（4）杂化轨道只用于形成σ键（以sp3杂化形成的都是σ键）或用来容纳孤电子对，如乙烯和二氧化碳中碳原子分别采取sp2、sp杂化，则杂化过程中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。（5）杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp________________________sp2________________________sp3________________________3.模型建构考点二配合物理论1.配位键（1）形成条件：成键原子一方有孤对电子，另一方有空轨道。（2）表示方法：常用“→”表示配位键，注意箭头指向为提供电子的原子指向接受电子的原子。说明：配位键是一种特殊的共价键，也具有共价键的特征——方向性和饱和性。2.配合物（1）通常把金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子或离子（称为配体或配位体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如配位化合物[Cu(NH3)4]SO4等。（2）配合物的组成[Cu(NH3)4]2＋称为配离子，为配合物的内界，是配合物的特征部分。SO42－仍为游离的离子，为配合物的外界。表示在方括号外，离中心较远。内界与外界之间以离子键结合。①中心离子——电子对接受体（具有空轨道）：中心离子大多数是带正电荷的金属阳离子，其中以过渡金属离子居多，如Mn2＋、Fe3＋、Co2＋、Ni2＋、Cu2＋、Ag＋等，少数高氧化态的非金属元素也可以作中心离子，如[BF4]－中的B（Ⅲ）等。②配体——电子对给予体在配体中提供孤电子对与形成体形成配位键的原子称为配位原子，如配体NH3中的N。常见的配位原子为含有孤电子对的非金属原子，如N、O、S和卤素等原子。根据一个配体中所含配位原子数目的不同，可将配体分为单齿配体和多齿配体。单齿配体：一个配体中只有一个配位原子。多齿配体：一个配体中有两个或两个以上的配位原子。常见的配体单齿配体多齿配体中性配体配位原子离子配体配位原子草酸根H2OOX－X配位原子：ONH3NOH－O缩写：oxCOCCN－C乙二胺RNH2NNO2－N配位原子：NSCN－S缩写：en说明：对于配体中两端原子均有孤电子对时，电负性小的原子为配位原子。如配体CO、CN－中的C为配位原子。3.配位数（1）配位数：与一个中心原子成键的配位原子总数。（2）单齿配体形成的配合物，中心离子的配位数＝配体的数目。若配体是多齿配体，配体的数目≠中心离子的配位数。考点三超分子1．超分子超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。2．超分子的应用(1)分离C60和C70将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将C70溶解，经过滤后分离出C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。(2)冠醚识别碱金属离子冠醚分子中有大小不同的空穴适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚—碱金属离子超分子。(3)DNA中两条分子链之间通过氢键的作用而组合在一起，细胞膜中的磷脂分子通过疏水端相互作用形成双层膜结构。3．超分子的重要特征：分子识别和自组装。

考点四晶胞计算一．模型建构计算公式式中N与晶胞的组成有关，M为晶体的摩尔质量，NA为阿伏加德罗常数的值，V为晶胞的体积，其单位为cm3，ρ为晶体的密度，其单位为g·cm－3。如果是立方晶胞，晶胞参数为acm，则可用公式。立方晶胞参数：几组公式(设棱长为a)：①面对角线长＝②体对角线长＝。必须考虑进行单位换算：1pm=10-10cm，1nm=10-7cm。二、重温经典根据晶胞参数或原子距离计算密度1.金属铜的晶胞结构如图为面心立方。设Cu的相对原子质量为64，Cu原子的半径为rcm。则金属铜的密度为多少？【答案】【解析】一个晶胞中含有的Cu原子数目为4，面心立方中，面对角线为4个半径。则晶胞的边长为2rcm。2.已知氯化钠的晶胞如图，设晶胞中相邻的Na+和Cl-之间的距离为acm，则氯化钠的密度为多少？【答案】【解析】晶胞中Na+的数目为4，Cl-的数目也为4，则氯化钠的化学式为NaCl，一个晶胞中含有的NaCl的数目为4。3.Li2O具有反萤石结构，晶胞如图所示。已知晶胞参数（边长）为0.4665nm，阿伏加德罗常数的值为NA，则Li2O为__________________g·cm－3(列出计算式)。【答案】

考点五空间利用率空间利用率＝eq\f(球体积,晶胞体积)×100%考点六原子的分数坐标和投影一、模型建构1．关于原子分数坐标（1）顶点坐标：一般不是0就是11点坐标（0，0，0）2点坐标（0，1，0）3点坐标（1，1，0）4点坐标（1，0，0）5点坐标（0，0，1）6点坐标（0，1，1）7点坐标（1，1，1）8点坐标（1，0，1）（2）体心坐标：一般是1/2两图的体心坐标均为（1/2，1/2，1/2）面心立方的面心坐标：有两个1/2，另一个为1或01点坐标（0，1/2，1/2）2点坐标（1/2，1/2，1）3点坐标（1/2，1，1/2）4点坐标（1，1/2，1/2）5点坐标（1/2，0，1/2）6点坐标（1/2，1/2，0）（4）金刚石体内心坐标：1/4或3/4左上、左下、右上、右下的坐标为：（1/4，3/4，3/4）、（1/4，1/4，1/4）、（3/4，1/4，3/4）、（3/4，3/4，1/4）（5）棱心坐标：有一个1/2，其余为0或11点坐标（1/2，0，1）2点坐标（0，1/2，1）3点坐标（1/2，1，1）4点坐标（1，1/2，1）5点坐标（1/2，0，0）6点坐标（0，1/2，0）7点坐标（1/2，1，0）8点坐标（1，1/2，0）4．常见晶胞结构模型图的坐标轴方向（俯视图）和对角线方向投影图总结（1）体心立方晶胞体心立方晶胞俯视图对角线方向投影图俯视图：8个顶点投影在正方形4个顶点上（上下两个黑球两两重合），体心投影在正方形中心。对角线方向投影图：6个顶点投影在正六边形顶点上，另外2个顶点和体心重叠在正六边形中心。（2）面心立方晶胞面心立方晶胞俯视图对角线方向投影图俯视图：8个顶点投影在正方形4个顶点上，前后左右4个面心投影在正方形4个边的中点，上下2个面心投影在正方形中心。对角线方向投影图：6个顶点投影在大正六边形顶点上，6个面心投影在小正六边形顶点上，另外2个顶点重叠在正六边形中心。（3）金刚石晶胞金刚石晶胞俯视图对角线方向投影图俯视图：8个顶点投影在正方形4个顶点上，前后左右4个面心投影在正方形4个边的中点，上下2个面心投影在正方形中心，左上右上左下右下四个小体心投影在4个小正方形中心。对角线方向投影图：6个顶点投影在大正六边形顶点上，3个面心和3个小体心（另3个面心在3个小体心背后遮挡）投影在小正六边形顶点上，另外2个顶点和1个小体心重叠在正六边形中心。原子分数坐标和晶胞投影问题在高考中主要出现