第09讲 2.5杂化轨道理论 等电子体原理（含答案）-2024年高中化学同步精讲义（选择性必修二）

第09讲2.5杂化轨道理论等电子体原理（含答案）-2024年高中化学同步精品讲义（选择性必修二）第9课杂化轨道理论等电子体原理1．了解杂化轨道理论的基本内容。2．能根据杂化轨道理论解释简单分子的空间结构。3．结合杂化轨道理论认识常见共价分子的空间结构。一、杂化轨道理论简介1.杂化轨道的含义杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。(1)轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部的原子轨道发生，重新成一组新的轨道的过程。(2)杂化轨道：原子轨道后形成的一组新的，叫做原子轨道，简称。(3)杂化轨道的特点①杂化轨道数参与杂化的原子轨道数；②杂化改变了原子轨道的和；③杂化使原子的成键能力；④杂化轨道用于构建分子的轨道和轨道。2.杂化轨道理论的要点(1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子一定是原子。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，的原子不可能发生杂化。(3)只有的原子轨道才能杂化(如2s、2p)。(4)杂化前后原子轨道数目(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目),且杂化轨道的能量。(5)为使相互间的排斥力最小，杂化轨道在空间取夹角分布。杂化后轨道的、发生改变，但相同杂化形式的杂化轨道形状完全。杂化使原子的成键能力。形成的共价键更。(6)杂化轨道用于形成或者用来容纳未参与成键的。未参与杂化的p轨道可用于形成键。分子的空间结构主要取决于原子轨道的杂化。(7)杂化轨道成键时仍具有共价键的特征——性和性(8)杂化轨道数=中心原子上的数+与中心原子结合的数。3.杂化轨道类型类型形成过程夹角空间结构sp3杂化轨道sp3杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化形成的形sp2杂化轨道sp2杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化而成的形sp杂化轨道sp杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化而成的形【特别说明】原子轨道发生sp杂化时，还有2个np轨道未发生杂化，若np轨道上有未成对电子，形成分子时2个np轨道上的电子会形成π键。1）sp3杂化与CH4分子的空间构型(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，个2s轨道和个2p轨道“混合”，形成相等、相同的个sp3杂化轨道。基态原子轨道激发态原子轨道杂化轨道sp3杂化轨道的空间构型4个sp3杂化轨道在空间呈，轨道之间的夹角为，每个轨道上都有一个未成对电子。(2)共价键的形成碳原子的4个轨道分别与4个氢原子的轨道重叠，形成4个相同的键。(3)CH4分子的空间构型CH4分子为空间结构，分子中C—H键之间的夹角都是。(4)正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH4+等。金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。2）sp2杂化与BF3分子的空间构型(1)sp2杂化轨道的形成硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。个2s轨道和个2p轨道发生杂化，形成相等、相同的个sp2杂化轨道。硼原子的3个sp2杂化轨道呈，3个sp2杂化轨道间的夹角为。(2)共价键的形成硼原子的3个轨道分别与3个氟原子的1个轨道重叠，形成3个相同的键。(3)BF3分子的空间构型BF3分子的空间构型为，键角为。3）sp杂化与BeCl2分子的空间构型(1)杂化轨道的形成Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，个2s轨道和个2p轨道发生杂化，形成相等、相同的个sp杂化轨道。Be原子的sp杂化轨道呈，其夹角为。(2)共价键的形成Be原子的2个轨道分别与2个Cl原子的1个轨道重叠形成2个相同的键。(3)BeCl2分子的空间构型BeCl2分子为空间构型为，分子中Be—Cl键之间的夹角为。4.杂化轨道类型与分子的空间结构的关系(1)杂化轨道用于形成或用来容纳未参与成键的。当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道彼此远离，形成的分子为结构；当有孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥，形成的分子的空间结构也发生。(2)杂化轨道与分子的空间结构的关系①当杂化轨道全部用于形成σ键时杂化类型spsp2sp3轨道组成个ns和个np个ns和个np个ns和个np轨道夹角杂化轨道示意图实例BeCl2BF3CH4分子结构示意图分子空间结构形形形②当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有个杂化轨道由占据，其分子不呈形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有个杂化轨道由占据，氨分子不呈形，而呈形。5.VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型的关系杂化轨道理论了价层电子对互斥模型所推测的分子空间结构，但分析具体分子中的中心原子的杂化轨道类型时，应先确定分子或离子的，再确定中心原子的。VSEPR模型及其中心原子对应的杂化轨道类型如表所示：【思考与讨论p49】参考答案：(1)BF3的σ键电子对数为3，孤电子对数为0，价层电子对数为3，故杂化轨道类型为杂化。(1)H30+的σ健电子对数为3，孤电子对数为1，价层电子对数为4，故杂化轨道美型为杂化。6.杂化轨道类型的判断方法(1)根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：σ键电子对数(成键电子对数)+孤电子对数=价电子对数=杂化轨道数根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下：价层电子对数杂化轨道类型成键电子对数孤电子对数杂化轨道数分子空间结构实例2sp202形BeCl2、CO2、HCN3sp2303形BF3、SO3、CO32—21形SnBr2、SO2、NO2—4sp3404形CHCl3、SiCl4、PO43—31形NH3、PCl3、SO32—22形OF2、H2O、NH2—(2)根据杂化轨道间的夹角判断杂化轨道间的夹角杂化轨道类型sp3sp2sp(3)根据分子或离子的空间结构判断分子或离子的空间结构杂化轨道类型形sp3形sp2形sp(4)根据共价键类型判断由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成或用来容纳未参与成键的。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的数+中心原子上的数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的数和中心原子上的数，进而判断数。例如：①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4,则SiF4分子中硅原子采用化。②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3,则HCHO分子中碳原子采用杂化。(5)以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型①没有形成π键，为杂化：CH4、CCl4、②形成一个π键，为杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、③形成两个π键，为杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)【研究与实践——制作分子的空间结构模型p49】思考与讨论参考答案：把四个充满气的气球用皮筋扎在一起，这四个气球形成一个正四面体形；然后把这4个气球在黑板上压在一个平面中，形成的是平面正方形；再将四个气球抛向空中，形状又恢复正四面体形，说明这种正四面体的形式是它自然的状态。把这四个气球看成四对共用电子对，它们的公共结点看成是碳原子，那么这种结构取向就是它的自然取向，这正像甲烷分子的正四面体形结构。二、等电子体原理1.含义：相同、相同的互为等电子体。【特别提醒】核外电子总数不一定相同；等电子体可以拓展到离子。2.特点：等电子体具有相似的特征(立体结构和化学键类型)及的性质，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。3.等电子原理的应用利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是杂化，都是形结构。4.确定等电子体的方法同主族或同周期元素替换，交换过程中注意变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变序号方法示例1竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)交换，即可得到相应的等电子体CO2与CS2、O3与SO22横换：换主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等N2与CO3可以将分子变换为，也可以将离子变换为O3与NOeq\o\al(－,2)、CH4与NHeq\o\al(＋,4)CO与CN－5.常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216e－形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324e－形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218e－形SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)AX432e－形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326e－形CO、N2AX10e－形CH4、NHeq\o\al(＋,4)AX48e－形►问题一杂化轨道理论与分子的结构【典例1】下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是A．AsH3平面三角形sp3杂化 B．H3O+平面三角形sp2杂化C．H2SeV形sp3杂化 D．CO三角锥形

sp3杂化【变式1-1】有机物CH3CH=CH—C≡CH中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为()A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、spC．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2【变式1-2】下列说法中正确的是()A．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型都是四面体型B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道C．苯分子的碳原子是sp2杂化，分子的空间构型为平面结构D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形►问题二等电子体原理与分子结构【典例2】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是()A．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，键角均为60°B．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)是等电子体，均为平面三角形结构C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道【变式2-1】由短周期元素原子构成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，立体结构相似的是()A．SO2与O3B．CO2与NO2C．CS2与NO2D．PCl3与BF3【变式2-2】根据等电子原理：由短周期元素原子构成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体，它们具有相似的结构特征。以下各组微粒结构不相似的是()A.CO和N2 B.O3和NO2-C.CO2和N2O D.N2H4和C21．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是()①COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))②CH2=CH2③苯④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③⑤⑥2.下列各组微粒中，互为等电子体的一组是()A.CO、C2H2、N2B.SiF4、SiO44−、SO42−、PO43−C.CO32−、NO3．形成下列分子时，一个原子用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是（）①PF3②CCl4③NH3④H2OA．①② B．②③ C．③④ D．①④4．根据等电子原理，下列分子或离子与其他选项不属于同一类的是()A．PF4+B．SiO42-C．SO42-D．SiH45.判断下列中心原子的杂化轨道类型(点“·”的原子为中心原子)。微粒①H3O＋②CH2CH2③CCl4④NCl3⑤PH3杂化轨道数目杂化轨道类型6.科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构,例如CH4与NH4+有相同的电子数和立体构型。依此原理在下表空格中填出相应的化学式:①；②；③CH4①CO③NHN2H②N21.下列说法：①是三角锥型；②是V形，其A可能为杂化；③二硫化碳中碳原子为sp杂化；④是平面四边形结构；⑤、、分子中的O、N、C分别形成2个、3个、4个键，故O、N、C原子分别采取sp、、杂化；⑥分子是三角锥型，这是因为P原子是以杂化的结果；⑦杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个杂化轨道；⑧凡中心原子采取杂化的分子，其VSEPR几何构型都是四面体形；⑨和杂化轨道类型均为杂化，立体构型分别为V形、平面三角形；⑩气体单质中，一定有σ键，可能有π键。正确的选项有A．2个 B．3个 C．4个 D．5个2.根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型正确的是选项分子式中心原子杂化方式VSEPR模型名称空间结构AspV形V形Bsp2平面三角形三角锥形Csp2四面体形平面三角形Dsp3正四面体形正四面体形3.下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是A． B． C． D．4.下列各组微粒的空间构型相同的是①和②和③和④和⑤和⑥和⑦和A．全部 B．除④⑥⑦以外C．③④⑤⑥ D．②④⑤⑥5.等电子体之间往往具有相似的结构，N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，下列说法合理的是A．N2O为三角形分子B．N2O与CO2均不含非极性键C．N2O的电子式可表示D．N2O与SiO2为等电子体、具有相似的结构和相似性质6．下面两表分别列出了CO和N2的某些性质及相关键能，有关说法不正确的是表一分子熔点/℃沸点/℃常温时在水中溶解度CO-205.05-191.492.3mLN2-210.00-195.811.6mL表二COC-OC=O键能(kJ/mol)357.7798.91071.9N2N-NN=N键能(kJ/mol)193418946A．CO与N2的价电子总数相等 B．由表2可知，CO的活泼性不及N2C．由表1可知，CO的熔沸点高于N2，是因为CO分子间作用力大于N2 D．由表2可知，σ键的稳定性不一定强于π键7.在VSEPR中，电子对斥力大小顺序可认为：孤对电子-孤对电子>孤对电子-成键电子>成键电子-成键电子，当电子对之间的夹角大于90°时，斥力可忽略。当价层电子对数为5时，构型为三角双锥。PCl5是典型的三角双锥分子，两个编号为①的Cl原子和P在条直线上，三个编号为②的Cl原子构成平面正三角形。SF4和BrF3价层电子对数也都是5，但它们分别有1对和2对孤对电子，以如图为参照。则它们的孤对电子分别占据什么位置时，价层电子对间斥力最小ABCDSF4①①②②BrF3①

②

②①②②8．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。等电子体类型代表物质空间构型四原子24电子等电子体SO3平面三角形四原子26电子等电子体三角锥形五原子32电子等电子体CCl4四面体形六原子40电子等电子体PCl5三角双锥形七原子48电子等电子体SF6八面体形试回答：（1）下面物质分子或离子的空间构型：BrO3－_________，CO32－________，HClO4__________。（2）由第一、二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。（3）SF6的空间构型如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。___________第9课杂化轨道理论等电子体原理1．了解杂化轨道理论的基本内容。2．能根据杂化轨道理论解释简单分子的空间结构。3．结合杂化轨道理论认识常见共价分子的空间结构。一、杂化轨道理论简介1.杂化轨道的含义杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。(1)轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。(2)杂化轨道：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。(3)杂化轨道的特点①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数；②杂化改变了原子轨道的形状和方向；③杂化使原子的成键能力增强；④杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道。2.杂化轨道理论的要点(1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子一定是中心原子。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不可能发生杂化。(3)只有能量相近的原子轨道才能杂化(如2s、2p)。(4)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目),且杂化轨道的能量相同。(5)为使相互间的排斥力最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但相同杂化形式的杂化轨道形状完全相同。杂化使原子的成键能力增加。形成的共价键更牢固。(6)杂化轨道用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的p轨道可用于形成π键。分子的空间结构主要取决于原子轨道的杂化类型。(7)杂化轨道成键时仍具有共价键的特征——方向性和饱和性(8)杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数+与中心原子结合的原子数。3.杂化轨道类型类型形成过程夹角空间结构sp3杂化轨道sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的109°28′正四面体形sp2杂化轨道sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的120°平面三角形sp杂化轨道sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的180°直线形【特别说明】原子轨道发生sp杂化时，还有2个np轨道未发生杂化，若np轨道上有未成对电子，形成分子时2个np轨道上的电子会形成π键。1）sp3杂化与CH4分子的空间构型(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。基态原子轨道激发态原子轨道杂化轨道sp3杂化轨道的空间构型4个sp3杂化轨道在空间呈正四面体形，轨道之间的夹角为109°28'，每个轨道上都有一个未成对电子。(2)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的σ键。(3)CH4分子的空间构型CH4分子为空间正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角都是109°28′。(4)正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH4+等。金刚石中的碳原子、晶体硅和石英（SiO2）晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。2）sp2杂化与BF3分子的空间构型(1)sp2杂化轨道的形成硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。硼原子的3个sp2杂化轨道呈平面三角形，3个sp2杂化轨道间的夹角为120°。(2)共价键的形成硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。(3)BF3分子的空间构型BF3分子的空间构型为平面三角形，键角为120°。3）sp杂化与BeCl2分子的空间构型(1)杂化轨道的形成Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。Be原子的sp杂化轨道呈直线形，其夹角为180°。(2)共价键的形成Be原子的2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的1个3p轨道重叠形成2个相同的σ键。(3)BeCl2分子的空间构型BeCl2分子为空间构型为直线形，分子中Be—Cl键之间的夹角为180°。4.杂化轨道类型与分子的空间结构的关系(1)杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道彼此远离，形成的分子为对称结构；当有孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥，形成的分子的空间结构也发生变化。(2)杂化轨道与分子的空间结构的关系①当杂化轨道全部用于形成σ键时杂化类型spsp2sp3轨道组成1个ns和1个np1个ns和2个np1个ns和3个np轨道夹角180°120°109°28′杂化轨道示意图实例BeCl2BF3CH4分子结构示意图分子空间结构直线形平面三角形正四面体形②当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个杂化轨道由孤电子对占据，其分子不呈正四面体形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个杂化轨道由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体形，而呈三角锥形。5.VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型的关系杂化轨道理论解释了价层电子对互斥模型所推测的分子空间结构，但分析具体分子中的中心原子的杂化轨道类型时，应先确定分子或离子的VSEPR模型，再确定中心原子的杂化轨道类型。VSEPR模型及其中心原子对应的杂化轨道类型如表所示：【思考与讨论p49】参考答案：(1)BF3的σ键电子对数为3，孤电子对数为0，价层电子对数为3，故杂化轨道类型为sp2杂化。(1)H30+的σ健电子对数为3，孤电子对数为1，价层电子对数为4，故杂化轨道美型为Sp3杂化。6.杂化轨道类型的判断方法(1)根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：σ键电子对数(成键电子对数)+孤电子对数=价电子对数=杂化轨道数根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下：价层电子对数杂化轨道类型成键电子对数孤电子对数杂化轨道数分子空间结构实例2sp202直线形BeCl2、CO2、HCN3sp2303平面三角形BF3、SO3、CO32—21V形SnBr2、SO2、NO2—4sp3404四面体形CHCl3、SiCl4、PO43—31三角锥形NH3、PCl3、SO32—22V形OF2、H2O、NH2—(2)根据杂化轨道间的夹角判断杂化轨道间的夹角杂化轨道类型109º28´sp3120ºsp2180ºsp(3)根据分子或离子的空间结构判断分子或离子的空间结构杂化轨道类型正四面体形sp3平面三角形sp2直线形sp(4)根据共价键类型判断由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如：①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。(5)以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型①没有形成π键，为sp3杂化：CH4、CCl4、②形成一个π键，为sp2杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、③形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)【研究与实践——制作分子的空间结构模型p49】思考与讨论参考答案：把四个充满气的气球用皮筋扎在一起，这四个气球形成一个正四面体形；然后把这4个气球在黑板上压在一个平面中，形成的是平面正方形；再将四个气球抛向空中，形状又恢复正四面体形，说明这种正四面体的形式是它自然的状态。把这四个气球看成四对共用电子对，它们的公共结点看成是碳原子，那么这种结构取向就是它的自然取向，这正像甲烷分子的正四面体形结构。二、等电子体原理1.含义：原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。【特别提醒】核外电子总数不一定相同；等电子体可以拓展到离子。2.特点：等电子体具有相似的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。3.等电子原理的应用利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是V形结构。4.确定等电子体的方法同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变序号方法示例1竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换，即可得到相应的等电子体CO2与CS2、O3与SO22横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等N2与CO3可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子O3与NOeq\o\al(－,2)、CH4与NHeq\o\al(＋,4)CO与CN－5.常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS－、NOeq\o\al(＋,2)、Neq\o\al(－,3)AX216e－直线形COeq\o\al(2－,3)、NOeq\o\al(－,3)、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)AX218e－V形SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)AX432e－正四面体形POeq\o\al(3－,3)、SOeq\o\al(2－,3)、ClOeq\o\al(－,3)AX326e－三角锥形CO、N2AX10e－直线形CH4、NHeq\o\al(＋,4)AX48e－正四面体形►问题一杂化轨道理论与分子的结构【典例1】下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是A．AsH3平面三角形sp3杂化 B．H3O+平面三角形sp2杂化C．H2SeV形sp3杂化 D．CO三角锥形

sp3杂化【答案】C【解析】A．AsH3中心原子的价层电子对数=3+(5-3×1)=4，As的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，选项A错误；B．的中心原子的价层电子对数=3+(6-1-3×1)=4，O的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，选项B错误；C．H2Se中心原子的价层电子对数=2+(6-2×1)=4，Se的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，选项C正确；D．中心原子的价层电子对数=3+(4+2-3×2)=3，C的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，选项D错误；答案选C。【解题必备】1．杂化轨道理论的要点(1)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。(2)杂化前后轨道数目不变。(3)只有能量相近的轨道才能杂化(如2s和2p)。(4)杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理。杂化轨道间的夹角决定分子空间构型。(5)杂化轨道所形成的化学键全部为σ键。2．杂化轨道及成键规律（1）当杂化轨道数目等于成键轨道数目时，杂化轨道全部参与成键，成键类型是σ键，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型一致。（2）当杂化轨道数目大于成键轨道数目时，分子中存在孤电子对，对成键电子对产生排斥作用，使键角增大，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型不同。（3）若未杂化的轨道上有成单电子，则形成π键。3．杂化轨道数目与成键数目相同时分子的空间构型当杂化轨道数目等于成键轨道数目时，杂化轨道全部参与成键，成键类型是σ键，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型一致。实例BeCl2BF3CH4杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道1个p轨道1个s轨道2个p轨道1个s轨道3个p轨道杂化轨道的数目234杂化轨道间的夹角180°120°109°28′杂化轨道空间构型直线形平面三角形正四面体分子的空间构型直线形平面三角形正四面体4．常见分子的空间构型杂化类型分子类型空间构型举例sp3AB4正四面体CH4、CCl4、NH4+、金刚石等AB3C四面体CH3Cl、CH3CH3等AB3三角锥NH3、NF3等AB2V形H2O、H2Ssp2AB3平面三角形BF3、AlCl3、、苯环等spAB2直线形CO2、CS2、等【变式1-1】有机物CH3CH=CH—C≡CH中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为()A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、spC．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2【答案】B【解析】甲基上C原子采取sp3杂化；碳碳双键上碳原子采取sp2杂化；碳碳三键的C原子采取sp杂化。【变式1-2】下列说法中正确的是()A．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型都是四面体型B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道C．苯分子的碳原子是sp2杂化，分子的空间构型为平面结构D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形【答案】C【解析】A选项，分子的几何构型除了与杂化轨道类型，还与中心原子的成键情况有关，错误；B选项，sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的，错误；C选项，正确；D选项，AB3型的分子空间构型不一定为平面三角形，也可能是三角锥形。错误。故选C。►问题二等电子体原理与分子结构【典例2】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是()A．CH4和NHeq\o\al(＋,4)是等电子体，键角均为60°B．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)是等电子体，均为平面三角形结构C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道【答案】B【解析】CH4与NHeq\o\al(＋,4)是正四面体结构，键角是109°28′，A错误；NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)是等电子体，均为平面三角形结构，B正确；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错误；苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在这种轨道，D错误。【解题必备】1.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。2.确定等电子体的方法：变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变序号方法示例1竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换，即可得到相应的等电子体CO2与CS2、O3与SO22横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等N2与CO3可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子O3与NOeq\o\al(－,2)、CH4与NHeq\o\al(＋,4)CO与CN－【变式2-1】由短周期元素原子构成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，立体结构相似的是()A．SO2与O3B．CO2与NO2C．CS2与NO2D．PCl3与BF3【答案】A【解析】各项中原子数均相同，最外层电子数之和分别为A项，18和18；B项，16和17；C项，16和17；D项，26和24。【变式2-2】根据等电子原理：由短周期元素原子构成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体，它们具有相似的结构特征。以下各组微粒结构不相似的是()A.CO和N2 B.O3和NO2-C.CO2和N2O D.N2H4和C2【答案】D【解析】N2H4和C2H4原子数相同，价电子总数分别为14、12，二者不是等电子体，故结构不相似。1．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是()①COeq\o\al(\s\up11(2－),\s\do4(3))②CH2=CH2③苯④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③⑤⑥【答案】A【解析】①②③中的中心原子是sp2杂化，④中的中心原子是sp杂化，⑤⑥中的中心原子是sp3杂化。2.下列各组微粒中，互为等电子体的一组是()A.CO、C2H2、N2B.SiF4、SiO44−、SO42−、PO43−C.CO32−、NO【答案】B【解析】CO、N2都含2个原子，C2H2含4个原子,所以不是等电子体，故A不选；在SiF4、SiO44−、SO42−、PO43−中，所有原子都含有5个原子，其价电子总数均为32，所以是等电子体，故选B；CO32−、NO33．形成下列分子时，一个原子用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是（）①PF3②CCl4③NH3④H2OA．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】A【解析】四种分子的中心原子都是sp3杂化，NH3和H2O中H原子用1s轨道与中心原子的sp3杂化轨道成键。故选A。4．根据等电子原理，下列分子或离子与其他选项不属于同一类的是()A．PF4+B．SiO42-C．SO42-D．SiH4【答案】D【解析】A、B、C均为5个原子，价电子总数均为32个，D项8个价电子等电子体：①原子数相同，②价电子总数相等。5.判断下列中心原子的杂化轨道类型(点“·”的原子为中心原子)。微粒①H3O＋②CH2CH2③CCl4④NCl3⑤PH3杂化轨道数目杂化轨道类型【答案】43444sp3sp2sp3sp3sp36.科学家常用“等电子体”来预测不同物质的结构,例如CH4与NH4+有相同的电子数和立体构型。依此原理在下表空格中填出相应的化学式:①；②；③CH4①CO③NHN2H②N2【答案】①C2H6②NO3-【解析】根据等电子原理,和N2H62+是等电子体的是C2H6,和CO32−是等电子体的是N1.下列说法：①是三角锥型；②是V形，其A可能为杂化；③二硫化碳中碳原子为sp杂化；④是平面四边形结构；⑤、、分子中的O、N、C分别形成2个、3个、4个键，故O、N、C原子分别采取sp、、杂化；⑥分子是三角锥型，这是因为P原子是以杂化的结果；⑦杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个杂化轨道；⑧凡中心原子采取杂化的分子，其VSEPR几何构型都是四面体形；⑨和杂化轨道类型均为杂化，立体构型分别为V形、平面三角形；⑩气体单质中，一定有σ键，可能有π键。正确的选项有A．2个 B．3个 C．4个 D．5个【答案】C【解析】①三氯甲烷中碳原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，分子的空间构型为四面体形，故错误；②若AB2分子中A原子的价层电子对数为3、孤对电子对数为1，A原子的杂化方式为sp2杂化，分子的空间构型为V形，故正确；③二硫化碳分子中碳原子的价层电子对数为2、孤对电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp杂化，故正确；④铵根离子中氮原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，分子的空间构型为正四面体形，故错误；⑤水分子、氨分子和甲烷分子中氧原子、氮原子和碳原子的价层电子对数都为4，原子的杂化方式都为sp3杂化，故错误；⑥三氯化磷分子中磷原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1，磷原子的杂化方式都为sp3杂化，分子的空间构型为三角锥形，故错误；⑦sp3杂化轨道是指同一能层的、能量接近的1个s轨道与3个p轨道杂化，形成能量相同的4个sp3杂化轨道，故错误；⑧凡中心原子采取sp3杂化的分子，分子的VSEPR几何构型都是四面体形，故正确；⑨二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数都为4，孤对电子对数分别为1和0，所以二氧化硫和三氧化硫分子中硫原子的杂化方式都为sp2杂化，分子的空间构型分别为V形和平面三角形，故正确；⑩气体单质中，稀有气体是单原子分子，分子中不存在化学键，故错误；②③⑧⑨正确，故选C。2.根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型正确的是选项分子式中心原子杂化方式VSEPR模型名称空间结构AspV形V形Bsp2平面三角形三角锥形Csp2四面体形平面三角形Dsp3正四面体形正四面体形【答案】D【解析】根据价层电子对互斥理论确定分子空间构型及中心原子杂化方式，价层电子对个数=配原子个数+孤电子对个数。A．分子中心原子杂化方式sp价层电子对互斥模型为直线形，没有孤电子对，分子的立体构型为直线形，故A错误；B．HCHO分子中心原子杂化方式sp2价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，故B错误；C．离子中心原子杂化方式sp2价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，离子的立体构型为平面三角形，故C错误；D．离子中心原子杂化方式sp3价层电子对互斥模型为正四面体，没有孤电子对，离子的立体构型为平面三角形，故D正确；故选D。3.下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故A错误；B．高氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形，所以离子的空间结构模型与空间结构一致，故B正确；C．亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为三角锥形，空间结构为V形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故C错误；D．氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故D错误；故选B。4.下列各组微粒的空间构型相同的是①和②和③和④和⑤和⑥和⑦和A．全部 B．除④⑥⑦以外C．③④⑤⑥ D．②④⑤⑥【答案】D【解析】①氨分子中氮原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为1，空间构型为三角锥形，水分子中的氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，空间构型为V形，两者空间构型不相同，故错误；②氨分子中氮原子和水合氢离子中氧原子的价层电子对数都为4，孤对电子对数都为1，空间构型都为三角锥形，两者的空间构型相同，故正确；③铵根离子中氮原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为0，空间构型为正四面体形，水合氢离子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，空间构型为三角锥形，两者的空间构型不相同，故错误；④臭氧和二氧化硫的原子个数和价电子数都相同，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，故正确；⑤二硫化碳中的碳原子和氯化铍中的铍原子的价层电子对数都为2，孤对电子对数都为0，空间构型都为直线形，故正确；⑥高硅酸跟离子中的硅原子和硫酸根离子中硫原子的价层电子对数都为4，孤对电子对数都为0，空间构型都为正四面体形，两者的空间构型相同，故正确；⑦三氟化硼和氯化铝为等电子体，空间构型都为平面三角形，则双聚氯化铝的分子组成与三氟化硼和氯化铝不相同，则空间构型与三氟化硼和氯化铝的空间构型一定不相同，故错误；②④⑤⑥正确，故选D。5.等电子体之间往往具有相似的结构，N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，下列说法合理的是A．N2O为三角形分子B．N2O与CO2均不含非极性键C．N2O的电子式可表示D．N2O与SiO2为等电子体、具有相似的结构和相似性质【答案】C【解析】A．N2O与CO2分子具有相似的结构，二氧化碳是直线型分子，所以N2O是直线型分子，故A不符合题意；B．N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，且N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，N2O的电子式为：，N2O中存在氮氮键，所以含有非极性键，故B不符合题意；C．二氧化碳的电子式为：，N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)，且N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，所以N2O的电子式为：，故C符合题意；D．二氧化硅是原子晶体，N2O是分子晶体，二氧化硅中电子数是30，N2O中电子数是22，所以N2O和SiO2不是等电子体，其结构不同，故D不符合题意；答案选C。6．下面两表分别列出了CO和N2的某些性质及相关键能，有关说法不正确的是表一分子熔点/℃沸点/℃常温时在水中溶解度CO-205.05-191.492.3mLN2-210.00-195.811.6mL表二COC-OC=O键能(kJ/mol)357.7798.91071.9N2N-NN=N键能(kJ/mol)193418946A．CO与N2的价电子总数相等 B．由表2可知，CO的活泼性不及N2C．由表1可知，CO的熔沸点高于N2，是因为CO分子间作用力大于N2 D．由表2可知，σ键的稳定性不一定强于π键【答案】B【解析】A．CO的价电子总数为6+4=10，N2的价电子总数为5+5=10，故A正确；B．一个CO分子中含有2个π键，根据表中键能知，CO中第一个π键的键能是1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol，N2中第一个π键的键能是941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol，CO中第一个π键的键能较小，所以CO的第一个π键比N2更容易断，所以一氧化碳比氮气活泼，故B错误；C．一氧化碳和氮气形成晶体为分子晶体，分子间作用力越大，沸点越高，由表1可知，CO的熔沸点高于N2，是因为CO为极性分子，分子间作用力大于N2

，故C正确；D．根据表格数据，CO分子中有一个π键的键能为798.9kJ/mol-357.7kJ/mol=441.2kJ/mol，键能大于C-O单键即σ键的键能，更稳定，故D正确；故答案为B。7.在VSEPR中，电子对斥力大小顺序可认为：孤对电子-孤对电子>孤对电子-成键电子>成键电子-成键电子，当电子对之间的夹角大于90°时，斥力可忽略。当价层电子对数为5时，构型为三角双锥。PCl5是典型的三角双锥分子，两个编号为①的Cl原子和P在条直线上，三个编号为②的Cl原子构成平面正三角形。SF4和BrF3价层电子对数也都是5，但它们分别有1对和2对孤对电子，以如图为参照。则它们的孤对电子分别占据什么位置时，价层电子对间斥力最小ABCDSF4①①②②BrF3①

②

②①②②【答案】D【解析】SF4的孤电子对若在①位置时，孤对电子与成键电子对夹角为90°的有三组，而SF4的孤电子对在②位置时，孤对电子与成键电子对夹角为90°的有两组，孤电子对在②时价层电子对间斥力最小；BrF3有两对孤电子对，若均在①上，则孤对电子与成键电子对夹角为90°的有6组，斥力太大，若一个在①上，一个在②上，则还有孤对电子与孤对电子之间夹角为90°的1组，孤对电子与成键电子对夹角为90°的有3组，斥力较大，若两个孤对电子均在②上，则孤对电子与成键电子对夹角为90°的为4组，此时价层电子对之间斥力最小。A．若SF4的孤电子对在①位置，孤对电子与成键电子对夹角为90°的有三组，BrF3有两对孤电子对，若均在①上，则孤对电子与成键电子对夹角为90°的有6组，价层电子对之间斥力不是最小，不符合题意，A错误；B．若SF4的孤电子对在①位置，孤对电子与成键电子对夹角为90°的有三组，价层电子对之间斥力不是最小，不符合题意，B错误；C．若BrF3的孤电子对在①上，则孤对电子与成键电子对夹角为90°的有6组，价层电子对之间斥力不是最小，不符合题意，C错误；D．若SF4的孤对电子在②上，则孤对电子与成键电子对夹角为90°的有两组，BrF3两个孤对电子均在②上，则孤对电子与成键电子对夹角为90°的为4组，此时价层电子对之间斥力最小，符合题意，D正确；故D正确。8．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。等电子体类型代表物质空间构型四原子24电子等电子体SO3平面三角形四原子26电子等电子体三角锥形五原子32电子等电子体CCl4四面体形六原子40电子等电子体PCl5三角双锥形七原子48电子等电子体SF6八面体形试回答：（1）下面物质分子或离子的空间构型：BrO3－_________，CO32－________，HClO4__________。（2）由第一、二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。（3）SF6的空间构型如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。___________【答案】（1）三角锥形平面三角形四面体形（2）（3）【分析】根据题意价电子数(最外层电子)和原子数(氢原子不计在内)相同的分子(或离子)互称为等电子体，等电子体的结构相似、物理性质相近进行分析；【解析】根据价电子数(最外层电子)和原子数(氢原子不计在内)相同的分子(或离子)互称为等电子体，（1）BrO3－与SO32－互称为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为三角锥形，SO3和CO32－互为等电子体，由表格信息可知二者空间构型为平面三角形，HClO4与CCl4互为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为四面体；（2）根据价电子数(最外层电子)和原子数(氢原子不计在内)相同的分子(或离子)互称为等电子体，F2为双原子14电子体，从第一、二周期元素中，与F2互为等电子体的离子是O22－；（3）SF6为7原子48电子体，空间构型为八面体形，OSF4为6原子40电子体，其空间构型为三角双锥形；S和O间为共价双键，S和F间为共价单键，即表示方法是。第10课共价键的极性1.了解共价键的极性。2.了解分子的极性及产生极性的原因。一、键的极性1.极性共价键和非极性共价键共价键极性共价键非极性共价键成键原子种原子（电负性不同）原子（电负性相同）电子对偏移偏移成键原子的电性一个原子呈正电性(δ+)，一个原子呈电性（δ—）性示例H2、O2、Cl2等2.键的极性的产生原因：共价键的极性：由于共用电子对发生时，使化学键产生了呈电性(δ+)和呈负电性(δ-)两极。3.共价键的极性表示方法——极性向量极性向量可形象地描述极性键的电荷分布情况，极性向量指向的一端，说明该处负电荷更为集中。非极性键无极性向量，说明在非极性键里，正负电荷的中心是的。4.键的极性的影响因素：共价键的极性只取决于成键原子的元素或电负性的，与其他因素无关。①种非金属元素原子间形成的共价键是极性键；种非金属元素原子间形成的共价键是性键②电负性差值越的两原子形成的共价键的极性越；③共用电子对偏移程度越，键的极性越。5.极性共价键和非极性共价键的判断①根据组成元素同种元素:A—A型为②根据共用电子对是否偏移共用电子对有③根据元素的电负性成键原子电负性6.存在：①共价键：非金属单质(如O2、P4、石墨等，但稀有气体除外)；某些共价化合物（如H2O2、CH2=CH2）或离子化合物（如Na2O2）；②共价键：共价化合物（如H2O、CH4、HCl、HCN）或含原子团的某些离子化合物（如NaOH、Na2SO4、NaCN）。二、分子的极性1.极性分子：分子中的正电中心和负电中心，使分子的某一个部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电性(δ-),这样的分子是极性分子。2.非极性分子：分子中的正电中心和负电中心，这样的分子是非极性分子。3.分子极性的判断1）可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断分子的极性必须依据分子中极性键的极性的是否等于0而定。当分子中各个键的极性的向量和等于时，是分子，否则是分子。2）可根据分子中的正电中心和负电中心是否重合判断3）定性判断（1）单质分子均为性分子（例外O3为极性分子）；（2）根据键的极性判断。共价键是否有极性是分子是否有极性的前提条件，如果分子中不存在极性键，该分子一定不是性分子（例外O3为极性分子）；对于双原子分子来说，键的极性和分子的极性是的。（3）多原子分子：①孤对电子法:如为ABn型，若中心原子A中孤对电子，为非极性分子，中心原子A中孤对电子，则为极性分子。②几何对称法:如为ABn型，如果各极性键在平面内或空间均匀排列，呈中心或呈正多边形、正多面体分布，该分子一定是非极性分子，反之为极性分子。通常有以下几种情况：型对称，如CO2等（键角180°）；分子，如BF3（键角120°）；型分子，如CCl4、CH4（键角109°28′）。以上几类均为分子，而NH3分子为三角锥型（键角107°18′），H2O分子为V型（键角104.5°）等均为分子。③中心原子化合价法: 如为ABn型，若中心原子A的化合价的绝对值A的主族序数，则为非极性分子；若中心原子A的化合价的绝对值A的价层电子数，则为极性分子；化学式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合价的绝对值3456234中心原子价层电子数3456656分子极性性性性性性性性【特别提醒】a、一般情况下，单质分子为非极性分子，但O3是形分子，其空间结构称，故O3为分子。b、H2O2的结构式为H—O—O—H,空间结构是，是的，为分子。4）实验定性证明——带电体引流法带电体引流法实验：用毛皮摩擦玻璃棒分别靠近CCl4液流和H2O流，水流发生，说明水分子具有极，同理，用同样的方法可以测定其它纯液体流分子的极性，液体流偏移的分子具有极性，液体流偏移的分子无极性。5）根据相似相溶原理判断。极性分子组成的溶质溶于极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质溶于非极性分子组成的溶剂。如水为极性溶剂，HCl、NH3极易溶于水，说明它们为分子，Br2、I2、CCl4等不易溶于水，说明它们是分子。【思考与讨论p52】参考答案：(1)极性分子：HCl；非极性分子：H2、O2、Cl2。(2)均为非极性分子。(3)极性分子：HCN、HO、NH3、CH3Cl；非极性分子：CO2、BF3、CH4。4.键的极性与分子极性的关系(1)只含非极性键的分子是非极性分子（除O3）；(2)含有非极性键的分子是非极性分子(如H2O2)；(3)极性分子中有极性键（如H2O），非极性分子中含有非极性键(如CO2)；(4)只含有极性键的分子是极性分子(如CH4)；(5)极性分子只含有极性键(如C2H5OH)；(6)含有极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定，等于时是非极性分子。三、键的极性对化学性质的影响2．诱导效应：(1)概念：在分子中引进一个原子或原子团后，可使分子中电子云密度分布发生变化，而这种变化不但发生在直接相连部分，也可以影响到不直接相连部分，这种因某一原子或基团的极性，σ键电子沿着原子链向某一方向移动，引起诱导效应。氯原子取代碳上的氢后，因为氯原子的电负性较强，因此C—Cl键的电子不能均匀分布，电子向氯原子偏移，在C—Cl键中，带正电的一端又吸引邻近碳上的电荷，因此使氯原子邻近的C—Cl键的电子也产生偏移。共用电子对并不完全转移到另一个原子，只是电子云密度分布发生变化，即键的极性发生变化，性质发生变化。(2)分类：由于电负性不同，如氟、氯、溴、碘、羟基、硝基等基团具有的诱导效应，烷基在一定条件下体现为的诱导效应，故烷基为基团。3.含氧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系(1)规律：键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越，越电离出H+，则羧酸的酸性越。(2)羧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系①羧酸酸性的表示方法:羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa＝－lgKa，pKa越小，酸性越强。②与羧基相邻的共价键的极性越大，过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越大。如含卤素原子的一元羧酸的酸性A.三氟乙酸的酸性三氯乙酸的，这是由于氟的电负性氯的电负性，F—C的极性Cl—C的极性，使F3C—的极性Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子，即F3C—的吸电子诱导效应Cl3C—，使羧酸的酸性增强。B.三氯乙酸的酸性二氯乙酸的酸性，二氯乙酸的酸性氯乙酸的酸性。C.烃基是推电子基团，即将电子推向羟基，从而羟基的极性，导致羧酸的酸性。一般地，烃基越，推电子效应越，羧酸的酸性越。例如：甲酸的酸性乙酸的。(3)无机含氧酸酸性强弱与其分子组成和结构的关系无机含氧酸酸性强弱也可以从键的极性角度加以解释。以P、S、Cl最高价含氧酸为例，它们的分子式为H3PO4、H2SO4、HClO4，结构式写作：，非羟基氧原子(指不与H结合的氧原子)是电负性大的原子，吸引电子能力强，三种酸分子中，P、S、Cl原子结合的非羟基氧原子个数依次增(分别为1、2、3)，导致羟基的极性依次增，更易电离出氢离子，所以酸性：H3PO4H2SO4HClO4，这也正好与元素周期律的结论相吻合。再如H2SO3与H2SO4，结构式为，硫原子结合的非羟基氧原子个数分别为1、2，同理可分析出酸性：H2SO3H2SO4。【思考与讨论p54】参考答案：如H2O是弱电解质，而CH3CH2OH是非电解质，这是因为CH3CH2-对-OH的影响，使-OH电离出的能力减弱了。再如在常温下CH4和苯都不能使酸性KMnO4溶液褪色，而甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色，这是因为苯环吸电子效应对-CH3的影响，使-CH3的还原性增强了。►问题一键的极性与分子极性的关系【典例1】下列关于键的极性和分子极性的说法中，错误的是A．只有非极性键的分子一定是非极性分子B．含极性键的非极性分子，其空间结构是对称的C．不同元素形成的双原子分子一定是极性分子D．极性分子中一定只含有极性键【变式1-1】下列物质中，既有极性键，又有非极性键的非极性分子是()A．二氧化硫B．四氯化碳C．双氧水 D．乙炔【变式1-2】实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl的夹角为180°由此可判断BeCl2属于（）A.由极性键形成的极性分子B.由极性键形成的非极性分子C.由非极性键形成的极性分子D.由非极性键形成的非极性分子►问题二键的极性对物质化学性质的影响【典例2】基团之间相互影响使官能团中化学键的极性发生变化，从而影响官能团和物质的性质。下列有关叙述中错误的是A．乙醇(CH3CH2OH)与氢溴酸反应生成溴乙烷(CH3CH2Br)，乙醇分子中断裂碳氧键B．与足量Na反应置换出，乙醇分子中断裂氢氧键C．羟基中氢氧键的极性：D．酸性：甲酸【变式2-1】已知下列三种有机酸：下列有关说法正确的是()A．Ka甲>Ka乙>Ka丙B．酸性强弱顺序为丙>乙>甲C．相同浓度的三种酸，pH由小到大顺序：甲<乙<丙D．可发生反应：【变式2-2】20世纪60年代，美国化学家鲍林提出了一个经验规则：设含氧酸的化学式为HnROm，其中(m－n)为非羟基氧原子数。鲍林认为含氧酸的酸性强弱与非羟基氧原子数(m－n)的关系如下表：m－n0123含氧酸酸性强弱弱中强强很强实例HClOH3PO4HNO3HClO4试简要回答下列问题：(1)按此规则判断，H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由弱到强的顺序为。(2)H3PO3和H3AsO3的形式一样，但酸性强弱相差很大。已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，试推断H3PO3和H3AsO3的分子结构：。(3)按此规则判断碳酸应属于酸，与通常认为的碳酸的强度是否一致？，其可能的原因是。1．三氯化硼(BCl3)的熔点为-107℃，沸点为12.5℃，能水解，其分子中键与键之间的夹角为120°，下列有关叙述正确的是A．三氯化硼在液态时能导电而在固态时不能导电B．三氯化硼中心原子采用sp杂化C．三氯化硼分子呈正三角形，属于非极性分子D．三氯化硼分子空间结构类似三氯化磷2.实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be—Cl的夹角为180°由此可判断BeCl2属于（）A.由极性键形成的极性分子B.由极性键形成的非极性分子C.由非极性键形成的极性分子D.由非极性键形成的非极性分子3.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是A．CH4和CCl4 B．CO2和CS2 C．NH3和CH4 D．H2O和HBr4．下列有关含高能量的正离子N的化合物N5AsF6的叙述正确的是A．化合物N5AsF6中F化合价为+3B．N中氮氮原子间以共用电子对结合C．N5AsF6化合物是共价分子D．N5AsF6化合物是极性分子5.下列羧酸中酸性最弱的是A． B． C． D．6．在下列物质中：①HCl②N2③H2O2④Na2O2⑤CH4(1)只存在非极性键的分子是_______；只由极性键构成的极性分子是_______(填序号，下同)。(2)既有非极性键，又有极性键构成的分子是_______。(3)既有离子键，又有共价键的是_______。(4)既有σ键又有π键的是_______。1．下列分子中共价键的极性强弱顺序正确的是()A.CH4>NH3>H2O>HFB.HF>H2O>NH3>CH4C.H2O>HF>CH4>NH3D.HF>H2O>CH4>NH32.下列说法中正确的是A．硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于CS2，不能说明分子极性：H2O>C2H5OH>CS2B．甲烷可以形成甲烷水合物，是因为甲烷分子与水分子之间形成了氢键C．同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其酸性越强，氧化性也越强D．由第IA族和第VIA族元素形成的原子个数比为1：1、电子总数为38的化合物，是含有共价键的离子化合物3．下列说法不正确的是A．的酸性依次增强B．苹果酸含有1个手性碳原子C．均易溶于水的原因之一是与均能形成氢键D．以极性键结合的分子不一定是极性分子4.下列关于物质的酸性大小说法正确的是（）A.甲酸pKa=3.75,二氯乙酸pKa=1.29,故甲酸酸性大于二氯乙酸B.二氟乙酸的酸性小于二氯乙酸C.丁酸的酸性大于乙酸D.乙酸的酸性小于氟乙酸5.两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是()6.已知N、P同属于元素周期表的ⅤA族元素。NH3呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°。(1)N4分子的空间结构为，它是一种填“极性”或“非极性”)分子。(2)PH3分子与NH3分子的结构(填“相同”“相似”或“不相似”)，P—H键(填“有”或“无”)极性，PH3分子(填“有”或“无”)极性。(3)PCl3是一种无色澄清液体，下列对PCl3的有关描述不正确的是(填标号)。a．该分子呈平面三角形b．该分子中的化学键为极性键c．该分子为极性分子d．因N—Cl键的键能大，故NCl3稳定第10课共价键的极性1.了解共价键的极性。2.了解分子的极性及产生极性的原因。一、键的极性1.极性共价键和非极性共价键共价键极性共价键非极性共价键成键原子不同种原子（电负性不同）同种原子（电负性相同）电子对发生偏移不发生偏移成键原子的电性一个原子呈正电性(δ+)，一个原子呈负电性（δ—）电中性示例H2、O2、Cl2等2.键的极性的产生原因：共价键的极性：由于共用电子对发生偏移时，使化学键产生了呈正电性(δ+)和呈负电性(δ-)两极。3.共价键的极性表示方法——极性向量极性向量可形象地描述极性键的电荷分布情况，极性向量指向的一端，说明该处负电荷更为集中。非极性键无极性向量，说明在非极性键里，正负电荷的中心是重合的。4.键的极性的影响因素：共价键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异，与其他因素无关。①同种非金属元素原子间形成的共价键是非极性键；不同种非金属元素原子间形成的共价键是极性键②电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强；③共用电子对偏移程度越大，键的极性越强。5.极性共价键和非极性共价键的判断①根据组成元素同种元素:A—A型为②