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章末整合与提升
一、分子的空间结构及判断方法
1．用价电子对互斥理论判断
价电子对互斥理论说明价电子对的排斥作用对分子空间结构的影响，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。
(1)当中心原子上无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致。
(2)当中心原子上有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不一致。
(3)若中心原子上有孤电子对时，孤电子对与成键电子对相互排斥作用的大小规律为孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子对>成键电子对—成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。如CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。
2．用杂化轨道理论判断
当杂化轨道全部用于形成σ键时
杂化 类型 杂化轨 道数目 杂化轨道 间夹角 分子的空间 结构 实例
sp 2 180° 直线形 BeCl2、CH≡CH
sp2 3 120° 平面三角形 BF3、BCl3
sp3 4 109°28′ 正四面体形 CH4、CCl4
3.根据等电子原理判断
通常情况下，等电子体的空间结构相同，如SO2与O3均为角形，CH4与均为正四面体形。
[典例1]　价电子对互斥(简称VSEPR)理论可用于预测简单分子的空间结构。请回答下列问题：
(1)利用价电子对互斥理论推断下列分子或离子的空间结构：
SeO3______； SCl2______；______；
______；HCHO______；HCN______。
(2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小：
①甲醛分子中H—C—H的键角________(填“>”“<”或“＝”，下同)120°；
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°；
③PCl3分子中Cl—P—Cl的键角________109°28′。
(3)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：
A：________；B：________。
(4)按要求写出第2周期非金属元素组成的中性分子的化学式：
平面形分子________，三角锥形分子________，正四面体形分子________。
[集训]
1．根据杂化轨道理论和价电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间结构正确的是(　　)
选项 分子式 中心原子 杂化方式 价电子对 互斥模型 分子或离子 的空间结构
A SO2 sp 直线形 直线形
B HCHO sp2 平面三角形 三角锥形
C H3O＋ sp2 四面体形 平面三角形
sp3 正四面体形 正四面体形
2.如图是O3分子的空间结构示意图。请回答：
(1)O3分子中非极性共价键是________键，特殊的化学键是________键。
(2)臭氧与氧气的关系是______________________________________。
(3)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是________。
A．H2O B．CO2
C．SO2 D．BeCl2
(4)分子中某一原子有一对没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对。那么，O3分子中有________对孤电子对。
(5)指出下列原子的杂化轨道类型及分子的空间结构。
①SiF4中的Si为________杂化，空间结构为________；
②中的N为________杂化，空间结构为________。
二、化学键与物质
1．化学键与物质类别的关系
(1)只含有非极性共价键的物质：非金属单质(O3和稀有气体除外)，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。
(2)只含有极性共价键的物质：一般是不同的非金属元素组成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2等；还有某些金属元素与非金属元素形成的共价化合物，如AlCl3等。
(3)既含有极性键又含有非极性键的物质，如H2O2、C2H2、CH3CH3等。
(4)只含有离子键的物质：活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、K2O等。
(5)既含有离子键又含有极性键的物质，如NaOH、NaHS等；既含有离子键又含有非极性键的物质，如Na2O2、Na2S2、CaC2等。
(6)由强极性键构成但又不是强电解质的物质，如HF。
(7)只含有共价键而无范德华力的化合物，如SiO2、SiC等。
(8)无化学键的物质：稀有气体，如Ar等。
(9)含有金属键的物质：金属单质(Ge除外)或合金。
2．共价键极性与分子极性关系的一般规律
(1)以极性共价键结合形成的双原子分子是极性分子，如HF、HCl、HBr等。
(2)以非极性共价键结合形成的双原子分子或多原子分子通常是非极性分子，如O2、H2、P4、C60等。
(3)以极性共价键结合形成的多原子分子，有的是极性分子，如CH3Cl等；有的是非极性分子，如CH4、CO2等。
(4)在多原子分子中，中心原子的价电子都用于形成共价键，且结合相同的原子，一般是非极性分子，如CH4等。
[典例2]　现有物质①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、，按要求填空。
(1)只存在非极性键的分子是________(填序号，下同)，既存在非极性键又存在极性键的分子是________，只存在极性键的分子是________。
(2)只存在单键的分子是________，存在三键的分子是________，只存在双键的分子是________，既存在单键又存在双键的分子是________。
(3)只存在σ键的分子是________，既存在σ键又存在π键的分子是________。
(4)不存在化学键的是________。
(5)存在配位键的是________，既存在离子键又存在非极性键的是________。
[集训]
1．氮、磷、硫、氯的化合物种类繁多，应用广泛：
(1)工业中可用POF3合成杀虫农药，组成该物质的三种元素的电负性由大到小的顺序是________________________。
(2)普鲁士蓝的化学式是KFe[Fe(CN)6]，该物质存在的化学键有离子键、共价键和________________________。
(3)KCN可被H2O2氧化为KOCN
①KOCN可作为制药原料，其晶体类型是离子晶体；碳原子采取sp杂化，1 mol该物质中含有的π键数目为________。
②H2O2常温下是液体，沸点较高(150 ℃)，其主要原因是
________________________________________________________________________。
(4)SO3和O3的混合气体经光解作用，可生成一种结构如图所示的物质，该物质中S原子的轨道杂化方式是________，该分子属于________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
2．研究物质结构与性质对于日常的生产生活有着非常重要的指导作用：
(1)过渡元素的研究和应用越来越广泛，原因是过渡元素形成的一些物质往往具有一定的独特性。已知，过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n＝________，与其配体CO互为等电子体的离子是________(至少两种)。
(2)甲醛(H2C===O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内O原子的杂化方式为________，甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。
(3)已知高碘酸有两种形式，化学式分别为H5IO6和HIO4，前者为五元酸，后者为一元酸。请比较二者酸性强弱：H5IO6________(填“>”“<”或“＝”)HIO4。
(4)在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键(如图)，已知冰的升华热是，除氢键外，水分子间还存在范德华力(11 kJ· mol－1)，则冰晶体中氢键的键能是________ kJ·mol－1。
章末整合与提升
能力专题提升
一、
[典例1]　解析：
(1)SeO3中，Se的价电子对数为3＋×(6－2×3)＝3，孤电子对数为0，SeO3为平面三角形；SCl2中，S的价电子对数为2＋×(6－1×2)＝4，孤电子对数为2，SCl2为角形；中，N的价电子对数为2＋×(5－1－2×2)＝2，孤电子对数为为直线形；中，N的价电子对数为2＋×(5＋1－2×2)＝3，孤电子对数为为角形；HCHO分子中有1个碳氧双键，看作l对成键电子，2个C—H单键为2对成键电子，C原子的价电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间结构为平面三角形；HCN分子的结构式为H—C≡N，含有1个C≡N键，看作1对成键电子，1个C—H单键为1对成键电子，故C原子的价电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间结构为直线形。
(2)①甲醛为平面形分子，由于C===O键与C—H键之间的排斥作用大于2个C—H键之间的排斥作用，所以甲醛分子中H—C—H的键角小于120°。②SnBr2分子中，Sn的价电子对数是2＋×(4－1×2)＝3，成键电子对数为2，孤电子对数为1，故SnBr2分子的空间结构为角形，Br—Sn—Br的键角<120°。③PCl3分子中，P的价电子对数为3＋×(5－1×3)＝4，含有1对孤电子对，由于孤电子对与P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109°28′。
(3)AB3型微粒，中心原子上无孤电子对的呈平面三角形，有1对孤电子对的呈三角锥形，所以化学式分别是、。(4)第2周期的五种非金属元素B、C、N、O、F组成的中性分子中，平面形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，正四面体形分子为CF4。
答案：
(1)平面三角形　角形　直线形　角形　平面三角形　直线形　
(2)①<　②<　③<　
　
(4)BF3　NF3　CF4
[集训]
1．解析：SO2中心原子杂化方式为sp2，价电子对互斥模型为平面三角形，分子或离子的空间结构为角形结构，故A错误；HCHO分子中心原子杂化方式为sp2，价电子对互斥模型为平面三角形，分子或离子的空间结构为平面三角形，故B错误；H3O＋分子中心原子杂化方式为sp3，价电子对互斥模型为四面体形，分子或离子的空间结构为三角锥形，故C错误；分子中心原子杂化方式为sp3，价电子对互斥模型为正四面体形，分子或离子的空间结构为正四面体形，故D正确。
答案：D
2．解析：
(1)根据图示O3分子中非极性共价键是σ键，特殊的化学键是π键；
(2)臭氧与氧气都是氧元素的单质，互为同素异形体；
(3)根据O3分子的结构，在臭氧O3中，中心的氧原子以sp2杂化，与两旁的配位氧原子键合生成两个σ键，使O3分子呈角形。H2O中含有2对σ键，2对孤电子对，O原子sp3杂化，空间结构为角形，故A错误；CO2中含有2个σ键，没有孤电子对，为sp杂化，空间结构为直线形，故B错误；SO2中S原子sp2杂化，S原子和两侧的氧原子除以σ键结合以外，还形成一个三中心四电子的大π键，分子呈“角”形结构，其成键方式与O3类似，故C正确；BeCl2含有2个σ键，没有孤电子对，为sp杂化，空间结构为直线形，故D错误；
(4)每个O原子最外层有6个电子，由臭氧的结构图可知中心O原子有4个电子成键，则还有1对孤电子对，两端的O原子各有2个电子成键，则两端的O原子各含有2对孤电子对，所以臭氧分子中总共有5对孤电子对；
(5)①SiF4分子中Si原子和F原子形成四个σ键，其价层电子对个数是4，所以Si原子杂化类型是sp3，空间结构为正四面体中N原子价层电子对个数＝2＋×(5＋1－2×2)＝3，且含有一个孤电子对，其空间结构为角形，N原子杂化方式为sp2。
答案：
(1)σ　π　(2)同素异形体　(3)C　(4)5　
(5)①sp3　正四面体　②sp2　角形
二、
[典例2]　解析：
(1)不同元素原子间形成的共价键是极性键，同种元素原子间形成的共价键是非极性键，稀有气体分子是单原子分子，不存在化学键。只存在非极性键的分子是②N2，只存在极性键的分子是①HCl、③NH3、⑨CO2，既存在非极性键又存在极性键的分子是⑤H2O2、⑩C2H4。
(2)只存在单键的分子是①HCl、③NH3、⑤H2O2，存在三键的分子是②N2，只存在双键的分子是⑨CO2，既存在单键又存在双键的分子是⑩C2H4。
(3)只存在σ键即只有单键的分子是①HCl、③NH3、⑤H2O2；既存在σ键又存在π键即存在双键或三键的分子是②N2、⑨CO2、⑩C2H4。
(4)不存在化学键的是⑧Ar。
(5)存在配位键的是⑥NH4Cl，既存在离子键又存在非极性键的是④Na2O2。
答案：(1)②　⑤⑩　①③⑨　(2)①③⑤　②　⑨　⑩　(3)①③⑤　②⑨⑩　(4)⑧　(5)⑥　④
[集训]
1．解析：
(1)非金属性越强，电负性越强，非金属性F>O>P，所以电负性由大到小的顺序是F、O、P；
(2)铁是26号元素，铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变成亚铁离子，Fe2＋在基态时，核外电子排布式为[Ar]3d6，当中心原子有空轨道，配离子含有孤电子对时，能形成配位键；非金属原子间能形成共价键，所以KFe[Fe(CN)6]含有离子键、共价键、配位键；
(3)①KOCN是由活泼金属和活泼非金属构成的，属于离子晶体，C能形成4个共价键，已知其杂化方式为sp杂化，说明含有2个σ键即有2个价层电子对，另外的2个共价键为π键，所以1 mol该物质中含有的π键数目为2NA；②H2O2分子之间存在氢键，使其沸点较高；
(4)由图可知S形成了4个共价键，即含有4个价层电子对，所以S原子的轨道杂化方式是sp3杂化；由于分子的空间结构不对称，因此该分子是极性分子。
答案：(1)F、O、P　(2)配位键　(3)①2NA　②H2O2分子之间存在氢键　(4)sp3杂化　极性分子
2．解析：
(1)Ni价电子排布式为3d84s2，价电子数为10，每个配体提供一个电子对，则10＋2n＝18，即n＝4；让N元素代替O，则该离子为CN－，若让C代替O，则该离子为，若让O代替C，该离子为等。
(2)甲醇分子中—OH，其中O有2个σ键，2个孤电子对，即O的杂化类型为sp3；甲醇分子内碳原子形成4个σ键，杂化方式为sp3，键角小于120°，甲醛分子中C原子形成3个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp2，甲醇分子内O—C—H键角小于甲醛分子内的O—C—H键角。
(3)含氧酸中非羟基氧越多，酸性越强，H5IO6为五元酸，H5IO6中含有5个—OH和1个非羟基氧，HIO4为一元酸，含有1个—OH和3个非羟基氧，因此H5IO6的酸性小于HIO4。
(4)升华热＝范德华力＋氢键，利用均摊法进行判断，在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，则平均l mol水有2 mol氢键，因此冰晶体中氢键的键能是(51－11)/2 kJ·mol－1＝20 kJ· mol－1。
答案：(1)4　、　(2)sp3　小于　(3)<　(4)20

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