2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題4 分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 第一單元 第1課時(shí) 分子的空間構(gòu)型學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第1課時(shí)　分子的空間構(gòu)型 [目標(biāo)導(dǎo)航]　1.能用雜化軌道理論、價(jià)層電子對互斥模型及等電子原理解釋或預(yù)測一些分子或離子的空間構(gòu)型。2.知道一些常見簡單分子的空間構(gòu)型(如甲烷、氨分子、苯、乙烯等)。 一、雜化軌道理論 1．用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成及結(jié)構(gòu) 根據(jù)雜化軌道理論，C原子是CH4分子的中心原子，其基態(tài)外圍電子排布為2s22p2p2p，在形成CH4分子的過程中，C原子的1個(gè)2s電子激發(fā)到2p空軌道，只有一個(gè)未成對電子的2s軌道與3個(gè)均含有未成對電子的2p軌道混合起來，形成能量相等，成分相同的4個(gè)完全等同的sp3雜化軌道。然后，中心原子C以夾角均為109.5的4個(gè)完全等同的sp3雜化軌道，分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)sp3s型的σ鍵，故CH4分子的空間構(gòu)型為正四面體。雜化軌道理論很好地解釋了甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)。 2．用雜化軌道理論解釋BF3和BeCl2分子的形成及結(jié)構(gòu) B原子的基態(tài)電子排布式為1s22s22p，在形成BF3分子的過程中，硼原子的一個(gè)2s電子激發(fā)到一個(gè)空的2p軌道中，1個(gè)2s軌道和2個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相同、成分相同的3個(gè)sp2雜化軌道。B原子的三個(gè)sp2雜化軌道間的夾角為120，因此BF3具有平面三角形結(jié)構(gòu)。 Be原子的基態(tài)電子排布式是1s22s2，在形成BeCl2分子的過程中，Be的一個(gè)2s電子可以進(jìn)入2p軌道，Be原子的1個(gè)2s軌道和1個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的2個(gè)sp雜化軌道，Be原子的2個(gè)sp雜化軌道間的夾角為180，因此BeCl2為直線形分子構(gòu)型。 3．用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況 在乙烯分子中，C原子由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道進(jìn)行雜化，組成3個(gè)等同的sp2雜化軌道，sp2雜化軌道夾角成120。乙烯中兩個(gè)碳原子各用1個(gè)sp2軌道重疊形成1個(gè)C—C σ鍵外，各又以2個(gè)sp2雜化軌道分別與2個(gè)氫原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)σ鍵，這樣形成的5個(gè)鍵在同一平面上，每個(gè)C原子還剩下1個(gè)py軌道，它們垂直于這5個(gè)σ鍵所在平面，互相平行電子的自旋方向相反，沿著x軸平行地側(cè)面重疊，形成π鍵。 在乙炔分子中碳原子由1個(gè)2s軌道和1個(gè)2p軌道進(jìn)行雜化，組成2個(gè)sp雜化軌道。2個(gè)sp雜化軌道夾角為180，在乙炔分子中，兩個(gè)碳原子各以1個(gè)sp軌道互相重疊，形成1個(gè)C—C σ鍵，每一個(gè)碳原子又各以1個(gè)sp軌道分別與1個(gè)氫原子形成σ鍵，此外每個(gè)碳原子還有2個(gè)互相垂直的未雜化的2p軌道，它們與另一個(gè)碳的2個(gè)2p軌道兩兩互相側(cè)面重疊形成兩個(gè)π鍵。 4．雜化軌道的類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系 雜化類型 sp sp2 sp3 參與雜化的原子軌道及數(shù)目 ns 1 1 1 np 1 2 3 雜化軌道數(shù)目 2 3 4 雜化軌道間的夾角 180 120 109.5 雜化軌道示意圖 空間構(gòu)型 直線形 平面三角形 正四面體 實(shí)例 BeCl2、CO2、CS2 BCl3、BF3、BBr3 CF4、SiCl4、SiH4 議一議 1．氨氣分子中氮原子的原子軌道也是發(fā)生sp3雜化，為什么氨氣空間構(gòu)型與甲烷不同？ 答案　NH3中N原子為sp3雜化，形成4個(gè)sp3雜化軌道，但NH3分子空間構(gòu)型不是正四面體型，而是三角錐型，是因?yàn)榈有纬蒒H3時(shí)有一對孤電子對。 2．指出下列原子的雜化軌道類型、分子的結(jié)構(gòu)式和空間構(gòu)型。 (1)CO2分子中的C采用________雜化，分子結(jié)構(gòu)式為________，空間構(gòu)型為__________。 (2)CH2O中的C采用________，分子的結(jié)構(gòu)式為__________，空間構(gòu)型為__________。 (3)CH4分子中的C采用________雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為________，空間構(gòu)型為__________。 (4)H2S分子中的S采用__________雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為____________，空間構(gòu)型為__________。 (5)BeH2分子的中Be采用________雜化，分子結(jié)構(gòu)式為__________，空間構(gòu)型為__________。 (6)BBr3分子中的Be采用________雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為__________，空間構(gòu)型為__________。 (7)PH3分子中的P采用__________雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為__________，空間構(gòu)型為________。 答案　(1)sp　O===C===O　直線形 (2)sp2　　平面三角形 (3)sp3　　正四面體型 (4)sp3　　V形 (5)sp　H—Be—H　直線形 (6)sp2　　平面正三角形 (7)sp3　　三角錐型 二、價(jià)層電子對互斥模型 1．價(jià)層電子對互斥模型的基本內(nèi)容：分子中的價(jià)電子對(包括成鍵電子對和孤電子對)由于相互排斥作用，盡可能趨向彼此遠(yuǎn)離。 (1)當(dāng)中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵時(shí)，為使價(jià)電子斥力最小，就要求盡可能采取對稱結(jié)構(gòu)。 (2)當(dāng)中心原子的價(jià)電子部分參與成鍵時(shí)，未參與成鍵的孤電子對與成鍵電子對之間及孤電子對之間、成鍵電子對之間的斥力不同，從而影響分子的空間構(gòu)型。 (3)電子對之間的夾角越大，相互之間的斥力越小。 2．價(jià)層電子對互斥模型與分子的幾何構(gòu)型 (1)中心原子中的價(jià)電子全部參與形成共價(jià)鍵的分子的幾何構(gòu)型如下表所示(由中心原子周圍的原子數(shù)m來預(yù)測)： ABm 幾何構(gòu)型 示例 m＝2 直線形 CO2、BeCl2 m＝3 平面三角形 CH2O、BF3 m＝4 正四面體型 CH4、CCl4 (2)中心原子上有孤電子對(價(jià)電子中未參與形成共價(jià)鍵的電子對)的分子的幾何構(gòu)型：中心原子上的孤電子對占據(jù)中心原子周圍的空間，與成鍵電子互相排斥，使分子的幾何構(gòu)型發(fā)生變化，如：H2O、NH3等。 議一議 1．若ABm的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對，運(yùn)用價(jià)層電子對互斥模型，下列說法正確的是(　　) A．若m＝2，則分子的空間構(gòu)型為V形 B．若m＝3，則分子的空間構(gòu)型為三角錐型 C．若m＝4，則分子的空間構(gòu)型為正四面體型 D．以上說法都不正確 答案　C 解析　若中心原子A上沒有未用于成鍵的孤電子對，則根據(jù)斥力最小的原則，當(dāng)m＝2時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為直線形；m＝3時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為平面三角形；m＝4時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為正四面體型。 2．CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類型都為sp3，鍵角為什么依次減??？試用價(jià)層電子對互斥模型解釋。 答案　CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化，中心原子的孤電子對數(shù)依次為0個(gè)、1個(gè)、2個(gè)。由于孤電子對比成鍵電子對更靠近中心原子的原子核，對共用電子對的排斥作用使鍵角變小，孤電子對數(shù)越多排斥作用越大，鍵角越小。 三、等電子體的判斷和應(yīng)用 1．等電子原理 原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。 2．等電子體 滿足等電子原理的分子或離子稱為等電子體。如CO和N2具有相同的原子總數(shù)和相同的價(jià)電子總數(shù)，屬于等電子體，它們的許多性質(zhì)相似。 3．應(yīng)用舉例 等電子體具有相似的化學(xué)鍵特征和空間構(gòu)型，它們的許多性質(zhì)是相似的，利用等電子原理可以判斷某些分子或離子的空間構(gòu)型。 (1)CO、CN－等與N2互為等電子體，則CO和CN－的結(jié)構(gòu)式分別為C≡O(shè)、[C≡N]－。 (2)CS2、N2O等與CO2互為等電子體，則CS2的結(jié)構(gòu)式為S===C===S，空間構(gòu)型為直線形。 (3)NO、CO、SO3等與BF3互為等電子體，則NO的空間構(gòu)型為平面三角形。 (4)PH3、H3O＋、AsH3等與NH3互為等電子體，則PH3、H3O＋、AsH3的空間構(gòu)型為三角錐型。 (5)SO、PO、SiO、SiCl4、CCl4等互為等電體，則SO、PO等空間構(gòu)型為正四面體。 議一議 1．已知CN－與N2互為等電子體，則HCN分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為多少？ 答案　1∶1。HCN中CN－與N2結(jié)構(gòu)相同，含有三個(gè)鍵，一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵；另外H和C之間形成一個(gè)σ鍵，所以HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為2∶2，即為1∶1。 2．分別寫出與N2、CO2互為等電子體的分子或離子。 答案　CO、C、O；CS2、N2O、CSO、SCN－、N 一、雜化軌道理論及分子空間構(gòu)型與雜化軌道類型的關(guān)系 1．雜化軌道理論要點(diǎn) (1)只有能量相近的原子軌道才能雜化。 (2)雜化軌道數(shù)目和參與雜化的原子軌道數(shù)目相等，雜化軌道能量相同。 (3)雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價(jià)鍵更牢固。 (4)雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。 (5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對。 (6)未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。 2．中心原子軌道雜化類型的判斷 方法1：根據(jù)價(jià)層電子對數(shù)判斷 雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納孤電子對，而兩個(gè)原子之間只能形成一個(gè)σ鍵，故有下列關(guān)系： 雜化軌道數(shù)＝價(jià)層電子對數(shù)＝中心原子孤電子對數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù)。 根據(jù)雜化軌道數(shù)判斷雜化類型，如下表所示： ABm型分子 中心原子價(jià)層電子對數(shù) 中心原子孤電子對數(shù) 中心原子結(jié)合的原子數(shù) 雜化軌道類型 示例 AB2 2 0 2 sp BeCl2、CO2 3 1 2 sp2 SO2 4 2 2 sp3 H2O、H2S AB3 3 0 3 sp2 BF3、SO3、CH2O 4 1 3 sp3 NH3、PCl3 AB4 4 0 4 sp3 CH4、CCl4 方法2：根據(jù)共價(jià)鍵類型判斷 由于雜化軌道只用于形成σ鍵或容納孤電子對，未參與雜化的軌道可用于形成π鍵，故有如下規(guī)律： (1)中心原子形成1個(gè)叁鍵，則其中有2個(gè)π鍵，是sp雜化，如：CH≡CH。 (2)中心原子形成2個(gè)雙鍵，則其中有2個(gè)π鍵，是sp雜化，如：O===C===O。 (3)中心原子形成1個(gè)雙鍵，則其中有1個(gè)π鍵，是sp2雜化，如：，CH2===CH2。 (4)中心原子只形成單鍵，則按方法1判斷。 方法3：根據(jù)等電子原理判斷 等電子體的結(jié)構(gòu)相似、空間構(gòu)型也相似，中心原子雜化類型相同。如：H2O和H2S，CO2、CS2和N2O，BF3、SO3、NO和CO，CCl4、SO和PO，NF3，PCl3和SO等。 3．分子的空間構(gòu)型與雜化類型的關(guān)系 (1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時(shí)，分子或離子的空間構(gòu)型與雜化軌道的空間構(gòu)型相同。 sp雜化：直線形；sp2雜化：平面三角形；sp3雜化：正四面體構(gòu)型(或四面體構(gòu)型)。 (2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時(shí)，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會(huì)使分子或離子的空間構(gòu)型與雜化軌道的形狀有所不同。 ABm型分子 中心原子雜化類型 中心原子孤電子對數(shù) 空間構(gòu)型 實(shí)例 AB2 sp 0 直線形 CO2、CS2、BeCl2、HCN、N2O等 AB3 sp2 0 平面三角形 BF3、BCl3、BBr3、SO3、CH2O、NO AB2 sp2 1 V形 SO2 AB4 sp3 0 正四面體型 CH4、SiF4、NH、SO、PO、SiO AB3 1 三角錐型 NH3、PCl3、NF3、H3O＋ AB2或(B2A) 2 V形 H2S、NH 例1　下列分子中的中心原子雜化軌道類型相同的是(　　) A．CO2與SO2 B．CH4與NH3 C．BeCl2與BF3 D．C2H4與C2H2 解析　中心原子雜化軌道數(shù)＝中心原子價(jià)電子對數(shù)＝(中心原子的價(jià)電子數(shù)＋配位原子的成鍵電子數(shù)) 實(shí)例 價(jià)電子對數(shù) 雜化類型 BeCl2 n＝(2＋2)＝2 sp BF3 n＝(3＋3)＝3 sp2 CO2 n＝(4＋0)＝2 sp SO2 n＝(6＋0)＝3 sp2 CCl4 n＝(4＋4)＝4 sp3 NH3 n＝(5＋3)＝4 sp3 C2H2和C2H4中每個(gè)碳原子連接的原子個(gè)數(shù)分別為2、3個(gè)，每個(gè)C原子分別形成2個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵和3個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，C原子雜化類型分別為sp雜化、sp2雜化。 答案　B 解題反思　(1)ABm型分子或離子中心原子雜化類型的判斷思路： 價(jià)層電子對互斥模型中心原子價(jià)電子對數(shù)中心原子雜化軌道數(shù)―→中心原子雜化類型。 (2)含雙鍵或叁鍵的分子中心原子的雜化軌道類型： 根據(jù)中心原子σ鍵數(shù)目判斷：如CO2、C2H2、C2H4、CH3CH3分子中C原子σ鍵數(shù)目分別為2、2、3、4；碳原子雜化軌道類型分別為sp、sp、sp2、sp3雜化。 變式訓(xùn)練1　根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型及原子的雜化軌道理論判斷NF3分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化方式為(　　) A．直線形　sp雜化 B．三角形　sp2雜化 C．三角錐型　sp2雜化 D．三角錐型　sp3雜化 答案　D 解析　根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型可知，NF3分子中N原子價(jià)電子對數(shù)為(5＋3)＝4，N原子價(jià)電子對空間構(gòu)型為四面體型，N原子周圍有1對孤電子對，故NF3為三角錐型。根據(jù)雜化軌道理論可知，NF3分子中N原子雜化軌道數(shù)＝N原子孤電子對數(shù)＋N原子σ鍵數(shù)＝N原子價(jià)電子對數(shù)＝4。 解題反思　 二、利用價(jià)層電子對互斥模型判斷分子或離子的空間構(gòu)型 1．價(jià)層電子對互斥模型的基本要點(diǎn) (1)ABm型分子或離子的空間構(gòu)型取決于中心原子A價(jià)層電子對(包括成鍵電子對即σ鍵電子對和孤電子對)的相互排斥作用，分子的空間構(gòu)型采取價(jià)層電子對相互排斥作用最小的那種結(jié)構(gòu)。 (2)若價(jià)電子對全部是成鍵電子對(即σ鍵電子對)，為使價(jià)電子對之間斥力最小則盡可能采取對稱空間結(jié)構(gòu)，若價(jià)電子對包含孤電子對時(shí)，則孤電子對和成鍵電子對之間、孤電子對之間和成鍵電子對之間的排斥作用不同，從而影響分子或離子的空間構(gòu)型。 (3)價(jià)電子對之間的相互排斥作用大小的一般規(guī)律： ①叁鍵與叁鍵>叁鍵與雙鍵>雙鍵與雙鍵>雙鍵與單鍵>單鍵與單鍵。 ②孤電子對與孤電子對>孤電子對與成鍵電子對>成鍵電子對與成鍵電子對。 (4)ABm型分子或離子價(jià)電子對數(shù)目和價(jià)電子對幾何構(gòu)型的關(guān)系： ABm 價(jià)電子對數(shù) 孤電子對數(shù) 成鍵電子對數(shù) 價(jià)電子對幾何構(gòu)型 分子或離子 空間構(gòu)型 m＝2 2 0 2 直線形 直線形 m＝3 3 0 3 平面三角形 平面三角形 3 1 2 平面三角形 V形 m＝4 4 0 4 正四面體 正四面體型 4 1 3 四面體 三角錐型 4 2 2 四面體 V形 特別提醒　(1)價(jià)層電子對互斥模型指的是價(jià)電子對的幾何構(gòu)型，而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對的空間構(gòu)型，不包括孤電子對。 (2)當(dāng)中心原子無孤電子對時(shí)，分子的空間構(gòu)型與價(jià)電子對的幾何構(gòu)型一致； 當(dāng)中心原子有孤電子對時(shí)，分子的空間構(gòu)型與價(jià)電子對的幾何構(gòu)型不一致。 2．利用價(jià)層電子對互斥模型確定ABm型分子或離子空間構(gòu)型的步驟 (1)確定中心原子A價(jià)電子對數(shù)目 利用公式 n＝ 在計(jì)算中心原子的價(jià)電子對數(shù)時(shí)應(yīng)注意如下規(guī)定： ①作為配位原子，鹵素原子和H原子提供1個(gè)電子，氧族元素的原子不提供電子； ②作為中心原子，鹵素原子按提供7個(gè)電子計(jì)算，氧族元素的原子按提供6個(gè)電子計(jì)算； ③對于復(fù)雜離子，在計(jì)算價(jià)電子對數(shù)時(shí)，還應(yīng)加上負(fù)離子的電荷數(shù)或減去正離子的電荷數(shù)。如PO中P原子價(jià)電子數(shù)應(yīng)加上3，而NH中N原子的價(jià)電子數(shù)應(yīng)減去1； ④計(jì)算電子對數(shù)時(shí)，若剩余1個(gè)電子，即出現(xiàn)奇數(shù)電子，也把這個(gè)單電子當(dāng)作1對電子處理； ⑤雙鍵、叁鍵等多重鍵作為1對電子看待。 (2)確定價(jià)電子對的幾何構(gòu)型 根據(jù)中心原子A的價(jià)電子對數(shù)，找出對應(yīng)的幾何構(gòu)型 價(jià)電子對數(shù)(n) 2 3 4 幾何構(gòu)型 直線形 平面三角形 正四面體 (3)確定分子或離子的空間構(gòu)型 ①若中心原子A無孤電子對，則分子或離子的空間構(gòu)型為價(jià)電子對的幾何構(gòu)型。 ②若中心原子A有孤電子對，則分子或離子的空間構(gòu)型為略去中心原子孤電子對后的成鍵電子對的空間構(gòu)型。 特別提醒　可以根據(jù)孤電子對、成鍵電子對之間的相互排斥力的大小，確定排斥力最小的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并推測這種結(jié)構(gòu)對價(jià)層電子對互斥模型的偏離程度。 例2　利用價(jià)層電子對互斥模型推測下列分子或離子的空間構(gòu)型。 (1)H2Se__________；(2)OF2__________； (3)BCl3__________；(4)NF3__________； (5)SiCl4__________；(6)SO2__________。 解析　ABm型分子中價(jià)電子對數(shù)n＝ 價(jià)電子對數(shù)＝成鍵電子對數(shù)(σ鍵)＋孤電子對數(shù) 微粒 價(jià)電子對數(shù) 孤電子對數(shù) 價(jià)電子對幾何構(gòu)型 分子空間構(gòu)型 H2Se 4 2 四面體 V形 OF2 4 2 四面體 V形 BCl3 3 0 平面三角形 平面三角形 NF3 4 1 四面體 三角錐型 SiCl4 4 0 正四面體 正四面體型 SO2 3 1 平面三角形 V形 答案　(1)V形　(2)V形　(3)平面三角形　(4)三角錐型　(5)正四面體　(6)V形 變式訓(xùn)練2　根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型，判斷下列分子或者離子的空間構(gòu)型不是三角錐型的是(　　) A．PCl3 B．H3O＋ C．HCHO D．PH3 答案　C 解析　PCl3分子中P原子的成鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)為1，其價(jià)電子對的幾何構(gòu)型為四面體，分子的空間構(gòu)型為三角錐型；同理，H3O＋和PH3分子的成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)均分別為3和1，分子的空間構(gòu)型為三角錐型；HCHO分子的中心原子的價(jià)電子都用來形成共價(jià)鍵，中心原子周圍的原子數(shù)為3，空間構(gòu)型為平面三角形。故選C。 解題反思　確定ABm型分子或離子空間構(gòu)型的思路 σ鍵電子對數(shù)＋中心原子上的孤電子對數(shù)＝中心原子上的價(jià)電子對數(shù)價(jià)層電子對互斥模型分子或離子的空間構(gòu)型。 三、等電子原理及應(yīng)用 1．判斷方法 原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子。 2．應(yīng)用 等電子體的許多性質(zhì)是相近的，空間構(gòu)型是相同的。利用等電子體可以： ①判斷一些簡單分子或離子的空間構(gòu)型； ②利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料； ③利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體。 3．常見等電子體及空間構(gòu)型 類型 實(shí)例 空間構(gòu)型 雙原子10電子(價(jià)電子，下同)的等電子體 N2、CO、NO＋、C、CN－ 直線形 三原子16電子的等電子體 CO2、CS2、N2O、CNO－、NO、N、BeCl2(g)、CNS－ 直線形 三原子18電子的等電子體 NO、O3、SO2 V形 四原子24電子的等電子體 NO、BF3、SO3(g)、CO、BO 平面三角形 五原子32電子的等電子體 SiF4、PO、CCl4、BF、SO 正四面體 七原子48電子的等電子體 SF6、PF、SiF 正八面體 例3　(1)根據(jù)等電子原理，僅由第2周期元素組成的共價(jià)分子中，互為等電子體的是________和________；________和________。 (2)根據(jù)等電子原理，由短周期元素組成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO互為等電子體的分子有：________。 解析　(1)僅由第2周期元素組成的共價(jià)分子中，即C、N、O、F組成的共價(jià)分子，如N2與CO價(jià)電子總數(shù)均為10，CO2與N2O價(jià)電子總數(shù)均為16個(gè)電子。 (2)依題意，只要原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和也相同，即可互稱等電子體，NO為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為(5＋62＋1)＝18，SO2、O3也為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為63＝18。 答案　(1)N2　CO　CO2　N2O　(2)SO2、O3 解題反思　等電子體的確定方法 (1)將粒子中的兩個(gè)原子換成原子序數(shù)分別增加n和減少n(n＝1,2等)的原子，如N2與CO、N和CNO－互為等電子體。 (2)將粒子中的一個(gè)或幾個(gè)原子換成原子序數(shù)增加(或減少)n的元素帶n個(gè)單位電荷的陽離子(或陰離子)，如N2O和N互為等電子體。 (3)同主族元素最外層電子數(shù)相同，故可將粒子中一個(gè)或幾個(gè)原子換成同主族元素原子，如O3與SO2、CO2與CS2互為等電子體。 (4)互為等電子體的微粒分別再增加一個(gè)相同的原子或同主族元素的原子，如N2O與CO2互為等電子體。 變式訓(xùn)練3　根據(jù)等電子原理，回答下列問題。 (1)CO分子的結(jié)構(gòu)式為________。 (2)已知反應(yīng)CaC2＋2H2O―→CH≡CH↑＋Ca(OH)2。CaC2中C與O互為等電子體，O的電子式可表示為________；1 mol O中含有的π鍵的數(shù)目為________。 (3)二氧化鈦(TiO2)是常用的、具有較高催化活性和穩(wěn)定性的光催化劑，常用于污水處理。O2在其催化作用下，可將CN－氧化成CNO－，進(jìn)而得到N2。 ①寫出一種與CN－互為等電子體的單質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)式：________，根據(jù)等電子原理寫出CO、HCN分子的結(jié)構(gòu)式：________、________。 ②與CNO－互為等電子體的分子、離子化學(xué)式分別為________、________(各寫一種)。CNO－的空間構(gòu)型為________，CNO－中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為________。 答案　(1)C≡O(shè)　(2)[O??O]2＋　2NA(或1.2041024)　(3)①N≡N　C≡O(shè)　H—C≡N ②CO2(或N2O、CS2、BeCl2等)　N　直線形　1∶1 解析　根據(jù)等電子原理、原子總數(shù)、價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子具有相似的結(jié)構(gòu)特征和許多相近的性質(zhì)來回答問題。(1)CO與N2互為等電子體，故CO結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)。 (2)由CaC2與H2O反應(yīng)的產(chǎn)物CH≡CH，可推知CaC2中存在C，其電子式為[C??C]2－，故C的等電子體O的電子式為[O??O]2＋，1個(gè)O≡O(shè)鍵中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，所以1 mol O中含有2NA或1.2041024個(gè)π鍵。 (3)①用O原子替換CN－中的N原子，同時(shí)減少1個(gè)負(fù)電荷，用N原子替換CN－中的C原子，同時(shí)減少1個(gè)負(fù)電荷，分別得到CN－的兩種等電子體CO和N2。根據(jù)等電子體原理可推知CO和CN－的結(jié)構(gòu)式分別為C≡O(shè)，[C≡N]－，則HCN的結(jié)構(gòu)式為H—C≡N。 ②用O原子替換CNO－中的N原子同時(shí)要去掉1個(gè)負(fù)電荷可得CNO－的等電子體CO2，用S替換CO2中的O原子得等電子體CS2，CO與N2互為等電子體，用N2替換CNO－中的CO可得等電子體N，用N原子替換CNO－中的C原子同時(shí)要去掉1個(gè)負(fù)電荷得其等電子體N2O，CO2的結(jié)構(gòu)式為O===C===O，所以CNO－的結(jié)構(gòu)式為[N===C===O]－，空間構(gòu)型為直線形，σ鍵與π鍵的數(shù)目比為2∶2＝1∶1。 解題反思　確定分子或離子的空間構(gòu)型(或共價(jià)鍵類型)的思路 未知分子或離子的化學(xué)式已知結(jié)構(gòu)的分子或離子的化學(xué)式―→已知分子或離子的空間構(gòu)型(或共價(jià)鍵類型)未知分子或離子的空間構(gòu)型(或共價(jià)鍵類型)。 1．下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是(　　) A．所有原子軌道都參與雜化 B．同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化 C．雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵 D．雜化軌道中不一定有電子 答案　A 解析　參與雜化的原子軌道，其能量不能相差太大，如1s與2s、2p能量相差太大，不能形成雜化軌道，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時(shí)利用大的一頭，可使電子云重疊程度更大，形成牢固的化學(xué)鍵，故C項(xiàng)正確；并不是所有的雜化軌道中都會(huì)有電子，也可以是空軌道，也可以有一對孤電子對(如NH3、H2O的形成)，故D項(xiàng)正確。 2．下列分子的空間構(gòu)型可用sp2雜化軌道來解釋的是(　　) ①BF3?、贑H2===CH2　③④CH≡CH ⑤PH3?、轈H4 A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ 答案　A 解析　BF3、PH3、CH4中心原子的雜化軌道數(shù)分別為(3＋3)＝3、(5＋3)＝4、(4＋4)＝4，所以B、P、C的雜化類型分別為sp2、sp3、sp3雜化。雙鍵C原子采取sp2雜化、叁鍵C原子采取sp雜化，C2H4中C原子為sp2雜化，C2H2中C原子為sp雜化。C6H6中的C原子采取sp2雜化。 3．下列關(guān)于雜化軌道的敘述正確的是(　　) A．雜化軌道可用于形成σ鍵，也可用于形成π鍵 B．雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對 C．NH3中氮原子的sp3雜化軌道是由氮原子的3個(gè)p軌道與氫原子的s軌道雜化而成的 D．在乙烯分子中1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道與3個(gè)氫原子的s軌道重疊形成3個(gè)C—H σ鍵 答案　B 解析　雜化軌道只用于形成σ鍵，或用來容納未參與成鍵的孤電子對，不能用來形成π鍵，故B正確，A不正確；NH3中氮原子的sp3雜化軌道是由氮原子的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而成的，C不正確；在乙烯分子中，1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道中的2個(gè)sp2雜化軌道與2個(gè)氫原子的s軌道重疊形成2個(gè)C—H σ鍵，剩下的1個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個(gè)C—C σ鍵，D不正確。 4．下列離子的價(jià)電子對幾何構(gòu)型與其空間構(gòu)型一致的是(　　) A．SO B．ClO C．NO D．ClO 答案　B 解析　SO中的價(jià)電子對數(shù)為4，且含一對孤電子對，所以其價(jià)電子對幾何構(gòu)型為四面體結(jié)構(gòu)，而SO空間構(gòu)型為三角錐型，A項(xiàng)錯(cuò)誤；ClO中價(jià)電子對數(shù)為4，不含孤電子對，所以其價(jià)電子對幾何構(gòu)型與其空間構(gòu)型一致，B項(xiàng)正確；NO的價(jià)電子對數(shù)為3，其中含有一對孤電子對，其價(jià)電子對幾何構(gòu)型與其空間構(gòu)型不一致，C項(xiàng)錯(cuò)誤；ClO的價(jià)電子對數(shù)為4，也含有一對孤電子對，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 5．(1)寫出與OH－互為等電子體的一種分子：________。 (2)寫出與NO互為等電子體的兩種微粒：________。 (3)寫出與C2O互為等電子體的一種分子：________。 (4)寫出與NH互為等電子體的一種分子：________。 (5)寫出與NO互為等電子體的一種離子和一種分子：________。 (6)寫出與N2H互為等電子體的一種分子：________。 答案　(1)HF、HCl等　(2)CO2、N2O、CNO－、SCN－、N等　(3)N2O4　(4)CH4、SiH4等　(5)SO3、BF3、CO、SiO等　(6)C2H6 解析　等電子體指的是具有相同的原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)的分子或離子。 (1)用F原子替換OH－中的O原子，同時(shí)去掉1個(gè)負(fù)電荷得其等電子體HF分子。 (2)用1個(gè)N原子替換NO中的1個(gè)O原子，同時(shí)加上1個(gè)負(fù)電荷得等電子體N2O，用C原子替換NO中的1個(gè)N原子，同時(shí)加上1個(gè)負(fù)電荷得等電子體CO2，同理得等電子體N、SCN－、CNO－等。 (3)用2個(gè)N原子替換C2O中的2個(gè)C原子，同時(shí)需要去掉2個(gè)負(fù)電荷得到C2O等電子體N2O4。 (4)用C原子替換NH中的N原子，同時(shí)加上1個(gè)負(fù)電荷得等電子體CH4，用Si原子替換CH4中的C原子得等電子體SiH4。 (6)用2個(gè)C原子替換N2H中的2個(gè)N原子，同時(shí)需要加2個(gè)負(fù)電荷，得等電子體C2H6。 6．Ⅰ.(1)BCl3和NCl3中心原子的雜化方式分別為__________和________。 (2)元素Y基態(tài)原子的3p軌道上有4個(gè)電子。在Y的氫化物(H2Y)分子中，Y原子軌道的雜化類型是________。 Ⅱ.S與O可形成SO。 (1)SO的空間構(gòu)型為________(用文字描述)。 (2)寫出一種與SO互為等電子體的分子的化學(xué)式：____________。 答案?、?(1)sp2　sp3　(2)sp3?、?(1)正四面體 (2)CCl4或SiCl4等 解析　Ⅰ.(1)雜化軌道用于形成σ鍵和容納孤電子對。BCl3分子中硼原子形成3個(gè)σ鍵，無孤電子對，則硼原子采取sp2雜化。NCl3中氮原子形成3個(gè)σ鍵，且有1對孤電子對，則氮原子采取sp3雜化。 (2)H2S中S采取sp3雜化。 Ⅱ.(1)SO中硫原子采用sp3雜化，SO為正四面體型結(jié)構(gòu)。(2)與SO互為等電子體的分子可以是CCl4或SiCl4等。 [基礎(chǔ)過關(guān)] 一、原子軌道雜化與分子空間構(gòu)型 1．形成下列分子時(shí)，中心原子采用sp3雜化軌道和另一個(gè)原子的p軌道成鍵的是(　　) ①PF3　②CF4?、跱H3　④H2O A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案　A 解析　PF3、CF4、NH3、H2O分子中P原子、C原子、N原子、O原子都采取sp3雜化， NH3和H2O分子中H原子以1s軌道與N或O原子形成σ鍵，PF3和CF4分子中F原子以2p軌道分別與P和C原子形成σ鍵。 2．下列分子或離子中，不存在sp3雜化類型的是(　　) A．SO B．NH3 C．C2H6 D．SO2 答案　D 解析　A項(xiàng)，在SO中S原子采用sp3雜化類型，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NH3中N原子采用sp3雜化類型，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，C2H6中C原子采用sp3雜化類型，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，SO2中S原子采用sp2雜化類型，正確。 3．在SO2分子中，分子的空間構(gòu)型為V形，S原子采用sp2雜化，那么SO2的鍵角(　　) A．等于120 B．大于120 C．小于120 D．等于180 答案　C 解析　由于SO2分子的價(jià)電子對的幾何構(gòu)型為平面三角形，從理論上講其鍵角應(yīng)為120，但是由于SO2分子中的S原子有一對孤電子對，對其他的兩個(gè)化學(xué)鍵存在排斥作用，因此分子中的鍵角要小于120。 二、價(jià)層電子對互斥模型及其應(yīng)用 4．下列分子或離子中，空間構(gòu)型不是三角錐型的是(　　) A．PCl3 B．CH C．BBr3 D．AsH3 答案　C 解析　根據(jù)價(jià)層電子對互斥模型分析： 微粒 價(jià)電子對數(shù) 孤電子對數(shù) 價(jià)電子對幾何構(gòu)型 分子空間構(gòu)型 CH 4 1 四面體型 三角錐型 PCl3 4 1 四面體型 三角錐型 BBr3 3 0 平面三角形 平面三角形 AsH3 4 1 四面體型 三角錐型 5.下列各組微粒的空間構(gòu)型相同的是(　　) ①NH3和H2O?、贜H和H3O＋?、跱H3和H3O＋?、躉3和SO2?、軨O2和C2H2?、轘iO和SO A．全部 B．除①④⑥以外 C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥ 答案　C 解析　氨氣是三角錐型，水是V形，①不正確；銨根離子是正四面體型，水合氫離子是三角錐型，②不正確；氨氣和水合氫離子均是三角錐型，③正確；臭氧和二氧化碳均是V形，④正確；CO2和C2H2均是直線形，⑤正確；SiO和SO均是正四面體型，⑥正確，答案選C。 6．用價(jià)層電子對互斥模型預(yù)測下列分子或離子的空間構(gòu)型，其中不正確的是(　　) A．NH為正四面體型 B．CS2為直線形 C．HCN為折線形(V形) D．NCl3為三角錐型 答案　C 解析　NH、CS2、HCN、NCl3中心原子價(jià)電子對數(shù)分別為4對、2對、2對、4對，價(jià)層電子對互斥模型為四面體型、直線形、直線形、四面體型，其中前三者中心原子無孤電子對，空間構(gòu)型就是價(jià)層電子對互斥模型，NCl3分子中有1對孤電子對，所以空間構(gòu)型為三角錐型。 三、等電子原理及應(yīng)用 7．已知原子數(shù)和價(jià)電子數(shù)相同的離子或分子結(jié)構(gòu)相似，下列分子或離子中與SO有相似結(jié)構(gòu)的是(　　) A．PCl5 B．CCl4 C．NF3 D．N 答案　B 解析　SO的價(jià)電子數(shù)為32個(gè)，CCl4的原子數(shù)為5，價(jià)電子數(shù)為4＋47＝32，故與SO有相似結(jié)構(gòu)(均為正四面體型)；PCl5分子中價(jià)電子數(shù)為5＋75＝40，NF3分子中價(jià)電子數(shù)為5＋73＝26，N的價(jià)電子數(shù)為53＋1＝16。 8．N2的結(jié)構(gòu)可以表示為，CO的結(jié)構(gòu)可以表示為，其中橢圓框表示π鍵，下列說法中不正確的是(　　) A．N2分子與CO分子中都含有叁鍵 B．CO分子與N2分子中的π鍵并不完全相同 C．N2與CO互為等電子體 D．N2與CO的化學(xué)性質(zhì)相同 答案　D 解析　從題圖可以看出，N2分子與CO分子中均含有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵，所以二者都含有叁鍵，A項(xiàng)正確；N2分子中的π鍵是由每個(gè)氮原子各提供兩個(gè)p電子以“肩并肩”方式形成的，而CO分子中的一個(gè)π鍵是由氧原子單方面提供電子對形成的，B項(xiàng)正確；N2與CO的原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)均相同，互為等電子體，二者化學(xué)性質(zhì)相似，但并不完全相同，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 9．有關(guān)理論認(rèn)為N2O與CO2分子具有相似的結(jié)構(gòu)(包括電子式)；已知N2O分子中氧原子只與一個(gè)氮原子相連，下列說法合理的是(　　) A．N2O與SiO2為等電子體、具有相似的結(jié)構(gòu)(包括電子式) B．N2O的電子式可表示 C．N2O與CO2均不含非極性鍵 D．N2O為三角形分子 答案　B 解析　A選項(xiàng)，二氧化硅是原子晶體，N2O是分子晶體，所以N2O和SiO2不是等電子體，其結(jié)構(gòu)不同，錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，二氧化碳的電子式為C，二氧化碳和N2O分子具有相似的結(jié)構(gòu)(包括電子式)，且N2O分子中氧原子只與一個(gè)氮原子相連，所以N2O的電子式為，正確；C選項(xiàng)，N2O的電子式為，N2O中存在氮氮鍵，所以含有非極性鍵，錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，N2O與CO2分子具有相似的結(jié)構(gòu)，二氧化碳是直線形分子，所以N2O是直線形分子，錯(cuò)誤。 [能力提升] 10．含有NaOH的Cu(OH)2懸濁液可用于檢驗(yàn)醛基，也可用于和葡萄糖反應(yīng)制備納米Cu2O。 (1)Cu＋基態(tài)核外電子排布式為______________。 (2)與OH－互為等電子體的一種分子為____________(填化學(xué)式)。 (3)醛基中碳原子的軌道雜化類型是________雜化；1 mol乙醛分子中含有σ鍵的數(shù)目為________________________________________________________________________。 (4)甲醛(CH2O)是最簡單的醛。 ①下列是對甲醛分子中碳氧鍵的判斷，其中正確的是________(填字母)。 a．單鍵　b．雙鍵　c．σ鍵　d．π鍵　e．σ鍵和π鍵 ②甲醛分子中碳原子的雜化類型為________雜化，甲醛分子的空間構(gòu)型為________。 ③甲醛分子中C—H鍵與C—H鍵間的夾角________(填“>”、“＝”或“<”)120，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是______________________________________________。 ④甲醛(H2C===O)在Ni催化作用下加氫可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子內(nèi)C原子的雜化方式為____________雜化，甲醇分子內(nèi)的O—C—H鍵角________(填“大于”、“等于”或“小于”)甲醛分子內(nèi)的O—C—H鍵角。 (5)CH3CH===CH2分子中C原子采取的雜化方式與甲醛不同的是________________。 (6)EDTA()可以與銅離子形成配合物。其中碳原子軌道的雜化類型為________，氮原子的雜化類型為________。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)　(2)HF(合理即可)　(3)sp2　6NA(或66.021023) (4)①be?、趕p2　平面三角形 ③<　碳氧雙鍵中存在π鍵，它對C—H鍵的排斥作用較強(qiáng) ④sp3　小于 (5)甲基上的C采取sp3雜化 (6)sp3、sp2　sp3 解析　(1)Cu的原子序數(shù)為29，Cu的電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，故Cu＋的基態(tài)電子排布式為1s22s22p63s23p63d10。 (2)用F原子替換OH－中的O原子，同時(shí)減少1個(gè)負(fù)電荷，得OH－的等電子體HF。 (3)醛基結(jié)構(gòu)式為，碳原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，雜化軌道形成σ鍵，未雜化軌道形成π鍵，故醛基中碳原子采取sp2雜化，1個(gè)CH3CHO分子中含6個(gè)σ鍵，4個(gè)C—H σ鍵，1個(gè)C—C σ鍵和1個(gè)C===O鍵中的σ鍵，故1 mol CH3CHO中含有6NA個(gè)σ鍵。 (4)①甲醛分子中C原子的雜化軌道數(shù)＝(4＋2)＝3，所以C原子采取sp2雜化，分子空間構(gòu)型為平面三角形。 ②醛類分子中都含有C===O鍵，所以甲醛分子中的碳氧鍵是雙鍵。一般來說，雙鍵是σ鍵和π鍵的組合。 ③由于碳氧雙鍵中存在π鍵，它對C—H鍵的排斥作用較強(qiáng)，所以甲醛分子中C—H鍵與C—H鍵間的夾角小于120。 ④甲醇分子內(nèi)C的雜化類型為sp3，無孤電子對，O—C—H 鍵角接近109.5，甲醛分子中C原子的雜化類型為sp2，無孤對電子，O—C—H鍵角近120，所以甲醇分子內(nèi)O—C—H鍵角比甲醛分子內(nèi)O—C—H鍵角小。 (5)與甲醛相同的是雙鍵上的C采取sp2雜化，不同的是甲基上的C采取sp3雜化。 (6)EDTA分子中—CH2—上的碳原子形成4個(gè)σ鍵，碳原子采取sp3雜化，—COOH上的碳原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，碳原子采取sp2雜化。氮原子形成3個(gè)σ鍵并有1對孤電子對未參與成鍵，氮原子采取sp3雜化。 11．回答下列問題： (1)計(jì)算下列分子或離子中點(diǎn)“”原子的價(jià)電子對數(shù)。 ①Cl4________；?、趀Cl2________； ③Cl3________；?、蹸l3________。 (2)計(jì)算下列微粒中點(diǎn)“”原子的孤電子對數(shù)。 ①H2 ________；?、贑l5________； ③F3________；　④H3________。 (3)用價(jià)層電子對互斥模型推測下列分子或離子的空間構(gòu)型。 ①NH____________；　　②BBr3____________； ③CHCl3____________；④SiF4____________； ⑤NO____________；⑥CO____________； ⑦SO____________；⑧SO____________。 (4)CH4分子中H—C—H的鍵角為109.5，NH3分子中H—N—H的鍵角為107.3，H2O分子中H—O—H的鍵角為104.5。從價(jià)層電子對互斥模型分析導(dǎo)致這三種分子鍵角差異的原因是什么？________________________________________________。 答案　(1)①4?、?　③3?、? (2)①2?、?　③0?、? (3)①V形　②平面三角形?、鬯拿骟w　④正四面體?、萜矫嫒切巍、奁矫嫒切巍、呷清F型?、嗾拿骟w (4)CH4、NH3、H2O的價(jià)電子對數(shù)均為4，σ鍵電子對數(shù)分別為4個(gè)、3個(gè)、2個(gè)，CH4分子中碳原子的價(jià)電子全部參與成鍵，無孤電子對，為正四面體結(jié)構(gòu)。NH3分子中氮原子上有一對孤電子對參與互相排斥。H2O分子中氧原子上有兩對孤電子對參與互相排斥，排斥作用更大 解析　(1)價(jià)電子對數(shù)＝(中心原子價(jià)電子數(shù)＋配位原子提供的價(jià)電子總數(shù))。 ①CCl4：＝4；②BeCl2：＝2； ③BCl3：＝3；④PCl3：＝4。 (2)孤電子對數(shù)＝價(jià)電子對數(shù)－σ鍵電子對數(shù)。 ①H2S：－2＝2； ②PCl5：－5＝0； ③BF3：－3＝0； ④NH3：－3＝1。 (3) 化學(xué)式 NH BBr3 CHCl3 SiF4 中心原子的價(jià)電子對數(shù) (5＋2＋1)＝4 (3＋3)＝3 (4＋4)＝4 (4＋4)＝4 中心原子的σ鍵數(shù) 2 3 4 4 中心原子含有的孤電子對數(shù) 2 0 0 0 分子或離子的空間構(gòu)型 V形 平面三角形 四面體 正四面體 化學(xué)式 NO CO SO SO 中心原子的價(jià)電子對數(shù) (5＋1)＝3 (4＋2)＝3 (6＋2)＝4 (6＋2)＝4 中心原子的σ鍵數(shù) 3 3 3 4 中心原子含有的孤電子對數(shù) 0 0 1 0 分子或離子的空間構(gòu)型 平面三角形 平面三角形 三角錐型 正四面體 (4)CH4分子中碳原子4個(gè)價(jià)電子對全部參與成鍵，無孤電子對，為正四面體結(jié)構(gòu)。NH3分子中氮原子價(jià)電子對為4個(gè)，孤電子對為1個(gè)，孤電子對與成鍵電子對之間的排斥作用大于成鍵電子對之間的排斥作用，因此NH3中H—N—H鍵角小于CH4分子中H—C—H之間的鍵角。H2O分子中氧原子價(jià)電子對為4個(gè)，孤電子對為2個(gè)，兩個(gè)孤電子對參與互相排斥，排斥作用更大，因此，H—O—H的鍵角更小。如圖所示： 12．請回答下列各題： (1)寫出與H2O分子互為等電子體的兩種微粒的化學(xué)式________、________。 (2)寫出一種與NO互為等電子體的微粒的化學(xué)式________________。 (3)寫出一種由第2周期元素組成的且與CO互為等電子體的陰離子的電子式________。 (4)二原子14電子的等電子體的共同特點(diǎn)是物質(zhì)中都具有共價(jià)叁鍵，請舉出相應(yīng)的3例子________、________、________(分子或離子)，每分子或離子中含________個(gè)σ鍵，________個(gè)π鍵。 (5)OCN－與CO2互為等電子體，則OCN－的結(jié)構(gòu)式為________，CaCN2中陰離子為CN，與CN互為等電子體的分子的化學(xué)式為________，可推知CN的空間構(gòu)型為________形。 答案　(1)H2S　NH　(2)CO、BF3、SiO、SO3等 (3)[C??N]－或[C??C]2－　(4)N2　CO　CN－　1　2　(5)[N===C===O]－　CO2　直線 解析　(1)用S原子替換H2O中的O原子得等電子體H2S；用N原子替換H2O中的O原子且增加1個(gè)負(fù)電荷得等電子體NH。 (2)用C原子或Si原子替換NO中的N原子，同時(shí)需增加1個(gè)負(fù)電荷得等電子體CO、SiO；用S原子替換NO中的N原子，同時(shí)需減掉1個(gè)負(fù)電荷得等電子體SO3；同理推出BF3與SO3為等電子體。 (3)用N原子替換CO中的O原子，需增加1個(gè)負(fù)電荷得等電子體CN－；用C原子替換CO中的O原子，需增加2個(gè)負(fù)電荷得等電子體C，CO、N2、CN－、C互為等電子體，故C、CN－的電子式與N2相似，分別為[C??C]2－、[C??N]－。 (4)二原子14電子的等電子體有N2、CO、CN－、C等，N2的結(jié)構(gòu)式為N≡N，分子中有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，其他分子或離子與N2相同。 (5)等電子體的結(jié)構(gòu)相似、空間構(gòu)型相同、CO2的結(jié)構(gòu)式為O===C===O，故OCN－的結(jié)構(gòu)式為[N===C===O]－；用2個(gè)O原子替換CN中的2個(gè)N原子同時(shí)需去掉2個(gè)負(fù)電荷，得其等電子體CO2；用1個(gè)O原子替換CN中的1個(gè)C原子，同時(shí)需去掉2個(gè)負(fù)電荷，得其另一等電子體N2O，由于CO2為直線形分子，故CN也是直線形分子。 [拓展探究] 13．等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、空間構(gòu)型。 等電子體類型 代表物質(zhì) 空間構(gòu)型 四原子24電子等電子體 SO3 平面三角形 四原子26電子等電子體 SO 三角錐型 五原子32電子等電子體 CCl4 四面體型 六原子40電子等電子體 PCl5 三角雙錐型 七原子48電子等電子體 SF6 八面體型 試回答下列問題： (1)寫出下面物質(zhì)分子或離子的空間構(gòu)型： BrO__________，CO________，ClO________。 (2)由第2周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有__________。 (3)SF6的空間構(gòu)型如圖1所示，請?jiān)侔凑請D1的表示方法在圖2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空間位置。已知OSF4分子中O、S間為共價(jià)雙鍵，S、F間為共價(jià)單鍵。 答案　(1)三角錐型　平面三角形　正四面體型　 (2)O (3) 解析　(1)BrO為四原子26電子體，所以其結(jié)構(gòu)與SO一樣為三角錐型；CO為四原子24電子體，與SO3的結(jié)構(gòu)相同，為平面三角形；同理可知ClO為正四面體型。 (2)F2為雙原子14電子體，所以由第2周期元素組成，與F2互為等電子體的離子為O。 (3)SF6為七原子48電子體，空間構(gòu)型為八面體型，如圖1；OSF4為六原子40電子體，其空間構(gòu)型為三角雙錐型。