山東

在凸顯核心素養(yǎng)觀念的命題指導(dǎo)下，使得化學(xué)試題更加注重對(duì)模型認(rèn)知的構(gòu)建能力、性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間相互推理能力的考查。由于中學(xué)階段的結(jié)構(gòu)知識(shí)有限，使得對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的知識(shí)考查難度不大，經(jīng)常涉及中心原子的雜化及空間構(gòu)型判斷問(wèn)題上，因而教師在教學(xué)中除了注意知識(shí)深廣度及難度外，更應(yīng)給學(xué)生滲透解答此類(lèi)問(wèn)題的認(rèn)知模型與思維模型。

1.依據(jù)微粒的空間構(gòu)型

雜化軌道類(lèi)型雜化軌道空間構(gòu)型鍵角sp直線形180°sp2平面三角形120°sp3正四面體109.5°

由此還可以擴(kuò)展到以共價(jià)鍵形成的晶體或特殊結(jié)構(gòu)單元。如金剛石中的碳原子、晶體硅和石英中的硅原子，都是以正四面體形式與周?chē)?個(gè)原子形成共價(jià)鍵的，故碳、硅原子采用sp3雜化；石墨的二維結(jié)構(gòu)平面內(nèi)，每個(gè)碳原子與其他三個(gè)碳原子結(jié)合形成平面六元環(huán)層，鍵角為120°，碳原子采用sp2雜化。

【例1】(1)(2018·全國(guó)卷Ⅱ·改編)固體三氧化硫中存在如圖(a)所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類(lèi)型為_(kāi)_______。

圖(a)

(2)(2016·全國(guó)卷Ⅰ·改編)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為_(kāi)_______，微粒之間存在的作用力是____________________。

【答案】(1)sp3(2)sp3共價(jià)鍵

【解析】(1)根據(jù)圖(a)可以得出固體三氧化硫中存在SO4原子團(tuán)，為四面體構(gòu)型，因此硫原子的雜化軌道類(lèi)型為sp3。(2)Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，故鍺原子與金剛石中的碳原子雜化方式相同，即為sp3，微粒之間存在的作用力是共價(jià)鍵。

2.運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論

中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)價(jià)電子對(duì)幾何分布中心原子雜化軌道類(lèi)型2直線形sp3平面三角形sp24正四面體sp3

中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)計(jì)算有兩種方法：

第1種：價(jià)電子對(duì)數(shù)(n)=[中心原子(A)的價(jià)電子數(shù)+配位原子(B)提供的價(jià)電子數(shù)×m]÷2，當(dāng)n出現(xiàn)奇數(shù)時(shí)則按照“四舍五入”處理。中心原子(A)為主族元素時(shí)，其價(jià)電子數(shù)=最外層電子數(shù)。配位原子(B)為鹵族、氫原子時(shí)則僅提供1個(gè)價(jià)電子。為氧族元素原子時(shí)則按不提供電子；在計(jì)算復(fù)雜離子價(jià)電子對(duì)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)。

第2種：價(jià)電子對(duì)數(shù)(n)=σ鍵數(shù)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)。σ鍵數(shù)就是配位原子數(shù)m，孤電子對(duì)數(shù)=[中心原子的價(jià)電子數(shù)-m個(gè)配位原子(B)最多能接受的電子數(shù)]÷2。若B為氫時(shí)則接受電子數(shù)為1，若為其他原子時(shí)則接受電子數(shù)為(8-該原子的價(jià)電子數(shù))。

注意：中心原子的價(jià)電子對(duì)構(gòu)型與其對(duì)應(yīng)的分子或復(fù)雜離子的空間構(gòu)型不是同一個(gè)概念，價(jià)電子對(duì)構(gòu)型中的軌道由成鍵電子對(duì)與孤對(duì)電子共同占有，而分子或復(fù)雜離子的空間構(gòu)型則是所有成鍵原子之間構(gòu)成的形狀，只有孤電子對(duì)數(shù)為0時(shí)，二者的構(gòu)型才完全相同。

【例2】(1)(2018·全國(guó)卷Ⅰ·改編)LiAlH4是有機(jī)合成中常用的還原劑，LiAlH4中的陰離子空間構(gòu)型是________、中心原子的雜化形式為_(kāi)_____________。

(2)(2018·全國(guó)卷Ⅱ·改編)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是________________。氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______。

(3)(2018·全國(guó)卷Ⅲ·改編)《中華本草》等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石(ZnCO3)入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3中，陰離子空間構(gòu)型為_(kāi)_______，C原子的雜化形式為_(kāi)_______。

【答案】(1)正四面體 sp3(2)H2S 平面三角形 (3)平面三角形 sp3(4)V形 sp3

3.根據(jù)中心原子成鍵類(lèi)型

【例3】(1)(2017·全國(guó)卷Ⅱ·改編)經(jīng)X射線衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。從結(jié)構(gòu)角度分析，R中兩種陽(yáng)離子的相同之處為_(kāi)_______，不同之處為_(kāi)_______。(填標(biāo)號(hào))

圖(b)

A.中心原子的雜化軌道類(lèi)型

B.中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)

C.立體結(jié)構(gòu)

D.共價(jià)鍵類(lèi)型

(2)(2017·全國(guó)卷Ⅲ·改編)CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為_(kāi)_______和________。

(3)(2016·全國(guó)卷Ⅱ·改編)硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍(lán)色溶液。①[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是________。②氨是________(填“極性”或“非極性”)分子，中心原子的軌道雜化類(lèi)型為_(kāi)_______。

4.根據(jù)等電子原理

【例4】(1)(2015·全國(guó)卷Ⅰ·改編)CS2分子中，C原子的雜化軌道類(lèi)型是________，寫(xiě)出兩個(gè)與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子：________。

(2)科學(xué)家常用等電子體來(lái)預(yù)測(cè)不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。據(jù)此原理，請(qǐng)你在表中①②③處填寫(xiě)相應(yīng)的化學(xué)式及其中心原子的雜化軌道類(lèi)型。

N2O②CO2-3④①N2H2+6③PH+4