化学高考一轮复习物质结构与性质中微型专题《键角大小的判断》

键角大小的判断

一、夯实基础知识

1.概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角，例如：

在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。

2.键角大小由什么决定：

中心原子的价层电子对互斥理论认为，分子的空间结构是中心原子的价层电子对互斥的结果。

（1）价层电子对=成键的σ键电子对+孤电子对（不包括π键）

（2）价层电子对互相排斥，决定键角的大小和分子的空间结构。

二、常见的键角大小

1.没有孤电子对时

（1）像CO₂,HC≡CH,CS₂,HCN,BeCl₂等，中心原子含有2个σ键电子对（π键不算），没有孤电子对，分子空间结构呈直线形，呈sp杂化，键角：180°：

（2）像SO₃,BF₃,NO₃^-,CO₃^2-,苯分子等，中心原子有3个价层电子对，没有孤电子对，属于sp²杂化，分子结构呈平面型，键角：120°

（3）像CH₄,CCl₄,SiF₄,SO₄^2-，PO₄^3-等，有4个σ键组成4个价层电子对，空间结构呈正四面体形，呈sp³杂化，键角：109°28′：

2.有孤电子对时

（1）sp³杂化，有1个孤电子对时，由于孤电子对的排斥力比较大，键角被压缩，小于109°28’；变为107°左右；有2个孤电子对时，排斥力对成键的电子对排斥力更大，变为105°左右

CH₄:109°28′NH₃：107°H₂O：105°

(2)sp²杂化，有1个孤电子对时，由于孤电子对的排斥力比较大，键角被压缩，小于120°，如：

3.常见典型的键角

三、影响键角大小的因素规律

【规律1】键角大小与分子构型的关系：

直线形＞＞平面三角形>正四面体形＞三角锥形＞V形

180°>120°>109°28′>107°> 105°

【规律2】均为sp₃杂化时，键角大小与孤电子对数的关系：

无孤电子对>一个孤电子对>两个孤电子对

【规律3】分子中重键的存在和孤电子对的存在，由于它们的负电荷集中，将排斥其余的成对电子对，使得相关的键角变小。三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：

三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键

【规律4】配体相同，中心原子电负性越大，成键电子对距离中心越近，于是成键电子对相互排斥距离小，排斥力大，键角变大，以达到平衡。如NH₃的键角大于SbH₃的键角。

【规律5】中心相同，配体电负性越大，成键电子对距离中心越远，成键电子对相聚较远，排斥性小，键角缴械奥，如PF₃的键角小于PBr₃.

【规律6】 分子有孤电子对时，键角较小；该分子形成配位键时，排斥力变小，键角增大。

1、白磷和甲烷均为正四面体结构

它们的键角是否相同，为什么？

2、氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则a、b、c的大小关系为(　　)

A．a     <b<c              </b<cB．c     <b<a< span>C．b       <c<a                  </c<a      </b<a<>D．b     <a<c< span>      </a<c<>

3、Si与C元素位于同一主族，SiO₂键角小于CO₂的原因是______________________________

4、NH₃分子中H—N—H键角为107°，判断[Zn(NH₃)₆]^2＋离子中H—N—H键角________(填“大于”“小于”或“等于”)107°。

5、两种三角锥形气态氢化物PH₃和NH₃的键角分别为93.6°和107°，试分析PH₃的键角小于NH₃的原因___________________________________________________________________。

6、光气中C原子采取sp²杂化，理论上应该为120°键角；但实际上形成的两种键角分别为124.1°、111.8°，试加以解释____________________________________________.

7、NF₃的键角小于NH₃的键角，理由是：

8、比较键角大小：气态SeO₃分子_______SeO₃^2-离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。

9、比较SO₄^2-和H₂O分子中的键角大小并给出相应解释：___________。

10、NH₃、PH₃、AsH₃的键角由大到小的顺序为_____________。

11、SF₆可用作高压发电系统的绝缘气体，分子呈正八面体结构，如图所示。键角∠FSF都等于90°（）

12、NH₃的成键电子对间排斥力较大，可推断NH₃的键角比PH₃的大（）

13、NH₃分子中∠HNH为109º28ˊ （）

14、NH₃、PH₃、AsH₃的键角由大到小的顺序为_____________。

答案及解析

1、【答】不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。

2、【答案】　D

【解析】 甲烷分子中含有4个成键电子对，NH₃分子中含有1个孤电子对，3个成键电子对；H₂O分子中含有2个孤电子对，2个成键电子对。由于排斥力：孤-孤>孤-成>成-成，所以孤电子对的存在会压缩键角，孤电子对增加，键角减小。甲烷是正四面体形分子，键角为109°28′，氨分子是三角锥形分子，键角为107°，水分子是V形分子，键角为105°，若氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则b     <a<c。< span>      </a<c。<>

3、【解析】SiO₂中心Si原子采用SP³杂化，键角109°28'；CO₂中心C原子采用sp杂化，键角为180°

4、【解析】【解析】NH₃分子中有1对孤电子对，排斥力较大，键角小于109°28′；与Zn²⁺形成配位键后，孤电子对消失，形成的配位键排斥力较小，键角约等于109°28′。故[Zn(NH₃)₆]^2＋ 中H—N—H键角大于107°。。

5、【答案】N电负性强于P，且原子半径小于P，NH₃中成键电子对离中心原子更近，成键电子对间距离更小，致使其成键电子对间斥力大，键角更大

【解析】由于电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间距离越小，成键电子对之间的排斥力增大，键角变大，因此PH₃的键角小于NH₃的。

6、【解析】在光气分子中含有两种化学键，其中C=O重键的负电荷集中，对C—Cl的排斥力大于C—Cl对C—Cl的排斥力。

【拓展】甲醛分子中的双键对C-H成键电子对的排斥，使得∠HCH的键角略小于120°，∠OCH的键角略大于120°。

7、【解析】中心原子均为N原子，电负性F>N>H；在NH3分子中，电子对偏向N，电子对之间的距离小，排斥力大，故键角大；在NF3分子中，电子对偏向F，电子对之间的距离大，排斥力小，键角小。

【规律】中心原子相同，配位原子不同(AB₃与AC₃，且电负性B＞A＞C，键角：AB₃＜AC₃)：电负性B＞A＞C，在AB₃中成键电子对离中心原子较远，成键电子对之间的排斥力较小，因而键角较小

8、【答案】＞     SeO₃的空间构型为平面三角形，SeO₃^2-的空间构型为三角锥形

【解析】③三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，键角小于120°。

9、【答案】SO₄^2-的键角大于H₂O；SO₄^2-中S原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，离子的空间构型为正四面体形;H₂O分子中O原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形。

【解析】(2)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0，离子的空间构型为正四面体形，水分子中氧原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，所以硫酸根离子的键角大于水分子，故答案为：SO₄^2-的键角大于H₂O，SO₄^2-中S原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为0，离子的空间构型为正四面体形，H₂O分子中O原子的价层电子对数为4、孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形。

10、【答案】 NH₃、PH₃、AsH₃

【解析】（2）NH₃、PH₃、AsH₃中中心原子都是sp³杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对距离越远，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH₃＞PH₃＞AsH₃；

11、【答案】×

【解析】SF₆是结构对称、正负电荷重心重合的分子，故键角∠FSF不都等于90°，还有180°共两种键角。

12、【答案】正确（✔）

【解析】N的电负性比P大，NH₃中成键电子对距离N比PH₃中成键电子对距离P近，NH₃中成键电子对间的斥力大，因此NH₃的键角比PH₃的大，正确。

13、【答案】B

【解析】NH3分子中有1个孤电子对和3个σ键，由于1个孤电子对的排斥力较大，NH₃分子为三角锥形，键角略小于109°28′，∠HNH为107º18ˊ，故说法错误。

14、【答案】 （2）NH₃、PH₃、AsH₃

【解析】（2）NH₃、PH₃、AsH₃中中心原子都是sp³杂化，都有1对孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，成键电子对之间的斥力越小，键角越小，所以这三种物质 键角由大到小的顺序为NH₃＞PH₃＞AsH₃