Question

根據(jù)雜化理論回答下列問(wèn)題：

分子	CH4	H2O	NH3	CO2	C2H4
鍵角	109.5°	104.5°	107.3°	180°	120°

(1)上表中各種物質(zhì)中心原子是否以雜化軌道成鍵？以何種類型雜化軌道成鍵？

(2）NH₃和H₂O的鍵角為什么比CH₄��？CO₂鍵角為何是180°?乙烯的鍵角又為何為120°?

 

Answer 1

【答案】

(1)表中所給物質(zhì)中心原子都是以雜化軌道與其他原子成鍵的。

分子	CH4	H2O	NH3	CO2	C2H4
雜化類型	sp3	sp3	sp3	sp1	sp2

(2)NH₃和H₂O分子中N和O原子都是采取sp³雜化，但有的雜化軌道中由原子本身的孤對(duì)電子占據(jù)著，電子云密度大，對(duì)其他成鍵的電子的雜化軌道有排斥作用，所以NH₃和H₂O的鍵角被壓縮而小于109.5°。CO₂分子中C原子是以sp¹雜化的，形成兩條sp－pδ鍵，分子為直線形，所以CO₂鍵角為180°。在C₂H₄分子中，兩個(gè)C原子都采取sp²雜化，兩原子各以一個(gè)sp²雜化軌道上的電子相互配對(duì)形成一個(gè)δ鍵；每個(gè)C原子的另外兩個(gè)sp²雜化軌道上的電子分別與兩個(gè)氫原子的1s軌道的電子配對(duì)形成共價(jià)鍵；每個(gè)碳原子剩下的一個(gè)未參與雜化的2p軌道能夠以“肩并肩”的方式重疊，該軌道上的電子配對(duì)形成一個(gè)π鍵，所以C₂H₄分子中CH鍵鍵角為120°。

【解析】

試題分析：（1）甲烷是正四面體型結(jié)構(gòu)、水是V形結(jié)構(gòu)、氨氣是三角錐形結(jié)構(gòu)，所以中心原子都是sp3雜化；CO₂是直線型結(jié)構(gòu)，中心原子碳原子是sp雜化；乙烯是平面型結(jié)構(gòu)，中心原子碳原子是sp2雜化。

（2）NH₃和H₂O分子中N和O原子都是采取sp³雜化，但有的雜化軌道中由原子本身的孤對(duì)電子占據(jù)著，電子云密度大，對(duì)其他成鍵的電子的雜化軌道有排斥作用，所以NH₃和H₂O的鍵角被壓縮而小于109.5°。CO₂分子中C原子是以sp¹雜化的，形成兩條sp－pδ鍵，分子為直線形，所以CO₂鍵角為180°。在C₂H₄分子中，兩個(gè)C原子都采取sp²雜化，兩原子各以一個(gè)sp²雜化軌道上的電子相互配對(duì)形成一個(gè)δ鍵；每個(gè)C原子的另外兩個(gè)sp²雜化軌道上的電子分別與兩個(gè)氫原子的1s軌道的電子配對(duì)形成共價(jià)鍵；每個(gè)碳原子剩下的一個(gè)未參與雜化的2p軌道能夠以“肩并肩”的方式重疊，該軌道上的電子配對(duì)形成一個(gè)π鍵，所以C₂H₄分子中CH鍵鍵角為120°。

考點(diǎn)：考查分子空間構(gòu)型以及雜化軌道類型的有關(guān)判斷

點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見(jiàn)考點(diǎn)和題型，屬于中等難度試題的考查。試題綜合性強(qiáng)，在注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)鞏固和訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力。該題的關(guān)鍵是明確雜化軌道類型的判斷依據(jù)，并能結(jié)合物質(zhì)的空間構(gòu)型靈活運(yùn)用即可。