化学中的点、线、面-三水中学.doc

高考专题复习:化学中的点、线、面 中学化学中的空间想象能力主要是指以观察物质结构的实物模型、空间图式为基础，用三维的、运动的观点对物质的空间结构进行模拟、剖析、综合和计算的能力。它是近几来高考的重点内容之一。它主要包括三个方面的问题：①常见物质的键角与分子构型的关系，②晶体结构，③有机物分子共线、共面的问题。 一、常见物质的键角与分子构型的关系 物质名称 键角 分子构型 H2O 104°5′ 平面V型（角型） H2S 约90° NH3 107°18′ 三角锥形 四 面 体 P4 60° 正四面体 CH4、CCl4、金刚石 109°28′ C2H4、BF3、C6H6（苯） 120° 平面结构 CO2、CS2、C2H2 180° 直线型 二、晶胞中粒子数的计算方法 1、概念：在晶体结构中具有代表性的最小的重复单位称为晶胞。晶胞在三维空间无限地重复就产生了宏观的晶体，可以说，晶体的性质是由晶胞的大小、形状和质点的种类（分子、原子或离子）以及它们之间的作用力所决定的。由晶胞构成的晶体其化学式不是表示一个分子中含有多少个原子，而是表示每个晶胞中平均含有各类原子的个数，即各类原子的最简个数比（气态团簇分子除外！） 2、晶胞中实际拥有粒子数的计算规则： (1)处于晶胞顶点上的粒子，同时为8个晶胞所共有，每个粒子只有1/8属于该晶胞； (2)处于晶胞棱上的粒子，同时为4个晶胞所共有，每个粒子只有1/4属于该晶胞； (3)处于晶胞面上的粒子，同时为2个晶胞所共有，每个粒子只有1/2属于该晶胞； (4)处于晶胞内部的粒子，完全属于该晶胞。 三、有机物分子共线、共面的问题 原子共面共线问题思维的基础：其一是甲烷的正四面体结构；乙烯、苯、萘、蒽的平面结构；乙炔的直线结构，其二是碳碳单键可以旋转，而双键和叁键则不能旋转。 1. 甲烷的正四面体结构 在甲烷分子中，一个碳原子和任意两个氢原子可确定一个平面，其余两个氢原子分别位于平面的两侧，即甲烷分子中有且只有三原子共面(称为三角形规则)。当甲烷分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，该代替原子的共面问题，可将它看作是原来氢原子位置。 图1 甲烷的分子结构模型 其结构式可写成如图2所示。 左侧甲基和②C构成“甲烷分子。此分子中⑤H，①C，②C构成三角形。中间亚甲基和①C，③C构成“甲烷”分子，此分子中①C，②C，③C构成三角形，同理②C，③C，④H构成三角形，即丙烷分子中最多三个碳原子(①C，②C，③C)二个氢原子(④H，⑤H)五原子可能共面。 2. 乙烯的平面结构 乙烯分子中的所有原子都在同一平面内，键角为。 当乙烯分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，则代替该氢原子的原子一定在乙烯的平面内。 其结构式可写成如图4所示。 三个氢原子(①②③)和三个碳原子(④⑤⑥)六原子一定共面。根据三角形规则[⑤C⑥C,⑦H构成三角形]。⑦H也可能在这个平面上。同理至少6个原子(6个碳原子)，至多10个原子[6个碳原子和4个氢原子（每个甲基可提供一个氢原子）]共面。 3. 苯的平面结构 苯分子所有原子在同一平面内，键角为。当苯分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定在苯分子所在平面内。 甲苯中的7个碳原子（苯环上的6个碳原子和甲基上的一个碳原子），5个氢原子（苯环上的5个氢原子）这12个原子一定共面。此外甲基上1个氢原子(①H，②C，③C构成三角形)也可以转到这个平面上，其余两个氢原子分布在平面两侧。故甲苯分子中最多有可能是13个原子共面。 同理可分析萘（）分子中10个碳原子，8个氢原子18个原子共面和蒽（）分子中14个碳原子，10个氢原子，共24个原子共面问题。 4. 乙炔的直线结构 乙炔分子中的2个碳原子和2个氢原子一定在一条直线上，键角为。 当乙炔分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共线。 ①H ②C ③C ④C四原子共线，甲基中的三个氢原子一定不在这条直线上。 此分子中①C ②C ③C ④H四原子一定在一条直线上。故该分子共8个原子在同一平面上。 再如：其结构简式可写成：最少6个碳原子(因双键与双键之间的碳碳单键可以转动)，最多10个碳原子共面。 再如：中11个碳原子，萘环上的6个氢原子共17个原子共面。亚甲基上的两个氢原子分别位于平面的两侧(①C ②C ③C构成三角形。) 【典型例题】 例1：乙酸在某催化剂的作用下可生成一种重要的有机试剂A。A中的氢原子没有差别，A中含有羰基，且分子里所有的原子均在同一平面上。A很容易与水反应重新变成乙酸。（1）写出A的结构式；（2）写出A与水反应的方程式；（3）写出A分别与NaOH、NH3和乙醇反应的