2014年国庆高中化学竞赛提高班知识点梳理1

2014 年国庆高中化学竞赛提高班 知识点梳理 （第一次 ） 资料说明 本材 料用于学员 在实际授课 之前， 了解授 课方向及梳 理知识点。 同时 还附上例 题和习题 ，供学 员参考。本 材料共由 4 份 书面文档 构成。 清北学堂集中培训课程知识点梳 理 （2014年国庆集中培训课程使用） QBXT/JY/ZSD2014/9-18-1 2014-9-15 发布 清北学堂教学研究部 清北学堂学科邮箱 自主招生邮箱 数学竞赛邮箱 物理竞赛邮箱 化学竞赛邮箱 生物竞赛邮箱 理科精英邮箱 清北学堂官方博客 /tsba 清北学堂 微信 订阅号 学习资料 最新 资讯 清北学堂集中培训课程知识点梳理   原子结构与元素周期律，分子结构，氧化还原反应 目录 【学习目标】 . 2 【知识概要】 . 4 原子结构与元素周期律 . 4 分子结构部分 . 13 氧化还原反应 . 46 【学习目标】 一 核 外电 子运动 状态: 用s 、p 、d 等来表 示基 态构型 （包 括中性 原子 、正离 子和 负离子 ）核外电子排布。 竞赛的基础部分， 要会熟练的运用竞赛考察方式例如： 请写出168 号元素的 价电子排布。 二 主、 副族同族元素从上到下性质变化的一般规律； 同周期元素从左到右性质变化的一般规律。原子半径和离子半径。 要了解元素周期表中的一些简单的变化规律， 并且应用到做题当中去， 同周期从左到右的变化规律， 同主族从上到下的变化规律， 包括性质跟结构， 在竞赛题目的考查中主要是类似物质间物理化学性质的比较。 三s、p 、d 、ds 区元素的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。 这部分内容需要总结归纳结合适当的记忆， 了解原子结构跟化学性质以及在元素周期表中位置的关系。 四 分子 结构 ， 路易斯结构式，价层电子对互斥模型。 这是此时导学的重点难点部 分，大家一定要熟练掌握如何正确的书写简单物质的路易斯结构式，一定要做到非常的熟练，并且可以熟练的运用价层电子对互斥理论判断简单的单中心离子或原子的构型！ 五 杂化轨道理论对简单分子 （包括离子） 几何构型的解释。 共价键。 键长、 键角、 键能。 北京清北学堂教育科技有限公司 第 2 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   键和 键。离域 键。共轭（离域）体系的一般性质。等电子体的一般概念。 键 的极性和分子的极性。 这部分内容基本是大家理解性记忆的东西，需要大家自己总结下规律，一般用于比较两者相似结构的物质间性质。 六 氧化 还原反应  这部分重点掌握氧化还原反应的书写以及配平工作，这对于后面的分析工作以及无机的推断等题目密切相关关于氧化还原反应的一般定量计算， 简单概念的理解与应用。    第 3 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   【知识概要】 原子结构与元素周期律 一、核外电子的电子排布 1 、原子轨道电子的运动状态。 原 子核外 电子的 运动状 态可以 用四个 量子数 描述：n 、l 、m 、m s 。 实际上， 每个原子轨道可以用 3 个 整数来描述， 这三个整数的名称、 表示符号及取值范围如下： 主量子数 n ， n = 1,  2,  3,  4,  5, （只能取正整数） ， 表示符 号： K, L, M, N, O, 角量子数 l ，l = 0, 1, 2, 3 , , n 1 。 （取值受 n 的限制） ，表 示符号：s, p, d, f, 磁量子数 m ，m = 0, 1, 2, , l 。 （取值受 l 的限制） 当三个量子数都具有确定值时， 就对应一个确定的原子轨道。 如 2po就是一个确定的轨道。 主量子数 n 与电子 层对应，n = 1 时对应第一 层，n = 2 时 对应第二层， 依次类推。 轨 道的能量主要由主量子数 n 决定，n 越 小轨道能量越低。 角量子数 l 和轨 道形状有关， 它也影响原子轨道的能量。n 和 l 一定时， 所有的原子轨道称为一个亚层，如 n = 2 ，l = 1 就是 2p亚层，该亚层有 3 个 2p 轨道。n 确定时，l 值越小亚层的能量约低。磁量子数 m 与原子轨道在空间的伸展方向有关，如 2p 亚层，l=1 ， m = 0 ，1 有 3 个不同的值 ，因此 2p 有 3 种不同的空间伸展方向，一般将 3 个 2p 轨道写成 2px, 2py, 2pz。 实验表明， 电子自身还具有自旋运动。 电子的自旋运动用一个量子数 ms表示， ms称为自旋磁量子数。 对一个电子来说， 其 ms可取两个不同的数值 1/2 或1/2 。 习惯上， 一般将ms取 1/2 的 电子称为自旋向上，表示为 ； 将 ms取1/2 的电子称为 自旋向下，表示为。 实验证明， 同一个原子轨道中的电子不能具有相同的自旋磁量子数 ms， 也就是说， 每个原子轨道只能占两个电子，且它们的自旋不同。 2 、核外电子 可能的空间状态电子云的形状。 s 电子云（球形）                       p 电子云，亚 铃形，有三个方向 px  py  pz 。 d 电子云有五 个方向 dxy  dxz  dyz  dx2-y2  dz2  （ 称五个简并轨道， 即能量相同的轨道）   f 电子云有七 个方向。 例 1 、下列说 法是否正确？如不正确，应如何改正？ （1 ）s 电子 绕核旋转，其轨道为一圆圈，而 p 电子是走字形。 北京清北学堂教育科技有限公司 第 4 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   （2 ）主量子 数为 1 时， 有自旋相反的两条轨道。 （3 ）主量子 数为 3 时，有 3s、3p 、3d 、3f 四条轨 道。 分析：本题是涉及电子云及量子数的概念题。必须从基本概念出发，判断正误。 解（1 ）不正确。因为电子运动并无固定轨道。应改正为：s 电子在核外运动电子云图像或几率分布是一个球体，其剖面图是个圆。而 p 电子云图或几率密度分布是一个纺锤体，其剖面图是形。 （2 ） 不正确 。 因为 n = 1 ，l = 0 ，m = 0 ， 只有一 个 1s 原子轨 道。 应改为： 主量子数为1 时，在 1s 原子轨道中有两个自旋相反的电子。 （3 ） 不正确。 因为 n = 3 时，l 只能取 0 、1 、2 ， 所 以没有 3f。另外 3s、3p 、3d 的电子云形状不同，3p 还有 m = 0 、 1 三种空 间取 向不同 的运 动状态 ，有 3 个原子轨 道，3d有 m = 0 、 1 、 2 五种空间 取向，有 5 个原子轨道。因此应改为：主量子数为 3 时，有 9个原子轨道。 3 、核外电子 的排布 （1 ）多电子 原子的能级 鲍林根据光谱实验的结果， 提出了多电子原子中原子轨道的近似能级图， 见下图， 要注意的是图中的能级顺序是指价电子层填入电子时各能级能量的相对高低。 多电子原子的近似能级图有如下几个特点： （a ） 近似能级图是按原子轨道的能量高低排列的， 而不是按原子轨道离核远近排列的。它把能量相近的能级划为一组， 称为能级组， 共分成七个能级组。 能级组之间的能量差比较大。 徐光宪教授提出用 n 0.7 l 计算 各能级相对高低值， 并将第一位数相同的能级组成相应的能级组， 如 4s、 3d 和 4p 的 n 0.7 l 计算值相应 为 4.0 、 4.4 和 4.7 ， 它们组成第四能级组。 （b ）主量子 数 n 相同、 角量子数 l 不 同的能级，它们的能量随 l 的增大而 升高，即发生“能级分裂”现象。例如 Es 4Ed 4Ef 4。 （c ） “能级 交错”现象。例如 Es 4Ed 3Ep 4，Es 6Ef 4Ed 5Ep 6。 （2 ）排布规 则： 多电子原子的能级图  第 5 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   能量最低原理： 原子中的电子按照能量由低到高的顺序排布到原子轨道上， 遵循能量最低原理。 例如， 氢原子只有一个电子， 排布在能量最低的 1s 轨道上 ， 表示为 1s1，这里右上角的数字表示电子的数目。 根据能量最低原理， 电子在原子轨道上排布的先后顺序与原子轨道的能量高低有关， 人们发现绝大多数原子的电子排布遵循下图的能量高低顺序，这张图被称为构造原理。 泡利原理：(Pauli exclusion principle) 一个原子轨 道上最多能排布几个电子的呢？物理学家泡利指出一个原子轨道上最多排布两个电子，且这两个电子必须具有不同的自旋。 按照能量最低原理和泡利不相容原理， 硼原子 B 的电子排 布是 1s22s22p1。 其轨道 表 示式如图：   1s 2s 3s 4s 5s 6s 7s 2p 3p 3d 4p 4d 4f 5p 5d 5f 5g 6p 6d 6f      7p 7d 7f               按照 n 0.7l 的大小顺序排列 1s 2s 2p 3s 3p  第 6 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   洪特规则：氮原子的电子排布是 1s22s22p3，那么 2p 轨道上 的 3 个电子 在 3 个 2p 轨道如何排布呢？  洪特在研究 了大量原子 光谱的实验 后总结出了 一个规律， 即电子在能 量相同的轨 道上排布时， 尽量分占不同的轨道且自旋平行， 这样的排布方式使原子的能量最低。 因此， 氮 原子的 3 个 2p 电子在 3 个在 2p 轨道上 的排布为： 2p                经验的补充规则： 等价轨道全充满、 半充满、 全空的状态比较稳定。 如 24 号元素 Cr和 29 号元素 Cu 的电子排 布式分别写为： Cr ： 1s22s22p63s23p63d54s1          Cu ：1s22s22p63s23p63d104s1。 电子填入轨道的次序： 注意：具体元素原子的电子排布情况应尊重实验事实。 （3 ）表示方 法： 轨道表示法 如：C 一个方框表示一个轨道。、表示不同自旋方向的电子。 电子排布式（亦称电子组态） 如：C  1s2 2s2 2p2 式中右上角的数字表示该轨道中电子的数目。 下面是需要重点记忆的几种特殊情况： 1 5 34s dCr 1 10 34S dCu 1 5 45S dMo 10 4dPd1 7 45s dRu 1 8 45S dRh 1 9 56S dPt 1 4 45 dbNs  2 4 54s dW 2 1 0 46S 5d fLa    例 2 、试 写出下列物种的电子排布式 （1 ）13Al3    （2 ）17Cl      （3 ）24Cr      （4 ）47Ag       1s   2s       2p 北京清北学堂教育科技有限公司 第 7 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   分析：由物种的带电性，确定其电子总数，再按电子排布规律写出电子结构。 解： 微粒 电子排布式 13Al3 1s2 2s2 2p6或He2s2 2p6 17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6或Ne3s2 3p6 24Cr 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5 4s1或Ar3d5 4s1 47Ag 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s1或Kr4d10 5s1 二、元素周期律 1 、原子的电 子层结构和周期律 （1 ）随核电 荷增大电子呈周期性分布，每个周期的电子由 s ? ? p 逐个增入。 （2 ）新周期 开始出现新电子层。周期序数= 原 子的电子层数 n 每周期中元素的数目等于相应能级组中原子轨道所能容纳的电子的总数。 （3 ）主族元 素的族序数 = 原子最外 层电子数 副族元素族序数= 原子 次外层 d 电 子数与最外层 s 电子数之和 （B、B、B 除外） （4 ）周期表 按电子层结构分五个区（s 、p 、d 、ds 、f ） ，如 下图所示。   元素金属性和非金属性的递变： 从左到右， 金属性逐渐减弱； 从上到下， 金属性逐渐 增强。 周期律：元素的性质随元素原子序数的增加而呈周期性变化的规律。 2 、元素基本 性质的周期性原子结构与原子参数的关系 （1 ）有效核 电荷：Z*  S区 ns12 d区 (n-1)d19ns12 p区 ns2np16 f 区 (n-2)f  014(n-1)d 01ns2 ds区 (n-1)d10ns12 第 8 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   （2 ） 原子半 径： 两个原子核间距的一半 （原子半径通常包括金属半径、 共价半径和范德华半径） 。 H                               He 37                             122 Li   Be   B   C   N   O   F    Ne 123  89  80  77  70   66   64  160 Na  Mg   Al   Si   P    S   Cl   Ar 157  136  125 117  110  104  99  191 K    Ca 203  174 La 系收缩结果使镧系以后的元素原子半径与下一周期相应的同族元素原子半径非常接近。故性质相似，难分离，自然界共生。 （3 ）电离能 （势）I 定义： 元素的气态原子在基态时失去一个电子成为一价气态正离子所需要的能量， 称元素的第一电离能。 基态 M （g ） ? ?eM (g) ? ?eM2 (g) ? ?e M3 (g)  例如：Al(g) ? ?eAl (g) 第一电离能 I1= 578 kJmol-1；第二电离能 I2=1823 kJmol-1； 第三电离 能 I3=2751 kJmol-1 Z*= Z 内层电子 大； 同层电子间 小； 外层电子= 0 ；       Zr    Nb    Mo    Ru    Rh    Pd      145   134    129   124    125   128 La    Hf    Ta     W    Os     Ir     Pt                     部分元素原子半径/pm 第 9 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   I 大，难失电子；I 小，易失电子，金属性强。 规律：同周期 Z* 增 大，半径减小，稍有起伏（半充满、全充满结构稳定） 。 同族元素 Z* 增加不多 ，半径增大起主导作用。 长周期中也有起伏，I 增大不如短周期明显。 （4 ）电子亲 合能 定义： 一个基态的气态原子得到一个电子形成一价气态负离子所放出的能量。 称该原子的第一电子亲合能。 习惯上把放出能量的电子亲合能 EA用正号表示。 O(g) e ? ? O(g)  EA=141.8 kJmol 1 EA反映原子得电子难易程度。EA大，易得电子，非金属性强。 规律：自左向右 Z* 核 电荷大，半径减小，易与电子形成 8 电子稳定结 构。 半充满，全充满时 EA小，例如：氮族，稀有气体。 同一主族自上而下 EA变小， 但第二周期例外， 如：F 、O 、N 比 Cl 、S 、P 小。 （5 ）电负性 ：原子在分子中吸引电子的能力。 1932 年化学 家鲍林(L. Pauling) 指出:“电负性是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度。”并提出：F 的 负电性为 4.0 ，其它原子的负电性均为相对值，以 Xp 表示。Xp 的数值越大, 表 示该元素的原子吸引电子的能力就越强; 反之, Xp 的数值 越小, 表示 该元素的原子吸引电子的能力就越弱。 。 At 270 Po 183 Bi 91 3 Pb 35 1 Tl 19 3 Cs 45 5 I  295 Te 190 Sb 103 Sn 107 In 28 9 Rb 46 9 Br 325 Se 195 As 78 2 Ge 119 Ga 28 9 K 48 4  Cl 349 S 200 P 72 0 Si 134 Al 42 5 Na 59 6 F 328 O 141 N  -7 C 122 B 26 7 Li  59 6 H  72.8 部分元素的第一电子亲合能(kJmol 1)   第 10 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   从上表可以看出： 周期表中从左到右电负性逐渐增大， 从上到下电负性逐渐减小。 电负性可用于区分金属和非金属。 金属的电负性一般小于 1.9 ， 而非金属元素的电负性一般大于 2.2，处于 1.9 与2.2 之间的元 素人们把它们称为“类金属” ，它们 既有金属性又有非金属性。  周期表中左上角与右下角的相邻元素， 如锂和镁、 铍和铝、 硼和硅等， 有许多相似 的性质。 例如， 锂和镁都能在空气中燃烧， 除生成氧化物外同时生成氮化物； 铍和铝的氢氧化物都具有两性；硼和硅都是“类金属”等等。人们把这种现象称为对角线规则。  例 3 甲元素 是第三周期 p 区元素， 其 最低化合价为 -1 价 ； 乙 元素是第四周期 d 区元 素，其最高化合价为 4 价， 填写下表： 元素 价层电子构型 周期 族 金属或非金属 电负性相对高低 甲      乙      分析： 根据题意， 甲元素处于周期表 p 区， 为 主族元素， 其最低化合价为 1 价， 则它最外层电子构型为 3s2 3p5，所以甲为第三周期 VII A 族的非金属元素，具有较高的电负性。 同理可推测乙元素的外层电子构型及其在周期表中的位置和它较低的电负性。 解： 元素 价层电子构型 周期 族 金属或非金属 电负性相对高低 甲 3s2 3p5 3 VII A 非金属 较高 乙 3d2 4s2 4 IVB 金属 较低 例 4 、 已知某元素在氪前， 当此元素的原子失去 3 个电子后， 它的角量子数为 2 的轨道内电子恰好为半充满，试推断该元素。 分析： 此题是根据离子的结构推断相应元素的试题。 只不过常见的此类问题提到是电子Rn (2 6) Xe 2 58 Kr 2 97 Ar Ne He At (2 39) I 2 36 Br 2 68 Cl F Po (2 19) Te 2 16 Se 2 42 S O Bi (2 01) Sb 1 98 As 2 21 P N Pb 1 85 Sn 1 82 Ge 1 99 Si C Tl 1 79 In 1 66 Ga 1 76 Al B Ba 0 88 Sr 0 96 Ca 1 03 Mg Be Cs 0 66 Rb 0 71 K 0 73 Na Li H   部分元素的电负性   第 11 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   层、 电子亚层， 而未涉及主量子数和角量子数， 所以此题关键是搞清角量子数为 2 的轨道属于 d 亚层。 解：l = 2 为 d 亚层， 只有 第四周期及其后各周期的 d 区和 p 区元素才有此结构。 失去 3个电子后，d 轨道为半充满的元素一定是在 d 区 ， 即为副族元素。 氪为第四周期元素， 故此元素必定为第四周期的副族元素。 M3 ? ?e 3M   3d5    3d6 4s2 （半充满） 故该元素为 26 号元素 Fe 。 例 5、现有 A 、B 、C 、D 四种元素，A 是第五周期 IA 族元素，B 是第三周期元素。B 、C 、D 的价电子分别为 2 、2 和 7 个。 四种元素原子序数从小到大的顺序是 B 、C 、D 、A 。已知 C 和 D 的次外层电子均为 18 个。 （1 ）判断 A 、B 、C 、D 是什么元素？ （2 ）写出 A 、B 、C 、D 的简单离子； （3 ）写出碱 性最强的最高价氧化物水化物的化学式； （4 ）写出酸 性最强的最高价氧化物水化物的化学式； （5 ）哪种元 素的第一电离能最小？哪一种元素的电负性最大？ 分析： 根据 A 在周期表的位置、B 的周期数及最外层电子数，C 、D 的最外层和次外层的电子数及四元素原子序数的大小关系，就可以判断出四元素。 解：（1 ）ARb 、BMg 、CZn 、DBr 。 （2 ）Rb 、Mg2 、Zn2 、Br （3 ）碱性最 强的为 RbOH （4 ）酸性最 强的为 HBrO4 （5 ）元素 Rb 的第一电离 能最小；Br 的电负性最大。      第 12 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   分子结构部分 一、 共价键理论 化学键的类型：离子键、共价键、金属键 【问题】什么是共价键？共价键有什么特点？共价键的类型有哪些？它们有什么区别？ 1 价键理论的两个基本要点是： 成键的两个原子各提供一个自旋方向相反的未成对价电子进行配对， 形成共价键。成键电 子 所在的原 子 轨道相互 尽 可能最大 限 度的重叠 ， 成键原子 间 电子出现 的概率密度愈大，形成的共价键愈牢固，分子愈稳定。 2 共价键的 特点 (1) 饱和性： 一个原子有几个未成对电子， 就可以和几个自旋相反的电子配对， 形成共价键. （2 ）方向性 ： ，sp 、p p 、p d 原 子轨道的重叠都有方向性。 3.共价键的 类型 键：沿着键轴的方向，发生“头碰头”原子轨道的重叠而形成的共价键，称为 键. 特点是重叠程度大，键强，稳定性高。 键可以旋转 镜 面对 称 键：原子轨道以“肩碰肩”的方式发生重叠而形成的共价键，称为 键。特 点是重叠程度较小，键能小，电子活动性较高，是化学反应的积极参加者。 共价单键是 键； 共价双 键有一个 键， 一个 键； 共价三键由一个 键， 两个 键。 键不如 键稳定 。      “肩碰肩 ”重叠： 第 13 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   d d 离域大 键       离域大 键是由多个原子( 三个或以上) 的 p 轨道以" 肩并肩" 方式重叠形成的共价键。  形成条件：参与形成大 键的原子必须在同一平面上( 即只有 sp ，sp2和 dsp2三种杂 化才有可能形成大 键) ； 每一原子都有一相互平行的 p 轨道( 它们必须都是未参与杂化的p 轨道) ；p 电子的总数小于 p 轨道 数目的两倍.    通常中 心原子为第二周期元素, 如 B,C,N,O(S 也可), 配位原子也为第二周期元素, 如 N,O,(F), 它们 之间容易形成大 键. 4. 形成共价 键的条件： （1 ）要有单 电子； （2 ）原子轨 道能量相近； （3 ）电子云 最大重叠； （4 ） 必须相对于键轴具有相同对称性原子轨道 （即波函数角度分布图中的 、 重叠，? 、? 重叠 ，称为对称性一致的重叠） 。    5. 共价键 的本质: 根据对称匹配条件，符号相同的原子轨道重叠时，原子核间电子云密 度增大， 增强了两个核对核间负电荷区域的吸引力， 使体系的能量降低， 这表明共价键仍是 一种电性作用力。 6 键长：两 个成键原子 A 和 B 的平 衡核间距离。  键长是 了解分子结构的基本构型参数，也是了解化学键强弱和性质的参数。  对于由相同的 A 和 B 两 个原子组成的化学键：键长值小，键强；键的数目多，键长值小；在原子晶体中，原子半径越小，键长越短，键能越大。 影响键长大小的因素：成键原子的大小、原子核电荷数、化学键的性质（如：单键、 北京清北学堂教育科技有限公司 第 14 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   双键、三键、键级、共轭等）    在实际 的分子中， 由于受共轭 效应、空间 阻碍效应和 相邻基团电 负性的影响 ，同一 种化学键键长还有一定差异。  【 练习】 对比 O2 、O2、O2、O22-中氧氧键的 键长大 小。 从左到 右依 次增大 7 键能： 指 1.01 105Pa 和 25 摄氏度下（常温常压下） ，将 1mol 理想气体分 子AB 拆开为中 性气态原子 A 和 B 所需 要的能量（单位为 KJ ?mol-1）。 键 能的大 小体 现了共 价键 的强弱 ，键 能越大 ，化学键越 牢固 ，含有该键的分子越 稳定 。 键 能又称 解离 能。 例如 Cl2和 I2的键 能分别 为 239.74 千焦/ 摩、148.95 千焦/ 摩。对 于分子 ，Cl2比 I2稳 定，对 于原 子，Cl 比 I 活泼 。 化 学键能 的大 小与许 多因 素有关 ， 其 中主要 的因 素是被 键连 接在一 起的 原子间电负 性差异 。 8 键 角 ： 分子 中和 两个 相邻化 学键 之间的 夹 角 。例如 H2O 分 子中两个 H O 键的 夹角为 104.5 ，CO2分 子中两 个 C=O 键 间的夹 角为 180 。 影响分子键角的因素很多, 但主要因素是中心原子价层电子对的类型、 杂化轨道的类型、孤电子对和成键原子的电负性。 键长 和键角决定分子的 空间 构型。H2O 和 CO2同是三 原子 分子，但 H2O 分子是V 形而 CO2分子是 直线 形。NH3分子中三个 N H 键的键长相等，两个 NH 键之间的夹角为 10720 ，NH3分子呈三角锥形。又如 CH4分子，四个 CH 键的键 长相等，CH 键 之间的 夹角 均为 10928 ，CH4分子 是 正四 面体 形。 周期 表 中， 同族 非金 属 元 素的氢 化物 或卤化 物， 组成 相似 ， 分 子结构 相同 ， 例如：第 A 族元素 形成的 CH4、CCl4、SiH4、SiF4等， 它们的分 子均是 正四 面体结 构。又如 氧族的 氢化 物 H2O 、H2S 、H2Se 等 ，它们 的分 子均是 V 形 结构。 9.极性 键和非 极性键 成 键双方 是同 种元素 的原 子， 吸引共 用电子 的能 力相同， 共 用电子 对不 偏向于 成键 原子的 任何 一方, 这样 的共价 键是 非极性 共价 键 （简 称非 极性键） 。 成 键双方 是不 同元素 的原 子， 它们吸 引电子 的能 力不同， 共 用电子 对将 偏向电 负性 较大即 吸引 电子能 力较 强的一 方， 这样的 共价 键是 极性 共价 键 （ 简称 极性键） 。 二、杂 化 轨道理 论 问题的提出： 基态 C 原子 只有 2 个单 电子即只有两个未成对电子，为何可以与 4 个 H 原子形成 CH4分子？即如何来解决共价键的饱和性呢？又如何解释 CH4分子的正四面体结构？ 水分子中的HOH = 104.5 ，与根 据 2 个 H 原子的 1s 原子 轨道与 O 原子的 2px、2py原子轨道重叠，形成 90 角 不符。即如何来解决共价键的方向性？ 杂化轨道理论- 解决共 价键的饱和性和方向性 杂化轨道理论（hybrid orbital theory ）是 1931 年由 Pauling 等 人在价键理论的基础上提出， 它实质 上仍属于现 代价键理论 ， 但它在成 键能力、分 子的空间构 型等方面丰 富和发展了现代价键理论。 北京清北学堂教育科技有限公司 第 15 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   1. 杂化轨道理 论的要点是什么？ 答： 在成键过程中， 由于原子间的相互影响， 同一原子中几个能量相近的不同类型的原子轨道（ 即波函数） ， 可以进行线 性组合，重 新分配能量 和确定空间 方向，组成 数目相等的新的原子轨道， 这种轨道重新组合的过程称为杂化 （hybridization ） ， 杂化后形成的新轨道称为 杂化轨道（hybrid orbital）。  杂化轨道 的角度波函 数在某个方 向的值比杂 化前的大得 多，更有利 于原子轨道 间 最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来轨道的成键能力强。  杂化轨道 之间力图在 空间取最大 夹角分布， 使相互间的 排斥能最小 ，故形成的 键 较稳定。 不同类型 的杂化轨道 之间的夹角 不同，成键 后所形成的 分子就具有 不同的空间 构型 。    2. 轨道 杂化类型及实例        按参加杂 化的原子轨道种类， 轨道的杂化有 sp 和 spd 两种 主要类型。 按杂化后形成的几个杂化轨道的能量是否相同，轨道的杂化可分为等性杂化和不等性杂化。 sp 型杂化    能量相近的 ns 轨道和 np 轨道之间的杂化称为 sp 型杂化。按参加杂化的 s 轨道、p 轨道数目的 不同，sp 型 杂化又可分为 sp 、sp2 、sp3 三种杂化。 sp 杂化      由 1 个 s 轨道和 1 个 p 轨道组合成 2 个 sp 杂化轨道的过程称为 sp 杂化，所形成的轨道称为 sp 杂化轨道。 为使相互间的排斥能最小， 轨道间的夹角为 1800 。当 2 个 sp 杂化轨道与 其他原子轨道重叠成键后就形成直线型分子。  如： BeCl2 、 CO2、 CS2、 C2H2中的铍 或碳均采取 sp 杂化， 试画 出四种物质的结构式。 sp2杂化   由 1 个 s 轨道与 2 个 p 轨道组合成 3 个 sp2 杂化轨道的过程称为 sp2 杂化。为使轨道间 的排斥能最小，3 个 sp2杂化轨道呈正三角形分布， 夹角为 1200。当 3 个 sp2杂化轨道 分别与其他 3 个相 同原子的轨道重叠成键后，就形成正三角形构型的分子。    如：BF3、C2H4中 B 、C 均采取 sp2杂化。试画出其结构式。 sp3杂化  ?  sp3杂化轨道是由 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道组合成 4 个 sp3杂化轨道的过程称为sp3 杂化。 为 使轨道间的排斥能最小， 4 个 sp3杂化 轨道间的夹角均为 109 0 28 。当它们分别与其他 4 个相同原子的轨道重叠成键后，就形成正四面体构型的分子。sp3杂化轨道 用于形成单键 ( 含 1 个 键). 如：甲烷，试写出电子式，画出其结构式 【练习 2】 试说明BeCl2分子的空间构型。 BF3分子的空间构型。 CCl4分子的空间构型。   解： 实 验测出，BeCl2分子中有 2 个完全等同的 Be-Cl 键 ，键角为 1800，分子的空间构型为直线。 Be 原子的 价层电子组态为 2s2。 在形成 BeCl2 分子的过程中， Be 原子的 1 个 2s 电子被激发到 2p 空轨道 ，价层电子组态为 2s12px1，这 2 个含 有单电子的 2s 轨道和 2px轨道进行 sp 杂 化，组成夹角为 1800 的 2 个能量相同 的 sp 杂化轨 道，当它们各与 2 个 Cl 原子中含有单电子的 3p 轨道 重叠， 就形成 2 个 sp-p 的 键， 所以 BeCl2分子的空 间构型为直线。 实验测定，BF3分子中 有 3 个完全 等同的 B-F 键，键角为 1200 ，分子的空间构型为正三角形。BF3分子的中心原子是 B ，其价层电子组态为 2s22px1 。在形成 BF3分子 的过程中，B 原子的 2s 轨道上 的 1 个电子 被激发到 2py空轨道， 价层电子组态为 2s12px12py1，1 个 北京清北学堂教育科技有限公司 第 16 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   2s 轨道和 2 个 2p 轨道进 行 sp2杂化， 形成夹角均为 1200 的 3 个完全等同的 sp2杂化轨道， 当它们各与 1 个 F 原子的含有单电子的 2p 轨道重 叠时，就形成 3 个 sp2-p 的 键。故 BF3 分子的空间构型是正三角形。 近代实验测定表明，CCl4分子的空 间构型为正四面体。即中心原子 C ，其价层电子组态为 2s12px12py1  。在形成 CCl4分子 的过程中， C 原子的 2s 轨道上的 1 个电子 被激发到 2pz空轨道，价层电子组态为 2s12px12py1 ，1 个2s 轨道和 3 个 2p 轨道进 行 sp3杂化， 形成夹角均为 109 0 28 的 4 个完全等同的 sp3杂化轨道， 当它们各与 1 个 F 原子的含有单电子的 2p 轨道重叠时， 就形成 4 个 sp3-p 的 键。故 CCl4 分子 的空间构型是正四面体。 杂 化 类 型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道  1 个 s 1 个 p   1 个 s 2 个 p   1 个 s 3 个 p  杂 化 轨 道 数  2 个 sp 杂化 轨道  3 个 sp2杂化轨道  4 个 sp3杂化轨道 杂化轨道间夹角 180 120 109 28 空 间 构 型 直线形 正三角形 正四面体形 实 例 CO2、CS2、C2H2 BF3、C2H4 CH4 、CCl4 spd 型杂化       能量相 近的（n -1 ）d 与 ns 、np 轨道或 ns 、np 与 nd 轨道 组合成新的 dsp 或 spd 型杂化 轨道的过程可统称为 spd 型杂化。     一般这种类型的杂 化比较复杂 ，它们通常 存在于过渡 元素形成的 化合物中（ 将在以 后的配位化合物中介绍）。下面列出几种典型的杂化实例：   等性杂 化和不等性杂化       等性 杂化      杂化后所 形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例相等， 能量完全相同， 这种杂化称为等性杂化 （equivalent hybridization ） 。 通常， 若参与杂化的原子轨道都含有单电子或都是空轨道， 其杂化是等性的。 如上述的三种 sp 型杂化， 即 BeCl2、BF3和 CH4分子中 的中心原子分别为 sp 、sp2和 sp3等性杂化。在配离子Fe （CN ）63- 和Co （NH3 ）62 中，中心原子分别为 d2sp3和 sp3d2等性杂化。   杂 化 类 型 dsp2 dsp3 d2sp3 或 sp3d2 参与杂化的原子轨道 一个 d 1 个 s 2 个 p 一个 d 1 个 s 3 个 p 2 个 d 1 个 s   3 个 p 杂 化 轨 道 数 4 5 6 空 间 构 型 平面四方形 三角双锥 正八面体 杂化轨道间夹角 90 90 （轴与平 面） 120 （平面 内） 180 （轴向 ） 90 （轴与平 面、平面内） 180 （轴向 ） 实 例 Ni(CN)42- PCl5 Fe(CN)63- ,Co(NH3)62 17 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理      不等 性杂化      杂化后所 形成的几个杂化轨道所含原来轨道成分的比例不相等而能量不完全相同， 这种杂化称为不等性杂化（nonequivalent hybridization ）。通常，若参与杂化的原子轨道中， 有的已被孤对电子占据，其杂化是不等性的。      判断等性 杂化和不等性杂化关键点： 每个杂化轨道的状态是否一样， 若杂化轨道数与结合的原子数相等，是等性杂化，杂化轨道数大于结合的原子数时是不等性杂化。      实例分 析 1： 氨气和氟气可以反应生成三氟化氮和氟 化 铵 。 试 说 明 NH3和 NF3分子的空间构型。   解：实验测知，NH3分子中有 3 个 N-H 键，键角为 1070 ，分子的空间构型为三角锥形（习惯上孤对电子不包括在分子的空间构型中）。N 原子是 NH3 分子的中 心原子，其价层电子组态为 2s22px12py12pz1 。在形成 NH3分子的过程中，N 原子的 1 个已被孤对电子占据的 2s轨道电子占据的 2s 轨道与 3 个含有单电子的 p 轨道进行 sp3杂化，但在形成的 4 个 sp3杂化轨道中， 有 1 个已被 N 原 子的孤对电子占据， 该 sp3杂化轨道含有较多的 2s 轨道成分， 其余3 个各有单电子的 sp3杂化轨道则含有较多的 2p 轨道成分，故 N 原子的 sp3杂化是不等 性 杂化。当 3 个含 有单电子的 sp3杂化轨道各与 1 个 H 原子的 1s 轨道 重叠， 就形成 3 个 sp3-s 的 键。 由于 N 原子中有 1 对孤对电子不参与成键， 其电子云较密集于 N 原子周围， 它 对成键电子对产生排斥作用，使 N-H 键的夹角被压缩至 1070 （小于 10928 ） ，所以 NH3分子的空间构型呈三角锥形。 NF3的结构与氨气相似：3 个含有单电子的 sp3杂化轨道各与 1 个 F原子的 2p 轨道重叠， 就形成 3 个 sp3-p 的 键。 由于 N 原子中 有 1 对孤对电子不参与成键，其电子云较密集于 N 原 子周围， 它 对成键电子对产生排斥作用， 使 N-F 键的夹角被压缩至约 1070 （小于 10928 ） ，所以 NF3分子的空间构型呈三角锥形。  实例分析 2： 试解释 H2O 分子的空间构型。   解： 实验测得，H2O 分 子中有 2 个 O-H 键， 键 角为 104045'， 分子的空间构型为 V 形。 中心原子 O 的价 层电子组态为 2s22px22py12pz1 。 在形成 H2O 分子 的过程中，O 原子以 sp3不等性杂化形成 4 个 sp3不等性杂化轨道，其中有单电子的 2 个 sp3杂化轨道含有 较 多 的 2p 轨道 成分， 它们各与 1 个 H 原子的 1s 轨道 重叠， 形成 2 个 sp3-s 的 键， 而余下 的 2 个含有较多 2s轨道成分的 sp3杂化轨道各被 1 对孤对电子占据， 它们对成键电子对的排斥作用比 NH3分子中的更大， 使 O-H 键夹 角压缩至 104045' （小于 10928 ， 比 NH3分子的键角也小） ， 故 H2O分子具有 V 形空间构型。 杂化轨道示意图   sp ：   sp2:  sp3: sp3d: sp3d2:   【练习】 关 于原子轨道的说法正确的是（    ）    A. 凡中心原 子采取 sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体.                B. CH4分 子中的 sp3杂化轨道是由 4 个 H 原子的 1s 轨道和 C 原子的 2p 轨道混合起来而 形成的;                                                    C.  sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨 道混合起来形成的一组能量相 等的新轨道;                                                D. 凡 AB3型 的共价化合物, 其中心原子 A 均采用 sp2杂化轨道成键.    第 18 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   说明：杂化轨道理论的引入解释了共价键的饱和性和方向性。实际上只有已知分子几何构型，才能确定中心原子的杂化类型。要根据分子的实际空间构型，在联系所学各种理论，分析研究看用如何解释才合理。例如：BF3和 NF3，前者 为平面三角形，后者为三角锥型，我们就可以推断 BF3中的 B 原子采取 sp2杂化，NF3中的 N 原子采取 sp3杂化. 在不同的分子或原子团中，同一种中心原子在不同共价分子中可以采取不同的杂化类型. 例如：P 原子：PCl3（sp3）、PCl5（sp3d）、PCl4 （sp3）、PCl?6（sp3d2），      结合 的原子数 孤电子对数= 杂化轨道数     C 原子：C2H6（sp3）、C2H4（sp2）、C2H2（sp ）     有机物 中，某个碳原子结合的原子数= 其杂化轨道数 杂化 轨道理论成 功地解释了 部分共价分 子杂化与空 间构型关系 ，但是，仅 用杂 化轨道 理论 预测有 时是 难以确 定的 。 那么如何简单地来推测共价分子或离子的几何构型呢？ 三、价层电子对互斥理论（VSEPR 理论）       1940 年由 Sidgwick 和 Powell 总结归纳了许多已知的分子构型后提出了价层电子对互斥理论，用于判断分子或离子的空间构型。 1. 基本思想： 在共价分子或共价型离子中， 中心原子周围的电子对所占的空间 （成键电子对和孤对电子对） 尽可能采用使之本身受到的静电排斥最小的理想的几何构型， 即尽可能使中心原子周围的各电子对的距离达到最大. 2. 说明：该法 适用于 主族 元素间 形成 的 ABn型分 子或离 子。 一 个共价 分子 或离子 中， 中心 原子 A 周 围所配置 的原子 B （ 配位 原子） 的几 何构型， 主要决定 于中心 原子 的价电 子对 中各电 子 对 间的相 互排 斥作用。 所 谓价层 电子 对，指 的是形 成 键 的电子对 和孤对 电子 。孤对 电子 的存在 ，增 加了电 子对 间的排 斥 力 ，影 响了分 子中 的键角 ，会 改变分 子构 型的基 本类 型。根据此 理论 ，只要 知道分 子或 离子 中的中 心原 子上的 价层 电子对 数， 就能比 较容 易而准 确地 判断 ABn 型共 价分子 或离 子的空 间构 型。 3. 判断分子几 何构型的步骤： 确定中心原子的杂化类型? 计 算中心原子周围的成键电子对数目和孤对电子对数目. 计算共价 分子或共价型离子的价电子总数(nv) ； 北京清北学堂教育科技有限公司 第 19 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理     4PCl  n v = 5 4 7 ? 1 = 32           PCl5  n v = 5 5 7 = 40   ?6PCl  n v = 5 6 7 1 = 48           XeF4  n v = 8 4 7 = 36 n v 8 = 商(1) - 余数(1)  ，           商(1) = 成键电 子对数( 键数) ； 余数(1) 2 = 商(2)  - 余数=1 或0  ，    商(2) = 孤对电 子对数； 商(1) 商(2) = 中心 原子的杂化轨道数（若余数还有 1 ， 则也当作一对孤对电子对） ； 实例： XeF2 XeOF4 XeO3 ?3I 中心原子 Xe Xe Xe I 价电子总数 8 14=22 8 6 28=42 8 18=26 21 1=22 成键电子对数 22/8 = 26 42/8 = 52 26/8 = 32 22/8 = 26 孤对电子对数 6/2 = 3 2/2 = 1 2/2 = 1 6/2 = 3 价 层电子 对数 2 3=5 5 1=6 2 1=4 2 3=5 杂化轨道数 5 6 4 5 中心原子杂化类型 sp3d sp3d2 sp3 sp3d 杂化轨道空间构型 三角双锥 八面体 正四面体 三角双锥 分子的空间构型 直线形 四方锥形 三角锥形 直线形 价层电子对数、电子对的空间排布、孤电子对数与分子的空间构型的关系列于下表： 价 层电子对数 电子对空间排布 孤 电子对数 配位原子数 分子实际空间构型 举例 2 直线形 0 2 直线形 BeCl2、BeH2 3 平面三角形 0 3 平面三角形 BF3 1 2 V 形( 角形) SnCl2、NO2- 4 正四面体 0 4 四面体 CCl4 1 3 三角锥形 NH3 2 2 V 形（角形） H2O 5 三角双锥 0 5 三角双锥 PCl5 1 4 变形四面体 SF4 2 3 T 形 ClF3、XeOF2   第 20 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   3 2 直线形 ICl2- 、I3-、XeF2 6 正八面体 0 6 正八面体 SF6 1 5 四方锥 IF5、 2 4 平面正方形 FCl4-、XeF4 【练习 1 】按 照理想的几何构型，画出下列分子几何构型图. 4PCl （正四面体）         5PCl （三角双锥）         ?6PCl （正八面体） ClClClClP ClClClPClClPCl ClCl ClClCl      【练习 2】 ClF3分子中，Cl 原子采取什么杂化？ ClF3分子可 以画出三种不同的空间几何构型，那种最稳定？                                                           (I)                (II)                   (III) 【解析】 对于 ClF3  (4 7) 8 = 34 4 2 = 2， 故采取 sp3d 杂化 如果遇到存在几种可能的空间几何构型时， 要选择最稳定的结构式， 即各电子对间的排斥力最小。对于三角双锥而言，抓住 90键角 之间的排斥力，因为最小角之间的排斥力最大. 各电子对之间排斥力的大小顺序为：孤对电子对 ? 孤对电子对 孤对电子对双键 孤对电子 对单键 双键双键 双键 ? ? 单键 单键单键 分析 ClF3的 三种结构如下表： 90 (I) (II) (III) 孤对电子对? 孤对电子 对 0 1 0 孤对电子对 ? 成键电子 对 6 3 4 成键电子对 ? 成键电子 对 0 2 2 所以构型(III) 最稳定，即孤对电子对放在平面内，ClF3的几 何构型为 T 型. 【练习】请把所有分子的杂化类型和几何构型总结于下表： 北京清北学堂教育科技有限公司 第 21 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   杂 化 类 型 sp sp2 sp3 分 子 类 型 AB2 AB3 AB2E AB4 AB3E AB2E2 分子几何构型       实           例     注：A 为中心原子，B 为中心原子结合的原子，E 为孤对电子。 杂 化 类 型 sp3d sp3d2 分 子 类 型 AB5 AB4E AB3E2 AB2E3 AB6 AB5E AB4E2 分子几何构型        实           例     答案： 杂 化 类 型 sp sp2 sp3 分 子 类 型 AB2 AB3 AB2E AB4 AB3E AB2E2 分子几何构型 直线型 平面三角形 V 型 正四面体 三角锥型 V 型 实           例 CO2 CS2 BF3 NPCl2 SO2 ONCl XeO4 CCl4 NCl3 AsH3 H2O OF2 杂 化 类 型 sp3d sp3d2 分 子 类 型 AB5 AB4E AB3E2 AB2E3 AB6 AB5E AB4E2 分子几何构型 三角双锥 歪四面体 T 型 直线 正八面体 四方锥 平面四方 实           例 PCl5 AsCl5 TeCl4 SCl4 ClF3 XeOF2 ?3I XeF2 SF6?6PCl XeOF4 IF5 XeF4 ?4IF 四、路易斯结构式 1. 柯赛尔 的“八 隅律”  认为 稀有 气体的 8e 外层是 一种 稳定构 型。 第 22 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理    其它 原子 倾向于 通过 共用电 子而 使其外 层达 到 8e 外层 也是稳 定的 （H 为 2e）。 如： HCN 中的 C 和 N 【 注】不 是所 有化合 物中 都符合 八隅 律 2.分子 结构的 表示方 法： 注 意：电 子式 、结构 式、 路易斯 结构 式的区 别和 联系 电 子式： 用小 黑点表 示原 子最外 层上 的电子。 共 用电子 对及 孤电子 对都 用小黑 点表 示。如 ：CO2的电子式 为： 结 构式： 把电 子式中 一个 电子对 用一 个“”表示，“ ” 表示 共用两 对电 子， ；“”表 示共用 三对 电子。 即是 物质的 结构 式。如 ： CO2的结构式 为：O=C=O ，H2O 为：HOH ，O2为：O O Lewis 结 构式 ： 键合 电子 用线连 。“”表 示共用一 对电子 HH ；“ ”表 示共用 两对 电子；“” 表示共 用三 对电子 。孤 对电子 用小 黑点。 如：CO2的 Lewis 结 构式 为： ，N2为： 【练习】写出下列物质的 Lewis 结构 式 H2O NH3 CH4 H2O2 N2H4 BeCl2 BF3 CCl4        HCHO COCl2 CS2 HCOOH NH4Cl CO(NH2)2 NCl3 PCl5        CO32 SO42 I3 O2 N2 C2H4 HSO3NH2 氨基磺酸       Lewis 结构 式的书写        PSPSPSPP4S3 HN3 H N N NH N N NH N N N  第 23 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   CH2N2（重 氮甲烷）         ，HCHN NHCHN N 【注意】在上述 Lewis 结构式中在满足总电子数不变的前提下，除 H 外其它原子要满足八 隅律即 八电子 稳定 结构，在这 种情况 下可 以写出 多种 可能的 Lewis 结构式 。         当 Lewis 结构 式不只一种形式时，如何来判断这些 Lewis 结 构式的稳定性呢？ 如 HN3可以 写出三种可 能 的 Lewis 结构式，5N 可以写出四种可能的 Lewis 结构式，而重氮甲烷只 能写出两 种可能的 Lewis 结构式. 3. Lewis 结 构式稳定性的判据 ? 形式电荷 QF（formal charge ） (1) QF的由来  以 CO 为例 达到 8 个电 子需要的电子数：no = 2 8 = 16 ，实际价电子数：nv = 4 6 =10 共用电子对数：ns / 2 = (16 ? 10) / 2 = 3   孤 电子对数：nl / 2 = (10 ? 2 3) / 2 = 2 为了形成 三 对平等的 共 价键，可 以 看作 O 原子上的一 个 价电子转 移 给 C 原子，即：             ， 所 以氧原子的 QF为 1 （相当于失去一个 e） ， 碳原 子的 QF为?1. 从这个实例中可以看出： 形式电荷与元素性质没有任何直接联系，它是共价键形成的平等与否的标志. (2) QF的计算公式： QF = 原子 的价电子数 ? 键数 ? 孤 电子数 共价分子（ 或离子）中成键数的计算  1o 2 sv sn nn n = ?  成键数 令 no所有原子为八电子构型时的电子总数（H 为 2）（o：Octet ）  nv所有 原子的价电子代数和（v：Valence ）  ns共享 电子对数  （s：Share ）           o svn nn = ? C Ox xxxxxe 第 24 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   以 CO 为例 计算 QF C  O 为表示共用电子的公平， 可以看出氧原子失去一个价电子给碳原子， 这样共价三键的三对电子分别由 C 、O 各 给三个而形成，由于 O 原子“失去”一个电子而带负电荷，C 原子“得到”一个电子而带正电荷，即 QF(C)=（4-3-2 ）=-1 ，QF(O)=（6-3-2 ）= 1 对于 HN3各种 Lewis 结 构式中各原子的 QF为：   形式(I) 、(III) 中形式电荷小，相对稳定，而形式(II) 中形式电荷高，而且相邻两原子 之间的形式电荷为同号，相对不稳定，应舍去. (3) 稳定性的判据： a. 在 Lewis 结 构式中，QF应尽可能小，若共价分子中所有原子的 形 式 电 荷 均 为 零 ，则是最稳定的 Lewis 结 构式； b. 两相邻原子之间的形式电荷尽可能避免同号.      (4) 如果一个共价分子有几种可能的 Lewis 结构式， 那么通过 QF的判断， 应保留最稳定和次稳定的几种 Lewis 结 构式，它们互称为共振结构.例如： HN N N HN NN ，互称 为 HN3的共 振结构式.   第 25 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   BF3、AsF5等为路易斯（Lewis）酸 ，可用于下列转化： N2F2 AsF5N2F AsF6-低温HF(  )N2F AsF6- HN3N5 AsF6- HF ( 极易爆炸)lN5 e52 2N  此反应极易发生目前化学家设 想：N5 AsF6- HN3N5 N3- AsF5 HF AsF6- H N8: 全氮的离子化合物（极不稳定，尚 未制得）（3 ）5. Lewis 结 构式书写     关键是连接方式 a. 通过命名获得连接方式 CH2N2     重 氮 甲 烷                  氨 基 腈                  氨 基 异 腈C N NHHN C NHHN N CHH? b. 通过对称性获得连接方式 分子越对称越稳定 c. 通过分子的稳定性获得连接方式 如：CO2：O=C=O  >  O=O=C 例： 6. 不符 合八 隅律的 化合 物 即 特殊 情况有： 北京清北学堂教育科技有限公司 第 26 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   a 奇电子化 合物，即 nv为奇数     如 NO2  用一个三电 子键来表示 b 对于缺电 子化合物： 中心原子价电子数配位原子提供电子数<8>8  XeF2   XeF4   XeOF2      XeOF4      PCl5       SCl6      8 2=10   8 4=12   8 2 2=12     8 2 4=14  5 5=10  6 6=12 一般富电子化合物出现在中心原子在第三周期及第三周期之后，这样有空的 d 轨道 另外像 POCl3的结构中，P 是不是 8 电子结构。当 P 为 8e 时： O PClClCl3POCl 8 5 40 5 6 7 3 32 42so vnn n = = = = = ：          【解析】 （最稳定）S N F S N FN S F N S Fo o o（不稳定）（不稳定） （稳定）N S 之间以三键比双键稳定8e10eo o oS F N S F N-2 2 2两种都不稳定 北京清北学堂教育科技有限公司 第 27 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理      五、 离域 键 【问题】什么是离域 键（大 键）？它和一般的 键有何区别？ 形成离域 键具备什么条件？举例说明在什么物质中含有离域 键？ 1 、 定义： 在多 原子分子中如有相互平行的 p 轨道， 它们连贯重叠在一起构成一个整体，p 电子在多 个原子间运动形成 型 化学键，这种不局限在两个原子之间的 键称 为离域 键，或大 键。以mn表示。n 为参 与大 键的原子数，m 为大 键的电子数。 mn 中 m = n 时，称正常离域 键，如苯分子中含66；m n 时形成多电子离域 键，如苯胺分子中含87；m n 时 ，缺电子离域大 键，如乙硼烷分子中含23。 2 、形成大 键的条件 这些原子都在同一平面上；这些原子有相互平行的 p 轨道；p 轨道上的电子总数小于 p 轨 道数的 2 倍。 3 、化合物分 子中的离域 键 （1 ）苯 C6H6分子中，每 个 C 原子 均采用 sp2杂化 ，在生成 的 3 个 sp2杂化 轨道中，2 个与相邻 的 C 原子形 成 sp2-sp2  CC 键，生成 C 的六元环，还有 1 个 sp2杂化轨道与 H 原子的 s 轨道生成 sp2s  CH 键，C 、H 原子都在同一平面上， 每个 C 原子上未杂化的 p 轨道与分子平面垂直相互重叠，形成一个大 键，记作66。 （2 ）在 CO? 23离子中，中 心 C 原子用 sp2杂化轨道与 3 个 O 原子结合，四个原子在同一平面上，C 的另一 个 p 轨道与 分子平面垂直，其余三个 O 原子也 各有一个与分子平面垂直的 p 轨 道，这四个互相平行的 p 轨道上共 有四个 p 电 子，再加上 CO? 23离子中的两 个离子电荷共有 6 个电子 ，生成的大 键记为64。 （3 ）CO2分 子中， C 原子用 sp 杂化轨 道与两个氧原子结合， 剩下的 py和 pz轨道分别与两个氧原子的 py和 pz轨道形成两个包含三个原子、 四个电 子的大 键，记作 y43和 z43。 其他化合物的分子中， 有许多也含有大 键，如 O3分子中含43， ClO2分子中含53， 第 28 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   NO?3 、SO3 、BF3中都含64。 还有一些化合物分子中存在多个大 键，如 BeCl2和 NO 2中都含二个43，乙硼烷 B2H6分子中含二个23。 （1 ）定域键 与离域键之间的区别 两原子之间的共价键称为定域键 三个或三个以上原子共有得共价键称为离域键 （2 ）n 个 p 轨道形成的离域键 a 形成条件 1 ） 所有参与 离域 键的原子都必须在同一平面内， 即连接这些原子的中心原子只能采取 sp 或 sp2杂化 。            2 ）所有参 与离域 键的原子都必须提供一个或两个相互平行的 p 轨道 3 ）参与离 域 键的 p 轨道上的电子数必须小于 2 倍的 p 轨道数 （3 ） 表示方 法：  通常用 ab符号表示，a 表示参与 形成大 键的原子数，b 表示大 键中的电子数。如 34，46等。     （4）离域 键的类型 p-p 轨道 形成的离域 键 如：BF3 FBFF满满满空  64  亦表示 为： 23CO?    4 个 p 电子2 个 负电荷6 个电子 SO3   3 3=6 个电子 北京清北学堂教育科技有限公司 第 29 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   O3     8-4=2 2=4     43 NO2  有两 种不同意见  A: 43    B ：33 H2C CHCHCH2      44     HC C CHCH2         44   2626 （平面型）   3 个66 （非平面型）   1819 （平面型） d p 轨道 形式的离域 键 不要求所有原子共面（这是 d 轨道特有的形状决定的）d 轨道的形状可以让 p 轨道从不同方向与其“肩并肩”重叠 思考题:为什么在采用 sp3,sp3d,sp3d2杂化类型的单核分子中不可能有大 键存在? （5 ）判断分 子中大 键存在的方法 首先用价电子对互斥理论判断出分子的杂化类型。 CHC C C  第 30 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   如果杂化类型是 sp ，sp2或 dsp2中的任意一种，则可能存在大 键  将中心原子或离子的价电子总数（如果是阳离子需减去电荷数，阴离子需加上电荷数）减去已经成键（包括形成 键和孤 对电子）的电子数，如果该值为 0 ，则无大 键；如果不为 0 ， 表示有大 键，且该值即为中心原子提供来形成大 键的电子数。 中心原子提供的电子数 每个配位原子提供的电子数配位原子个数-2 键数= 大 键中的总电子数 练习：完成下表 分子或离子 杂化类型 键数目 孤电子对数目 键数目及类型 分子离子空间构型 NO2           NO2           CO32-           BF3           六. 等 电子体 2004 年高考江苏 卷第 22 题 1919 年，Langmuir 提 出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。 (1) 根据上述原理，仅由第 2 周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：         和            ；           和            。 (2) 此 后，等 电子原 理又 有所发 展。 例如， 由短 周期元 素组 成的微 粒， 只要其 原子 数 相同， 各原子最外层电子数之和相同， 也可互称为等电子体， 它们也具有相似的结构特征。 在短周期元素组成的物质中， 与 NO2互为等电子体的分子有：              、            。 解析(1) 第 二周期元素中， 只有 B 、C 、N、O 、F 可形成共价分子， 这样就缩小了思考范围。 同素异形体之间是不能形成等电子体的， 如果是含两个原子的等电子体， 则可能是某元素的单质与其相邻元素间的化合物，比如经典的 N2与 CO ，在这个基础上增加同种元素的原子可得其他的等电子体， 比如 N2O 和 CO2。（2 ） NO2的最外 层电子数为： 5 62 1=18 ，如果平分可知每个原子平均最外层电子数为 6，则可能为 O3或 SO2，其他情况只能形成离子化合物不合题意。答案：(1)N2 、CO ； CO2 、N2O ； (2)SO2、 O3 漫谈“ 等电子原理” 1 、什么是“ 等电子体” 和“ 等电子原理” ？“ 等” 和“ 电子” 的本质各是什么？第 31 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   答：等电子体的概念在其原理发展历史中得到体现，通常从两个方面加以理解。 （1 ）狭义等 电子原理：1919 年 Langmuir 提出的观点通常是大家认识等电子原理的 出发点， 比如 N2和 CO 都 是二原子 10 电子的分子， 其结构相似， 物理性质 （熔点、 沸点、 三相点、 溶解度） 相近；CO2和 N2O 是 三原子 16 电 子的分子， 结构相同， 物理性质相近。 于是等电 子原 理理解 为：“ 具有相 同电 子数和 相同 原子数 的分 子具有 相似 的电子 结构 、相 似 的几何构型和相似的化学性质” 。相应的物质，互称等电子体。 （2 ）广义等 电子原理： 了解了许多 物质的组成 和结构关系 后，人们进 一步认识到 这 种相似性不完全是电子数相同、 原子数相同造成的， 价电子数相同及重原子数相同才是这种相似性更高层次的概括。 后来人们在应用等电子原理时对其进行了一定修正： 若几种物质含有相同的电子数和相同的重电子 （除氢、 氦、 锂外） ， 则它们的重原子数的构型往往是相同的。这里所说的“ 相同的电子数” ，既可以说是总电子数相同，也可以是价电子数相同。 （后来也发现等电子体的构型相同，但物理性质不一定相近） 2 、等电子体 有哪些结构类型？ 答： 等电子体千千万万， 了解常见的、 重要的等电子体有助于我们解释推理一些性质和结构的关系 。下面这些 等电子体的 分类中，通 过理论计算 和实验测定 ，不仅空间 构型相似 ，而且键长、键角、偶极矩等参数都表现出相似之处。 （1 ）二原 子 10 电子：最熟知的就是 N2和 CO 。同属于这类的 还 有 C22 （乙炔基） 、C2H2、NO（亚硝酰基） 、CN（氰离子） 。大家 可以发现它们的分子内部都有 1 个 键和2 个 键。 显 然， 两个原子组成的分子或离子， 它们的分子构型必然是直线型的， 无论它的电子数有多少因为电子云只有空间运动的“ 电子云” 形状而没有具体固定的骨架。 （2 ）三原子 16 电子：CO2、N2O 、N3、CNO、NCO、SCN、气态 BeCl2、C3H4（丙二烯） 等等。 我们知道二氧化碳是直线型分子， 由于结构对称， 所以是一个非极性分子。按照等电子原理，与 CO2同为等电子体的其它分子或离子的空间构型也应该是直线型。实验证明，事实与推测一样，中心原子上没有孤对电子而取 sp 杂化轨道形成分子的 骨架，键角为 180 ， 分子里有两套43 大 键。 有这么一道竞赛模拟题曾经问过 N3的空间构型 和结构式、N 原子的氧化数，杂化方式和成键方式，当我们知道 N3与 CO2分子互为等电子体， 答案很快就可以出来了： 直线型；  ；1/3 ； sp 杂化； 两个 键和两个43 键。 （3 ）三原 子 18 电子：常见的有 NO2、O3、SO2。它们都是 折线构型。中心原子 N 、O 、S 以 sp2杂化轨道分别与 2 个 O 原子形成 2 个 键， 另 有一个43 键。 键角因受孤对电子 北京清北学堂教育科技有限公司 第 32 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   的斥力而小于 120 。其 中臭氧分子是单质分子中唯一的极性分子。 （4 ）四原 子 24 电子：主要有 NO3、BO32 、BF3、CO32 、CS32 、SO3等。均为平面三角形。 其中 B 、C 、N 、S 原子均以 sp3轨道分别与三个相邻原子结合， 此外还有强度不同的64 。 Chemistry Physics Letter 曾经报道 用理论计算表明 OO3是一种亚稳结构， 并优化得到键长，而实验仅发现 O4以 O2二聚 体形式存在。 （5 ） 五原子 32 电子： 主要有 CX4、 CXnY4 n（X 、 Y 均为卤素） 、 B （OH ）4、 BF4、B （OH ）nF4 n，其中 CX4、BF4、B （OH ）4是四面体构型。中心原子 B 、C 均以 sp3杂化轨道分别与四个相邻原子成 4 个 键。 （6 ）六原 子 30 电子的 等电子体：最典型的有苯（C6H6） 和环硼氮烷（B3N3H6），它们不仅结构相似而且物理性质相近（如下表） 。所以称后者为“ 无机苯” 可以认为是苯分子中的 6 个 C 被 3 个 B 、3 个 N 原子 的相间取代物。 熔点/K 临界温度/K 汽化热/（kJ/mol ） 摩尔体积/（cm3） C-C 键长/pm B-N C6H6 353 561 30.8 96 142 B3N3H6 328 525 29.4 100 144 3 、学习等电 子原理有什么作用？ 答： 学习等电子原理， 以周期表为基础， 通过归纳、 对比、 寻找等电子体化合物， 可以使许多似乎看来“ 毫不相 关” 物质互相联系起来， 从而更好的去认识和掌握它们。 等电子原理在预见一些化合物的结构、 预测一些化合物性质方面具有一定指导意义。 严宣申教授曾经指出在大学无机化学教学中学习等电子原理的必要性， 而该原理在当前的高中新课程学习和化学竞赛辅导中同样具有价值， 下面笔者结合竞赛试题和科技发展谈谈运用等电子原理解决一些问题。 （1 ）物质结 构的预见 例Grimm 在 1925 年发 现一些属于等电子体的离子或基团，在发生取代反应后其构型基本保持不 变。如下列 四组物质间 可以互换： CH3、NH2、OH 、F ；CH2、NH 、O ；CH 、N；C、N， 则构型 （忽略 H ） 不变。 比如：CO32 是一种典型的平面三角 形结 构，如 果将 其中两 个“O” 用-X （ 卤素 原子） 、-NH2、-CH3取代 ，可以 得到 碳酰卤 （比如 X=Cl 时为光气 ， 即 COCl2） 、 尿素和丙酮分子； 如果将尿素分子中的“=O” 再用=S 、=NH 取代， 又可以得到 硫脲和亚氨 基脲分子， 可以预测这 些物质中的 重原子构型 均为平面 北京清北学堂教育科技有限公司 第 33 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   三角形。 再如苯是芳 香系的代表 化合物，而 且苯环上六 个碳原子的 价电子数之 和为 24 ，根据 等电子原理推知，当苯环上的碳原子被 B 、N、Mg 、O 、Ca 、Si 、Al 、Zn 等原子取代 时，只要环上六个 原子价电子 数之和为 24 ，就可以形 成下面一系 列的准芳香 系化合物， 而且各化合物具有特殊的物理化学性质，比如： 【注】B3N3H6与 C6H6互 为等电子体 NBNBNBHHHHHH BNBNBNHHHHHH B3N3H6有形式电荷，C6H6无法与 HCl 加成而 B3N3H6可以 加成，B 缺电 子应用 QF 的第二个公式时要用 6 减。 所以加成后产物中 Cl 连接 B ，而 H 连接 N 七、 氢键和范德 华力 【问题】 1. 什么是氢键？哪些物质中存在氢键？氢键的存在对物质的物理性质有什么影响？ 2. 下列 物质沸 点由高 到低 的顺序 为_   H2S  H2O  H2Se  H2Te     解释原因 ：_ 3. 第二 周期的 氢化物 中，NH3、HF 为什么易溶 于 H2O ，而 CH4难溶于 H2O ？ 1.氢键 Hydrogen Bond   北京清北学堂教育科技有限公司 第 34 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   与 电负性 大的 原子 X（氟、 氧、氮等） 共价结合 的氢，如与 另一分 子中 负电性 大的 原子 Y（与 X 相同的也 可以） 接近 ，在 X 与 Y 之间以氢 为媒介 ，生 成 X-HY 形式 的键。 这种 键称为 氢键 。 氢键 的结 合能是 28 千 卡（Kcal） 。 因多数 氢键的 共同作用 ， 所 以非常 稳定 。 在蛋 白质的 a-螺 旋的情 况下 是 N-HO 型 的氢键，DNA 的双螺 旋情 况下是 N-HO ，N-HN 型 的氢键 ，因为 这样 氢键很 多， 因此这 些结 构是稳 定的。水 分子间 的氢 键如图 ： 氢键的形成   同种分子 之间      以 HF 为 例说明氢键的形成。 在 HF 分子中， 由于 F 的电负性 （4.0 ） 很大， 共用电子对强烈偏向 F 原子一边，而 H 原子核外只有一个电子，其电子云向 F 原子偏移的结果，使得它几乎要呈质子状态。 这个半径很小、 无内层电子的带部分正电荷的氢原子， 使附近另一个HF 分子中含有孤电子对并带部分负电荷的 F 原子有可能充分靠近它， 从而产生静电吸引作用。这个静电吸引作用力就是所谓氢键。例如 HF 与 HF 之 间：H-FH-F   不同种分 子之间  不仅同种分子之间可以存在氢键，某些不同种分子之间也可能形成氢键。例如 NH3与 H2O之间。这 就导 致了氨 气在 水中的 惊人 溶解度 ：1 体积水 中可 溶解 700 体 积氨气 。 氢键形成的条件   与电负性 很大的原子 A (F 、O 、N) 与 H 形成强极性键的分子   较小半径 、较大电负性、含孤电子对、带有部分负电荷的原子 B (F 、O 、N)  氢键的本质: 强极性键(A-H) 上的氢核, 与电负性很大的、 含孤电子对并带有部分负电荷的原子 B 之间的 静电引力。   表示氢键 结合的通式  氢键结合的情况如果写成通式，可用 X HY 表示。式中 X 和 Y 代表 F ，O ，N 等电负性大而原子半径较小的非金属原子。  X 和 Y 可以是两种相同的元素，也可以是两种不同的元素。   对氢键的 理解  氢键存在虽然很普遍， 对它的研究也在逐步深入， 但是人们对氢键的定义至今仍有两种不同的理解。 北京清北学堂教育科技有限公司 第 35 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   第一种把 X H?Y 整个 结构叫氢键，因此氢键的键长就是指 X 与 Y 之间的距离，例如 FH?F 的键 长为 255pm 。  第二种把 H?Y 叫做氢键 ，这样 H?F 之间的距离 163pm 才算是 氢键的键长。这种差别，我们在选用氢键键长数据时要加以注意。  不过，对氢键键能的理解上是一致的，都是指把 X H?Y H 分解成为 HX 和 HY 所需的能量。  氢键的强度  氢键的牢固程度也可以用键能来表示。 粗略而言， 氢键键能是指每拆开单位物质的量的HY 键所需的能量。氢键的键能一般在 42kJmol-1以下，比 共价键的键能小得多，而与分子间力更为接近些。例如, 水分子中 共价键与氢键的键能是不同的。  而且， 氢键的形成和破坏所需的活化能也小， 加之其形成的空间条件较易出现， 所以在物质不断运动情况下，氢键可以不断形成和断裂。  分子内氢键  某些分子内， 例如 HNO3、 邻硝基苯酚分子可以形成分子内氢键。 分子内氢键由于受环状结构的限制，X H?Y 往往 不能在同一直线上。 氢键形成对物质性质的影响  氢键通常是物质在液态时形成的， 但形成后有时也能继续存在于某些晶态甚至气态物质之中。例如在气态、 液态和固态的 HF 中都有氢键存在。 能够形成氢键的物质是很多的， 如水、 水合物、氨合物、无机酸和某些有机化合物。氢键的存在，影响到物质的某些性质。  a. 熔点、沸 点      分子间 有氢键的物质熔化或气化时，除了要克服纯粹的分子间力外 ， 还 必 须 提 高 温 度 ，额外地供应一份能量来破坏分子间的氢键， 所以这些物质的熔点、 沸点比同系列氢化物的熔点、沸点高。如沸点：HF_HCl 、H2O_H2S 、NH3_PH3等 分子内生成氢键，熔、沸点常降低。例如有分子内氢键的邻硝基苯酚熔点（45 ）比有分子间氢键的间位熔点（96 ） 和对位熔点（114 ）都 低。  b. 溶解度      在极性 溶剂中，如果溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。HF 和 NH3在水中的溶解度都很大，就是这个缘故。  c. 粘度。 分 子间有氢键的液体， 一般粘度较大。 例如甘油、 磷酸、 浓硫酸等多羟基化合物， 北京清北学堂教育科技有限公司 第 36 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   由于分子间可形成众多的氢键，这些物质通常为粘稠状液体。  d. 密度。 液 体分子间若形成氢键， 有可能发生缔合现象， 例如液态 HF ， 在通常条件下， 除了正常简单的 HF 分子外，还有通过氢键联系在一起的复杂分子(HF)n 。 nHF(HF)n  其中 n 可以是 2 ，3 ，4 。 这种由若干个简单分子联成复杂分子而又不会改变原物质化学性质的现象，称为分子缔合。分子缔合的结果会影响液体的密度。      常温下 液态水中除了简单 H2O 分子外，还有(H2O)2，(H2O)3，(H2O)n等缔合 分子存在。 降低温度， 有利于水分子的缔合。 温度降至 0 时， 全部水分子结成巨大的缔合物冰。  2. 范 德华力  【问 题】 什 么是范德华力？I2常温下为什么呈现固态？而 Cl2为什么呈现气态？    范德华 力也叫分子间力。 分子型物质能由气态转变为液态， 由液态转变为固态， 这说明分子间存在着相互作用力， 这种作用力称为分子间力或范德华力。 分子间力有三种来源， 即色散力、 诱导力和取向力。 色散力是分子的瞬时偶极间的作用力， 它的大小与分子的变形性等因素有关。 一般分子量愈大， 分子内所含的电子数愈多， 分子的变形性愈大， 色散力亦 愈大。 诱导力是分子的固有偶极与诱导偶极间的作用力， 它的大小与分子的极性和变形性等有关。 取向力是分子的固有偶极间的作用力， 它的大小与分子的极性和温度有关。 极性分子的偶极矩愈大，取向力愈大；温度愈高，取向力愈小。      范德华 力是存在于分子间的一种吸引力，不具有方向性和饱和性， 它 比 化 学 键 弱 得 多 ，作用能的大小一般只有每摩尔几千焦至几十千焦，比化学键的键能小 1 2 个数量级 。它对物质的沸点、 熔点、 气化热、 熔化热、 溶解度、 表面张力、 粘度等物理化学性质有决定性的影响。 一般来说， 某物质的范德华力越大， 则它的熔点、 沸点就越高。 对于组成和结构 相似的物质，范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强。      八、相似相容原理 “相似” 是指溶 质与溶 剂在 结构上 相似 ；“相溶”是 指溶质 与溶 剂彼此 互溶 。 例 如，水 分子 间有较 强的 氢键， 水分 子既可 以为 生成氢 键提 供氢原 子， 又因其 中氧 原子上 有孤 对电子 能接 受其它 分子 提供的 氢原 子，氢 键是 水分子 间 的 主 要 结 合 力 。所 以， 凡能为 生成氢 键提 供氢或 接受 氢的溶 质分 子， 均和水“结构 相似”。如 ROH( 醇) 、RCOOH(羧酸) 、RCHO( 醛) 、RCONH2(酰胺) 等，均 可通过氢 键与水 结合，在水中有 相当 的溶解 度。 当然上 述物 质中 R 基 团的 结 构与 大 小对在 水中 溶解度 也有 影响。 如醇： 北京清北学堂教育科技有限公司 第 37 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   ROH ，随 R 基团的 增大 ，分子 中非 极性的 部分 增大，这样 与水(极性 分子)结构 差异增 大，所 以在 水中的 溶解 度也逐 渐下 降。    具体 可以 这样理 解：  1极性 溶剂（ 如水 ）易溶 解极 性物质 （离 子晶体 、分 子晶体 中的 极性物 质如 强酸 等）；    2 非极性 溶剂 （如苯、 汽油、 四 氯化碳 等） 能 溶解非极 性物质 （大 多数有 机物 、Br2、I2等）    3 含 有 相同官 能团 的物质 互溶 ，如水 中含 羟基（OH ） 能溶解含 有羟基 的醇、酚 、羧酸 。    另外，极性分子易溶于极性溶剂中，非极性分子易溶于非极性溶剂中。 九、 极性分子、 非极性分子 【思考 】1. 什么是 极性 分 子？ 什么 是非极 性分 子？ 它 们和 极 性键 、非 极性键 有何关系？ 2.请你 举出 10 种非极 性分 子，说 明它 们的空 间构 型。 3.总结 非极性 分子的 结构 特征。 判断 ABn分子是 不是非 极性 分子的 方法 是什么 ？ 4.如何 用实验 的方法 区别 某种液 体纯 净物是 极性 分子还 是非 极性分 子？ 1. 如果分子中 正、 负电荷重心相重合， 从 整个分 子来 看， 电荷的 分布是 均匀 的， 对称的 ，这样的分 子 叫做非极性分子；如果分子中正电荷重心与负电荷重心不重合，则分子就因显正负两极而形成偶极， 这种分子叫做极性分子。 如果正负电荷重心分离得很远， 这种成了离子型化合物。 2.以极 性键结 合的双 原子 一定为 极性 分子， 以极 性键结 合的 多原子 分子 如果分 子的构型 不对称 ，则 分子为 极性 分子。 如果 分子的 构型 对称， 则分 子为非 极性 分子。  3. 区分极 性分子 和非 极性分 子的 方法:    非极 性分 子的判 据: 中 心原子 化合 价法和 受力 分析法     中 心原 子氧化 数法:   第 38 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理    组成 为 ABn型化合物，n>1 ， 若中 心原子 A 的 氧化数 等于 族序数,则该 化合物 为非极 性分子. 如:CH4，CCl4，SO3，PCl5 ，CO2，CS2，BF3 ，BeCl2，SF6，SiF4，   受 力分 析法:    若 已知 键角 ( 或空 间结 构 ), 可 进 行 受力 分 析 , 合力 为 0 者为 非 极 性分 子 .如:CO2,C2H4,BF3     同 种原 子组成 的双 原子分 子都 是非极 性分 子。  4.常见 的极性 分子： HX,CO,NO,H2O,H2S,NO2,SO2,SCl2,NH3,H2O2,CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3,CH3CH2OH ，HCHO ，HCOOH 等 等。 非极性分子: Cl2,H2， O2,N2,CO2,CS2,BF3,P4,C2H2,SO3,CH4,CCl4,SiF4,C2H4,C6H6,PCl5, 环己 烷， XeO4等。  5. 实验判 断方法。 让 液体细流 下 ，用带电 的 玻璃棒靠 近 细流，细 流 偏转，说明是极 性分子 。否 则为非 极性 分子。     北京清北学堂教育科技有限公司 第 39 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   分子结 构测试 题 考试时间：90 分钟  满分 100 分 选择 题( 本题包括 12 小题，每 小题 4 分，共 48 分。每 小题 有一个 或两个 选项 符合题意) 1. 下列化合物分子中一定既含单键又含双键的是                     （      ）                     A CO2        B C2H4O     C COCl2         D H2O2 2. 下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是                      (      ) CO2    H2S    B C2H4    CH4    C C60   C2H4      NH3    HCl 3 膦（PH3）又称磷 化 氢，在常 温 下是一种 无 色有大蒜 臭 味的有毒 气 体，电石 气 的杂质 中常含有磷化氢。以下关于 PH3的叙 述正确的是 （     ） A PH3分子中有未成键的孤对电子，可以与 H 反应      B PH3是非极 性分子 C PH3是一 种强氧化剂                               DPH3分子是平 面三角形 4 用带静电 的有机玻璃棒靠近下列液体的细流， 细流发生偏转的是            （     ） A 苯          B 二硫 化碳     C 氯水     D四氯化碳 5碘单质在水溶液中溶解度很小，但在 CCl4中溶解度很大，这是因为        （     ） A CCl4与 I2分子量相差较小，而 H2O 与 I2分子 量相差较大 B CCl4与 I2都是直线型分子，而 H2O 不是直线 型分子 C CCl4和 I2都不含氢元素，而 H2O 中含有氢元素 DCCl4和 I2都是非极性分子，而 H2O 是极性分 子，相似相容 6有关 XeF4的说法不正确的是             （      ） Xe 采取 sp3d2杂化                        B 分子为正四面体构型 C 键角为 900，分子为平面四边形                 D分子为非极性分子 7下列分子或离子中，空间构型不是正四面体的是             （      ） A CH2Cl2      B CH4       C SO42-          DNH4 8氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为           （     ） A 两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为 sp2型杂化，而 CH4是 sp3型杂化。 B NH3分子中 N 原子形 成三个杂化轨道，CH4分子中 C 原子形成 4 个杂化轨道。 C NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。 D氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。 9. 氯化硼的熔点为-107， 沸点为 12.5， 在其分子中键与键之间的夹角为 120o， 它能水解，  第 40 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   有关叙述正确的是                                              （      ）  氯化硼液态时能导电而固态时不导电     氯化硼加到水中使溶液的 pH 升高    氯化硼分子呈正三角形，属非极性分子   氯化硼遇水蒸气会产生白雾 10 三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形， 下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，不正确的是                                      （      ） A PCl3分子中三个共价键的键长，键角都相等 B PCl3分子 中的 P-Cl 键 属于极性共价键 C PCl3分子中三个共价键键能，键角均相等 DPCl3是非 极性分子 11. 关于氢键，下列说法正确的是                                         （      ） 每一个水分子内含有两个氢键   冰、水和水蒸气中都存在氢键 C 由于氢键的原因导致乙醇的沸点比 CH3CH2SH 高               D由于氢键作用，H2O 是一种非常稳定的化合物 12. 据权威刊物报道，1996 年科学家在宇宙中发现 H3分子。 甲、 乙、 丙、 丁四位学生对此报道的认识正确的是                                               （      ）  A 甲认为上述发现绝对不可能，因为 H3分子违 背了共价键理论 B 乙认为宇 宙中还可能存在另一种氢单质， 因 为氢元素有三种同位素必然有三种同素异形体 C 丙认为 H3分子实质上是 H2分子与 H 以特殊共价键结合的产物，应写成 H3 D丁认为如果上述的发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性有待继续发展 第 卷（非选择题  共 52 分） 13（6 分） 将几种分子晶体在水和四氯化碳中的溶解情况填入下表： 葡萄糖 磷酸 碘 萘 水     四氯化碳     其原因是                                                                  14 （7 分） 溴化碘（IBr ）的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题： （1）溴化碘的电子式是               ，它是由         键 形成的          分子。  第 41 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   （2）溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为               。 （3）写出溴化碘与苛性钾溶液反应的离子方程式_ 15 （8 分） 氯化 铝 是白色晶 体,易 吸水, 在 178 升华,熔点 190 。 溶解 性： 易 溶于 水，溶 于乙醇 、氯 仿、四 氯化 碳、乙 醚， 微溶于 苯。  （1） 氯化铝是_ （ 离子或共价） 化合物， 假想 AlCl3分子存在的话， Al 应采取_杂化， 分子 是_ 构型， 夹角 为_ 。 而测定 它的 蒸气密 度为 ：11.92g/L （ 已换算为标准状况） ，则氯化铝的分子式为_ ， 结构式为_ Al 采取_ 杂化。 装有无水氯化铝的试剂瓶久置在潮湿空气中, 会爆炸并产生大量白雾，原因是_ 。 16 （4 分）PtCl2（NH3）2可以形成两种固体， 一种为淡黄色， 在水中的溶解度小， 另一 种为黄绿色，在水中的溶解度较大，请回答下列问题： PtCl2（NH3）2是平面正 方形结构，还是四面体结构               请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图 淡黄色固体：                     ， 黄绿色 固体：               黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大，原因是                                               17.(9 分）氮 可以形成多 种离子，如 N3 ，NH2，N3，NH4 ，N2H5 ，N2H62 等， 已知N2H5 与 N2H62 是由中性分子结合质子形成的， 类似于 NH4 ， 因此有类似于 NH4 的性质。 写出 N2H62 在碱性溶液中反应的离子方程式                                。 NH2的电子式为                。   N3有         个电子。 写出二种由多个原子组成的含有与 N3电子 数相同的物质的化学式      、     、 _ 、_ 。 等电子数的微粒往往具有相似的结构，试预测 N3的构 型                    。 据报道， 美国科学家卡尔克里斯特于 1998 年 11 月合成了一种名为“N5”的物质， 由于其具有极强的爆炸性， 又称为“盐粒炸弹”。 迄今为止， 人们对它的结构尚不清楚， 只知 道“N5”实际 上是带正电荷的分子碎片， 其结构是对称的，5 个 N 排成 V 形。 如果 5 个 N 结合后都达到 8 电子结构，且含有 2 个 NN 键。则“N5”分 子碎片所带电荷是         ，路易斯结构式是 _ ，中心 N 原子采取的杂化方式是 _ 。 18（4 分） 运送飞船的火箭燃料除液态双氧水 外，还有另一种 液态氮氢化合物 。已知该 化合物中氢元素的质量分数为 12.5%，对氢气的相对密度为 16 。 （1）该氮氢化合物的电子式为               ，路易斯结构式为_ 。 北京清北学堂教育科技有限公司 第 42 页 清北学堂集中培训课程知识点梳理   （2） 若该物 质与液态 双 氧水恰好 完 全反应， 产 生两种无 毒 又不污染 环 境的气态 物 质，写出该反应的化学方程式                                                 。 （3）NH3分子中的 N 原 子有一对孤对电子，能发生反应：NH3 HCl=NH4Cl。试写出上述 氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式                            。 19. （4 分） “笑气”(N2O) 是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。已知 N2O 分子中 氧原子只与一个氮原子相连， 则 N2O 的电 子式可表示为           ， 由此可 知它       ( 填“ 含有”或“不含 2) 非极性键。 分子为_ （直线形 或 V 形） 分子。 与 N2O 结构相似的常见化合物是_ 。 20 (3 分) 把下列各氧化物按强酸性，弱酸性，中性，两性，弱碱性，强碱性分类： SnO2；SnO ；CO ；PbO ；MnO2；RaO ；N2O ；FeO ； Ag2O ； OsO4； Al2O3；Fe2O3；CeO2；CO2；MgO ；K2O 21 (3 分) 从下列各物质中选出好的氧化剂、好的还原剂、好的干燥剂和强质子酸： H2SO3，HNO3，P4O10，H3PO4，H2S ，H2SO4。 22 (2 分) 找出下列各组物质中最强的和最弱的酸。 HBr ，HF ，H2Te，H2Se，H3P ，H2O ；HClO ，HIO ，H3PO4，H2SO3，H3AsO3。 23 (2 分) 指出 P4O10，Cl2O7，I2O7中 谁与水的亲和力最大。   第 43 页 清北学堂