高考化学一轮总复习 第12章 物质结构与性质（选考）第2节 化学键与分子间作用力检测 鲁科版

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”第2节化学键与分子间作用力考纲定位1.了解共价键的形成、极性、类型(键、键)，了解配位键的含义，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。3.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。4.了解氢键的含义，能列举含氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。考点1| 共价键及其键参数基础知识自查1共价键(1)共价键的本质与特征本质：在原子间通过共用电子形成的化学键。特征：具有方向性和饱和性。如O与H形成2个OH 共价键且共价键夹角约为105。(2)共价键类型2键参数(1)定义键能：在101.3 kPa、298 K条件下，断开1 mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为AB键的键能。键长：两个成键原子的原子核间的距离。键角：两个化学键的夹角。(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。应用体验1有以下物质：HF，Cl2，NH3，N2，N2H4，C2H6，H2，C2H5OH，HCN()，只含有极性键的是_；只含有非极性键的是_；既有极性键，又有非极性键的是_；只有键的是_；既有键又有键的是_；含有由两个原子的s轨道重叠形成的键的是_。提示2已知HH、HO、O=O的键能分别为a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol，则H2(g)O2(g)=H2O(g)的H_。提示(ac2b)kJ/mol考点多维探究角度1共价键及其类型判断1下列说法中不正确的是()A键比键重叠程度大，形成的共价键强B两个原子之间形成共价键时，最多有一个键C气体单质中，一定有键，可能有键DN2分子中有一个键，两个键C单原子分子(如稀有气体分子)无共价键，也无键。2(1)(2016全国乙卷节选)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析，原因是_。(2)分子中含有键_个，键_个。解析(1)锗虽然与碳为同族元素，但比碳多了两个电子层，因此锗的原子半径大，原子间形成的单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键。(2)双键中含一个键和键。答案(1)Ge原子半径大，原子间形成的单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键(2)283NN键的键能为946 kJmol1，NN键的键能为193 kJmol1，则一个键的平均键能为_，说明N2中_键比_键稳定(填“”或“”)，故NN_加成(填“难”或“易”)。解析一个键的平均键能为 kJ/mol376.5 kJ/mol193 kJ/mol。答案376.5 kJ/mol难共价键的理解应注意的5点(1)碳碳叁键和碳碳双键的键能不是碳碳单键的键能的3倍和2倍，原因是这些键的类型不完全相同。(2)键长约等于成键两原子的半径之和，实际上，由于轨道的重叠，前者比后者略小一些。(3)键与键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般键比键稳定。(4)并不是所有的共价键都有方向性，如ss 键无论s轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。(5)两原子形成键后能否形成键与两原子间的键长有关。角度2键参数的应用4(2017安顺模拟)NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是()ANH3分子是极性分子B分子内3个NH键的键长相等，键角相等CNH3分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于107DNH3分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于120CA、B项事实不充分；D项事实说明的NH3为平面三角形。5(1)(2015山东高考节选)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJmol1 ，FF键的键能为159 kJmol1，ClCl键的键能为242 kJmol1，则ClF3中ClF键的平均键能为_kJ mol1。(2)(2015浙江高考节选)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键CHCCC=CHH键能/kJmol1412348612436计算上述反应的H_kJmol1。解析(1)设ClF键的平均键能为x。根据反应的焓变反应物的键能总和反应产物的键能总和可知，Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)的H242 kJmol1159 kJmol136x313 kJmol1，则x172 kJmol1。(2) 制备苯乙烯需断开2 mol CH键，生成1 mol HH键，同时在CC键的基础上生成C=C 键，因此生成1 mol苯乙烯吸收的热量为2412 kJ824 kJ，放出的热量为436 kJ(612348) kJ700 kJ，根据反应热的定义可知，H824 kJmol1700 kJmol1124 kJmol1。答案(1)172(2)124化学反应中H的计算公式H反应物的总键能之和反应产物的总键能之和考点2| 分子的空间构型基础知识自查1用价层电子对互斥理论推测分子的空间构型(1)用价层电子对互斥理论推测分子的空间构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。但对于离子的a为中心原子的价电子数加或减电荷数，如CO的a42，NH的a51。(2)示例分析2.用杂化轨道理论推测分子的空间构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例sp12180直线形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp3410928四面体形CH43.等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征和立体结构，许多性质相似，如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NH等。应用体验1填表物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子空间构型中心原子杂化类型CS2HCHONCl3SOH3O提示02直线形直线形sp103平面三角形平面三角形sp214四面体形三角锥形sp304正四面体形正四面体形sp314四面体形三角锥形sp32写出与CCl4互为等电子体的分子或离子有_。提示SiCl4、CBr4、SO、CF4等考点多维探究角度1推测分子或离子的空间构型和中心原子的杂化类型1指出下列分子或离子的空间构型和中心原子的杂化类型(1)H2S_，CO2_，PH3_，PCl3_，BF3_，HCN_，HCHO_，SO2_，SiH4_。(2)NH_，NO_，SO_，SO_，ClO_，ClO_，SiO_。答案(1)V形、sp3直线形、sp1三角锥形、sp3三角锥形、sp3平面三角形、sp2直线形、sp1平面三角形、sp2V形、sp2正四面体形、sp3(2)正四面体形、sp3V形、sp2正四面体形、sp3三角锥形、sp3三角锥形、sp3正四面体形、sp3平面三角形、sp22(1)(2016全国乙卷)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。(2)(2016全国甲卷)Ni(NH3)6SO4中阴离子的空间构型是_，NH3中心原子的杂化类型是_。(3)(2016全国丙卷)AsCl3分子的空间构型为_，其中As的杂化轨道类型为_。(4)(2016江苏高考)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是_。解析(1)Ge单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为sp3，因此Ge原子的杂化方式也为sp3。微粒之间存在的作用力为共价键。(2)SO中，S原子的价层电子对数为4，成键电子对数为4，故SO的空间构型为正四面体。NH3分子中，N原子形成3个键，且有1个孤对电子，N原子的轨道杂化类型为sp3。(3)As原子的价电子排布式为4s24p3，最外层有5个电子，则AsCl3分子中As原子形成3个AsCl键，且含有1对未成键的孤对电子，则As的杂化轨道类型为sp3杂化，AsCl3分子的空间构型为三角锥形。(4)根据HOCH2CN的结构简式为可知，“CH2”中的C原子形成4个键，该碳原子采取sp3杂化；“CN”中的C原子形成1个键、2个键，该碳原子采取sp1杂化。答案(1)sp3共价键(2)正四面体sp3(3)三角锥形sp3(4)sp3和sp13(1)(2015江苏高考)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_。(2)(2014海南高考)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。(3)(2014江苏高考)醛基中碳原子的轨道杂化类型是_；1 mol乙醛分子中含有的键的数目为_。解析(1)CH3COOH中，甲基中C原子与其他原子形成4个键，故C原子采取sp3杂化；而羧基中C原子形成3个键和1个键，故C原子采取的是sp2杂化。(2)金刚石中C形成4个键，属于sp3杂化；石墨烯中C形成3个键且无孤对电子，属于sp2杂化。(3) 中C形成3个键，属于sp2杂化，1 mol中有键6NA。(4)分子中CH3和CH2中的C原子都采用sp3杂化，碳碳双键中的C原子采用sp2杂化。(5)根据C、N、O成键数和孤对电子数确定杂化类型。答案(1)sp3和sp2(2)sp3sp2(3)sp26NA(或6 mol)(4)sp3、sp2(5)sp2sp3sp3判断中心原子杂化轨道类型的两种方法(1)利用价层电子对数确定三种杂化类型2对sp1杂化，3对sp2杂化，4对sp3杂化。(2)根据键数与孤对电子数含C有机物：2个sp1,3个sp2,4个sp3含N化合物：2个sp2,3个sp3含O(S)化合物：2个sp3角度2分子或粒子中键角的大小比较4比较下列分子或离子中键角大小。(1)H2O_H3O，NH3_NH。(2)H2O_H2S，NH3_PH3。(3)SO3_CCl4，CS2_SO2。解析(1)H2O与H3O，NH3与NH的中心原子均采用sp3杂化，孤对电子越多，斥力越大，键角越小。(2)H2O与H2S，NH3与PH3中键长不同，键长越长，斥力越小，键角越小。(3)杂化不同，键角不同。答案(1)(3)5(2014山东高考节选)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。(1)图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为_。(2)图乙中，1号C的杂化方式是_，该C与相邻C形成的键角_ (填“”“sp2sp3。角度3等电子原理及其应用6(1)(2015全国卷)写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_。(2)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。(3)在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有_、_。(4)(2015江苏高考)与H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)，阴离子为_。(5)(2014江苏高考)与OH互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。(6)与SO3互为等电子体的阴离子为_。(7)与N2互为等电子体的分子是_，阴离子是_，阳离子是_。答案(1)CO2、SCN(或COS等)(2)N2CON2OCO2(3)SO2O3(4)H2FNH(5)HF(6)CO或NO(7)COCN或CNO常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数空间构型CO2、CNS、NO、NAX216直线形CO、NO、SO3AX324平面三角形SO2、O3、NOAX218V形CCl4、SO、PO、ClOAX432正四面体形PO、SO、ClOAX326三角锥形C、CO、N2、CNAX10直线形CH4、NH、SiH4AX48正四面体形NH3、PH3、H3OAX38三角锥形考点3| 粒子间作用力和分子的性质基础知识自查1配位键与配位化合物(1)孤对电子分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤对电子。(2)配位键电子对给予接受键配位键的形成：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道形成共价键。配位键的表示：常用“”来表示配位键，箭头指向接受孤对电子的原子，如NH可表示为，在NH中，虽然有一个NH键形成过程与其他3个NH键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。(3)配合物的组成如Cu(NH3)4SO4配体有孤对电子，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。2分子间作用力分子之间普遍存在的相互作用力(1)分子间作用力包括范德华力和氢键两类。范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。(2)强弱：范德华力氢键化学键。(3)范德华力范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说，对于组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增强。(4)氢键形成与表示已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力，称为氢键。可表示为AHB(A、B一般指O、N、F，A、B可以相同也可以不同)。特征：具有一定的饱和性和方向性。如在冰中每个H2O分子周围四面体的4个方向形成4个氢键。分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。其中分子间氢键主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。3分子的性质(1)分子的极性(2)分子溶解性“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。若能形成氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。分子与H2O反应，也能促进分子在水中的溶解度，如SO2、NO2。(3)分子的手性手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。手性分子：具有手性碳原子的分子。手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，(4)无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使ROH中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H，酸性越强，如酸性：HClOHClO2HClO3NH，所以NH3中共用电子对偏向N原子，而在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子。(2)Cu2中存在空轨道，而OH中O原子有孤对电子，故O与Cu之间以配位键结合。(3)键的数目为：(482)NA14NA。答案(1)N、F、H三种元素的电负性：FNH，在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤对电子难与Cu2形成配位键(2)(3)离子键、共价键、配位键、氢键14NA2(2017昭通模拟)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl36NH3(黄色)、CoCl35NH3(紫红色)、CoCl34NH3(绿色)和CoCl34NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。 【导学号：99682404】(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl36NH3：_，CoCl35NH3：_，CoCl34NH3(绿色和紫色)：_。(2)CoCl34NH3(绿色)和CoCl34NH3(紫色)的组成相同而颜色不同的原因是_。(3)上述配合物中，中心离子的配位数都是_。解析沉淀量为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol，可知四种配合物中能电离出来的Cl即外界Cl分别有3、2、1、1个，故它们的化学式分别Co(NH3)6Cl3，Co(NH3)5ClCl2，Co(NH3)4Cl2Cl。答案(1)Co(NH3)6Cl3Co(NH3)5ClCl2Co(NH3)4Cl2Cl(2)它们互为同分异构体(3)6角度2分子间作用力(氢键与范德华力)的判断及应用3下列说法中正确的是()A卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键B邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高CH2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大D氢键XHY的三个原子总在一条直线上AB项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C项，水中氢键键能比HF中氢键键能小；D项，XHY的三原子不一定在一条直线上。4氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“”表示)结合形成NH3H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3H2O的结构式为() 【导学号：99682405】B根据NH3H2ONHOH可知NH3H2O的结构式为。5(1)(2016全国甲卷)在Ni(NH3)62中Ni2与NH3之间形成的化学键称为_，提供孤对电子的成键原子是_。氨的沸点_(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_；氨是_分子(填“极性”或“非极性”)。(2)(2014全国卷)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_。解析(1)Ni(NH3)62中，由于Ni2具有空轨道，而NH3中N原子含有孤对电子，两者可通过配位键形成配离子。由于NH3分子间可形成氢键，故NH3的沸点高于PH3。NH3分子中，N原子形成3个键，且有1个孤对电子，N原子的轨道杂化类型为sp3，空间构型为三角锥形。由于空间结构不对称，NH3属于极性分子。(2)乙酸分子之间能形成氢键，乙醛分子之间不能形成氢键，导致乙酸的沸点高于乙醛。答案(1)配位键、N高于、NH3分子间可形成氢键、极性(2)CH3COOH存在分子间氢键氢键的理解(1)氢键属于一种较强的分子间作用力，不是化学键。(2