（江苏专用）2020版高考化学专题九第2讲分子空间结构与物质性质课件.pptx

第2讲 分子空间结构与物质性质,【2020备考】 最新考纲：1.理解离子键、共价键的含义，能说明离子键、共价键的形成。2.了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对键和键之间相对强弱的比较不作要求)。3.了解键的极性和分子的极性，了解极性分子和非极性分子的性质差异。4.能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型(对d轨道参与杂化和AB5型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)。5.了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。6.知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别。了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。7.了解氢键的存在对物质性质的影响(对氢键相对强弱的比较不作要求)。8.了解简单配合物的成键情况(配合物的空间构型和中心原子的杂化类型不作要求)。,新课标要求：能说出微粒间作用(离子键、共价键、配位键和分子间作用力等)的主要类型、特征和实质；能比较不同类型的微粒间作用的联系与区别；能说明典型物质的成键类型。能利用电负性判断共价键的极性，能根据共价分子的结构特点说明简单分子的某些性质；能运用离子键、配位键、金属键等模型，解释离子化合物、配合物、金属等物质的某些典型性质；能说明分子间作用力(含氢键)对物质熔、沸点等性质的影响，能列举含有氢键的物质及其性质特点。能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构，能利用相关理论解释简单的共价分子的空间结构；能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。,最新考情：本讲知识是江苏高考第21题的考查重点，一般必考点有：键或键数目的判断，如2011年至2018年均考查键数目的判断；等电子体，如2013至2016、2018年均有考查；杂化类型在近几年也必考，此外还有分子构型、配合物等内容。预测2020年高考延续这一命题特点，考试需要引起关注。,考点一 共价键,1.本质,共价键的本质是在原子之间形成_(电子云的_)。,知识梳理,2.特征,具有_和_ 。,共用电子对,重叠,饱和性,方向性,3.类型,头碰头,肩并肩,极性,偏移,非极性,偏移,单,一对,双,两对,叁,三对,名师助学：只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。,4.键参数,(1)概念,(2)键参数对分子性质的影响 键能越_，键长越_ ，分子越稳定。,键能,键长,键角,大,短,稳定性,立体构型,5.等电子原理,1. (1)2018江苏化学，21A(4)N2分子中键与键的数目比n()n()_。 (2)2017江苏化学，21A(2)1 mol丙酮分子中含有键的数目为_。,(3)2016江苏化学，21A(2)1 mol HCHO分子中含有键的数目为_。 (4)2015江苏化学，21A(2)1 mol CH3COOH分子中含有键的数目为_。 (5)2014江苏化学，21A(3)1 mol乙醛分子中含有键的数目为_。 (6)2013江苏化学，21A(5)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物 Zn(NH3)4Cl2，1 mol该配合物中含有键的数目为_。 (7)2012江苏化学，21A(2)1 mol CO2中含有的键数目为_。 (8)2011江苏化学，21A(1)1 mol C2H2中含有键的数目为_。,题组诊断,键和键,答案 (1)12 (2)9NA (3)3NA (4)7NA (5)6NA (6)16NA (7)2NA (8)3NA,答案 ,2.有以下物质：HF，Cl2，H2O，N2，C2H4，CH4，H2，H2O2， HCN(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_。,【方法技巧】,键与键的判断 (1)由轨道重叠方式判断 “头碰头”重叠为键，“肩并肩”重叠为键。 (2)由物质的结构式判断 通过物质的结构式可以快速有效地判断共价键的种类及数目。共价单键全为键，双键中有一个键和一个键，叁键中有一个键和两个键。 (3)由成键轨道类型判断 s轨道形成的共价键全部是键；杂化轨道形成的共价键全部为键。,3. (1)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为_ _(填化学式)。 (2)2016江苏化学，21A(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为_。,等电子体,答案 直线形 平面正三角形 三角锥形,【方法技巧】,记忆等电子体，推测等电子体的性质 (1)常见的等电子体汇总,考点二 分子的空间构型,1.价层电子对互斥理论,(1)理论要点 价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力_，体系的能量_ 。 孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。 (2)价层电子对数的确定方法 价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括键电子对和中心原子上的孤电子对。,知识梳理,最小,最低,键电子对数的确定 由_确定键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对键电子对。 中心原子上的孤电子对数的确定 中心原子上的孤电子对数 _。 .分子：a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数； 阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数； 阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)。 .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，氢为1，其他原子等于“8该原子的价电子数”。,分子式,(3)价层电子对互斥模型与分子空间构型的关系,直线形,BeCl2,180,平面正三角形,BF3,120,V形,SnBr2,105,正四面体型,CH4,10928,三角锥型,NH3,107,V形,H2O,105,名师助学：价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。 当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致； 当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。,2.杂化轨道理论,(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部_的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。 (2)杂化轨道的类型与分子空间构型,2,180,直线形,BeCl2,3,120,平面三角形,BF3,4,10928,四面体型,CH4,能量相近,(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成键和容纳孤电子对，所以有公式： 杂化轨道数中心原子的孤电子对数中心原子的键个数。,sp,sp2,sp3,sp2,sp3,sp3,(4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断：,直线,V,V,平面三角,三角锥,正四面体,名师助学：价层电子对互斥理论能预测分子的空间构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的空间构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。,3.配位键,孤电子对,空轨道,(3)配合物 如Cu(NH3)4SO4,配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。,中心原子,配位原子,配位体,配位数,(3)2016江苏化学，21A(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是_。 (4)2015江苏化学，21A(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_。 (5)2014江苏化学，21A(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是_。,题组诊断,价层电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用,(2)2017江苏化学，21A(3)丙酮(CH3COCH3)分子中碳原子轨道的杂化类型是_。,(6)2013江苏化学，21A(2)在S的氢化物(H2S)分子中，S原子轨道的杂化类型是_。 (7)2012江苏化学，21A(2)H2O分子中O原子轨道的杂化类型为_。,(2)一个丙酮分子中有两个甲基和一个羰基，甲基中碳原子为sp3杂化，羰基中碳原子为sp2杂化。(3)HOCH2CN中“CH2”的C为sp3杂化，“CN”中C为sp杂化。(4)甲基中C的杂化轨道数为(44)24，其杂化类型为sp3杂化，羧基中的C原子的杂化轨道数为(42)23，故其杂化类型为sp2杂化。(5)醛基中的C为碳氧双键，属于sp2杂化。(6)H2S中硫原子有2对孤对电子，2对成键电子，所以杂化类型为sp3。(7)H2O分子内氧原子有2对孤对电子、2对成键电子，共4对价层电子，采用sp3杂化。,答案 (1)sp3 平面(正)三角形 (2)sp2和sp3 (3)sp3和sp (4)sp3和sp2 (5)sp2 (6)sp3 (7)sp3,2.原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：,(1)BF3分子的空间构型为_，NF3分子的空间构型为_。 (2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是_(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是_， 采用sp3杂化的分子是_。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子： _。,(3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4NH3H2O，请分析可能的原因是_ _ _。 (4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为_。,解析 (1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以BF3分子的空间构型为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的空间构型为三角锥型。 (2)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳叁键。 (3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化，而在O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但比水分子的要大；C原子上无孤电子对，键角最大。,答案 (1)平面三角形 三角锥型 (3)CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小 (4)AgFAgClAgBrAgI,【思维建模】 1.“三种”方法判断分子中心原子的杂化类型,2.用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序,3.(1)2018江苏化学，21A(5)Fe(H2O)62与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52中，NO以N原子与Fe2形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52结构示意图的相应位置补填缺少的配体。,配合物理论及应用,Fe(NO)(H2O)52结构示意图,(2)2016江苏化学，21A(5)Zn(CN)42中Zn2与CN的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Zn(CN)42的结构可用示意图表示为_。,(3)2015江苏卷，T21A(1)配合物Cr(H2O)63中，与Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。 (4)向硫酸铜溶液中加入过量氨水，然后加入适量乙醇，溶液中会析出深蓝色的Cu(NH3)4SO4晶体，硫酸根离子中硫原子杂化方式为_；若不考虑空间构型，其内界结构可用示意图表示为_。,(4)配合物Cu(CH3CN)4BF4中： 配体CH3CN分子中碳原子杂化轨道类型为_。 Cu(CH3CN)4的结构可用示意图表示为_(不考虑空间构型)。,解析 (1)29号铜元素基态原子核外电子排布式为Ar3d104s1，由外向内失去2个电子得Cu2，核外电子排布式为Ar3d9。晶胞中Cu离子个数为121/43，氮离子个数为81/81，化学式为Cu3N。(2)H3BO3可表示为B(OH)3，含有 3个BO之间的键，3个OH之间的键。(4)1个碳原子形成4根单键，sp3杂化，1个碳原子形成叁键，sp杂化。注意配位原子为N原子，与Cu直接相连。,【方法技巧】,配合物的空间构型指的是配位体围绕着中心原子排布的几何构型。配合物的中心原子、配位体的种类和数目的不同，可以形成不同空间构型的配合物(见下表),考点三 分子间作用力、分子的性质,1.分子间作用力,(1)概念：物质分子之间_存在的相互作用力，称为分子间作用力。 (2)分类：分子间作用力最常见的是_和_。 (3)强弱：范德华力_氢键_化学键。 (4)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， _相似的物质，随着_的增加，范德华力逐渐_；分子的极性越大，范德华力也越大。,知识梳理,普遍,范德华力,氢键,组成和结构,相对分子质量,增大,(5)氢键 形成：已经与_的原子形成共价键的_(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中_的原子之间的作用力，称为氢键。 表示方法：AHB 名师助学：a.A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。b.A、B可以相同，也可以不同。 特征：具有一定的_性和_性。 分类：氢键包括_氢键和_氢键两种。 分子间氢键对物质性质的影响 主要表现为使物质的熔、沸点_，对电离和溶解度等产生影响。,电负性很强,氢原子,电负性很强,方向,饱和,分子内,分子间,升高,2.分子的性质,(1)分子的极性,重合,不重合,非极性键或极性键,非极性键或极性键,对称,不对称,(2)分子的溶解性 相似相溶原理：非极性溶质一般能溶于_，极性溶质一般能溶于_。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性_。 (3)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：HClOHClO2HClO3HClO4。,非极性溶剂,极性溶剂,越好,1.(1)2017江苏化学，21A(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为_ _。,(2)2015江苏化学，21A(3)H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_ _。 (3)2013江苏化学，21A(3)O的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_。 (4)2011江苏化学，21A(2)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因为_。,题组诊断,利用分子间作用力与氢键解释某些物理性质,解析 (1)乙醇分子间容易形成氢键，所以乙醇的沸点高于丙酮。(2)H2O分子与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键，故两者是互溶的。(3)在乙醇中的溶解度H2O大于H2S，是因为水分子与乙醇间形成分子间氢键。(4)由于NH3分子间存在氢键，使其沸点较高。 答案 (1)乙醇分子间存在氢键 (2)H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键 (3)水分子与乙醇分子之间形成氢键 (4)NH3分子间存在氢键,2.按要求回答下列问题：,(1)HCHO分子的立体构型为_形，它与H2加成后，加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质)_。 (2)S位于周期表中第_族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是_ _， H2O比H2Te沸点高的原因是_ _。,(3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_。,(4)氨是一种易液化的气体，请简述其易液化的原因：_ _。 (5)硫的氢化物在乙醇中的溶解度小于氧的氢化物的原因是_。 (6)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_ _。,答案 (1)平面三角 加成产物CH3OH分子之间能形成氢键 (2)A 两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强 两者均为分子晶体，H2O分子之间存在氢键 (3)硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高 (4)氨分子间存在氢键，分子间作用力大，因而易液化 (5)H2O与乙醇分子间能形成氢键 (6)化合物乙分子间形成氢键,【方法技巧】 分子间作用力和共价键的比较,3.下列叙述中正确的是( ),A.NH3、CO、CO2都是极性分子 B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子 C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强 D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子 解析 分子的极性一般与物质的空间结构有关，空间结构对称，属于非极性分子，反之属于极性分子。键的极性只与成键原子是否属于同种非金属元素有关，而物质的稳定性在结构相似的条件下，与原子半径有关。CO2属于非极性分子，A项错误；HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，C项错误；H2O属于V形结构，D项错误。 答案 B,分