2020版高考化学一轮复习第二章分子结构与性质课件新人教版选修3.pptx

第二章 分子结构与性质,考向一 共价键 【通考点融会贯通】 1.物质中成键类别 (1)在分子中,有的只存在极性键,如HCl、NH3等,有的只存在非极性键,如N2、H2等,有的既存在极性键又存在非极性键,如H2O2、C2H4等;有的不存在化学键,如稀有气体分子。,(2)在离子化合物中,一定存在离子键,有的存在极性共价键,如NaOH、Na2SO4等;有的存在非极性键,如Na2O2、CaC2等。 (3)通过物质的结构式,可以快速有效地判断键的种类及数目;共价单键全为键,双键中有一个键和一个键,三键中有一个键和两个键。,2.分子的空间构型与键参数 键长、键能决定了共价键的稳定性,键长、键角决定了分子的空间构型,一般来说,知道了多原子分子中的键角和键长等数据,就可确定该分子的立体构型。,3.记忆常见等电子体,推测等电子体的性质 (1)常见的等电子体,(2)根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构,并推测其物理性质。,(BN)x与(C2)x,N2O与CO2等也是等电子体;硅和锗是 良好的半导体材料,他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷 化镓(GaAs)也是很好的半导体材料;白锡(-Sn2) 与锑化铟是等电子体,它们在低温下都可转变为超导 体;SiCl4、Si 、S 的原子数目和价电子总数 都相等,它们互为等电子体,都形成正四面体形。注意: 等电子体结构相同,物理性质相近,但化学性质不同。,【通考法一通百通】 1.掌握化学键类型的判断方法 (1)键和键:键的重叠程度小,不牢固;键的重叠程度大,比较牢固;两原子形成共价键时,先“头碰头”形成键,再“肩并肩”形成键。单键都是键,双键有1个键和1个键,三键有1个键和2个键。,(2)极性键和非极性键:XX型、YY型是非极性键;XY型是极性键。 (3)配位键:可表示为XY,其中X是配体,提供孤对电子,Y是配位中心,通常是过渡金属原子或离子。,2.大键的形成与表示方法 (1)含义:在多原子分子中,如有相互平行的p轨道,两个原子的轨道(p轨道)从垂直于成键原子的核间联线的方向接近,发生电子云重叠而成键, 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,或共轭大键,简称大键。由于电子的电子云不集中在成键的两原子之间,所以它们的键合远不如键牢固。,(2)形成条件。 2个原子或多个原子共平面;原子都提供平行的轨道;提供的电子总数小于轨道数的2倍。是3个或3个以上原子形成的键。,(3)表示方法 分子中的大键可用符号 表示,其中m代表参与形 成的大键原子数,n代表参与形成的大键电子数, 如苯分子中的大键可表示为 。,【通考题触类旁通】 角度 共价键类型判断 (1)2018全国卷35(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。LiAlH4中,存在_(填标号)。 A.离子键 B.键 C.键 D.氢键 (2)2018全国卷35(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ),其化学键类型是_。,(3)2018江苏高考21(4)(5)N2分子中键与键的数目比n()n()=_。 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。,【解析】(1)阴阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,共价单键为键不存在双键和氢键。,(2)ZnF2具有较高的熔点(872 ),可以判断其为离子 化合物,所以一定存在离子键。(3)N2的结构式为NN, 三键中含1个键和2个键,N2分子中键与键的 数目比为n()n()=12。根据化学式,缺少的配 体是NO和H2O,NO中N为配位原子,H2O中O上有孤电子 对,O为配位原子,故为,答案:(1)AB (2)离子键 (3)12,【加固训练】 1.(2017全国卷35节选)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中需要催化剂,硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了键外,还存在_。,【解析】硝酸锰是离子化合物,硝酸根和锰离子之间形成离子键,硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个键,硝酸根中有一个氮氧双键,所以还存在键。 答案:离子键和键,2.(2019武汉模拟)HN3称为叠氮酸,常温下为无色有 刺激性气味的液体。 也被称为类卤离子。用酸与 叠氮化钠反应可制得叠氨酸。而叠氮化钠可从下列反 应制得:NaNH2+N2O=NaN3+H2O。HN3、浓盐酸的混合 液可溶解铜、铂、金等不活泼金属,如溶解铜生成 CuC 。铂的化合物在超导和医药上有重要应用,化 学式为Pt(NH3)2Cl2的化合物有两种异构体,其中B异构 体具有可溶性,可用于治疗癌症。,试回答下列问题: (1)基态铜原子核外电子排布式为_。 (2)元素N、S、P的第一电离能(I1)由大到小的顺序为_。,(3) 的空间构型是_,与 互为等电子体 的分子的化学式为_(写一 种)。N 的电子式为_,其中 心原子的杂化类型是_。 (4)CuC 中的化学键类型为_。 (5)可用于治疗癌症的药物B的空间构型为_。,【解析】(1)铜是29号元素,根据构造原理和洪特规 则知,铜的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或 Ar3d104s1。(2)周期表中同主族元素,从上到下第 一电离能逐渐减小,氮原子的2p轨道和磷原子的3p轨 道均处于半充满的稳定状态,第一电离能比硫的大。,(3) 的价电子数为16,其等电子体为CO2、CS2、 BeCl2、N2O等,且结构相似,为直线形分子。N 的电 子式为 -,氮原子的价电子对数为4,采取 sp3杂化。(4)CuC 中Cu+提供空轨道与Cl-形成配位 键。(5)B为AB4型分子,AB4型分子为平面四边形结构 时有两种同分异构体。,答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1 (2)NPS (3)直线形 CO2(或CS2、N2O、BeCl2等) - sp3 (4)配位键 (5)平面四边形,3.(2017全国卷节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。,(1)从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为_,不同之处为_。(填标号) A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型,(2)R中阴离子 中的键总数为_个。分子 中的大键可用符号 表示,其中m代表参与形成的 大键原子数,n代表参与形成的大键电子数(如苯 分子中的大键可表示为 ),则 中的大键应表 示为_。,(3)图中虚线代表氢键,其表示式为(N )N-HCl、 _、_。,【解析】(1)根据图知,五氮阴离子盐 (N5)6(H3O)3(NH4)4Cl阳离子是N 和H3O+,N 中心原 子是N,含有4个键,孤电子对数为 =0,价层 电子对数为4,杂化类型为sp3,空间构型为正四面体 形;H3O+中心原子是O,含有3个键,孤电子对数为 =1,价层电子对数为4,杂化类型为sp3,空间构 型为三角锥形,因此相同之处为ABD,不同之处为C 。,(2)根据图知 中键总数为5个;根据信息,每个 N有且只有一个p轨道与 环平面垂直,一个p轨道中 有1个电子,外来的1个电子也进入这种p轨道中,因此 电子总数为15+1=6个,所以大键可表示为,(3)根据图知N 、H3O+中的H与 、Cl-都可形成 氢键,因此还有的氢键是(H3O+)OHN和 (N )NHN。,答案:(1)ABD C (2)5 (3)(H3O+)O-HN( ) (N )N-HN( ),4.(1) (2019绵阳模拟节选)开发新型储氢材料是氢 能利用的重要研究方向。Ti(BH4)3是一种储氢材料,可 由TiCl4和LiBH4反应制得。LiBH4由Li+和B 构成, B 的等电子体是_(写一种)。 LiBH4中不存在的作用力有_ (填序号)。 A.离子键 B.共价键 C.金属键 D.配位键,(2)(2019咸阳模拟节选)利用反应Cu2Cl2+C2H2+ 2NH3JCu2C2(乙炔亚铜,红色)+2NH4Cl可检验乙炔。乙炔分子中键与键数目之比为_,NH4Cl中含有的化学键类型有_。,【解析】 (1)具有相同的价电子数和原子数的微粒互 为等电子体,则B 的等电子体为N 或CH4等;Li+和 B 之间存在离子键,B原子和H原子之间存在共价 键、配位键,所以该化合物中不含金属键,(2)乙炔的结构式为HCCH,单键为键,三键含有1个键、2个键,故乙炔分子中键与键数目之比为32;NH4Cl中铵根离子与氯离子之间存在离子键,氮与氢原子之间存在共价键和配位键;,答案:(1)N 或CH4等 C (2)32 离子键、共价键、配位键(或离子键、共价键),考向二 分子的立体结构 【通考点融会贯通】 1.用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABn型)、 离子 ( 型)立体构型的方法,(1)键的电子对数的确定。 由分子式确定键电子对数。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。,(2)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= (a-xb),式中a为中心原 子的价电子数,主族元素价电子数等于原子的最外层 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,氢为1,其他原子等 于“8-该原子的价电子数”。例如, SO2的中心原子 为S,S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6),则a=6;,与中心原子S结合的O的个数为2,则x=2;与中心原子结 合的O最多能接受的电子数为2,则b=2,所以SO2中的中 心原子S上的孤电子对数= (6-22)=1。,2.“五方法”判断分子中心原子的杂化类型 (1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。 若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则分子的中心原子发生sp3杂化。,若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。 若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。,(2)根据杂化轨道之间的夹角判断。 若杂化轨道之间的夹角为10928,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180,则分子的中心原子发生sp杂化。,(3)根据等电子原理推断,如CO2是直线形分子,SCN-、 N 、 和CO2是等电子体,所以分子构型均为直线 形,中心原子均采用sp杂化。 (4)根据中心原子的价电子对数判断。如中心原子的 价电子对数为4,是sp3杂化,中心原子的价电子对数为 3是sp2杂化,中心原子的价电子对数为2是sp杂化。,(5)根据分子或离子中有无键及键数目判断。 如没有键为sp3杂化,含1个键为sp2杂化,含2个键为sp杂化。,【通考法一通百通】 1.判断中心原子杂化轨道类型及分子的立体构型的方法 (1)根据价层电子对互斥理论判断 中心原子上的价电子都用于形成共价键,例如,CO2、CH4等分子中的碳原子,它们的空间构型可用中心原子周围的原子数n来预测,概括如下表:,中心原子上有孤对电子的分子,例如H2O、NH3等,中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与相互排斥。先分析分子的中心原子的键电子对数和孤电子对数,确定价层电子对互斥模型,再去除孤电子对,得出分子的实际空间构型。,(2)根据杂化轨道理论判断 由于杂化轨道类型不同,杂化轨道的夹角也不同,其成键时键角也不相同,故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。,2.分子的空间构型与中心原子杂化方式的关系 多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心原子杂化方式的对照,【通考题触类旁通】 1.(1)2018全国卷35(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是_、中心原子的杂化形式为_。,(2)2018全国卷35(2)(4)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。,气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为_形,其中共价键的类型有_种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为_。,(3)2018全国卷35(4)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为_,C原子的杂化方式为_。,【解析】(1)LiAlH4中的阴离子是Al ,中心原子铝原子含有的价层电子对数是4,且不存在孤对电子,所以空间构型是正四面体,中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化。,(2)根据价层电子对互斥理论分析知,H2S、SO2、SO3的 气态分子中,中心原子价层电子对数分别是: =4,2+ =3,3+ =3,因此中心原子价层电 子对数不同于其他分子的是H2S。气态SO3以单分子形 式存在,根据以上分析可知中心原子(S)含有的价层电 子对数是3,且不存在孤对电子,所以其分子的立体构 型为平面三角形。分子中存在氧硫双键,因此其中共,价键的类型有2种,即键、键;固体SO3中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子形成4个共价键,因此其杂化轨道类型为sp3。,(3)碳酸锌中的阴离子为C ,根据价层电子对互斥理 论,其中心原子C的价电子对为:3+ =3对, 所以空间构型为正三角形,中心C为sp2杂化。,答案:(1)正四面体 sp3 (2)H2S 平面三角 2 sp3 (3)平面三角形 sp2,2.(2017全国卷节选)X射线衍射测定等发现, I3AsF6中存在 离子。 离子的几何构型为_, 中心原子的杂化类型为_。,【解析】 离子的价层电子对数= =4, 结构如下: +,几何构型为V形,中心碘原 子形成了两个键,有两对孤对电子,故杂化方式 为sp3。 答案:V形 sp3,3.(1)(2019威海模拟)SO2分子中,中心原子采取 _杂化;S 的VSEPR模型名称为_。 (2)(2019烟台模拟) NH3分子的空间构型是_;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_。,【解析】(1)SO2分子中心原子S的价层电子对数为 =3,有1对孤对电子对,为sp2杂化;S 离子中心原 子S的价层电子对数为 =4,有1对孤对电子对,为三 角锥型。,(2)NH3分子中氮原子含有3个共价键和一个孤电子对,所以空间构型是三角锥型;N2H4分子中氮原子的价层电子对=3+1=4,含有一个孤电子对,N轨道的杂化类型是sp3。 答案:(1)sp2 四面体(或三角锥形) (2)三角锥形 sp3,【加固训练】 (2019烟台模拟)X、Y、Z、W、Q、R六种短周期主族元素,原子序数依次增大,Z基态原子核外有三个未成对电子,Y、Z、W分别与X形成常见化合物的分子结构依次为正四面体、三角锥形和V形,Q的各级电离能如下表,W与R是同族元素。,回答下列有关问题: (1)Q原子基态时的电子排布图为_。 (2)化合物X2W2的电子式为_,化合物XYZ的分子中含有键和键的个数比为_。,(3)相同条件下,YW2、RW2两者在水中的溶解度较大的是_(写分子式),原因是 _。 (4)RW3分子中的键角为_,R 分子的立体构型是_形。,(5)X、Z、W三种元素所形成的常见离子化合物的化学式为_,YW2中的化学键类型为_(填“极性”或“非极性”)共价键,根据等电子原理,指出与YW互为等电子体且含有Z原子的微粒有_(写一种即可)。,【解析】Z的基态原子核外有三个未成对电子,则Z为N,氨分子空间构型为三角锥形,则X为H,根据原子序数依次增大,都为短周期主族元素以及Y、W和H原子结合构成空间构型可知,Y为C,W为O,W与R同主族,则R为S,根据Q的各级电离能数值的变化情况,有突变说明电子层发生改变,推知Q最外层有1个电子,则Q为Na。,答案:(1) (2) (3)SO2 SO2和H2O均为极性分子,根据相似相溶原理可知SO2在水中的溶解度较大 (4)120 三角锥 (5)NH4NO3 极性 N2,考向三 分子间作用力 分子的性质 【通考点融会贯通】 1.分子极性的判断 (1)根据键的类型及分子的立体构型判断。,非极性分子、极性分子的判断,首先看键是否有极性,然后再看各键的空间排列状况。键无极性,分子必无极性(O3除外);键有极性,各键空间排列均匀,使键的极性相互抵消,分子无极性;键有极性,各键空间排列不均匀,不能使键的极性相互抵消,分子有极性。,(2)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断 分子中的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一 般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子若未 全部成键,此分子一般为极性分子。如CH4、BF3、CO2 等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们 都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原 子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。,(3)判断ABn型分子极性的经验规律。 若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不等则为极性分子。如BF3、CO2等为非极性分子,NH3、H2O、SO2等为极性分子。,2.范德华力、氢键和共价键的比较,【通考题触类旁通】 (1)2018全国卷节选硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:,图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为_。,(2)(2017全国卷35)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_和_。在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为_,原因是_。,【解析】(1)S8、SO2都为分子晶体,相对分子质量大,分子间作用力强,熔沸点高。故S8的沸点比SO2的高。,(2)CO2和CH3OH的中心原子碳原子的价层电子对数分别 为2和4,所以CO2和CH3OH分子中碳原子的杂化形式分别 为sp和sp3。在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质 中,沸点从高到低的顺序为H2OCH3OHCO2H2,原因是 常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体,液 体的沸点高于气体;水分子中两个氢原子都可以参与 形成分子间氢键,而甲醇分子中只有一个羟基上的氢,原子可用于形成分子间氢键,所以水的沸点高于甲醇;二氧化碳的相对分子质量比氢气大,所以二氧化碳分子间作用力较大、沸点较高。,答案:(1)S8相对分子质量大,分子间作用力强 (2)sp sp3 H2OCH3OHCO2H2 H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2的相对分子质量较大,范德华力较大,【加固训练】 1.(2019吉林模拟改编)A、B、C、D、E、F为元素周期表前四周期的元素,原子序数依次增大。A元素的单质是空气的主要成分,B原子核外p轨道上有1对成对电子,D元素的价电子数是其余电子数的一半,C与B同主族,A与F同主族,D与E同族。回答下列问题:,(1)A、B、C第一电离能由大到小的顺序为_(用元素符号表示)。 (2)B与C形成的二元化合物中,属于非极性分子的是_(填化学式);该分子中心原子的杂化类型为_。,(3)A、C元素形成的常见含氧酸中,分子的中心原子的价层电子对数为4的酸是_(填化学式,下同);酸根呈平面三角形的酸是_。,【解析】A、B、C、D、E、F为元素周期表前四周期的 元素,原子序数依次增大。A元素的单质是空气的主要 成分,则A为N元素;B原子核外p轨道上有1对成对电子, 外围电子排布为2s22p4,处于第A族,由于C与B同主 族、A与F同主族,F的原子序数大于C,则F、C不能处于 同周期,F应处于C的下一周期,则B、C、F分别为二、,三、四周期,故B为O元素、C为S元素、F为As元素;D与E同族,D、E原子序数大于S小于As,只能为族元素,D元素的价电子数是其余电子数的一半,价电子数为(2+8+8)2=9,则D为Co,故E为Ni。,(1)同周期随原子序数增大,第一电离能呈增大趋势,但氮元素2p能级容纳3个电子,为半满稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,同主族自上而下第一电离能减小,故第一电离能NOS。,(2)B与C形成的二元化合物有SO2、SO3,SO2分子中S原 子价层电子对数为2+1=3,孤电子对数为 =1,则 分子构型为V形,分子中正负电荷重心不重合,属于极 性分子;SO3分子