【创新设计】2019届高考化学总复习江西版PPT精编课件：第十二章 课时2 分子结构与性质.ppt

课时2分子结构与性质 1 了解共价键的形成 键和 键 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 2 了解简单配合物的成键情况 3 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 4 能用价电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构 5 了解化学键和分子间作用力的区别 6 了解氢键的存在对物质性质的影响 能列举含有氢键的物质 最新考纲 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 2 特征具有 和 共用电子对 重叠 饱和性 方向性 3 类型 极性 非极性 单 双 三 头碰头 肩并肩 偏移 偏移 一对 两对 三对 1 只有两原子的电负性相差不大时 才能形成共用电子对 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 2 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 特别提醒 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 大 短 5 等电子原理 相同 相同的分子具有相似的化学键特征 它们的许多性质 如CO和 原子总数 价电子总数 相似 N2 探究思考1 判断下列说法是否正确 1 s s 键与s p 键的电子云形状对称性相同 2 碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍 3 键能单独形成 而 键一定不能单独形成 4 键可以绕键轴旋转 键一定不能绕键轴旋转 5 双键中一定有一个 键 一个 键 三键中一定有一个 键 两个 键 答案 1 2 3 4 5 2 试根据下表回答问题 某些共价键的键长数据如下所示 1 根据表中有关数据 可以推断出影响共价键键长的因素主要有 其影响结果是 2 键能是 通常 键能越 共价键越 由该键构成的分子越稳定 答案 1 原子半径 原子间形成共用电子对数目形成相同数目的共用电子对 原子半径越小 共价键的键长越短 原子半径相同 形成共用电子对数目越多 键长越短 2 气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量大稳定 A 该反应为吸热反应B CO2分子中的化学键为非极性键C HCHO分子中既含 键又含 键D 每生成1 8gH2O消耗2 24LO2思维启迪由CO2 HCHO的结构式可判断共价键类型 解析该反应与甲醛燃烧反应的反应物 生成物相同 因此该反应为放热反应 A项错误 CO2分子中全是极性键 B项错误 HCHO的结构为 含3个 键 1个 键 C项正确 D项没有给出氧气的状态 不能求其体积 错误 答案C 示例2 1 Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物 Zn NH3 4 Cl2 1mol该配合物中含有 键的数目为 2013 江苏化学 21A 5 2 CaC2中C22 与O22 互为等电子体 O22 的电子式可表示为 1molO22 中含有的 键数目为 2010 江苏化学 21A 1 3 下列物质中 只含有极性键的分子是 既含离子键又含共价键的化合物是 只存在 键的分子是 同时存在 键和 键的分子是 2012 浙江自选 15 4 A N2B CO2C CH2Cl2D C2H4E C2H6F CaCl2G NH4Cl 思维启迪根据物质的结构判断化学键的类型 解析 1 Zn NH3 4 2 中Zn2 与NH3之间以配位键相连 共4个 键 加上4个NH3的12个 键 共16个 键 2 等电子体结构相似 则O22 的电子式与C22 相似 为 O O 2 1molO22 中含有2mol 键 即2NA个 键 3 C2H4 C2H6中含有C H为极性键 C C键为非极性键 答案 1 16NA 2 O O 2 2NA 3 BC G CE ABD 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D N2分子中有一个 键 两个 键解析单键均为 键 双键和三键中各存在一个 键 其余均为 键 稀有气体单质中不含化学键 答案C 2 下列物质的分子中既有 键 又有 键的是 HCl H2O O2 H2O2 C2H4 C2H2A B C D 解析单键一定是 键 双键或三键中有一个 键 其余均是 键 答案D 3 已知CO2为直线形结构 SO3为平面正三角形结构 NF3为三角锥形结构 COS CO32 PCl3的空间结构分别为 解析COS与CO2互为等电子体 其结构与CO2相似 所以其为直线形结构 CO32 与SO3互为等电子体 结构相似 所以CO32 为平面正三角形结构 PCl3与NF3互为等电子体 结构相似 所以PCl3为三角锥形结构 答案直线形平面正三角形三角锥形 快速判断 键 键的方法1 通过物质的结构式 可以快速有效地判断键的种类及数目 判断成键方式时 需掌握 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 键比 键稳定 考点二分子的立体构型 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 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 分子式 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 3 价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 直线形 V形 三角锥形 价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型 而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型 不包括孤电子对 1 当中心原子无孤电子对时 两者的构型一致 2 当中心原子有孤电子对时 两者的构型不一致 特别提醒 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立体构型 180 120 109 28 2 3 4 直线形 平面三角形 四面体形 BeCl2 BF3 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 价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型 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 但不能预测分子的几何构型 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 特别提醒 3 配位键 1 孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对 2 配位键 配位键的形成 成键原子一方提供 另一方提供 形成共价键 配位键的表示 常用 来表示配位键 箭头指向接受孤电子对的原子 如NH4 可表示为 在NH4 中 虽然有一个N H键形成过程与其他3个N H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 孤电子对 空轨道 3 配合物 结构如 Zn NH3 4 SO4电离方程式 Zn NH3 4 SO4 空轨道 孤电子对 Zn NH3 4 2 SO42 探究思考填表 VSEPR模型中心原子杂化类型和分子 离子 立体模型的确定 0 3 0 2 1 2 2 4 2 直线形 四面体形 直线形 直线形 直线形 直线形 直线形 sp sp3 sp sp 四面体形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 四面体形 四面体形 四面体形 sp3 sp2 sp2 sp2 sp2 sp2 sp3 sp3 sp3 V形 V形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 平面三角形 三角锥形 三角锥形 三角锥形 2 1 0 0 0 0 0 1 1 1 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 3 3 3 3 3 3 4 4 4 sp2 1 0 0 0 3 4 4 4 4 4 4 4 四面体形 正四面体形 正四面体形 正四面体形 三角锥形 正四面体形 正四面体形 正四面体形 立体网状结构 层状结构 平面形 平面六边形 sp3 sp3 sp3 sp3 sp3 sp2 sp2 sp2 示例3 1 在硅酸盐中 SiO44 四面体 如下图 a 通过共用顶角氧离子可形成岛状 链状 层状 骨架网状四大类结构型式 图 b 为一种无限长单链结构的多硅酸根 其中Si原子的杂化形式为 2013 新课标 37 6 2 BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为 和 2013 山东 32 3 3 在H2S分子中 S原子轨道的杂化类型是 2013 江苏 21A 2 4 S单质的常见形式为S8 其环状结构如下图所示 S原子采用的轨道杂化方式是 2012 新课标 37 1 思维启迪根据价层电子对互斥理论判断中心原子的杂化类型 解析 1 在硅酸盐中 Si与4个O形成4个 键 Si无孤电子对 SiO44 为正四面体结构 所以硅原子的杂化形式为sp3 2 根据价层电子对互斥理论可知 BCl3和NCl3中心原子含有的孤电子对数分别是 3 3 1 2 0 5 3 1 2 1 所以前者是平面三角形 B原子是sp2杂化 后者是三角锥形 N原子是sp3杂化 3 S原子与H原子形成了2个 键 另外还有2个孤电子对 所以S为sp3杂化类型 4 每个S原子与另外2个S原子形成2个共价单键 所以S原子的杂化轨道数 键数 孤电子对数 2 2 4 故S原子为sp3杂化 答案 1 sp3 2 sp2sp3 3 sp3 4 sp3 示例4 1 F K 和Fe3 三种离子组成的化合物K3FeF6 其中化学键的类型有 该化合物中存在一个复杂离子 该离子的化学式为 配位体是 2013 新课标 37 4 改编 2 若BCl3与XYm通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物 则该配合物中提供孤电子对的原子是 2013 山东 32 4 思维启迪考查配合物的形成条件 解析 1 F K 和Fe3 三种离子组成的化合物K3FeF6中化学键的类型有离子键 配位键 该化合物中存在复杂离子 FeF6 3 配位体是F 2 在BCl3分子中B原子最外层的3个电子全部处于成键 所以在该配合物中提供孤电子对的应该是X原子 B原子提供空轨道 答案 1 离子键 配位键 FeF6 3 F 2 X 1 1 甲醇分子内C原子的杂化方式为 甲醇分子内的O C H键角 填 大于 等于 或 小于 甲醛分子内的O C H键角 2012 山东理综 32 4 2 丙烯腈分子 H2C CH C N 中碳原子轨道杂化类型是 分子中处于同一直线上的原子数目最多为 2010 江苏化学 21A 3 3 在BF3分子中 F B F的键角是 B原子的杂化轨道类型为 BF3和过量NaF作用可生成NaBF4 BF4 的立体构型为 2011 新课标 37 3 4 SO42 的立体构型是 其中S原子的杂化轨道类型是 2011 海南化学 19 3 解析 1 甲醇 分子内C有4对 电子对 无孤电子对 为sp3杂化 O C H键角约109 28 甲醛 分子内C为sp2杂化 平面三角形 O C H键角约120 故甲醇分子内O C H键角比甲醛分子内O C H键角小 2 C C中的碳为sp2杂化 C N中的碳为sp杂化 丙烯 腈结构为 C C N中的三个原子共直线 3 BF3分子中B原子形成 键数为3 孤电子对数为0 故杂化轨道数为3 应为sp2杂化 BF3分子的几何构型为平面三角形 F B F的键角是120 BF4 中B原子形成 键数为4 孤电子对数为0 故BF4 为sp3杂化 为正四面体形 4 SO42 中成键电子对数为4 中心S原子的杂化轨道类型是sp3 空间构型为正四面体形答案 1 sp3小于 2 sp杂化和sp2杂化3 3 120 sp2正四面体 4 正四面体sp3 2 2012 江苏高考 21A 一项科学研究成果表明 铜锰氧化物 CuMn2O4 能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛 HCHO 1 向一定物质的量浓度的Cu NO3 2和Mn NO3 2溶液中加入Na2CO3溶液 所得沉淀经高温灼烧 可制得CuMn2O4 Mn2 基态的电子排布式可表示为 NO3 的空间构型是 用文字描述 2 在铜锰氧化物的催化下 CO被氧化为CO2 HCHO被氧化为CO2和H2O 根据等电子体原理 CO分子的结构式为 H2O分子中O原子轨道的杂化类型为 1molCO2中含有的 键数目为 3 向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成 Cu OH 4 2 不考虑空间构型 Cu OH 4 2 的结构可用示意图表示为 解析 1 Mn的原子序数为25 价电子排布式为3d54s2 失去4s2轨道上的两个电子 即得Mn2 根据价电子对互斥理论 NO3 中N原子采用sp2杂化 所以NO3 的空间构型为平面三角形 2 CO与N2互为等电子体 根据氮气分子的结构式可以写出CO的结构式为C O H2O分子中O原子存在两对孤电子对 配位原子个数为2 价电子对数目为4 所以O原子采用sp3杂化 二氧化碳分子内含有两个碳氧双键 一个双 键中含有一个 键 一个 键 则1molCO2中含有2mol 键 3 Cu2 中存在空轨道 而OH 中O原子上有孤电子对 故O与Cu之间以配位键结合 答案 1 1s22s22p63s23p63d5 或 Ar 3d5 平面三角形 2 C O sp3 2 6 02 1023个 或2mol 3 用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序用价层电子对互斥理论推测简单分子 ABn型 离子 ABnm 型 空间构型的方法解题思路 思维建模 考点三分子的性质 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 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 A H B说明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 不重合 非极性键或极性键 不对称 对称 非极性键或极性键 重合 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R O H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 HClO HClO2 HClO3 HClO4 非极性溶剂 极性溶剂 越好 探究思考1 分析下面两图 总结卤素单质和卤素碳化物的范德华力变化规律 答案卤素单质和四卤化碳的范德华力随其相对分子质量增加而变大 1 氢键是氢元素与其他元素形成的化学键 2 可燃冰 CH4 8H2O 中甲烷分子与水分子间形成了氢键 3 乙醇分子和水分子间只存在范德华力 4 碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键 5 水分子间既存在范德华力 又存在氢键 6 氢键具有方向性和饱和性 7 H2和O2之间存在氢键 8 H2O2分子间存在氢键 2 判断下列说法是否正确 正确的划 错误的划 解析 1 氢键与氢有关但不属于化学键 2 可燃冰中水分子间存在氢键 但CH4与H2O之间不存在氢键 3 乙醇分子 水分子中都有 OH 符合形成氢键的条件 4 HI分子间只存在范德华力的作用 5 和 6 正确 7 H2与O2分子中的共价键均为非极性键 分子间只存在范德华力 8 H2O2分子中的H几乎成为 裸露 的质子 与水分子一样 H2O2分子间也存在氢键 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 示例5 1 H2O在乙醇中的溶解度大于H2S 其原因是 2013 江苏 21A 3 2 关于化合物 下列叙述正确的有 A 分子间可形成氢键B 分子中既有极性键又有非极性键C 分子中有7个 键和1个 键D 该分子在水中的溶解度大于2 丁烯 2013 浙江自选 15 3 3 已知苯酚 具有弱酸性 其Ka 1 1 10 10 水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键 据此判断 相同温度下电离平衡常数Ka2 水杨酸 Ka 苯酚 填 或 其原因是 2013 福建 31 4 4 化合物NH3的沸点比化合物CH4的高 其主要原因是 2011 江苏化学 21A 2 5 H2O分子内的O H键 分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 的沸点比高 原因是 2011 山东理综 32 3 思维启迪分子间作用力对分子的物理性质如溶解度 沸点有较大影响 解析 2 没有与活泼非金属元素 O 相连的H 不能形成分子间氢键 A错误 是非极性共价键 C H C O是极性键 B正确 该有机物的结构式为 键数为9 键数为3 C错误 该有机物与H2O能形成分子间氢键 D正确 3 氧的电负性较大 则中形成分子内氢键 即O H O 或 COO 中双键氧与羟基氢之间存在氢键 其大小介于化学键和范德华力之间 使其更难电离出H 则水杨酸第二步电离常数小于苯酚的电离常数 4 分子间氢键能使分子间作用力增大 使物质的熔 沸点升高 5 氢键弱于共价键而强于范德华力 前者形成分子间氢键 后者形成分子内氢键 答案 1 水分子与乙醇分子之间能形成氢键 2 BD 3 见解析 4 NH3分子间能形成氢键 5 O H键 氢键 范德华力形成分子内氢键 而形成分子间氢键 分子间氢键使分子间作用力增大 示例6 1 BF3与一定量水形成 H2O 2 BF3晶体Q Q在一定条件下可转化为R 晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及 填序号 a 离子键b 共价键c 配位键d 金属键e 键f 范德华力 R中阳离子的空间构型为 阴离子的中心原子轨道采用 杂化 2013 福建 31 3 2 硼砂晶体由Na Xm 和H2O构成 它们之间存在的作用力有 填序号 2012 福建理综 30 4 A 离子键B 共价键C 金属键D 范德华力E 氢键思维启迪判断常见微粒间的作用力 解析 1 晶体Q中不存在阴 阳离子和金属元素 所以不存在离子键和金属键 2 晶体中Na 与Xm 之间为离子键 H2O分子间存在范德华力和氢键 答案 1 a d 三角锥形sp3 2 ADE 1 短周期的5种非金属元素 其中A B C的特征电子排布可表示为 A asa B bsbbpb C csccp2c D与B同主族 E在C的下一周期 且是同周期元素中电负性最大的元素 回答下列问题 1 由A B C E四种元素中的两种元素可形成多种分子 下列分子 BC2 BA4 A2C2 BE4 其中属于极性分子的是 填序号 2 C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高 其原因是 3 B C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂 其分子式为 DE4在前者中的溶解性 填 大于 或 小于 在后者中的溶解性 4 BA4 BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为 填化学式 5 A C E三种元素可形成多种含氧酸 如AEC AEC2 AEC3 AEC4等 以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为 填化学式 解析由五种元素为短周期非金属元素 以及s轨道最多可容纳2个电子可得 a 1 b c 2 即A为H元素 B为C元 素 C为O元素 由D与B同主族 且为非金属元素得D为Si元素 由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl元素 1 分别为CO2 CH4 H2O2 CCl4 其中H2O2为极性分子 其他为非极性分子 2 C的氢化物为H2O H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因 3 B A两元素组