高考化学大一轮专题复习 第六单元 物质结构与性质 第30讲 分子结构与性质课件（选考）.ppt

第30讲分子结构与性质 考纲导视 考纲定位 1 了解共价键的形成 极性 类型 键和 键 了解配位键的含义 2 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 3 了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 4 能用价层电子对互斥原理或者杂化轨道理论推测简单分 子或离子的空间结构 5 了解范德华力的含义及物质性质的影响 6 了解氢键的含义 能列举存在氢键的物质 并能解释氢键对物质性质的影响 基础反馈 正误判断 正确的画 错误的画 1 键比 键重叠程度大 形成的共价键强 2 氯化钠易溶于水 也易溶于食用油 3 n o间形成的共价键是非极性键 4 sih4的沸点高于ch4 可推测ph3的沸点高于nh3 5 pcl3分子是三角锥形 这是因为磷原子是sp2杂化的结 果 6 ab3型的分子空间构型必为平面三角形 7 水很稳定 1000 以上才会部分分解 是因为水中含有大 量的氢键 8 cs2为v形的极性分子 9 c2h4与c2h2分子中的中心原子杂化轨道的类型相同 10 对x o h型化合物而言 x是除去h o外的其他元素 当x是得电子能力很强的非金属元素时 x o h一定 为酸 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考点一共价键 知识梳理 1 本质 在原子之间形成 共用电子对 2 基本特征 具有 性和 性 饱和 方向 3 共价键的类型 头碰头 肩并肩 发生 不发生 一对 两对 三对 4 键参数 大 短 稳定性 立体构型 1 定义 2 键参数对分子性质的影响 键能越 键长越 分子越稳定 5 等电子原理 相同 相同的分子 即等电子体 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 考点集训 例1 2015年浙江模拟 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 键与 键的分子是 a n2b co2c ch2cl2d c2h4e c2h6 f cacl2 g nh4cl 解析 只含极性键的分子有co2 ch2cl2 既含离子键又含共价键的化合物必须是含 根 的离子化合物 只有nh4cl符合 共价单键为 键 双键或三键中有一个 键 其余为 键 因此只存在 键的分子有ch2cl2 c2h6 同时存在 键和 键的分子有n2 co2 c2h4 答案 bc gce abd 方法技巧 共价键类型的判断1 键与 键的判断 1 依据强度判断 键的强度较大 较稳定 键活泼 比 较容易断裂 2 共价单键是 键 共价双键中含有一个 键 一个 键 共价三键中含有一个 键 两个 键 2 极性键与非极性键的判断 看形成共价键的两原子 不同种元素的原子之间形成的是极性共价键 同种元素的原子之间形成的是非极性共价键 例2 2015年河北唐山一模 以镁橄榄石2mgo sio2 简写为m2si 为主晶相制作的镁橄榄石砖 是一种弱碱性耐火材料 可用于有色金属熔炼炉 炼钢平炉蓄热室和水泥回转窑等的内衬 1 基态硅原子的价电子排布式为 2 与镁和硅都相邻的元素是铝 则3种元素的第一电离能 从大到小的顺序为 用元素符号表示 3 高纯硅一般通过sicl4还原得到 晶体硅中硅原子的杂化方式为 杂化 写出与sicl4互为等电子体的一种阴离子的化学式 答案 1 3s23p2 2 si mg al 方法技巧 等电子体及其应用1 常见的等电子体 2 根据已知的一些分子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 1 bn x与 c2 x n2o与co2等也是等电子体 2 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 它们互为等电子体 中心原子都是sp3杂化 都形成正四面体形立体构型 考点二 分子的立体构型 夹角 价电子对 知识梳理 成键电子对 1 杂化轨道 当原子成键时 原子的价电子轨道相互混杂 形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道 杂化轨道数不同 轨道间的 不同 形成分子的空间形状不同 2 价电子对互斥模型 价电子对互斥模型说明的是 的立体构型 而分子的立体构型指的是 的立体构型 不包括孤电子对 有孤电子对 1 当中心原子 时 两者的构型一致 2 当中心原子 时 两者的构型不一致 无孤电子对 3 价电子对互斥模型 杂化轨道理论与分子立体构型的关系 3 配位键与配合物 1 配位键 孤电子对 分子或离子中没有与其他原子共用的电子对称孤电子对 配位键 成键原子一方提供孤电子对 另一方提供空轨道 含有孤电子对的微粒有 分子如co nh3 h2o等 离子如cl cn f 等 含有空轨道的微粒有 过渡金属的原子或 离子 提供 接受 配位键的表示方法 如a b a表示 孤电子对的原子 b表示 孤电子对的原子 2 配位化合物 配合物 概念 由金属离子 或原子 与某些分子或离子 称为配体 配位键 以 结合而成的化合物 组成 空轨道 孤电子对 直线形 平面三角形 形成条件 中心原子有 如fe3 cu2 zn2 ag 等 配位体有 如h2o nh3 co f cl cn 等 立体构型 配位数是2时 如 ag nh3 2 配位数是3时 如 hgi3 配位数为4时 正四面体形 如 zncl4 2 平面正方形 如 ptcl4 2 考点集训 例3 2016年吉林辽源田家炳高中期中 下列关于原子轨道 的说法正确的是 a 凡是中心原子采取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轨道混合形成的c sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的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sp3杂化轨道成键 解析 a项 中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型不都是正四面体 例如氨气是三角锥形的 b项 甲烷分子碳原子的2s和2p通过sp3杂化 形成4个杂化轨道 和4个氢原子的1s轨道形成4个c h单键 c项 sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道 它们的能量完全相同 c正确 d项 ab3型的共价化合物 其中心原子a不都采用sp3杂化轨道成键 例如bf3中的b原子是sp2杂化 是平面三角形结构 答案 c 方法技巧 判断分子中心原子的杂化类型的方法 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109 5 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 根据等电子原理进行推断 如co2是直线形分子 心原子均采用sp杂化 4 根据中心原子的电子对数 参与杂化的轨道数目判断 如中心原子的电子对数为4 是sp3杂化 为3是sp2杂化 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 含一个 键为sp2杂化 含两个 键为sp杂化 例4 用价层电子对互斥理论 vsepr 可以预测许多分子或离子的空间构型 有时也能用来推测键角大小 下列判断正确 的是 a so2 cs2 hi都是直线形的分子b bf3键角为120 snbr2键角大于120 c ch2o bf3 so3都是平面三角形的分子d pcl3 nh3 pcl5都是三角锥形的分子 解析 so2是v形分子 cs2 hi是直线形的分子 a错误 bf3键角为120 是平面三角形结构 而sn原子价电子是4 在snbr2中两个价电子与br形成共价键 还有一对孤对电子 对成键电子有排斥作用 使键角小于120 b错误 ch2o bf3 so3都是平面三角形的分子 c正确 pcl3 nh3都是三角锥形的分子 而pcl5是三角双锥形结构 d错误 答案 c 方法技巧 判断分子或离子立体构型 三步曲 第一步 确定中心原子上的价层电子对数 a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数 b为电荷数 x为非中心原子的原子个数 第二步 确定价层电子对的立体构型 由于价层电子对之间的相互排斥作用 它们趋向于尽可能的相互远离 这样已知价层电子对的数目 就可以确定它们的立体构型 第三步 分子立体构型的确定 价层电子对有成键电子对和孤电子对之分 价层电子对的总数减去成键电子对数 得孤电子对数 根据成键电子对数和孤电子对数 可以确定相应的较稳定的分子立体构型 例5 cu2 能与nh3 h2o cl 等形成配位数为4的配合物 1 cu nh3 4 2 中存在的化学键类型有 填序号 a 配位键c 非极性共价键 b 极性共价键d 离子键 2 cu nh3 4 2 具有对称的立体结构 cu nh3 4 2 中的两个nh3被两个cl 取代 能得到两种不同结构的产物 则 cu nh3 4 2 的立体结构为 hoch2ch ch2 ch3ch2cho 在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数 是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍 则这类碳原子的杂化方式为 3 某种含cu2 的化合物催化丙烯醇制备丙醛的反应为 解析 cu nh3 4 2 中铜离子与氨分子之间的化学键是配位键 氨分子内部的化学键是极性键 cu nh3 4 2 是平面正方形 hoch2ch ch2中的碳原子 有一个采取sp3杂化 两个采取sp2杂化 ch3ch2cho中的碳原子有两个采取sp3杂化 一个采取sp2杂化 答案 1 ab 2 平面正方形 3 sp2杂化 例6 2016年江苏卷 zn cn 4 2 在水溶液中与hcho发生如下反应 4hcho zn cn 4 2 4h 4h2o zn h2o 4 2 4hoch2cn 1 zn2 基态核外电子排布式为 2 1molhcho分子中含有 键的数目为 mol 3 hoch2cn分子中碳原子轨道的杂化类型是 4 与h2o分子互为等电子体的阴离子为 1s22s22p62s23p63d10 2 甲醛的结构式是 在一个甲醛 分子中含有3个 键和1个 键 所以1molhcho分子中含有 5 zn cn 4 2 中zn2 与cn 的c原子形成配位键 不考虑 空间构型 zn cn 4 2 的结构可用示意图表示为 解析 1 zn是30号元素 zn2 核外有28个电子 根据原 子核外电子排布规律可知基态zn2 核外电子排布式为 键的数目为3mol 3 在hoch2cn分子中 连有羟基 oh的碳原子的杂化类型是sp3杂化 与n相连的碳原子的杂化类型是sp杂化 4 h2o含有10个电子 则与h2o分子互为等电子则若不考虑空间构型 zn cn 4 2 的结构可用示意图表示为 或 形成配位键 n原子提供一对电子 zn2 的空轨道接受电子对 答案 1 1s22s22p62s23p63d10 或 ar 3d10 2 3 5 考点三 分子间作用力与分子的性质 知识梳理 1 分子间作用力 1 概念 物质分子间普遍存在的一种 2 分类 相互作用 相互作用力 电性 方向性 相对分子质量 熔点 3 范德华力与物质性质 静电相互作用 x h y 原子半径 4 氢键与物质性质 升高 分子内氢键 不重合 重合 2 分子的极性 1 极性分子与非极性分子 极性分子 正负电荷 中心 非极性分子 正负电荷中心 2 分子的极性与键的极性 分子构型的关系 极性分子 非极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 3 相似相溶 的规律 非极性溶质一般能溶于 极性溶质一般能溶于 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 4 手性 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子 如同左手与右手一样互为 却在三维空间里不能重叠 互称手性异构体 具有手性异构体的分子叫手性分子 非极性溶剂 极性溶剂 镜像 3 无机含氧酸分子的酸性 对于同一种元素的无机含氧酸来说 该元素的化合价越高 其含氧酸的酸性越强 如果把含氧酸的通式写成 ho mron r相同时 n值越大 r的正电性越强 r o h中的氧原子的电子就会越向r偏移 在水分子的作用下 就越容易电离出h 酸性也就越强 如h2so3可写成 ho 2so n 1 h2so4可写成 ho 2so2 n 2 所以h2so4的酸性强于h2so3 同理 酸性 hno3 hno2 hclo4 hclo3 hclo2 hclo 考点集训 例7 1 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 2 h 可与h2o形成h3o h3o 中o原子采用 因为 解析 1 沸点高说明分子间作用力大 因此结合氢键的形 成方式得出 形成分子间氢键 而 形成的是分子内氢键的结论 2 h3o 的价层电子对数为4 sp3杂化 孤电子对数越多 键夹角越小 答案 1 o h键 氢键 范德华力 形成分 形成分子间氢键 分子间氢键 子内氢键 而 2 sp3 h2o中o原子有2对孤对电子 h3o 中o原子只 有1对孤对电子 排斥力较小 使分子间作用力增大 方法技巧 氢键对物质性质的影响 1 对熔 沸点的影响 分子间氢键的形成使物质的熔 沸点升高 因为要使液体汽化 必须破坏大部分分子间的氢键 这需要较多的能量 要使晶体熔化 也要破坏一部分分子间的氢键 所以 存在分子间氢键的化合物的熔 沸点要比没有氢键的同类化合物高 形成分子内氢键的物质比形成分子间氢键的物质的熔 沸点低 如邻羟基苯甲醛的熔 沸点比对羟基苯甲醛的熔 沸点低 2 对溶解度的影响 在极性溶剂里 如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键 则溶质的溶解性增大 例如 乙醇和水能以任意比互溶 3 对水的密度的影响 绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度 但是液态水的密度却是大于固态冰的 水的这一反常现象也可用氢键解释 例8 2016年湖北荆州模拟 下列叙述正确的是 a nh3是极性分子 n原子处在3个h原子所组成的三角形的中心b ccl4是非极性分子 c原子处在4个cl原子所组成的正方形的中心c h2o是极性分子 o原子不处在2个h原子所连成的直线的中央d co2是非极性分子 c原子不处在2个o原子所连成的直线的中央 解析 nh3是极性分子 n原子处在三角锥形的顶点 3个h原子处于锥底 a错误 ccl4是非极性分子 c原子处在4个cl原子所构成的正四面体的中心 b错误 h2o是极性分子 是v形分子 o原子不处在2个h原子所连成的直线的中央 c正确 co2是非极性分子 三个原子在一条直线上 c原子处在2个o原子所连成的直线的中央 d错误 答案 c 方法技巧分子极性的判断方法 1 分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型两方面共同决定 极性键极性分子 极性分子 极性键或非极性键 非极性分子 2 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 例9 2016届四川遂宁诊断 已知a b c d四种短周期元素的核电荷数依次增大 a原子s轨道电子数是p轨道电子数的两倍 c原子的l能层中有两对成对电子 c d同主族 e f是第四周期元素 且e位于周期表中的ds区 f原子核外有33种不同运动状态的电子 根据以上信息用相应的元素符号填空 1 e 核外电子排布式为 离子的空间构型为 与其互为等电子体的一种有机分子为 填化学式 2 b元素所在周期第一电离能最大的元素是 填 元素符号 3 d所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中 酸性最强的是 填化学式 能导电的a单质与b d e的单质形成的晶体相比较 熔点由高到低的排列顺序是 填化学式 4 已知edc4溶液中滴入氨基乙酸钠 h2n ch2 coona 即可得到配合物a 其结构如图所示 配合物a中碳原子的轨道杂化类型为 1mol氨基乙酸钠 h2n ch2 coona 含有 键的数目 为 5 化合物f2c