高考化学一轮复习 选修3 物质结构与性质 第二章 分子结构与性质课件.ppt

第二章分子结构与性质 考点一共价键 核心知识通关 1 共价键的本质与特征 1 本质 两原子之间形成 2 特征 具有方向性和 性 共用电子对 饱和 2 共价键的分类 头碰头 肩并肩 偏移 不偏移 3 键参数 1 定义 键能 气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量 键长 形成共价键的两个原子之间的核间距 键角 两个共价键之间的夹角 2 键参数对分子性质的影响 键能越 键长越 分子越稳定 稳定性 空间构型 大 短 4 等电子原理 原子总数相同 的分子具有相似的化学键特征 具有许多相近的性质 如co和n2 价电子总数相同 高考模拟精练 1 1 2015 全国卷 节选 碳及其化合物广泛存在于自然界中 回答下列问题 碳在形成化合物时 其键型以共价键为主 原因是 cs2分子中 共价键的类型有 c原子的杂化轨道类型是 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 2013 浙江高考节选 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 3 2012 浙江高考 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 a n2b co2c ch2cl2d c2h4e c2h6f cacl2g nh4cl 解析 1 在原子结构中 最外层电子小于4个的原子易失去电子 而碳原子的最外层是4个电子 且碳原子的半径较小 难以通过得或失电子达到稳定结构 所以通过共用电子对的方式 即形成共价键来达到稳定结构 cs2分子中 c与s原子形成双键 每个双键都是含有1个 键和1个 键 分子空间构型为直线形 则含有的共价键类型为 键和 键 c原子的最 外层形成2个 键 无孤电子对 所以为sp杂化 o与s同主族 所以与cs2具有相同空间构型和键合形式的分子为co2 与二氧化碳互为等电子体的离子有scn 所以scn 的空间构型和键合方式与cs2相同 2 该化合物的官能团有碳碳双键和醛基 不能形成氢键 碳原子之间形成的键是非极性键 碳原子与其他原子形成的键是极性键 碳碳双键和碳氧双键均含有 键和 键 故该分子中有9个 键 3个 键 分子中含有2个醛基 溶解度大于相同碳原子数的烃 3 不同元素的原子之间形成的共价键为极性键 同种元素的原子之间形成的共价键是非极性键 活泼金属元素和活泼非金属元素形成离子键 铵盐中存在离子键 只含有单键的物质只存在 键 含有双键或三键的物质同时存在 键和 键 故只含有极性键的是ch2cl2 co2 既含有离子键又含有共价键的化合物是nh4cl 只存在 键的分子是ch2cl2 c2h6 同时存在 键和 键的分子是n2 co2 c2h4 答案 1 c有4个价电子且半径较小 难以通过得或失电子达到稳定结构 键和 键spco2 scn 或cos等 2 b d 3 b cgc ea b d 2 2016 黄山模拟 有原子序数依次增大的a b c d e五种元素 a是短周期中族序数等于周期数的非金属元素 b元素的原子既不易失去也不易得到电子 其基态原子中每种能级电子数相同 c元素的价电子构型为nsnnpn 1 d的最外层电子数与电子层数之比为3 1 e是地壳中含量仅次于铝的金属元素 其合金用途最广 用量最大 1 e元素在元素周期表中的位置为 e元素价电子排布式为 2 a分别与b c d能形成电子数为10的化合物 它们的沸点由高到低的顺序是 写分子式 3 b与d形成的非极性分子的电子式为 4 b c d三种元素的第一电离能由大到小的顺序是 用元素符号表示 5 c的单质分子中 键和 键的个数比为 6 已知25 101kpa下 abc aq a2d l bc aq a3d aq h 45 6kj mol 1a3d aq da aq 2a2d l h 57 3kj mol 1则在25 101kpa的稀溶液中 abc与da 反应的热化学方程式是 以离子方程式表示 解析 短周期中族序数等于周期数的非金属元素只有h 故a为h 由b元素原子的得失电子能力可判断b为c 其1s 2s 2p轨道各有2个电子 c元素的价电子构型为nsnnpn 1 由s轨道容纳2个电子可知n只能等于2 故c为n 由最外层电子数与电子层数的关系可知d为o 由e在地壳中含量可知其为fe 答案 1 第4周期 族3d64s2 2 h2o nh3 ch4 3 4 n o c 5 1 2 6 hcn aq oh aq cn aq h2o l h 11 7kj mol 1 加固训练 1 2016 吉林模拟 已知 硫酸铜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 1 铜元素基态原子的外围电子排布式为 2 元素c n o的第一电离能由大到小排列顺序为 3 a中碳原子的轨道杂化类型为 4 1mol氨基乙酸钠 h2n ch2 coona 含有 键的数目为 5 氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳 写出二氧化碳的一种等电子体 写化学式 6 已知 硫酸铜灼烧可以生成一种红色晶体 其结构如图 则该化合物的化学式是 解析 1 cu位于第四周期 b族 根据核外电子排布规律可得 基态原子的外围电子排布式为3d104s1 2 c n o位于同一周期 第一电离能逐渐增大 但氮原子的最外层3p3处于半充满状态 第一电离能比相邻元素的第一电离能大 所以第一电离能由大到小的顺序为n o c 3 根据氨基乙酸钠的结构简式可知 饱和碳原子的轨道杂化类型为sp3 中碳原子的轨道杂化类型为sp2 4 根据氨基乙酸钠的结构简式知 1mol氨基乙酸钠中含有 键的数目为8na 5 根据等电子体的概念写出 二氧化碳的等电子体为n2o 或scn n3 等 6 根据红色晶体的晶胞结构利用切割法判断 1个晶胞中含有4个铜和2个氧 则该化合物的化学式是cu2o 答案 1 3d104s1 2 n o c 3 sp2 sp3 4 8na 5 n2o 或scn n3 等 6 cu2o 2 2016 成都模拟 原子序数小于20的a b c d e f g七种元素 它们的原子序数依次增大 已知 c元素是地壳中含量最多的元素 a和d的价电子数相同 c和e的价电子数也相同 且a和d两元素原子核外电子数之和是c e两元素原子核内质子数之和的1 2 d e f三种元素的基态原子具有相同的电子层数 且f原子的p轨道上电子数比e原子的p轨道上多一个电 子 b元素原子中未成对电子数与c相同 7种元素的基态原子中 g原子的电子层数最多且和a处于同一主族 则 1 用电子式表示d和e形成化合物的过程 2 写出基态g原子的简化核外电子排布式 3 a2c2分子中 填 含 或 不含 下同 键 键 其电子式为 4 在a e a f两种共价键中 键的极性较强的是 键长较长的是 5 7种元素中的一种或两种元素组成的分子 属于16电子的等电子体的有 填两种 下同 属于18电子的等电子体的有 bc分子中 键和 键数目之比是 解析 原子序数小于20的a b c d e f g七种元素 它们的原子序数依次增大 已知c元素是地壳中含量最多的元素 则c为氧元素 a和d的价电子数相同 c和e的价电子数也相同 说明a d同族 c e同族 且a和d两元素原子核外电子数之和是c e两元素原子核内质子数之和的1 2 则a为氢元素 d为钠元素 e为硫元素 d e f三种元素的基态原子具有相 同的电子层数 即为同周期元素 且f原子的p轨道上电子数比e原子的p轨道上多一个电子 则f为氯元素 b元素原子中未成对电子数与c相同 且原子序数小于氧 所以b为碳元素 7种元素的基态原子中 g原子的电子层数最多且和a处于同一主族 则g为钾元素 1 用电子式表示硫化钠的形成过程为 2 g为钾元素 原子的简 化核外电子排布式为 ar 4s1 3 a2c2为过氧化氢 分子中含有 键 不含 键 其电子式为 4 在h s h cl两种共价键中 由于硫原子半径大于氯原子 硫的非金属性弱于氯 所以键的极性较强的是h cl 键长较长的是h s 5 7种元素中的一种或两种元素组成的分子 属于16电子的等电子体的有co2 cs2 属于18电子的等电子体的有o3 so2 bc为 co 与氮分子互为等电子体 所以结构相同 所以在co分子中 键和 键数目之比为1 2 答案 1 2 ar 4s1 3 含不含 4 h clh s 5 co2 cs2o3 so21 2 考点二分子的立体结构 核心知识通关 1 用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 1 用价层电子对互斥理论推测分子的立体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 2 价层电子对互斥理论与分子构型 直线形 v形 三角锥形 2 用杂化轨道理论推测分子的立体构型 平面三角形 正四面体形 3 配位键和配合物 1 配位键 由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的 2 配位键的表示方法 如a b a表示 孤电子对的原子 b表示 电子对的原子 共价键 提供 接受 3 配位化合物 组成 形成条件 a 中心原子有 如fe3 cu2 zn2 ag 等 b 配体有 如h2o nh3 co f cl cn 等 空轨道 孤电子对 特别提醒 1 分子中的中心原子通过sp3杂化轨道成键时 该分子不一定为正四面体结构 也可能是三角锥形 如nh3 或v形 如h2o 2 杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同 中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多 键角越小 3 杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同 但能量不同 方法规律 1 由价层电子对互斥 vsepr 模型判断分子构型 1 运用价层电子对互斥 vsepr 模型可预测分子或离子的立体构型 但要注意判断其价层电子对数 对abm型分子或离子 其价层电子对数的判断方法为 2 价层电子对互斥 vsepr 模型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 由杂化轨道数判断分子构型 1 杂化轨道数的计算 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的对数 中心原子的 键个数 2 多原子分子杂化轨道数与分子构型的关系 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 只要分子构型为直线形的 中心原子均为sp杂化 同理 只要中心原子是sp杂化的 分子构型均为直线形 只要分子构型为平面三角形的 中心原子均为sp2杂化 只要分子中的原子不在同一平面内的 中心原子均是sp3杂化 v形分子的判断需要借助孤电子对数 孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化 孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化 3 实例 高考模拟精练 1 1 2014 四川高考 的立体构型是 cu2 的水合离子中 提供孤电子对的原子是 2 2013 山东高考 bcl3和ncl3中心原子的杂化方式分别为 和 3 2013 江苏高考 y与z可形成 已推出为 的空间构型为 用文字描述 写出一种与互为等电子体的分子的化学式 4 2013 福建高考 r h3o 中阳离子的空间构型为 阴离子的中心原子轨道采用 杂化 5 2012 全国卷 h2se的酸性比h2s 填 强 或 弱 气态seo3分子的立体构型为 的立体构型为 解析 1 的中心原子氮原子的孤电子对数为 5 1 2 2 1 采取sp2杂化 形成了2个 键 立体构型为v形 cu2 的水合离子中 配体是h2o 氧原子上有孤电子对 则提供孤电子对的原子是o 2 bcl3与ncl3的中心原子的价层电子对数分别为3 4 因此二者中心原子的杂化方式分别为sp2 sp3 3 中s无孤电子对 s的价层电子对数为4 则s为sp3杂化 所以为正四面体形 等电子体的原子总数相等 价电子总数相等 的原子数为5 价电子数为32 4 观察r的结构可知其中阳离子为水合氢离子 其vsepr模型为正四面体 但是h3o 的中心氧原子上有1对孤电子对 因此h3o 的空间构型为三角锥形 阴离子中心硼原子周围形成3个b f共价键 1个o b配位键 因此硼原子采取sp3杂化 5 原子半径越大 其氢化物越容易电离出氢离子 所以h2se的酸性比h2s强 seo3的价电子对数是3 硒原子上无孤电子对 故分子的立体构型是平面三角形 的价层电子对数是4 硫原子上的孤电子对数是1 所以离子的空间构型是三角锥形 答案 1 v形 o 2 sp2sp3 3 正四面体形 ccl4 或sicl4等 4 三角锥形sp3 5 强平面三角形三角锥形 2 2016 双鸭山模拟 1 指出配合物k2 cu cn 4 的配离子 中心离子 配体 配位数 2 在 fe cn 6 3 中 中心原子的配位数为 配体的立体构型是 3 配合物 cr h2o 4br2 br 2h2o中 中心原子的化合价为 内界的电荷数为 解析 1 配合物k2 cu cn 4 的配离子为 cu cn 4 2 中心离子为cu2 配体为cn 配位数为4 2 在 fe cn 6 3 中 中心原子的配位数为6 配体的立体构型是直线形 3 配合物 cr h2o 4br2 br 2h2o中 中心原子的化合价为 3价 内界的电荷数为 1 答案 1 配离子为 cu cn 4 2 中心离子为cu2 配体为cn 配位数为4 2 6直线形 3 3 1 加固训练 2016 沈阳模拟 x y z q e五种元素中 x原子核外的m层中只有两对成对电子 y原子核外的l层电子数是k层的两倍 z是地壳内含量 质量分数 最高的元素 q的核电荷数是x与z的核电荷数之和 e在元素周期表的各元素中电负性最大 请回答下列问题 1 x y的元素符号依次为 2 xz2与yz2分子的立体结构分别是 和 相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 写分子式 理由是 3 q的元素符号是 它属于第 周期 它的核外电子排布式为 在形成化合物时它的最高化合价为 4 用氢键表示式写出e的氢化物溶液中存在的所有氢键 5 yz2在固态时为 晶体 1molyz2中含 键 mol 键 mol 解析 x原子核外的m层中只有两对成对电子 则核外电子排布应为1s22s22p63s23p4 x为s y原子核外的l层电子数是k层的两倍 y有2个电子层 最外层电子数为4 y为c z是地壳内含量最高的元素 应为o q的核电荷数是x与z的核电荷数之和 原子序数为24 应为cr e在元素周期表的各元素中电负性最大 应为f 据此回答 1 由以上分析可知 x为s y为c 2 根据上述分析 x为s y为c z为o xz2分子式为so2 根据价层电子对互斥理论 so2分子中s和o形成2个 键 一对孤电子对 分子构型为v形 yz2分子式是co2 co2中c和o形成2个 键 没有孤电子对 为直线形 因为co2是非极性分子 so2和h2o都是极性分子 根据 相似相溶规则 so2在h2o中的溶解度较大 3 根据上述分析 q为cr 原子序数为24 位于元素周期表第4周期 b族 核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 价电子层电子排布式为3d54s1 最高化合价为 6价 4 hf的水溶液中 o f的电负性较大 hf与hf之间存在氢键 水与hf中的氢原子之间存在氢键 hf与水中的氢原子之间 水分子之间存在氢键 可表示为f h f f h o o h f o h o 5 根据上述分析 yz2分子式是co2 co2在固态时为分子晶体 co2分子中碳原子以sp杂化轨道与两个氧原子各形成1个 键 碳原子剩余的两个2p电子分别与氧原子2p轨道上的1个电子肩并肩重叠各形成1个 键 所以1molyz2中含 键2mol 键2mol 答案 1 sc 2 v形直线形so2因为co2是非极性分子 so2和h2o都是极性分子 根据 相似相溶规则 so2在h2o中的溶解度较大 3 cr41s22s22p63s23p63d54s1 6 4 f h f f h o o h f o h o 5 分子22 考点三分子的性质 核心知识通关 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 普遍 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 范德华力 氢键 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 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 电负性很强 氢原子 电负性很强 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 方向 饱和 分子内 分子间 升高 2 分子的性质 1 分子的极性 非极性分子与极性分子的判断 键的极性 分子空间构型与分子极性的关系 极性分子 非极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 2 溶解性 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 非 极性溶剂 极性溶剂 3 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 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 4 无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成 ho mron 如果成酸元素r相同 则n值越大 酸性越 如hclo hclo2 hclo3 hclo4 互为镜像 强 特别提醒 1 氢键属于一种较强的分子间作用力 但不属于化学键 2 氢键分为分子内氢键和分子间氢键 形成分子间氢键的物质的熔沸点反常得高 3 氢键可表示为a h b a b是n o f中的一种或两种 可以相同也可以不同 4 对于abn型分子 若中心原子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 高考模拟精练 1 2016 大连模拟 已知n p同属于元素周期表的第 a族元素 n在第2周期 p在第3周期 nh3分子呈三角锥形 氮原子位于锥顶 三个氢原子位于锥底 n h键间的夹角是107 1 ph3分子与nh3分子的构型关系 填 相同 或 不相同 p h 极性 填 有 或 无 ph3分子 极性 填 有 或 无 2 nh3与ph3相比 热稳定性 更强 填化学式 3 nh3 ph3在常温 常压下都是气体 但nh3比ph3易液化 其主要原因是 a 键的极性n h比p h强b 分子的极性nh3比ph3强c 相对分子质量ph3比nh3大d nh3分子之间存在特殊的分子间作用力 解析 1 n p是同一主族的元素 形成的化合物结构相似 nh3分子构型是三角锥形 ph3分子构型也是三角锥形 p h键是不同元素形成的共价键 是极性共价键 ph3分子构型是三角锥形 由于各个化学键的排列不对称 因此该分子是极性分子 2 nh3与ph3相比 由于共价键强度n h键 p h键 共价键越强 断裂就越难 物质的稳定性就越强 所以热稳定性nh3更 强 3 nh3 ph3在常温 常压下都是气体 但nh3比ph3易液化 其主要原因是氨分子之间除了存在分子间作用力外 还存在氢键 增加了分子之间的吸引力 使物质更容易由气态变为液态 故选d 答案 1 相同有有 2 nh3 3 d 2 2016 铜川模拟 1 硅烷 sinh2n 2 的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示 呈现这种变化关系的原因 2 硼砂是含结晶水的四硼酸钠 其阴离子xm 含b o h三种元素 的球棍模型如下图所示 在xm 中 硼原子轨道的杂化类型有 配位键存在于 原子之间 填原子的数字标号 m 填数字 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 a 离子键b 共价键c 金属键d 范德华力e 氢键 3 肼 n2h4 分子可视为nh3分子中的一个氢原子被 nh2 氨基 取代形成的另一种氮的氢化物 肼能与硫酸反应生成n2h6so4 n2h6so4晶体类型与硫酸铵相同 则n2h6so4晶体内不存在 填标号 a 离子键b 共价键c 配位键d 范德华力 解析 1 硅烷形成的晶体是分子晶体 相对分子质量越大 分子间范德华力越强 沸点越高 2 由球棍模型可以看出 大黑球为硼原子 灰球为氧原子 小黑球为氢原子 2号硼原子形成3个键 采取sp2杂化 4号硼原子形成4个键 采取sp3杂化 4号硼原子三个sp3杂化轨道与除5号氧原子外的三个氧原子形成 键后还有一个空轨道 而5号氧原子能提供孤电子对而形成配位键 由图示可以看出该结构可以表示为 b4h4o9 m 其中b为 3价 o为 2价 h为 1价 可知m 2 在晶体中na 与xm 之间为离子键 h2o分子间存在范德华力 而该阴离子能与水分子形成氢键 3 中存在配位键 共价键 与之间存在离子键 离子晶体中