2104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.ppt

第二章分子结构与性质 一 共价键 1 形成及本质 共用电子对 相同或差值小 2 分类 头碰头 肩并肩 发生偏移 不发生偏移 3 特征 具有 和 4 键参数 1 定义 饱和性 方向性 气态ab分子 气态a原子和b原子 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 稳定性 空间构型 1 碳碳三键和碳碳双键的键能不是碳碳单键的键能的3倍和2倍 原因是这些键的类型不完全相同 2 键长约等于成键两原子的半径之和 实际上 由于轨道的重叠 前者比后者略小一些 3 键与 键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同 一般 键比 键稳定 4 并不是所有的共价键都有方向性 如s s 键无论s轨道从哪个方向重叠都相同 因此这种共价键没有方向性 二 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 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 1 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 例如 nh3中的氮原子与ch4中的碳原子均为sp3杂化 但键角分别为107 和109 28 2 杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同 但能量不同 三 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 接受 提供 3 配位化合物 1 组成 2 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 空轨道 孤电子对 四 分子的性质1 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 不重合 重合 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 2 分子间作用力 1 分子间作用力包括范德华力和氢键两类 范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力 氢键是由 的原子结合的氢原子和 的原子之间的作用力 2 分子间作用力主要影响物质的物理性质 如熔点 沸点和溶解性等 已经与电负性很强 另一个电负性很强 3 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 4 溶解性 1 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 2 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 价电子总数相同 非极性溶剂 极性溶剂 5 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 6 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 1 分子极性判断的思维程序 2 氢键的形成条件 几乎裸露的质子 h 与 氮 氧 氟原子 之间才可能形成氢键 其他氢原子不能形成氢键 例如 乙醇 ch3ch2oh 甲基 ch3 上的氢原子与水中的氧原子之间不能形成氢键 考点一化学键及分子构型的判断1 键 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 由共用电子对数判断 单键为 键 双键或三键 其中一个为 键 其余为 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 2 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n 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 3 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 高考警示 1 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳孤电子对 剩余的p轨道可以形成 键 即杂化过程中若还有未参与杂化的p轨道 可用于形成 键 2 组成相似的分子中心原子的杂化类型不一定相同 要看其 键和孤电子对数是否相同 3 价层电子对互斥理论和杂化轨道理论是推测分子立体构型的两个不同的理论 两个理论的方法不同 但又有一定的联系 可以先确定分子或离子的vsepr模型 然后就可以较方便地确定中心原子的杂化轨道类型 二者推断结果相同 考查角度1共价键的特征及类型 典题通关1 1 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 2 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 解题指南 解答本题要注意以下3点 1 理解氢键 极性键 非极性键的形成 2 明确原子之间的连接次序及方式 3 抓住原子的价电子数目 确定形成化学键的类型及数目 解析 1 该化合物的官能团有碳碳双键和醛基 不能形成氢键 碳碳双键是非极性键 其余的都是极性键 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 2 不同元素的原子之间形成的共价键为极性键 同种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 b d 2 b cgc ea b d 互动探究 1 化合物分子中碳原子采取的杂化方式是什么 提示 醛基中的碳原子和碳碳双键中的碳原子均采取sp2杂化 2 c2h6分子中含有的极性键和非极性键数目之比是多少 提示 极性键是c h键 非极性键是c c键 数目之比为6 1 变式训练 1 下列物质的分子中 hcl h2o o2 h2o2 c2h2 c6h6 既有 键 又有 键的是 2 cac2中的与互为等电子体 的电子式可表示为 1mol中含有的 键数目为 3 某有机物分子结构为h2c c ch c n 其分子中碳原子杂化轨道类型是 分子中处于同一直线上的原子数目最多为 4 下列分子中若有手性分子 请用 标出其手性碳原子 解析 1 当两个原子间能形成多个共用电子对时 先形成一个 键 另外的原子轨道只能形成 键 o2中有2个共价键 1个 键 1个 键 c2h2中碳碳原子之间有3个共价键 1个 键 2个 键 c6h6分子中有12个 键 1个 键 2 和互为等电子体 根据等电子体的概念 两微粒原子总数相同 价电子总数相同 结构相似 可推知的电子式为 中氧氧三键中有2个键是 键 3 分子h21c 2c 3ch 4c n中 1c 3c原子发生sp2杂化 2c 4c原子发生sp杂化 与三键碳直接相连的原子在同一直线上 以及双键连接的3个c在同一直线上 4 连有4个不同原子或原子团的碳原子为手性碳原子 答案 1 o2 c2h2 c6h6 2 2na 3 sp2杂化 sp杂化3 4 加固训练 1 在下列分子中 hf br2 h2s n2 cs2 h2 h2o2 hcn分子中只有 键的是 填序号 下同 分子中含有 键的是 分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是 分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的 键的是 分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的 键的是 分子中含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的 键的是 解析 写出分子的结构式 明确 键与 键的判断方法与 键的类型是解题的关键 答案 2 1 下列对 键的认识不正确的是 a 键不属于共价键 是另一种化学键b s s 键与s p 键的对称性相同c 分子中含有共价键 则至少含有一个 键d 含有 键的化合物与只含 键的化合物的化学性质不同 2 下列有关化学键类型的叙述正确的是 a 全部由非金属元素构成的化合物中肯定不存在离子键b 所有物质中都存在化学键c 已知乙炔的结构式为h c c h 则乙炔中存在2个 键 c h 和3个 键 c c d 乙烷分子中只存在 键 不存在 键 解析 1 根据电子云的重叠方式 共价键分为 键和 键两种 a项错误 键的对称性均为轴对称 b项正确 分子中含有共价键时 无论是单键 双键还是三键中均有一个 键 c项正确 因为 键和 键的不同 造成了含有 键的化合物与只含 键的化合物属于不同类的物质 化学性质肯定不同 d项正确 2 铵盐是离子化合物 含有离子键 但其中没有金属元素 a错 稀有气体的原子本身就达到稳定结构 不存在化学键 b错 乙炔中存在3个 键和2个 键 2个c h键和碳碳三键中的1个键是 键 而碳碳三键中的两个是 键 c错 答案 1 a 2 d 考查角度2粒子构型的判断 典题通关2 2012 江苏高考节选 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 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分子中氧原子轨道的杂化类型为 1molco2中含有的 键数目为 解题指南 解答本题要注意以下3点 1 mn为25号元素 基态原子的价电子的排布式为3d54s2 2 用价层电子对互斥理论分析的空间构型 3 首先确定h2o分子的vsepr模型 再判断杂化轨道类型 解析 1 锰的质子数为25 mn2 有23个电子 中心原子为氮原子 离子中有3个 键 无孤电子对 故价层电子对为3 空间构型应为平面三角形结构 2 一氧化碳与氮气互为等电子体 结构式与氮气类似 h2o的中心原子上有2对孤电子对 价层电子对数为4 vsepr模型为四面体形 氧原子为sp3杂化 一个二氧化碳中有两个 键 1mol二氧化碳中 键为2mol 答案 1 1s22s22p63s23p63d5 或 ar 3d5 平面三角形 2 c o sp3 2 6 02 1023个 或2mol 变式训练 a b c d是周期表中前10号元素 它们的原子半径依次减小 d能分别与a b c形成电子总数相等的分子m n w 且在m n w分子中 a b c三原子都采取sp3杂化 1 a b c的第一电离能由小到大的顺序为 用元素符号表示 2 m是含有 填 极性 或 非极性 键的 填 极性 或 非极性 分子 3 n是一种易液化的气体 请简述其易液化的原因 4 w分子的vsepr模型的空间构型为 w分子的空间构型为 5 ab 离子和b2分子中的 键数目比为 解析 氢能够与第2周期元素形成10电子分子 由于均为sp3杂化 a b c的原子半径依次减小 故a b c为碳 氮 氧 m n w为ch4 nh3 h2o 2 甲烷中的碳氢键为极性键 分子为非极性分子 4 水分子中的氧为sp3杂化 vsepr模型为四面体形 但是由于还有两对孤电子对 故实际构型为v形 5 cn 和n2中存在三键 故二者的 键数之比为1 1 答案 1 c o n 2 极性非极性 3 氨分子间存在氢键 分子间作用力大 因而易液化 4 四面体型v形 5 1 1 加固训练 1 指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式 空间构型 1 co2中的c为杂化 分子的结构式为 空间构型为 2 ch2o中的c为杂化 分子的结构式为 空间构型为 3 ch4中的c为杂化 分子的结构式为 空间构型为 4 h2s中的s为杂化 分子的结构式为 空间构型为 解析 杂化轨道所用原子轨道的能量相近 且杂化轨道只能用于形成 键 剩余的p轨道还可以形成 键 杂化轨道类型决定了分子 或离子 的空间构型 如sp2杂化轨道的键角为120 空间构型为平面三角形 因此 也可根据分子的空间构型确定分子 或离子 中杂化轨道的类型 如co2为直线形分子 因此分子中杂化轨道类型为sp杂化 答案 1 spo c o直线形 2 sp2平面三角形 3 sp3正四面体型 4 sp3v形 2 已知a b c d e都是元素周期表中前四周期的元素 它们的核电荷数a b c d e 其中a b c是同一周期的非金属元素 化合物dc的晶体为离子晶体 d的二价阳离子与c的阴离子具有相同的电子层结构 ac2为非极性分子 b c的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高 e的原子序数为24 ecl3能与b c的氢化物形成六配位的配合物 且两种配体的物质的量之比为2 1 三个氯离子位于外界 请根据以上情况 回答下列问题 答题时 a b c d e用所对应的元素符号表示 1 b的氢化物分子的立体构型是 其中心原子采取杂化 2 写出化合物ac2的电子式 一种由b c组成的化合物与ac2互为等电子体 其化学式为 3 e的核外电子排布式是 ecl3形成的配合物的化学式为 4 b的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与d的单质反应时 b被还原到最低价 该反应的化学方程式是 解析 根据d c形成dc离子晶体 且d c都为二价离子 a b c为同周期的非金属元素 所以d可能为mg或ca c可能为o或s 又因为b c的氢化物沸点比同族相邻周期元素氢化物的沸点高 所以b c的氢化物一定能形成氢键 且核电荷数a b c d e d的二价阳离子与c的阴离子具有相同的电子层结构 所以b为n c为o d为mg e原子序数为24 所以e为cr ac2为非极性分子 所以a为c 1 b的氢化物为nh3 空间构型为三角锥形 其中心原子是sp3杂化 2 ac2为co2 其电子式为 n与o形成的和co2等电子体物质应为n2o 3 cr的电子排布式为 ar 3d54s1 根据信息 ecl3形成配位化合物的化学式为 cr nh3 4 h2o 2 cl3 4 反应式为4mg 10hno3 4mg no3 2 nh4no3 3h2o 答案 1 三角锥形sp3 2 n2o 3 1s22s22p63s23p63d54s1 或 ar 3d54s1 cr nh3 4 h2o 2 cl3 4 4mg 10hno3 4mg no3 2 nh4no3 3h2o 考点二微粒间作用力与物质的性质1 共价键与范德华力 氢键的比较 2 共价键与范德华力 氢键对物质性质影响的比较 共价键既影响物质的化学性质 分子的稳定性 又影响物质的物理性质 原子晶体的熔点 范德华力只影响物质的物理性质 氢键一般只影响物质的物理性质 但对少数物质会影响稳定性 如nh3 h2o中 nh3与h2o以氢键结合 高考警示 1 氢键属于一种较强的分子间作用力 2 有氢键的物质 分子间也有范德华力 但有范德华力的物质分子间不一定有氢键 3 一个氢原子只能形成一个氢键 这是氢键的饱和性 典题通关3 1 元素的第一电离能 alsi 填 或 2 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是 3 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 解题指南 解答本题要明确以下4点 1 电离能是衡量原子或离子失电子能力的标度 越容易失电子 第一电离能越小 2 分子晶体的沸点是由范德华力 氢键和分子极性等因素决定的 3 根据球棍模型和元素的成键数目写出xm 的结构 再根据化合价求出m的数值 4 根据孤电子对和空轨道的存在判断配位键 解析 1 al是活泼金属 容易失去电子 第一电离能小 硅是非金属 不容易失去电子 第一电离能大 2 硅烷为分子晶体 其组成和结构相似 相对分子质量越大 范德华力越大 沸点越高 3 h可以形成1个共价键 o可以形成2个共价键 b可以形成3个共价键 所以最小的球为氢原子 共4个 颜色浅的大球为氧原子 共9个 颜色深的大球为硼原子 共4个 其化学式为 h4b4o9 m h为 1价 b为 3价 o为 2价 所以4 1 4 3 9 2 m 得m 2 硼原子正常形成3个共价键 采用sp2杂化 4号硼原子形成了4个共价键 四面体构型 采用sp3杂化 其中1个共价键为配位键 5号氧原子形成2个共价键 还有1个离子键 oh 所以其中1个共价键为配位键 即4号和5号原子之间的共价键为配位键 na 和xm 之间以离子键结合 结晶水之间存在范德华力和氢键 答案 1 2 硅烷的相对分子质量越大 分子间范德华力越大 沸点越高 或其他合理答案 3 sp2和sp34 5 或5 4 2 a d e 变式训练 卤素化学丰富多彩 能形成卤化物 卤素互化物 多卤化物等多种类型的化合物 1 基态溴原子的价电子排布式为 2 卤素互化物如ibr icl等与卤素单质结构相似 性质相近 则cl2 ibr icl的沸点由高到低的顺序为 3 气态氟化氢中存在二聚分子 hf 2 这是由于 4 属于多卤素阳离子 根据vsepr模型推测的空间构型为 中心原子杂化类型为 5 hclo4 hio4 h5io6 可写成 ho 5io 的酸性由强到弱的顺序为 填序号 解析 1 溴在周期表中位置是第4周期 a族元素 其价电子排布式为4s24p5 2 cl2 ibr icl的结构相似 性质相近 都属于分子晶体 它们的沸点随相对分子质量的增大而升高 3 气态氟化氢中存在二聚分子 hf 2的原因是hf分子间能形成氢键 4 中有两个成键电子对 两个孤电子对 其空间构型为v形 或角形 其中心原子杂化类型为sp3 5 hclo4 hio4 h5io6可写成 ho mxon的形式 n值越大 对应酸的酸性越强 答案 1 4s24p5 2 ibr icl cl