高考A计划新高考化学一轮复习 12.2 分子结构与性质课件.ppt

第二节分子结构与性质 一 共价键1 本质 原子间形成共用电子对 2 特征 具有饱和性和方向性 3 类型 4 键参数 键能 键长与键角 1 概念 键能 气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量 键长 形成共价键的两个原子间的核间距 键角 在原子数超过2的分子中 两个共价键之间的夹角 2 键参数对分子性质的影响 键长越短 键能越大 共价键越稳定 5 等电子原理 原子总数相同 价电子总数相同的分子 即等电子体 具有相似的化学键特征 它们的许多性质相近 称为等电子原理 如n2和co是等电子分子 结构式分别为n n和c o 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 排斥力最小 体系的能量最低 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 价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型 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 1 当中心原子无孤电子对时 两者的构型一致 如co2 ch2o ch4 2 当中心原子有孤电子对时 两者的构型不一致 如h2o nh3 三 配位键与配位化合物1 配位键 由一方提供孤电子对 另一方提供具有接受孤电子对的空轨道而形成的共价键 2 配位化合物 1 定义 金属离子 或原子 与某些分子或离子 称为配体 以配位键结合形成的化合物称为配位化合物 简称配合物 2 表示方式 a 电子对给予体 b 电子对接受体 四 分子的性质1 键的极性和分子的极性 1 键的极性 极性共价键 是指由不同种原子形成的共价键 电子对会发生偏移 电负性较大的原子呈负电性 电负性较小的原子呈正电性 简称极性键 非极性共价键 是指由同种原子形成的共价键 电子对不发生偏移 简称非极性键 2 分子的极性 极性分子中正电荷中心和负电荷中心不重合 使分子的某一个部分呈正电性 另一部分呈负电性 非极性分子中的正电荷中心和负电荷中心重合 2 范德华力和氢键 1 范德华力 物质分子之间普遍存在的相互作用力 范德华力比化学键弱 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 组成和结构相似的物质 随着相对分子质量的增大 范德华力逐渐增大 2 氢键 已经与电负性很强的原子 如n f o 形成共价键的氢原子 如水分子中的氢 与另一个分子中电负性很强的原子 如水分子中的氧 之间的作用力 属于分子间作用力 表示方法 a h b 表示氢键 存在 分子间或分子内 氢键也和共价键一样具有方向性和饱和性 但其不属于化学键 4 溶解性 1 相似相溶 的规律 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂 极性溶质一般能溶于极性溶剂 如果存在氢键 则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大 溶解性越好 2 相似相溶 还适用于分子结构的相似性 如乙醇与水能互溶 因两分子中的 oh相近 而戊醇在水中的溶解度明显减小 5 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 导致r o h中o的电子向r偏移 越容易电离出h 即酸性越强 如酸性 hclo hclo2 hclo3 hclo4 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 2 由杂化轨道判断分子的立体构型 1 杂化轨道数的计算 杂化轨道只用于形成 键或用来容纳未参与成键的孤电子对 杂化轨道数 中心原子的孤电子对数 中心原子的 键个数 2 中心原子杂化类型和分子构型的相互判断 考点二 考点三 考点一 典例1 2015 新课标全国卷 节选 a b c d为原子序数依次增大的四种元素 a2 和b 具有相同的电子构型 c d为同周期元素 c核外电子总数是最外层电子数的3倍 d元素最外层有一个未成对电子 回答下列问题 1 四种元素中电负性最大的是 填元素符号 其中c原子的核外电子排布式为 2 单质a有两种同素异形体 其中沸点高的是 填分子式 原因是 a和b的氢化物所属的晶体类型分别为和 3 c和d反应可生成组成比为1 3的化合物e e的立体构型为 中心原子的杂化轨道类型为 4 化合物d2a的立体构型为 中心原子的价层电子对数为 单质d与湿润的na2co3反应可制备d2a 其化学方程式为 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 易错提醒 价层电子对互斥模型与分子空间构型 1 价层电子对互斥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 2 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 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 4 2015 济宁一模 b元素可形成多种单质 一种晶体结构如图所示 其原子的杂化类型为sp2 5 2015 怀化二模 zn2 能与氨气分子形成配离子 zn nh3 4 2 其中配体分子的空间构型为三角锥形 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二分子极性的判断1 根据共价键的类型判断 1 全部由非极性键构成的分子一定是非极性分子 2 由极性键构成的双原子分子一定是极性分子 2 根据分子结构是否对称判断 1 在含有极性键的多原子分子中 如果结构对称 则键的极性得到抵消 其分子为非极性分子 2 如果分子结构不对称 则键的极性不能完全抵消 其分子为极性分子 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 分子极性可根据 相似相溶 的原理判断 如h2o2 乙醇 乙酸等易溶于水 水是极性分子 因此它们也是极性分子 c2h4 c2h2 c6h6 白磷 稀有气体等不溶于水 因此它们是非极性分子 考点二 考点三 考点一 典例2 2015 唐山二模 双选 关于c2h2的下列说法中正确的是 a c2h2中的所有原子都满足8电子稳定结构b c2h2是由极性键和非极性键构形成的非极性分子c 每个c2h2分子中 键和 键数目比为1 1d c2h2分子中的c h键属于s sp 键 解题思路 c2h2分子中氢原子不满足8电子的稳定结构 c2h2分子中有极性共价键 c h 和非极性共价键 c c 分子为直线形 结构对称 是非极性分子 c2h2分子中 键和 键数目分别为3和2 分子中的c h键属于s sp 键 综上 b d项正确 参考答案 bd 考点二 考点三 考点一 易错提醒 化学键判断的易错点 1 极性分子可能含有非极性键 如h2o2 非极性分子可能不含非极性键 如ch4 cs2 bf3 co2等 2 判断成键方式时 需注意 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 键比 键稳定 3 并不是所有的共价键都有方向性 如s s 键 因为s轨道是球形对称的 从哪个方向重叠都相同 因此其没有方向性 考点二 考点三 考点一 2015 衡阳联考 第28届国际地质大会提供的资料显示 海底有大量的天然气水合物 可满足人类1000年的能源需要 天然气水合物是一种晶体 晶体中平均每46个水分子构建成8个笼 每个笼可容纳1个ch4分子或1个游离h2o分子 根据上述信息 完成下面的问题 1 下列关于天然气水合物中两种分子的描述正确的是ce a 两种都是极性分子b 两种都是非极性分子c h2o是极性分子 ch4是非极性分子d 其中氧原子和碳原子的杂化方式分别为sp2和sp3e 其中氧原子和碳原子的杂化方式均为sp3 2 晶体中每8个笼只有6个容纳了ch4分子 另外2个笼被游离h2o分子填充 则天然气水合物的平均组成可表示为ch4 8h2o或6ch4 48h2o 解析 1 ch4是正四面体结构 是非极性分子 h2o是v形结构 是极性分子 ch4和h2o中的c和o都是sp3杂化 2 由题意知 晶体中n ch4 n h2o 6 48 1 8 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 典例3 2015 福建高考 科学家正在研究温室气体ch4和co2的转化和利用 1 ch4和co2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为 2 下列关于ch4和co2的说法正确的是 填序号 a 固态co2属于分子晶体b ch4分子中含有极性共价键 是极性分子c 因为碳氢键键能小于碳氧键 所以ch4熔点低于co2d ch4和co2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp 3 在ni基催化剂作用下 ch4和co2反应可获得化工原料co和h2 基态ni原子的电子排布式为 该元素位于元素周期表中的第族 ni能与co形成正四面体形的配合物ni co 4 1molni co 4中含有mol 键 考点二 考点三 考点一 4 一定条件下 ch4 co2都能与h2o形成笼状结构 如图所示 的水合物晶体 其相关参数见下表 ch4与h2o形成的水合物晶体俗称 可燃冰 可燃冰 中分子间存在的2种作用力是 为开采深海海底的 可燃冰 有科学家提出用co2置换ch4的设想 已知上图中笼状结构的空腔直径为0 586nm 根据上述图表 从物质结构及性质的角度分析 该设想的依据是 考点二 考点三 考点一 解题思路 本题主要考查原子 分子 晶体结构和性质 1 根据主族元素电负性从左到右依次增大 故h c o的电负性逐渐增大 2 固态co2由co2分子构成 为分子晶体 a对 ch4含有极性键 但为非极性分子 b错 ch4 co2为分子晶体 熔点由分子间作用力大小决定 与键能大小无关 c错 ch4中c无孤电子对 杂化类型为sp3 co2中c无孤电子对 杂化类型为sp d对 3 ni的核外有28个电子 电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或 ar 3d84s2 位于元素周期表第四周期第 族 1molni co 4中ni与o之间形成4mol 键 c与o之间形成4mol 键 总共8mol 键 4 可燃冰为甲烷的水合物 甲烷和甲烷间 甲烷和水分子间为范德华力 水分子间存在氢键 根据提供数据 co2的分子直径小于笼状结构的空腔直径 且与h2o的结合能力大于ch4 因此科学家提出该设想 参考答案 1 h c o 2 ad 3 1s22s22p63s23p63d84s2或 ar 3d84s2 8 4 氢键 范德华力 co2的分子直径小于笼状结构空腔直径 且与h2o的结合能大于ch4 考点二 考点三 考点一 特别提醒 氢键的特殊性 1 氢键属于一种较强的分子间作用力 含氢键的物质 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 2 分子的稳定性取决于分子内共价键的强弱 与分子间作用力 氢键 范德华力 的大小无关 考点二 考点三 考点一 2016 郑州第一中学质量预测 硼酸 h3bo3 是白色片状晶体 层状结构如图 有滑腻感 在冷水中溶解度很小 加热时溶解度增大 1 硼酸中b原子的杂化轨道类型为sp2 2 硼酸晶体中存在的作用力有范德华力和氢键 共价键 3 加热时 硼酸的溶解度增大 主要原因是加热破坏了硼酸分子之间的氢键 考点二 考点三 考点一 1 2015 安徽高考 碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂 其结构如下图 下列有关该物质的说法正确的是 a a 分子式为c3h2o3b 分子中含6个 键c 分子中只有极性键d 8 6g该物质完全燃烧得到6 72lco2 1 cr3 基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d3或 ar 3d3 配合物 cr h2o 6 3 中 与cr3 形成配位键的原子是o 填元素符号 2 ch3cooh中c原子轨道杂化类型为sp3和sp2 1molch3cooh分子含有 键的数目为7mol 或7 6 02 1023 3 与h2o互为等电子体的一种阳离子为h2f 填化学式 h2o与ch3ch2oh可以任意比例互溶 除因为它们都是极性分子外 还因为h2o与ch3ch2oh之间可以形成氢键 解析 本题考查物质结构与性质 1 cr为24号元素 基态cr的核外电子排布式为 ar 3d54s1 失去电子时 先失最外层上的电子 所以cr3 的核外电子排布为 ar 3d3 h2o中的o含有孤对电子 所以o为配位原子 2 甲基中的c为sp3杂化 羧基中的c为sp2杂化 单键全部为 键 双键中有一个为 键 一个为 键 所以1molch3cooh中含有7mol 键 3 h2o和h2f 互为等电子体 h2o与ch3ch2oh可以形成分子间氢键 3 2015 四川高考 x z q r t u分别代表原子序数依次增大的短周期元素 x和r属同族元素 z和u位于第 a族 x和z可形成化合物xz4 q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等 t的一种单质在空气中能够自燃 请回答下列问题 1 r基态原子的电子排布式是1s22s22p63s23p2或 ne 3s23p2 2 利用价层电子对互斥理论判断tu3的立体构型是三角锥形 3 x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hno3 填化学式 z和u的氢化物中沸点较高的是hf 填化学式 q r u的单质形成的晶体 熔点由高到低的排列顺序是si mg cl2 填化学式 4 cuso4溶液能用作t4中毒的解毒剂 反应可生成t的最高价含氧酸和铜 该反应的化学方程式是 解析 本题主要考查元素推断 电子排布式书写 立体构型 氧化还原反应方程式的书写 结合 元素为原子序数依次递增的短周期元素 z和u位于第 a族 可知z为氟 f u为氯 cl 再结合 x r同族 x和z可形成化合物xz4 可知 x为碳 c r为硅 si 结合q的描述和q的原子序数大于f知其是镁 mg t的单质在空气中能自燃 则是磷 p 1 si为14号元素 结合电子排布规律可写出其电子排布式 2 pcl3的中心原子杂化轨道类型为sp3 其中含有一对孤电子对 故其空间构型为三角锥形 3 同周期元素从左向右非金属性依次递增 最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强 但f无正价 即第2周期酸性最强者是hno3 hf分子间存在氢键 沸点高于hcl si为原子晶体