山西省运城市康杰中学高中化学 第二单元 分子结构与性质课件 新人教版选修3.ppt

第二单元分子结构与性质 1 了解共价键的主要类型 键和 键 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 2 认识共价分子结构的多样性和复杂性 能根据有关理论判断简单分子或离子的构型 能说明简单配合物的成键情况 3 了解 手性分子 在生命科学等方面的应用 4 结合实例说明 等电子原理 的应用 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 一 分子的结构1 价层电子对互斥模型它是一种可以用来预测分子立体结构的理论模型 总的原则是分子的中心原子上孤对电子对与成键电子对之间的排斥力最小 注意 分子中的双键 三键等多重键要作为一对电子看待 这种理论把分子分为两类 一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键 这种分子中 中心原子周围的原子数决定着分子的立体结构 如hcn的空间结构为直线形 另一类是中心原子上有孤对电子 未用于形成共价键的电子对 的分子 由于中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间 并参与互相排斥 例如h2o的空间结构为v形 2 杂化轨道理论 1 杂化与杂化轨道的概念这是指在形成分子时由于原子的相互影响 若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来 重新组合成一组新轨道 这种轨道重新组合的过程叫做杂化 形成的新轨道叫杂化轨道 2 杂化的类型除sp3杂化轨道外 还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道 sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得 sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得 3 几种常见分子的中心原子的杂化轨道类型 3 配合物理论简介定义 配合物是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子 称为配体 和接受孤对电子或多个不定域电子的原子或离子 统称中心原子 按一定的组成和空间构型所形成的化合物 配离子 cu nh3 4 2 ag cn 2 配合物 配盐 cu nh3 4 so4 cu h2o 4 so4 h2o配酸 h2 ptcl6 配碱 cu nh3 4 oh 2配合分子 ni co 4 co nh3 3cl3 注意 1 配合物和配离子的区别 2 配合物和复盐的区别 二 分子的性质1 键的极性和分子的极性一般说来 同种原子形成的共价键 电子对不偏移 是非极性键 由不同种原子形成的共价键 电子对发生偏移 是极性键 分子的极性 1 概念极性分子 正电中心和负电中心不重合的分子 例 hcl h2o nh3等 非极性分子 正电中心和负电中心重合的分子 例 cl2 co2 bf3 ccl4等 2 判断方法 2 范德华力及其对物质性质的影响范德华力 分子间普遍存在的作用力 规律 结构相似 相对分子质量越大 范德华力越大 范德华力越大 物质的熔沸点越高 3 氢键及其对物质性质的影响 1 氢键的概念 除范德华力外的另一种分子间作用力 它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力 不属于化学键 一般表示为x h y 2 氢键的类型 分子内氢键 不属于分子间作用力 分子间氢键 属于分子间作用力 3 氢键键能大小 氢键介于范德华力和化学键之间 是一种较弱的作用力 4 分子间具有氢键的物质 其熔沸点会 反常 的高 4 溶解性 1 影响物质溶解性的因素影响固体溶解度的主要因素是温度 影响气体溶解度的主要因素是温度和压强 2 相似相溶规律 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 溶解性越大 相反 无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小 相似相溶 还适用于分子结构的相似性 3 如果溶质与水发生化学反应可增大其溶解度 5 手性 1 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镜像 却在三维空间里不能重叠 互称手性异构体 又称对映异构体 光学异构体 含有手性异构体的分子叫做手性分子 2 判断一种有机物是否具有手性异构体 可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团 符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子 6 无机含氧酸分子的酸性 1 对于同一种元素的含氧酸来说 该元素的化合价越高 其含氧酸的酸性越强 原因 无机含氧酸可以写成 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中的o的电子向r偏移 因而在水分子的作用下 也就越容易电离出h 即酸性越强 2 含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大 即 ho mron中 n值越大 酸性越强 3 同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较 可根据非金属性强弱去比较 同一主族 自上而下 非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱 同一周期 从左向右 非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强 2008年高考海南卷 在硼酸 b oh 3 分子中 b原子与3个羟基相连 其晶体具有与石墨相似的层状结构 则分子中b原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是 a sp 范德华力b sp2 范德华力c sp2 氢键d sp3 氢键 导航 解答该题时需要牢固掌握原子杂化轨道理论及氢键的形成 同时需要迁移石墨的晶体结构的知识 解析 由石墨的晶体结构知c原子为sp2杂化 故b原子也为sp2杂化 但由于b oh 3中b原子与3个羟基相连 羟基间能形成氢键 故同层分子间的主要作用力就为氢键 答案 c 2008年重庆高考题 在2008年初我国南方遭遇的冰雪灾害中 使用了一种融雪剂 其主要成分的化学式为xy2 x y均为周期表前20号元素 其阳离子和阴离子的电子层结构相同 且1molxy2含有54mol电子 1 该融雪剂的化学式是 x与氢元素形成的化合物的电子式是 2 元素d e原子的最外层电子数是其电子层数的2倍 d与y相邻 则d的离子结构示意图是 d与e能形成一种非极性分子 该分子的结构式为 d所在族元素的氢化物中 沸点最低的是 3 元素w与y同周期 其单质是原子晶体 元素z的单质分子z2中有3个共价键 w与z能形成一种新型无机非金属材料 其化学式是 4 元素r与y同主族 其氢化物能用于刻蚀玻璃 r2与naoh溶液反应的产物之一是or2 该反应的离子方程式为 解析 1 据已知确定融雪剂为cacl2 ca与h形成的化合物为cah2 其电子式类似于cacl2 2 最外层电子数是电子层数2倍的元素有c 6 s 16 因d与cl相邻 故d为s 则e为c 则c与s可形成cs2 氧族中氢化物沸点最低的是h2s 水中含氢键 其他氢化物的式量大于h2s 3 w为si z为n 则w与z形成的化合物为si3n4 原子晶体 4 r为f 2f2 2oh 2f of2 h2o 答案 2008年江苏高考卷 已知a b c d e都是周期表中前四周期元素 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 a b c的第一电离能由小到大的顺序为 2 b的氢化物分子的空间构型是 其中心原子采取 杂化 3 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 4 e的核外电子排布式是 ecl3形成的配合物的化学式为 5 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 根据题干中信息 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 可判断b c分别为n 氮 和o 氧 e原子序数为24 为cr 铬 由 dc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 可以判断d为mg 由 ac2为非极性分子 可判断a为c 碳 1 a b c的第一电离能由小到大的顺序为c o n 2 b的氢化物为nh3 其空间构型为三角锥形 其中心原子 n 采取sp3杂化 3 ac2为co2 其电子式为 co2互为等电子体的化合物为n2o 4 e为cr元素 其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1或 ar 3d54s1 crcl3形成配合物的化学式为 cr nh3 4 h2o 2 cl3 5 n的最高价氧化物对应的水化物为hno3 与mg反应时 n被还原到最低价 3价 即nh4 其反应方程式为 4mg 10hno3 4mg no3 2 nh4no3 3h2o 答案 1 c o n 2 三角锥形sp3 由n o组成且与 1 2008年全国 高考题 下列叙述中正确的是 a nh3 co co2都是极性分子b ch4 ccl4都是含有极性键的非极性分子c hf hcl hbr hi的稳定性依次增强d cs2 h2o c2h2都是直线型分子 解析 a项co2为非极性分子 c项中 同主族元素氢化物的稳定性自上而下依次减弱 d项中h2o为 v 型分子 答案 b 2 从实验测得不同物质中o o键之间的键长和键能的数据 其中x y的键能数据尚未测定 但可根据规律推导键能的大小顺序为w z y x 该规律性是 a 成键的电子数越多 键能越大b 键长越长 键能越小c 成键所用的电子数越少 键能越大d 成键时电子对越偏移 键能越大 解析 观察表中数据发现 o2与o2 的键能大者键长短 按此o22 中o o键长比o2 中的长 所以键能要小 按键长由短到长的顺序为 o o o2 z y x 答案 b3 2009年广东韶关模拟 氨气溶于水时 大部分nh3与h2o以氢键 用 表示 结合形成nh3 h2o分子 根据氨水的性质可推知nh3 h2o的结构式为 解析 从氢键的成键原理上讲 a b都成立 但从空间构型上讲 由于氨分子是三角锥型 易于提供孤对电子 所以 以b方式结合空间阻碍最小 结构最稳定 从事实上讲 依据 可知答案是b 答案 b 4 2009年山师附中模拟 有a b c d e五种短周期元素 它们的原子序数依次增大 已知 a和c b和d分别位于同主族 且b d质子数之和是a c质子数之和的2倍 e在同周期元素中原子半径最小 1 b形成的双原子分子中 共价键的类型有 化合物a2b中b原子采用 杂化 2 a2b和a2d的沸点较高者是 填化学式 其原因是 3 e原子的电子排布式为 4 写出分别由a b c d四种元素组成的两物质的浓溶液发生反应的离子方程式 解析 首先进行推断 根据题给条件可确定a为氢元素 c为na元素 b d分别为氧和硫 e只能为cl元素 在o2分子中不可能只有 键 应同时具有 键和 键 在h2o分子中o原子采用sp3杂化 h2o分子间存在氢键而h2s分子间不存在氢键 故h2o的沸点比h2s高 答案 1 键 键sp3 2 h2o水分子间能形成氢键 使其沸点高于h2s 3 1s22s22p63s23p5或 ne 3s23p5 4 h hso3 h2o so2 5 2009年宁夏理综 已知x y和z三种元素的原子序数之和等于42 x元素原子的4p轨道上有3个未成对电子 y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子 x跟y可形成化合物x2y3 z元素可以形成负一价离子 请回答下列问题 1 x元素原子基态时的电子排布式为 该元素的符号是 2 y元素原子的价层电子的轨道表示式为 该元素的名称是 3 x与z可形成化合物xz3 该化合物的空间构型为 4 已知化合物x2y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为xz3 产物还有znso4和h2o 该反应的化学方程式是 5 比较x的氢化物与同族第二 三周期元素所形成的氢化物稳定性 沸点高低并说明理由 解析 1 因为x原子4p轨道上有3个未成对电子 可知其电子排布式为 1s22s22p63s23p63d104s24p3 并推出其元素符号为as 2 根据y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子 y和z元素的原子序数之和为42 33 9 y可能为1s22s22p2或1s22s22p4 再根据z可形成负一价离子 推出y电子排布为后者 轨道表示 元素名称为氧 z为氢 3 x与z形成的化合物为ash3 其空间构型可类比同主族的氢化物nh3 为三角锥形 4 根据电子守恒配平即可 5 氢化物的稳定性和元素的非金属性有关 或与共价键的键长有关 键长越短 键能越大 氢化物越稳定 所以nh3