高三化学总复习实用 选考6 分子结构与性质课件 新人教版.ppt

1 知道共价键的主要类型 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 结合实例说明化学键和分子间作用力的区别 6 举例说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响 7 列举含有氢键的物质 知道氢键的存在对物质性质的影响 1 在复习必修2中 共价键极性 的基础上 进一步认识共价键的形成过程 了解共价键的本质 能用键参数来解释分子的空间结构和性质 2 能用杂化轨道理论解释分子的空间结构 3 能根据共价键的构型和分子的空间结构正确判断极性分子和非极性分子 一 共价键1 共价键的分类 头碰头 圆柱形 肩并肩 两侧 镜像 大 不容易 小 容易 2 键参数 键能 键长 键角 1 键能 概念 键能是原子形成化学键释放的最低能量 通常取 单位是 与键强度的关系 键能是共价键强度的一种标度 键能越大 即形成化学键时越多 化学键越 2 键长 概念 键长是形成的两个原子之间的 与键强度的关系 键长是衡量共价键稳定性的另一个参数 一般 键长越短 键能越 表明共价键越 气态基态 1mol 正值 kj mol 1 释放的能量 稳定 共价键 核间距 大 稳定 与共价半径 原子半径的关系a 共价半径是指相同原子的共价键键长的 b 键长不是成键两原子半径的和 而是其半径和 3 键角 在原子数超过的分子中 两个相邻共价键之间的称为键角 键角是描述分子的重要参数 2 小于 一半 夹角 立体结构 3 等电子原理相同 相同的分子具有相似的化学键特征 它们的许多性质是相近的 此原理称为等电子原理 如co和n2 原子总数为2 价电子总数为10 原子总数 价电子总数 二 分子的立体结构1 几种典型的分子 o c o 180 直线形 v形 约120 107 109 28 平面三角形 三角锥形 正四面体形 2 价层电子对互斥模型 1 价层电子对互斥模型可用来预测 2 价层电子对互斥模型认为 多原子分子之所以具有一定的立体结构 是由于的结果 3 杂化轨道理论 1 杂化轨道理论是一种价键理论 是鲍林为了解释分子的立体结构提出的 分子或离子的立体构型 价层电子对相互排斥 2 杂化 在成键过程中 由于原子间的相互影响 同一原子几个能量相近的不同类型的原子轨道发生重新组合 重新分配和确定 形成与原轨道数目相同的新的原子轨道 这种轨道重新组合的过程称为杂化 3 杂化轨道 杂化后形成的能量的新轨道称为杂化轨道 4 通常的杂化类型有 sp3杂化 产生4个夹角为109 28 的相同轨道 sp2杂化 产生三个夹角为120 的平面三角形杂化轨道 sp杂化 产生两个夹角为180 的直线形杂化轨道 电子位置 能量 相同 4 配合物理论 1 配位键 配位键是一种特殊的共价键 表示方法 配位键可以用a b来表示 其中a是提供孤对电子的原子 叫做给予体 b是具有空轨道 接受电子的原子 叫做接受体 2 配位化合物的概念通常把与某些 称为配体 以键结合形成的化合物称为配位化合物 简称 过渡金属的原子或离子 含有孤对电子的分子或离子 配位 配合物 3 配位化合物的组成称为配离子 称为配体 nh3分子中的原子称为配位原子 配位数是指配位原子的数目 nh3 氮 三 分子的性质1 键的极性和分子的极性 1 极性分子和非极性分子的概念 极性分子 分子中正电中心和负电中心 使分子的某一个部分呈正电性 另一部分呈负电性 这样的分子称为极性分子 非极性分子 分子中正电中心和负电中心 这样的分子称为非极性分子 重合 不重合 2 键的极性与分子极性的关系 2 两种分子间作用力 范德华力与氢键 1 范德华力 范德华力是分子间普遍存在的作用力 它比化学键弱得多 相对分子质量越 范德华力越大 分子的极性越 范德华力也越大 2 氢键 概念 氢键是由已经与的原子形成的氢原子与另一个分子中或同一个分子中另一个很强的原子之间的作用力 大 大 电负性很强 共价键 电负性 表示方法 氢键通常用表示 其中a b为n o f 表示共价键 表示形成的氢键 例如 水中的氢键表示为 o h o 氢键的类型氢键可分为和两大类 氢键的强弱氢键的大小介于和之间 a h b 分子内氢键 分子间氢键 共价键 范德华力 3 溶解性 相似相溶原理 1 极性溶剂 如水 易溶解极性物质 2 非极性溶剂 如苯 汽油 四氯化碳 酒精等 易溶解非极性物质 br2 i2等 3 含有相同官能团的物质互溶 如水中含羟基 oh 能溶解含有羟基的醇 酚 羧酸 4 手性具有完全相同的和的一对分子 如同左手与右手一样互为镜像 却在三维空间里 互称手性异构体 有手性异构体的分子叫 组成 原子排列 不能重叠 手性分子 5 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 r的正电性越 使r o h中o的电子向r偏移 在水分子的作用下越易电离出h 酸性越 如hclohclo2hclo3hclo4 大 强 高 考点一共价键的特征及类型 例1 关于乙醇分子的说法正确的是 a 分子中共含有8个极性键b 分子中不含非极性键c 分子中只含 键d 分子中含有1个 键 解析 写出乙醇分子的结构式 根据分子中所含共价键的类型 单键 双键 三键 判断 乙醇的结构式为 共含有8个共价键 共中c h c o o h键为极性键 共7个 c c键为非极性键 由于全为单键 故无 键 答案 c 共价键的特征 1 共价键的饱和性 按照共价键的共用电子对理论 一个原子有几个未成对电子 便可和几个自旋相反的电子配对成键 这就是共价键的 饱和性 h原子 cl原子都只有一个未成对电子 因而只能形成h2 hcl cl2分子 不能形成h3 h2cl cl3等分子 共价键的饱和性决定了共价分子的组成 2 共价键的方向性 共价键形成时 两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠 而且原子轨道重叠越多 电子在两核间出现概率越大 形成的共价键就越牢固 电子所在的原子轨道都有一定的形状 所以要取得最大重叠 共价键必然有方向性 多原子分子的键角一定 也表明了共价键具有方向性 共价键的方向性影响着共价分子的立体结构 1 下列说法中正确的是 a 分子中键能越大 键长越长 则分子越稳定b 元素周期表中的第 a族 除h外 和第 a族元素的原子间可能形成共价键c 水分子可表示为ho h 分子中键角为180 d h o键键能为463kj mol 1 即18gh2o分解成h2和o2时 消耗能量为2 463kj 解析 本题主要考查共价键的三个键参数 要理解它们的概念及相互关系 掌握它们对键强弱的影响 d项中h o键键能为463kj mol 1 指的是气态基态氢原子和氧原子形成1molh o键时释放的最低能量 则拆开1molh o键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为463kj 18gh2o即1molh2o中含2molh o键 断开时需吸收2 463kj的能量形成气态氢原子和氧原子 再进一步形成h2和o2时 还需释放出一部分能量 故d项错误 li的电负性为1 0 i的电负性为2 5 其差值为1 5 1 7 所以lii以共价键成分为主 b项正确 答案 b 2 在hcl cl2 h2o nh3 ch4这一组分子中 对共价键形成方式分析正确的是 a 都是 键 没有 键b 都是 键 没有 键c 既有 键 又有 键d 除ch4外 都是 键 答案 a 3 下列说法中正确的是 a 双原子分子中化学键键能越大 分子越稳定b 双原子分子中化学键键长越长 分子越稳定c 双原子分子中化学键键角越大 分子越稳定d 在双键中 键的键能要小于 键的键能 答案 a 考点二分子的立体结构 例2 用价层电子对互斥理论预测h2s和bf3的立体结构 两个结论都正确的是 a 直线形 三角锥形b v形 三角锥形c 直线形 平面三角形d v形 平面三角形 解析 价层电子对互斥理论的基本要点是 分子中的价电子对由于相互排斥作用 尽可能趋向彼此远离 关键是不可忽视孤对电子对成键电子的影响 在h2s中 价电子对数为4 若无孤电子对存在 则其应为正四面体构形 但中心原子s上有两对孤电子对 而且孤电子对也要占据中心原子周围的空间 它们相互排斥 因此h2s为v形结构 在bf3中 价电子对数为3 其中心原子b上无孤电子对 因此bf3应为平面三角形 答案 d 1 价层电子对互斥模型的两种类型价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的排斥作用对分子空间构型的影响 而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型 不包括孤对电子 1 当中心原子无孤对原子时 两者的构型一致 2 当中心原子有孤对电子时 两者的构型不一致 2 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 1 指出下列分子中 中心原子可能采用的杂化轨道类型 并预测分子的几何构型 解析 学习中要掌握典型实例 还要掌握类比的方法 灵活地迁移应用 起到举一反三的效果 这样才能较好地掌握杂化轨道理论 并能用来解决各种实际问题 1 pcl3中p原子为sp3杂化 与nh3 ncl3中的n原子相似 分子构型为三角锥形 2 bcl3与bf3相似 b原子为sp2杂化 分子构型为平面三角形 3 cs2和co2相似 c原子为sp杂化 分子构型为直线形 答案 2 若abn的中心原子a上没有孤对原子 运用价层电子对互斥理论 下列说法正确的是 a 若n 2 则分子的立体结构为v型b 若n 3 则分子的立体结构为三角锥形c 若n 4 则分子的立体结构为正四面体形d 以上说法都不正确 答案 c 3 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 a co2和so2b ch4与nh3c becl2与bf3d c2h4与c2h2 答案 b 考点三极性分子和非极性分子 例3 下列叙述中正确的是 a 离子化合物中不可能存在非极性键b 非极性分子中不可能既含极性键又含非极性键c 非极性分子中一定含有非极性键d 不同非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键 解析 判断 不可能存在 一定含有 都是 等类似结构的正误时 一般可用反例法 即只要能举出一个可以成立的反例来 则可否定题中结论 如果不存在反例 则可认为题中结论正确 a项离子化合物中可能存在非极性键 如na2o2是离子化合物 其中o o键是非极性键 故a错误 b项非极性分子中 既含非极性键又含极性键是可能的 如乙炔 h c c h 分子中 c h键是极性键 c c 键是非极性键 c项由极性键组成的多原子分子 只要分子结构对称就是非极性分子 如co2 o c o 是非极性分子 分子中所有化学键都是极性键 故c也是错误的 d项叙述正确 因为不同非金属原子吸引电子的能力不同 它们之间的共用电子对必偏向其中一方而形成极性共价键 答案 d 1 键的极性的判断 1 电负性差法 两原子电负性差为零 则为非极性键 两原子电负性差大于零 则为极性键 2 组成元素法 a a为非极性键 a b为极性键 2 分子极性的判断 1 根据所含共价键类型及分子的空间构型判断 由非极性键形成的a a型分子一定是非极性分子 如h2 由极性键形成的a b型分子一定是极性分子 如hcl 由极性键形成的ab2型分子 除直线形结构b a b 如co2 为非极性分子外 其他均为极性分子 由极性键形成的ab3型分子 除平面正三角形结构 如bcl3 为非极性分子外 其他均为极性分子 由极性键形成的ab4型分子 除正四面体形 如ch4 及平面正四边形结构为非极性分子外 其他均为极性分子 2 据中心原子最外层电子是否全部成键判断中心原子即其他原子围绕它成键的原子 分子中的中心原子最外层电子若全部成键 此分子一般为非极性分子 如co2 bf3 ch4等 分子中的中心原子最外层电子若未全部成键 此分子一般为极性分子 如h2o nh3等 1 nh3 h2s等是极性分子 co2 bf3 ccl4等是极性键形成的非极性分子 根据上述事实可推出abn型分子是非极性分子的经验规律是 a 分子不能含有氢原子b 在abn分子中a原子的所有价电子都参与成键c 在abn分子中每个共价键都相同d 在abn分子中a的相对原子质量应小于b的相对原子质量 解析 物质的极性与化学键的关系 答案 b 2 下列说法正确的是 a 含有非极性键的分子一定是非极性分子b 非极性分子中一定含有非极性键c 由极性键形成的双原子分子一定是极性分子d 键的极性与分子的极性无关 解析 举出反例 如h2o2 ch4等 分子的极性还与空间构型有关 答案 c 3 a b c都是短周期元素 b c的离子核外电子排布相同 组成b2c型离子化合物 a b元素的化合价相同 a c元素组成的化合物中a占11 11 在标准状况下0 04molb元素的单质与水完全反应放出448mlh2 1 写出各元素的符号 a b c 2 写出a元素组成的单质的电子式 属 分子 填 极性 或 非极性 3 写出a和c化合物的形成过程 用电子式表示 属于 分子 该分子中 中心原子进行的是 杂化 4 a c还可以形成另外一种化合物 该化合物是一种氧化剂 其水溶液有弱酸性 试写出其分子式 电子式 分子中的化学键有 共价键和 共价键 是 分子 填 极性 或 非极性 解析 b与h2的物质的量之比为2 1 说明b为 1价的金属 所以c为 2价 a c形成的化合物为a2c 其中a占11 11 可确定出a为h a b c均为短周期元素 所以b为na b c离子的核外电子排布相同 所以c为o 第 4 问由h2o2的性质不难确定 考点四范德华力 氢键对物质性质的影响 例4 氧族元素的氢化物的沸点如下表 下列关于氧族元素氢化物的沸点高低的分析和推断中 正确的是 a 氧族元素氢化物沸点高低与范德华力的大小无关b 范德华力一定随相对分子质量的增大而减小c 水分子间存在氢键这一特殊的分子间作用力d 水分子间存在共价键 加热时较难断裂 解析 范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力 它们都比化学键弱 范德华力的存在较为普遍 氢键是由电负性比较强的o n f等与h之间形成的一种介于范德华力与化学键之间的一种作用力 一些物质 如h2o hf nh3 由于分子间存在氢键使得它们的熔 沸点高于同系列的氢化物 答案 c 范德华力 氢键及共价键的比较 1 下列叙述正确的是 a 分子晶体中普遍存在范德华力b 所有分子晶体中都存在共价键c 范德华力通常比较弱 约比化学键能小1 2个数量级d 范德华力和化学键一样 主要影响物质的化学性质 解析 分子晶体中普遍存在范德华力 范德华力比化学键能小1 2个数量级 主要影响物质的物理性质 化学键主要影响物质的化学性质 稀有气体中不存在共价键 但其晶体中却存在范德华力 答案 ac 2 下列化合物的沸点比较 前者低于后者的是 a 乙醇与氯乙烷 d h2o与h2te 解析 氢键分为两类 存在于分子之间时 称为分子间氢键 存在于分子内部时 称为分子内氢键 同类物质相比 分子内形成氢键的物质的熔 沸点要低于分子间形成氢键的物质的熔 沸点 如邻羟基苯甲酸 邻羟基苯甲醛等容易形成分子内氢键 沸点较低 而对羟基苯甲酸 对羟基苯甲醛则容易形成分子间氢键 沸点较高 所以b选项正确 对a选项 由于乙醇存在分子间氢键 而氯乙烷不存在氢键 所以乙醇的沸点 78 5 高于氯乙烷的沸点 12 3 同样道理 d选项中 h2o的沸点 100 高于h2te的沸点 答案 b 3 下列说法不正确的是 a 分子间作用力是分子间相互作用力的总称b 分子间氢键的形成除使物质的熔 沸点升高外 对物质的溶解度 硬度等也都有影响c 分子间作用力与氢键可同时存在于分子之间d 氢键是一种特殊的化学键 它广泛地存在于自然界中 解析 氢键不是化学键 化学键是分子与分子间强烈的相互作用 而氢键是分子间比分子间作用力稍强的作用力 它们不是包含与被包含的关系 答案 d 例 a b c d四种元素处于同一短周期 在同族元素中 a的气态氢化物的沸点最高 b的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的 c的电负性介于a b之间 d与b相邻 请填空 1 在b的单质分子中存在 个 键 个 键 2 已知b的气态氢化物很容易与h 结合 b原子与h 间形成的键叫 形成的离子立体构型为 其中b原子采取的杂化方式是 3 在a b c d四种元素形成的电子数相同的四种氢化物中 沸点最低的是 写分子式 其沸点显著低于其他三种氢化物的原因是 4 a的氢化物易溶于水 而d的氢化物难溶于水 原因是 解析 根据题给信息 a为短周期元素 其气态氢化物的相对分子质量在同族元素氢化物中不是最大的 而沸点最高 说明a的氢化物可形成氢键 故a可能是n o f中的一种 则a b c d为第二周期元素 b的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的 则b为n c的电负性介于a b之间 则c为o a为f d与b相邻则为碳 1 b单质即n2 其结构式为n n 三键中有一个 键 2个 键 2 nh3分子中n原子上有一对孤对电子 可与h 以配位键结合成 据价层电子对互斥理论知 该微粒为正四面体形 其中n的杂化方式为sp3杂化 3 f的氢化物只有一种hf 电子数为10 其他有10个电子的氢化物分别是nh3 h2o ch4 其中ch4沸点最低 因为只有ch4分子间不能形成氢键 其他三种分子间均形成氢键 故它们的氢化物沸点显著高于ch4 4 根据相似相溶原理作答 答案 1 21 2 配位键正四面体形sp3杂化 3 ch4ch4分子间只有范德华力没有氢键 而nh3 h2o hf分子间还存在氢键 4 hf和h2o均为极性分子 ch4为非极性分子 1 下列说法中不正确的是 a 键比 键重叠程度大 形成的共价键强b 两个原子之间形成共价键时 最多有一个 键c 气体单质中 一定有 键 可能有 键d n2分子中有一个 键 2个 键 解析 从原子轨道重叠程度看 键轨道重叠程度比 键重叠程度小 故 键稳定性低于 键 在单质分子中存在 键 如cl2 h2 键 n2中存在 键和 键 稀有气体为单原子分子 不存在化学键 答案 c 2 下列分子中 既含有 键又含有 键的是 a ch4b hclc ch2 ch2d f2 解析 乙烯分子中碳原子发生sp2杂化 其中碳碳原子和碳原子与氢原子之间分别以 头对头 重叠形成 键 由于每个碳原子上均有一个垂直于杂化平面的p轨道 两个p轨道间通过 肩并肩 重叠方形成 键 答案 c 3 下列物质中不存在氢键的是 a 冰醋酸中醋酸分子之间b 液态氟化氢中氟化氢分子之间c 一水合氨分子中的氨分子与水分之间d 可燃冰 ch4 8h2o 中甲烷分子与水分子之间 解析 只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键 c h不是强极性共价键 故选d 答案 d 4 下列现象与氢键有关的是 nh3的熔 沸点比第 a族其他元素氢化物的熔 沸点高 小分子的醇 羧酸可以和水以任意比互溶 冰的密度比液态水的密度小 尿素的熔 沸点比醋酸的高 邻羟基苯甲醛的熔 沸点比对羟基苯甲醛的低 水分子在较高温度下也很稳定a b c d 解析 氢键存在于电负性较大的n o f原子与另外含氢的分子之间 而水的稳定性与分子内的o h共价键的强度有关 答案 b 5 按要求完成下列问题 1 写出基态fe的电子排布式和mg2 的轨道表示式 2 指出配合物k3 co cn 6 中的中心离子 配位体及其配位数 3 判断bcl3分子的空间构型 中心原子成键时采取的杂化轨道类型及分子中共价键的键角为 4 若pt nh3 2cl2分子是平面结构 请画出pt nh3 2cl2可能的结构简式 5 下列分子中若有手性分子 请用 标出其手性碳原子 解析 2 在配合物中 往往是过渡元素的原子或离子存在空间轨道与含有孤对电子的分子或离子形成配位键 其中提供轨道的原子或离子是中心原子或中心离子 如本题中的co3 提供电子对的分子是配体 如本题中的cn 3 硼原子的价电子均参与成键 其电子对数为3 则为sp2杂化 分子的空间构型为平面结构 4 pt nh3 2cl2分子是平面结构 则为四边形 相同的微粒如nh3可能在同一边或成对角线关系 5 所谓的手性碳原子是指中心碳原子以四条单键与四个不同的基团连接 故只有第一个分子内存在手性碳原子 答案 1 1s22s22p63s23p63d64s2或 ar 3d64s2 2 co3 cn 6 3 平面正三角形sp2120 4 5 6 2008 江苏 已知a b c d e都是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 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