第09讲 分子结构与性质.doc

选修3 2008（春） S11H0109第九讲 分子结构与性质姓名 班号 【知识要点】一、分子的立体结构运用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论判断分子中心原子的杂化轨道类型和分子的空间构型。1、价层电子对互斥模型 对于ABm型分子或ABmn-型离子（A是中心原子、B是配位原子），人们认为：分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向可能彼此原离以减少斥力，分子尽可能采取对称的空间构型，其价电子对数（n）可以通过以下公式确定： n = 注意： 中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数。 配位原子中卤素原子、H原子提供1个价电子，第A族的O、S原子按不提供价电子计算。 阳离子要减去电荷数，阴离子要加上电荷数。价层电子对数与电子对空间构型的关系:价电子对数23456电子对空间构型直线型平面三角形正四面体三角双锥正八面体代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型中心原子无孤对电子CO22AB2直线型CH2O3AB3平面三角形CH44AB4正四面体型中心原子有孤对电子H2O2AB2V型NH33AB3三角锥形2、杂化轨道理论简介【1】主要类型a. sp3 杂化轨道 b. sp2杂化轨道 c. sp 杂化【2】杂化轨道的应用范围:杂化轨道只应用于形成键或者用来容纳未参加成键的孤对电子杂化轨道数=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO20+2=2SP直线形CH2O0+3=3SP2平面三角形CH40+4=4SP3正四面体形SO21+2=3SP2V形NH31+3=4SP 3三角锥形H2O2+2=4SP3V形确定分子空间构型的步骤： 计算价电子对数 确定电子对空间构型 结合化学式分析是否有孤电子对，如果没有孤电子对，则分子的空间构型就是电子对的空间构型 ，如果有孤电子对，则进行分析后，再确定分子空间构型。3、配合物理论简介【1】 配位键(1)概念:共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。(2)表示A B电子对给予体 电子对接受体（3）条件：其中一个原子必须提供孤对电子,另一原子必须能接受孤对电子轨道。【2】 配位化合物 (1) 定义：由中心原子和可以提供孤电子对的配体以配位键的形式结合而成的化合物。（2）配合物的组成中心原子与配体构成配合物的内界，书写时放在方括号内；方括号外称为外界。内界与外界之间的结合力是 键。例如： K2PtCl6 内界是 、外界是 。中心原子：一般绝大多数是金属离子，特别是过度元素的离子，也有电中性的原子。例如：Ag+ 、Cr3+ 、Fe2+ 、Fe3+ 、Co3+ 、Cu2+ 、 Zn2+ 、Al3+ 、Mg2+ 等等。配体：向中心原子提供孤电子对的分子、离子或原子。例如：NH3 、H2O 、CO 、X- 、OH- 、CN- 等等。注意：配体中直接与中心原子配位的原子称为配位原子。配位数：向中心原子提供孤电子对形成的配位键的数目。注意：中心原子的配位数并不是固定不变的，它与中心原子和配体的大小有关，还与配合物形成时的条件有关，如浓度和温度等。【3】配合物的结构与性质、配合物的空间构型，取决于中心原子所提供杂化轨道的数目和类型。下表为中心原子常见的杂化轨道类型和配合物的空间构型。中心原子的杂化轨道类型和配合物的空间构型配位数杂化轨道空间构型实 例2sp直线Ag(NH3)2+、AgCl2- 、Au(CN)2-4sp3四面体Ni(CO)4 、Cd(CN)42-、ZnCl42-、Ni(NH3)42+dsp2 平面四方形Ni(CN)42-、PtCl42-、Pt(NH3)2Cl26sp3d2八面体FeF63-、Fe(NCS)63-、Co(NH3)62+、Ni(NH3)62+d2sp3八面体Fe(CN)63-、Co(NH3)63+、Fe(CN)64-、PtCl62-、配合物的稳定性：配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体性质有关。例如：血红素中的Fe2+ 与CO分子形成的配位键比与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，血红素就失去了输送氧气的功能。 、配合物的几何异构体：含有两种或两种以上配位体的配合物，若配位体在空间排列方式不同，就能形成不同几何构型的配合物。例如：P t(NH3)2Cl2就有顺式和反式两种异构体。二、分子的性质1、等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征。2、键的极性和分子的极性： 共价键有两种：极性共价键和非极性共价键。由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移，是极性键。电子对不发生偏移的共价键是非极性键。 分子有极性分子和非极性分子之分。分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子，否则是极性分子。 相同原子：非极性键、非极性分子、双原子分子： 不同原子：极性键、极性分子、多原子分子（ABn型）：以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决于分子的空间构型。3、分子间作用力：范德华力和氢键4、相似相溶原理：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。5、手性分子：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。有手性异构体的分子叫做手性分子。 【经典练习】 1下列微粒中，含有孤对电子的是 （ ）ASiH4 BCH4 C H2O DNH4+ 2碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为（ ）ACCl4与I2分子量相差较小，而H2O与I2分子量相差较大BCCl4与I2都是直线型分子，而H2O不是直线型分子CCCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素DCCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子3膦（PH3）又称磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常含有磷化氢。它的分子构型是三角锥形。以下关于PH3的叙述正确的是 （ ）APH3分子中有未成键的孤对电子 BPH3是极性分子 CPH3是一种强氧化剂 DPH3分子的PH键是非极性键4氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（ ）A两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。BNH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。CNH3中N原子形成三个杂化轨道，CH4中C原子形成4个杂化轨道。D氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。5在乙烯分子中有5个键、一个键，它们分别是 （ ）Asp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键Bsp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键CC-H之间是sp2形成的键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的键DC-C之间是sp2形成的键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的键6最近，中国科大的科学家们将C60分子组装在一单层分子膜表面，在268时冻结分子的热振荡，并利用扫描隧道显微镜首次“拍摄”到能清楚分辨碳原子间单、双键的分子图像。下列化合物分子中一定既含单键又含双键的是（ ） ACO2 BC2H2 CCOCl2 DH2O27下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是 ( )A.C2H4 、CH4 BCO2、H2S C C60 、C2H4 NH3 、HCl8三氯化硼的熔点为-107，沸点为12.5，在其分子中键与键之间的夹角为120o，它能水解，有关叙述正确的是（ ） 三氯化硼液态时能导电而固态时不导电 三氯化硼加到水中使溶液的pH升高 三氯化硼分子呈正三角形，属非极性分子 三氯化硼遇水蒸气会产生白雾9实验测得 BeCl2为共价化合物，两个BeCl键间的夹角为180，BeCl2属于 由极性键构成的极性分子 由非极性键构成的非极性分子由非极性键构成的极性分子 由极性键构成的非极性分子10关于氢键，下列说法正确的是 （ ）每一个水分子内含有两个氢键 冰和水中都存在氢键CDNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的DH2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致11下列分子或离子中不能跟质子结合的是（ ） Cl- BH2O C NH4+ DNH3 12据权威刊物报道，1996年科学家在宇宙中发现H3分子。甲、乙、丙、丁四位学生对此报道的认识正确的是 （ ） A甲认为上述发现绝对不可能，因为H3分子违背了共价键理论B乙认为宇宙中还可能存在另一种氢单质，因为氢元素有三种同位素必然有三种同素异形体C丙认为H3实质上是H2分子与H+以特殊共价键结合的产物，应写成H3+D丁认为如果上述的发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性有待继续发展13同学们使用的涂改液中含有很多有害的挥发性物质，二氯甲烷就是其中一种，吸入会引起慢性中毒，有关二氯甲烷的的说法正确的是 （ ）A含有非极性共价键 B.键角均为10928C.有两种同分异构体 D. 分子属于极性分子14碘元素有多种价态，可以形成多种含氧阴离子。由2个正八面体共用一个面形成的的化学式为（ ）A、B、C、D、15下列化合物中含有2个手性碳原子的是（ ）A、OHCCHCH2OHB、OHCCHCHClC、HOOCCHCCHClD、CH3CHCCH2CH3162003年10月16日“神舟五号”飞船成功发射，实现了中华民族的飞天梦想。运送飞船的火箭燃料除液态双氧水外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。（1）该氮氢化合物的分子式为 ，结构式 。（2）若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，写出该反应的化学方程式 。（3）NH3分子中的N原子有一对孤对电子，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式_ 。17溴化碘（IBr）的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题：（1）溴化碘的电子式是 ，它是由 键形成的 分子。（2）溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为 ，写出该反应的化学方程式 。18试用杂化轨道理论分析为什么BF3的空间构型是平面三角形，而NF3是三角锥形的？19“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。有关理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构(包括电子式)；又已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为 ，由此可知它 (填“含有”或“不含”)非极性键。20. A、B、C均为短周期元素，可形成A2C和BC2两种化合物。A、B、C的原子序数依次递增，A原子的K层的电子数目只有一个，B位于A的下一周期，它的最外能层电子数比K层多2个，而C原子核外的最外能层电子数比次外层电子数少2个。(1)它们的元素符号分别为：A ；B ；C ；(2)BC2是由 键组成的 （填“极性”或“非极性”）分子。(3)画出C原子的电子排布式 。（4）A2C和BC2的空间构形分别是 和 。【参考答案】1 C 2 D 3 AB 4 B 5.A 6 C 7.A 8 CD 9.D 10.BC 11.AC 12.D 13.D 14.A 15.B16 （1）N2H4（2）N2H4+2H2O2=N2+4H2O （3）N2H4+2HCl=N2H6Cl2 17（1）: : ；