【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 物质结构与性质第二节化学键与分子间作用力教学案 鲁科版选修3.doc

第二节化学键与分子间作用力考纲点击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了解简单配合物的成键情况。3理解离子键的形成和金属键的含义。4了解化学键和分子间作用力的区别。5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。6了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp1、sp2、sp3)，能用价电子对互斥理论或杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的结构。一、共价键模型1共价键的形成及分类(1)形成根据对氢分子形成过程的分析可以得知，由于电子_增加，使它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系_，形成化学键，将_称为共价键。电负性_的非金属元素原子间通常形成共价键。(2)本质在原子之间形成_(电子云的重叠)。(3)特征具有_和_。(4)分类分类依据种类类型形成共价键的原子轨道重叠方式_键电子云“_”重叠_键电子云“_”重叠形成共价键的电子对是否偏移_键共用电子对发生_键共用电子对不发生_原子间共用电子对的数目_键原子间有_共用电子对_键原子间有_共用电子对_键原子间有_共用电子对特别提示：(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。(2)通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为键，双键中有一个键和一个键，叁键中有一个键和两个键。(3)键比键稳定。(4)同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。(5)判断方法(6)键和键的比较按形成共价键的原子轨道重叠方式，共价键分为键和键。键：人们将原子轨道以“_”方式相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，具有_对称特征的共价键称为键。ss键由两个_轨道重叠形成，如hh；sp键由一个_轨道与一个_轨道重叠形成，如hcl；pp键由2个p轨道重叠形成的，如clcl。键：由两个原子p电子“_”重叠形成的，为_对称。键类型键键原子轨道重叠方式沿键轴方向相对重叠沿键轴方向平行重叠原子轨道重叠部位两原子核之间，在键轴上键轴上方和下方，键轴处为零原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小化学活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是键，双键中有一个键，一个键，叁键中有一个键，两个键特别提示：(1)h2分子中的共价键无方向性。(2)n2分子中的键比键键能小。2. 共价键的键参数键能、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kjmol1。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_。(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_；形成的分子越稳定。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；键角决定分子空间构型。(4)键参数对分子性质的影响键能越_，键长越_，分子越稳定。键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。例如hf、hcl、hbr、hi分子中：x原子半径：fclbrihx键键长：hfhclhbrhihx键键能：hfhclhbrhihx分子稳定性：hfhclhbrhi3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。特别提示：(1)在分子中，有的只存在极性键，如hcl、nh3等，有的只存在非极性键，如n2、h2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如h2o2、c2h4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。(2)在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如naoh、na2so4等；有的存在非极性键，如na2o2、cac2等。即时训练1在下列物质中：hcl、n2、nh3、na2o2、h2o2、nh4cl、naoh、ar、co2、c2h4(1)只存在非极性键的分子是_；既存在非极性键又存在极性键的分子是_；只存在极性键的分子是_。(2)不存在化学键的是_。(3)既存在离子键又存在极性键的是_；既存在离子键又存在非极性键的是_。二、几种化学键的概念和特征即时训练2下列有关化学键的叙述中，不正确的是()。a某原子跟其他原子形成共价键时，其共价键数一定等于该元素原子的价电子数b水分子内氧原子结合的电子数已经达到饱和，故不能再结合其他氢原子c完全由非金属元素形成的化合物中也可能含有离子键d配位键也具有方向性、饱和性三、分子的空间构型1乙炔分子中碳原子采用_杂化，是由一个2s轨道和一个2p轨道杂化而成，两个碳原子间存在一个键和两个键，分子空间构型为_，键角为_。乙烯分子中碳原子采用_杂化，是由_轨道和_轨道杂化而成，两个碳原子间存在_键和_键，分子空间构型为_，键角接近_。甲烷分子中碳原子采用_杂化，是由_轨道和_轨道杂化而成，分子空间构型为_，键角为_。2苯分子中c原子以_杂化，每个c原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与邻近两个c原子的杂化轨道上的电子配对形成_，六个碳原子形成_的碳环，另外一个sp2杂化轨道上的电子与h原子的_电子配对形成键，同时，六个c原子上剩余的_轨道，以“_”的形式形成多原子、多电子的_。3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。(2)键的极性与分子极性的关系分子4两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。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：oho。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。5溶解性(相似相溶原理)(1)极性溶剂(如水)易溶解_物质。(2)非极性溶剂(如苯、汽油、四氯化碳、酒精等)易溶解_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。6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_。7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roh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hclo_hclo2_hclo3_hclo4。即时训练3下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的是()。anh3 bcl2 ch2o dccl4四、分子的性质1范德华力、氢键及共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称_由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力原子间通过_所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键作用微粒分子或原子(稀有气体)氢原子、电负性很强的原子原子存在范围某些含强极性键氢化物的分子间(如hf、h2o、nh3)或含f、n、o及h的化合物中或其分子间双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物特征(有、无方向性和饱和性)_、_、_、_强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于ahb，a、b的电负性越大，b原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升高。如熔沸点f2cl2br2i2，cf4ccl4cbr4分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔沸点：h2oh2s，hfhcl，nh3ph3影响分子的_；共价键键能_，分子稳定性_特别提示：(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。2键的极性与分子的极性(1)键的极性：共价键分为_共价键和_共价键，判断的依据是否由_构成。(2)分子的极性：分子分为_分子和_分子，判断的依据是_。3范德华力及其对物质性质的影响(1)范德华力：_之间存在的相互作用力，称为_作用力，又称范德华力。(2)影响范德华力的因素及其对物质性质的影响。影响范德华力的因素主要有分子的质量与分子的极性等。即相对分子质量越大，范德华力_；分子的极性越大，_越大。组成结构相似的分子，其分子间作用力随_的增大而增大，物质的熔沸点越来越_。4氢键及其对物质性质的影响(1)氢键的定义：是由已经与电负性很强的原子形成共价键的_与另一个分子中_的原子之间的作用力。(2)氢键的存在及表示方法：研究表明，氢键普遍存在于已经与_等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的_等电负性很大的原子之间。实验还证明，氢键不仅存在于分子之间，有时也存在于分子内。氢键的表示为_。即时训练4下列叙述与分子间作用力无关的是()。a气体物质加压或降温时能凝结或凝固b干冰易于升华c氟、氯、溴、碘单质的熔沸点依次升高d氯化钠的熔点较高一、分子的空间构型1杂化轨道理论(1)概念在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组与原子轨道数相等且能量相同的杂化轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间构型不同。(2)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。(3)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，重新分配能量和确定电子位置，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。(4)杂化轨道：杂化后形成的能量相同的新轨道称为杂化轨道。(5)通常的杂化类型有：sp3杂化：产生4个夹角为10928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。(6)规律杂化时轨道总数不变；杂化轨道只能用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用于形成键。(7)分类杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp12180直线形becl2、co2、hgcl2sp23120平面三角形bf3、bcl3、ch2osp3410928四面体形ch4、ccl4、nh特别提示：(1)杂化轨道形成的共价键更牢固。(2)参加杂化的原子轨道数目与杂化后生成的杂化轨道数目一般相等。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分子或离子的立体构型。(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，是由于价层电子对相互排斥的结果。(3)价层电子对在球面上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。(4)孤电子对的排斥力较大。电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形becl2330三角形平面正三角形bf321v形snbr2440正四面体形正四面体形ch431三角锥形nh322v形h2o特别提示：(1)价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，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。(2)价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。(3)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。关键是不可忽视孤电子对成键电子的影响。3配合物理论简介(1)配位键：一个原子提供孤对电子，一个原子提供空轨道而形成的共价键。配位键是一种特殊的共价键。表示方法：配位键可以用ab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)配位化合物定义：通常把过渡金属的原子或离子与某些含有孤对电子的分子或离子(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。组成：如对于ag(nh3)2oh，中心原子为ag，配体为nh3，配位数为2，ag(nh3)2为配离子(配离子一般为难电离的离子，在离子方程式书写时不能拆开)。nh3分子中的n原子称为配位原子；配位数是指配位原子的数目。特别提示：判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为10928，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则分子的中心原子发生sp杂化。【例1】(2012山东理综)金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。(1)下列关于金属及金属键的说法正确的是_。a金属键具有方向性与饱和性b金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光(2)ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与ni相同且电负性最小的元素是_。(3)过渡金属配合物ni(co)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n_。co与n2结构相似，co分子内键与键个数之比为_。(4)甲醛(h2c=o)在ni催化作用下加氢可得甲醇(ch3oh)。甲醇分子内c原子的杂化方式为_，甲醇分子内的och键角_(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的och键角。二、分子极性的判断方法1极性分子和非极性分子2根据键的类型及分子的空间构型判断非极性分子、极性分子的判断，首先看键是否有极性，然后再看各键的空间排列状况。键无极性，分子必无极性；键有极性，各键空间排列均匀，使键的极性相互抵消，分子无极性；键有极性，各键空间排列不均匀，不能使键的极性相互抵消，分子有极性。共价键的极性与分子极性的关系可总结如下：3根据中心原子最外层电子是否全部成键判断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；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。ch4、bf3、co2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。而h2o、nh3、nf3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。4判断abn型分子极性的经验规律若中心原子a的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子。【例2】(2012福建理综)(1)元素的第一电离能：al_si(填“”或“”)。(2)基态mn2的核外电子排布式为_。(3)硅烷(sinh2n2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是_。(4)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1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2氧族元素的氢化物的沸点如下表：h2oh2sh2seh2te100 60.75 41.5 1.8 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3写出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型。(1)h2o(2)nh(3)bf3(4)becl2(5)so2(6)co(7)c2h24(1)化合物nh3的沸点比化合物ch4的高，其主要原因是_。(2)用氢键表示式写出氟的氢化物溶液中存在的所有氢键_。(3)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_(填标号)。acf4bch4 cnhdh2o5(1)在bf3分子中，fbf的键角是_，b原子的杂化轨道类型为_，bf3和过量naf作用可生成nabf4，bf的立体构型为_；(2)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内b原子与n原子之间的化学键为_，层间作用力为_。6(1)h可与h2o形成h3o，h3o中o原子采用_杂化。h3o中hoh键角比h2o中hoh键角大，原因为_。(2)碳族元素包括c、si、ge、sn、pb。碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过_杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠_结合在一起。用价电子对互斥理论推断snbr2分子中snbr键的键角_120(填“”“”或“”)。(3)y2x2(c2h2)分子中y原子轨道的杂化类型为_，1 mol y2x2含有键的数目为_。元素y(c)的一种氧化物与元素z(n)的一种氧化物互为等电子体，元素z的这种氧化物的分子式为_。参考答案基础梳理整合一、1(1)在两原子核之间出现的概率能量降低原子通过共用电子对形成的化学键相同或差值小(2)共用电子对(3)饱和性方向性(4)头碰头肩并肩极性偏移非极性偏移单一对双两对叁三对(5)键键键键键非极性键极性键极性共价键非极性共价键(6)头碰头轴ssp肩并肩镜面2(1)气态基态1 mol正值释放的能量越稳定(2)共价键核间距大强一半小于(3)2夹角立体结构(4)大短稳定性立体构型(或空间构型)3原子总数价电子总数即时训练1答案：(1)(2)(3)二、静电作用共用电子对静电作用金属阳离子大相同小孤对电子空轨道方向性饱和性即时训练2a三、1sp直线形180sp2一个2s两个2p平面形120sp3一个2s三个2p正四面体形109.52sp2键正六边形1s2p肩并肩大键3(1)重合不重合4(1)大大(2)电负性很强共价键电负性ahb分子内氢键分子间氢键共价键范德华力5(1)极性(2)非极性6组成原子排列不能重叠手性分子7大高强即时训练3d四、1分子间作用力共用电子对分子间无方向性无饱和性有方向性有饱和性有方向性有饱和性稳定性越大越强2(1)极性非极性同种原子(2)极性非极性正负电荷中心是否重合3(1)分子分子间(2)越大范德华力相对分子质量高4(1)氢原子电负性很强(2)n、o、fn、o、fahb即时训练4d核心归纳突破【例1】答案：(1)b(2)c(碳)(3)412(4)sp3小于解析：(1)金属键没有方向性和饱和性，a错；金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，b对；金属导电是因为自由电子在外加电场作用下发生定向移动，c错；金属具有光泽是因为自由电子能够吸收可见光，d错。(2)ni的外围电子排布为3d84s2，3d能级上有2个未成对电子。第二周期中未成对电子数为2的元素有c、o，其中c的电负性小。(3)co中c和o以叁键结合，含有1个键、2个键。(4)甲醇分子内c的成键电子对数为4，无孤电子对，杂化类型为sp3，甲醇分子内och键角比甲醛分子内och键角小。【例2】答案：(1)(2)1s22s22p63s23p63d5(或ar3d5)(3)硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强(或其他合理答案)(4)sp2、sp34,5(或5,4)2ade解析：(2)基态mn原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，失去最外层2个电子后形成mn2，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d5。(3)硅烷是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，分子间的范德华