2021高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第2节 分子结构与性质教学案 新人教版.doc

第二节分子结构与性质考纲定位要点网络1.了解共价键的形成、极性、类型(键和键)，了解配位键的含义。2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。4.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的立体构型。5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。6.了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。 共价键及其键参数1共价键的实质与分类(1)共价键的本质与特征本质：在原子之间形成共用电子对。特征：具有方向性和饱和性。如o与h形成2个oh 共价键且共价键夹角为105。(2)共价键的常见分类分类依据类型及特点形成共价键的原子轨道重叠方式键原子轨道“头碰头”重叠键原子轨道“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移拓展大键的简介(1)简介：大键一般是三个或更多个原子间形成的，是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的键。(2)表达式：m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数。(3)一般判断：对于多电子的粒子，若中心原子的杂化不是sp3杂化，中心原子与配位原子可能形成大键。(4)示例：，ch2=chch=ch2：，no：，so2：，o3：，co：。2共价键的键参数(1)定义键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键角：两个共价键之间的夹角。(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。(3)利用键能(e)计算h的公式he(反应物)e(生成物)。命题点1共价键分类及、键判断1碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是()a分子式为c3h2o3b分子中含6个键，2个键c分子中只有极性键d分子中的碳原子为sp3杂化a分子中含8个键和2个键，b错；分子中含有为非极性键，c错；分子中的c为sp2杂化，d错。2已知nn、n=n和nn键能之比为1.002.174.90，而cc、c=c、cc键能之比为1.001.772.34。下列说法正确的是()a键一定比键稳定bn2较易发生加成c乙烯、乙炔较易发生加成d乙烯、乙炔中的键比键稳定cnn、nn中键比键稳定，难发生加成，c=c、cc中键比键弱，较易发生加成。3计算1 mol下列粒子中键和键数目(用na表示)(1)co2_、 _。(2)ncl3_ 、_。(3)cocl2()_、_。(4)cu(nh3)42_、_。(5)cn_、_。(6)c2h5oh_、_。(7)ch3cho_、 _。答案(1)2na2na(2)3na0na(3)3na1na(4)16na0na(5)1na2na(6)8na0na(7)6na1na4(1)有以下物质：hf，cl2，h2o，n2，c2h4，ch4，h2，h2o2，hcn(hcn)，只含有极性键的是_；只含有非极性键的是_；既有极性键，又有非极性键的是_；只有键的是_；既有键又有键的是_；含有由两个原子的s轨道重叠形成的键的是_。(2)ge与c是同族元素，c原子之间可以形成双键、三键，但ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是_ _。(3)用表示下列分子的键：so2_；no_；_。答案(1)(2)ge的原子半径大，原子间形成的单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键(3)、键深化理解(1)、键的计算方法：单键只有一个键；双键是一个键一个键；三键是一个键两个键。(2)当成键原子半径越大，键越难形成，如si、o难形成双键。(3)键与键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般键比键稳定，但n2中键较稳定。(4)并不是所有的共价键都有方向性，如ss 键没有方向性。(5)原子形成共价键时优先形成键。(6)配位键也属于键。命题点2共价键的键参数及其应用5下列说法中正确的是()a分子的键长越长，键能越低，分子越稳定b元素周期表中的第a族(除h外)和第a族元素的原子间不能形成共价键c水分子可表示为hoh，分子的键角为180dho键键能为462.8 kjmol1，即18 g h2o分解成h2和o2时，消耗能量为2462.8 kj答案b6结合事实判断co和n2相对更活泼的是_，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：_。cococ=oco键能/(kjmol1)357.7798.91 071.9n2nnn=nnn键能/(kjmol1)154.8418.4941.7解析由断开co的第一个化学键所需要的能量1 071.9798.9273.0 (kjmol1)比断开n2的第一个化学键所需要的能量941.7418.4523.3(kjmol1)小，可知co相对更活泼。答案co断开co的第一个化学键所需要的能量(273.0 kjmol1)比断开n2的第一个化学键所需要的能量(523.3 kjmol1)小7已知：p4(g)6cl2(g)=4pcl3(g)ha kjmol1，p4(g)10cl2(g)=4pcl5(g)hb kjmol1，p4具有正四面体结构，pcl5中pcl键的键能为c kjmol1，pcl3中pcl键的键能为1.2c kjmol1。则clcl键的键能为_ kjmol1，pp键的键能为_ kjmol1。解析根据盖斯定律可得cl2(g)pcl3(g)=pcl5(g)h(ba)/4 kjmol1，故 kjmol1e(clcl)31.2c kjmol15c kjmol1，e(clcl) kjmol1。由a kjmol16e(pp)6 kjmol1121.2c kjmol1可求e(pp) kjmol1。答案 分子的立体构型1价层电子对互斥理论及应用(1)理论要点价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。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。如h2o的键角小于ch4的键角。注意：价层电子对数与电子对构型(vsepr模型)的关系：2对直线形，3对平面三角形，4对四面体形。孤电子对间斥力孤电子对与电子对的斥力电子对间斥力(2)价层电子对的计算a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。但对于离子，a为中心原子的价电子数加或减电荷数，如co的a42，nh的a51。提醒：当有孤电子对时，电子对构型与粒子构型不同，若有孤电子对，判断粒子构型时可省略孤电子对的空间。如nh3的电子对构型为四面体形，而分子构型为三角锥形。(3)实例分析填表价层电子对数键电子对数孤电子对数电子对立体构型(vsepr模型)立体构型实例220直线形直线形co2330平面三角形平面三角形bf321v形so2440四面体形正四面体形ch431三角锥形nh322v形h2o330平面三角形平面三角形co440四面体形正四面体形nh2.杂化轨道理论(1)当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。(2)杂化轨道的类型(3)实例分析杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp2180直线形becl2或hcnsp23120平面三角形bf3或cosp3410928四面体形ch4或nh3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和立体构型，如n2与co、o3与so2、n2o与co2、ch4与nh等。命题点1分子或离子的立体构型与杂化类型1(2019衡水模拟)用价层电子对互斥理论(vsepr)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用于推测键角大小，下列判断正确的是()aso2、cs2、hi都是直线形的分子bbf3键角为120，snbr2键角大于120cch2o、bf3、so3都是平面三角形的分子dpcl3、nh3、pcl5都是三角锥形的分子ca项，so2为v形；b项，snbr2为sp2杂化，中心原子有一对孤电子对，键角小于120；d项，pcl5不是三角锥形。2指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型(1)h2s_，co2_，ph3_，pcl3_，bf3_，hcn_，hcho _，so2_，socl2_，cocl2_。(2)nh_，no_，so_，clo_，clo_，sio_。答案(1)v形、sp3直线形、sp三角锥形、sp3三角锥形、sp3平面三角形、sp2直线形、sp平面三角形、sp2v形、sp2三角锥形、sp3平面三角形、sp2(2)正四面体形、sp3v形、sp2三角锥形、sp3三角锥形、sp3正四面体形、sp3平面三角形、sp23分子中碳的杂化类型有_，氧的杂化类型有_，氮的杂化类型为_。答案sp、sp2、sp3sp3sp34乙醇中碳的杂化类型为_，乙醛中碳的杂化类型为_，乙酸中碳的杂化类型为_。答案sp3sp3与sp2sp3与sp2“五方法”判断中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型直线形sp，平面三角形sp2，四面体形sp3。(2)根据杂化轨道间的夹角10928sp3，120sp2，180sp。(3)利用价层电子对数确定三种杂化类型(适用于一个中心粒子xy)2对sp杂化，3对sp2杂化，4对sp3杂化。(4)根据键数与孤电子对数(适用于结构式已知的粒子)含c有机物：2个sp,3个sp2,4个sp3。含n化合物：2个sp2,3个sp3。含o(s)化合物：2个sp3。(5)根据等电子原理如co2是直线形分子，cns、n与co2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。命题点2键角比较5比较下列分子或离子中的键角大小(1)比较大小bf3_ncl3，h2o_cs2。h2o_nh3_ch4，so3_so。h2o_h2s，ncl3_pcl3。nf3_ncl3，pcl3_pbr3。(2)在分子中，键角hco_(填“”“”或“”)hch。理由是_。答案(1)(2)键斥力大于键斥力键角比较的三种思维模板(1)杂化类型不同spsp2sp3。(3)在同一分子中，键电子斥力大，键角大。命题点3等电子原理及其应用6(1)写出两个与cs2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_。(2)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。(3)在短周期元素组成的物质中，与no互为等电子体的分子有_、_。(4)与h2o互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)，阴离子为_。(5)与oh互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。(6)与so3互为等电子体的阴离子为_。(7)与n2互为等电子体的分子是_，阴离子是_，阳离子是_。(8)与co互为等电子体的离子为_，分子为_。(9)与so互为等电子体的离子为_，分子为_。答案(1)co2、scn(或cos等)(2)n2con2oco2(3)so2o3(4)h2fnh(5)hf(6)co(或no)(7)cocn(或c)no(8)noso3(9)po、cloccl4常见的等电子体粒子通式价电子总数立体构型co2、cns、no、nax216直线形co、no、so3ax324平面三角形so2、o3、noax218v形ccl4、so、po、cloax432正四面体形po、so、cloax326三角锥形c、co、n2、cnax10直线形ch4、nh、sih4ax48正四面体形nh3、ph3、h3oax38三角锥形 配位键分子间作用力及性质1配位键和配合物(1)配位键孤电子对：分子或离子中没有与其他原子共用的电子对。配位键：由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。即电子对给予接受键。配位键的表示方法：如ab：a表示提供孤电子对的原子，b表示接受电子对的原子。(2)配位化合物概念：由金属离子(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。配合物的组成如cu(nh3)4so4a配体有孤电子对，如h2o、nh3、co、f、cl、cn等。b中心原子有空轨道，如fe3、cu2、zn2、ag等。注意：当配体中有两种提供孤电子对的原子时，电负性小的为配位原子。如co中的c，cn中的c等。2分子间作用力(1)概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。(2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。(3)强弱：范德华力氢键ohonhn。3分子的性质(1)分子的极性(2)分子溶解性“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。若能形成氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好，如nh3极易溶于水。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(c2h5oh和h2o中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。分子与h2o反应，也能促进分子在水中的溶解度，如so2、no2。(3)分子的手性手性异构：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，在三维空间里不能重叠的现象。手性分子：具有手性碳原子的分子。手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。(4)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，酸性越强，如酸性：hclohclo2hclo3nh，所以nh3中共用电子对偏向氮原子，而在nf3中，共用电子对偏向氟原子，偏离氮原子。(2)cu2中存在空轨道，而oh中氧原子有孤对电子，故o与cu之间以配位键结合。答案(1)n、f、h三种元素的电负性：fnh，在nf3中，共用电子对偏向氟原子，偏离氮原子，使得氮原子上的孤电子对难与cu2形成配位键(2)或3配位化学创始人维尔纳发现，取cocl36nh3(黄色)、cocl35nh3(紫红色)、cocl34nh3(绿色)和cocl34nh3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。上述配合物中，中心离子的配位数均为6。请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。cocl36nh3_，cocl35nh3_，cocl34nh3(绿色和紫色)：_。解析由题意知，四种络合物中的自由cl分别为3、2、1、1，则它们的化学式分别为co(nh3)6cl3、co(nh3)5clcl2、co(nh3)4cl2cl。答案co(nh3)6cl3co(nh3)5clcl2co(nh3)4cl2cl配合物的电离问题(1)一般含内界与外界的配合物在水中内界与外界易发生电离分开。(2)内界中配离子一般难电离。命题点2分子间作用力与分子的性质4下列有关氢键的说法正确的是()ahf溶液中存在三种类型的氢键b的沸点比的低ch2o的稳定性高，是因为水分子间存在氢键d形成分子内氢键，故比难电离dhf溶液中hf与hf、h2o与h2o、hf与h2o之间均存在氢键，氢键类型有如下4种：fhf、fho、ohf、oho，a项错误；形成分子间氢键，而形成分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，故的沸点比的高，b项错误；h2o的稳定性高，是因为水分子中ho键的键能大，而氢键影响物理性质，c项错误；相对于oh，苯环上多了一个coo，羟基上与氧结合的氢原子能与羧基上氧原子形成氢键，使其更难电离出h，d项正确。5按要求回答下列问题：(1)hcho分子的立体构型为_形，它加成产物的熔、沸点比ch4的熔、沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质) _ _。(2)s位于周期表中第_族，该族元素氢化物中，h2te比h2s沸点高的原因是_，h2o比h2te沸点高的原因是_。(3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_。(4)氨是一种易液化的气体，请简述其易液化的原因：_ _。(5)硫的氢化物在乙醇中的溶解度小于氧的氢化物的原因是_。(6)纳米tio2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如下图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_。答案(1)平面三角加成产物ch3oh分子之间能形成氢键(2)a两者均为分子晶体且结构相似，h2te相对分子质量比h2s大，分子间作用力更强两者均为分子晶体，h2o分子中存在氢键(3)硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高(4)氨分子间存在氢键，分子间作用力大，因而易液化(5)h2o与乙醇分子间形成氢键(6)化合物乙分子间形成氢键6(2019开封模拟) (1)如图所示是h2o2的空间构型，h2o2分子中每个氧原子都是_杂化，h2o2为_(填“极性”或“非极性”)分子。(2)已知高碘酸有两种形式，化学式分别为h5io6()和hio4，前者为五元酸，后者为一元酸。请比较二者酸性强弱：h5io6_(填“”“”或“”)hio4。依据是_。(3)已知：含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系一般为弱酸0，中强酸1，强酸2，很强酸3。亚磷酸h3po3和亚砷酸h3aso3分子式相似，但它们的酸性差别很大，h3po3是中强酸，h3aso3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为_，_。答案(1)sp3极性(2)mg2，cu2的配位数比mg2大，故乙二胺与cu2形成的配合物更稳定。(3)在蒸汽状态下fecl3以双聚分子存在，即分子式为fe2cl6；每个fe原子与3个cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另1个cl原子提供的孤对电子形成配位键，结构式可表示为或；由结构式可知，fe的配位数为4。答案(1)sp3sp3乙二胺的两个n提供孤对电子给金属离子形成配位键cu2(2)三角锥形低nh3分子间存在氢键(3)42(1)(2018全国卷，节选)lialh4是有机合成中常用的还原剂，lialh4中的阴离子空间构型是_、中心原子的杂化形式为_。lialh4中，存在_(填标号)。a离子键b键c键 d氢键(2)(2018全国卷，节选)根据价层电子对互斥理论，h2s、so2、so3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_形，其中共价键的类型有_种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中s原子的杂化轨道类型为_。(3)(2018全国卷，节选)znf2具有较高的熔点(872 )，其化学键类型是_；znf2不溶于有机溶剂而zncl2、znbr2、zni2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是_。中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(znco3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。znco3中，阴离子空间构型为_，c原子的杂化形式为_。解析(1)alh4中al采用sp3杂化，呈正四面体构型。四氢铝锂中存在离子键、配位键和共价键，配位键也是键。(2)价层电子对数包括成键电子对数和孤电子对数，h2s中s的成键电子对数为2，孤电子对数为2，故价层电子对数为4(或价层电子对数为4)，同理，so2中s的价层电子对数为3，so3中s的价层电子对数为3，h2s中s的价层电子对数不同于so2、so3。气态so3为单分子，分子中s无孤电子对，其分子的立体构型为平面三角形，s和o之间形成双键，故共价键有键和键两种。固态so3为三聚分子，分子中每个s与4个o成键，s无孤电子对，故原子的杂化