高考化学大一轮复习3.2分子结构与性质课件新人教版.ppt

第2节分子结构与性质 考纲要求 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空间结构 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 3 基础梳理 考点突破 1 共价键的本质与特征共价键的本质是原子之间形成共用电子对 方向性和饱和性是共价键的特征 2 共价键的种类 4 基础梳理 考点突破 5 基础梳理 考点突破 4 等电子原理原子总数相同 价电子总数相同的分子 即等电子体 具有相似的化学键特征 它们的许多性质相似 如CO和N2 6 基础梳理 考点突破 自主巩固判断正误 正确的画 错误的画 1 键可以绕键轴旋转 键不能绕键轴旋转 2 气体单质中一定存在 键 可能存在 键 3 只有非金属原子之间才能形成共价键 4 在所有分子中都存在化学键 5 键比 键的电子云重叠程度大 形成的共价键强 6 键能单独形成 而 键一定不能单独形成 7 碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍 8 键长等于成键两原子的半径之和 9 所有的共价键都有方向性 10 O2分子中仅含非极性键 11 CH4与互为等电子体 7 基础梳理 考点突破 1 键与 键的判断方法 1 依据重叠方式判断 s电子与s电子 p电子形成的共价键一定是 键 2 依据单 双键进行判断 共价单键是 键 共价双键中含有一个 键和一个 键 共价三键中含有一个 键和两个 键 3 依据强度方式判断 键的强度较大 较稳定 键活泼 比较容易断裂 注意N N中的 键强度较大 2 极性键与非极性键的判断 1 看形成共价键的两原子 不同种元素的原子之间形成的是极性共价键 同种元素的原子之间形成的是非极性共价键 2 看电子对的偏移 有偏移的为极性键 无偏移的为非极性键 3 看电负性 成键原子电负性不同 即不同种元素形成的为极性键 8 基础梳理 考点突破 9 基础梳理 考点突破 4 根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型 并推测其物理性质 1 BN x与 C2 x N2O与CO2等也是等电子体 2 硅和锗是良好的半导体材料 它们的等电子体磷化铝 AlP 和砷化镓 GaAs 也是很好的半导体材料 3 白锡 Sn2 与锑化铟是等电子体 它们在低温下都可转变为超导体 4 SiCl4 的原子数目和价电子总数都相等 它们互为等电子体 都形成正四面体形 特别提醒等电子体结构相同 物理性质相近 但化学性质不同 10 基础梳理 考点突破 例1 2015山东理综 33节选 已知反应Cl2 g 3F2 g 2ClF3 g H 313kJ mol 1 F F键的键能为159kJ mol 1 Cl Cl键的键能为242kJ mol 1 则ClF3中Cl F键的平均键能为kJ mol 1 2 2015全国 37节选 碳在形成化合物时 其键型以共价键为主 原因是 CS2分子中 共价键的类型有 方法技巧反应热与键能 H 反应物总键能 生成物总键能 答案 1 172 2 C有4个价电子且半径小 难以通过得或失电子达到稳定电子结构 键和 键 11 基础梳理 考点突破 12 基础梳理 考点突破 跟踪训练1 已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物 试根据有关信息完成下列问题 1 水是维持生命活动所必需的一种物质 1mol冰中有mol氢键 用球棍模型表示的水分子结构是 13 基础梳理 考点突破 2 已知H2O2分子的结构如图所示 H2O2分子不是直线形的 两个氢原子犹如在半展开的书的两面上 两个氧原子在书脊位置上 书页夹角为93 52 而两个O H键与O O键的夹角均为96 52 试回答 H2O2分子的电子式是 结构式是 H2O2分子是含有键和键的分子 填 极性 或 非极性 H2O2难溶于CS2 简要说明理由 H2O2中氧元素的化合价是 简要说明原因 14 基础梳理 考点突破 答案 1 2 B 2 H O O H 极性非极性极性 因H2O2为极性分子 而CS2为非极性溶剂 根据 相似相溶 规律 H2O2难溶于CS2 1价因O O键为非极性键 而O H键为极性键 共用电子对偏向氧 故氧为 1价解析 1 在冰中 每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键 按 均摊法 计算 相当于每个水分子有2个氢键 水分子为V形结构 2 由H2O2的空间结构可知 H2O2是极性分子 分子内既有极性键 又有非极性键 根据 相似相溶 规律可知H2O2难溶于CS2 15 基础梳理 考点突破 2 2016广东模块学业考试 O3能吸附有害紫外线 是人类赖以生存的保护伞 O3分子的结构如图所示 呈V形 键角116 5 三个氧原子以一个氧原子为中心 与另外两个氧原子分别构成一个非极性共价键 中间氧原子提供2个电子 旁边两个氧原子分别各提供1个电子 构成一个特殊的化学键 三个氧原子均等地享有这4个电子 请回答 1 题中非极性共价键是 填 或 下同 键 特殊的化学键是键 16 基础梳理 考点突破 2 1919年 Langmuir提出等电子体的概念 由短周期元素组成的粒子 只要其原子数相等 各原子外层电子数之和相等 也可互称为等电子体 等电子体的结构相似 物理性质相近 根据等电子原理 下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是 填字母 A H2OB CO2C SO2D BeCl2 3 原子中没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对 则O3分子有对孤电子对 4 下列有关说法中正确的是 填字母 A 臭氧和氧气互为同素异形体 它们在水中的溶解度相近B 臭氧和氧气的相互转化能保持大气中臭氧的含量基本稳定C 臭氧转化为氧气和氧气转化为臭氧均需要吸收能量D 向大气中排放氮的氧化物和氟氯代烃均能加快臭氧的分解 答案 1 2 C 3 5 4 BD 17 基础梳理 考点突破 解析 1 特殊的化学键为 键 而相邻的氧原子之间的非极性共价键为 键 2 O3 SO2是均由3个原子组成 价电子数均为18的等电子体 3 在O3中 根据图示 形成共价键的电子共有8个 所以孤电子对数为5 4 O2与O3互为同素异形体 O2为非极性分子 O3为极性分子 所以O3在水中的溶解度较大 A错误 O3转化为O2释放能量 O2转化为O3吸收能量 C错误 18 基础梳理 考点突破 分子的空间结构1 价层电子对互斥理论 1 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 2 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 19 基础梳理 考点突破 20 基础梳理 考点突破 2 杂化轨道理论当原子成键时 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 sp杂化 sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道组合而成 杂化轨道间夹角为180 呈直线形 如H C C H sp2杂化 sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道组合而成 杂化轨道间夹角为120 呈平面三角形 如HCHO sp3杂化 sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道组合而成 杂化轨道间夹角为190 28 呈正四面体形 如CH4 21 基础梳理 考点突破 3 配位键与配合物 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称孤电子对 配位键 成键原子一方提供孤电子对 另一方提供空轨道 含有孤电子对的微粒有 分子如CO NH3 H2O等 离子如Cl CN 等 含有空轨道的微粒有 过渡金属的原子或离子 配位键的表示方法 如A B A表示提供孤电子对的原子 B表示接受孤电子对的原子 22 基础梳理 考点突破 2 配位化合物 配合物 定义 由金属离子 或原子 与某些分子或离子 称为配体 以配位键结合而成的化合物 组成 形成条件 a 中心原子有空轨道 如Fe3 Cu2 Zn2 Ag 等 b 配位体有孤电子对 如H2O NH3 CO F Cl CN 等 23 基础梳理 考点突破 立体构型 只含一种配体 配位数是2时 直线形 如 Ag NH3 2 配位数是3时 平面三角形 如 HgI3 配位数为4时 正四面体形 如 ZnCl4 2 平面正方形 如 PtCl4 2 24 基础梳理 考点突破 自主巩固 1 指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式 立体构型 CS2分子中的C为sp杂化 分子的结构式为S C S 立体构型为直线形 25 基础梳理 考点突破 2 已知H2O NH3 CH4三种分子中 键角由大到小的顺序是CH4 NH3 H2O 请分析可能的原因是CH4分子中的碳原子没有孤电子对 NH3分子中氮原子上有1对孤电子对 H2O分子中氧原子上有2对孤电子对 随着孤电子对的增多 对成键电子对的排斥作用增大 故键角减小 26 基础梳理 考点突破 1 判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法 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 则分子或离子的中心原子发生sp3杂化 若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形 则分子或离子的中心原子发生sp2杂化 若杂化轨道在空间的分布呈直线形 则分子或离子的中心原子发生sp杂化 27 基础梳理 考点突破 28 基础梳理 考点突破 2 判断分子或离子立体构型 三步曲 第一步 确定中心原子上的价层电子对数 a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数 b为非中心原子所能接受的电子数 x为非中心原子的原子个数 29 基础梳理 考点突破 第二步 确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用 它们趋向于尽可能的相互远离 这样已知价层电子对的数目 就可以确定它们的立体构型 第三步 分子或离子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分 价层电子对的总数减去成键电子对数 得孤电子对数 根据成键电子对数和孤电子对数 可以确定相应的较稳定的分子立体构型 30 基础梳理 考点突破 例2 2016江苏化学 21A Zn CN 4 2 在水溶液中与HCHO发生如下反应 1 Zn2 基态核外电子排布式为 2 1molHCHO分子中含有 键的数目为mol 3 HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是 4 与H2O分子互为等电子体的阴离子为 5 Zn CN 4 2 中Zn2 与CN 的碳原子形成配位键 不考虑空间构型 Zn CN 4 2 的结构可用示意图表示为 31 基础梳理 考点突破 答案 1 1s22s22p63s23p63d10 或 Ar 3d10 2 3 3 sp3和sp 32 基础梳理 考点突破 33 基础梳理 考点突破 跟踪训练3 1 2015课标全国 CS2分子中碳原子的杂化轨道类型是 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 2015课标全国 P和Cl反应可生成组成比为1 3的化合物E E的立体构型为 中心原子的杂化轨道类型为 化合物Cl2O的立体构型为 中心原子的价层电子对数为 Cl2与湿润的Na2CO3反应可制备Cl2O 其化学方程式为 3 2015江苏化学 CH3COOH中碳原子轨道杂化类型为 1molCH3COOH分子中含有 键的数目为 34 基础梳理 考点突破 答案 1 spCO2 SCN 或COS等 2 三角锥形sp3V形42Cl2 2Na2CO3 H2O Cl2O 2NaHCO3 2NaCl 或2Cl2 Na2CO3 Cl2O CO2 2NaCl 3 sp3 sp27mol或7NA 35 基础梳理 考点突破 36 基础梳理 考点突破 4 2016陕西汉中第二次质检 卤族元素是典型的非金属元素 卤素单质及其化合物在生产和生活中都有重要的用途 请回答下列问题 1 同主族元素的电负性大小存在一定的规律 卤族元素 F Cl Br I 中 电负性最大的是 2 不同卤素原子之间可形成卤素互化物 如IBr BrI3 BrF5 IF7等 卤素互化物中的化学键类型有 填字母 A 极性键B 非极性键C 离子键D 键 3 BeCl2的分子空间构型为 BF3分子中B F键的键角为 4 CCl4分子中的碳原子和NF3分子中的氮原子的杂化方式分别为 37 基础梳理 考点突破 5 HF的相对分子质量小于HCl 但其沸点却高于HCl 其原因是 答案 1 F 2 AD 3 直线形120 4 sp3sp3 5 HF存在分子间氢键 而HCl不存在分子间氢键 6 KMgF3 38 基础梳理 考点突破 解析 1 同主族元素自上而下电负性减弱 故电负性I Br Cl F 电负性最大的是F 2 不同卤素原子之间可形成卤素互化物 如IBr BrI3 BrF5 IF7等都是共价化合物 分子中含有极性键和 键 故选AD 3 BeCl2中Be是sp杂化 是直线形结构 两个Be Cl键间的夹角为180 BF3分子的中心原子硼原子形成3个 键 中心原子上的孤电子对数 3 3 1 0 所以BF3分子的VSEPR模型是平面三角形 中心原子上没有孤电子对 所以其空间构型也是平面三角形 键角是120 4 CCl4中碳原子和氯原子形成四个单键 NF3分子中N和F原子形成三个单键 还有1个孤电子对 故杂化方式相同 都是sp3杂化 5 HF分子间存在氢键 而HCl分子间不存在氢键 故HF的沸点高于HCl 39 基础梳理 考点突破 40 基础梳理 考点突破 1 分子间作用力 1 定义 物质分子间普遍存在的一种相互作用 2 分类 41 基础梳理 考点突破 42 基础梳理 考点突破 2 范德华力 氢键 共价键的比较 43 基础梳理 考点突破 44 基础梳理 考点突破 45 基础梳理 考点突破 46 基础梳理 考点突破 3 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 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 4 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值越大 R的正电性越高 导致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 酸性越强 如H2SO3 H2SO4 47 基础梳理 考点突破 自主巩固判断正误 正确的画 错误的画 1 以极性键结合起来的分子不一定是极性分子 2 非极性分子中 一定含有非极性共价键 3 氨水中氨分子与水分子间形成了氢键 4 乙醇分子和水分子间只存在范德华力 5 碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键 6 水分子间既存在范德华力 又存在氢键 7 氢键具有方向性和饱和性 8 H2和O2之间存在氢键 9 H2O2分子间存在氢键 48 基础梳理 考点突破 10 卤素单质 卤素氢化物 卤素碳化物 即CX4 的熔 沸点均随着相对分子质量的增大而增大 11 氢键的存在一定能使物质为熔 沸点升高 12 极性分子中可能含有非极性键 13 H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键 49 基础梳理 考点突破 1 分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型两方面共同决定 50 基础梳理 考点突破 2 判断ABn型分子极性的经验规律 1 若中心原子A中无孤电子对 则为非极性分子 有孤电子对 则为极性分子 2 中心原子A的化合价的绝对值 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 如BCl3 CO2是非极性分子 SO2 NF3是极性分子 51 基础梳理 考点突破 例3 1 2015全国 37节选 氧元素有两种同素异形体 其中沸点高的是 填分子式 原因是 2 2015山东理综 33节选 CaF2难溶于水 但可溶于含Al3 的溶液中 原因是 用离子方程式表示 已知在溶液中可稳定存在 F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物 例如ClF3 BrF3等 ClF3的熔 沸点比BrF3的 填 高 或 低 3 2015江苏化学 21节选 Cr3 基态核外电子排布式为 配合物 Cr H2O 6 3 中 与Cr3 形成配位键的原子是 填元素符号 与H2O互为等电子体的一种阳离子为 填化学式 H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶 除因为它们都是极性分子外 还因为 52 基础梳理 考点突破 答案 1 O3O3相对分子质量较大 范德华力大 3 1s22s22p63s23p63d3或 Ar 3d3OH2F H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键 53 基础梳理 考点突破 易错警示氢键除影响物质的熔 沸点外 还影响物质的溶解度 如乙醇和水能以任意比互溶 以及物质的密度 如冰的密度比水小 但氢键只是一种分子间较强的作用力 不能影响分子的化学性质 54 基础梳理 考点突破 跟踪训练5 2016黑龙江哈尔滨统考 X Y Z Q E五种元素中 X原子核外的M层中只有两对成对电子 Y原子核外的L层电子数是K层的两倍 Z是地壳内含量 质量分数 最高的元素 Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和 E在元素周期表的各元素中电负性最大 请回答下列问题 1 X Y的元素符号依次为 2 XZ2与YZ2分子的立体结构分别是和 相同条件下两者在水中的溶解度较大的是 写分子式 理由是 3 Q的元素符号是 它的基态原子的核外电子排布式为 在形成化合物时它的最高化合价为 4 用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键 55 基础梳理 考点突破 答案 1 S C 2 V形直线形SO2CO2是非极性分子 SO2和H2O都是极性分子 根据 相似相溶 原理 SO2在H2O中的溶解度较大 3 Cr1s22s22p63s23p63d54s1 或 Ar 3d54s1 6 4 F H F F H O O H F O H O 56 基础梳理 考点突破 解析 1 X原子核外的M层中只有两对成对电子 则M层的电子排布图为 故X为S Y原子核外的L层电子数是K层的两倍 则Y原子的核外电子排布式为1s22s22p2 故Y为C 2 Z是地壳内含量 质量分数 最高的元素 则Z为O SO2 CO2的立体结构分别为V形 直线形 3 Q的核电荷数为24 则Q为Cr 其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1 其价电子排布式为3d54s1 则Cr的最高化合价为 6价 4 元素周期表中F的电负性最强 HF溶液中 HF与HF H2O与H2O HF与H2O之间均可形成氢键 57 基础梳理 考点突破 6 2016宁夏大学附属中学第五次月考 已知A B C D E都是元素周期表中的前四周期的元素 它们的核电荷数A B C D E 其中B D E原子最外层电子层的p能级 轨道 上的电子处于半充满状态 通常情况下 A的一种氧化物分子为非极性分子 其晶胞结构如图所示 原子序数为31的元素镓 Ga 与元素B形成的一种化合物是继以C单质为代表的第一代半导体材料和GaE为代表的第二代半导体材料之后 在近10年迅速发展起来的第三代新型半导体材料 58 基础梳理 考点突破 试回答下列问题 1 基态镓原子的核外电子排布式为 2 A B C的第一电离能由大到小的顺序为 用元素符号表示 3 B元素的单质一个分子中有个 键 与其互为等电子体的物质的化学式可能为 任写一种 4 上述A的氧化物分子的中心原子采取杂化 其晶胞中微粒间的作用力为 5 EH3分子的空间构型为 其沸点与BH3相比 填 高 或 低 原因是 6 向CuSO4溶液中逐滴加入BH3的水溶液 先生成蓝色沉淀 后沉淀逐渐溶解得到深蓝色的透明溶液 请写出沉淀溶解的离子方程式 59 基础梳理 考点突破 答案 1 1s22s22p63s23p63d104s24p1或 Ar 3d104s24p1 2 N C Si 3 2CO 或CN 等 4 sp分子间作用力 或范德华力 5 三角锥形低NH3分子间存在氢键 6 Cu OH 2 4NH3 H2O Cu NH3 4 2 2OH 4H2O解析 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B D E原子最外层的p能级上的电子处于半充满状态 则B应为N 其电子排布式应为1s22s22p3 D为P 其电子排布式应为1s22s22p63s23p3 A的一种氧化物分子为非极性分子 由晶胞结构可知该氧化物为CO2 则A为C 由 以C单质为代表的第一代半导体材料和以GaE为代表的第二代半导体材料 可推知C为Si E为As 60 基础梳理 考点突破 1 Ga的原子序数为31 则基态镓原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或 Ar 3d104s24p1 2 一般地 元素的非金属性越强 第一电离能越大 则第一电离能为N C Si 3 氮气的结构式为N N 一个分子中含有2个 键 具有相同原子数和价电子总数的微粒互为等电子体 则与其互为等电子体的物质的化学式可能为CO或CN 等 4 题中A的氧化物分子为CO2 为直线形结构 则中心碳原子采取sp杂化 属于分子晶体 其晶胞中微粒间的作用力为分子间作用力 5 E为砷 砷化氢分子的空间构型与氨气分子相似 均为三角锥形 因氨气分子间能形成氢键 砷化氢分子间不能形成氢键 则AsH3沸点比NH3的低 6 向硫酸铜溶液中逐滴加入氨气的水溶液 得到深蓝色的透明溶液 生成四氨合铜络离子 离子反应方程式为Cu OH 2 4NH3 H2O Cu NH3 4 2 2OH 4H2O 61 基础梳理 考点突破 1 共价键的3种分类 1 极性键和非极性键 2 键和 键 3 单键 双键 三键2 极性分子和非极性分子的区别3 原子轨道杂化的3种常见方式sp杂化 sp2杂化 sp3杂化4 作用力大小比较的一种关系共价键 氢键 范德华力 62 基础梳理 考点突破 63 1 2 3 4 5 1 2016课标全国乙 37节选 锗 Ge 是典型的半导体元素 在电子 材料等领域应用广泛 Ge与C是同族元素 碳原子之间可以形成双键 三键 但锗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 答案 锗原子半径大 原子间形成的 键较长 p p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠 难以形成 键 64 1 2 3 4 5 2 2016课标全国甲 37节选 东晋 华阳国志 南中志 卷四中已有关于白铜的记载 云南镍白铜 铜镍合金 闻名中外 曾主要用于造币 亦可用于制作仿银饰品 硫酸镍溶于氨水形成 Ni NH3 6 SO4蓝色溶液 1 Ni NH3 6 SO4中阴离子的立体构型是 2 在 Ni NH3 6 2 中Ni2 与NH3之间形成的化学键称为 提供孤电子对的成键原子是 3 氨的沸点 填 高于 或 低于 膦 PH3 原因是 氨是分子 填 极性 或 非极性 中心原子的轨道杂化类型为 答案 1 正四面体 2 配位键N 3 高于NH3分子间可形成氢键极性sp3 65 1 2 3 4 5 2 Ni NH3 6 2 为一种配离子 Ni2 与NH3之间以配位键结合 NH3中的氮原子提供孤电子对 3 NH3分子间存在氢键 而PH3分子间只存在范德华力 氢键的强度大于范德华力 故氨的沸点高于PH3 氨分子为三角锥形分子 为极性分子 中心原子氮原子采用sp3杂化 66 1 2 3 4 5 3 2016课标全国丙 37节选 砷化镓 GaAs 是优良的半导体材料 可用于制作微型激光器或太阳能电池的材