【志鸿优化设计】2014届高考化学一轮复习 物质结构与性质第2节分子结构与性质教学案 新人教版选修3

1 第第 2 2 节节 分子结构与性质分子结构与性质 考考纲纲点点击击 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 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 能用价层电子对互斥理 论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构 3 了解简单配合物的成键情况 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 一 共价键 1 本质 在原子之间形成 2 基本特征 具有 性和 性 3 共价键的类型 分类依据类型 键电子云 重叠 形成共价键的原子轨 道重叠方式 键电子云 重叠 极性键共用电子对 偏移形成共价键的电子对 是否偏移非极性键共用电子对 偏移 4 判断方法 1 键与 键 依据强度判断 键的强度较 较稳定 键强度较 比较容易 断裂 注意 NN 中的 键强度大 共价单键是 键 共价双键中含有 个 键 个 键 共价三键中含有 个 键 个 键 2 极性键与非极性键 看形成共价键的两原子 不同种元素的原子之间形成的是 性共价键 同种元素的 原子之间形成的是 性共价键 5 键参数 1 键能 原子形成 化学键释放的最低能量 键能越 化学键越稳定 2 键长 形成共价键的两个原子之间的 键长越 共价键越稳定 3 键角 在原子数超过 2 的分子中 两个共价键之间的夹角 如 O C O 键角为 H O H 键角为 6 等电子原理 相同 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 如 CO 和 即时训练即时训练 1 1 下列叙述正确的是 s 电子与 s 电子 p 电子形成的共价键一定是 键 H CN 中含有一个 键 三个 键 NaCl 中含有一个 键 甲烷中含有四个相同的极性共价键 乙烯中既含 键和 键 也含极性键和非极性键 2 HF 的键长小于 HCl 的 所以 HF 的键能小于 HCl 的 特别提示 1 并不是所有的分子都含有共价键 如单原子分子的稀有气体 2 两原 子之间形成的共价键中有且只有一个 键 3 键能 键长决定分子的稳定性 键长 键 角决定分子的空间构型 二 分子的立体构型 1 价层电子对互斥模型 对于 ABn型分子的立体构型 1 中心原子 A 的价电子都用于形成共价键 无孤对电子 则n 2 时 形 n 3 时 形 n 4 时 形 2 中心原子 A 有未用于形成共价键的价电子 有孤对电子 则n 2 时 形 n 3 时 形 2 杂化轨道理论 1 sp 杂化 sp 杂化轨道由 和 组合而成 杂化轨道间夹角为 呈 形 2 sp2杂化 sp2杂化轨道由 和 组合而成 杂化轨道间夹角为 呈 3 sp3杂化 sp3杂化轨道由 和 组合而成 杂化轨道间夹角为 呈 形 特别提示 注意电子对的空间构型与分子的空间构型有所不同 当分子中无孤对电子 时 电子对的空间构型与分子的空间构型相同 当分子中有孤对电子时 电子对的空间构 型与分子的空间构型不同 3 配位键 1 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 2 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 NO等 含有空轨道的微粒有 过渡金属的原子或 2 离子 3 配位化合物的组成 如对于硫酸四氨合铜 化学式为 Cu NH3 4 SO4称为配位化合物 简称配合物 Cu2 有 空轨道为中心离子 NH3有孤对电子为配体 配位键的数目为 4 配位数为 4 表示为 NH的形成为 4 在 NH中 虽然有一个 N H 键形成过程与其他三个 N H 4 键形成过程不同 但是一旦形成之后 四个共价键就完全相同 即时训练即时训练 2 2 1 填写下列表格 分子类型实例结构式立体构型 中心原子的杂 化方式 中心原子的 孤对电子数 CO2 三原子 H2O HCHO 四原子 NH3 3 五原子 CH4 2 在 Cu NH3 4 2 中含有 中心离子是 配体为 三 分子的性质 1 分子的极性 非极性分子极性分子 形成原因 正电中心和负电中心 的分 子 正电中心和负电中心 的 分子 存在的共价键 键或 键 键 分子内原子排列 2 范德华力 氢键 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 又称分子间 作用力 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 性很强的原子形成的作 用力 相邻原子间通过共用 电子对所形成的相互 作用 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 强度比较 影响强度的 因素 随着分子极性和相对分子 质量的增大而 组成和结构相似的物质 相对分子质量越大 分子间 作用力 对于 A H B A B 的电负性越大 B 原子 的半径越小 作用力 成键原子半径越小 键长 键能越 大 共价键越 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 F2 Cl2 Br2 I2 CF4 CCl4 CBr4 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 H2O H2S HF HCl N H3 PH3 影响分子的稳定性 共价键键能越大 分子稳定性 3 溶解性 1 相似相溶 的规律 非极性溶质一般能溶于 极性溶质一般能溶于 如果存在氢键 则溶剂与溶质之间的氢键作用力越大 溶解性 2 相似相溶 还适用于分子结构的相似性 如乙醇与水 而戊醇在水中的溶 解度明显 3 如果溶质与水发生反应 将增大物质的溶解度 如 等 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 导致 R O H 中 O 的电子向 偏移 在水分子的作用下越 电离 出 H 酸性越 如 H2SO3 H2SO4 即时训练即时训练 3 3 下列说法中正确的是 甲烷是由极性键构成的非极性分子 水是非极性分子 乙醇分子跟水分子之间只存在范德华力 甲烷可与水形成氢键 HF 的相对分子质量小于 HCl 的 所以 HF 的沸点小于 HCl 的 汽油易溶于四氯化碳符合 相似相溶 规律 邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸均可以形成氢键 但对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基 4 苯甲酸的 酸性由强到弱的顺序为 HClO2 HClO3 二氯甲烷属于手性分子 一 分子的空间构型与杂化方式的判断 1 根据分子结构式进行推断 1 公式 杂化轨道数 中心原子孤电子对数 未参与成键 中心原子形成的 键个数 2 中心原子形成 键个数的判断方法 因为两原子之间只能形成一个 键 所以中心原子形成的 键个数 中心原子结合 的原子数 3 中心原子孤电子对数的判断方法 依据经验公式进行计算 对于通式 AX中心原子 A 未用于成键的孤电子对数 n m 如 SO中的孤电子对数 A的族序数 X能接受的最多电子数 m n 22 4 0 NH中的孤电子对数 0 HCN 中的孤电子对数 6 2 4 2 2 4 5 4 1 2 0 4 1 3 2 根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数 如 HCN 结构简式 H CN 中心 原子 C 形成两个 键 C 原子的四个价电子全部参与成键无孤电子对 H2O 结构式 H O H 中心原子 O 形成两个 键 O 只有两个价电子参与成键 还余四个电子形成两对 孤电子对 2 根据分子的空间构型推断杂化方式 多原子 3 个或 3 个以上 分子的立体结构与中心杂化方式的对照 分子的立体结构正四面体形三角锥形V 形平面三角形V 形直线形 杂化类型 sp3sp2sp 1 只要分子构型为直线形的 中心原子均为 sp 杂化 同理 只要中心原子是 sp 杂化 的 分子构型均为直线形 2 只要分子构型为平面三角形的 中心原子均为 sp2杂化 3 只要分子中的原子不在同一平面内的 中心原子均是 sp3杂化 4 V 形分子的判断需要借助孤电子对数 孤电子对数是 1 的中心原子是 sp2杂化 孤 电子对数是 2 的中心原子是 sp3杂化 3 根据等电子体原理结构相似推断 如 CO2是直线形分子 CNS NO N与 CO2是等电子体 所以分子构型均为直线 2 3 形 中心原子均采用 sp 杂化 例 1 判断下列物质的立体结构和杂化类型 BF3 PF3 SO3 SO2 H2S HCHO NH H3O 4 二 分子的结构和性质 1 分子极性的判断方法 1 只含非极性键的分子一定是非极性分子 如 H2 P4等 2 含极性键的双原子分子一定是极性分子 如 HCl CO 等 3 ABn n 3 型分子 根据分子构型判断 若分子是对称的 直线形 正三角形 正四面体形等 极性键的极性向量和等于零时 为非极性分子 否则是极性分子 如 CH4 CO2等含有极性键 是非极性分子 H2O NH3等 含有极性键 是极性分子 利用孤电子对判断 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 5 利用化合价判断 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 BCl3 CO2是非极性分子 SO2 NF3是极性分子 2 物质的熔沸点及氢键 1 分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断 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 克服分子间引力使 物质液化和气化就需要更多的能量 熔沸点越高 但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反 常地高 2 易形成氢键的元素 位于第二周期右边的三种电负性比较大的元素 N O F 易形成氢键 N O F 三种元 素对应氢化物 NH3 H2O HF 中由于存在氢键 使得它们氢化物的沸点比同族其他元素氢化 物的沸点反常地高 例 2 第四周期的 Cr Fe Co Ni Cu Zn 等许多金属能形成配合物 1 NH3是一种很好的配体 氨气是 填 极性 或 非极性 分子 氨气分子 的沸点 填 高于 等于 或 低于 AsH3 2 科学家通过 X 射线测得胆矾结构示意图可简单表示如下 图中虚线表示的作用力为 3 胆矾溶液与氨水在一定条件下可以生成 Cu NH3 4SO4 H2O 晶体 在 Cu NH3 4SO4 H2O 晶体中 Cu NH3 4 2 为平面正方形结构 则呈正四面体结构的原子团或分子是 其中心原子的杂化轨道类型是 4 金属镍粉在 CO 气流中轻微加热 生成无色挥发性液态 Ni CO 4 呈正四面体构型 试推测四羰基镍的晶体类型是 Ni CO 4易溶于 填下列选项 A 水 B 四氯化碳 C 苯 D 硫酸镍溶液 1 高考集萃 1 2012 课标全国理综 S 单质的常见形式为 S8 其环状结构如图所 示 S 原子采用的轨道杂化方式是 H2Se 的酸性比 H2S 填 强 或 弱 气态 SeO3分子的立体构型为 SO的立体构型为 2 3 H2SeO3的K1和K2分别为 2 7 10 3和 2 5 10 8 H2SeO4第一步几乎完全电离 K2 为 1 2 10 2 请根据结构与性质的关系解释 a H2SeO3和 H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因 b H2SeO4比 H2SeO3酸性强的原因 2 2012 福建理综 硅烷 SinH2n 2 的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示 呈现这种变化关系的原因是 6 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 a 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 b 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 3 2012 海南化学 氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物 这两种化合物都可 用于催化乙炔聚合 其阴离子均为无限长链结构 如下图 a 位置上 Cl 原子的杂化轨道类 型为 已知其中一种化合物的化学式为 KCuCl3 另一种的化学式为 金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应 但可与氨水和过氧化氢的混合溶 液反应 其原因是 反应的化学方程式为 2 高考集萃 1 2012 江苏化学 NO的空间构型 用文字描述 3 在铜锰氧化物的催化下 CO 被氧化成 CO2 HCHO 被氧化成 CO2和 H2O a 根据等电子原理 CO 分子的结构式为 b H2O 分子中 O 原子轨道的杂化类型为 c 1 mol CO2中含有的 键数目为 向 CuSO4溶液中加入过量 NaOH 溶液可生成 Cu OH 4 2 不考虑空间构型 Cu OH 4 2 的结构可用示意图表示为 2 2012 山东理综 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 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 O C H 键角 填 大于 等于 或 小于 甲醛 分子内的 O C H 键角 3 2012 海南化学 下列有关元素锗及其化合物的叙述中正确的是 A 锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳 B 四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型 C 二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物 D 锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质 3 1 在 BF3分子中 F B F 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的立体结构为 4 2 H 可与 H2O 形成 H3O H3O 中 O 原子采用 杂化 H3O 中 H O H 键角比 H2O 中 H O H 键角大 原因为 3 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 4 H2O 分子内的 O H 键 分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 7 HOCHO 的沸点比高 原因是 4 铜是重要金属 Cu 的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途 如 CuSO4溶液 常用作电解液 电镀液等 请回答以下问题 1 CuSO4可由金属铜与浓硫酸反应制备 该反应的化学方程式为 2 CuSO4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分 其原因是 3 SO的立体构型是 其中 S 原子的杂化轨道类型是 2 4 8 参考答案参考答案 基础梳理整合基础梳理整合 一 1 共用电子对 2 饱和 方向 3 头碰头 肩并肩 发生 不发生 4 1 大 小 一 一 一 两 2 极 非极 5 1 气态基态 1 mol 大 2 核间距 短 3 180 105 6 原子总数 价电子总数 相似 N2 即时训练 1 答案 答案 二 1 1 直线 平面三角 正四面体 2 V 三角锥 2 1 1 个 s 轨道 1 个 p 轨道 180 直线 2 1 个 s 轨道 2 个 p 轨道 120 平面三角形 3 1 个 s 轨道 3 个 p 轨道 109 28 正四面体 即时训练 2 1 O C O 直线形 sp 0 H O H V 形 sp3 2 平面三角形 sp2 0 三角锥形 sp3 1 正四面体形 sp3 0 2 共价键 配位键 Cu2 NH3 三 1 重合 不重合 非极性 极性 极性 对称 不对称 2 共价键 氢键 范德华力 增大 越大 越大 越短 稳定 越强 3 1 非极性溶剂 极性溶剂 越大 2 互溶 减小 3 SO2与 H2O 4 高 R 易 强 即时训练 3 答案 答案 核心归纳突破核心归纳突破 例 1 答案 答案 平面三角形 sp2 三角锥形 sp3 平面三角形 sp2 V 形 sp2 V 形 sp3 平面三角形 sp2 正四面体 sp3 三角锥形 sp3 解析 解析 BF3 B 最外层有 3 个电子分别与 3 个 F 原子形成 3 个 键 是 sp2杂化 平面 三角形 PF3 P 最外层有 5 个电子与 3 个 F 原子形成 3 个 键后还余 1 对孤电子对 是 sp3杂化 三角锥形 SO3 孤电子对数 0 键个数 3 所以是 sp2杂化 6 2 3 2 平面三角形 SO2 孤电子对数 1 键个数 2 所以是 sp2杂化 V 形 6 2 2 2 H2S 孤电子对数 2 键个数 2 所以是 sp3杂化 V 形 HCHO 孤电子 6 1 2 2 对数 0 键个数 3 所以是 sp2杂化 平面三角形 NH 孤电子对 4 1 2 2 2 4 9 数 0 键个数 4 所以是 sp3杂化 正四面体 H3O 孤电子对数 5 1 4 1 2 1 键个数 3 所以是 sp3杂化 三角锥形 6 1 3 1 2 例 2 答案 答案 1 极性 高于 2 氢键 配位键 3 SO sp3 4 分子晶体 2 4 B C 解析 解析 1 NH3中氮原子有孤电子对 是极性分子 能形成氢键 所以熔沸点高 2 氧 与铜形成的是配位键 H 与 O 形成的是氢键 3 晶体中含有的原子团或分子为 Cu NH3 4 2 NH3 SO H2O SO中 S 的孤电子对数 0 S 与 O 形成四个 2 42 4 6 2 4 2 2 键 所以 S 是 sp3杂化 SO为正四面体结构 4 由熔沸点低 易挥发可知 Ni CO 4是 2 4 分子晶体 由立体构型可知是非极性分子 演练巩固提升演练巩固提升 1 答案 答案 1 sp3 强 平面三角形 三角锥形 a 第一步电离后生成的负离子 较难再进一步电离出带正电荷的氢离子 b H2SeO3和 H2SeO4可表示为 HO 2RO 和 HO