2分子结构与性质复习

1 分子结构与性质复习 最新考纲 1 了解共价键的主要类型 键和 键 能用键长 键能 键角等说明简单分子的某些 性质 根据键能数据计算反应热 2 了解简单配合物的成键情况 3 了解化学键和分子间作用力的区别 4 了解氢键的存在对物质性质的影响 能列举含氢键的物质 网络构建 分子极性Error 分子间作用力Error 特殊分子Error 一 共价键 1 概念 原子之间通过共用电子对所形成的相互作用 叫做共价键 2 成键粒子 原子 成键元素的电负性差别较小 3 成键性质 共用电子对对两原子的电性作用 4 成键条件 同种非金属原子或不同种非金属原子之间 且成键的原子最外层电子不 一定达饱和状态 5 共价键的本质 成键原因 1 成键原子相互靠近 自旋方向相反的两个电子形成共 用电子对 发生电子云重叠 且各原子最外层电子数目一般能达到饱和 通常为 8 电子稳定 结构 由不稳定变稳定 2 两原子核都吸引共用电子对 使之处于平衡状态 3 原子通 过共用电子对形成共价键后 体系总能量降低 6 共价键类型包括 键和 键 1 键 键 形成共价键的未成对电子的原子轨道采取 头碰头 的重叠 这种共价键叫 键 键的类型 据成键电子原子轨道的不同 键可分为 s s 键 s p 键 p p 键 键的特征 a 以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作 共价键电子云的图形 不变 这种特征称为轴对称 b 形成 键的原子轨道重叠程度较大 故 键有较强稳定性 键的存在 共价单键为 键 共价双键和三键中存在 键 通常含一个 键 2 键 2 键 形成共价键的未成对电子的原子轨道 采取 肩并肩 式重叠 这种共价键叫 键 键的特征 a 每个 键的电子云由两块组成 分别位于由两原子核构成平面的两侧 如果以它们 之间包含原子核的平面为镜面 它们互为镜像 这种特征称为镜像对称 b 形成 键时电子云重叠程度比 键小 键没有 键牢固 键的存在 键通常存在于双键或三键中 3 价键轨道 键和 键总称价键轨道 4 键 键存在规律 共价单键为 键 共价双键中有一个 键 一个 键 共价三键由一个 键和两 个 键组成 C2H6 C2H4中的化学键 C2H6中只有 键 C2H4中有 C H 键 C C中有一个 键 和一个 键 7 共价键的特征 1 共价键的饱和性 按照共价键的共用电子对理论 一个原子有几个未成对电子 便可和几个自旋相反的 电子配对成键 这就是共价键的 饱和性 H 原子 Cl 原子都只有一个未成对电子 因而 只能形成 H2 HCl Cl2分子 不能形成 H3 H2Cl Cl3等分子 共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成 2 共价键的方向性 共价键形成时 两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重 叠 而且原子轨道重叠越多 电子在两核间出现概率较多 形成的共价键越牢固 电子所在 的原子轨道都有一定的形状 所以要取得最大重叠 共价键必然有方向性 同种分子 如 HX 中成键原子电子云 原子轨道 重叠程度越大 形成的共价键越牢固 分子结构越稳定 如 HX 的稳定性 HF HCl HBr HI 8 共价键的键参数 1 键能 键能 气态基态原子形成 1 mol 化学键释放的最低能量 单位 kJ mol 1 用EA B表示 如 H H 键的键能为 436 0 kJ mol 1 NN 键的键 能为 946 kJ mol 1 应为气态基态原子 保证释放能量最低 键能为衡量共价键稳定性的参数 键能越大 即形成化学键时释放的能量越多 形成 的化学键越牢固 结构相似的分子中 化学键键能越大 分子越稳定 2 键长 键长 形成共价键的两个原子之间的核间距为键长 因成键时原子轨道发生重叠 键长小于成键原子的原子半径之和 键长是衡量共价键稳定性的另一个参数 键长越短 键能越大 共价键越稳定 3 键角 键角 在原子数超过 2 的分子中 两个共价键间的夹角称为键角 键角决定了分子的空间构型 多原子分子中共价键间形成键角 表明共价键具有方向性 例 1 下列物质的分子中既有 键 又有 键的是 HCl H2O N2 H2O2 C2H4 C2H2 A B C D 3 变式 1 下列有关 键和 键的说法错误的是 A 含有 键的分子在反应时 键是化学反应的积极参与者 B 当原子形成分子时 首先形成 键 可能形成 键 C 有些原子在与其他原子形成分子时只能形成 键 不能形成 键 D 在分子中 化学键可能只有 键而没有 键 二 分子的空间结构 1 根据价层电子对互斥理论确定 1 确定价层电子对的空间构型 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 价层电子对的空 间构型与价层电子对数目的关系如下表 价层电子对数目 23456 价层电子对构型直线形三角形正四面体形三角双锥形正八面体形 2 分子空间构型确定 根据分子中成键电子对数和孤电子对数 可以确定相应的较稳 定的分子几何构型 如下表 电子对数 目 电子对的 空间构型 成键电子 对数 孤电子对 数 电子对的 排列方式 分子的空 间构型实 例 实例 2 直线形 20 直线形 HgCl2 BeCl2 CO2 30 平面三角 形 BF3 BCl3 3 三角形 21 V 形 SnBr2 PbCl2 40 四面体形 CH4 CCl4 31 三角锥形 NH3 NF3 4 正四面体 形 22 V 形 H2O 2 根据杂化轨道理论确定 杂化轨道类型 空间构型以及成键能力之间的关系 杂化类型 spsp2sp3 用于杂化的原子轨道数 234 杂化轨道间的夹角 180 120 109 5 空间构型直线形平面三角形四面体形 例 2 若 ABn的中心原子 A 上没有未用于形成共价键的孤对电子 运用价层电子对互斥 模型 下列说法正确的是 A 若n 2 则分子的立体结构为 V 形 B 若n 3 则分子的立体结构为三角锥形 C 若n 4 则分子的立体结构为正四面体形 D 以上说法都不正确 变式 2 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 A CO2与 SO2 B CH4与 NH3 C BeCl2与 BF3 D C2H4与 C2H2 三 配合物理论基础简介 4 1 配合物的概念 由提供孤对电子的配体与接受孤对电子的中心原子以配位键结合形成的化合物称为配合 物 2 配位化合物的组成 配位化合物 Co NH3 6 Cl3中 Co3 与 NH3分子已经配合 N 原子中的孤电子进入 Co3 中 的空轨道 形成配位键 从而结合成配离子 Co NH3 6 3 配离子内部以配位键结合 在一 定程度上丧失了 Co3 和 NH3各自独立时的化学性质 在上述配合物中 Co3 称为中心离子 六个配位 NH3分子叫做配位体 中心离子与配位体构成了配合物的内配位置 或称内界 通 常把它们放在括号内 内界中配位体的总数叫配位数 Cl 称为外配位层 或称外界 内外 界之间是离子键 在水中全部电离 这些关系如下图所示 3 配合物形成的条件和过程 形成配合物的中心离子 M 必须存在空轨道 配位体一般都存在着孤对电子 当配位体接 近中心离子时 为了增加成键能力 中心离子 M 用能量相近的空轨道杂化 配位体的孤对电 子填到中心离子已杂化的空轨道中形成配离子 配离子的空间构型 配位数及稳定性等主要 决定于杂化轨道的数目和类型 例 3 向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水 首先形成难溶物 继续滴加氨水 难溶 物溶解得到深蓝色的透明溶液 下列对此现象的说法正确的是 A 开始滴加氨水时形成的难溶物为 Cu OH 2 B 沉淀溶解后 将生成深蓝色的配合离子 Cu NH3 4 2 配位数为 4 C 反应后溶液中不存在任何沉淀 所以反应前后 Cu2 的浓度不变 D 在 Cu NH3 4 2 中 Cu2 给出孤对电子对 NH3提供空轨道 变式 3 配合物 Ag NH3 2 OH 的中心原子是 配位体是 配位数是 发生电离的电离方程式为 四 键的极性与分子的极性 1 非极性键和极性键 非极性键 同种元素的原子间的共用电子对不偏向任何一个成键原子 成键原子都不显 电性的共价键 极性键 不同种元素的原子形成分子时 共用电子对偏向吸引电子能力强的一方 而形 成的共价键 2 非极性分子和极性分子 非极性分子 电荷在以共价键结合的分子中分布对称的分子 极性分子 电荷在以极性共价键形成的分子中分布不对称的分子 3 分子的极性判断方法 首先看键是否有极性 然后再看各键的空间排列状况 类型通式 键的 极性 空间构型 分子 极性 结论实例 5 单原子 分子 A 非极性分子He Ne Ar A2 非极性键直线形非极性分子与键的极性一致H2 O2 N2双原子 分子 AB 极性键直线形极性分子与键的极性一致HCl HBr CO ABA 极性键直线形非极性分子 空间结构对称 正负 电荷重心重叠 CO2 CS2 ABA 极性键V 形极性分子H2O H2S 三原子 分子 ABC 极性键直线形极性分子 空间结构不对称 正 负电荷重心不重叠HCN HClO AB3 极性键 平面正三 角形 非极性分子 空间结构对称 正负 电荷重心重叠 BF3 四原子 分子 AB3 极性键三角锥形极性分子 空间结构不对称 正 负电荷重心不重叠 NH3 AB4 极性键 正四 面体 非极性分子 空间结构对称 正负 电荷重心重叠 CH4 CCl4 五原子 分子 AB3C 极性键四面体极性分子 空间结构不对称 正 负电荷重心不重叠 CH3Cl CHCl3 例 4 下列分子中 属于含有极性键的非极性分子的是 A H2O B Cl2 C NH3 D CCl4 点拨 含极性键的分子有无极性 关键是看分子中极性键的极性的向量和是否等于 零 若等于零 则为非极性分子 若不等于零 则为极性分子 另外 也可从结构是否对称 予以考虑 多原子分子是否有极性 取决于分子的空间构型是否对称 中学阶段涉及的对称 构型主要有直线形 CO2 CS2 正三角形 BCl3 BF3 正四面体形 CH4 CCl4 P4 不对称 构型主要有三角锥 NH3 V 形 H2O H2S SO2 变式 4 短周期的 5 种非金属元素 其中 A B C 的特征电子排布可表示为 A asa B bsbbpb C csccp2c D 与 B 同主族 E 在 C 的下一周期 且是同周期元素中电负 性最大的元素 回答下列问题 1 由 A B C E 四种元素中的两种元素可形成多种分子 下列分子 BC2 BA4 A2C2 BE4 其中属于极性分子的是 填序号 2 C 的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高 其原因是 3 B C 两元素都能和 A 元素组成两种常见的溶剂 其分子式为 DE4在前者中的溶解性 填 大于 或 小于 在后者中的 溶解性 4 BA4 BE4和 DE4的沸点从高到低的顺序为 填化学式 5 A C E 三种元素可形成多种含氧酸 如 AEC AEC2 AEC3 AEC4等 以上列举的四 种酸其酸性由强到弱的顺序为 填化学式 点评 常见物质键的极性与分子极性归纳 单原子分子双原子分子三原子分子四原子分子五原子分子 分子He Ne H2HClH2OCO2BF3NH3CH4CH3Cl 键的极 性 非极性极性极性极性极性极性极性极性 分子极 性 非极性非极性极性极性 非极 性 非极性极性 非极 性 极性 五 范德华力 氢键及共价键的比较 6 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 的原子之间的作用力 原子间通过共 用电子对所形 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 原子原子 特征无方向性 无饱和性有方向性 有饱和性 有方向性 有 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 A H B 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 F2 Cl2 Br2 I2 CF4 CCl4H2S HF HCl NH3 PH 3 影响分子的 稳定性 共价 键键能越大 分子稳定性越 强 例 5 固体乙醇晶体中不存在的作用力是 A 离子键 B 极性键 C 氢键 D 范德华力 点评 不要形成氢键仅存在于 HF H2O NH3分子间的思维定势 乙醇 乙酸等的熔 沸点高也是由于分子间形成氢键的缘故 变式 5 下列化合物的沸点比较 前者低于后者的是 A 乙醇与氯乙烷 B 邻羟基苯甲酸与对羟基苯甲酸 C 对羟基苯甲醛与邻羟基甲醛 D H2O 与 H2Te 课时作业 1 在硼酸 B OH 3 分子中 B 原子与 3 个羟基相连 其晶体具有与石墨相似的层状结构 则分子中 B 原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是 A sp 范德华力 B sp2 范德华力 C sp2 氢键 D sp3 氢键 2 用价层电子对互斥理论预测 H2S 和 BF3的立体结构 两个结论都正确的是 A 直线形 三角锥形 B V 形 三角锥形 C 直线形 平面三角形 D V 形 平面三角形 3 下列现象与氢键有关的是 NH3的熔 沸点比第 A 族其他元素氢化物的熔 沸点高 小分子的醇 羧酸可以和水以任意比互溶 冰的密度比液态水的密度小 尿素的溶 沸点比醋酸的高 邻羟基苯甲醛的熔 沸点比对羟基苯甲醛的低 水分子在较高温度下也很稳定 A B C D 4 下列说法正确的是 7 A 第二周期元素的第一电离能随原子序数递增依次增大 B 卤族元素中氟的电负性最 大 C CO2 SO2都是直线形的非极性分子 D CH2 CH2分子中共有四个 键和一个 键 5 三氯化氮 NCl3 是一种淡黄色的油状液体 测得其分子具有三角锥形结构 则下面对于 NCl3的描述不正确的是 A 它是一种极性分子 B 它的挥发性比 PBr3要大 C 它还能再以配位键与 Cl 结合 D 已知 NBr3对光敏感 所以 NCl3对光也敏感 6 能说明 BF3分子的 4 个原子是同一平面的理由是 A 两个键之间夹角为 120 B B F 键为非极性共价键 C 3 个 B F 键的键能相同 D 3 个 B F 键的键长相等 7 Co 的八面体配合物 CoClm nNH3 若 1 mol 配合物与 AgNO3作用生成 1 mol AgCl 沉 淀 则m n的值是 A m 1 n 5 B m 3 n 4 C m 5 n 1 D m 4 n 5 8 在下列化学反应 H OH H2O 2H2 O2 2H2O HCl NH3 NH4Cl BaCl2 NH4 2SO4 BaSO4 2NH4Cl Fe Cu2 Cu Fe2 NaNH2 H2O NaOH NH3中 反应时不 形成配位键的是 A B C D 9 下列关于苯分子的性质描述错误的是 A 苯分子呈平面正六边形 六个碳碳键完全相同 键角皆为 120 B 苯分子中的碳原子 采取 sp2杂化 六个碳原子中未参与杂化的 2p 轨道以 肩并肩 形式形成一个大 键 C 苯分子中的碳碳键是介于单键和双键中间的一种特殊类型的键 D 苯能使溴水和 KMnO4溶液褪色 10 已知 H2O2的分子空间结构可在二面角中表示 如图所示 在有关 H2O2结构的说法中正 确的是 A 分子的正 负电荷中心重合 B 分子的正 负电荷中心不重合 C H2O2是极性分子 D H2O2是非极性分子 11 2010 福建卷 1 中国古代四大发明之一 黑火药 它的爆炸反应为 2KNO3 3C SA N2 3CO2 已配平 点燃点燃 除 S 外 上述方程式中各元素的电负性从大到小依次为 在生成物中 A 的晶体类型为 含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类 型为 已知 CN 与 N2结构相似 推算 HCN 分子中 键与 键数目之比为 2 原子序数小于 36 的元素 Q 和 T 在周期表中既处于同一周期又位于同一族 且原子 序数 T 比 Q 多 2 T 的基态原子外围电子 价电子 排布式为 Q2 的未成对电子数是 3 在 CrCl3的水溶液中 一定条件下存在组成为 CrCln H2O 6 n x n和x均为正整数 的配离子 将其通过氢离子交换树脂 R H 可发生离子交换反应 CrCln H2O 6 n x xR H Rx CrCln H2O 6 n xH 交换出来的 H 经中和滴定 即可 求出x和n 确定配离子的组成 将含 0 0015 mol CrCln H2O S6 n x 的溶液 与 R H 完全交换后 中和生成的 H 需浓 8 度为 0 1200 mol L 1 NaOH 溶液 25 00 mL 可知该配离子的化学式为 12 已知 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 DB N O B 项正确 C 项错误 SO2是极性分子 D 项错误 C H 之间形成 4 个 键 中有一个是 键 一个是 键 共有 5 个 键和 1 个 键 答案 B 5 解析 NCl3的电子式为 由此可见 N 原子 Cl 原子的最外层均无空轨 道 所以无法再与 Cl 形成配位键 C 选项不正确 因 NCl3为三角锥形结构 不对称 分子 中各个键的极性的向量和不为零 属于极性分子 A 选项正确 NCl3和 NBr3都属于分子晶体 结构都为三角锥形 但相对分子质量Mr NCl3 N C K 根据原子守恒 知 A 为 K2S 其为离子晶体 生成物中只有 CO2含极性共价键 C 原子的轨道杂化类型为 sp HCN 的分子结构为 H C N 其中 C H 键为 键 C N 键 中含 1 个 键和 2 个 键 故 键和 键数目之比为 1 1 2 根据 Q T 既处于同一周期又处于同一族 则位于 族 由于 Q T 原子序数小于 36 且原子序数 T 比 Q 多 2 则 Q 为 Fe T 为 Ni Ni 的基态原子外围电子排布式为 3d84s2 Fe2 的核外电子排布为 1s22s22p63s23p63d6 只有 3d 轨道上有 4 个未成对电子 3 根据提供数据 该配离子通过离子交换树脂后生成的n H 0 1200 mol L 1 0 025 L 0 003 mol 则 1 x 0 0015 0 003 解得x 2 则该配离子的化学 式为 CrCl H2O 5 2 答案 1 O N C K 离子晶体 sp 1 1 2 3d84s2 4 3 CrCl H2O 5 2 12 解析 根据题干信息 B C 的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点 高 可判断 B C 分别为 N 氮 和 O 氧 E 原子序数为 24 为 Cr 铬 由 DC 为离子晶体 D 的二价阳离子与 C 的阴离子具有相同的电子层结构 可以判断 D 为 Mg AC2为非极性分子 可判断 A 为 C 碳 1 A B C 的第一电离能由小到大的顺序为 C O N 2 B 的氢化物为 NH3 其空间构型为三角锥形 其中心原子 N 采取 sp3杂化 3 AC2为 CO2 其电子式为 由 N O 组成且与 CO2互为等电子 体的化合物为 N2O 4 E 为 Cr 元素 其核外电子排布式为 1s22s22p63s23p6 3d54s1或 Ar 3d54s1 CrCl3形成配合物的化学式为 Cr NH3 4 H2O 2 Cl3 5 N 的最高价氧化物对应的水化物为 HNO3 与 Mg 反应时 N 被还原到最低价 3 即 NH 其反应方程式为 4Mg 10HNO3 4Mg NO3 2 NH4NO3 3H2O 4 答案 1 C O N 2 三角锥形 sp3 3 N2O 4 1s22s22p63s23p63d54s1 或 Ar 3d54s1 Cr NH3 4 H2O 2 Cl3 5 4Mg 10HNO3 4Mg NO3 2 NH4NO3 3H2O 13 解析 含有 18 个电子的微粒有 Ar 18 HCl 17 1 H2S 16 2 PH3 15 3 SiH4 14 4 F2 9 2 H2O2 9 2 N2H4 9 2 C2H6 9 2 CH3F 9 9 CH3OH 9 9 CH3NH2 9 9 HOF 9 9 NH2F 9 9 等 由 A 分子所含原子的数目为 1 且含有 18 个电 子 可推知 A 为 Ar 由 B 分子所含原子的数目为 3 且含有 18 个电子 B 由两种元素的原 子组成 且分子中两种原子的个数比为 1 2 可推知 B 为 H2S H2S 是极性分子 由 C 分 子所含原子的数目为 6 且含有 18 个电子 C 由两种元素的原子组成 且分子中两种原子的 个数比为 1 2 可推知 C 为 N2H4 N2H4分子中含有 4 个 N H 键 4 个 键 和一个 N N 键 1 个 键 共 5 个 键 由 D 分子所含原子的数目为 6 且含有 18 个电子 D