高中化学第二章分子结构与性质重难点专题突破课件新人教版选修3.ppt

本章重难点专题突破 第二章分子结构与性质 内容索引 一共价键的 六大要点 解读 二价层电子对互斥模型的应用 判断分子或离子的立体构型 三配合物的结构简介 四五种方法判断分子的极性 一共价键的 六大要点 解读 共价键是化学键的一种重要类型 是原子之间通过共用电子对形成的相互作用 1 共价键的类型 1 根据共用电子对是否偏移 共价键分为极性键和非极性键 2 根据共用电子对数 共价键分为单键 双键 三键 3 根据原子轨道的重叠方式不同 可分为 键 头碰头重叠 和 键 肩并肩重叠 4 配位键是一种特殊的共价键 它是成键元素原子一方提供孤电子对 另一方提供空轨道 典例1 M N X Y四种主族元素在周期表里的相对位置如下图所示 已知它们的原子序数总和为46 1 M与Y形成的化合物中含 键 属 填 极性 或 非极性 分子 2 N元素形成的单质分子中的化学键类型及数目是 填 键 或 键 在化学反应中 易断裂 3 由N Y的氢化物相互作用所生成的物质的电子式为 其中的化学键有 4 写出M单质与X元素最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式 5 核电荷数比X元素少8的元素可形成多种粒子 按要求填入空格中 解析设M的质子数是x 则N的质子数是x 1 X的质子数是x 10 Y的质子数是x 11 4x 22 46 x 6 四种元素分别是C N S Cl M与Y形成的化合物CCl4 分子中化学键是极性键 是非极性分子 N2分子中有一个 键 两个 键 其中 键不稳定易断裂 碳与浓硫酸反应生成CO2 SO2和H2O 质子数 电子数均为16的是O2 质子数是16 电子数是17的是O 质子数为16 电子数是18的是O 答案 1 极性非极性 2 一个 键 两个 键 键 3 离子键 共价键 配位键 2 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 便可和几个自旋方向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越大 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 共价键的方向性决定了分子的立体构型 3 共价键存在范围 1 非金属单质分子 稀有气体除外 如 O2 F2 H2 C60等 2 非金属元素形成的化合物中 如 H2SO4 CO2 H2O2 有机物分子等 3 某些金属与非金属形成的化合物中 如 BeCl2 HgCl2 AlCl3等 4 部分离子化合物中 如 Na2O2 NaOH Na2SO4 NH4Cl等 4 共价键强弱的判断影响共价键强弱的主要因素是键能 核间距和共用电子对的多少 判断共价键的强弱可依据下列几条 1 由原子半径和共用电子对数判断 成键原子的半径越小 共用电子对数越多 则共价键越牢固 含有共价键的分子越稳定 如原子半径 FH Cl H Br H I 稳定性 HF HCl HBr HI 2 由键能判断 共价键的键能越大 表示破坏共价键消耗的能量越多 则共价键越牢固 3 由键长判断 共价键的键长越短 破坏共价键消耗的能量越多 则共价键越牢固 典例2 实验测得不同物质中O O键的键长和键能数据如下表 其中X Y的键能数据尚未测定 但可根据规律性推导键能的大小顺序为W Z Y X 1 键长与键能的关系规律是 2 键长与电子总数的关系规律是 3 键能与电子总数的关系规律是 答案 1 键长越长 键能越小 2 键长越长 电子总数越多 3 键能越大 电子总数越少 其他合理说法也正确 5 共价键的键能与化学反应热化学反应过程伴随着能量的变化 热能是能量变化的表现形式之一 在化学反应过程中 旧化学键的断裂需要吸收热量 新化学键的形成一般是放出热量 一个反应是吸热还是放热 就是比较吸收的总能量和释放的总能量的大小 1 放热反应 旧键断裂吸收的总能量小于新键形成放出的总能量 2 吸热反应 旧键断裂吸收的总能量大于新键形成放出的总能量 3 反应热 H 与键能的关系 H 反应物的键能总和 生成物的键能总和 H 0时 为吸热反应 H 0时 为放热反应 6 共价键分子中8个电子稳定结构的判断判断分子结构中各原子最外层电子是否满足8电子稳定结构的简捷方法如下 1 分子中若含有氢元素 则氢原子不能满足8电子稳定结构 2 某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8 则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构 如 C原子最外层电子数为4 CO2中C为 4价 二者之和为8 O原子最外层电子数为6 CO2中O为 2价 绝对值是2 二者之和为8 则CO2分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构 N原子最外层5个电子 NO2中 N为 4价 二者之和为9 故N原子不满足最外层8电子稳定结构 B原子最外层3个电子 BF3中 B为 3价 二者之和为6 故B原子不满足最外层8电子稳定结构 典例3 下列分子中所有原子的价电子层都满足最外层8电子稳定结构的是 A 六氟化氙 XeF6 B 次氯酸 HClO C 二氯化硫 S2Cl2 D 三氟化硼 BF3 解析8电子 氢是2电子 是稳定结构 但并不是所有分子中的所有原子的价电子层都会达到8电子结构 A项 XeF6中必然有6对共用电子 Xe不会是8电子结构 B项 HClO的电子式为其中Cl O达到8电子结构 而H只有2个电子 C项 S2Cl2的电子式为可见S Cl都达到8电子结构 D项 BF3的电子式为可见B原子不满足8电子结构 答案C 1 氢原子不可能达8电子结构 凡含氢的化合物均不选 2 一般这类题目要注意各原子的连接顺序 如含氧酸中氢是连接在氧原子上的 3 一般来说 共价化合物中 原子的最外层电子数 该原子的价电子数 成键数 理解感悟 二价层电子对互斥模型的应用 判断分子或离子的立体构型 价层电子对互斥模型认为 在一个共价分子中 中心原子周围电子对排布的立体构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目 所谓价层电子对包括成键的 电子对和未成键的孤电子对 价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些 这样电子对彼此之间的排斥力最小 整个分子最为稳定 这样也就决定了分子的立体结构 因此利用价层电子对互斥模型可以预测简单分子或离子的立体结构 利用VSEPR模型推断分子或离子的立体构型的具体步骤如下 1 确定中心原子A价层电子对数目中心原子A的价电子数与配位体X提供共用的电子数之和的一半 就是中心原子A价层电子对的数目 例如BF3分子 B原子有3个价电子 三个F原子各提供一个电子 共6个电子 所以B原子价层电子对数为3 如果讨论的是离子 则应加上或减去与离子电荷相应的电子数 如PO中P原子的价层电子数应加上3 而NH中N原子的价层电子数则应减去1 2 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 它们趋向于尽可能地相互远离 于是价层电子对的立体构型与价层电子对数目的关系如下表所示 这样已知价层电子对的数目 就可以确定它们的立体构型 3 确定分子的立体构型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 判断分子立体构型时应注意 1 如果在价层电子对中出现孤电子对时 价层电子对立体构型还与下列斥力顺序有关 孤对 孤对 孤对 键对 键对 键对 因此 价层电子对立体构型为正三角形和正四面体时 孤电子对的存在会改变键对电子的分布空间 2 对于分子中有双键 三键等多重键时 使用价层电子对理论判断其分子构型时 双键的两对电子和三键的三对电子只能作为一对电子来处理 或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时 不包括形成 键的电子 实例分析 判断HCHO分子和HCN分子的立体构型 HCHO分子中有1个双键 看作1对成键电子 2个C H单键为2对成键电子 C原子的价层电子对数为3 且无孤电子对 所以HCHO分子的立体构型为平面三角形 HCN分子的结构式为H C N 含有1个C N三键 看作1对成键电子 1个C H单键为1对成键电子 故C原子的价层电子对数为2 且无孤电子对 所以HCN分子的立体构型为直线形 典例4 用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为 A 正四面体形B V形C 三角锥形D 平面三角形 解析SO3中的S原子的价电子全部用于形成了共价键 S周围有3个氧原子 故选D D 典例5 价层电子对互斥理论 简称VSEPR模型 可用于预测简单分子的立体构型 其要点可以概括为 用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成 A为中心原子 X为与中心原子相结合的原子 E为中心原子最外层未参与成键的电子对 称为孤电子对 n m 称为价层电子对数 分子中的价层电子对总是互相排斥 均匀地分布在中心原子周围的空间 分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布 不包括中心原子未成键的孤电子对 分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为 孤电子对之间的斥力 孤电子对与共用电子对之间的斥力 共用电子对之间的斥力 双键与双键之间的斥力 双键与单键之间的斥力 单键与单键之间的斥力 X原子得电子能力越弱 A X形成的共用电子对之间的斥力越强 请仔细阅读上述材料 回答下列问题 1 根据要点 可以画出AXnEm的VSEPR理想模型 请填写下表 2 请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因 3 H2O分子的立体构型为 请你预测水分子中 H O H的大小范围并解释原因 4 SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子 S O之间以双键结合 S Cl S F之间以单键结合 请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型 SO2Cl2分子中 Cl S Cl 填 或 SO2F2分子中 F S F 5 用价层电子对互斥理论 VSEPR模型 判断下列分子或离子的立体构型 解析VSEPR模型的判断方法 在分子中当n m 2为直线形分子 当n m 3时 如果没有孤电子对时为平面三角形 如果有孤电子对时为V形 当n m 4时 如果没有孤电子对时为正四面体形 如果有一对孤电子对时为三角锥形 如果有两对孤电子对时为V形 所以水分子中n m 2 且有两对孤电子对 所以是V形结构 又由于孤电子对的作用力强于成键的共用电子对 所以使其角度小于109 28 再如SO2Cl2和SO2F2中的硫原子是中心原子 此时n m 4且没有孤电子对 所以它应为正四面体形 但由于原子种类不同 所以不是正四面体形 而是一般四面体 答案 1 2 CO2属AX2E0 n m 2 故为直线形 3 V形水分子属AX2E2 n m 4 VSEPR理想模型为正四面体形 价层电子对之间的夹角均为109 28 根据 中的 应有 H O H 5 三配合物的结构简介 配合物是一个庞大的化合物家族 其已知配合物的品种超过数百万 这类物质大多是由过渡金属的原子或离子 价电子层的部分d轨道和p轨道是空轨道 与含有孤电子对的分子或离子通过配位键构成 例如 Ag NH3 2 OH Cu NH3 4 SO4等 1 配合物的结构 1 配离子的立体结构 注 图中 代表中心原子 代表配体 从表中看出 不仅配位数不同时 配离子的立体结构不同 即使配位数相同 由于中心离子和配体的种类以及相互作用的情况不同 立体结构也可能不同 例如 ZnCl4 2 为正四面体形 而 PtCl4 2 则为平面正方形 2 配合物的结构 化学组成相同的配合物可以有不同的结构 这就是配合物的异构现象 如Pt NH3 2Cl2有顺式和反式两种异构体 2 血红蛋白中的配位键在血液中氧气的输送是由血红蛋白来完成的 载氧前 血红蛋白中的Fe2 与血红蛋白中的氮原子通过配位键相连 载氧后 氧分子通过配位键与Fe2 结合而进入血液 当一氧化碳进入人体后 由于一氧化碳分子也能通过配位键与血红蛋白中的Fe2 结合 并且结合能力比氧气分子与Fe2 的结合能力强得多 从而导致血红蛋白失去载氧能力 所以一氧化碳能导致人体因缺氧而中毒 典例6 下表中实线是元素周期表的部分边界 其中上边界并未用实线标出 根据信息回答下列问题 1 周期表中基态Ga原子的最外层电子排布式为 2 Fe元素位于周期表的 分区 Fe与CO易形成配合物Fe CO 5 在Fe CO 5中铁的化合价为 已知 原子数目和电子总数 或价电子总数 相同的微粒互为等电子体 等电子体具有相似的结构特征 与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为 和 填化学式 3 在CH4 CO CH3OH中 碳原子采取sp3杂化的分子有 4 根据VSEPR理论预测ED离子的立体构型为 B C D E原子相互化合形成的分子中 所有原子都满足最外层8电子稳定结构的分子式为 写2种 解析配合物Fe CO 5中铁原子是中心原子 一氧化碳是配体 铁的化合价是0价 10个价电子的双原子分子 离子分别是N2 CN CO的结构式与N2相似 形成4个单键的C原子采取sp3杂化 由A B C D E在元素周期表中的位置可知 它们分别是H C N O Cl ClO中1个Cl原子结合4个氧原子 是正四面体形 B C D E原子相互化合形成的分子中 所有原子都满足最外层8电子稳定结构的有CO2 NCl3 CCl4等 答案 1 4s24p1 2 d0N2CN 3 CH4 CH3OH 4 正四面体形CO2 NCl3 CCl4 任写2种即可 注意配合物中的中心原子可以是原子或离子 配体可以是分子或离子 双键中的C原子采取sp2杂化 三键中的C原子采取sp杂化 形成4个单键中的C原子采取sp3杂化 理解感悟 四五种方法判断分子的极性 分子极性的判断 看一个分子是否是极性分子 就要看整个分子里的电荷分布是否对称 电荷均匀分布为非极性分子 不均匀分布为极性分子 分子是否有极性 不能仅由键的极性决定 也取决于分子的立体构型 分子的极性可以从以下几方面来判断 1 看化学键类型只由非极性键构成或不含共价键的分子 O3除外 一定是非极性分子 只含有极性键的分子可能是极性分子也可能是非极性分子 含有非极性键的分子也可能是极性分子 极性分子一定含有极性键 也可能含有非极性键等 这些说法应准确理解 2 看键角以极性键结合的多原子分子中 有些属于极性分子 有些属于非极性分子 这取决于分子中各键的空间排列 而键角是决定分子立体构型的因素之一 三原子分子CO2 CS2及四原子分子C2H2 虽然都含有极性键 但分子中键角均为180 因电荷分布完全对称 所以是非极性分子 而同样是三原子分子的H2O H2S HCN等分子 由于电荷分布不对称 都是极性分子 3 看分子的对称性如CH4分子的正四面体形和BF3分子的平面正三角形都是完全对称的立体构型 虽然分子中有极性键 键有极性 但分子立体构型的对称性从整体看 键的极性相互抵消 分子没有极性 而CHCl3 NH3等分子因分子立体结构不对称而为极性分子 4 看化合价分子内中心原子的化合价绝对值 或可理解为共价单键数目 一个双键看作两个单键 等于其主族序数 即最外层电子数 时 分子为非极性分子 如BF3 CH4 CO2 PCl5 SiCl4 SO3 BeCl2等均为非极性分子 其他的如NO2 CO SO2 NH3 NF3等为极性分子 5 看孤电子对分子内中心原子的最外层无孤电子对 非共用电子对 时 分