高考化学一轮复习专题13.2分子结构与性质（讲）（含解析）.doc

专题13.2 分子结构与性质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。2了解简单配合物的成键情况。3了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价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者离子的空间结构。4了解化学键与分子间作用力的区别，了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。一、共价键1定义：原子之间通过共用电子对所形成的化学键2实质：形成共用电子对或电子云重叠3特征：具有方向性和饱和性4分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键电子云“头碰头”重叠键电子云“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原子间共用电子对的数目单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对三键原子间有三对共用电子对【特别提醒】（1）只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，而形成离子键。（2）同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。5. 键与键（1）键：沿健轴(两原子核的连线)方向以“头碰头”的方式发生原子轨道(电子云)的重叠所形成的共价键称为键单键。 种类：S-S重叠，S-P重叠，P-P重叠特点：轴对称(即以成键的两原子核为连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变)（2）键：两个原子沿键轴平行以“肩碰肩”方式发生原子轨道(电子云)重叠所形成的共价键称为键。(只有在生成键后，余下的p轨道才能生成键)特点：镜像对称(重叠形成的电子云由两块形成，分别位于两原子核构成的平面的两侧，互为镜像)（3）键和键比较重叠方式：键头碰头；键肩并肩。键的强度：键键成键电子：键（S-S；S-P；P-P）；键（P-P）。成键类型：键成单键；键成双键、叁键。（4）判断共价键类型规律：共价单键是键；而共价双键中有一个键，另一个是键；共价三键由一个键和两个键组成。6键参数（1）概念 （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。7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，它们的许多性质相似，如CO和N2。【典型例题1】下列微粒中同时具有离子键、共价键和配位键的化合物是 （ ）ANH4Cl B Na2O2 CH3O+ DMgO【答案】A【考点定位】本题考查化学键判断【点评】明确离子键和共价键区别是解本题关键，注意配位键也属于共价键，常见的铵盐中含有配位键。一般金属元素与非金属元素形成离子键，同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同种非金属元素之间形成极性共价键，含有孤电子对和含有空轨道的原子之间易形成配位键。【迁移应用1】关于共价键，下列说法不正确的是 （ ）A按共用电子对是否偏移，可以把共价键划分为极性键和非极性键B按原子轨道的重叠方式，分为键和键C按共用电子对的提供方式，分为配位键和普通共价键D所有分子中都含有共价键【答案】D【解析】试题分析：A共价键划按照组成共价键的原子是否相同分为极性键和非极性键，相同原子形成的共价键没有共用电子对的偏移，为非极性键，不同原子形成的共价键有共用电子对的偏移，为极性键，故A正确；B键按键轴方向采用头碰头的方式重叠，键则是平行键轴方向采用肩并肩的方式重叠，因此可以将共价键按原子轨道的重叠方式，分为键和键，故B正确；C配位键由某个原子单方面提供共用电子对，另一个原子提供空的原子轨道成键。普通共价键则是由双方原子各提供一个电子形成一对共用电子对，故C正确；D稀有气体分子没有共价键，故D错误。故选D。考点：考查共价键二、分子的立体结构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。电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例键角220直线形直线形BeCl2180330三角形平面正三角形BF312021V形SnBr2105440正四面体形正四面体形CH41092831三角锥形NH310722V形H2O1052.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。3配位键（1）孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。（2）配位键配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。配位键的表示：常用“”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH可表示为，在NH中，虽然有一个NH键形成过程与其他3个NH键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。（3）配合物如SO4配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。【总结】VSEPR模型和分子(离子)立体模型与中心原子杂化类型的确定。化学式孤电子对数(axb)/2键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体模型名称中心原子杂化类型ClO314四面体形直线形sp3HCN022直线形直线形spCHCH直线形spH2S224四面体形V形sp3SO2123平面三角形V形sp2SO3033平面三角形平面三角形sp2NO033平面三角形平面三角形sp2HCHO033平面三角形平面三角形sp2NCl3134四面体形三角锥形sp3H3O134四面体形三角锥形sp3ClO134四面体形三角锥形sp3CH4044正四面体形正四面体形sp3PO044正四面体形正四面体形sp3CH2=CH2平面形sp2C6H6平面六边形sp2CH3COOHsp3，sp2【特别提醒】（1）判断VSEPR模型与分子空间构型时应注意：当分子中的中心原子没有孤电子对时，二者相同，如CH4。当分子中的中心原子有孤对电子时，二者不同，略去VSEPR模型中孤电子对，便得到分子的立体构型，如NH3的VSEPR模型为四面体，而分子构型为三角锥形。（2）价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。（3）杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。（4）杂化轨道只用于形成键和容纳未参与成键的孤电子对。未参加杂化的p轨道形成键，如CO2中C采取sp杂化形成2个键，未杂化的2个p轨道形成2个键。【典型例题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BV形；三角锥形C直线形；平面三角形DV形；平面三角形【答案】D【考点定位】考查判断简单分子或离子的构型 【点评】本题考查价层电子对互斥模型和微粒的空间构型的关系，根据价层电子对互斥理论来分析解答，注意孤电子对个数的计算方法，为易错点，注意实际空间构型要去掉孤电子对为解答关键。价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，根据价电子对互斥理论，价层电子对个数=键个数+孤电子对个数键个数=配原子个数，孤电子对个数=(a-xb)，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；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对电子；实际空间构型要去掉孤电子对，略去孤电子对就是该分子的空间构型。【迁移应用2】下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是 （ ）ACCl4中C原子sp3杂化，为正四面体形BBF3中B原子sp2杂化，为平面三角形CCS2中C原子sp杂化，为直线形DH2S分子中，S为sp杂化，为直线形【答案】D考点：考查杂化类型、空间构型等知识。三、分子间作用力与分子的性质1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）强弱范德华力氢键化学键。（4）范德华力范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大。（5）氢键形成已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。表示方法AHB【特别提醒】aA、B是电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素。bA、B可以相同，也可以不同。特征具有一定的方向性和饱和性。分类氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。分子间氢键对物质性质的影响主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。2分子的性质（1）分子的极性类型非极性分子极性分子形成原因正电中心和负电中心重合的分子正电中心和负电中心不重合的分子存在的共价键非极性键或极性键非极性键或极性键分子内原子排列对称不对称（2）分子的溶解性“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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。随着溶质分子中憎水基个数的增大，溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。（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，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。手性分子：具有手性异构体的分子。手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子。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，使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：HClOHClO2HClO3HClO4。【典型例题3】碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为 （ ）ACCl4与I2分子量相差较小，而H2O与I2分子量相差较大BCCl4与I2都是直线型分子，而H2O不是直线型分子CCCl4和I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素DCCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子【答案】D【解析】试题分析：CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，根据相似相溶原理可知碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系，故选D。【考点定位】考查相似相溶原理及其应用【点评】本题考查的是相似相溶原理，注意物质相互溶解的性质与分子的极性和非极性有关，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系。相似相溶原理是指由于极性分子间的电性作用，使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂，含有相同官能团的物质互溶。【迁移训练3】下列事实与氢键有关的是 （ ）A水加热到很高的温度都难以分解B水结成冰体积膨胀，密度变小CCH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高DHF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱【答案】B考点：考查氢键考点一：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；如SO中的孤电子对数0、NH中的孤电子对数0、HCN中的孤电子对数0。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(HCN)，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(HOH)，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形，中心原子均采用sp杂化。【典型例题4】下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 （ ）ABeCl2与BF3BCO2与SO2CCCl4与NH3DC2H2和C2H4【答案】C【解析】【考点定位】考查原子轨道杂化方式及杂化类型判断 【点评】本题考查了原子杂化类型的判断，根据价层电子对互斥理论来分析解答，注意孤电子对个数= (a-xb)中各个字母的含义，根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化类型，价层电子对个数=键个数+孤电子对个数，键个数=配原子个数，孤电子对个数= (a-xb)，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数。【迁移应用4】下列说法正确的是 （ ）ACHCl3是正四面体形BH2O分子中氧原子为sp2杂化，其分子几何构型为V形C二氧化碳中碳原子为sp杂化，为直线形分子DNH是三角锥形【答案】C【解析】试题分析：A.甲烷中4个共价键完全相同为正四面体，CHCl3分子的4个共价键不完全相同，所以不是正四面体，A项错误；B.H2O分子中O原子的价层电子对数=2+1/2（6-12）=4，为sp3杂化，含有2个孤电子对，分子为V形，B项错误；C.二氧化碳中C原子的价层电子对数=2+1/2（4-22）=2，为sp杂化，分子为直线形，C项正确；D.NH4+中N原子的价层电子对数=4+1/2（5-1+41）=4，为sp3杂化，不含有孤电子对，为正四面体形，D项错误，答案选C。考点：考查杂化轨道类型及分子构型的判断。考点二：化学键与分子的极性1. 键的极性、分子空间构型与分子极性的关系：类型实例键的极性空间构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2(X2Y)CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子2.微粒间作用力及对物质性质的影响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的力，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