高考化学 第10单元第39讲分子的空间结构与物质的性质课件 苏教版.ppt

第39讲分子的空间结构与物质的性质,一、离子键、共价键、金属键,1比较,2.共价键类型,(1)键和键,(2)极性键和非极性键,1由非极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。2含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子。当分子中各个键的极性向量和不等于零时是极性分子。,二、分子的极性,(3)配位键：一类特殊的共价键，一个原子提供空轨道，另一个原子提供一对电子所形成的共价键。,a以极性键结合成的双原子分子是极性分子。如：hcl、hf、hbr。b以非极性键结合成的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子。如：o2、h2、p4、c60。c以极性键结合的多原子分子，可能是极性分子也可能是非极性分子。d在多原子分子中，中心原子上价电子都用于形成共价键，而周围的原子是相同的原子，一般是非极性,一般规律：,相似相溶规律：极性溶质一般能溶于极性溶剂；非极性溶质一般能溶于非极性溶剂。如br2、i2易溶于苯或四氯化碳中，而在水中溶解度较小。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越大。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。,1杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。杂化轨道数中心原子价电子对数,三、杂化轨道理论,2对于abn型分子，中心原子价电子对数可通过下式确定：中心原子价电子对数(o原子与s原子按不提供价电子计算),3杂化轨道的形状：2个sp杂化轨道呈直线形，3个sp2杂化轨道呈平面三角形，4个sp3杂化轨道呈四面体形。,1.杂化轨道数孤对电子对数成键电子对数2价层电子互斥理论：未成键的孤对电子对已成键的共用电子对有一定的排斥作用。中心原子的价电子对(包括孤对电子和成键电子对)之间存在相互排斥作用，分子的几何构型总是采取彼此间排斥力最小的结构，因为这样能量最低。在分子中，孤对电子和成键电子对之间静电排斥作用大小的顺序如下：孤对孤对孤对成键对成键对成键对。,3价层电子对互斥模型(vseprmodels)：标注键合原子、孤对电子，并用球棍分别表示中心原子、键合原子、孤对电子成键情况的模型叫vsepr模型。4路易斯结构式：标注孤对电子的结构式。,具有相同电子数(指分子或离子中全部电子总数)和相同原子数的分子或离子，它们往往具有相同的分子结构(几何构型)及相似的性质。这条规律就叫做等电子原理。,四、等电子原理,原子总数相同、价电子总数相同的分子也互称为等电子体。如：co和n2，ch4和nh。一般认为等电子体具有相同的空间构型，可用于推断空间结构。常见的几组：(1)二原子10电子：n2、co、c(如cac2)、cn。(2)三原子16电子：co2、n、scn、becl2等都是直线形结构。(3)三原子18电子：o3、no、so2，它们都是v形结构等。,1分子间存在着把分子聚集在一起的作用力，人们将这些作用统称为分子间作用力。其中最常见的是范德华力和氢键。2范德华力是固体、液体、气体分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以一定的状态(液态和固态)存在。范德华力的作用能通常比化学键的键能小。,五、分子间作用力、氢键,3.氢键的定义：某些氢化物分子间存在的比分子间作用力稍强的作用力。氢键不属于化学键，可以表示为xhx，形成氢键的、连结氢元素的非金属元素必须具备的条件是：很强的电负性，很小的原子半径。生成氢键的常见元素原子为氮、氧、氟。氢键的作用比化学键的键能小，比范德华力的作用强。氢键的特征是具有饱和性和方向性。氢键对物质的物理性质有较大的影响。如熔沸点反常的氢化物有hf、h2o、nh3。,1分子间作用力一般只适用于分子晶体，如比较一些离子化合物的熔点，就不能使用分子间作用力理论来解释。分子间作用力主要影响物质的熔沸点，组成结构相似的分子，相对分子质量越大，熔沸点越高。相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大分子间的作用力越大。,2分子间氢键、分子内氢键分子间氢键：一个分子的xh键与另一个分子的原子y可形成分子间氢键，在hf、h2o、nh3、无机含氧酸、有机羧酸、醇、胺、蛋白质以及某些高分子化合物等物质的分子之间都有氢键。,例如：,分子内氢键：分子的xh键与它分子内部的另一原子相结合可形成分子内氢键。分子内含有氢键的化合物具有环状结构，多数为六元环。如下例中的分子内氢键(用虚线表示),(1)对沸点和熔点的影响分子间氢键的形成使物质的沸点和熔点升高；分子内氢键的生成使物质的沸点和熔点降低。(2)对溶解度的影响在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以生成氢键，则溶质的溶解度增大。如果溶质分子内形成氢键，则在极性溶剂里的溶解度减小。,1孤电子对：分子或离子中，没有参与形成化学键的价电子对是孤电子对。2配位键：在共价键中，若电子对是由一个原子提供，而跟另一个原子共用，这样的共价键叫做配位键，具有方向性和饱和性。成键条件：一方有孤电子对，另一方有空轨道。3配合物：由提供孤对电子对的配体与接受孤对电子对的中心原子(或离子)以配位键形成的化合物称配合物，又称络合物。,六、配位键与配合物,配位化合物简称配合物，通常是由中心离子(或原子)与配位体(某些分子或阴离子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。(1)配合物的内界：一般加表示。中心原子(或离子)提供空轨道，接受孤电子对的原子(或离子)。配位体指配合物中与中心原子结合的离子或分子。配位原子：指配位体中含孤电子对，与中心原子直接相连的原子，主要是非金属元素c、n、o、s、卤素等原子。,配位数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。如alf63配位数6，cu(nh3)4so4配位数4，co(nh3)2(en)2(no3)3配位数6。,(2)外界：除内界以外的部分。特例：fe(co)5无外界。形成配合物时性质会改变。颜色的改变，如,fe3nscn=fe(scn)n(n3),1具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体(又称对映异构体、光学异构体)。含有手性异构体的分子叫做手性分子。2判断一种有机物是否具有手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子,七、手性分子,1一般来说，含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大，即(ho)mron中，n值越大，酸性越强。2对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。,八、无机酸的酸性,3同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱去比较。(1)同一主族，自上而下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱：hclohbrohio；hclo2hbro2hio2；hclo3hbro3hio3；hclo4hbro4hio4，高氯酸是非金属含氧酸中酸性最强的无机酸。(2)同一周期，从左向右，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐递增。,h4sio4h3po4naclnabbhfhclhbrhic金刚石晶体硅钠四氯化碳d铝冰干冰(3)co可以和很多过渡金属形成配合物。co分子中c原子上有一对孤对电子，c、o原子都符合8电子稳定结构，co中中心原子的杂化类型为_杂化，与co互为等电子体的分子和离子分别有_：(各写一种)。,cd,sp,n2、cn,杂化,【典例5】有关甲醛分子中的化学键描述不正确的是()ac采用sp杂化方式bc采用sp2杂化方式cc有两个未杂化的2p轨道形成键dc形成两个sp2s键,【解析】hcho的中心原子c的轨道杂化数303，所以杂化方式是sp2，轨道形状为平面三角形；分别与h的s轨道和o的1个p轨道形成3个键，同时又与o的1个p轨道形成1个键，形成的分子仍为平面三角形。,答案：ac,点拨:“轨道杂化数键合原子数孤对电子数”。对于so2、so3、no、so、po等粒子中，中心原子与氧所形成的共用电子对都可以考虑是由中心原子提供，考虑离子得失电子和共用电子对后的所有电子都必须成对，再根据“轨道杂化数键合原子数孤对电子数”，分析轨道杂化情况，来分析分子的结构。,【迁移训练5】clo、中氯原子都是以sp3杂化轨道与氧成键的，则这些离子的立体结构分别是：clo是_形，是_形，是_形，是_形。,直线,v(或平面三角,三角锥,正四面体,【解析】四种离子都可以考虑是以cl为中心的离子(第一个以o为中心也对)，cl和o之间的共用电子对都是由cl提供，此时cl都达到4对电子对。所以四种离子中cl的杂化轨道数键合原子数孤对电子数4，杂化方式都是sp3，轨道形状都是四面体形；但由于键合原子的数目不同，粒子的构型各不相同。,配合物的组成、结构和性质,(2)nh4cuso3中的金属阳离子的核外电子排布式为_。(3)中s原子的杂化方式为_，与其互为等电子体的一种分子的分子式是_。(4)nh3易液化的原因是_。,(1)下列关于cu(nh3)4so4的说法中，正确的有_。(填字母序号)。acu(nh3)4so4中所含的化学键有离子键、极性键和配位键bcu(nh3)4so4含有nh3分子，其水溶液中也含有nh3分子ccu(nh3)4so4的组成元素中第一电离能最大的是氧元素dcu(nh3)4so4的外界离子的空间构型为正四面体,(5)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，由此可确定该氧化物的化学式为_。,(6)nh4cuso3与硫酸微热反应的离子方程式为_。,【解析】(1)cu(nh3)4so4是离子化合物含有离子键，也是配合物含有配位键，硫酸根和氨中还含有共价键；cu(nh3)4so4中nh3分子已经与铜形成配位键，不再是简单的氨分子，即使在水溶液中nh3也是跟铜结合着；cu(nh3)4so4的组成元素中第一电离能最大的不是氧元素，氮比氧大；cu(nh3)4so4的外界离子为硫酸根离子，空间构型为正四面体型。(2)要注意是一价铜离子，失去4s1。,(1)ad(2)ar3d10(3)sp3nf3(或pf3、ncl3、pcl3等)(4)nh3分子间可形成氢键(5)cuo,答案：,点拨：配合物中心原子或离子与配位原子或离子之间是配位键结合。配合物可能是分子，也可能是离子化合物，离子化合物内界与外界是离子键结合，配合物的分子极性也由配合物的空间结构、电荷分布确定。,【迁移训练6】(江苏高考命题研究专家原创卷)氮元素可以形成多种化合物如氮的氢化物、氧化物，氮的金属化合物等。(1)nh3极易溶于水，原因是_。；氮元素与同周期相邻的两种元素的第一电离能由大到小为_(用元素符号表示)。,nh3和h2o都是极性分子，相似相溶，另外nh3与h2o分子间还能形成氢键,noc,(2)肼是一种火箭燃料，n2h4分子结构式为。在锅炉水中加入肼，可以把锅炉表面的氧化铁还原为结构紧密的四氧化三铁保护层，n2h4被氧化，此反应的化学方程式为。,6fe2o3n2h4=4fe3o4n22h2o,(3)制备纯净n2可利用nan3的热分解，nan3中存在的化学键类型为_、(非极性)共价键；氢叠氮酸(hn3)在水中可微弱电离出h和n，与n互为等电子体的分子、离子有很多种，据此推测n的空间