高考化学总复习 第十一单元 第2讲 分子结构与性质课件 新人教版-新人教版高三全册化学课件VIP

1、第2讲分子结构与性质第十一单元选修3 物质结构与性质目 录CONTENTS 真题体验命题调研考点巧讲1.(1)(2018年全国卷,35节选)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是。LiAlH4中,存在(填标号)。 A.离子键B.键C.键 D.氢键(2)(2018年全国卷,35节选)气态三氧化硫以单分子形式存在,其中共价键的类型有种。 解析答案命题一化学键Li+核电荷数较大AB2(3)(2018年江苏,21节选)N2分子中键与键的数目比n() n()=。Fe(H2O)62+与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在Fe(NO

2、)(H2O)52+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 1 2解析答案解析(1)Li+的核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。(2)气态SO3分子中所含共价键有两种,分别为键和键。(3)两原子间成键只能得到一个键,其他键则为键,N2分子形成三键,故n()n()=12。由配离子化学式与图中结构可以得出,图中缺少一个NO和一个H2O,结合题目给出的N原子与Fe2+形成配位键,得出该离子的结构示意图为 。2.按要求填空:(1)(2017年江苏,21节选)1 mol丙酮( )分子中含有键的数目为。 (2)(2016年全国卷,37改编)GaAs的熔点为1238 ,Ga与As以键键合。

3、(3)(2016年全国卷,37改编)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、三键,但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析,原因是 。 (4)(2015年全国卷,37改编)CS2分子中,共价键的类型有,C原子的杂化轨道类型是,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。 (5)(2014年全国卷,37改编)1 mol乙醛分子中含有的键的数目为。 解析答案9NA共价Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,p-p轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键键和键spCO2、SCN-(或COS等)6NA解析单键均为键,双键中键和键数目之比为11,三键中键与键数目之比

4、为12。命题二氢键和分子间作用力 3.(2018年全国卷,35节选)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:S8的结构如图,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为 。 H2SS8FeS2SO2SO3H2SO4熔点/-85.5115.2600(分解)-75.516.810.3沸点/-60.3444.6-10.045.0337.0S8相对分子质量大,分子间范德华力强解析答案解析S8和SO2都形成分子晶体,影响其熔点、沸点的主要因素是范德华力,而S8的相对分子质量大,分子间范德华力强,故S8的熔点、沸点较高。4.(2017年江苏,21节选)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为。

5、 答案乙醇分子间存在氢键5.(1)(2016年全国卷,37节选)氨的沸点(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是。 (2)(2015年海南,19节选)(双选)下列物质的结构或性质与氢键无关的是。 A.乙醚的沸点 B.乙醇在水中的溶解度C.氢化镁的晶格能 D.DNA的双螺旋结构(3)(2014年全国卷,37节选)乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是。 答案高于乙醇分子间存在氢键NH3分子间可形成氢键ACCH3COOH分子间存在氢键命题三分子的极性6.(2016年上海,28节选)HCN是直线形分子,HCN是(填“极性”或“非极性”)分子。 7.(2016年全国卷,37节选)氨是(填“极性”或“

6、非极性”)分子。 命题四等电子体8.(2018年江苏,21节选)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为(填化学式)。 9.(2016年江苏,21节选)与H2O分子互为等电子体的阴离子为。 10.(2015年全国卷,37节选)写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子:。 极性极性NO2-NH2-CO2、SCN-答案11.(1)(2018年全国卷,35节选)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。 (2)(2018年全国卷,35节选)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是,

7、气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为形;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为。 (3)(2018年全国卷,35节选)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为 ,C原子的杂化形式为。 (4)(2018年江苏,21节选) SO42- 中心原子轨道的杂化类型为; NO3-的空间构型为 (用文字描述)。 解析答案正四面体sp3H2S平面三角sp3平面三角形sp2sp3平面(正)三角形解析(1)根据价电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子AlH4-的空间构型是正四面体,中心原子Al采用sp

8、3杂化。(2)根据价层电子对互斥理论,H2S分子中S原子有2对成键电子和2对孤电子对,价层电子对数为4;SO2分子中S原子有2对成键电子和1对孤电子对,价层电子对数为3;SO3分子中S原子有3对成键电子,不含孤电子对,价层电子对数为3。气态SO3分子中S原子周围有3对成键电子,不含孤电子对,则S原子采取sp2杂化,分子的立体构型为平面三角形。由固体三氧化硫的三聚分子结构可知,每个S原子形成4个键,则S原子采取sp3杂化。(3)CO32-中C的孤电子对数为0,价层电子对数为0+3=3,则C原子的杂化形式为sp2杂化,CO32-的空间构型为平面三角形。(4)SO42-中S原子与周围的氧原子形成4个

9、键,且无孤电子对,由此判断SO42-中S原子采用sp3杂化;N中N原子与周围氧原子形成3个键,无孤电子对,N原子采用sp2杂化,未杂化的p轨道与氧原子的p轨道形成离域大键,故N的空间构型为平面三角形。12.(1)(2017年全国卷,35节选)X-射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为,中心原子的杂化形式为。 (2)(2017年全国卷,35节选)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。 (3)(2017年江苏,21节选)丙酮( )分子中碳原子轨道的杂化类型是 。 (4)(2016年全国卷,37节选)AsCl3分子的立体构型为 ,其中As的杂化轨道类型为。 (5)(

10、2016年江苏,21节选)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型为。 解析答案V形sp3spsp3sp2、sp3三角锥形sp3sp2、sp3解析(1)I3+中I原子为中心原子,则其孤电子对数为(7-1-2)=2,且其形成了2个键,中心原子采取sp3杂化,空间构型为V形。(2)CO2中C原子的价层电子对数为2,故为sp杂化,CH3OH分子中C的价层电子对数为4,故为sp3杂化。(3)甲基上的碳原子形成4个键,故采用sp3杂化,羰基上的碳原子形成3个键,故采用sp2杂化。(4)AsCl3分子中As原子价层电子对数为(5+3)=4,键数目为3,孤电子对数为1,故As的杂化方式为sp3,AsCl3分

11、子的空间构型为三角锥形。(5)HOCH2CN的结构式为 ,CH2中碳原子形成4个键,则碳原子采用sp3杂化; 中碳原子形成2个键,故碳原子采用sp杂化。13.(2016年全国卷,37节选)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。(1)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是。 (2)在Ni(NH3)62+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为,提供孤电子对的成键原子是。 (3)氨是分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为。 正四面体配位键N极性sp3解析答案解析(1)SO42- 中,S原子的价层电子对数为 =4,成键电子对数为4,故SO42- 的立体构型为正四面体形

12、。(2)Ni(NH3)62+中,由于Ni2+具有空轨道,而NH3中N原子含有孤电子对,两者可通过配位键形成配离子。(3)NH3分子中,N原子形成3个键,且有1个孤电子对,N原子的轨道杂化类型为sp3,立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称,NH3属于极性分子。14.(2016年江苏,21节选)Zn(CN)42-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,Zn(CN)42-的结构可用示意图表示为。 解析Zn2+提供空轨道,CN-中C原子提供孤电子对,两者形成配位键,结构可表示为 或 。或或解析答案命题角度全国卷对本章内容考查的主要知识点有:配位键、键判断、分子的极性判断、氢键对物质性质

13、的影响、等电子体、杂化轨道和分子的空间构型等,其中杂化轨道和空间构型的判断是必考内容备考启示复习备考时要针对高考常考的知识点进行针对训练,对于高考重点考查的杂化轨道和空间构型判断,要建立思维模型,不仅要会分析分子中中心原子的杂化轨道类型,还要会分析离子中中心原子的杂化轨道类型共价键1.本质:在原子之间形成共用电子对。2.特征:具有饱和性和方向性。分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键电子云“”重叠键电子云“”重叠3.分类头碰头肩并肩分类依据类型形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对非极性键共用电子对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

14、对共用电子对注意:(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,而会形成离子键。(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。发生偏移不发生偏移4.键参数(1)概念键参数(2)键参数对分子性质的影响(3)键参数与分子稳定性的关系键能越,键长越,分子越稳定。 5.等电子原理相同, 相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质 ,如CO和 。键能键长稳定性空间构型大短原子总数价电子数相似N21.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)共价键的成键原子只能是非金属原子。()

15、(2)在任何情况下,都是键比键强度大。()(3)所有分子中都存在化学键。()(4)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。()(5)s-s 键与s-p 键的电子云形状对称性相同。()(6)键能单独形成,而键一定不能单独形成。()(7)键可以绕键轴旋转,键一定不能绕键轴旋转。()(8)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。()(9)键长等于成键两原子的半径之和。()(10)所有的共价键都有方向性。()答案2.下列说法中正确的是()。A.分子的键长越长,键能越高,分子越稳定B.元素周期表中的第A族(除H外)和第A族元素的原子间不能形成共价键C.水分子可表示为HOH,分子的键角为18

16、0D.HO键键能为462.8 kJmol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2462.8 kJ解析键长越长,键能越小,分子越不稳定,A项错误;共价键一般形成于非金属元素之间,而第A族元素(H除外)均是活泼金属元素,第A族元素均是活泼非金属元素,二者易形成离子键,B项正确;水分子的立体构型为V形,两个HO 键的键角为105,C项错误;断裂2 mol HO键吸收 2462.8 kJ能量,但生成H2、O2还会放出能量,D项错误解析答案B3.现有以下物质:HF;Cl2;H2O;N2;C2H4。其中:(1)只含有极性键的是(填序号,下同)。 (2)只含有非极性键的是。 (3)既有极性键

17、又有非极性键的是。 (4)只含有键的是。 (5)既有键又有键的是。 .COCl2分子的结构式为 ,分子内含有(填字母)。 A.4个键B.2个键、2个键 C.2个键、1个键D.3个键、1个键答案D4.原子数相同、电子总数相同的分子,互为等电子体。等电子体结构相似,物理性质相近。(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是和、和。 (2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与NO2-互为等电子体的分子有、。 答案解析N2CON2OCO2

18、SO2O3解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子,即C、N、O、F组成的共价分子中,如N2与CO均为14个电子,N2O与CO2均为22个电子。(2)由题意可知,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,即互为等电子体,NO2-为三原子离子,各原子最外层电子数之和为5+62+1=18,SO2、O3均为三原子分子,各原子最外层电子数之和为63=18。1.判断共价键类型的方法(1)键与键的判断由轨道重叠方式判断。“头碰头”重叠为键,“肩并肩”重叠为键。由物质的结构式判断。共价单键全为键,双键中有一个键和一个键,三键中有一个键和两个键。由成键轨道类型判断。s轨道形成的共价键全部是键;杂化轨道形成的

19、共价键全部为键。(2)极性键与非极性键的判断看形成共价键的两原子,不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。2.等电子体原理(1)等电子体的判断方法同主族变换,如CO2与CS2、CF4与CCl4是等电子体。左右移位,如N2与CO,CO32-、NO3-与SO3是等电子体。如果是阴离子,判断价电子总数时应用各原子价电子数之和加上阴离子所带的电荷数;如果是阳离子,判断价电子总数时应用各原子价电子数之和减去阳离子所带的电荷数。如N价电子总数为8,CO32-价电子总数为24。 (2)等电子原理的应用利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如SiCl4、S

20、iO44-、SO42-的原子数目和价电子总数都相等,它们互为等电子体,中心原子都是sp3杂化,都形成正四面体结构。常见的等电子体微粒通式价电子总数立体构型CO2、NO2+、N3-AX216直线形CO32-、NO3-、SO3AX324平面三角形SO2、O3、NO2-AX218V形SO42- 、PO43- AX432正四面体形PO33- 、SO32-、ClO3-AX326三角锥形分子的立体结构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,填写下表空白内容。电子对数成键对数对数电子对立体构型分

21、子立体构型实例键角220直线形330三角形平面正三角形21440正四面体形3122直线形BeCl2180BF3120V形SnBr2105正四面体形CH410928三角锥形NH3107V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,则轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构也不同。1个s轨道1个p轨道180直线1个s轨道10928120平面三角HCHO1个s轨道3个p轨道2个p轨道正四面体CH4微加注意价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。当中心原子无

22、孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。3.配位键和配合物(1)配位键由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的 。 (2)配位键的表示方法如AB,A表示 孤电子对的原子,B表示 共用电子对的原子。 共价键提供接受(3)配位化合物定义:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。组成:如Cu(NH3)4SO4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。1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子

23、对。()(2)分子中的中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构。()(3)NH3分子为三角锥形,N原子为sp2杂化。()(4)只要分子构型为平面三角形,其中心原子就为sp2杂化。()(5)中心原子为sp杂化的分子,其分子构型不一定为直线形。()(6)价层电子对互斥理论中,键的电子对数不计入中心原子的价层电子对数。()答案2.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是()。A.SO2、CS2、HI都是直线形分子B.BF3的键角为120,SnBr2的键角大于120C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形分子D

24、.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子解析SO2是V形分子,CS2、HI是直线形分子,A项错误;BF3的键角为120,是平面三角形分子,而Sn原子价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一对孤电子对,对成键电子有排斥作用,使键角小于120,B项错误;CH2O、BF3、SO3都是平面三角形分子,C项正确;PCl3、NH3都是三角锥形分子,而PCl5是三角双锥形分子,D项错误。答案解析C3.按要求填空。(1)CO2分子中的C为杂化,空间构型为。 (2)NH4+中的N为杂化,空间构型为。 (3)H2S分子中的S为杂化,空间构型为。 (4) 分子中的C为杂化,分子的结构式为,

25、空间构型为,其中两个碳原子上电子之间形成键。 (5)NO3-中N原子为杂化,N的空间构型为。 答案sp直线形sp3正四面体sp3V形sp2平面形2p平面三角形sp24.原子形成化合物时,电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题:(1)BF3分子的立体构型为 ,NF3分子的立体构型为。 (2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是CH4NH3H2O,请分析可能的原因:。 平面三角形;三角锥形答案CH4分子中的C原子没有孤电子对,NH3分子中N原子上有1对孤电子对,H2O分子中O原子上有2对孤电子对,它们对成键电子对的排斥作用依次增大,故键角依次减小三角锥

26、形一、判断分子或离子立体构型“三步曲”第一步:确定中心原子上的价层电子对数a为中心原子的价电子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N,a=5,b=1,x=3,所以中心原子孤电子对数第二步: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,它们趋向于相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。第三步:分子立体构型的确定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。二、“五种方法”判断分子中心原子的杂化类型1

27、.根据杂化轨道的空间分布构型判断多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心原子杂化方式的对照:(1)只要分子构型为直线形的,中心原子一定为sp杂化,同理,只要中心原子是sp杂化的,分子构型一定为直线形。(2)只要分子构型为平面三角形的,其中心原子一定为sp2杂化。(3)只要分子中的原子不在同一平面内的,中心原子一定是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。 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sp3sp2sp2.根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为109.5,则分子

28、的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180,则分子的中心原子发生sp杂化。3.根据等电子原理进行判断如CO2是直线形分子,CNS-、N3-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。4.根据中心原子的电子对数判断如中心原子的电子对数为4,是sp3杂化;为3,是sp2杂化;为2,是sp杂化。5.根据分子或离子中有无键及键数目判断如没有键的为sp3杂化,含1个键的为sp2杂化,含2个键的为sp杂化。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。

29、(2)分类:分子间作用力最常见的是和。 (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 的增大,范德华力逐渐。 范德华力氢键相对分子质量增大(5)氢键a.形成:已经与 的原子形成共价键的 (该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中 的原子之间的作用力,称为氢键。 b.表示方法:AHBc.特征:具有一定的 性和 性。 d.分类:氢键包括 氢键和 氢键两种。 e.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 ,对电离和溶解度等产生影响。 电负性很强氢原子电负性很强方向饱和分子内分子间升高2.分子的性质(1)分子的极类型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 的分子可能存在的共价键或 或 分子内原子排列重合不重合非极性键极性键非极性键极性键对称不对称(2)分子的溶解性a.“相似相溶”的规律:非极性溶