高考化学一轮复习第五章物质结构与性质元素周期律第16讲化学键分子结构和性质学生用书

第16讲化学键分子结构和性质复习目标1．了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成；2.了解共价键的类型、共价键的参数及作用；和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构；4.了解范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响；5.了解配位键、超分子的含义。考点一化学键及化合物类型必备知识梳理·夯实学科基础(1)概念使________相结合或________相结合的作用力。(2)分类2．离子键、共价键的比较离子键共价键__________________概念带相反电荷的离子之间的相互作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用成键微粒____________________成键实质阴、阳离子的静电作用__________不偏向任何一方____________偏向一方原子形成条件非金属性强的元素与金属性强的元素经得失电子，形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键形成的物质离子化合物非金属单质；某些共价化合物或离子化合物共价化合物或离子化合物(1)离子化合物和共价化合物的比较(2)离子化合物和共价化合物的判断①根据化学键的类型来判断凡含有________键的化合物，一定是离子化合物；只含有________键的化合物，一定是共价化合物。②根据化合物的类型来判断大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于________化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于________化合物。③根据化合物的性质来判断熔融状态下能导电的化合物是________化合物，如NaCl；熔融状态下不能导电的化合物是________化合物，如HCl。特别提醒①由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键，如AlCl3中Al—Cl键为共价键。②非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键，如NH4Cl等。(1)离子化合物的溶解或熔化过程离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，________键被破坏。(2)共价化合物的溶解过程①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如CO2和SO2等。②有些共价化合物溶于水后，发生电离，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。③有些共价化合物溶于水后，其分子内的化学键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。(3)单质的溶解过程某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的________键被破坏，如Cl2、F2等。5．化学键对物质性质的影响(1)对物理性质的影响金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的________很强，破坏时需消耗很多的能量。NaCl等部分离子化合物，也有很强的________，故熔点也较高。(2)对化学性质的影响N2分子中有很强的________，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的________较弱，故它们受热时易分解。6．电子式(1)概念在元素符号周围，用“·”或“×”来表示原子的____________________的式子。(2)书写方法(3)电子式书写的四大误区(4)书写示例①原子：Na________，Cl________。②简单离子：Na＋________，F－________。③复杂离子：NH4+________，OH④离子化合物：MgCl2________________，Na2O______________，Na2O2____________。⑤非金属单质及共价化合物：N2____________，H2O________，H2O2________________。⑥用电子式表示化合物的形成过程：HCl______________。CaCl2______________。[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)所有物质中都存在化学键()错因：____________________________________________________________________。(2)只含共价键的物质一定是共价化合物()错因：____________________________________________________________________。(3)非极性键只存在于双原子的单质分子中()错因：____________________________________________________________________。(4)离子化合物中可能含有共价键，共价化合物中一定不含离子键()错因：____________________________________________________________________。(5)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键()错因：____________________________________________________________________。(6)含有共价键的化合物一定是共价化合物()错因：____________________________________________________________________。(7)共价化合物溶于水，分子内共价键被破坏，单质溶于水，分子内共价键不被破坏()错因：____________________________________________________________________。(8)NaHSO4在熔融状态下电离，破坏了离子键与共价键()错因：____________________________________________________________________。(9)N2和NH3中，每个原子的最外层都达到8个电子稳定结构()错因：____________________________________________________________________。[深度思考]有以下8种物质：①HCl②Ne③P4④H2O2⑤Na2S⑥NaOH⑦Na2O2⑧NH4Cl，请用上述物质的序号填空：(1)不存在化学键的是________。(2)只存在极性共价键的是________。(3)只存在非极性共价键的是________。(4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是________。(5)只存在离子键的是________。(6)既存在离子键又存在共价键的是________。(7)属于离子化合物的是________。题组强化训练·形成关键能力题组一化学键与化合物的判断1．中国科学院前院长卢嘉锡与法裔加拿大科学家Gignere巧妙地利用尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2，不但使H2O2稳定下来，而且其结构也没有发生改变，得到了可供衍射实验的单晶体。已知H2O2的结构式为H—O—O—H。下列说法不正确的是()A．H2NCONH2与H2O2是通过氢键结合的B．H2O2分子中只含共价键，不含离子键C．H2NCONH2·H2O2属于离子化合物D．H2O2分子既含极性键又含非极性键2.近年来，科学家合成了一系列具有独特化学性质的氢铝化合物(AlH3)n，常用作还原剂。已知最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6，它的熔点为150℃且熔融状态不导电，燃烧时放出大量的热量。Al2H6的球棍模型如图所示。下列说法不正确的是()A．Al2H6中Al元素为＋3价，H元素为－1价B．Al2H6中含有离子键和极性共价键C．Al2H6为共价化合物D．Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水题组二电子式的书写和判断3．反应NH4Cl＋NaNO2=NaCl＋N2↑＋2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是()A．中子数为18的氯原子：1718B．N2的结构式：N=N＋的结构示意图：D．H2O的电子式：4．书写下列粒子或物质的电子式。(1)Mg______________，S________________。(2)Na＋______________，Cl－________________。(3)Cl2______________，H2________________。(4)MgF2______________，Na2S______________。(5)H2O____________，NH3______________。微点拨(1)“8e－”结构的判断技巧①最外层电子数＋|化合价|＝8的原子均达到8e－稳定结构。②含氢化合物中的氢原子一定不是8e－稳定结构。③含稀有气体元素的化合物中稀有气体元素原子不是8e－稳定结构。(2)寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法①“10电子”微粒②“18电子”微粒考点二共价键及其参数必备知识梳理·夯实学科基础(1)共价键的本质与特征(2)共价键的类型分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式σ键电子云“头碰头”重叠π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______偏移非极性键共用电子对________偏移原子间共用电子对的数目单键原子间有______共用电子对双键原子间有________共用电子对三键原子间有________共用电子对微点拨①通过物质的结构式可以快速判断共价键的种类和数目；共价单键全为σ键，共价双键中有1个σ键和1个π键，共价三键中有1个σ键和2个π键，如乙酸中有7个σ键和1个π键。②由成键轨道类型可判断共价键的类型，与s轨道形成的共价键全部是σ键，杂化轨道形成的共价键全部是σ键。(3)键参数①概念键能气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量键长形成共价键的两个原子之间的核间距键角在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角②键参数与分子的性质a．键参数对分子性质的影响b．键参数与分子稳定性的关系键能越____，键长越____，分子越稳定。特别提醒(1)共价键的成键原子可以都是非金属原子，也可以是金属原子与非金属原子，如Al与Cl，Be与Cl等。(2)并不是所有的共价键都有方向性，如s­sσ键没有方向性。(3)共价分子中原子间的键能越大，键长越短，分子的稳定性越强。如稳定性：HF>HCl>HBr>HI。(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①配位键的形成：成键原子一方提供______________，另一方提供________形成共价键。②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NH4+可表示为。在NH[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)在任何情况下，都是σ键比π键强度大()错因：___________________________________________________________________。(2)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关()错因：___________________________________________________________________。(3)s­sσ键与s­pσ键的电子云形状对称性相同()错因：___________________________________________________________________。(4)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成()错因：___________________________________________________________________。(5)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转()错因：___________________________________________________________________。(6)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()错因：___________________________________________________________________。(7)所有的共价键都有方向性()错因：___________________________________________________________________。[深度思考](1)N≡N键的键能为946kJ·mol－1，N—N键的键能为193kJ·mol－1，则一个π键的平均键能为________，说明N2中________键比________键稳定(填“σ”或“π”)。(2)结合事实判断CO和N2相对活泼的是________，试用下表中的键能数据解释其相对活泼的原因：________________________________________________________________。COC—OC=OC≡O键能/(kJ·mol－1)N2N—NN=NN≡N键能/(kJ·mol－1)题组强化训练·形成关键能力题组一共价键及其分类1．下列关于σ键和π键的理解不正确的是()A．含有π键的分子在进行化学反应时，分子中的π键比σ键活泼B．在有些分子中，共价键可能只含有π键而没有σ键C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键D．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键2．在一个乙烯分子中有5个σ键、1个π键，它们分别是()A．未杂化的sp2轨道形成σ键、杂化的2p轨道形成π键B．杂化的sp2轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键C．C与H之间是sp2轨道形成的σ键，C与C之间有未参加杂化的2p轨道形成的π键D．C与C之间是sp2轨道形成的σ键，C与H之间有未参加杂化的2p轨道形成的π键微点拨σ键、π键的理解①当成键原子半径越大，π键越难形成，如Si、O难形成双键。②σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般σ键比π键稳定，但N2中π键较稳定。③并不是所有的共价键都有方向性，如s­sσ键没有方向性。④原子形成共价键时优先形成σ键。⑤配位键也属于σ键。题组二共价键参数及其应用3．已知几种共价键的键能如下：化学键H—NN≡NCl—ClH—Cl键能/kJ·mol－1946下列说法错误的是()A．键能：N≡N＞N＝N＞N—NB．H(g)＋Cl(g)=HCl(g)ΔH＝－431.8kJ·mol－1C．H—N键能小于H—Cl键能，所以NH3的沸点高于HClD．2NH3(g)＋3Cl2(g)=N2(g)＋6HCl(g)ΔH＝－463.9kJ·mol－14．已知键能、键长部分数据如下表：共价键Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O键能(kJ·mol－1)568366键长(pm)19822826796共价键C—CC=CC≡CC—HN—HN=OO—OO=O键能(kJ·mol－1)615812607142键长(pm)154133120109101(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。A.稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HIB．氧化性：I2＞Br2＞Cl2C．沸点：H2O＞NH3D．还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF(2)下列有关推断正确的是________。A．同种元素形成的共价键的稳定性：三键＞双键＞单键B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍C.键长越短，键能一定越大D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强(3)在HX分子中，键长最短的是________，最长的是________；O—O键的键长________(填“大于”“小于”或“等于)O=O键的键长。[思维建模](1)分子的空间结构与键参数键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的空间结构。一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的空间结构。(2)反应热与键能：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。考点三分子的空间结构和杂化轨道必备知识梳理·夯实学科基础(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力________，体系的能量________。②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力________，键角________。如H2O的键角________CH4的键角。微点拨价层电子对数与电子对空间结构的关系：2对——直线形，3对——平面三角形，4对——四面体形。(2)价层电子对的计算a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。但对于离子，a为中心原子的价电子数加或减电荷数，如CO32−的a＝微点拨在计算孤电子对时，出现0.5或1.5，则把小数进位为整数，即1或2。如NO2中心原子N的孤电子对数为5—2×22≈(3)实例价层电子对数成键数孤电子对数价层电子对空间结构分子空间结构实例220直线形________CO233______________平面三角形BF32____________SO244________________CH43________________NH32______________________H2O(1)杂化轨道理论概述当原子成键时，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。(2)杂化轨道三种类型(3)实例杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间结构实例sp2180°直线形BeCl2或HCN____________________________BF3或CO____________________________CH4或NH(1)配合物的概念把金属离子(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称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。(2)配合物的组成配合物由中心原子或离子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分成内界和外界。如[Cu(NH3)4]SO4可表示为①中心原子或离子：配合物的中心离子一般都是带正电的阳离子，过渡金属离子最常见。②配体：配体可以是阴离子，如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－等；也可以是中性分子如H2O、NH3、CO等。③配位原子：是指配体中直接同中心离子配合的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子。④配位数：直接同中心离子(或原子)配位的原子的数目叫中心离子(或原子)的配位数，如CuNH特别提醒配合物的组成(1)有的配合物没有外界。如五羰基合铁Fe(CO)5、四羰基合镍Ni(CO)4。(2)有的配合物有多种配体。如[Cu(NH3)2(H2O)2]SO4、[Co(SO4)(NH3)5]Br、[Co(NH3)5Br]SO4。(3)配合物的稳定性配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。(4)配合物形成时性质的改变①颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成；②溶解度的改变，如AgCl沉淀可溶于氨水得到[Ag(NH3)2]＋。[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)中心原子的价层电子对数为3时VSEPR模型为平面三角形()错因：___________________________________________________________________。(2)中心原子是sp杂化的，其分子构型一定为直线形()错因：___________________________________________________________________。(3)VSEPR模型与粒子结构一定相同()错因：___________________________________________________________________。(4)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构()错因：___________________________________________________________________。(5)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化()错因：___________________________________________________________________。(6)只要分子空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化()错因：___________________________________________________________________。(7)价层电子对互斥模型中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数()错因：___________________________________________________________________。(8)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越大()错因：___________________________________________________________________。[深度思考](1)完成下列表格。序号物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子空间结构中心原子杂化类型①CS2②CH2Cl2③PCl④PH⑤NO(2)NH3分子中∠HNH键角为107°，而配离子[Zn(NH3)6]2＋中∠HNH的键角为109°28′，配离子[Zn(NH3)6]2＋∠HNH键角变大的原因是____________________________________。题组强化训练·形成关键能力题组一粒子的空间结构与杂化类型1．下列说法中正确的是()A．NCl3分子是三角锥形，这是因为N原子是以sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道C．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体D．AB3型的分子空间结构必为平面三角形2．科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法不正确的是()A．分子中N、N间形成的共价键是非极性键B．该分子易溶于水，因分子中N、O均能与水分子中的氢原子形成氢键C．分子中非硝基氮原子采取sp3杂化D．分子中非硝基氮原子上有1对孤电子对微点拨中心原子的杂化类型判断“四方法”(1)根据杂化轨道的空间结构①直线形—sp，②平面三角形—sp2，③四面体形—sp3。(2)根据杂化轨道间的夹角①109°28′—sp3，②120°—sp2，③180°—sp。(3)利用价层电子对数确定三种杂化类型(适用于中心粒子)2对—sp杂化，3对—sp2杂化，4对—sp3杂化。(4)根据σ键数与孤电子对数(适用于结构式已知的粒子)①含C有机物：2个σ—sp，3个σ—sp2，4个σ—sp3。②含N化合物：2个σ—sp2，3个σ—sp3。③含O(S)化合物：2个σ—sp3。题组二配合物理论的理解应用3．Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间结构，[Cu(OH)4]2－结构可用示意图表示为__________________________。(2)胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：下列有关胆矾的说法正确的是________(填字母)。A．所有氧原子都采取sp3杂化B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去Ⅱ.经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合。若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为________________________________。4．(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol。①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl3·6NH3__________________________________________________，CoCl3·4NH3(绿色和紫色)________________。②上述配合物中，中心离子的配位数都是________________________________。(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色，该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN=Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合，请按要求填空：①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供________，SCN－提供________，二者通过配位键结合。②所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显红色，含该离子的配合物的化学式是________。题组三电子对互斥理论与杂化轨道理论确定键角大小5．比较下列分子或离子中的键角大小。(1)比较大小①BF3________NCl3，H2O________CS2;②H2O__________NH3__________CH4，SO3________SO4③H2O________H2S，BF3________BCl3；④NF3________NCl3，PCl3________PBr3。(2)在分子中，键角∠HCO______(填“>”“<”或“＝”)∠HCH。理由是_________________________________________________________。[思维建模]键角比较的三种思维模板考点四分子间作用力氢键超分子必备知识梳理·夯实学科基础一、分子间作用力氢键1．分子间作用力和氢键(1)概念：物质分子之间________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__________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，________________相似的物质，随着________________的增加，范德华力逐渐________。(5)氢键①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。②表示方法：X—H…Y—③特征：具有一定的________性和________性。④分类：氢键包括________氢键和________氢键两种。⑤分子间氢键对物质性质的影响分子间氢键主要表现为使物质的熔、沸点________，对电离和溶解度等产生影响。如形成分子内氢键，形成分子间氢键，前者熔、沸点________。⑥强弱影响：A—H…B—中A、B的电负性越强，氢键越强。如F—H…F>O—H…O>N—H…N。特别提醒氢键的键长是一般定义为A—H…B—的长度，而不是H…B—的长度。(1)分子的极性(2)分子的溶解性①“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于____________，极性溶质一般能溶于________。若能形成氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。③分子与H2O反应，也能促进分子在水中的溶解度，如SO2、NO2。(3)分子的手性①手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为________，在三维空间里____________的现象。②手性分子：具有____________的分子。③手性碳原子：在有机物分子中，连有________不同基团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如二、超分子1．概念超分子是由________________的分子通过________________形成的分子聚集体。2．超分子内分子间的作用力超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。3．超分子的应用在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型的分子材料。[易错易混辨析](错误的说明错因)(1)F2的熔、沸点比Cl2的低是因为F2分子间作用力较小()错因：__________________________________________________________________。(2)HCl易溶于水是因为HCl与H2O分子间形成氢键()错因：__________________________________________________________________。(3)为手性分子，存在手性异构体()错因：__________________________________________________________________。(4)H2O分子间形成氢键，故H2O的热稳定性较强()错因：__________________________________________________________________。(5)可燃冰(CH4·nH2O，6≤n≤8)中甲烷分子与水分子间形成了氢键()错因：__________________________________________________________________。(6)乙醇分子和水分子间只存在范德华力()错因：__________________________________________________________________。(7)氢键具有方向性和饱和性()错因：__________________________________________________________________。(8)H2O2分子间存在氢键()错因：__________________________________________________________________。(9)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高()错因：__________________________________________________________________。(10)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键()错因：__________________________________________________________________。[深度思考](1)NH3极易溶于水的原因有哪些？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)按要求回答下列问题：①HCHO分子的空间结构为________形，它与H2加成后，加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质)__________________。②S位于周期表中第________族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是____________________________________________________________________，H2O比H2Te沸点高的原因是________________________________________。题组强化训练·形成关键能力题组一分子的极性与共价键的极性1．下列关于粒子结构的描述不正确的是()A．H2S和NH3均是价电子总数为8的极性分子B．HS－和HCl均是含一个极性键的18电子粒子C．CH2Cl2和CCl4均是四面体结构的非极性分子D．NCl3是含极性键的极性分子2.已知H2O2分子的结构如图所示，H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半展开的书的两面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答：(1)H2O2分子的电子式是__________________，结构式是____________________。(2)H2O2分子是含有________键和________键的________(填“极性”或“非极性”)分子。(3)H2O2难溶于CS2，简要说明理由：________________________________________。微点拨分子极性判断(1)共价键的极性与分子极性的关系(2)判断ABn型分子极性的经验规律若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子。如SO2为极性分子，SO3为非极性分子。题组二范德华力、氢键对物质性质的影响3．下列说法不正确的是()A．HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关B．H2O的熔、沸点高于H2S是由于H2O分子之间存在氢键C．I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释D．甲烷可与水形成氢键这种化学键4．氢键是强极性键上的氢原子与电负性很大且含孤电子对的原子之间的作用力。下列事实与氢键无关的是()A．相同压强下，H2O的沸点高于HF的沸点B．一定条件下，NH3与BF3可以形成NH3·BF3D．H2O和CH3COCH3的结构和极性并不相似，但两者能完全互溶题组三超分子5．化合物M是一种新型超分子晶体材料，由X、Y、HClO4、以CH3COCH3为溶剂反应制得(如图)。下列叙述正确的是A．X分子中的溴原子可由苯与溴蒸气在光照条件下发生取代反应引入B．“—NH2”具有碱性，可由“—NO2”通过还原反应转化生成C．Y分子中所有原子可能共平面，且Y与互为同系物D．X、Y、M都不能发生加成反应6．[2022·福建龙岩高三一模]冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。(1)Li＋的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。①基态锂离子核外能量最高的电子所处电子层符号为________。②W中Li＋与孤电子对之间的作用属于________(填字母)。A．离子键B．共价键C．配位键D．氢键E．以上都不是(2)冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构。理由是____________。(3)烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。①水分子中键角________(填“>”“<”或“＝”)109°28′。②已知：冠醚Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是________________________________________________________。题组四手性碳原子手性分子7．有且只有一个手性碳的有机化合物分子为手性分子，下列有机物分子中属于手性分子的是()①新戊烷[(CH3)4C]②乳酸[CH3CH(OH)COOH]A．①②③B．①和③C．②和④D．②③④8．下列说法正确的是()A．甘油(CH2OH—CHOH—CH2OH)分子中含有1个手性碳原子B．互为手性异构体的化合物，所含化学键的种类和数目完全相同C．互为手性异构体的化合物，在三维空间不能重合，但物理、化学性质却几乎完全相同D．互为手性异构体的化合物，分子组成不同，所以物理、化学性质也不同情境创新设计Ⅰ.对羟基苯甲酸是用途广泛的有机合成原料，特别是其酯类，包括对羟基苯甲酸甲酯(尼泊金甲)、乙酯(尼泊金乙)、丙酯、异丙酯等，均可作食品添加剂，用于酱油、醋、清凉饮料(汽水除外)、果品调味剂、水果及蔬菜等，还广泛用于食品、医药的防腐和杀菌剂等方面。对羟基苯甲酸也用作染料、农药的中间体。在农药中用于合成有机磷杀虫剂GYAP、CYP；在染料工业中用于合成热敏染料的显色剂；还可用于彩色胶片及合成油溶性成色剂“538”及尼龙12中用作增塑剂的生产原料。另外还用于液晶聚合物和塑料。对羟基苯甲酸的结构如下：[问题探究](1)对羟基苯甲酸分子中共价键的类型有哪些？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(2)对羟基苯甲酸分子中碳原子的杂化类型有哪些？分子中所有碳原子在一个平面上吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(3)对羟基苯甲酸为什么易溶于水？苯甲酸甲酯与对羟基苯甲酸的相对分子质量接近，为什么对羟基苯甲酸的熔、沸点远高于苯甲酸甲酯？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(4)邻羟基苯甲酸的结构简式为，已知它与对羟基苯甲酸的沸点相差很大，你认为哪一种物质的沸点较高？如何从氢键的角度来解释？________________________________________________________________________________________________________________________________________________Ⅱ.羧酸是一大类羧基(—COOH)的有机酸，羧基可电离出H＋而呈酸性，羧酸的酸性可用pKa(pKa＝－lgKa)的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关。如下表所示：不同羧酸的pKa的数值：羧酸pKa丙酸(C2H5COOH)乙酸(CH3COOH)甲酸(HCOOH)氯乙酸(CH2ClCOOH)二氯乙酸(CHCl2COOH)三氯乙酸(CCl3COOH)三氟乙酸(CF3COOH)[问题探究](5)通过比较pKa的数值判断乙酸的酸性和氯乙酸的酸性哪个强？其原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(6)三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性，从键的极性角度解释其原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(7)仔细对比表格中羧酸的结构与pKa的关系，试总结出羧酸的酸性与哪些因素有关？________________________________________________________________________________________________________________________________________________高考真题演练·明确考查方向1．[2021·山东卷]关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质，下列说法错误的是()3OH为极性分子2H4空间结构为平面形2H4的沸点高于(CH3)2NNH23OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同2．[2021·山东卷(节选)](1)O、F、Cl电负性由大到小的顺序为____________；OF2分子的空间构型为________；OF2的熔、沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为________，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是________(填标号)。A.spB．sp2C．sp3D．sp3d3．[2021·全国甲卷(节选)](1)(部分)SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为______。SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。(2)CO2分子中存在______个σ键和______个π键。(3)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之间，其原因是__________________________________________________________________________________。4．[2021·全国乙卷(节选)](1)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子是______，中心离子的配位数为________。(2)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。PH3中P的杂化类型是________，NH3的沸点比PH3的________，原因是____________________。H2O的键角小于NH3的，分析原因___________________________。随堂过关训练·提升学科素养1．下列对有关事实的解释正确的是()事实解释A某些金属盐灼烧呈现不同焰色电子从低能轨道跃迁至高能轨道时吸收波长不同BCH4与NH3分子的空间结构不同二者中心原子杂化轨道类型不同CHF的热稳定性比HCl强H—F比H—Cl的键能大DSiO2的熔点比干冰高SiO2分子间的范德华力大2.[2022·山东青岛质检]偶氮苯(一种分子机器)作为光开关，可对外部刺激(例如光或热)作出响应。其结构简式如图所示。下列分析正确的是()2杂化方式B．分子中所有原子一定处于同一平面上C．1mol偶氮苯中含有7molπ键D．该物质所形成的晶体为分子晶体，其熔点主要取决于所含化学键的键能3．[2022·山东德州二模]近年来，光催化剂的研究是材料领域的热点方向。一种Ru络合物(如图所示)复合光催化剂可将CO2转化为HCOOH。下列说法错误的是()A．Ru络合物中第二周期元素的电负性由大到小的顺序为O＞N＞CB．如图结构的吡啶环()中C、N原子的杂化方式均为sp2C．吡啶()与水可形成氢键，故易溶于水D．HCOOH的沸点比HCHO高，主要因为HCOOH相对分子质量大于HCHO4．(1)①气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是________________________。②CaCN2是离子化合物，各原子均满足8电子稳定结构，CaCN2的电子式是________。③常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是____________________________________________________________________。(2)磷酸根离子的空间结构为________，其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为________。(3)Ti的四卤化物熔点如下表所示，TiF4熔点高于其他三种卤化物，自TiCl4至TiI4熔点依次升高，原因是_______________________________________________________。化合物TiF4TiCl4TiBr4TiI4熔点/℃377155第16讲化学键分子结构和性质考点一必备知识梳理·夯实学科基础1．(1)离子原子(2)阴、阳离子共用电子对2．非极性键极性键阴、阳离子原子共用电子对共用电子对3．(1)阴、阳离子共价原子或分子共价离子(2)离子共价离子共价离子共价4．(1)离子(3)共价5．(1)共价键离子键(2)共价键共价键6．(1)最外层电子(或价电子)(4)Na·Na＋易错易混辨析答案：(1)×单原子分子如稀有气体中不存在共价键(2)×只含共价键的物质可能是单质，如H2、O2等(3)×非极性键可能存在于化合物中，如过氧化氢、过氧化钠中含非极性共价键(4)√(5)√(6)×含有共价键的化合物不一定是共价化合物，如NaHSO4(7)×Cl2溶于水，生成HCl、HClO，Cl—Cl被破坏(8)×在熔融状态下，NaHSO(9)×H的最外层只能容纳2个电子深度思考答案：(1)②(2)①(3)③(4)④(5)⑤(6)⑥⑦⑧(7)⑤⑥⑦⑧题组强化训练·形成关键能力1．解析：尿素(H2NCONH2)和H2O2形成化合物H2NCONH2·H2O2，不但使H2O2稳定下来，而且结构也没有发生改变，这说明两者是通过氢键连接的，故A正确；根据H2O2的结构式H—O—O—H可知，H2O2中只含共价键，不含离子键，故B正确；除了铵盐外，由非金属元素形成的化合物绝大多数为共价化合物，故H2NCONH2·H2O2为共价化合物，故C错误；H—O—O—H中既含极性键H—O，又含非极性键O—O，故D正确。答案：C2．解析：在Al2H6中Al元素为＋3价，H元素为－1价，A项正确；Al2H6中含有的化学键都是极性共价键，B项错误；Al2H6为共价化合物，C项正确；Al2H6在空气中完全燃烧，根据原子守恒可知燃烧产物为氧化铝和水，D项正确。答案：B3．解析：A错：中子数为18的氯原子为1735Cl。B错：N2的结构式为N≡N。C错：Na＋的结构示意图为答案：D4．答案：(1)·Mg·(2)Na＋(3)H∶H(4)(5)考点二必备知识梳理·夯实学科基础1．(1)共用电子对方向(2)发生不发生一对两对三对(3)大短2．(1)孤电子对空轨道易错易混辨析答案：(1)×在N2分子中，π键大于σ键(2)√(3)√(4)√(5)√(6)×碳碳三键和碳碳双键的键能均比3倍、2倍小(7)×s­sσ键无方向性深度思考解析：(1)π键的平均键能为946−193kJ·mol−12＝376.5kJ·mol－1，所以N2中π键比σ键稳定。(2)由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量[(1071.9－798.9)kJ·mol－1＝273.0kJ·mol－1]比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量[(941.7－418.4)kJ·mol答案：(1)376.5kJ·mol－1πσ(2)CO断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(273.0kJ·mol－1)比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量(523.3kJ·mol－1)小题组强化训练·形成关键能力1．解析：同一分子中的π键不如σ键牢固，反应时比较容易断裂，A项正确；在共价单键中只含有σ键，而含有π键的分子中一定含有σ键，B项错误、D项正确；氢原子、氯原子等跟其他原子形成分子时只能形成σ键，C项正确。答案：B2．解析：乙烯的结构简式为CH2=CH2，C原子上无孤电子对，杂化轨道数为3，故杂化类型为sp2，根据杂化轨道理论，杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤电子对，故杂化的sp2轨道可以形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键，故C与H之间是sp2轨道形成的σ键，C与C之间有未杂化的2p轨道形成的π键，C项正确。答案：C3．解析：A项，三键键长小于双键键长小于单键键长，键长越短，键能越大，所以键能：N≡N＞N=N＞N—N，正确；B项，H(g)＋Cl(g)=HCl(g)的焓变为H—Cl键能的相反数，则ΔH＝－431.8kJ·mol－1，正确；C项，NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键，而HCl不能，键能不是主要原因，错误；D项，根据ΔH＝E(反应物)－E(生成物)，则2NH3(g)＋3Cl2(g)=N2(g)＋6HCl(g)ΔH＝6E(N—H)＋3E(Cl—Cl)－E(N≡N)－6E(H—Cl)＝－463.9kJ·mol－1，正确。答案：C4．解析：(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O和NH3分子间均存在氢键，H2O中的氢键强于NH3中的氢键，所以H2O的沸点高，C项正确；还原性与失电子能力有关，还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O=O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。答案：(1)ACD(2)A(3)HFHI大于考点三必备知识梳理·夯实学科基础1．(1)越小越低越强越小小于(3)直线形01平面三角形V形012四面体形正四面体形三角锥形V形2．(2)1个s1个p180°直线1个s2个p120°平面三角1个s3个p109°28′正四面体(3)sp23120°平面三角形sp34109°28′四面体形易错易混辨析答案：(1)√(2)√(3)×当粒子的中心原子有孤电子对时，VSEPR模型与粒子结构不相同(4)×如NH3、H2O中心原子均为sp3杂化，但分子构型均不是正四面体结构(5)×NH3分子为三角锥形，但分子的中心原子N杂化方式为sp3杂化(6)√(7)√(8)×孤电子对越多，孤电子对的排斥作用越强，键角越小深度思考答案：(1)①02直线形直线形sp②04四面体形四面体形sp3③14四面体形三角锥形sp3④04正四面体形正四面体形sp3⑤03平面三角形平面三角形sp2(2)NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2＋的空轨道形成配位键后，原孤电子对对N—H键的成键电子对的排斥作用变为成键电子对之间的排斥，排斥作用减弱题组强化训练·形成关键能力1．解析：A项，NCl3中的价电子对数为3＋12(5－3×1)＝4，采用sp3杂化，错误；B项，sp3杂化轨道是由同一能层的能量相近的s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，错误；D项，AB3型分子的空间结构也可能为三角锥形如NCl3答案：C2．解析：同种元素间形成的化学键为非极性键，A项正确；N(NO2)3分子中的氮、氧原子上没有连接氢原子，故不能与水分子形成氢键，B项错误；由分子中N—N—N键角都是氮原子上有1对孤电子对的排斥导致的，因此非硝基氮原子上有1对孤电子对，3对σ键电子对，该氮原子采取sp3杂化，C、D项正确。答案：B3．解析：Ⅰ.(2)A项，与S相连的氧原子没有杂化；B项，氢键不是化学键；C项，Cu2＋的价电子排布式为3d9；D项，由图可知，胆矾中有1个H2O与其他微粒靠氢键结合，易失去，有4个H2O与Cu2＋以配位键结合，较难失去。答案：Ⅰ.(1)(2)DⅡ.FeCl3＋5KSCN=K2[Fe(SCN)5]＋3KCl4．解析：(1)①每个CoCl3·6NH3分子中有3个Cl－为外界离子，配体为6个NH3，化学式为[Co(NH3)6]Cl3；每个CoCl3·4NH3(绿色和紫色)分子中有1个Cl－为外界离子，配体为4个NH3和2个Cl－，化学式均为[Co(NH3)4Cl2]Cl。②这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl，其配位数都是6。(2)①Fe3＋与SCN－反应生成的配合物中，Fe3＋提供空轨道，SCN－提供孤电子对，二者通过配位键结合。②Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。答案：(1)①[Co(NH3)6]Cl3[Co(NH3)4Cl2]Cl②6(2)①空轨道孤电子对②[Fe(SCN)]Cl25．答案：(1)①><②<<>③>＝④<<(2)>含π键，π键电子斥力较大，键角较大考点四必备知识梳理·夯实学科基础一、1．(1)普遍(2)范德华力氢键(4)组成和结构相对分子质量增大(5)①电负性很大氢原子电负性很大③方向饱和④分子内分子间⑤升高较低2．(2)①非极性溶剂极性溶剂(3)①镜像不能重叠②手性碳原子③四个二、1．两种或两种以上分子间相互作用易错易混辨析答案：(1)√(2)×HCl易溶于水是因为HCl与H2O均为极性分子，遵循相似相溶原理(3)×手性碳是指碳原子连接四个不同的原子或原子团，该结构中无手性碳原子，不是手性分子(4)×氢键影响物质的物理性质，热稳定性属于化学性质(5)×可燃冰中水分子间存在氢键，但CH4与H2O之间不存在氢键(6)×乙醇分子、水分子中都有—OH，符合形成氢键的条件(7)√(8)√(9)×分子内氢键能使物质的熔、沸点降低(10)×H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关深度思考答案：(1)①NH3是极性分子，易溶于极性分子H2O形成的溶剂中；②NH3与H2O之间形成分子间氢键；③NH3可与水反应。(2)①平面三角加成产物CH3OH分子之间能形成氢键②ⅥA两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强两者均为分子晶体，H2O分子之间存在氢键题组强化训练·形成关键能力1．解析：CH2Cl2不是正四面体形分子，为极性分子，C错误。答案：C2．解析：由H2O2的立体结构图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，而CS2为非极性分子，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。答案：(1)H—O—O—H(2)极性非极性极性(3)H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS23．解析：HCl、HBr、HI是组成和结构相似的分子，相对分子质量越大分子间作用力越大，相应物质的熔、沸点越高，A正确；H2O分子间可形成氢键，H2S分子间不能形成氢键，因此H2O的熔、沸点高于H2S，B正确；I2是非极性分子，易溶于非极性溶剂CCl4，C正确；甲烷中碳原子电负性不大，甲烷分子和水分子之间不能形成氢键，并且氢键不是化学键，属于分子间作用力，D错误。答案：D4．解析：相同压强下，H2O的沸点高于HF的沸点，是因为H2O、HF中氢键的数目和强度不同，A项不符合题意；NH3与BF3形成NH3·BF3，是因为形成了配位键()，B项符合题意；羊毛产品水洗再晒干后变形，是因为羊毛的主要成分为蛋白质，水洗再晒干后氢键被破坏，C项不符合题意；H2O能与CH3COCH3形成氢键，故两者能完全互溶，D项不符合题意。答案：B5．解析：苯环上引入溴原子，应在溴化铁或铁催化下与液溴发生取代反应引入，故A错误；“—NH2”能结合高氯酸给出的氢离子生成阳离子，具有碱性，氨基可由“—NO2”通过还原反应(失氧、得氢)转化生成，故B正确；Y分子中存在四面体结构的饱和碳原子，所有原子不能共平面，Y与环氧乙烷不仅相差“CH2”原子团，还相差氧原子，不互为同系物，故C错误；X、M都含有苯环，一定条件下能与氢气加成，故D错误。答案：B6．解析：(1)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其电子层符号为K。②Li＋提供空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成配位键。(2)冠醚Y空腔较大，Li＋半径较小，导致该离子不易与氧原子的孤电子对形成配位键，所以得不到稳定结构。(3)①水分子中氧原子的价电子对数是4，根据价层电子对互斥模型判断水分子价电子对空间结构为四面体。由于水分子中O原子含有2对孤电子对，孤电子对之间的排斥力较强，导致水分子中键角小于109°28′。②根据相似相溶原理知，冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚Z中的K＋因静电作用将MnO4答案：(1)①K②C(2)Li＋半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内O原子的孤电子对作用形成稳定结构(3)①<②冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚之中的K＋因静电作用将MnO47．解析：①新戊烷[(CH3)4C]中4个－CH3连在同一个碳原子上，无手性碳原子，①不合题意；②乳酸[CH3CH(OH)COOH]中，连接－OH的碳原子为手性碳原子，分子为手性分子，②符合题意；③甘油中没有手性碳原子，③不合题意；④中