第二章 微粒间相互作用与物质性质-高二化学同步课堂（鲁科版2019选择性必修2）

鲁科版选择性必修2

物质结构与性质同学们好欢迎来到化学课堂

第二章

微粒间相互作用与物质性质章末复习与考点突破学习目标本章通过对共价键、离子键、配位键、金属键以及分子间作用力（范德华力、氢键）的存在、形成、特点的学习，结合对有关分子空间结构和化学键对物质性质影响的讨论，继续发展“科学态度与社会责任”化学学科核心素养，重点发展“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“变化观念与平衡思想”化学学科核心素养。01

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本章知识网络练习1.微粒间的相互作用包括多种类型，微粒通过这些作用可以形成具有不同空间结构的分子或物质。本章学习了微粒间的相互作用及与其相关的许多知识，如共价键、σ键、π键、极性键、非极性键、离子键、配位键、金属键、范德华力、氢键、分子空间结构、极性分子、非极性分子等，请通过图示的方式表示它们之间的相互关系，以加深对所学内容的理解。meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断HHHH氢原子形成氢分子的电子云描述（两个s轨道重叠）σ键电子云↑1S↓1S原子轨道在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，因此可以说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。s-sσ键meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断H-Cl的s-pσ键形成HClH－Cls-pσ键↑1s↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1s2s2p3s3pHCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。s-pσ键,轴对称.meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断ClClClCl↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1S2S2P3S3P↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓↑1S2S2P3S3P

Cl2中的共价键是由2个氯原子各提供1个未成对电子的3p原子轨道重叠形成的。p—pσ键,轴对称.Cl-Cl的p-pσ键形成p-pσ键meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断概念：形成共价键的未成对电子的原子轨道，采取“肩并肩”

的方式重叠，这种共价键叫π键，主要类型为p-pπ键，

P-P

π键的形成过程π键meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断成键判断规律牢固程度电子云形状成键方向π键σ键项目键型沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”轴对称镜面对称σ键强度大，不容易断裂π键强度较小，容易断裂共价单键是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键，共价三键中一个是σ键，另两个为π键。σ键与π键的对比说明：①一般情况下，σ键比π键牢固，但并不是所有分子中的σ键都比π键牢固②并不是所有的分子都含有σ键meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断【例1】甲、乙、丙三种有机物的结构如下：甲：

乙：COCl2()丙：CH2==CHCN(1)甲分子中有______个σ键，______个π键，________(填“有”或“没有”)非极性键。(2)乙分子中每个碳原子形成________个σ键，________个π键。(3)丙分子中σ键与π键的数目之比为______。(4)上述分子中既存在极性键又存在非极性键的是______。meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断【答案】

(1)8

2有(2)3

1

(3)2∶1

(4)甲、丙【解析】

(1)甲分子中有3个C—Hσ键，2个C—Cσ键，2个C—Oσ键，1个O—Hσ键；C==C和C==O中分别有1个π键；有C—C、C==C非极性键。(2)乙分子中C与O原子之间形成1个σ键和1个π键，C与两个Cl原子之间分别形成1个σ键。(3)丙分子中含有1个C==C键，1个C≡N键，3个C—H键和1个C—C键，故丙分子中共有6个σ键和3个π键。meiyangyang8602考点突破一：σ键和π键个数的判断2.下列物质的分子中，既有σ键又有π键的是(

)①HCl

②H2O

③N2

④H2O2

⑤C2H4

⑥C2H2A．①②③

B．④⑤⑥

C．①③⑥

D．③⑤⑥D【解析】当两个原子间能形成多个共用电子对时，先形成一个σ键，另外的原子轨道只能形成π键。其中HCl、H2O、H2O2三种分子中只存在σ键；N2、C2H4、C2H2三种分子中既存在σ键，又存在π键。练习meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破二：杂化轨道及其类型的判断3.乙烷分子中，碳原子与碳原子间的化学键键长是0.154nm、键能是347kJ·mol-1。但是，在乙烯和乙炔分子中，碳原子与碳原子间的化学键键长分别是0.134nm和0.121nm，键能分别是614kJ·mol-1和839kJ·mol-1。根据这些事实，分析乙烯和乙炔中碳原子的杂化轨道类型及分子的空间结构。练习meiyangyang8602meiyangyang8602请你思考！杂化轨道类型及乙烷、乙烯、乙炔分子的形成杂化轨道类型参与杂化的轨道杂化轨道特征典型例子球棍模型spsp2sp3直线形平面三角形四面体形1个s、1个p轨道1个s、2个p轨道1个s、3个p轨道CH≡CHCH2=CH2CH3-CH3meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破二：杂化轨道及其类型的判断sp3杂化xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。

每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s

轨道和3/4p轨道的成分每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破二：杂化轨道及其类型的判断sp2杂化

每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形

sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。xyzxyzzxyzxyz120°meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破二：杂化轨道及其类型的判断sp杂化sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s

轨道和1/2p

轨道的成分两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。sp

杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。xyzxyzzxyzxyz180°meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破二：杂化轨道及其类型的判断【例2】在

分子中，羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为(

)A．sp2杂化；sp2杂化 B．sp3杂化；sp3杂化C．sp2杂化；sp3杂化 D．sp杂化；sp3杂化C【解析】羰基上的碳原子共形成3个σ键，为sp2杂化，两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键，为sp3杂化。meiyangyang8602meiyangyang8602杂化轨道与分子的空间结构的关系杂化类型spsp2sp3轨道组成轨道夹角杂化轨道示意图实例分子的空间结构1个ns和1个np1个ns和2个np1个ns和3个np180°120°109°28′BeCl2BeF3CH4直线形平面三角形正四面体meiyangyang8602meiyangyang8602杂化轨道与分子的空间结构的关系杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数=中心原子的价层电子对数代表物杂化轨道数杂化轨道类型VSEPR模型名称分子的立体构型CO2CH2OCH4SO2NH3H2O0+2=2sp直线形0+3=3sp2平面三角形0+4=4sp3正四面体形1+2=3sp2V形1+3=4sp3三角锥形2+2=4sp3V形直线形平面三角形正四面体形平面三角形四面体形四面体形meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破三：分子的立体结构的判断与分析【例3】下列离子的VSEPR模型与其立体构型一致的是(

)A．SO32-B．ClO4-C．NO2-D．ClO3-B

【解析】SO32-的价层电子对数为4，且含有一对孤电子对，所以其VSEPR模型为四面体形，而SO32-的立体构型为三角锥形，A项错误；ClO4-的价层电子对数为4，不含孤电子对，所以其VSEPR模型与其立体构型一致，B项正确；NO2-的价层电子对数为3，其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，C项错误；ClO3-的价层电子对数为4，也含有一对孤电子对，D项错误。meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破三：分子的立体结构的判断与分析练习4．下列分子或离子中,中心原子价层电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子的空间结构为V形的是(

)A.NH4+

B.PH3 C.H3O+ D.OF2解析:中心原子价层电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子的空间结构为V形的只能是由3个原子组成的分子,中心原子有2对孤电子对。OF2分子为V形结构;NH4+是三角锥形的NH3结合一个H+后形成的正四面体形结构;H3O+是V形的H2O结合一个H+后形成的三角锥形结构;PH3中P原子上有一对孤电子对,呈三角锥形。Dmeiyangyang8602meiyangyang8602考点突破三：分子的立体结构的判断与分析练习5．下列分子中,中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构也相同的是(

)A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2C.H2O、NH3 D.NH3、CH2O

B解析:各选项分子中中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构分别为:A项,H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形;SO2分子中心原子采取sp2杂化,V形。B项中BeCl2和CO2分子中心原子都是采取sp杂化,直线形。C项,NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形;H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形。D项,CH2O分子中心原子采取sp2杂化,平面三角形;NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形。meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破三：分子的立体结构的判断与分析练习6,

(1)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

。

(2)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:

的结构为

。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由

变为

。

正四面体sp2解析(1)PO43-的中心原子P的价层电子对数为4,孤电子对数为0,中心原子P为sp3杂化,故PO43-的空间结构为正四面体。解析NH3BH3中B形成4个σ键,为sp3杂化,B3O63-中B形成3个σ键,为sp2杂化。4sp3Sp3meiyangyang8602meiyangyang8602分子极性的判断方法中心原子化合价的绝对值该元素的价电子数=该分子为非极性分子分子的空间结构中心对称直线形平面正三角形正四面体……化合价法多原子分子(ABn型)meiyangyang8602meiyangyang8602分子极性的判断方法分子BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2化合价绝对值价电子数分子极性33445566263546非极性非极性非极性非极性极性极性极性常见ABn型分子的极性判断meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602分子极性的判断方法分子类型价电子对数空间结构分子极性代表物A2ABAB2AB3AB42+02+12+2直线形V形V形非极性分子极性分子极性分子CO2、CS2SO2、H2O、H2S3+03+1平面三角形三角锥非极性分子极性分子BF3、AlCl3NH3、PCl34+0正四面体非极性分子CH4、CCl4直线形非极性分子极性分子O2、H2HF、CO空间结构对称法meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破四：分子极性的判断【例4】下列每组物质中化学键类型和分子的极性都相同的是(

)A．CO2和CS2B．NaCl和HClC．H2O和CH4 D．O2和HBrA【解析】CO2和CS2中均含极性共价键，且均为直线形对称分子，均属于非极性分子，A正确；NaCl含离子键，HCl含极性共价键，B错误；H2O和CH4中均含极性共价键，H2O为V形，属于极性分子，CH4为正四面体形，属于非极性分子，C错误；O2和HBr中分别含非极性键、极性键，分别属于非极性分子和极性分子，D错误。meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破五：化学键的分类及存在【例5】(1)下列关于化学键的各种叙述正确的是_______________________________(填字母)。A．含有金属元素的化合物一定是离子化合物B．共价化合物中一定不存在离子键C．由多种非金属元素组成的化合物一定是共价化合物

D．由不同种元素组成的多原子分子中，一定只存在极性键(2)铁是生活中常用的一种金属，其常见的离子有Fe2＋、Fe3＋，其中Fe2＋可用K3[Fe(CN)6](赤血盐)溶液检验。①铁单质中化学键为________(填名称)。②K3[Fe(CN)6]晶体中各种微粒的作用力有________(填字母)。a．金属键b．共价键c．配位键d．离子键【答案】(1)B

(2)①金属键②bcdmeiyangyang8602meiyangyang8602考点突破六：等电子原理及其应用【例6】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的立体构型相同，则下列有关说法中正确的是(

)A．CH4和NH4+是等电子体，键角均为60°B．NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道B【解析】CH4和NH4+为等电子体，都是正四面体结构，键角均为109.5°，A项不正确；NO和CO是等电子体，均为平面正三角形结构，B项正确；H3O＋和PCl3价电子总数不相等，不是等电子体，C项不正确；B3N3H6结构与苯相似，也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D项不正确。meiyangyang8602meiyangyang8602

考点突破六：等电子原理及其应用判断两种微粒是否是等电子体，要牢牢抓住等电子体的定义，不要被质子数的多少、是否都是中性粒子等所迷惑。等电子体的结构具有相似性，一般来说，等电子体的中心原子的杂化类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子，可将其转化成熟悉的等电子体，然后进行判断。常见的等电子体往往是同族不同元素或同周期相近元素构成的微粒。meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响范德华力的特征

①范德华力广泛存在于分子之间，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力

②范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级

分子HIHBrHCl范德华(kJ·mol-1)26.0023.1121.14共价键键能(kJ·mol-1)298.7366431.8meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响单质相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238﹣219.6﹣188.1Cl271﹣101﹣34.6Br2160﹣7.258.78I2254113.5184.4请解释物质熔沸点规律性变化的原因？Br2I2气态液态固态常温下Cl2meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响单质相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238﹣219.6﹣188.1Cl271﹣101﹣34.6Br2160﹣7.258.78I2254113.5184.4

组成和结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点：F2＜Cl2＜Br2＜I2。请解释物质熔沸点规律性变化的原因？meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响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。如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO>N2。分子相对分子质量分子的极性范德华力(kJ·mol-1)CO28极性8.75N228非极性8.50meiyangyang8602meiyangyang8602氢键形成的条件如何?meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响meiyangyang8602meiyangyang86021.定义：它是由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力.HFHFHFHF2.表示：氢键通常用X—H…Y—表示,“—”表示共价键,“…”表示形成的氢键（X、Y为N、O、F）如氢键meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响H—O键极性很强无内层电子，几乎成为“裸露”的质子电负性大，半径小氢键OHHOHHδ＋δ－δ－…氢键具有方向性和饱和性δ＋氢键meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响【例7】下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是(

)选项Ⅰ组Ⅱ组A相对分子质量：HCl>HF沸点：HCl高于HFB键能：H—O键>H—S键沸点：H2O高于H2SC分子间作用力：H2O>H2S稳定性：H2O强于H2SD范德华力：HI>HCl沸点：HI高于HClDmeiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破七：范德华力和氢键对物质性质的综合影响【解析】由于相对分子质量：HCl>HF，所以范德华力：HCl>HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点HCl低于HF，A中命题Ⅱ不正确；由于原子半径：O<S，键长：H—O键<H—S键，所以键能：H—O键>H—S键，但沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以H2O的沸点高于H2S的沸点，B中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ；由于相对分子质量：H2S>H2O，所以范德华力：H2S>H2O，但H2O分子间存在氢键，所以分子间作用力：H2O>H2S，由于键能：H—O键>H—S键，所以稳定性H2O强于H2S，分子的稳定性与分子间作用力无关，所以C中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ；由于相对分子质量：HI>HCl，所以范德华力：HI>HCl，沸点：HI高于HCl，D中命题Ⅰ能解释命题Ⅱ。meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破八：配位键与配合物综合考查【例8】配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题：(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]－生成，则[Al(OH)4]－中存在________(填字母)。a．共价键 b．非极性键c．配位键 d．σ键e．π键(2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3＋的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，则无明显现象。则第一种配合物的结构可表示为_____________________，第二种配合物的结构可表示为_____________________。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液，则产生的现象是____________________。(提示：TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构可表示为[Ti(H2O)5Cl]Cl2。)meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602考点突破八：配位键与配合物综合考查【例8】配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题：(1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]－生成，则[Al(OH)4]－中存在________(填字母)。a．