04第24讲化学键分子结构与性质【正文】听课手册

第24讲化学键分子结构与性质1.认识离子键、共价键的本质;了解共价键具有饱和性和方向性;知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键;共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。

2.知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力,了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。

3.知道分子可以分为极性分子和非极性分子,知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。考点一化学键1.化学键(1)化学键的定义及分类(2)离子键和共价键的比较离子键共价键非极性键极性键成键粒子

成键实质带相反电荷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形成条件活泼

与活泼

经电子得失,形成离子键;铵根离子与酸根离子之间形成离子键共用电子对不发生偏移共用电子对发生偏移形成的物质离子化合物非金属单质(稀有气体、O3除外);某些共价化合物或离子化合物O3;共价化合物或某些离子化合物(3)离子化合物和共价化合物项目离子化合物共价化合物定义由构成的化合物

以形成分子的化合物

构成微粒

化学键类型一定含有,可能含有

只含有

2.共价键(1)特征具有和。

(2)分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式σ键轨道“”重叠

π键轨道“”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一对共用电子双键原子间有两对共用电子三键原子间有三对共用电子(3)键参数①概念②键参数对分子性质的影响a.键能越,键长越,分子越稳定。

b.3.电子式(1)电子式概念在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。(2)电子式的书写(3)用电子式表示化合物的形成过程①离子化合物:左边是原子的电子式,右边是离子化合物的电子式,中间用“”连接,相同的原子或离子不合并,用弯箭头表示出电子的转移情况。如NaCl:。②共价化合物:左边是原子的电子式,右边是共价化合物的电子式,中间用“”连接,不必标出电子的转移。如HCl: 。

【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)[2024·江苏卷]H2O2中既含离子键又含共价键()(2)[2024·广东卷]天然气液化过程中形成了新的化学键 ()(3)[2024·黑吉辽卷]F2的共价键类型:p-pσ键()(4)[2024·浙江卷]Cl2中共价键的电子云图: ()(5)[2024·湖北卷]用电子云轮廓图示意p-pπ键的形成: ()(6)[2024·湖南卷]Cl2分子中σ键的形成: ()(7)[2024·甘肃卷]PH3和H2S的电子式分别为H:P..H:H和H:S....:(8)[2024·北京卷]H2O2的电子式:H+[:O....:O....:]2-H+(9)[2024·湖北卷]用电子式表示Cl2的形成::Cl....·+·Cl....::Cl....:Cl(10)[2024·浙江卷]用电子式表示KCl的形成过程: ()题组一化学键与物质类别、变化1.[2024·广东中山七校联考]一定条件下,氨与氟气发生反应:4NH3+3F2NF3+3NH4F,其中NF3的空间结构与NH3相似。下列说法错误的是 ()A.除F2外,其他三种物质均为共价化合物B.NF3中各原子均满足最外层8电子稳定结构C.NF3中只含极性共价键D.NH4F中既含有离子键又含有共价键2.[2025·湖北部分重点高中联考]下表物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全正确的一组是()选项ABCD物质MgCl2CO2H2O2NaOH化学键类型离子键、共价键共价键离子键离子键化合物类型离子化合物共价化合物离子化合物离子化合物3.在下列变化中:①I2升华;②烧碱熔化;③NaCl溶于水;④HCl溶于水;⑤O2溶于水;⑥Na2O2溶于水。(填序号)未发生化学键破坏的是,仅发生离子键破坏的是,仅发生共价键破坏的是,既发生离子键破坏,又发生共价键破坏的是。

归纳总结物质变化中化学键的变化关系题组二共价键类型及键参数4.[2024·山东卷]由O、F、I组成化学式为IO2F的化合物,能体现其成键结构的片段如图所示。下列说法正确的是 ()A.图中代表F原子B.该化合物中存在过氧键C.该化合物中I原子存在孤对电子D.该化合物中所有碘氧键键长相等5.(1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于

(填“σ”或“π”)键,从其极性来看属于键。

(2)已知CO和CN-与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为。HCN分子中σ键与π键数目之比为。

(3)C、H元素形成的某化合物分子中共有16个电子,该分子中σ键与π键的个数之比为。

(4)1mol乙醛分子中含σ键的个数为,1个CO(NH2)2分子中含有σ键的个数为。(设NA为阿伏伽德罗常数的值)

归纳总结通过物质的结构式,可以快速有效地判断键的种类及数目;判断成键方式时,需掌握:共价单键全为σ键,共价双键中有一个σ键和一个π键,共价三键中有一个σ键和两个π键。题组三电子式书写6.[2024·江西九江名校联盟联考]据报道,我国科学家发明了低压高效电催化还原CO2的新方法,其总反应为NaCl+CO2CO+NaClO。下列有关化学用语表示错误的是 ()A.中子数为12的钠原子:11B.NaCl的电子式:Na+[:Cl....:C.CO2的电子式:O....∷CD.NaClO的电子式:Na:O....:7.正确书写电子式:(1)—OH,OH-,

H3O+,NH4+(2)HClO,CCl4,

CO2,N2H4;

(3)Na2S,NaH,

NaBH4,Na2O2。

易错警示电子式书写常见的6大误区内容实例误区1漏写未参与成键的电子N2的电子式误写为N︙︙N,应写为:N︙︙N:误区2化合物类型不清楚,漏写或多写[]及错写电荷数Na+:Cl....:,应写为Na+[:Cl....HF误写为H+[:F....:]-,应写为H:误区3书写不规范,错写共用电子对N2的电子式误写为:N:::N:或:N..:N..:或·N..误区4不考虑原子间的结合顺序HClO的电子式误写为H:Cl....:O....:,应写为H:误区5不考虑原子最外层有几个电子,均写成8电子结构CH3+的电子式误写为[H:C....H:H]+,应写为[H误区6不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写CaBr2的电子式为[:Br....:]-Ca2+[:Br....CaC2的电子式为Ca2+[:C︙︙C:]2-考点二分子的空间结构1.应用价层电子对互斥模型推测分子空间结构(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距最远时,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。(2)用价层电子对互斥模型推测分子或离子的空间结构的关键是判断分子或离子中的中心原子上的价层电子对数。[注意]多重键只计其中的σ键电子对,不计π键电子对。其中a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数),b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1,其他原子等于“8-该原子的价电子数”),x是与中心原子结合的原子数。(3)价层电子对数和分子或离子空间结构的关系价层电子对数σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型名称分子或离子空间结构名称实例220

CO2330

平面三角形BF321

SO2440

正四面体形CH431

NH322

H2O[微点拨]价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间结构,而分子或离子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时,二者的空间结构一致。(2)当中心原子有孤电子对时,二者的空间结构不一致。2.杂化轨道理论(1)理论要点当原子成键时,其价层原子轨道相互混杂,形成能量相同且与原轨道数相等的杂化轨道。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)杂化轨道与分子空间结构的关系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BeCl2sp23120°

BF3sp34109°28'

CH4【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)[2024·湖北卷]VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 ()(2)[2024·浙江卷]SO2的价层电子对互斥(VSEPR)模型: ()(3)[2024·河北卷]NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构 ()(4)[2024·湖北卷]sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成 ()(5)[2024·河北卷]在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式 ()(6)[2024·江苏卷]石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2 ()(7)[2023·河北卷]若AB2型分子的空间构型相同,其中心原子的杂化方式也相同 ()题组一价层电子对互斥模型及其应用1.[2024·湖南雅礼中学质检]下列分子或离子中,中心原子的价层电子对的空间结构为正四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是 ()A.NO2- B.PH3 C.H3O+ D.2.[2024·山东临沂联考]下列分子或离子中键角按照由大到小的顺序排列的是 ()①BCl3②NH3③H2O④PCl4+⑤A.⑤①④②③ B.⑤④①②③ C.④①②⑤③ D.③②④①⑤归纳总结利用价层电子对互斥模型比较键角的大小比较方法具体规律①比较中心原子的价层电子对数中心原子的价层电子对数越小,键角越大②比较中心原子的孤电子对数中心原子的价层电子对数相同时,孤电子对数越多,排斥力越大,键角越小③比较中心原子的电负性同主族元素形成的化合物,中心原子的电负性越大,键角越大④比较成键原子的电负性当中心原子相同时,成键原子的电负性越大,键角越小题组二中心原子杂化类型的判断3.下列分子或离子空间结构和中心原子的杂化方式错误的是 ()选项分子或离子空间结构杂化方式A苯平面正六边形sp2BSO正四面体形sp3CCO平面三角形sp2DSO2直线形sp4.(1)[2024·全国甲卷节选]一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷,其中硅原子的杂化轨道类型为。

(2)[2024·北京卷节选]SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。①SnCl2分子的VSEPR模型名称是。

②SnCl4的Sn—Cl键是由锡的轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。

方法技巧判断中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据中心原子价层电子对数判断中心原子价层电子对数234杂化轨道类型spsp2sp3(2)根据杂化轨道之间的夹角判断杂化轨道之间的夹角109°28'120°180°杂化轨道类型sp3sp2sp(3)根据分子或离子的空间结构判断分子或离子的空间结构杂化类型四面体形或三角锥形sp3平面三角形sp2直线形spV形有2个孤电子对sp3有1个孤电子对sp2考点三分子间作用力与物质性质1.范德华力与物质的性质实质范德华力的实质是电性作用,无

和

影响因素①一般来说,组成和结构相似的物质,随着的增大,范德华力逐渐增大;

②相对分子质量相近的分子,分子的极性越大,范德华力

范德华力与物质性质范德华力主要影响物质的熔沸点、硬度等物理性质。范德华力越大,物质的熔沸点,硬度

2.氢键与物质的性质(1)表示及特征(2)强弱及对物质性质的影响3.分子的性质(1)分子的极性①非极性分子、极性分子②键的极性对化学性质的影响羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量,相同条件下pKa越小,酸性。羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关。

a.三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸,这是因为氟的电负性氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性,更易电离出氢离子。

b.烃基(符号R—)是推电子基团,烃基越长推电子效应,使羧基中的羟基的极性,羧酸的酸性,则甲酸的酸性大于乙酸的酸性,乙酸的酸性大于丙酸的酸性。

(2)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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,氢键作用力越大,则溶质的溶解性。

②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、乙醇和水以任意比例互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。③如果溶质与水发生反应,将增大物质的溶解度,如SO2等。(3)分子的手性【对点自测】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)[2023·河北卷]CO2和CCl4都是既含σ键又含π键的非极性分子 ()(2)[2023·海南卷]OF2是由极性键构成的极性分子()(3)[2024·湖北卷]甘油是黏稠液体,是由于甘油分子间的氢键较强 ()(4)[2024·安徽卷]羟胺分子间氢键的强弱:O—H…O>N—H…N ()(5)[2023·江苏卷]H2O分子之间形成氢键,故H2O(g)的热稳定性比H2S(g)的高 ()(6)[2023·湖南卷]邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点 ()(7)[2023·河北卷]干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性 ()题组一分子间作用力及其对物质性质的影响1.下列事实与氢键无关的是 ()A.冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子B.常温下,互为同分异构体的乙醇与甲醚的状态不同C.NH3的稳定性比CH4的强D.HF、HCl、HBr、HI各自的水溶液中,只有HF的水溶液为弱酸2.下列有关N、P及其化合物的说法错误的是 ()A.N的电负性比P的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大B.N与N的π键比P与P的强,可推断N≡N的稳定性比P≡P的高C.NH3的成键电子对间排斥力较大,可推断NH3的键角比PH3的大D.HNO3的分子间作用力较小,可推断HNO3的熔点比H3PO4的低归纳总结粒子间作用力对物质性质的影响范德华力氢键共价键存在范围分子间某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H的化合物中或其分子间双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物中特征(有无方向性和饱和性)无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键>氢键>范德华力影响强度的因素①组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大;②随着分子极性的增大而增大对于A—H…B—,A、B的电负性越大、B原子的半径越小,氢键越牢固成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质;②组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔点、沸点升高,如熔点、沸点:F2<Cl2<Br2<I2,CF4<CCl4<CBr4①分子间氢键的存在,使物质的熔点、沸点升高,在水中的溶解度增大,如熔点、沸点:H2O>H2S,HF>HCl,NH3>PH3;②分子内氢键使物质的熔点、沸点降低影响分子的稳定性,共价键键能越大,分子稳定性越强题组二分子极性与共价键极性的关系3.[2024·湖北武汉部分重点中学联考]某课题组合成CuO/ZnO纳米材料提高了有机硅单体合成反应的选择性和产率,化学反应如下:下列有关叙述正确的是 ()A.甲分子是正四面体形的非极性分子B.丙分子中含有3种极性键C.催化剂中元素的第一电离能:Cu>Zn>OD.物质的沸点:甲>丙4.[2024·福建南平质检]如图所示,六氟化硫分子呈正八面体形结构。若分子中有—个—F被—CF3取代,则会变成温室气体SF5—CF3。下列说法正确的是 ()A.SF5—CF3分子中有σ键也有π键B.SF5—CF3分子中存在极性键和非极性键C.SF6分子是非极性分子D.SF6易溶于水,难溶于四氯化碳归纳总结共价键的极性与分子极性的关系题组三手性分子5.下列化合物中含3个手性碳原子的是 ()A.B.C.D.6.丙氨酸(C3H7NO2)分子为手性分子,它存在手性异构体,如图所示:下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是 ()A.Ⅰ和Ⅱ分子中均存在2个手性碳原子B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,具有相同的分子极性C.Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子,只含有极性键,不含非极性键D.Ⅰ和Ⅱ的化学键相同,其分子的性质也相同经典真题·明考向1.[2024·湖南卷]通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构,P和Q呈平面六元并环结构,原子的连接方式如图所示,下列说法错误的是 (