[2011届高三化学复习]分子结构与性质(1).ppt

1、2011年高考化学第一轮复习,选修3物质结构与性质第二章分子结构与性质,第一讲共价键,复习回忆,什么是化学键？什么是离子键？什么是共价键？,化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。,1.共价键的本质及特征共价键的本质：在原子之间形成共用电子对,共价键特征：具有饱和性和方向性,一、共价键,2.共价键的类型(1)按成键原子间共用电子对的数目分为：单键双键三键(2)按共用电子对是否偏移分为：极性键非极性键(3)按原子轨道的重叠方式分为：键键,前者的电子云具有轴对称性,后者的电子云具有镜像对称性,原子轨道以方式

2、互相导致电子在两核间出现的机率增大而形成的共价键,3、共价键的形成,“头碰头”,重叠,（1）键：,键：“头碰头”,X,ss,X,pxs,X,pxpx,轴对称,形成键的电子称为电子。,键的特点：,键：以方式形成化学键，以两原子核的为轴，作操作，共价键电子云的图形，这种特征称为,连线,旋转,不变,轴对称,“头碰头”,键：,+,I,X,Z,Z,pZpZ,键：由两个原子的p电子以方式重叠形成。特点：。,“肩并肩”,肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂,4、形成共价键应遵循的原则,1）.电子配对原理,2）.最大重叠原理,两原子各自提供1个的电子彼此配对。,自旋方向相反,两个原子轨道重叠部分越，形成的共价

3、键越，分子越。,大,牢固,稳定,5、比较键键,沿轴方向“头碰头”,平行方向“肩并肩”,轴对称,镜像对称,强度大，不易断裂,强度较小，易断裂,共价单键是键，共价双键中一个是键，另一个是键，共价三键中一个是键，另两个为键。,C,H,C,C,C,C,H,H,H,H,10,3,H,练习,1.键能气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量(或拆开1mol共价键所吸收的能量)，例如H-H键的键能为436.0kJ.mol-1，通常取正值。键能可作为衡量化学键牢固程度的键参数。2.键长形成共价键的两个原子之间的核间距。键能与键长的关系:一般来说,键长越短,键能越大,分子越稳定.3.键角分子中两个相邻共价键之

4、间的夹角称键角。键角决定分子的立体结构和分子的极性.,二、键参数,1.影响共价键键能的主要因素,2键能大小与分子稳定性的关系：对结构相似的分子，键长越短，键能越大，一般含该键的分子越稳定。,（1）一般情况下，成键电子数越多，键长越短，形成的共价键越牢固，键能越大.,（2）在成键电子数相同，键长相近时，键的极性越大，键能越大.,小结：,（）如果反应物的键能总和生成物的键能总和则为吸热反应,3.键能与化学反应中的H关系,化学反应中发生旧化学键断开和新化学键形成,化学反应的实质:,三、等电子原理,1.原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似化学键特征，它们的许多性质是相近的。此原理称为等电子原理,

5、2.等电子体的判断和利用判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分子为等电子体运用：利用等电子体的性质相似，空间构型相同，可运用来预测分子空间的构型和性质,原子数相同，最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相似。,（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）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有、。,N2O,CO2,N2,CO,SO2,O3,（1）2原子10价电子,（2）2原子11价电子,几组常见的等电子体及特征,如：N2、CO、C22-、CN-直线型,如：NO、O2+、直线型,

6、（3）3原子16价电子,如：CO2、BeCl2、N2O、NO2+、N3-直线型,（4）3原子18价电子,如：NO2-、SO2、O3V型或角型,（5）3原子24价电子,如：NO3-、BF3、CO32-、SO3平面正三角形,（6）5原子32价电子,如：SiF4、CCl4、SO42-、PO43-正四面体,（7）(BN)n晶体和碳单质具有类似结构。B3N3H6与C6H6是等电子分子。,第二讲分子的立体构型,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,1、双原子分子（直线型）,2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）,、四原子分子立体结构（直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体）,（平面三角形，三

7、角锥形）,C2H2,CH2O,NH3,P4,、五原子分子立体结构,最常见的是正四面体,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,5、其它：,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,1基本要点ABn型分子（离子）中中心原子A周围的价电子对的几何构型，主要取决于价电子对数（n），价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小。,二、价层电子对互斥模型（VSEPR）,2价层电子对互斥理论认为：1）分子的立体结构是2）价层电子对指包括3）键电子对数怎样确定？4）,二、价层电子对互斥模型,“价层电子对”相互排斥的结果,分子中的中心原子上的电子对,键电子对和中心原

8、子上的孤电子对,5）分子、阳离子和阴离子中a的计算方法有什么不同？,分子中a指中心原子的价电子数、阳离子中a指中心原子的价电子数减去离子的电荷数，阴离子中a指中心原子的价电子数加上离子的电荷数b的意义-。,3、如何确定分子的立体结构？,1）、先确定中心原子的价层电子对数价层电子对数=键电子对数+中心原子上的孤电子对数2）、确定含孤电子对的VSEPR模型的立体结构价层电子对数n与VSEPR模型的立体结构的关系n=2n=3n=4n=5n=6直线型平面三角形正四面体三角双锥体正八面体,3）略去VSEPR模型中心原子上的孤电子对，便得到了实际的立体结构练习确定下列物质的VSEPR模型和它们的立体结构H

9、2OBF3NH4+,3、如何确定分子的立体结构？,V形,平面三角形,正四面体形,应用反馈:,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,直线形,V形,V形,平面三角形,三角锥形,四面体,正四面体,正四面体,三、杂化轨道理论,杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3、sp3d2杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于容纳键和孤对电子,例：,CH4分子形成,C:2s22px12py13pz,2s,2p,激发,杂化特征：,能

10、量相近：ns,npns,np,ns(n-1)d,ns,np,成键能力变大：轨道形状发生了变化,sp2杂化,同一个原子的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合为sp2杂化轨道。sp2杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形,例：,BF3分子形成,Cl,Cl,sp2杂化：三个夹角为120的平面三角形杂化轨道。,C2H4(sp2杂化）,大键C6H6,C6H6的大键（离域键）,(3)几种常见分子的中心原子的杂化轨道类型：,四、配合物理论简介,1.配位键,（1）概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键,（2）形成条件：一方提供孤对电子，一方提供空轨道,注意：配位

11、键是一种特殊的共价键配位键同样具有饱和性和方向性H3O+、NH4+中含有配位键,（3）配位键的表示方法,请你写出NH4的配位键的表示法？,2.配位化合物（配合物）,（1）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。,配合物种类已超过数百万；,配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；,许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多,3.配合物的组成,相关说明：,中心原子：也称配位体的形成体，一般是带正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：Ni(CO)5、Fe(CO)5中的Ni和Fe都

12、是中性原子,配位体：配位体可以是阴离子，如X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、PO43-等；也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。配位体中直接同中心原子配合的原子叫做配位原子。配位原子是必须含有孤对电子的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子，配位原子常是VA、VIA、VIIA主族元素的原子。,配位数：直接同中心原子（或离子）配位的原子（离子或分子）总的数目。一般中心原子（或离子）的配位数为2、4、6、8。在计算中心离子的配们数时，一般是先在配离子中找出中心离子和配位体，接着找出配位原子数目。如：Co(NH3)4Cl2Cl配位数是6。,CuSO45H2O是配

13、合物,向硫酸铜水溶液中加入氨水,蓝色沉淀,深蓝色的透明溶液,深蓝色的晶体,产生现象的原因：,Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4+,Cu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42+2OH-,深蓝色的晶体:Cu(NH3)4SO4H2O,Cu(NH3)42+离子,实验2-3在盛有氯化铁溶液（或任何含有的Fe3+溶液）的试管中滴加硫氰化钾（KSCN）溶液,现象：生成血红色溶液,原因：生成Fe(SCN)n3-n(n=16),作用：检验或鉴定Fe3+，用于电影特技和魔术表演,配位键的强度有大有小。当遇上配合能力更强的配体时，由一种配离子可能会转变成另一种更稳定的配离子。,Fe3+SCN-Fe(

14、SCN)2+,硫氰酸根,血红色,观察：在上述血红色溶液中加入NaF溶液有什么现象？,Fe(SCN)2+6F-FeF63-+SCN-,血红色,无色,结论：,配离子中的中心离子（电子对接受体）通常是金属离子，尤其是过渡金属离子；配位体中的配位原子（电子对给予体）通常是主族非金属原子。,现象：溶液变成血红色,4.配合物的命名:,内界命名顺序：自右向左配位体数（即配位体右下角的数字）配位体名称“合”字或“络”字中心离子的名称中心离子的化合价。,Zn(NH3)2SO4内界名称为：，K3Fe(CN)6内界名称为，Zn(NH3)4Cl2命名为，K3Fe(CN)6命名为，Cu(NH3)4SO4命名为，Ag(N

15、H3)2OH命名为。,二氨合锌离子,六氰合铁离子,二氯化四氨合锌(),六氰合铁()化钾,硫酸四氨合铜(),氢氧化二氨合银（）,6.配合物的应用,a在生命体中的应用,b在医药中的应用,c配合物与生物固氮,d在生产生活中的应用,王水溶金,叶绿素,血红蛋白,抗癌药物,酶,维生素B12,钴配合物,含锌的配合物,含锌酶有80多种,固氮酶,照相技术的定影,电解氧化铝的助熔剂Na3AlF6,热水瓶胆镀银,HAuCl4,例题：指出下列配合物的配位体、配位数，并写出它们在溶液中的电离方程式。,(NH4)3SbCl3Co(NO2)6Cl3Pt(NH3)6ClK3Fe(CN)6Co(NH3)4Cl2ClCr(H2O

16、)4Br2Br,第三讲分子的性质,回忆：非极性键和极性键的比较：,同种元素原子形成的共价键,不同种元素原子形成的共价键,相同,不同,不偏移电荷分布均匀,偏移电荷分布不均匀,电中性,显电性,不同种元素原子,同种元素原子,一、键的极性和分子的极性,非极性分子：,电荷分布均匀对称的分子（正电中心与负电中心重合）,极性分子：,电荷分布不均匀不对称的分子（正电中心与负电中心不重合）,只含有非极性键的单质分子是非极性分子。含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。分子中无孤电子对的。空间结构对称，是非极性分子。,1极性分子与非

17、极性分子的判断：,多原子分子的极性,极性分子,非极性分子,多原子分子的极性,非极性分子,极性分子,多原子分子的极性,非极性分子,极性分子,多原子分子的极性,非极性分子,极性分子,2、ABn型分子极性的判断方法几何形状法根据含键的类型和分子的空间构型判断：当ABn型分子的空间构型是空间对称结构时，由于分子的正负电荷中心重合，故为非极性分子，如：CO2、BF3、CH4，当分子的空间构型不是空间对称结构时，一般为极性分子，如：H2O、NH3。,几何形状法具有平面三角形、直线型、正四面体型等对称结构的分子为非极性分子；而折线型、三角锥形等非对称型分子为极性分子。例如：SO3、BF3(平面三角形)，CO

18、2、CS2(直线型)、CH4、CCl4(正四面体型)的分子为非极性分子；H2O、H2S(折线型)，NH3、PH3(三角锥型)的分子是极性分子。,3、常见分子的构型及分子的极性,双原子分子,H2、Cl2非极性无直线型非极性,HCl极性无直线型极性,H2O极性10430V型极性,CO2极性180直线型非极性,三原子分子,四原子分子,NH3极性10718三角锥型极性,BF3极性120平面三角形非极性,CH4极性10928正四面体型非极性,五原子,1）、相似相溶规则,4研究分子极性的实际意义,极性分子的溶质易溶于极性溶剂，非极性分子的溶质易溶于非极性溶剂中。,2）、分子的极性对物质性质的影响,二、范德

19、华力及其对物质性质的影响,1、范德华力：分子之间的相互作用力，很弱，比化学键小12个数量级。只能在很小的范围内存在。不属于化学键,2、影响范德华力大小的因素,结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。如卤素单质,分子极性越强，范德华力越大,化学键影响物质的化学性质（主）和物理性质,范德华力影响物质的物理性质（熔、沸点及溶解度等）分子间范德华力越大，熔沸点越高,3、范德华力对物质性质的影响,壁虎为什么能在天花板土爬行自如?这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明，如果在一个分币的面积土布

20、满100万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。,思考？夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行，却掉不下来，为什么？,.定义：当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈地偏向X，使H几乎成为“裸露”的质子，这样相对显正电性的H与另一分子中相对显负电性的X(或Y)中的孤对电子接近并产生相互作用，这种相互作用称氢键。,三、氢键及其对物质性质的影响,.表示：氢键可以用XHY表示。X和Y可以是同种原子，也可以是不同种原子，但都是电负性较大、半径极小的非金属原子（一般就是、）。表

21、示式中的实线表示共价键，虚线表示氢键。,.氢键的键能一般小于40kJ/mol，强度介于化学键和分子间作用力之间因此氢键不属于化学键，而属于分子间作用力的范畴。,邻羟基苯甲醛(熔点:-7),对羟基苯甲醛(熔点:115-117),.氢键的存在(1)分子间氢键(2)分子内氢键,5.氢键对物质性质的影响：对物质熔沸点的影响分子间氢键使物质熔点升高分子内氢键使物质熔点降低,对物质的溶解性的影响,讨论水的特殊性：(1)水的熔沸点比较高？(2)为什么水结冰后体积膨胀？(3)为什么水在4时密度最大？,液态水中的氢键,随温度升高，同时发生两种相反的过程：一是冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少；另一是水分子

22、间距因热运动不断增大04间，前者占主导优势，4以上，后者占主导优势，4时，两者互不相让，导致水的密度最大,相似相溶水和甲醇的相互溶解（深蓝色虚线为氢键）,范德华力、氢键和共价键的对比,四、溶解性1影响物质溶解性的因素影响固体溶解度的主要因素是_。影响气体溶解度的主要因素是_和_。2相似相溶规律：_。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_。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_。“相似相溶”还适用于分子结构的_。如果溶质与水发生化学反应可_其溶解度。,温度,温度压强,非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，,极性溶质一般能溶于极性溶剂。,好,小,相似性,增大,五、手

23、性1具有完全相同的和的一对分子，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。,左手和右手不能重叠左右手互为镜像,1下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OHD.CHOH,练习：,1下列化合物中含有手性碳原子的是()A.CCl2F2B.CH3CHCOOHC.CH3CH2OHD.CHOH,练习：,六、无机含氧酸分子的酸性1对于同一种元素的含氧酸