教辅：高考化学复习-分子结构与性质.ppt

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1、第30讲 分子结构与性质,考纲导视,考纲定位,1.了解共价键的形成、极性、类型(键和键)，了解配位 键的含义。,2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。 4.能用价层电子对互斥原理或者杂化轨道理论推测简单分,子或离子的空间结构。,5.了解范德华力的含义及物质性质的影响。 6.了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢 键对物质性质的影响。,基础反馈 正误判断，正确的画“”，错误的画“”。,(1)键比键重叠程度大，形成的共价键强(,)。,(2)氯化钠易溶于水，也易溶于食用油( (3)N、O 间形成的共价键是非极性

2、键(,)。 )。,(4)SiH4 的沸点高于 CH4，可推测 PH3 的沸点高于 NH3,(,)。,(5)PCl3 分子是三角锥形，这是因为磷原子是 sp2 杂化的结,果(,)。,(6)AB3 型的分子空间构型必为平面三角形(,)。,(7)水很稳定(1000 以上才会部分分解)是因为水中含有大,量的氢键(,)。,(8)CS2 为 V 形的极性分子(,)。,(9) C2H4 与 C2H2 分子中的中心原子杂化轨道的类型相同,(,)。,(10)对 XOH 型化合物而言，X 是除去 H、O 外的其他 元素，当 X 是得电子能力很强的非金属元素时，XOH 一定,为酸(,)。,答案：(1) (2) (3

3、) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10),考点一 共价键 【知识梳理】,1.本质：在原子之间形成_。,共用电子对,2.基本特征：具有_性和_性。,饱和,方向,3.共价键的类型：,头碰头,肩并肩,发生,不发生,一对,两对,三对,4.键参数。,大,短,稳定性,立体 构型,(1)定义。 (2)键参数对分子性质的影响。 键能越_，键长越_，分子越稳定。 ,5.等电子原理：_相同、_相同的分子 (即等电子体)具有相似的化学键特征，它们的许多性质_， 如CO 和_。,原子总数,价电子总数,相似,N2,【考点集训】 例 1 (2015 年浙江模拟)下列物质中，只含有极性键的分子 是_，既

4、含离子键又含共价键的化合物是_；只存在 键的分子是_，同时存在键与键的分子是_。,A.N2 B.CO2 C.CH2Cl2 D.C2H4 E.C2H6,F.CaCl2,G.NH4Cl,解析：只含极性键的分子有 CO2、CH2Cl2 ；既含离子键又 含共价键的化合物必须是含“根”的离子化合物，只有 NH4Cl 符合；共价单键为键，双键或三键中有一个键，其余为 键，因此只存在键的分子有 CH2Cl2、C2H6 ；同时存在键和 键的分子有 N2、CO2、C2H4 。,答案：BC,G CE,ABD,方法技巧,共价键类型的判断 1.键与键的判断。,(1)依据强度判断：键的强度较大，较稳定，键活泼，比,较容

5、易断裂。,(2)共价单键是键，共价双键中含有一个键，一个键；,共价三键中含有一个键，两个键。,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。,例 2(2015 年河北唐山一模)以镁橄榄石2MgOSiO2(简写 为 M2Si)为主晶相制作的镁橄榄石砖，是一种弱碱性耐火材料。 可用于有色金属熔炼炉、炼钢平炉蓄热室和水泥回转窑等的内 衬。,(1)基态硅原子的价电子排布式为_。,(2)与镁和硅都相邻的元素是铝，则 3 种元素的第一电离能,从大到小的顺序为_(用元素符号表示) (3)高纯硅一般通过 SiCl4 还原得

6、到，晶体硅中硅原子的杂 化方式为_杂化，写出与 SiCl4 互为等电子体的一种阴 离子的化学式_。,答案：(1)3s23p2 (2)SiMgAl,方法技巧,等电子体及其应用 1.常见的等电子体：,2.根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒,的立体结构，并推测其物理性质。,(1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2 等也是等电子体；,(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝,(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；,它们互为等电子体，中心原子都是 sp3 杂化，都形成正四面体 形立体构型。,考点二,分子的立体构型,夹角,价电子对,【知识梳理】,成键电子对,1杂

7、化轨道：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_不同，形成分子的空间形状不同。 2价电子对互斥模型：价电子对互斥模型说明的是 _的立体构型，而分子的立体构型指的是_,的立体构型，不包括孤电子对。,有孤电子对,(1)当中心原子_时，两者的构型一致。 (2)当中心原子_时，两者的构型不一致。,无孤电子对,(3)价电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系：,3.配位键与配合物。 (1)配位键。 孤电子对：分子或离子中没有与其他原子共用的电子对 称孤电子对。 配位键：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨 道。含有孤电子对

8、的微粒有：分子如 CO、NH3、H2O 等；离子 如Cl、CN、F等。含有空轨道的微粒有：过渡金属的原子或,离子。,提供,接受,配位键的表示方法：如 AB。A 表示_孤电子对的 原子，B 表示_孤电子对的原子。,(2)配位化合物(配合物)。 概念：由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体),配位键,以_结合而成的化合物。 组成：,空轨道,孤电子对,直线形,平面三角形,形成条件：中心原子有_，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等；配位体有_，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。 立体构型：配位数是2时，_，如Ag(NH3)2；配位数是3时，_，如HgI3；配位数为4时，正四面体形，如Zn

9、Cl42；平面正方形，如PtCl42。,【考点集训】 例 3(2016 年吉林辽源田家炳高中期中)下列关于原子轨道,的说法正确的是(,)。,A.凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子其几何构型 都是正四面体 B.CH4 分子中的 sp3 杂化轨道是由 4 个 H 原子的 1s 轨道和 C 原子的 2p 轨道混合形成的 C.sp3 杂化轨道是由同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨 道混合起来形成的一组能量相等的新轨道 D.凡 AB3 型的共价化合物，其中心原子 A 均采用 sp3 杂化 轨道成键,解析：A 项，中心原子采取sp3 杂化轨道成键的分子其几何 构型不都是正四面体，例如氨气

10、是三角锥形的；B 项，甲烷分 子碳原子的 2s 和2p 通过 sp3 杂化，形成4 个杂化轨道，和 4 个 氢原子的1s 轨道形成4 个 CH 单键；C 项，sp3 杂化轨道是由 同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组 新轨道，它们的能量完全相同，C 正确；D 项，AB3 型的共价 化合物，其中心原子 A 不都采用 sp3 杂化轨道成键，例如 BF3 中的 B 原子是 sp2 杂化，是平面三角形结构。,答案：C,方法技巧,判断分子中心原子的杂化类型的方法,(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断：若杂化轨道在空间 的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生 sp3

11、杂化；若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心 原子发生sp2 杂化；若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子 的中心原子发生 sp 杂化。,(2)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推断：如 CO2 是直线形分子，,心原子均采用 sp 杂化。,(4)根据中心原子的电子对数参与杂化的轨道数目判断： 如中心原子的电子对数为4，是 sp3杂化，为3 是 sp2 杂化，为

12、 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 为 sp3杂化，含一个键为sp2杂化，含两个键为 sp 杂化。,例 4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 都是直线形的分子 B.BF3 键角为 120，SnBr2 键角大于 120 C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子 D.PCl3、NH3、PCl5 都是三角锥形的分子,解析：SO2 是 V 形分子，CS2、HI 是直线形的分子，A 错 误；BF3 键角为120，是平面三角形结构；而 Sn 原

13、子价电子是 4，在 SnBr2 中两个价电子与 Br 形成共价键，还有一对孤对电 子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120，B错误；CH2O、 BF3、SO3 都是平面三角形的分子，C 正确；PCl3、NH3 都是三 角锥形的分子，而 PCl5 是三角双锥形结构，D 错误。,答案：C,方法技巧,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减去离子的电荷数，b 为电荷数，,x 为非中心原子的原子个数。,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，它们趋向于尽可能 的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的

14、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。,例5Cu2能与NH3、H2O、Cl等形成配位数为 4 的配合物。 (1)Cu(NH3)42中存在的化学键类型有_(填序号)。,A.配位键 C.非极性共价键,B.极性共价键 D.离子键,(2)Cu(NH3)42具有对称的立体结构，Cu(NH3)42中的两 个 NH3 被两个 Cl取代，能得到两种不同结构的产物，则 Cu(NH3)42的立体结构为_。 HOCH2CH=CH2CH3CH2CHO。在丙烯醇分

15、子中发生某种 方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原 子数的 2 倍，则这类碳原子的杂化方式为_。,(3)某种含Cu2的化合物催化丙烯醇制备丙醛的反应为,解析： Cu(NH3)42中铜离子与氨分子之间的化学键是配位 键，氨分子内部的化学键是极性键。Cu(NH3)42是平面正方形。 HOCH2CH=CH2 中的碳原子，有一个采取 sp3 杂化，两个采 取sp2杂化。CH3CH2CHO中的碳原子有两个采取 sp3 杂化，一 个采取 sp2 杂化。,答案：(1)AB (2)平面正方形 (3)sp2 杂化,例 6(2016 年江苏卷)Zn(CN)42在水溶液中与 HCHO 发生 如下反

16、应： 4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)42 4HOCH2CN。,(1)Zn2基态核外电子排布式为_。 (2)1 mol HCHO 分子中含有键的数目为_mol。,(3)HOCH2CN 分子中碳原子轨道的杂化类型是_。 (4)与 H2O 分子互为等电子体的阴离子为_。,1s22s22p62s23p63d10 。(2)甲醛的结构式是,，在一个甲醛,分子中含有3 个键和1 个键，所以1 mol HCHO 分子中含有,(5)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：(1)Zn是30号元素，Zn2核外有28

17、个电子，根据原,子核外电子排布规律可知基态 Zn2 核外电子排布式为,键的数目为 3 mol。(3)在 HOCH2CN 分子中，连有羟基OH 的 碳原子的杂化类型是 sp3 杂化，与 N 相连的碳原子的杂化类型 是sp 杂化。(4)H2O 含有 10 个电子，则与 H2O 分子互为等电子 则若不考虑空间构型， Zn(CN)42的结构可用示意图表示为,或,。,形成配位键，N原子提供一对电子，Zn2的空轨道接受电子对，,答案：(1)1s22s22p62s23p63d10或Ar 3d10 (2)3,(5),考点三,分子间作用力与分子的性质,【知识梳理】 1分子间作用力。 (1)概念：物质分子间普遍存

18、在的一种_。,(2)分类：,相互作用,相互作用力,电性,方向性,相对分子质量,熔点,(3)范德华力与物质性质：,静电相互作用,XHY,原子半径,(4)氢键与物质性质：,升高,分子内氢键,不重合,重合,2分子的极性。,(1)极性分子与非极性分子：极性分子,正负电荷,中心_；非极性分子,正负电荷中心_。,(2)分子的极性与键的极性、分子构型的关系。,极性分子,非极性分子,极性分子,极性分子,非极性分子,(3)“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。 “相似相溶”还适用 于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2

19、H5OH 和 H2O 中的羟 基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 (4)手性：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_，却在三维空间里不能重 叠，互称手性异构体，具有手性异构体的分子叫手性分子。,非极性溶剂,极性溶剂,镜像,3.无机含氧酸分子的酸性。,对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高， 其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn ，R 相同时，n 值越大，R 的正电性越强，ROH 中的氧原子 的电子就会越向 R 偏移，在水分子的作用下，就越容易电离出 H，酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n1；H2SO4 可写成

20、(HO)2SO2，n2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理， 酸性：HNO3HNO2，HClO4HClO3HClO2HClO。,【考点集训】 例 7(1)H2O分子内的OH 键、分子间的范德华力和氢键 从强到弱依次为_。,的沸点比,高 ，原因是_,_。 (2) H可与H2O形成H3O，H3O中 O 原子采用_ 因为_。,解析：(1)沸点高说明分子间作用力大，因此结合氢键的形,成方式得出,形成分子间氢键，而,形成的是分子内氢键的结论。(2)H3O的价层电子对数为4，sp3 杂化。孤电子对数越多，键夹角越小。,答案：(1)OH 键、氢键、范德华力,形成分,形成分子间氢键，分子间氢键,子内氢键

21、，而,(2)sp3,H2O 中 O 原子有 2 对孤对电子，H3O 中 O 原子只,有 1 对孤对电子，排斥力较小,使分子间作用力增大,方法技巧,氢键对物质性质的影响,(1)对熔、沸点的影响：分子间氢键的形成使物质的熔、沸 点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键， 这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的 氢键。所以，存在分子间氢键的化合物的熔、沸点要比没有氢 键的同类化合物高；形成分子内氢键的物质比形成分子间氢键 的物质的熔、沸点低。如邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯 甲醛的熔、沸点低。,(2)对溶解度的影响：在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂 分子间可以形成氢键，

22、则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水 能以任意比互溶。,(3)对水的密度的影响：绝大多数物质固态时的密度大于液 态时的密度，但是液态水的密度却是大于固态冰的。水的这一 反常现象也可用氢键解释。,例 8(2016 年湖北荆州模拟)下列叙述正确的是(,)。,A.NH3 是极性分子，N 原子处在 3 个 H 原子所组成的三角 形的中心 B.CCl4 是非极性分子，C 原子处在 4 个 Cl 原子所组成的正 方形的中心 C.H2O 是极性分子，O 原子不处在 2 个 H 原子所连成的直 线的中央 D.CO2 是非极性分子，C 原子不处在 2 个 O 原子所连成的 直线的中央,解析：NH3 是极性分子，N

23、 原子处在三角锥形的顶点，3 个 H 原子处于锥底，A 错误；CCl4 是非极性分子，C 原子处在 4 个 Cl 原子所构成的正四面体的中心，B 错误；H2O 是极性分 子，是 V 形分子，O 原子不处在2 个 H 原子所连成的直线的中 央，C 正确；CO2 是非极性分子，三个原子在一条直线上，C 原子处在 2 个 O 原子所连成的直线的中央，D 错误。,答案：C,方法技巧 分子极性的判断方法 (1)分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型两方面 共同决定。,极性键极性分子,极性分子,极性键或非极性键,非极性分子,(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

24、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。,例 9(2016 届四川遂宁诊断)已知 A、B、C、D 四种短周期 元素的核电荷数依次增大。A 原子 s 轨道电子数是 p 轨道电子 数的两倍，C 原子的 L 能层中有两对成对电子，C、D 同主族。 E、F 是第四周期元素，且 E 位于周期表中的 ds 区， F 原子核 外有 33 种不同运动状态的电子。根据以上信息用相应的元素符 号填空：,(1)E核外电子排布式为_， 离子 的空间构型为_，与其互为等电子体的一种有机分 子为_(填化学式)。,(2)B 元素所在周期第一电离能最大的元素是_(填,元素符号)。,(3)D 所在周期元素最

25、高价氧化物对应的水化物中，酸性最 强的是_(填化学式)；能导电的 A 单质与 B、D、E 的单质形成的晶体相比较，熔点由高到低的排列顺序是 _(填化学式)。,(4)已知EDC4溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa ),即可得到配合物 A。其结构如图所示：,配合物 A 中碳原子的轨道杂化类型为_。 1 mol 氨基乙酸钠 (H2NCH2COONa) 含有键的数目,为_。,(5)化合物 F2C3常用于标定未知浓度的酸性 KMnO4 溶液， 反应生成 F 的最高价含氧酸，该反应的离子方程式是_ _。 解析：根据题意知 A、B、C、D 四种短周期元素的核电荷 数依次增大，A 原子 s 轨道电子

26、数是 p 轨道电子数的两倍，A 原子的核外电子排布式为1s22s22p2 ，则 A 为碳元素；C 原子的,可形成 E ，则 E 为铜元素；F 原子核外有 33种不同运动状态,据构造原理写出 Cu核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10 或,L 能层中有两对成对电子， C 原子的核外电子排布式为 1s22s22p4 ，则 C 为氧元素，B 为氮元素；C、D 同主族，则 D 为硫元素。 E、F 是第四周期元素，且 E 位于周期表中 ds 区，,的电子，则 F 为砷元素。(1)E 为铜元素，铜为 29 号元素，根,电子，空间构型为正四面体形，与其互为等电子体的一种有机 分子为 CCl4

27、。(2)B 为氮元素，位于第二周期，同周期由左向右 元素原子的第一电离能逐渐增大，故氮元素所在周期第一电离,能最大的元素是 Ne。(3)D为硫元素，位于第三周期，所在周期 元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是 HClO4；石 墨为混合型晶体，熔点最高；铜为金属晶体，熔点次之；硫和 N2 为分子晶体，N2 在常温下为气体，熔点最低，熔点由高到低 的排列顺序是 CCuSN2。(4)根据配合物 A 的结构判断 A 中碳原子的轨道杂化类型为sp2、sp3。根据乙酸钠的结构判 断 1 mol 氨基乙酸钠(H2NCH2COONa) 含有 键的数目为 8NA。(5) As2O3与酸性 KMnO4溶液反应生成弱酸 H3AsO4，利用 化合价升降法结合原子守恒、电荷守恒配平，该反应的离子方,答案：(1)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10正四面体CCl4,(2)Ne,(3)HClO4 CCuSN2,(4)sp2、sp38NA,