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第第2 2节分子结构与物质的性质节分子结构与物质的性质-2-考纲要求:1.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解共价键的形成,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常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。4.了解化学键和分子间作用力的区别。5.了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举含有氢键的物质。-3-基础梳理考点突破考点一共价键1.本质在原子之间形成共用电子对。2.基本特征具有饱和性和方向性。-4-基础梳理考点突破3.共价键的类型-5-基础梳理考点突破4.键参数(1)定义。(2)键参数对分子性质的影响。键能越大,键长越短,分子越稳定。-6-基础梳理考点突破5.等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征,它们的许多性质相似,如CO和N2。-7-基础梳理考点突破自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)HCN中含有一个键、三个键()(2)NaCl中含有一个键()(3)一个甲烷分子中含有四个相同的极性共价键()(4)乙烯分子中既含键和键,也含极性键和非极性键()(5)HF的键长小于HCl,所以HF的键能小于HCl()-8-基础梳理考点突破1.键与键的判断方法(1)依据重叠方式判断:s电子与s电子、p电子形成的共价键一定是键。(2)依据单、双键进行判断:共价单键是键,共价双键中含有一个键和一个键;共价三键中含有一个键和两个键。(3)依据强度方式判断:键的强度较大,较稳定。键活泼,比较容易断裂。注意NN中的键强度较大。2.极性键与非极性键的判断(1)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。(2)看电子对的偏移:有偏移的为极性键,无偏移的为非极性键。(3)看电负性:成键原子电负性不同,即不同种元素形成的为极性键。-9-基础梳理考点突破例1(1)(2015山东理综,33节选)已知反应Cl2(g)+3F2(g)2ClF3(g)H=-313kJmol-1,FF键的键能为159kJmol-1,ClCl键的键能为242kJmol-1,则ClF3中ClF键的平均键能为kJmol-1。(2)(2015全国,37节选)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是。CS2分子中,共价键的类型有。答案解析解析关闭 答案解析关闭-10-基础梳理考点突破方法指导:(1)并不是所有的分子都含有共价键,如单原子分子的稀有气体就不含化学键;(2)两原子之间形成的共价键中有且只有一个键;(3)键能、键长决定分子的稳定性,键长、键角决定分子的立体构型。-11-基础梳理考点突破跟踪训练1.下列分子中共价键的类型完全相同的是()A.CH4与NH3B.C2H6与C2H4C.H2与HeD.Cl2与N2 答案解析解析关闭A项中存在都是H的s轨道分别与C、N的p轨道形成的键;B项中的C2H4含有键;C项He中不存在共价键;D项中N2分子中除有p-p键外,还有p-p键。答案解析关闭A-12-基础梳理考点突破2.(1)(2014全国)1mol乙醛(CH3CHO)分子中含有键数目为。(2)(2014江苏化学)与OH-互为等电子体的一种分子为(填分子式)。(3)(2014山东理综)石墨烯如图所示是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料。图中,1号C与相邻C形成键的个数为。-13-基础梳理考点突破(4)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是。SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是。-14-基础梳理考点突破(5)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物Zn(NH3)4Cl2,1mol该配合物中含有键的数目为。(6)下列物质中,只含有极性键的分子是,既含有离子键又含有共价键的化合物是,只存在键的分子是,同时存在键和键的分子是。A.N2B.CO2C.CH2Cl2D.C2H4E.C2H6F.CaCl2G.NH4Cl-15-基础梳理考点突破答案:(1)6NA(2)HF(3)3(4)CC键和CH键较强,所形成的烷烃稳定,而硅烷中SiSi键和SiH键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成CH键的键能大于CO键,CH键比CO键稳定,而SiH键的键能却远小于SiO键,所以SiH键不稳定而倾向于形成稳定性更强的SiO键(5)16NA(6)BCGCEABD-16-基础梳理考点突破解析:(1)CHO中碳原子采取sp2杂化,1molCH3CHO分子中含有键3mol(CH3中的CH键)+1mol(CC键)+1mol(CHO中的CH键)+1mol(中键)=6mol,即6NA个。(2)等电子体是原子总数和价电子总数相同的微粒,与OH-互为等电子体的分子为HF。(3)由图可知,1号C与另外3个碳原子形成3个键。(4)可根据相关键能的数据解释相关的两个事实。(5)一个Zn(NH3)42+中Zn2+与NH3之间以配位键相连,共4个键,加上4个NH3分子中的12个键,共16个键。(6)C2H4、C2H6中含有的CH键为极性键,CC键为非极性键。-17-基础梳理考点突破考点二分子的空间构型1.价层电子对互斥模型对于ABn型分子的立体构型(1)中心原子A的价电子都用于形成共价键,无孤电子对,则n=2时直线形、n=3时平面三角形、n=4时正四面体形。(2)中心原子A有未用于形成共价键的价电子,有孤电子对,则n=2时V形、n=3时三角锥形。-18-基础梳理考点突破2.杂化轨道理论(1)sp杂化。sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道组合而成,中心原子无孤电子对时杂化轨道间夹角为180,呈直线形。(2)sp2杂化。sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道组合而成,中心原子无孤电子对时杂化轨道间夹角为120,呈平面三角形。(3)sp3杂化。sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道组合而成,中心原子无孤电子对时杂化轨道间夹角为10928,呈正四面体形。-19-基础梳理考点突破易错警示:注意电子对的立体构型与分子的立体构型有所不同,当分子中无孤电子对时,电子对的立体构型与分子的立体构型相同;当分子中有孤电子对时,电子对的立体构型与分子的立体构型不同。-20-基础梳理考点突破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。含有孤电子对的微粒有:分子如CO、NH3、H2O等;离子如Cl-、CN-、等。含有空轨道的微粒有:过渡金属的原子或离子。配位键的表示方法:如AB。A表示提供孤电子对的原子,B表示接受孤电子对的原子。-21-基础梳理考点突破(2)配位化合物(配合物)。定义:由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合而成的化合物。组成。形成条件。a.中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。b.配位体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。立体构型(只含一种配体)。配位数是2时:直线形,如Ag(NH3)2+;配位数是3时:平面三角形,如HgI3-;配位数为4时:正四面体形,如ZnCl42-;平面正方形,如PtCl42-。-22-基础梳理考点突破自主巩固指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立体构型。(1)CS2分子中的C为sp杂化,分子的结构式为,立体构型为直线形。(2)CH2O中的C为sp2杂化,分子的结构式为立体构型为平面三角形。(3)CH4分子中的C为sp3杂化,分子的结构式为立体构型为正四面体形。(4)H2S分子中的S为sp3杂化,分子的结构式为立体构型为V形。-23-基础梳理考点突破1.依据经验公式推断分子杂化方式与空间构型(1)公式:杂化轨道数=中心原子孤电子对数(未参与成键)+中心原子形成的键个数(2)中心原子形成键个数的判断方法:因为两原子之间只能形成一个键,所以中心原子形成的键个数=中心原子结合的原子数。-24-基础梳理考点突破-25-基础梳理考点突破2.依据空间构型推断分子杂化方式(1)根据分子的立体构型推断杂化方式。多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心原子杂化方式的对照:-26-基础梳理考点突破只要分子构型为直线形的,中心原子均为sp杂化,同理,只要中心原子是sp杂化的,分子构型均为直线形。只要分子构型为平面三角形的,中心原子均为sp2杂化。只要分子中的原子不在同一平面内的,中心原子均是sp3杂化。V形分子的判断需要借助孤电子对数,孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化,孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。(2)根据等电子体结构相似推断分子杂化方式与空间构型。如:CO2是直线形分子,CNS-、与CO2是等电子体,所以分子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。-27-基础梳理考点突破例2(1)判断下列物质的立体构型和中心原子的杂化类型。BF3;PF3;SO3;SO2;H2S;HCHO;H3O+。(2)的立体构型为正三角形,则R的杂化方式为。(3)S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示,S原子采用的轨道杂化方式是。-28-基础梳理考点突破答案:(1)平面三角形、sp2三角锥形、sp3平面三角形、sp2V形、sp2V形、sp3平面三角形、sp2正四面体、sp3三角锥形、sp3(2)sp2(3)sp3-29-基础梳理考点突破-30-基础梳理考点突破(2)正三角形构型的只能是sp2杂化。(3)S原子最外层有6个电子,由S8结构可知一个S原子与另外两个S原子形成2个键,S原子还余4个电子形成2对孤电子对,所以为sp3杂化。-31-基础梳理考点突破方法技巧:如果分子中有多个中心原子,则不能用经验公式进行推断,只能根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数。如C2H2:结构式(HCCH)中一个中心原子C形成两个键,C原子的四个价电子全部参与成键,无孤电子对。H2O2:结构式(HOOH)中一个中心原子O形成两个键,一个O原子只有两个价电子参与成键,还余四个电子形成两对孤电子对。-32-基础梳理考点突破跟踪训练1.(1)(2015全国)CS2分子中C原子的杂化轨道类型是,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。(2)(2015全国)P和Cl反应可生成组成比为13的化合物E,E的立体构型为,中心原子的杂化轨道类型为。化合物Cl2O的立体构型为,中心原子的价层电子对数为,Cl2与湿润的Na2CO3反应可制备Cl2O,其化学方程式为。(3)(2015江苏化学)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为;1molCH3COOH分子中含有键的数目为。-33-基础梳理考点突破-34-基础梳理考点突破-35-基础梳理考点突破2.Cu2+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B.极性共价键C.非极性共价键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+的立体构型为。-36-基础梳理考点突破(3)某种含Cu2+的化合物催化丙烯醇制备丙醛的反应为在丙烯醇分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。-37-基础梳理考点突破答案:(1)AB(2)平面正方形(3)sp2杂化-38-基础梳理考点突破考点三分子的性质1.分子间作用力(1)定义:物质分子间普遍存在的一种相互作用。(2)分类。-39-基础梳理考点突破(3)范德华力与物质性质。-40-基础梳理考点突破(4)氢键与物质性质。-41-基础梳理考点突破2.范德华力、氢键、共价键的比较-42-基础梳理考点突破-43-基础梳理考点突破3.分子的极性(1)极性分子与非极性分子。-44-基础梳理考点突破(2)分子的极性与键的极性、分子立体构型的关系。-45-基础梳理考点突破方法指导:极性分子中一定有极性键,而非极性分子中不一定只有非极性键。例如,CH4是非极性分子,只有极性键。-46-基础梳理考点突破(3)溶解性。“相似相溶”的规律: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。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(C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。(4)无机含氧酸分子的酸性。无机含氧酸可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,导致ROH中O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出H+,酸性越强,如H2SO3H2SO4。-47-基础梳理考点突破自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子()(2)非极性分子中,一定含有非极性共价键()(3)可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键()(4)氢键是氢元素与其他元素形成的化学键()(5)乙醇分子和水分子间只存在范德华力()(6)碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键()(7)氢键具有方向性和饱和性()(8)H2O2分子间可以形成氢键()-48-基础梳理考点突破分子极性的判断方法1.只含非极性键的分子一定是非极性分子,如H2、P4等。2.含极性键的双原子分子一定是极性分子,如HCl、CO等。3.ABn(n3)型分子:(1)根据分子立体构型判断。若分子是对称的(直线形、正三角形、正四面体形等),极性键的极性向量和等于零时,为非极性分子;否则是极性分子。如CH4、CO2等含有极性键,是非极性分子;H2O、NH3等含有极性键,是极性分子。-49-(2)利用孤电子对判断。若中心原子A中无孤电子对,则为非极性分子;有孤电子对,则为极性分子。(3)利用化合价判断。中心原子A的化合价的绝对值=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。BCl3、CO2是非极性分子;SO2、NF3是极性分子。基础梳理考点突破-50-例3(1)(2014全国)乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是。(2)(2015安徽桐城一模)H分别与C、N、O能形成电子数为10的化合物,它们的沸点由高到低的顺序是(写分子式);C与O形成的非极性分子的电子式为。(3)金属铜投入氨水中或投入H2O2溶液中均无明显现象,但投入氨水过氧化氢混合液中,则铜片溶解,溶液呈深蓝色,写出该反应的离子方程式:。基础梳理考点突破-51-(4)(2015河南开封二模)下表列出了含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系。由此可得出的判断含氧酸强弱的一条经验规律是。亚磷酸(H3PO3)也是中强酸,它的结构简式为。亚磷酸与过量的氢氧化钠溶液反应的化学方程式为。基础梳理考点突破-52-解析:(1)CH3COOH中存在OH,可以形成氢键;(2)H2O、NH3可以形成氢键,熔沸点高;CO2为非极性分子;(3)Cu化合价升高2生成Cu2+,Cu2+与NH3生成Cu(NH3)42+,H2O2的化合价降低2,配平即可;(4)中强酸中含有1个非羟基氧,H3PO3也有1个非羟基氧,所以P与两个羟基氧相连、与一个H原子相连;H3PO3属于二元酸,消耗两个NaOH。基础梳理考点突破-53-归纳总结:氢键及其对物质性质的影响1.氢键的存在(1)含HO、NH、HF键的物质。(2)有机化合物中的醇类和羧酸类等物质。2.氢键的类型尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力,但是氢键既可以存在于分子之间,也可以存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键,对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如图)。基础梳理考点突破-54-基础梳理考点突破-55-3.氢键对物质性质的影响(1)对熔点、沸点的影响。分子间氢键的形成使物质的熔点、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点、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点、沸点低。如邻羟基苯甲醛的熔点、沸点比对羟基苯甲醛的熔点、沸点低。基础梳理考点突破-56-(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,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。(4)对物质的酸性等也有一定的影响。基础梳理考点突破-57-跟踪训练1.(双选)(2015海南化学,19-)下列物质的结构或性质与氢键无关的是()A.乙醚的沸点B.乙醇在水中的溶解度C.氢化镁的晶格能D.DNA的双螺旋结构 答案解析解析关闭A项,乙醚分子间不存在氢键,乙醚的沸点与氢键无关;B项,乙醇与水分子之间存在氢键;C项,MgH2为离子晶体,不存在氢键;D项,DNA的双螺旋结构与氢键有关。答案解析关闭AC基础梳理考点突破-58-2.(1)(2015全国,37节选)氧元素有两种同素异形体,其中沸点高的是(填分子式),原因是。(2)(2015山东理综,33节选)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是(用离子方程式表示)。已知在溶液中可稳定存在;F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物,例如ClF3、BrF3等。ClF3的熔、沸点比BrF3的(填“高”或“低”)。(3)(2015江苏化学,21节选)Cr3+基态核外电子排布式为;配合物Cr(H2O)63+中,与Cr3+形成配位键的原子是(填元素符号);与H2O互为等电子体的一种阳离子为(填化学式);H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为。基础梳理考点突破-59-答案:(1)O3O3相对分子质量较大,范德华力大(3)1s22s22p63s23p63d3或Ar3d3OH2F+H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键解析:(1)氧元素有O2、O3两种同素异形体,相对分子质量大的,分子间作用力也大,沸点高。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡:CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq),溶液中的F-与Al3+形成配离子,使沉淀溶解平衡向右移动,导致氟化钙溶解。结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,沸点越高,故ClF3的沸点比BrF3的低。(3)Cr3+提供空轨道,配体提供孤对电子对,只有O元素有孤对电子对;依据元素周期表F比O多一个电子,可以推断与H2O互为等电子体的一种阳离子为H2F+。基础梳理考点突破
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