高中化学选修三——分子结构与性质

分子结构与性质 一、共价键 1 “本质：原子间形成共用电子对 分类（非极性共价键；两个卅同的非金倔元盍的原子问形成的共价键 7 （极性共价键士两个不卅冏的IE金属元盍的原了间形成的共价键 思考，用电子式表示艮、HC1的形成 共价键轻征： 饱和性每个原子形成共价键的数目是确定的 方向性：原子轨道沿一定方向重叠使成键的原子轨道最大程度地重叠 2. CT键和1T键 b 键一原子轨道沿着连线方向以头碰头方式重叠形成的共价键 特点:以形成化学键的两个原子核的连线为轴旋转，a键电壬云的图形不变 电子云描述氢原子形成沆分子的过程（s-s or键） TT键一原子轨道沿着连线方向以丿訂并肩方式重澄形成的共价键 特点：（1）电子云为镜像，即是每个IT键的电子云由两块组成，分别位于由两个 原子核构成的平面的两侧 （2）不稳定，容易断裂 p-p TT键的形成 c TT键 成犍方向 沿轴方向头碰头 平杼方向讪旧FT 电子云形状 轴对称 読像对称 牢固程度 强度大，不易断裂 强度校小.易断裂 成犍判斷规律 共价单犍金是。键 共价戏键中一个是7键.另一个是叮键 “共价舉键中一个CT健.另两个为TT tt 互相靠拢 电子云重叠 n键的电子云 3键参数一键能、键长与键角 键能：气态棊态原子形成Imol化学键释放的最低能最 键能越大，即形成化学键时放出的能星越务，化学键越稳定 应用一il算化学反应的反应热二反应物键能总和-生成物键能总和 键长：形成共价键的两个原子之间的核间跆 键长是衡皐共价稳定性的另一个参数 规律：键长越短，一般键能越大，共价键越稳定 一般地，形成的共价键的键能越大.键长越短，共价键越稳定會有该键的分子 越稳定，化学性质越稳定 键角两个共价键之间的夹角 键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关 思考:际 g F?跟凡的反应能力依次增强,从键能的角度如何理解 4. 等电子原理 等电子体：原子总数相同、价电子（最外层电子）总数相同的分子 如N和CO 是等电子体亨但N和不是等电子体 等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们 的物理性质是相近的。例如N,和CO的熔沸点.落解性、分子解离能等都非常接 逬 5“用质谱测定分子的结构 原理：不同质孩比的粒子在施场中运动轨迹不同 eg； 1 “下列物质中能证明某化合物中一定有离子键的是（） A.可溶于水B.熔点较高 C.水溶液能导电D.熔融状态能导电 2.下列关于化学键的叙述中，正确的是（） A. 离子化合物可以含共价键 B. 共价化含物可能含离子键 C. 离子化合物中只含离子键 3能够用键能解释的是（） A. 氮气的化学性质比氧气稳定 B. 常温常压下*浪呈液体，碘为固体 C. 稀有气体一般很难发生化学反应 D. 硝酸易挥发,硫酸难挥发 二、分子的立体结构 1价层电子对互斥理论 对r AB.型分子，价电子对数二（I键电子对数+中心原子的孤电子对数 （T撻电子对数二m孤电子对数二扌（a-nb） 出中心原子价的价电子数 n：与中心原子结合的原子数 b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（H为1,其他原子等于8-该原 子的价电子数） 注意：对于复杂离子.在计算价层电子对数时.还应加上负离子的电荷数或减 去正离子的电荷数 双键、参键等多重键作为1对电子看待 一价层电子对数一 VSEPVSEP鯉 a 数 孤对电子对数 对型 子模 电布 例 实 - -2 2 直线 形 2 2 O O E 亠 形 线 3 3 U U T T A A E 3 3 - - 丽角 平三形 2 2 1 1 I 价层电子対数 分子类型 T 例 实 4 4 4 4 O O AA A s 4 4 CTCT 3 3 1 1 A A Tr Tr a kA 13 13 NHNH 2 2 2 2 2 2 1 1 J Ld V V O O r 一 n n思考：分析CCS POJ NHj SQ、SO/、NQ、HQ的立体构型 2朵化轨道理论 CR的正四而体构型 sp杂化;碳原子的2s轨道和3个2p轨道进行杂化,得到4个相同的卅杂化轨 道，夹角109 287 ,分子的儿何构型为正四而体 A 卽 亠， 2p TF 激发 2$ 斤| 同 urn = 口 imu o 思考：ecu的杂化类型和结构 B冃的平面正三角形 sp杂化；硼原子的2s轨道与2个2p轨道进行杂化,得到3个相同的M杂化轨 道，夹角是120，分子的几何构型为平而正三角形 思考CH2-CH2的杂化类世和结构 BeCh的直线型 sp杂化：皱原子的2s轨道与1个2p轨道进行杂化.得到2个相同的沖杂化轨 道，正四向体形 t It II t L的基态 激发态 sp5朵化态 B的亘态 1 t t 激发态 sp2杂化态 正三角形 夹角是180 .分子的儿何构型为直线型 2P 25 _J 血丄 丝金血塑能ED 激发公 卯杂化态 思考CH = CH的杂化类型和结构 杂化类型 sp SP1 參与杂化的原子轨道 1个S 1个p 1个 + 2个p 1个s * 3个p 杂化轨道数 2个sp杂化轨道 3个卵金化轨道 4个和杂化紈道 杂化轨道间夹角 13( (f 120 仙28 空间构型 n线 正三角形 正四面体 实例 BeCl2? CHCH BFi CHrft CH., CCla 解题技巧： 看中心原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个键，用 去了 2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个TT键，形成 的是s杂化；如果全部是单键，则形成的是sp杂化 杂化轨道数二屮心原子孤对电子对数+中心原子结合的原子数 判断分子的VSEPR模型,根据构型与杂化类型的对应关系 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构 0+2=2 sp rx线型 BFs 0+3=3 sp： 平面三角形 cm 0+4=4 spJ 正四面体樂 90i 1+2=3 sp2 V型 Ha 1+3=1 spj 三角锥型 HiO 2+2=4 sp5 V型 注意： 朵化轨道只用 形成 b 键或容纳未参与成键的孤电子对 而TT键都是出未 杂化的轨道形成的 配合物理论 配位键一共用电子对由一个原子单方向提给另一原子共用所形成的共价键 形成条件：一个原子必须有孤对电子，另一原子必须有接受孤对电子的空轨道 表示方法 A - B 电子对给予体电子对接受体 含有配位键的离子或分子，也0 NH； H H：O：H + H+ H：6：H V 9 配位化合物一由金属离子 （或原子 与分子或离子以配位键结合形成的复朵化 合物 中心原子：具有接受孤对电子的离子或原子 配体：提供孤对电子的中性分子或者离子（如比0、冊、CD 配位原子：配体中直接与屮心原子键合的原子 内畀（配裔子） C|怦）厂远 I p I I 旱1L 数 孚 性质与应用 比配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界离子较稳定，不能电离 cu（m）J$Oi - CufWJ2* + sot E配合物的形成会对离子的溶解度产生的影响 银氨溶液的配制；AgNOs + NHs “比0二AgOH I + NHN0, AgOH + 2NH3 “ H2O = Agm）$0H + 2H20 c.配介物的形成引起离子颜色的改变 Fe3+SCNFe（SCN）2* eg： 1.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（） A. CO：与 SQB.CH与 NH, C. BeCl2 与 BFQ CH=CH 与 CH.-CH： 2角0、仙、融中心原子均为sj杂化，为什么水的键角为105。，氨气的为107。？ 3. 写出下列分子的路易斯结构式并指出中心原子可能采用的朵化轨道类型， 并预 测分子的几何构型 PCX A1C4 CS? 4. 对于HCN分子和HCHO分子 写出路易斯结构式 用VSEPR模型分析其立体结构 分析中心原子的杂化类型 分析分子中的IT键 5. 下列分子或离子中都存在着配位键的是（） A.NHs、H2O B.NH；、RO* C“际 HC10 D. CutW J2+ 、 PCL &下列分子或离子中，能提供孤对电子与某些金屈离子形成配位键的是（） 民0阳FCN“C0 A. B. C.三、分子的性质 1 “键的极性和分子的极性 分子（非极性分子：诳电中心和负电中心車合 7 （极性分子2正电中心和负龟中心不璽合 键的极性和分子的空间构型共冋决定分子的极性 极性分子的判断； 经验规律： 对于A比型分子， 若屮心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子 的最外层电子数（价电子数人则为非极性分子，否则为极性分子 分子结构呈几何空间对称，则为非极性分子 思考；HQ是否为极性分子？ 2. 范徳华力一分子间作用力 特点：范徳华力很弱，不属于化学键，比化学键小的多（约1-2个数量级） 结构村I似的分干，相对分子质量越大，范徳华力越大；分子的极性越大，范徳 华力越大 范徳华力主耍影响物理性质（熔、沸点，浴解性等）；化学键主耍影响物质的化 学性质 如气体降温、加压会液化，壁虎在天花板爬行自如 3. 氮键一除范徳华力外的另一种分子间作用力N氐HzO. HF （最强） 氢键的影响一熔.沸点、密度.溶解性 &哑匕He、HF的熔.沸点反常，比VA. VIA. VIIA族其他元素的氮化物的熔、 沸点高岀许多 H水凝固时体积膨胀，密度减小 沸点 非极性共价健 扱性共价徒 75 6 相对分子质量相近的醇、竣酸的沸点远高于烷婭 &接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式嗣计算的值大 氢键的类型 4,溶解性 相似相溶:非极性溶质-般能港于非极性溶剂，极性洛质一般能洛于极性溶剂 如果存在氢键，溶解性更好 如NH,在比0中溶解度很大 分子结构相似的溶解性更好如CHSCH20H与H.0混溶 溶质与溶剂发生反应的溶解性更好 如SQ能与H反应可增加SQ溶解度 思考：低碳醇与水互溶，而高碳醇在水中的洛解度却很小 5.手性 手性异构体一具有完全相同的组成和原子排列 （即分子式相同） ， 结构互为镜像, 在三维空间里不能重叠 手性分子有手性异构体的分子 手性碳原子一连有四个不同原子（原子团）的碳原子，记为I 判断：当分子中只有一个七，则此分子为手性分子 6无机含氧酸分子的酸性 R-O-H规则：无机;V#酸可以吗成（HO）.RO.,如果成酸元素R相同，口值越大（即 非羟基氧的个数越多）,R的正电性越高，导致R-OT中的0的电子向R偏移. 因而在水分子的作用下，也就越容易电离出扌，即酸性越强 应用一解释对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越岛，其含（酸的酸 性越强 思考:HC10. HClOz. HC10,、HC1O,的酸性强弱顺序 化学犍 分子何作用力 氢健 AS 分子内或晶体内 分子间 某些分子内或分子间 作用 强 介丁化【I与范捕华力之间 性质影响 主要影响化学性质 I-.變影响物理性辰 主婆彤响的物理性质 分子内氢键 分子间氢键 eg： 1.以下物质 eg a、Pi. NH.Cl. PH HCN、HO BFS. CHaCl 含离子键的物质是 由极性键构成的极性分子是 由极性键构成的非极性分子是 由非极性键构成的极性分子是 2. 下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是（） A. 只含非极性键的分子一定是非极性分子 B. 含有极性键的分子一定是极性分子 C. 非极性分子一定含有非极性键 D. 由极性键构成的双原子分子一定是极性分子 3. 下列有关性质判断正确H可以由范徳华力來解释的是（ A. 沸点:HBr HC1 B. 沸点：CH5CH2Br HC1 D. -0H上氢原子的活泼性；HYbH CzHs-O-H 4. 下列现象的原因与氢键的存在无关的是（） A. 邻耗基苯甲酸的沸点比对耗基苯甲酸低 B. HC1的熔沸点比HF低 C. 服极易洛于水 D. 血的沸点比Si比低习题精选 1. 下列有关化学键的说法不正确的是（） A. 分子中不一定存在化学键 B. 分子中若有共价键，则一定存在 b 键 C. p和p轨道既能形成 b 键乂能形成TT键 D. 含IT键的物质不如含（T键的物质稳定 2. 关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（） A. 键角是描述分子立体结构的重要参数 B. 键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C“键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长.键能的大小无关 3“下图为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W. X、Y、Z 5种元素的叙 述中，正确的是Y-H,僭的极性 D. 键长 X-HW-H,锄能 X-HVW-H 4. 下列不互不等电子体的是（） A. NO 和 CftB. Os 和 NO： C. CH.和 NH； D. OH和 NH： 5. 关于原子轨道的说法正确的是（） A. 凡是中心原子采取沖杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体 B. CH,分子中的sp杂化轨道是由4个H原子的Is轨道和C原子的2p轨道混 合起来而形成的 C. sp朵化轨道是由同一个原子屮能量相近的s轨道和p轨道混合起來形成 的一组能屋相近的新轨道 D. 凡AB,型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp朵化轨道成键 6. 对S念与CO：说法正确的是（） A. 都是直线形结构 B. 中心原子都采取sp杂化轨道 C. S原子和C原子上都没有孤对电子 DSQ为V形结构，CO：为直线形结构 7. 下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是（） A. 分子中中心原子通过SP5杂化轨道成键时，该分子不一定为正四而体结构 B, 杂化轨道只用于形成（J键或用于容纳未参与成键的孤电子 C. HzSCX硫酸分子中三种原子均以朵化轨道成键 D. %分子中N原子没有杂化，分子中有一个 b 键、2个TT键 8“配合物在许多方面有着广泛的应用，下列叙述不正确的是（） A. 以M尹为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用 B. F的吓咻配合物是输送0=的血红素 C. Ag（NB）丁是化学镀银的有效成分 D“向溶液中逐滴加入砒“ HO 可除去ZnSO溶液中的Cu* 9. PCh分子的空间构型是三角锥形而不是平而正三角形，下列关丁 PCh分子空间 构型理由的叙述，不正确的是（） A. PC1S分子中三个共价键的键长.键角都相等 B. PC1,分子中的P GeHo SnH熔点随相对分子质量增大而升高 D. HF、HC1、HBc HI的热稳定性依次减弱 12“下列物质发生变化时，所克服的粒子间相互作用屈于同种类型的是（） A.液浪和苯分别受热变为气体 B.干冰和氮化讓分別受热变为气体 C. 二氧化硅和铁分别受热熔化 D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中 13. 下列说法中正确的是（ A. 无机含氧酸分子中的氣原子数越多，则其酸性也越强 B. 氯化银能溶于过蟻的氨水， 是因为它与氨水反应生成了一种可溶的配位化 合* 勿 C. 分子是否具有极性决定分子中是否存在极性共价键 D. 氢键就是一种存在于某些特殊含氢元素的分子中的一种化学键 14. 下列操作利用了相似相洛原理的是（） A. 用稀硝酸洗做过银镜反应实验的试管 B. 用稀盐酸清洗做高猛酸钾分解实验的试管 C. 用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管 D. 用四氯化碳清洗做过碘升华的烧杯 0 CHoOH 15. 有机物CH3-C-O4H-CHO有一个手性碳原子（标有 * 的碳原子）.具有光学活 性。当发生下列化学反应时，生成新的有机物无光学活性的是（） A. 与银氨溶液反应 B. 与甲酸在一定条件下发生酣化反应 C. 与金属钠发牛反应 D. 与压发生加成反应 16“现有四种短周期元素触B* C. 4己知；C. D在同一周期，A. B在同一 主族：它们可以组成化合物血C、&C2. D0 B的阳离子与C的阴离 子的孩外电子排伤相同：&G同曲C或DG反应都生成气体Q B与反应生 成气体矗，扎与气体Q按体积比2： 1混介后点燃能发生爆炸，其产物是一种常 温下常见的无色无味的液体。请回答； （1） 写出元素符号：A、B、C、D （2） 在AC 证、DQ和DA冲,含有离子键和非极性共价键的化合物的电子式 为：按原子轨道重栓方式， 苴非极性键的类塑是 化合物分子中的键角为180。 的是 （填化学式），其路易斯结构式为 （3） A：C分子的立体构型是.按原子轨道重叠方式， 其共价键的类型是。UA；是 平而形分子，其分子中含有个（X键，个打键 17. C10 CIO： . CIO； . CIO；中Cl都是以sp5化轨道与0原子成键的，试推测 下列 _ 澈粒 C10T C10： ciq CIO； 立体结构 18. 已知N、P同属于元素周期表的VA族元素,N在第二周期.P在第三周期 砒分子呈三角锥形，NH键间的夹角是107.3 （1） PH,分子与毗分子的构型关系相同 J 相似或不相似 J PT （填 有或无）极性,PH,分子（填有或无）极性 （2） NR与PH,和比，热稳定性更强的是 （3 ） N氐PB在常温、常压下都是气体,但NH,比決易液化,其主要原因是 A. 键的极性N-H比P-H强 B. 分子的极性NH比PH,强 C. 相对分子质量P讯比NH,大 D. NH3分子Z间存在特殊的分了间作用力 19. 氣是地壳中含量最多的元素 （1）氧元素基态原子核外未成对电子数为个 （2） H分子内的0-H键、分子间的范徳华力和氢键从强到弱依次为 （4）可与H20形成HE比0冲0原子采用杂化越（T的空间构型是。冲H-O-H 键角比比0中H-O-H键角大，原因为 20. 均由两种短周期元素组成的A. B、C、D四种化合物分子,都含有18个电子, 它们分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A和C分子中的原子个数比为1 b B和D分子中的原子个数比为1 ： 2。D可作为火箭推进剂的燃料。请回答下 列问题： （1） C中所含有的共价键类型是（填极性键非极性键 T （2） B分子的空间构型为，该分子属于分子（填极性或非极性） （3） Av B两分子的中心原子的最髙价氧化物对应的水化物的酸性强弱为 （用化学式表示人若设A的中心原子为X, B的屮心原子为Y,比较卞列物质的 酸性強弱，HXOHXdHXO畀 HYOAYOi （4）D分子中心原子的杂化方式是，与该原子形成的单质分子互为等电子体的 常见分子的分子式为