高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质（选修）第2讲 分子结构与性质课件 新人教版

第十二章物质结构与性质(选修)第二讲分子结构与性质 考纲要求 1了解共价键的主要类型：键和键，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。 2了解简单配合物的成键情况。 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者离子的空间结构。 4了解化学键与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，能列举含氢键的物质。 1本质 在原子之间形成_(电子云的重叠)。 2特征 具有_和_。考点一共价键考点一共价键 知识梳理知识梳理共用电子对共用电子对饱和性饱和性方向性方向性 3分类分类依据分类依据类型类型形成共价键的原子形成共价键的原子轨道重叠方式轨道重叠方式_键键电子云电子云“_”重叠重叠_键键电子云电子云“_”重叠重叠形成共价键的电子形成共价键的电子对是否偏移对是否偏移_键键共用电子对发生共用电子对发生_键键共用电子对不发生共用电子对不发生_原子间共用电子对原子间共用电子对的数目的数目_键键原子间有原子间有_共用电子对共用电子对_键键原子间有原子间有_共用电子对共用电子对_键键原子间有原子间有_共用电子对共用电子对头碰头头碰头肩并肩肩并肩极性极性偏移偏移非极性非极性偏移偏移单单一对一对双双两对两对三三三对三对 特别提醒(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。 (2)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：共价单键全为键，双键中有一个键和一个键，三键中有一个键和两个键。 (3)键比键稳定。 (4)同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。 4键参数 (1)概念。 (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，_相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质_，如CO和_。大大短短原子总数原子总数价电子总数价电子总数相似相似N2 判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)共价键的成键原子只能是非金属原子() (2)在任何情况下，都是键比键强度大() (3)在所有分子中都存在化学键() (4)H2分子中的共价键不具有方向性() (5)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关() (6)键比键的电子云重叠程度大，形成的共价键强() (7)碳碳双键键能是碳碳单键键能的2倍()思考辨析思考辨析 1(2016浙江六校3月联考)下列物质的分子中，既有键又有键的是() AC2H6BHClO CCH4DCO2解析解析C2H6中只含单键，即全部是中只含单键，即全部是键，键，A项错误；项错误；HClO中只含中只含单键，即全部是单键，即全部是键，键，B项错误；项错误；CH4中只含单键，即全部是中只含单键，即全部是键，键，C项项错误；错误；CO2中含两个碳氧双键，所以含有两个中含两个碳氧双键，所以含有两个键和两个键和两个键，键，D项正项正确。确。答案答案D题组训练题组训练 2(2016河北唐山一中期末)下列关于键和键的理解不正确的是() A键能单独形成，而键一定不能单独形成 B键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转 CHCl分子中的键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的 D气体单质中一定存在键，可能存在键解析解析键能单独形成，可以旋转，而键能单独形成，可以旋转，而键一定不能单独形成，键一定不能单独形成，A项正确；项正确；键可以绕键轴旋转，键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转，B项正确；项正确；HCl分子中的分子中的键是由键是由H原子的原子的s轨道和轨道和Cl原子的原子的p轨道以轨道以“头碰头头碰头”方方式重叠构建而成的，可以绕键轴旋转，式重叠构建而成的，可以绕键轴旋转，C项正确；若气体是单原子分项正确；若气体是单原子分子，则其单质中不一定存在化学键，子，则其单质中不一定存在化学键，D项错误。项错误。答案答案D 3(2016四川成都外国语学校期中)下列对键的认识不正确的是() A键不属于共价键，是另一种化学键 Bss键与sp键的对称性相同 C分子中含有共价键，则至少含有一个键 D含有键的化合物与只含键的化合物的化学性质不同解析解析键和键和键均属于共价键，键均属于共价键，A项错误；项错误；ss键与键与sp键的电子键的电子云均为云均为“头碰头头碰头”重叠，均呈轴对称，重叠，均呈轴对称，B项正确；单键为项正确；单键为键，双键中键，双键中有有1个个键，所以分子中若含有共价键，则至少含有键，所以分子中若含有共价键，则至少含有1个个键，键，C项正确；项正确；键不稳定，易断裂，则含有键不稳定，易断裂，则含有键的化合物，性质活泼，所以含有键的化合物，性质活泼，所以含有键的键的化合物与只含化合物与只含键的化合物的化学性质不同，键的化合物的化学性质不同，D项正确。项正确。答案答案A 4NH3、H2O、CH4三分子中键角大小顺序正确的是() ANH3H2OCH4BCH4NH3H2O CCH4H2ONH3DH2OCH4NH3解析解析孤对电子和成键电子对相比，显得比较胖，所以对于其他孤对电子和成键电子对相比，显得比较胖，所以对于其他电子对的斥力更大一些。因此当中心原子杂化类型相同时，有孤对电电子对的斥力更大一些。因此当中心原子杂化类型相同时，有孤对电子的会使键角变小，孤对电子越多，键角越小，三种分子的键角大小子的会使键角变小，孤对电子越多，键角越小，三种分子的键角大小顺序为顺序为CH4NH3H2O。答案答案B 5在下列物质中：HClN2NH3Na2O2 H2O2NH4ClNaOHArCO2C2H4 (1)只存在非极性键的分子是_；既存在非极性键又存在极性键的分子是_；只存在极性键的分子是_。 (2)只存在单键的分子是_，存在三键的分子是_，只存在双键的分子是_，既存在单键又存在双键的分子是_。 (3)只存在键的分子是_，既存在键又存在键的分子是_。 (4)不存在化学键的是_。 (5)既存在离子键又存在极性键的是_；既存在离子键又存在非极性键的是_。 61919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、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、物理性质相近。 (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)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有_、_。N2 CO N2O CO2 SO2 O3 解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：N2与CO电子总数均为14个电子，N2O与CO2电子总数均为22个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO为三原子，各原子最外层电子数之和为562118，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6318。 常见的等电子体 (1)常见的等电子体。 1价层电子对互斥理论 (1)价层电子对在球面上彼此相距最远时，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，填写下表空白内容。考点二分子的立体结构考点二分子的立体结构 知识梳理知识梳理电子电子对数对数成键成键对数对数孤电子孤电子对数对数电子对立电子对立体构型体构型分子立分子立体构型体构型实例实例键角键角220直线形直线形_330三角形三角形_21_440正四面正四面体形体形_1092831_22_直线形直线形BeCl2180平面正平面正三角形三角形BF3120V形形SnBr2105正四面体形正四面体形CH4三角锥形三角锥形NH3107V形形H2O105 2.杂化轨道理论 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，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。 3配位键 (1)孤电子对： 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 (2)配位键： 配位键的形成：成键原子一方提供_，另一方提供_形成共价键。孤电子对孤电子对空轨道空轨道 一、价层电子对互斥理论、杂化轨道理论 1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sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构 B杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子 CH2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键 DN2分子中N原子没有杂化，分子中有1个键、2个键解析解析H2O分子中的中心原子分子中的中心原子O为为sp3杂化，杂化，H2O的空间构型为的空间构型为V形；形；H2SO4分子中氢原子没有发生轨道杂化。分子中氢原子没有发生轨道杂化。答案答案C题组训练题组训练 2用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间构型，结论正确的是() A直线形；三角锥形 BV形；三角锥形 C直线形；平面三角形 DV形；平面三角形解析解析H2S分子中的硫原子上含有两个孤电子对，故分子中的硫原子上含有两个孤电子对，故H2S空间构型空间构型为为V形；形；BF3中中B原子的价电子全部用于成键，故为平面三角形。原子的价电子全部用于成键，故为平面三角形。答案答案D 3若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是() A若n2，则分子的立体结构为V形 B若n3，则分子的立体结构为三角锥形 C若n4，则分子的立体结构为正四面体形 D以上说法都不正确解析解析若若ABn的中心原子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，上没有未用于形成共价键的孤对电子，那么中心原子形成的那么中心原子形成的键成键电子对数一定是键成键电子对数一定是2，则根据斥力最小的原，则根据斥力最小的原则，当则，当n2时，分子结构为直线形；时，分子结构为直线形；n3时，分子结构为平面三角时，分子结构为平面三角形；形；n4时，分子结构为正四面体形。时，分子结构为正四面体形。答案答案C 4原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题： (1)BF3分子的立体结构为_，NF3分子的立体结构为_。 (2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是_(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是 _，采取sp3杂化的分子是_。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子 _。平面三角形平面三角形 三角锥形三角锥形 CHCH CH3CH3 (3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4NH3H2O，请分析可能的原因是_ _。 (4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为_。 CH4分子中的分子中的C原子没有孤电子原子没有孤电子对，对，NH3分子中分子中N原子上有原子上有1对孤电子对，对孤电子对，H2O分子中分子中O原子上有原子上有2对孤电子对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小 AgFAgClAgBrAgI 解析(1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的立体结构为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体结构为三角锥形。 (2)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。 (3)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化，而在O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但比水分子的要大；C原子上无孤电子对，键角最大。 (4)阳离子电荷数越多、阴离子半径越大时，电子云变化越大，化学键中离子键的成分减少、共价键的成分增加，极性减小，故在水中的溶解性减小。 价层电子对互斥理论 1“三种”方法判断分子中心原子的杂化类型 (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用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序 用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABn型)、离子(AB型)空间构型的方法 解题思路 3分子空间构型的确定 分子空间构型确定。根据分子中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几何构型，如下表：解析解析在配合物中一定含有配位键，但也可能含有其他化学键，在配合物中一定含有配位键，但也可能含有其他化学键，A正确，正确，B错误；错误；Cu2有空轨道，有空轨道，H2O中的氧原子有孤电子对，可以中的氧原子有孤电子对，可以形成配位键，形成配位键，C正确；配合物应用领域特别广泛，正确；配合物应用领域特别广泛，D项中提到的几个项中提到的几个领域都在其中，领域都在其中，D正确。正确。答案答案B 6.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。 (1)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH3)42配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2形成配离子，其原因是_ _。 (2)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Cu(OH)42。不考虑空间构型，Cu(OH)42的结构可用示意图表示为 _。 N、F、H三种元素的电负性：三种元素的电负性：FNH，在，在NF3中，共用电子对偏中，共用电子对偏向向F原子，偏离原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2形成配位键形成配位键 (3)胆矾CuSO45H2O可写Cu(H2O)4SO4H2O，其结构示意图如下： 下列有关胆矾的说法正确的是_。 A所有氧原子都采取sp3杂化 B氧原子存在配位键和氢键两种化学键 CCu2的价电子排布式为3d84s1 D胆矾中的水在不同温度下会分步失去D .经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3与SCN不仅能以13 的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空： (1)若所得Fe3和SCN的配合物中，主要是Fe3与SCN以个数比11配合所得离子显血红色。该离子的离子符号是_。 (2)若Fe3与SCN以个数比15配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为_。Fe(SCN)Fe(SCN)2 FeCl35KSCN=K2Fe(SCN)53KCl 1分子间作用力 (1)概念： 物质分子之间_存在的相互作用力，称为分子间作用力。 (2)分类： 分子间作用力最常见的是_和_。 (3)强弱： 范德华力_氢键_化学键。考点三分子间作用力与分子的性质考点三分子间作用力与分子的性质 知识梳理知识梳理普遍普遍范德华力范德华力氢键氢键 (4)范德华力： 范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说，_相似的物质，随着_的增加，范德华力逐渐_。 (5)氢键： 形成。 已经与_的原子形成共价键的_(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中_的原子之间的作用力，称为氢键。 表示方法。AHB 特别提醒aA、B是电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素。 bA、B可以相同，也可以不同。组成和结构组成和结构相对分子质量相对分子质量增大增大电负性很强电负性很强氢原子氢原子电负性很强电负性很强 特征。 具有一定的_性和_性。 分类。 氢键包括_氢键和_氢键两种。 分子间氢键对物质性质的影响。 主要表现为使物质的熔、沸点_，对电离和溶解度等产生影响。方向方向饱和饱和分子内分子内分子间分子间升高升高 2分子的性质 (1)分子的极性： (2)分子的溶解性： “相似相溶”的规律：_溶质一般能溶于非极性溶剂，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，则溶质的溶解度_。 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、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。类型类型非极性分子非极性分子极性分子极性分子形成原因形成原因正电中心和负电中心正电中心和负电中心_的分子的分子正电中心和负电中心正电中心和负电中心_的分子的分子存在的共价键存在的共价键非极性键或极性键非极性键或极性键_分子内原子排列分子内原子排列 _重合重合不重合不重合非极性键或极性键非极性键或极性键对称对称不对称不对称非极性非极性极性溶剂极性溶剂增大增大 (3)分子的手性： 手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为_，在三维空间里_的现象。 手性分子：具有_的分子。 手性碳原子：在有机物分子中，连有_的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如 (4)无机含氧酸分子的酸性： 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使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，如酸性：HClOHClO2HClO3氢键氢键范德华力范德华力影响强弱影响强弱的因素的因素随着分子极性和相对随着分子极性和相对分子质量的增大而增大分子质量的增大而增大组成和结构相似的物组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，质，相对分子质量越大，分子间作用力越大分子间作用力越大对于对于AHB，A、B的电负性越大，的电负性越大，B原子的半径越小，原子的半径越小，形成的氢键越强形成的氢键越强成键原子半成键原子半径越小，键径越小，键长越短，键长越短，键能越大，共能越大，共价键越稳定价键越稳定对物质性对物质性质的影响质的影响影响物质的熔沸点、影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质溶解度等物理性质组成和结构相似的物组成和结构相似的物质，随相对分子质量的质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升增大，物质的熔沸点升高，如高，如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3影响分子影响分子的稳定性的稳定性共价键键共价键键能越大，分能越大，分子稳定性越子稳定性越强强 三、无机含氧酸分子的酸性 7(2015湖北枣阳白水高中期末)主族元素R形成的化合物的分子式为HROm，其水溶液呈酸性，下列说法中正确的是() Am越大，HROm的氧化性越强 Bm越大，HROm的酸性越强 C与Zn反应时，只能产生一种气体 D当m3时，R一定位于第A族解析解析物质的氧化性与多种因素有关，如溶液的浓度，所以物质的氧化性与多种因素有关，如溶液的浓度，所以m越越大，该物质的氧化性不一定越强，大，该物质的氧化性不一定越强，A项错误；根据酸性的规律判断，项错误；根据酸性的规律判断，m越大，越大，HROm的酸性越强，的酸性越强，B项正确；若该酸为硝酸，当与项正确；若该酸为硝酸，当与Zn反应时，反应时，生成的气体不止一种，生成的气体不止一种，C项错误；当项错误；当m3时，时，R的化合价为的化合价为5价，但价，但5价不一定是价不一定是R元素的最高化合价，所以元素的最高化合价，所以R不一定位于第不一定位于第A族，族，D项项错误。错误。答案答案B 8判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示： 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系H3PO3为中强酸为中强酸，不与盐酸反应不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应可与盐酸反应 解析(1)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写，需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知，含氧酸分子结构中含几个羟基氢，则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。 2同一种元素的含氧酸酸性规律 H2SO4与HNO3是强酸，其OH上的H原子能够完全电离成为H。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸。即酸性强弱为H2SO3H2SO4，HNO2HNO3。其他的有变价的非金属元素所形成的含氧酸也有类似的情况。如酸性强弱HClOHClO2HClO3HClO4。不难得出：对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。