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第2节 化学键与分子间作用力,-2-,考纲要求:1.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。 2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp1、sp2、sp3)。 3.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见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。 6.理解离子键的形成与金属键的含义。,-3-,基础梳理,考点突破,共价键,1.共价键的形成及本质,-4-,基础梳理,考点突破,2.基本特征 具有饱和性和方向性。 3.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。,-5-,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)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍 ( ) (2)键能单独形成,而键一定不能单独形成 ( ) (3)共价键的成键原子必须都是非金属原子 ( ) (4)键可以绕键轴旋转,键一定不能绕键轴旋转( ) (5)双键中一定有一个键、一个键,叁键中一定有一个键、 两个键 ( ) (6)乙烯分子中既有键和键,也含有极性键和非极性键( ) (7)s电子与s电子、p电子形成的共价键一定是键 ( ),-6-,基础梳理,考点突破,考查角度一 共价键的类型,-7-,基础梳理,考点突破,考查角度二 判断方法 (1)键与键: 依据强度判断:键的强度较大,较稳定,键强度较小,比较容易断裂(注意:NN中的键强度大)。 共价单键是键,共价双键中含有1个键1个键;共价叁键中含有1个键2个键。 (2)极性键与非极性键: 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。 看电子对的偏移:有偏移的为极性键,无偏移的为非极性键。 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。,-8-,基础梳理,考点突破,例1(1)(2013浙江理综节选)关于化合物 ,下列叙述正确的有BD。 A.分子间可形成氢键 B.分子中既有极性键又有非极性键 C.分子中有7个键和1个键 D.该分子在水中的溶解度大于2-丁烯,(2)(2012浙江理综)下列物质中,只含有极性键的分子是B、C,既含离子键又含共价键的化合物是G;只存在键的分子是C、E,同时存在键和键的分子是A、B、D。 A.N2 B.CO2 C.CH2Cl2 D.C2H4 E.C2H6 F.CaCl2 G.NH4Cl,解析,-9-,基础梳理,考点突破,归纳总结: 键、键的判断方法 (1)一般规律 单键是;共价双键中有一个是键,另一个是键;共价叁键由一个键和两个键组成。 (2)公式 对于简单的情况,键和键的数目可用下式表示: 键的个数=单键个数+双键个数+叁键个数 键的个数=(双键的个数2-1)+(叁键的个数3-1),-10-,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) A.CH4与NH3 B.C2H6与C2H4 C.H2与He D.Cl2与N2,答案,解析,-11-,基础梳理,考点突破,2.有以下物质:HF;Cl2;H2O;N2;C2H4。 (1)只含有极性键的是; (2)只含有非极性键的是; (3)既有极性键又有非极性键的是; (4)只含有键的是; (5)既有键又有键的是。 .COCl2分子的结构式为 ,COCl2分子内含有(D) A.4个键 B.2个键、2个键 C.2个键、1个键 D.3个键、1个键,解析,-12-,基础梳理,考点突破,分子的构型,1.杂化轨道的要点 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,形成分子的空间形状不同。杂化轨道就是杂化后形成的能量相同的新轨道。,2.价电子对互斥模型的两种类型 价电子对互斥模型说明的是价电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型,不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致。 (2)当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。 (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:,-13-,基础梳理,考点突破,-14-,基础梳理,考点突破,3.配位键和配合物 (1)配位键:由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共用电子对。 (2)配位键的表示方法:如AB:A表示提供孤对电子的原子,B表示接受电子对的原子。 (3)配位化合物: 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。 氢键也影响物质的电荷、溶解等过程。,-15-,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、空间构型。 (1)CS2分子中的C为sp1杂化,分子的结构式为S C S,空间构型为直线形。 (2)CH2O中的C为sp2杂化,分子的结构式为 ,空间构型为平面三角形。 (3)CH4分子中的C为sp3杂化,分子的结构式为 ,空间构型为正四面体形。 (4)H2S分子中的S为sp3杂化,分子的结构式为 ,空间构型为V形。,-16-,基础梳理,考点突破,考查角度 杂化轨道与粒子的空间构型 由价层电子对互斥(VSEPR)模型判断分子构型: (1)运用价层电子对互斥(VSEPR)模型可预测分子或离子的立体构型,但要注意判断其价层电子对数,对ABm型分子或离子,其价层电子对数的判断方法为 (2)由杂化轨道数判断分子构型: 杂化轨道数的计算:杂化轨道用来形成键和容纳孤对电子,所以有公式: 杂化轨道数=中心原子的孤对电子的对数+中心原子的键个数。 多原子分子杂化轨道数与分子构型的关系。 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:,-17-,基础梳理,考点突破,a.只要分子构型为直线形的,中心原子均为sp1杂化,同理,只要中心原子是sp1杂化的,分子构型均为直线形。 b.只要分子构型为平面三角形的,中心原子均为sp2杂化。 c.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。 d.V形分子的判断需要借助孤对电子数,孤对电子数是1的中心原子是sp2杂化,孤对电子数是2的中心原子是sp3杂化。 (3)实例。,-18-,基础梳理,考点突破,-19-,基础梳理,考点突破,解析,-20-,基础梳理,考点突破,归纳总结: 用价层电子对互斥理论确定分子或离子立体构型的方法 (1)第一步:确定中心原子A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。,-21-,基础梳理,考点突破,(2)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,它们趋向于尽可能地相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。 (3)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。 使用价层电子对互斥理论判断分子立体构型时要注意,价层电子对互斥模型是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对),当中心原子上无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的构型不一致。,-22-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,根据价层电子对互斥理论,下列说法正确的是 ( ) A.若n=2,则分子的立体构型为V形 B.若n=3,则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4,则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确,答案,解析,-23-,基础梳理,考点突破,答案,解析,-24-,基础梳理,考点突破,分子间作用力与分子性质,1.分子极性 (1)非极性分子与分子极性的判断:,-25-,基础梳理,考点突破,(2)分子的极性与键的极性、空间构型的关系:,-26-,基础梳理,考点突破,2.分子间作用力 (1)分子间作用力包括范德华力和氢键两类。范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。氢键是由已经与电负性很强的原子结合的氢原子和另一个电负性很强的原子之间的作用力。 (2)分子间作用力主要影响物质的物理性质,如熔点、沸点和溶解性等。 3.氢键对物质性质的影响 (1)当形成分子间氢键时,物质的熔、沸点将升高。 (2)当形成分子内氢键时,物质的熔、沸点将降低。 (3)氢键也影响物质的电离、溶解等过程。,-27-,基础梳理,考点突破,4.溶解性 (1)“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。 (2)“相似相溶”规律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。 5.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镜像,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。,-28-,基础梳理,考点突破,6.等电子原理 原子总数相同,价电子总数相同的分子具有相似的化学特征,具有许多相近的性质。如CO和N2。 7.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,酸性越强,如HClOHClO2HClO3HClO4。,-29-,基础梳理,考点突破,自主巩固 下列说法中正确的是。 甲烷是由极性键构成的非极性分子 水是非极性分子 乙醇分子与水分子之间只存在范德华力 甲烷可与水形成氢键 HF的相对分子质量小于HCl的,所以HF的沸点低于HCl的 汽油易溶于四氯化碳符合“相似相溶”规律 邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸均可以形成氢键,但对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸的 酸性由强到弱的顺序为:HClO2HClO3 二氯甲烷属于手性分子,-30-,基础梳理,考点突破,考查角度 微粒空间构型的判断 1.根据所含键的类型及分子的空间构型判断 非极性分子、极性分子的判断,首先看键是否有极性,然后再看各键的空间排列状况。键无极性,分子必无极性;键有极性,各键空间排列均匀,使键的极性相互抵消,分子无极性;键有极性,各键空间排列不均匀,不能使键的极性相抵消,分子有极性。 共价键的极性与分子极性的关系可总结如下:,-31-,基础梳理,考点突破,2.根据中心原子最外层电子是否全部成键判断 中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子若未全部成键,此分子一般为极性分子。 CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子。 H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键,含孤对电子,它们都是极性分子。,例3(2015湖南岳阳质检)已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物,试根据有关信息完成下列问题: (1)水是维持生命活动所必需的一种物质。 1 mol冰中有2mol氢键。 用球棍模型表示的水分子结构是B。,-32-,基础梳理,考点突破,(2)已知H2O2分子的结构如图所示:H2O2分子不是直线形的,两个氢原子犹如在半展开的书的两面上,两个氧原子在书脊位置上,书页夹角为9352,而两个OH键与OO键的夹角均为9652。,-33-,基础梳理,考点突破,答案,-34-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.下列物质变化,只与范德华力有关的是AE。 A.干冰熔化 B.乙酸汽化 C.乙醇与丙酮混溶 D.HCON(CH3)2溶于水 E.碘溶于四氯化碳 F.石英熔融,-35-,基础梳理,考点突破,2.(2015河南开封模拟)氢、碳、氧、硫元素是自然界极为丰富的非金属元素,它们构成了许许多多的化合物。 (1)如图所示是H2O2的空间构型,H2O2分子中每个氧原子都是sp3杂化,H2O2为极性(填“极性”或“非极性”)分子。,-36-,基础梳理,考点突破,(2)H2S和H2O2的主要物理性质如表所示:,H2S和H2O2的相对分子质量基本相同,造成上述物理性质差异的主要原因是H2O2分子间存在氢键,溶于H2O后也可以与H2O分子形成氢键。 (3)居室装饰材料中往往含有甲醛,甲醛中碳、氧原子之间含有1个键,1个键,甲醛中碳元素杂化方式为sp2,甲醛分子空间构型为平面三角形。,解析,-37-,基础梳理,考点突破,几种化学键的定义与特征的比较,-38-,基础梳理,考点突破,-39-,基础梳理,考点突破,-40-,基础梳理,考点突破,自主巩固 碘在不同的溶剂中会呈现不同的颜色。一般认为,溶液呈紫色表明溶解的“碘分子”并未和溶剂分子发生很强的作用。 石蜡油属于石油分馏产品,精制石蜡油是一种良好的有机溶剂。已知不同温度下,碘溶解在石蜡油中,溶液呈紫色或棕色。请回答: (1)碘单质易溶于石蜡油,下列原因分析中错误的是(填序号)。 碘分子与石蜡油中的分子之间能形成氢键 碘分子与石蜡油中的分子之间的范德华力较大 碘单质易跟石蜡油发生化学反应,-41-,基础梳理,考点突破,(2)碘的石蜡油溶液,温度低时溶液呈棕色,温度高时溶液呈紫色,呈现不同颜色的主要原因是温度低时范德华力大,碘分子与石蜡油中的分子之间的作用力强,碘的石蜡油溶液颜色呈棕色;温度高时范德华力小,碘分子与石蜡油中的分子之间的作用力弱,碘的石蜡油溶液颜色呈紫色。,-42-,基础梳理,考点突破,考查角度 共价键与范德华力、氢键对物质性质影响的比较 共价键既影响物质的化学性质(分子的稳定性),又影响物质的物理性质(原子晶体的熔点),范德华力只影响物质的物理性质,氢键一般只影响物质的物理性质,但对少数物质会影响稳定性,如NH3H2O中,NH3与H2O以氢键结合。,-43-,基础梳理,考点突破,例4(2015贵州联考)(1)短周期某主族元素M的电离能情况如图甲所示,则M元素位于周期表的第A族;,(2)图乙折线c可以表达出第A族元素氢化物的沸点的变化规律。两位同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线a和b,你认为正确的是折线b(填“a”或“b”)。,-44-,基础梳理,考点突破,(3)部分有机物的熔沸点见下表:,根据物质结构理论,由这些数据你能得出的相关结论是 同系物相对分子质量越大,分子间作用力越强,故沸点越高;当有机物形成分子内氢键时,分子间作用力减弱,熔点变低(或当分子间形成氢键时,分子间作用力增强,熔点升高)(至少写两条)。,-45-,基础梳理,考点突破,解析:(1)元素M的第一电离能与第二电离能相差不大,而第三电离能增大很多,说明原子的最外层有2个电子,则M元素位于周期表的第A族;(2)图乙折线c表示的氢化物的沸点随分子的相对分子质量的增大而增加,说明微粒之间只存在分子间作用力,所以可以表达出第族元素氢化物的沸点的变化规律。a、b两条折线起点的氢化物的沸点为100 ,是H2O的沸点,由于H2O分子间存在氢键,其沸点高于氧族元素的其他氧化物的沸点,即曲线b符合要求。,-46-,基础梳理,考点突破,技巧点拨: 共价键与范德华力、氢键对物质性质影响的比较:共价键既影响物质的化学性质(分子的稳定性),又影响物质的物理性质(原子晶体的熔点),范德华力只影响物质的物理性质,氢键一般只影响物质的物理性质,但对少数物质会影响稳定性,如NH3H2O中,NH3与H2O以氢键结合。,-47-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.在硼酸B(OH)3分子中,B与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是(C) A.sp1,范德华力 B.sp2,范德华力 C.sp2,氢键 D.sp3,氢键,答案,解析,-48-,基础梳理,考点突破,2.短周期的5种非金属元素,其中A、B、C的特征电子排布可表示为A:asa,B:bsbbpb,C:csccp2c,D与B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中电负性最大的元素。 回答下列问题: (1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子,下列分子BC2;BA4;A2C2;BE4,其中属于极性分子的是(填序号)。 (2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高,其原因是H2O分子间能形成氢键。,-49-,基础梳理,考点突破,(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂,其分子式为C6H6、H2O。DE4在前者中的溶解性大于(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 (4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为SiCl4CCl4CH4(填化学式)。 (5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸,如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等,以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为HClO4HClO3HClO2HClO(填化学式)。,-50-,基础梳理,考点突破,解析:由s轨道最多可容纳2个电子可得:a=1,b=c=2,即A为H,B为C,C为O。由D与B同主族,且为非金属元素得D为Si;由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl。 (1)、分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2为极性分子,其他为非极性分子。 (2)C的氢化物为H2O,H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。 (3)B、A两元素组成苯,C、A两元素组成水,两者都为常见的溶剂,SiCl4为非极性分子,易溶于非极性溶剂苯中。 (4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4,三者结构相似,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,故它们的沸点由高到低的顺序为SiCl4CCl4CH4。 (5)这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4,含氧酸的通式可写为(HO)mClOn(m1;n0),n值越大,酸性越强,故其酸性由强到弱的顺序为HClO4HClO3HClO2HClO。,
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