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,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,知识梳理,共用电子对,饱和性,方向性,3分类,头碰头,肩并肩,极性,偏移,非极性,偏移,单,一对,双,两对,三,三对,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,短,原子总数,价电子总数,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,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( ) AC2H6 BHClO CCH4 DCO2,解析 C2H6中只含单键，即全部是键，A项错误；HClO中只含单键，即全部是键，B项错误；CH4中只含单键，即全部是键，C项错误；CO2中含两个碳氧双键，所以含有两个键和两个键，D项正确。 答案 D,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 键能单独形成，可以旋转，而键一定不能单独形成，A项正确；键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转，B项正确；HCl分子中的键是由H原子的s轨道和Cl原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的，可以绕键轴旋转，C项正确；若气体是单原子分子，则其单质中不一定存在化学键，D项错误。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 键和键均属于共价键，A项错误；ss键与sp键的电子云均为“头碰头”重叠，均呈轴对称，B项正确；单键为键，双键中有1个键，所以分子中若含有共价键，则至少含有1个键，C项正确；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与只含键的化合物的化学性质不同，D项正确。 答案 A,4NH3、H2O、CH4三分子中键角大小顺序正确的是( ) ANH3H2OCH4 BCH4NH3H2O CCH4H2ONH3 DH2OCH4NH3,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顺序为CH4NH3H2O。 答案 B,5在下列物质中：HCl N2 NH3 Na2O2 H2O2 NH4Cl NaOH Ar CO2 C2H4 (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,知识梳理,直线形,BeCl2,180,平面正 三角形,BF3,120,V形,SnBr2,105,正四面体形,CH4,三角锥形,NH3,107,V形,H2O,105,2.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,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 H2O分子中的中心原子O为sp3杂化，H2O的空间构型为V形；H2SO4分子中氢原子没有发生轨道杂化。 答案 C,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 H2S分子中的硫原子上含有两个孤电子对，故H2S空间构型为V形；BF3中B原子的价电子全部用于成键，故为平面三角形。 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 若ABn的中心原子A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键成键电子对数一定是2，则根据斥力最小的原则，当n2时，分子结构为直线形；n3时，分子结构为平面三角形；n4时，分子结构为正四面体形。 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,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C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，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 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，B错误；Cu2有空轨道，H2O中的氧原子有孤电子对，可以形成配位键，C正确；配合物应用领域特别广泛，D项中提到的几个领域都在其中，D正确。 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：FNH，在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2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)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,知识梳理,普遍,范德华力,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,相对分子质量,增大,电负性很强,氢原子,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,饱和,分子内,分子间,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。,重合,不重合,非极性键或极性键,对称,不对称,非极性,极性溶剂,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：HClOHClO2HClO3HClO4。,镜像,不能重叠,手性异构体,四个不同基团或原子,判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)氢键是氢元素与其他元素形成的化学键( ) (2)可燃冰(CH4H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键( ) (3)乙醇分子和水分子间只存在范德华力( ) (4)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( ) (5)H2O2分子间存在氢键( ) (6)氢键的存在一定能使物质的熔沸点升高( ) (7)极性分子可能含有非极性键( ) (8)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键( ),思考辨析,一、分子极性的判断 1NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，能充分说明此种现象的理由是( ) NH3是极性分子 分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于107 分子内3个NH键的键长相等、键角相等 NH3分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于120 A B C D,题组训练,解析 NH3分子中的NH键属于极性共价键，所以其分子的极性完全由分子的空间构型确定，反过来分子的极性验证分子的空间构型。中NH3分子为极性分子，说明分子的空间构型不对称、不均匀，三角锥形符合这种构型；中3个NH键的键长相等，3个键角都等于107，正好也属于三角锥形的特征；中3个NH键的键长相等、键角相等并不反映出分子的极性(可能是极性分子，也可能是非极性分子)；中恰恰说明NH3分子为非极性分子，不符合事实。 答案 A,2下列叙述中正确的是( ) A以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子 B以极性键结合起来的分子一定是极性分子 C非极性分子只能是双原子单质分子 D非极性分子中，一定含有非极性共价键,解析 对于抽象的选择题可用反例法，以具体的物质判断正误。A项是正确的，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子构型对称，正负电荷重心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等；C项错误，某些共价化合物如CH4、CO2、CCl4、C2H4等也是非极性分子；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2。 答案 A,3下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是( ) ACO2、H2S BC2H4、CH4 CCl2、C2H2 DNH3、HCl,解析 H2S和NH3、HCl都是含有极性键的极性分子；Cl2是含有非极性键的非极性分子；CO2、CH4是含有极性键的非极性分子；C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。 答案 B,4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_mol氢键。 用球棍模型表示的水分子结构是_。,(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。,2,B,试回答： H2O2分子的电子式是_，结构式是_。 H2O2分子是含有_键和_键的_(填“极性”或“非极性”)分子。 H2O2难溶于CS2，简要说明理由_ _。 H2O2中氧元素的化合价是_，简要说明原因_ _。,HOOH,极性,非极性,极性,因H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2,1价,因OO键为非极性键，而OH键为极性键，共用电子对偏向氧，故氧为1价,解析 (1)在冰中，每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键，按“均摊法”计算，相当于每个水分子有2个氢键；水分子为V形结构。 (2)由H2O2的空间构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。,分子极性的判断 (1)极性分子和非极性分子。,(2)根据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，不能使键的极性相互抵消，分子有极性。 共价键的极性与分子极性的关系可总结如下：,(3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断。 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。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。,二、分子间作用力 5若不断地升高温度，实现“雪花水水蒸气氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是( ) A氢键；分子间作用力；极性键 B氢键；氢键；非极性键 C氢键；极性键；分子间作用力 D分子间作用力；氢键；非极性键,范德华力、氢键和共价键的比较,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 物质的氧化性与多种因素有关，如溶液的浓度，所以m越大，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，m越大，HROm的酸性越强，B项正确；若该酸为硝酸，当与Zn反应时，生成的气体不止一种，C项错误；当m3时，R的化合价为5价，但5价不一定是R元素的最高化合价，所以R不一定位于第A族，D项错误。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，不与盐酸反应，H3AsO3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。,
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