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第2讲 化学键与分子间的作用力,考点突破,基础梳理,课堂演练,基础梳理 抓主干 固双基,知识梳理,一、化学键 1.共价键 (1)本质:高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。 (2)特征:具有 性和 性。 (3)分类,饱和,方向,(4)共价键三参数 键能:在101.3 kPa、298 K条件下,断开1 mol AB(g)分子中的化学键,使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为AB键的键能。 键长:两个成键原子的原子核间的距离。键长 ,共价键越稳定。,越短,2.离子键 (1)本质:阴、阳离子之间的静电作用。这种静电作用是指吸引和排斥达到平衡的一种状态,吸引是指正、负电荷间的吸引,而排斥是指阴、阳离子的原子核与原子核、电子与电子间的排斥作用。 (2)影响离子键强弱的因素:主要是离子所带的电荷数和离子半径。一般来说,离子所带的电荷数越多,半径越小,离子键越强。如点:MgONaFNaCl。,3.金属键 (1)金属键及其实质 金属阳离子和“自由电子”之间存在的强相互作用叫金属键,金属键本质也是一种电性作用。 (2)影响金属键的强弱因素 一般来说,金属元素的原子(或离子)半径越小,单位体积内自由电子的数目越多,金属键越强,晶体的熔、沸点越高,硬度越大。 (3)金属键与金属性质 金属光泽:由于固态金属中有“自由电子”,所以当可见光照射到金属表面上时,“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出,使得金属不透明并具有金属光泽。 金属导电性、导热性:当把金属导线分别接到电源的正、负极时,有了电势差,“自由电子”就能沿着导线由负极向正极流动而形成电流,使金属表现出导电性。同样,当金属中有温度差时,不停运动着的“自由电子”通过它们与金属阳离子间的碰撞,把能量由高温处传向低温处,使金属表现出导热性。,【断一断】 (1)空气中N2的化学性质比O2的稳定是由于N2分子中化学键的键能大于O2分子中化学键的键能。( ) (2)阴阳离子间的相互吸引作用即为离子键。( ) (3)有金属阳离子参与形成的化学键一定属于离子键。( ) (4)由两种元素组成的化合物中可既含有极性键,又含有非极性键。( ) (5)CO2分子中有两个键和两个键。( ) (6)键和键都可单独存在。( ),答案: (1) (2) (3) (4) (5) (6),二、分子间作用力,2.氢键及其应用 氢键不是化学键,它是一种较强的分子间作用力,其大小介于范德华力和化学键之间。,【想一想】 水分子在较高温度下也很稳定,是否与氢键有关?,答案:物质的稳定性属于化学性质,与化学键有关,而氢键一般影响物质的物理性质。,三、分子的空间构型与分子性质 1.杂化轨道理论 (1)基本概念,(2)杂化轨道空间构型,(3)用杂化轨道理论推测分子的空间构型 当杂化轨道全部成键时,杂化轨道空间构型即为分子的空间构型,反之要根据具体情况判断,如H2O,NH3、CH4,中心原子都采取sp3杂化,但分子空间构型分别为V形、三角锥形、正四面体形。,V形,三角 锥形,正四面,体形,3.分子的性质 (1)分子的极性 极性分子和非极性分子,分子的极性与键的极性的关系,(2)手性 分子和它在镜中的像,就如同人的左手和右手,相似而不完全相同,即它们不能重叠,称它们的表现为手性,具有手性的分子叫做手性分子。 (3)相似相溶原理 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;若存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性 。,越好,【练一练】 下列叙述中正确的是( ) A.CH4是由极性键构成的非极性分子 B.极性分子CO2中既存在键又存在键 C.NH3分子中,NH键是极性键而HH键是非极性键 D.HCl气体难溶于水中,A,自主整理,1.三种化学键 共价键:原子间通过共用电子对形成。 离子键:阴阳离子通过静电作用形成。 金属键:金属阳离子与自由电子间形成。 2.两种分子间作用力 范德华力:存在于所有分子之间。 氢键:可表示为XHY(X、Y为N、O、F) 3.三种杂化轨道空间构型 sp1直线型 sp2平面三角形 sp3四面体形 4.五种分子空间构型 直线形CO2 三角锥形NH3 V形H2O 平面三角形BF3 正四面体形CH4,考点突破 解疑难 提知能,、键及分子空间构型的判断,考点一,考点剖析,1.键、键的判断 (1)由轨道重叠方式判断 “头碰头”重叠为键,“肩并肩”重叠为键。 (2)由共用电子对数判断 单键为键;双键或叁键,其中一个为键,其余为键。 (3)由成键轨道类型判断 s轨道形成的共价键全部是键;杂化轨道形成的共价键全部为键。 2.价电子对互斥理论与分子构型 (1)价电子对互斥理论认为,分子有多种立体结构,是由于分子中的键电子对和孤电子对相互排斥的结果,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,可用来预测分子和离子的空间构型。,3.杂化轨道与分子构型 (1)杂化轨道类型的判断 杂化轨道用来形成键和容纳孤电子对,所以有公式: 杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的键个数=中心原子的价层电子对数,即:,(2)杂化轨道与分子构型,【特别提示】 (1)两原子间只能形成一个键,可以形成多个 键。 (2)价电子对的空间构型、杂化轨道的空间构型与分子的空间构型有所区别:分子中无孤电子对时一致;分子中有孤电子对时不同。,典型例题,(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为CO2,HCHO被氧化为CO2和H2O。 根据等电子体原理,CO分子的结构式为 。 H2O分子中O原子轨道的杂化类型为 。 1 mol CO2中含有的键数目为 。 (3)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 。,【方法指导】 杂化类型及分子空间构型的判断方法 见附表,(2013年新课标全国理综节选)硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础。回答下列问题: (1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号为 ,该能层具有的原子轨道数为 、电子数为 。 (2)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以 ， 相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献 个原子。 (3)碳和硅的有关化学键键能如表所示,简要分析和解释下列有关事实:,变式训练,(4)在硅酸盐中,Si四面体如图(a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根,其中Si原子的杂化形式为 ,Si与O的原子数之比为 ,化学式为 。,答案:(1)M 9 4 (2)共价键 3 (3)CC键和CH键较强,所以形成的烷烃较稳定,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键不能稳定存在,而倾向于形成更稳定的SiO键,(2013年浙江自选模块节选)请回答下列问题:,典例引领,微粒间相互作用的比较,考点二,则该元素是 (填写元素符号)。,(1)N、Al、Si、Zn四种元素中,有一种元素的电离能数据如下:,(2)基态锗(Ge)原子的电子排布式是 。Ge的最高价氯化物分子式是 。该元素可能的性质或应用有 。 A.是一种活泼的金属元素 B.其电负性大于硫 C.其单质可作为半导体材料 D.其最高价氯化物的沸点低于其溴化物的沸点,答案:(1)Al (2)1s22s22p63s23p63d104s24p2 GeCl4 CD (3)BD,归纳总结,2.范德华力、氢键与共价键的比较 见附表,1.三种化学键的比较 见附表,【特别提示】 (1)形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤对电子,另一个原子(或离子)有空轨道。过渡金属原子或离子常常含有空轨道,它们易与含有孤对电子的分子或离子通过配位键形成稳定的物质,该类物质称为配位化合物。 (2)配位键的形成过程与共价键不同,不过一旦形成后,与共价键无区别。 (3)金属键是金属阳离子和金属晶体中自由电子间的作用,金属键没有方向性和饱和性,金属原子紧密堆积在一起。金属键的强弱与金属阳离子的半径大小和金属原子的价电子的多少有关。 (4)存在氢键的分子间也存在范德华力,氢键的强度,要强于范德华力。,跟踪训练,(2014福州二模).已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、6,且都含有18个电子,B、C都是由两种元素的原子组成,且分子中两种原子的个数比均为12,D是一种有毒的有机物。 (1)组成A分子的原子的元素符号是 。 (2)从B分子的立体结构判断,该分子属于 分子(填“极性”或“非极性”)。 (3)C分子中包含 个键。 (4)D的熔、沸点比CH4的熔、沸点高,其主要原因是(须指明D是何物 质): 。 .CO的结构可表示为CO,N2的结构可表示为NN。,(6)基态Ni原子的核外电子排布式为 , 基态Cu原子的价电子排布式为 。 (7)Fe(CO)5常温下呈液态,熔点为-20.5 ,沸点为103 ,易溶于非极性溶剂,据此可判断Fe(CO)5晶体属于 (填晶体类型)。,.Fe、Co、Ni、Cu等金属能形成配合物与这些金属原子的电子层结构有关。,答案:(1)Ar (2)极性 (3)5 (4)D是CH3OH,分子之间能形成氢键 (5)CO中第一个键的键能是273 kJ/mol,N2中第一个键的键能是523.3 kJ/mol,所以CO的第一个键比N2更容易断开,CO比N2活泼 (6)1s22s22p63s23p63d84s2(或Ar3d84s2) 3d104s1 (7)分子晶体,课堂演练 试身手 强素能,基础题组,1.(2014湖北武汉部分学校高三调研)下列有关粒子间的作用力,说法正确的是( ) A.HCl溶于水时HCl键会断裂 B.H2O2分子中只有极性键 C.NH3是以非极性键结合的分子 D.MgCl2中既有离子键,又有共价键,A,2.(2014安徽淮南高三模拟)淮南市煤炭年产量已达到1亿吨以上,是我国13个亿吨煤炭生产基地之一,二甲基甲酰胺(C3H7NO)是以煤炭为原料的重要化工产品之一,其结构如图所示,下列关于二甲基甲酰胺的说法不正确的是( ),D,A.元素电负性大小为:ONC B.二甲基甲酰胺分子中既含有极性键又含有非极性键 C.二甲基甲酰胺具有还原性,在化学反应中常做还原剂 D.在空气中完全燃烧73 g二甲基甲酰胺可以得到标准状况下67.2 L CO2,3.(2014四川成都高三测试节选)A、B、C、D、E为前四周期元素,原子序数依次增大。基态A原子的核外电子占据4个原子轨道;B与C同主族,大气平流层中单质B3浓度减少会增加皮肤癌的发病率;D是前四周期元素中第一电离能最小的元素;E的合金是当今用量最大的合金。 (1)E2+的核外电子排布式为 。,(4)E(H2O)63+内E3+与H2O间的作用力为 。,(3)根据等电子原理,AB分子的电子式为 ,其中键与键之比为 。,(5)在一定条件下,NH3与CO2能合成化肥尿素CO(NH2)2,尿素中 C原子和N原子轨道的杂化类型分别为 ;1 mol尿素分子中,键的数为 。,(4)写出与CO互为等电子体的离子 (任写一个) 。,(3)配合物Cu(NH3)3(CO)Ac中心原子的配位数为 。,(2)写出基态Cu+的核外电子排布式 。,答案: (1)NOC (2)Ar3d10 (3)4 (4)CN-(5)sp2杂化、sp3杂化 7NA(或4.2141024),高考题组,B,2.(2015年福建理综)科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。 (1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为 。 (2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是 (填序号)。 a.固态CO2属于分子晶体 b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子 c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2 d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp,(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。 基态Ni原子的电子排布式为 , 该元素位于元素周期表中的第 族。 Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有 mol 键。,(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。,“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是 。 为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是 。,答案: (1)H、C、O (2)a、d(3)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2 8(4)氢键、范德华力 CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4,3.(2012年山东理综节选)金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。 (1)Ni是元素周期表中第28号元素,第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是 。 (2)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n= 。CO与N2结构相似,CO分子内键与键个数之 比为 。,答案:(1)C(碳) (2)4 12 (3)sp3 小于,
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