2019-2020年高考化学一轮复习 第二讲 分子结构与性质（选修3）.doc

2019-2020年高考化学一轮复习 第二讲 分子结构与性质（选修3）考纲展示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.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)，能用价层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离子的空间结构。3.了解化学键和分子间作用力的区别。4.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。考 点 一共价键一、共价键的本质和特征共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。二、共价键的分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键原子轨道“头碰头”重叠键原子轨道“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移三、共价键类型的判断1键与键(1)依据强度判断：键的强度较大，较稳定；键活泼，比较容易断裂。(2)共价单键是键，共价双键中含有一个键、一个键，共价三键中含有一个键、两个键。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。四、键参数1键参数对分子性质的影响2键参数与分子稳定性的关系：键能越大，键长越短，分子越稳定。题组一键、键的判断1(xx广东佛山高三月考)下列关于共价键的说法正确的是()A一般来说键键能小于键键能B原子形成双键的数目等于基态原子的未成对电子数C相同原子间的双键键能是单键键能的两倍D所有不同元素的原子间的化学键至少具有弱极性解析：选D。键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键，键是原子轨道以“肩并肩”的方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键，原子轨道以“头碰头”的方式比“肩并肩”的方式重叠的程度大，电子在核间出现的概率大，形成的共价键强，因此键的键能大于键的键能，A项错误；原子形成共价键时，共价键的数目是成键的电子对数目，不等于基态原子的未成对电子数，因为部分成对电子受激发而成为单电子，B项错误；因为单键都是键，双键中有一个键和一个键，键的键能大于键的键能，故双键键能小于单键键能的两倍，C项错误；因为不同元素的电负性是不同的，所以不同元素原子间的化学键至少有弱极性，D项正确。2(xx高考山东卷节选)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。(1)图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为_。(2)图乙中，1号C的杂化方式是_，该C与相邻C形成的键角_(填“”、“”或“”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。解析：(1)石墨烯是层状结构，每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子形成共价键的。(2)图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp3；图甲中的键角为120，而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似，其键角接近109.5。答案：(1)3(2)sp37。G分子中X原子的杂化轨道类型是_。(4)(xx高考福建卷节选)BF3与一定量的水形成(H2O)2BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及_(填序号)。a离子键b共价键c配位键 d金属键e氢键 f范德华力R中阳离子的空间构型为_，阴离子的中心原子轨道采用_杂化。解析：(1)根据价层电子对互斥理论可知，BCl3和NCl3中心原子含有的孤电子对数分别是(331)20、(531)21，所以前者是平面三角形，B原子是sp2杂化，后者是三角锥形，N原子是sp3杂化。在BCl3分子中B原子最外层的3个电子全部处于成键，所以在该配合物中提供孤电子对的应该是X原子，B原子提供空轨道。(2)在硅酸盐中，SiO形成四面体结构，所以中心原子Si原子采取sp3杂化。根据图(b)结构可知，在无限长单链结构的多硅酸根中Si与O的原子个数之比为13，化学式为SiO3或SiO。(3)中学阶段接触的氢化物的水溶液显碱性的物质只有NH3，NH3分子中N原子的轨道类型为sp3。(4)在Q晶体中H2O是由共价键组成的分子，中除存在HO键共价键外，B最外层有3个电子，与F原子形成共价键，B原子提供空轨道与O原子间形成配位键，除分子间作用力(即范德华力)外，H2O的氧原子与的氢原子间存在氢键。H3O中的氧原子是sp3杂化，形成的空间构型为三角锥形。阴离子的B原子形成四条单键，无孤电子对，故其杂化类型为sp3。答案：(1)sp2sp33X(2)sp313SiO3(或SiO)(3)sp3(4)ad三角锥形sp3反思归纳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；(2)根据杂化轨道之间的夹角判断；(3)根据等电子原理结构相似进行推断。2用价层电子对互斥理论推测分子或离子的空间构型的思维程序题组二等电子原理的应用及配合物理论的考查3(教材改编)已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO、PCl3的空间结构。解析：COS与CO2互为等电子体，其结构与CO2相似，所以其为直线形结构。CO与SO3互为等电子体，结构相似，所以CO为平面正三角形结构。PCl3与NF3互为等电子体，结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。答案：COS为直线形结构；CO为平面正三角形结构；PCl3为三角锥形结构。41919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_、_。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均为14个电子，N2O与CO2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也为6318，三者互为等电子体。答案：(1)N2CON2OCO2(2)SO2O35(教材改编)下列物质中存在配位键的是()H3OB(OH)4CH3COONH3CH4A BC D解析：选A。水分子中各原子已达到稳定结构，H3O是H和H2O中的O形成配位键，B(OH)4是3个OH与B原子形成3个共价键，还有1个OH的O与B形成配位键，而其他项均不能形成配位键。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)Cu位于元素周期表第B族，Cu2的核外电子排布式为_。(2)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_。解析：(1)Cu(电子排布式为Ar3d104s1)Cu2的过程中，参与反应的电子是最外层4s及3d上的各一个电子，故Cu2的电子排布式为Ar3d9或1s22s22p63s23p63d9。(2)N、F、H三种元素的电负性：FNH，所以NH3中共用电子对偏向N，而在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子。答案：(1)Ar3d9(或1s22s22p63s23p63d9)(2)N、F、H三种元素的电负性：FNH，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2形成配位键反思归纳 (1)常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO、NAX216e直线形CO、NO、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NOAX218eV形SO、POAX432e正四面体形PO、SO、ClOAX326e三角锥形CO、N2AX10e直线形CH4、NHAX48e正四面体形(2)根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；硅和锗是良好的半导体材料，它们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；白锡(Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形空间构型。(3)等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。考 点 三分子间作用力与分子的性质一、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。2“相似相溶”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。二、分子的极性1分子构型与分子极性的关系2键的极性、分子空间构型与分子极性的关系类型实例键的极性空间构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子X2YH2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子三、范德华力和氢键1范德华力：物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力比化学键的键能约小12个数量级。2氢键：由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。四、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，镜面对称，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。五、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HClOHClO2HClO3氢键范德华力影响其强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔、沸点和溶解度等物理性质组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质熔、沸点升高，如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性越强题组三无机含氧酸分子的酸性5下列无机含氧酸分子中酸性最强的是()AHNO2 BH2SO3CHClO3 DHClO4解析：选D。对于同一种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强，如HO2；H2O3H2O4；HCO3”、“OClS。(2)A为HCl，因为HF的分子之间存在氢键和范德华力，而HCl分子之间只存在范德华力，所以HF的熔、沸点高于HCl。(3)B分子为H2S，其结构类似于H2O，因为H2O分子中O原子以sp3杂化，分子构型为V形，所以H2S分子也为V形，属于极性分子。(4)A、B的中心原子为Cl和S，形成的酸为分别HClO4和H2SO4，因为非金属性ClS，所以酸性HClO4H2SO4；X、Y的化合价越高对应的含氧酸的酸性越强，所以HClOHClO3HClO4；H2SO3OClS(2)HF分子之间存在氢键(3)V极性大(4)HClO4H2SO4(5)sp32CO反思归纳(1)无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有OH，而OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H而显示一定的酸性。例如：HNO3、H2SO4的结构式分别是。(2)同一种元素的含氧酸酸性规律及原因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，即酸性强弱有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HClOHClO2HClO3KClSiO2B水溶性：HClH2SSO2C沸点：乙烷戊烷丁烷D热稳定性：HFH2ONH3解析：选D。一般情况下，原子晶体熔点很高，离子晶体熔点较高，分子晶体熔点较低，A项错；二氧化硫的溶解度大于硫化氢，B项错；随着碳原子数增多，烷烃的沸点升高，故C项错；非金属元素的得电子能力越强，即非金属性越强，其氢化物越稳定，D项正确。6下列说法中错误的是()ASO2、SO3都是极性分子B在NH和Cu(NH3)42中都存在配位键C元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强D原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性解析：选A。SO3是平面三角形的分子，为非极性分子，A说法错误；形成NH时，NH3与H以配位键结合，Cu(NH3)42中Cu2与NH3间以配位键结合，B说法正确。7在硼酸B(OH)3分子中，B原子与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原子杂化轨道的类型及不同层分子间的主要作用力分别是()Asp，范德华力 Bsp2，范德华力Csp2，氢键 Dsp3，氢键解析：选C。由于该晶体具有和石墨相似的层状结构，所以B原子采取sp2杂化，同层分子间的作用力是范德华力，由于“在硼酸B(OH)3分子中，B原子与3个羟基相连”虽然三个BO都在一个平面上，但键能够旋转，使OH键位于两个平面之间，因而能够形成氢键，从而使晶体的能量最低，达到稳定状态。8某一化合物的分子式为AB2，A属A族元素，B属A族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3。下列推断不正确的是()AAB2分子的空间构型为V形BAB键为极性共价键，AB2分子为非极性分子CAB2与H2O相比，AB2的熔、沸点比H2O的低DAB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键解析：选B。根据A、B的电负性值及所处位置关系，可判断A元素为O，B元素为F，该分子为OF2。OF键为极性共价键。因为OF2分子的键角为103.3，OF2分子中键的极性不能抵消，所以为极性分子。二、非选择题9(xx辽宁大连双基测试)Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次增大。已知：Z的原子序数为29，其余的均为短周期元素；Y原子价电子排布式为msnmpn；R原子核外L层电子数为奇数；Q、X原子p轨道上的电子数分别为2和4。请回答下列问题：(1)Z2的核外电子排布式是_。(2)在Z(NH3)42中，Z2的空轨道接受NH3分子提供的_形成配位键。(3)Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是_。a稳定性：甲乙，沸点：甲乙b稳定性：甲乙，沸点：甲乙c稳定性：甲乙，沸点：甲乙d稳定性：甲乙(4)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为_(用元素符号作答)。(5)Q的一种氢化物的相对分子质量为26，其分子中键与键的数目之比为_，其中心原子的杂化类型是_。(6)若电子由3d能级跃迁至4p能级时，可通过光谱仪直接摄取_。A电子的运动轨迹图像B原子的吸收光谱C电子体积大小的图像D原子的发射光谱(7)某元素原子的价电子构型为3d54s1，该元素属于_区元素，该元素是_。答案：(1)1s22s22p63s23p63d9(2)孤电子对(3)b(4)SiCNC。(3)NH3沸点高于CH4主要是因为NH3存在分子间氢键；Ni(CO)4无阴离子的存在，不是离子晶体而是分子晶体；NH3中的中心原子采取sp3杂化；是正确的。(4)NH3为三角锥形，1 mol C2H4分子中有5 mol或56.021023个键。(5)D为氧元素，显2价，则E显2价，再由其原子序数大于O小于Al，则E为镁元素。MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl，离子半径小，MgO离子键的键能比NaCl更大，故熔点更高。答案：(1)1s22s22p63s23p1(或Ne3s23p1)(2)ONC(3)(4)三角锥形5 mol(或3.011024个)(5)MgO晶体中离子的电荷数大于NaCl，离子半径小，MgO离子键的键能更大，熔点更高11为了比较温室效应气体对目前全球增温现象的影响，科学家通常引用“温室效应指数”，以二氧化碳为相对标准。表中有(A)到(I)共9种气体在大气中的体积百分比及其温室效应指数。选项物质大气中的含量(体积百分比)温室效应指数AN2780BO2210CH2O10.1DCO20.031ECH4210430FN2O3105160GO341052 000HCCl3F2.810521 000ICCl2F24.810525 000(1)下列由极性键形成的极性分子是_。AN2BO2 CH2O DCO2(2)下列说法不正确的是_。ACCl3F与CCl2F2互为等电子体BCCl2F2无同分异构体，说明其中碳原子采用sp3方式杂化CCH4是目前引起温室效应的主要原因DH2O的沸点是9种物质中最高的，是因为水分子间能形成氢键(3)在半导体生产或灭火剂的使用中，会向空气逸出气体，如NF3、CHClFCF3、C3F8，它们虽是微量的，有些却是强温室气体。下列推测不正确的是_。A由价层电子对互斥理论可确定NF3分子呈三角锥形BC3F8在CCl4中的溶解度比水中大CCHClFCF3存在手性异构D第一电离能：NOO。(4)溶液呈弱酸性，说明NH3均在内界中，由第二次沉淀只有第一次一半可知，3份Cl，2份在外界，1份在内界，选D。(5)先写出钴原子的核外电子排布，再失去3个电子，即得钴离子的核外电子排布式。答案：(1)C(2)C(3)D(4)D(5)1s22s22p63s23p63d6(或Ar3d6)