2019-2020年高考化学一轮复习物质结构与性质第2节分子结构与性质学案.doc

2019-2020年高考化学一轮复习物质结构与性质第2节分子结构与性质学案考试说明1了解共价键的形成、极性、类型(键和键)，了解配位键的含义。2能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。3了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)；能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或者离子的空间结构。4了解范德华力的含义及对物质性质的影响。5了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。命题规律高考对本部分内容的考查，主要有化学键类型的判断，配位键中孤电子对、空轨道提供者的判断，分子(离子)中中心原子杂化类型的判断，分子(离子)立体构型的判断。考点1共价键1共价键的本质与特征(1)本质：在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。(2)特征：具有方向性和饱和性。共价键的方向性决定着分子的立体构型，共价键的饱和性决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。2共价键的分类续表分类依据类型原子间共用电子对的数目单键原子间有1对共用电子对双键原子间有2对共用电子对三键原子间有3对共用电子对3键参数键能、键长、键角(1)概念(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，化学键越强、越牢固，分子越稳定。4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键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。等电子体的微粒有着相同的分子构型，中心原子也有相同的杂化方式。 (1)共价键的成键原子可以都是非金属原子，也可以是金属原子与非金属原子。如Al与Cl，Be与Cl等。(2)并不是所有的共价键都有方向性，如ss 键无论s轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。(3)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)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。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)乙烯中既含键和键，也含极性键和非极性键。()(2)共价键都具有方向性和饱和性。()(3)键比键的电子云重叠程度大，形成的共价键强。()(4)ss 键与sp 键的电子云形状和对称性都相同。()(5) 中含有一个键、三个键。()(6)键能单独形成，而键一定不能单独形成。() 题组一 共价键类型的判断1下列有关化学键类型的叙述正确的是()A化合物NH5所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，则1 mol NH5中含有5NA个NH 键(NA表示阿伏加德罗常数)B乙烯酮的结构简式为CH2=C=O，其分子中含有极性共价键和非极性共价键，且键与键数目之比为11。C已知乙炔的结构式为，则乙炔中存在2个键(CH)和3个键()D乙烷分子中只存在键，不存在键答案D解析NH5为离子化合物，1 mol NH5中含有4NA个键，还含有离子键，A项错误；乙烯酮分子中键与键之比为21，B项错误；乙炔中存在3个键和2个键，2个CH键和碳碳三键中的1个键是键，而碳碳三键中的两个是键，C错。题组二 键参数及其应用2能用共价键键能大小来解释的是()A通常情况下，Br2呈液态，碘呈固态BCH4分子是正四面体空间构型CNH3分子内3个NH键的键长、键角都相等DN2稳定性强于O2答案D解析单质通常情况下的状态与键能大小无关；CH4分子是正四面体空间构型，与键角键长有关，与键能无关；NH3分子内的3个NH键的键长、键角都相等与键能无因果关系；N2稳定性强于O2，是因为氮气分子中的键能大于氧气分子中的键能，D正确。3下列说法中正确的是()A键长越长，键能越大，分子越稳定BHCl的键能为431.8 kJmol1，HI的键能为298.7 kJmol1，这可以说明HCl分子比HI分子稳定C水分子可表示为HOH，分子的键角为180DHO键键能为462.8 kJmol1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2462.8 kJ答案B解析键长越长，键能越小，分子越不稳定，A项错误；水分子中键的夹角为105，C项错误；断裂2 mol HO键吸收2462.8 kJ能量，18 g水分解成H2和O2时，包含断裂2 mol OH键，同时还形成0.5 mol OO键、1 mol HH键，D项错误。题组三 等电子体、等电子原理的应用4等电子体之间结构相似，物理性质也相近。根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和原子最外层电子总数相同，均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是()ACO和NO BO3和SO2CCO2和NO DSCN和N答案C解析选项中，CO2与NO具有相同的原子总数，但最外层电子总数不同，CO2为16，而NO为18，故二者不能互称为等电子体。5(1)写出与CO分子互为等电子体的两种离子的化学式_。(2)CH的空间构型为_，与其互为等电子体的分子的电子式为_，与其互为等电子体的一种阳离子的电子式为_。(3)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_、_、_。答案(1)CN、C(2)三角锥形(3)直线形平面正三角形三角锥形解析等电子体原子总数相等，价电子总数相等，空间构型相似。考点2分子的立体构型1价层电子对互斥理论(1)理论要点价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。孤电子对间的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。(2)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系2杂化轨道理论(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。(2)杂化轨道的类型与分子立体构型3配位键和配合物(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：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。配位键的表示方法如AB，其中A表示提供孤电子对的原子，B表示提供空轨道的原子。如NH可表示为，在NH中，虽然有一个NH键形成过程与其他3个NH键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。(3)配合物组成：以Cu(NH3)4SO4为例形成条件中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。 (1)价层电子对互斥理论说明的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。当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。如中心原子采取sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子构型可以为四面体形(如CH4)，也可以为三角锥形(如NH3)，也可以为V形(如H2O)。(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。(3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。(4)常见等电子体与分子的空间构型微粒价电子总数立体构型CO2、CNS、NO、N16e直线形CO、NO、SO324e平面三角形SO2、O3、NO18eV形SiO、PO、SO、ClO32e正四面体形PO、SO、ClO26e三角锥形CO、N210e直线形CH4、NH8e正四面体形【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对。()(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构。()(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。()(4)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。()(5)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。()(6)价层电子对互斥理论中，键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。()题组一 用价层电子对互斥理论预测分子构型1用价层电子对互斥理论(VSEPR)预测H2S和COCl2的立体结构，两个结论都正确的是()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；平面三角形答案D解析H2S分子中的中心原子S原子上的孤对电子对数是1/2(612)2，则说明H2S分子中中心原子有4对电子对，其中2对是孤对电子，因此空间结构是V型；而COCl2中中心原子的孤电子对数是1/2(42112)0，成键电子对数是3对，是平面三角形结构，故选项是D。题组二 杂化类型与空间结构的判断2下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是()APCl3中P原子sp3杂化，为三角锥形BBCl3中B原子sp2杂化，为平面三角形CCS2中C原子sp杂化，为直线形DH2S分子中，S为sp杂化，为直线形答案D解析PCl3分子中P原子形成3个键，孤对电子数为31，为sp3杂化，三角锥形，A正确；BCl3分子中B原子形成3个键，孤对电子数为30，为sp2杂化，平面三角形，B正确；CS2分子中C原子形成2个键，孤对电子数为20，为sp杂化，直线形，C正确；H2S分子中，S原子形成2个键，孤对电子数为22，为sp3杂化，V形，D错误。3(1)在气态二氯化铍中有单体BeCl2和二聚体(BeCl2)2；在晶体中变形成多聚体，以下是各种存在形式的结构简图，指出铍原子的杂化轨道类型。杂化轨道类型：_(2)LiBH4由Li与BH构成，BH的立体结构是_，B原子的杂化轨道类型是_。(3)丁二酮肟分子中碳原子的杂化类型有_，1 mol该分子中含有的碳碳键和碳氮键的总数为_。(4)醛基中碳原子的轨道杂化类型是_；1 mol 乙醛分子中含有的键的数目为_。答案(1)sp杂化sp2杂化sp3杂化(2)正四面体sp3(3)sp2、sp35NA(4)sp26 mol或6NA个解析(2)BH中，B无孤电子对，立体构型为正四面体，B的杂化类型为sp3。(4)CHO中碳原子采取sp2杂化，1 mol CH3CHO分子中含键数：3 mol(CH3中的CH键)1 mol (CC键)1 mol(CHO中的CH键)1 mol ()6 mol，即6NA个。题组三 配位键配位化合物理论4以下微粒含配位键的是()N2HCH4OHNHFe(CO)5Fe(SCN)3H3OAg(NH3)2OHB(OH)4A BC D全部答案C解析H与N2H4中的1个N原子形成配位键；CH4中只含共价键；OH中含极性共价键；NH中H与NH3中的N原子形成配位键；Fe原子与CO形成配位键；Fe3与SCN形成配位键；H3O中H与H2O中的O原子形成配位键；Ag与NH3分子形成配位键；B(OH)4是3个OH与B原子形成共价键，还有1个OH中的O与B原子形成配位键。5(1)向盛有CuSO4水溶液的试管里加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，加入乙醇时，析出深蓝色的晶体。则：“首先形成蓝色沉淀”对应的离子方程式为_。实验过程中出现的“深蓝色的透明溶液”和“深蓝色的晶体”都是因为存在配离子_(填离子符号)。该配离子中存在的化学键有_；其配体的中心原子的杂化类型为_。(2)Cu2可形成多种配合物，与Cu2形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是_。(3)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_。答案(1)Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NHCu(NH3)42共价键(或极性键)、配位键sp3(2)具有孤电子对(3)F的电负性比N大，NF成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2形成配离子解析(1)硫酸铜溶液中加入氨水，先发生复分解反应，生成硫酸铵和氢氧化铜沉淀，然后过量的氨水和氢氧化铜反应生成四氨合铜配离子，配离子中氨和铜之间是配位键，氨中氮和氢原子间是极性共价键；配体氨中氮原子为sp3杂化。(2)Cu2具有空轨道，需要其他原子提供孤电子对形成配位键。(3)NF3与NH3的差别在于前者氮元素呈3价，后者氮元素呈3价，分子中共用电子对偏向不同，因此NH3作配体能力比NF3强得多，NF3不易与Cu2形成配离子。判断分子或离子立体构型“三步曲”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阳离子的电荷数，或加阴离子的电荷数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为非中心原子的原子个数。如NH的中心原子为N，a51，b1，x4，所以中心原子孤电子对数(axb)(441)0。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。第三步：确定分子的立体构型 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。考点3分子间作用力和分子的性质1分子间作用力(1)概念：物质分子间存在着相互作用力，称为分子间作用力。(2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。(3)强弱：范德华力氢键HNO2，HClO4HClO3HClO2HClO。 (1)氢键属于一种较强的分子间作用力，但不属于化学键。常见的能形成氢键的物质有NH3、H2O、HF、醇、羧酸等。(2)与同一种原子结合时，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。如：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。(3)分子间作用力越大，晶体的熔点越高。【基础辨析】判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。()(2)非极性分子中，一定含有非极性共价键。()(3)氢键是氢元素与其他元素形成的化学键。()(4)可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键。()(5)氨水中氨分子与水分子间形成了氢键。()(6)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。()题组一 分子极性与化学键极性的关系1实验测得BeCl2为共价化合物，两个BeCl键间的夹角为180，由此可判断BeCl2属于()A由极性键形成的极性分子B由极性键形成的非极性分子C由非极性键形成的极性分子D由非极性键形成的非极性分子答案B解析BeCl2中BeCl键为极性键，两个BeCl键间的夹角为180，说明分子是对称的，正电荷中心与负电荷的中心重合，BeCl2分子属于非极性分子，即BeCl2分子是由极性键形成的非极性分子。2下列各组分子均属于含有极性键的非极性分子的是()H2SN2CO2HClBF3NH3SiCl4HClOC2H2NH4ClA BC D答案B解析H2S、HCl、NH3、HClO均属于含有极性键的极性分子，N2是含有非极性键的非极性分子，NH4Cl是离子化合物，不存在分子。题组二 分子间作用力对物质性质的影响3下列说法不正确的是()AHCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关B标准状况下，NA个HF分子约为22.4 LCI2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释DNH3分子间存在氢键，故氨气易液化答案B解析HCl、HBr、HI是组成和结构相似的分子，分子间作用力越大，相应物质的熔、沸点越高，A正确；HF存在很强的分子间氢键，在标准状况下是液体，B错误；碘是非极性分子，易溶于非极性溶剂四氯化碳，C正确；NH3分子间氢键使其易液化。4下列现象与氢键有关的是()NH3的熔、沸点比第A族其他元素氢化物的高小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶冰的密度比液态水的密度小尿素的熔、沸点比醋酸的高邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低水分子高温下很稳定A BC D答案B解析水分子在高温下很稳定是因为水分子内的共价键较强，与氢键无关。题组三 无机含氧酸分子的酸性5(1)下表列出了含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系。由此可得出的判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是_。(2)磷有三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4，其中磷元素均以sp3杂化与相邻原子形成四个键，则H3PO3的结构式是_，写出H3PO2与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：_。(3)磷的三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4的酸性强弱顺序为H3PO2H3PO3S2Cl2D与水反应的化学方程式可能为2S2Cl22H2O=SO23S4HCl答案A解析根据S2Cl2的分子结构可知，它属于极性分子，故A错误，B正确；由于S2Cl2与S2Br2的结构相似，而相对分子质量S2Br2S2Cl2，故C正确；由少量泄漏会产生窒息性气体，喷水雾可减慢挥发，并产生酸性悬浊液，知其与水反应的化学方程式可能为2S2Cl22H2O=SO23S4HCl，故D正确。9下列常见分子中键、键判断正确的是()ACN与N2结构相似，CH2=CHCN分子中键与键数目之比为11BCO与N2结构相似，CO分子中键与键数目之比为21CC与O互为等电子体，1 mol O中含有的键数目为2NAD已知反应N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(l)，若该反应中有4 mol NH键断裂，则形成的键数目为6NA答案C解析因为CN与N2结构相似，可知CH2=CHCN分子中有3个键、6个键，所以CH2=CHCN分子中键与键数目之比为21，A项错误；CO与N2结构相似，所以CO分子中键与键数目之比为12，B项错误；由于C与O互为等电子体，故1 mol O中含有的键数目为2NA，C项正确；在D项的反应方程式中，产物中只有N2中有键，依据4 mol NH键断裂时消耗1 mol N2H4，可推知生成1.5 mol N2，则形成的键数目为3NA，D项错误。二、非选择题(共46分)10xx石家庄模拟(11分)W、X、Y、Z为元素周期表中前四周期元素，且原子序数依次增大。W的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为3，X2与W3具有相同的电子层结构；W与X的最外层电子数之和等于Y的最外层电子数；Z元素位于元素周期表的第11列。请回答：(1)Z的基态原子M层的电子排布式为_。(2)W的简单氢化物分子中W原子的_轨道与H原子的_轨道重叠形成HW 键(填轨道名称)。(3)比较Y的含氧酸的酸性：HYO2_HYO(填“”或“SNCHZDSO与PO互为等电子体，空间构型均为正四面体答案(1)3s23p63d10(2)sp3杂化s(3)HClO2和HClO可分别表示为(HO)ClO和(HO)Cl，HClO中的Cl为1价，而HClO2中的Cl为3价，正电性更高，导致ClOH中O的电子更向Cl偏移，更易电离出H(4)BD解析根据W的基态原子中占据哑铃形原子轨道的电子数为3，确定W为N元素，根据X2与W3具有相同的电子层结构，确定X为Mg元素，W与X的最外层电子数之和为7，且Y的原子序数小于Z，确定Y为Cl元素，Z位于元素周期表的第11列，则Z为Cu元素。(1)Cu的基态原子M层的电子排布式为3s23p63d10；(2)NH3分子中，N原子采取sp3杂化，四个sp3杂化轨道中有1个孤电子对，另外3个sp3杂化轨道与H原子的s轨道重叠形成键；(4)氢键不是化学键，A错误；CH2结构中碳原子采取sp3杂化，COOH结构中碳原子采取sp2杂化，B正确；第一电离能：NO，C错；SO与PO互为等电子体，空间构型相同，均为正四面体形，D正确。11(10分)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr2O3CH3CH2OH16H13H2O4Cr(H2O)633CH3COOH(1)配合物Cr(H2O)63中，与Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_；1 mol CH3COOH分子含有键的数目为_。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_。答案(1)O(2)sp3和sp27NA(或76.021023)(3)H2FH2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键解析(1)H2O中的O含有孤对电子，所以O为配位原子。(2)甲基中的C原子为sp3杂化，羧基中的C原子为sp2杂化。单键全部为键，1个双键中有1个键、1个键，所以1 mol CH3COOH中含有7 mol 键。12(10分)人类文明的发展历程，也是化学物质的认识和发现的历程。(1)铜原子在基态时，价电子(外围电子)排布式为_。已知高温下Cu2O比CuO更稳定，试从核外电子结构变化角度解释：_。(2)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 mol (SCN)2中含有键的数目为_NA。类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(HSCN)的沸点低于异硫氰酸(HN=C=S)的沸点，其原因是_。(3)硝酸钾中NO的空间构型为_，写出与NO互为等电子体的一种非极性分子的化学式：_。(4)下列说法正确的有_(填序号)。a乙醇分子间可形成氢键，导致其沸点比氯乙烷高b钨的配合物离子W(CO)5OH能催化固定CO2，该配离子中钨显1价答案(1)3d104s1Cu价电子排布式为3d10，Cu核外电子处于稳定的全充满状态(2)4异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能形成氢键(3)平面正三角形SO3(或BF3、BBr3等)(4)a解析(1)Cu为29号元素，基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，价电子排布式为3d104s1。Cu的最外层电子排布式为3d10，而Cu2的最外层电子排布式为3d9，Cu价电子3d排布达到全满，所以固态Cu2O稳定性强于CuO。(2)(SCN)2分子结构式为NCSSCN,1个NC键中有1个键和2个键，1 mol (SCN)2分子中含有键的数目为5NA，含有键的数目为4NA；异硫氰酸(HNCS)分子中N原子上连接有H原子，分子间能形成氢键，而硫氰酸不能形成氢键，故异硫氰酸的沸点高。(3)NO中N原子价层电子对数为3(5132)3，且不含孤电子对，所以是平面三角形结构；原子总数相同、价电子总数也相同的粒子互为等电子体，与NO互为等电子体的非极性分子有BF3、SO3、BBr3等。(4)乙醇分子间可形成氢键，氯乙烷中不含氢键，所以乙醇的沸点比氯乙烷高，故a正确；根据化合物中各元素化合价的代数和为0知，钨的配合物离子W(CO)5OH中钨显0价，故b错误。13xx黑龙江模拟(15分)硅、铜、硒等化学物质可作为制造太阳能电池板的材料。(1)SeO3分子的立体构型为_。(2)硅烷(SinH2n2)的沸点与其相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_。(3)铜能与类卤素(CN)2反应生成Cu(CN)2,1 mol (CN)2分子中含有键的数目为_。(4)Cu2能与NH3、H2O、Cl等形成配位数为4的配合物。Cu(NH3)4SO4中，N、O、S三种元素的第一电离能从大到小的顺序为_。Cu(NH3)4SO4中，存在的化学键的类型有_(填选项)。A离子键 B金属键 C配位键 D非极性键