高中化学一轮复习 第七单元 第33讲 分子结构与性质课件.ppt

第33讲 分子结构与性质 考纲导视 考纲定位 1 了解共价键的形成 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者离子的空间结构 3 了解化学键与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 能列举含有氢键的物质 基础反馈 正误判断 正确的画 错误的画 1 键比 键重叠程度大 形成的共价键强 2 氯化钠易溶于水 也易溶于食用油 3 N O间形成的共价键是非极性键 4 SiH4的沸点高于CH4 可推测PH3的沸点高于NH3 果 5 PCl3分子是三角锥形 这是因为磷原子是sp2杂化的结 6 AB3型的分子空间构型必为平面三角形 7 水很稳定 1000 以上才会部分分解 是因为水中含有大 量的氢键 8 CS2为V形的极性分子 9 C2H4与C2H2分子中的中心原子杂化轨道的类型相同 10 对X O H型化合物而言 X是除去H O外的其他元素 当X是得电子能力很强的非金属元素时 X O H一定 为酸 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考点一 共价键 知识梳理 1 本质 在原子之间形成 2 基本特征 具有 性和 性 共用电子对 饱和 方向 头碰头 肩并肩 发生 不发生 一对 两对 三对 3 共价键的类型 4 键参数 大 短 稳定性 立体构型 1 定义 2 键参数对分子性质的影响 键能越 键长越 分子越稳定 原子总数 价电子总数 相似 N2 5 等电子原理 相同 相同的分子 即等电子体 具有相似的化学键特征 它们的许多性质 如CO和 考点集训 例1 2015年浙江模拟 下列物质中 只含有极性键的分子是 既含离子键又含共价键的化合物是 只存在 键的分子是 同时存在 键与 键的分子是 A N2B CO2C CH2Cl2D C2H4E C2H6F CaCl2G NH4Cl 解析 只含极性键的分子有CO2 CH2Cl2 既含离子键又含共价键的化合物必须是含 根 的离子化合物 只有NH4Cl符合 共价单键为 键 双键或三键中有一个 键 其余为 键 因此只存在 键的分子有CH2Cl2 C2H6 同时存在 键和 键的分子有N2 CO2 C2H4 答案 BC GCE ABD 方法技巧 共价键类型的判断 1 键与 键的判断 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 极性键与非极性键的判断 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 例2 2015年河北唐山一模 以镁橄榄石2MgO SiO2 简写为M2Si 为主晶相制作的镁橄榄石砖 是一种弱碱性耐火材料 可用于有色金属熔炼炉 炼钢平炉蓄热室和水泥回转窑等的内衬 1 基态硅原子的价电子排布式为 2 与镁和硅都相邻的元素是铝 则3种元素的第一电离能从大到小的顺序为 用元素符号表示 3 高纯硅一般通过SiCl4还原得到 晶体硅中硅原子的杂化方式为杂化 写出与SiCl4互为等电子体的一种阴离子的化学式 方法技巧 等电子体及其应用 1 常见的等电子体 考点二 分子的立体构型 夹角 价电子对 知识梳理 成键电子对 1 杂化轨道 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 不同 形成分子的空间形状不同 2 价电子对互斥模型 价电子对互斥模型说明的是 的立体构型 而分子的立体构型指的是 的立体构型 不包括孤电子对 有孤电子对 1 当中心原子 时 两者的构型一致 2 当中心原子 时 两者的构型不一致 无孤电子对 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 3 配位键与配合物 1 配位键 孤电子对 分子或离子中没有与其他原子共用的电子对称孤电子对 配位键 成键原子一方提供孤电子对 另一方提供空轨道 含有孤电子对的微粒有 分子如CO NH3 H2O等 离子如Cl CN F 等 含有空轨道的微粒有 过渡金属的原子或 离子 提供 接受 配位键的表示方法 如A B A表示 孤电子对的原子 B表示 孤电子对的原子 2 配位化合物 配合物 概念 由金属离子 或原子 与某些分子或离子 称为配体 配位键 以 结合而成的化合物 组成 空轨道 孤电子对 直线形 平面三角形 形成条件 中心原子有 如Fe3 Cu2 Zn2 Ag 等 配位体有 如H2O NH3 CO F Cl CN 等 立体构型 配位数是2时 如 Ag NH3 2 配位数是3时 如 HgI3 配位数为4时 正四面体形 如 ZnCl4 2 平面正方形 如 PtCl4 2 考点集训 例3 下列描述中正确的是 A C B D 答案 C 方法技巧 判断分子中心原子的杂化类型的方法 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 N3与CO2是等电子体 所以分子构型均为直线形 中心原 2 根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为109 5 则分子的中心原子发生sp3杂化 若杂化轨道之间的夹角为120 则分子的中心原子发生sp2杂化 若杂化轨道之间的夹角为180 则分子的中心原子发生sp杂化 3 根据等电子原理进行推断 如CO2是直线形分子 CNS 子均采用sp杂化 4 根据中心原子的电子对数 参与杂化的轨道数目判断 如中心原子的电子对数为4 是sp3杂化 为3是sp2杂化 为2是sp杂化 5 根据分子或离子中有无 键及 键数目判断 如没有 键为sp3杂化 含一个 键为sp2杂化 含两个 键为sp杂化 例4 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的氨水 可生成 Cu NH3 4 2 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 Ar 3d104s1 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 Ar 3d9或1s22s22p63s23p63d9 2 N F H三种元素的电负性 F N H 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 Ar 3d9或1s22s22p63s23p63d9 2 N F H三种元素的电负性 F N H 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 方法技巧 1 理解配位键的形成条件 一种原子含有孤电子对 一种 原子存在空轨道 2 根据原子的最外层电子数知该原子可以形成共价键的数目 如N最外层为5个电子 所以它应该最多能形成3个共价键 若其与其他原子还存在化学键 则只能是配位键 例5 Cu2 能与NH3 H2O Cl 等形成配位数为4的配合物 1 Cu NH3 4 2 中存在的化学键类型有 填序号 A 配位键B 极性共价键C 非极性共价键D 离子键 2 Cu NH3 4 2 具有对称的立体结构 Cu NH3 4 2 中的两个NH3被两个Cl 取代 能得到两种不同结构的产物 则 Cu NH3 4 2 的立体结构为 3 某种含Cu2 的化合物催化丙烯醇制备丙醛的反应为HOCH2CH CH2 CH3CH2CHO 在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数 是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍 则这类碳原子的杂化方式为 答案 1 AB 2 平面正方形 3 sp2杂化 解析 Cu NH3 4 2 中铜离子与氨分子之间的化学键是配位键 氨分子内部的化学键是极性键 Cu NH3 4 2 是平面正方形 HOCH2CH CH2中的碳原子 有一个采取sp3杂化 两个采取sp2杂化 CH3CH2CHO中的碳原子有两个采取sp3杂化 一个采取sp2杂化 例6 已知 A B C D E F六种元素 原子序数依次增大 A原子核外有两种形状的电子云 两种形状的电子云轨道上电子相等 B是短周期中原子半径最大的元素 C元素3p能级半充满 E是所在周期电负性最大的元素 F是第四周期未成对电子最多的元素 试回答下列有关的问题 1 写出F元素的电子排布式 2 己知A元素的一种氢化物分子中含四个原子 则在该化 合物的分子中A原子的杂化轨道类型为 3 己知C E两种元素合成的化合物通常有CE3 CE5两种 这两种化合物中一种为非极性分子 一种为极性分子 属于极性分子的化合物的分子空间构型是 4 B C D E的第一电离能由大到小的顺序是 写元素符号 解析 1 A B C D E F六种元素 原子序数依次增大 A原子核外有两种形状的电子云 两种形状的电子云轨道上电子相等 则其原子核外电子排布为1s22s22p4 则A为氧元素 B是短周期中原子半径最大的元素 则B为Na元素 C元素3p能级半充满 则其原子核外电子排布为1s22s22p63s23p3 则C为磷元素 F是第四周期未成对电子最多的元素 则F的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1 则F为Cr元素 E是所 在周期电负性最大的元素 原子序数大于P小于Cu 则应处于第三周期 故E为Cl元素 D原子序数介于磷 氯之间 则D为硫元素 2 已知A元素的一种氢化物分子中含四个原子 该氢化物为H2O2 H2O2分子中O原子成1个O O键 1个O H键 含有2对孤电子对 杂化轨道数目为4 采取sp3杂化 3 P Cl两种元素合成的化合物通常有PCl3 PCl5两种 PCl3中P原子成3个P Cl键 含有1对孤电子对 P原子采取sp3杂化 为三角锥形结构 不是对称结构 属于极性分子 4 同周期自左而右第一电离能呈增大趋势 P元素3p能级为半满稳定状态 能量较低 第一电离能高于同周期相邻元素 故第一电离能P Cl S Na 氢氧化钠为强碱 磷酸属于弱酸 高氯酸 硫酸属于强酸 二者浓度相等 硫酸中氢离子浓度大 硫酸酸性最强 故四种元素最高价氧化物的水化物形成的溶液 物质的量浓度相同时 pH由大到小的顺序是NaOH H3PO4 HClO4 H2SO4 答案 1 1s22s22p63s23p63d54s1 2 sp3 3 三角锥形 4 NaOH H3PO4 HClO4 H2SO4 考点三 分子间作用力与分子的性质 知识梳理 1 分子间作用力 1 概念 物质分子间普遍存在的一种 2 分类 相互作用 相互作用力 电性 方向性 相对分子质量 熔点 3 范德华力与物质性质 静电相互作用 X H Y 原子半径 4 氢键与物质性质 升高 分子内氢键 不重合 重合 2 分子的极性 1 极性分子与非极性分子 极性分子 正负电荷 中心 非极性分子 正负电荷中心 2 分子的极性与键的极性 分子构型的关系 极性分子 非极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 3 相似相溶 的规律 非极性溶质一般能溶于 极性溶质一般能溶于 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 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 4 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 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 非极性溶剂 极性溶剂 镜像 考点集训 例7 1 H2O分子内的O H键 分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 的沸点比 高 原因是 2 H 可与H2O形成H3O H3O 中O原子采用 杂化 H3O 中H O H键角比H2O中H O H键角大 原因为 解析 1 沸点高说明分子间作用力大 因此结合氢键的形 成方式得出 形成分子间氢键 而 形 杂化 孤电子对数越多 键夹角越小 成的是分子内氢键的结论 2 H3O 的价层电子对数为4 sp3 答案 1 O H键 氢键 范德华力 形成分 子内氢键 而HOCHO形成分子间氢键 分子间氢键使分子间作用力增大 2 sp3 H2O中O原子有2对孤对电子 H3O 中O原子只 有1对孤对电子 排斥力较小 方法技巧 氢键对物质性质的影响 1 对熔 沸点的影响 分子间氢键的形成使物质的熔 沸点升高 因为要使液体汽化 必须破坏大部分分子间的氢键 这需要较多的能量 要使晶体熔化 也要破坏一部分分子间的氢键 所以 存在分子间氢键的化合物的熔 沸点要比没有氢键的同类化合物高 形成分子内氢键的物质比形成分子间氢键的物质的熔 沸点低 如邻羟基苯甲醛的熔 沸点比对羟基苯甲醛的熔 沸点低 2 对溶解度的影响 在极性溶剂里 如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键 则溶质的溶解性增大 例如 乙醇和水能以任意比互溶 3 对水的密度的影响 绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度 但是液态水的密度却是大于固态冰的 水的这一反常现象也可用氢键解释 例8 某化合物的分子式为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 A AB2分子的空间构型为V形B A B键为极性共价键 AB2分子为非极性分子C AB2与H2O相比 AB2的熔 沸点比H2O的低D AB2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 根据A B的电负性值及所处位置关系 可判断A为O元素 B为F元素 该分子为OF2 O F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 答案 B 方法技巧 分子极性的判断 1 双原子分子的极性 双原子分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有极性 以极性键结合的双原子分子是极性分子 以非极性键结合的双原子分子为非极性分子 2 多原子分子的极性 多原子分子的极性与分子中的键的极性关系比较复杂 如果组成分子的所有化学键均为非极性键 则分子通常为非极性分子 如白磷分子 P4 以极性键结合的多原子分子 AB3 A为中心原子 分子是否有极性取决于分子的 立体构型 如水分子和二氧化碳分子都是由三个原子构成的分子 但二氧化碳分子为直线形 分子内两个C O极性键位于碳原子的两侧 使正 负电荷中心重合 因此CO2分子是非极性分子 在水分子中 分子内的两个O H键的夹角为105 这两个O H键极性不能相互抵消 正负电荷中心不重合 所以水分子是极性分子 例9 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 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 DE4在前者中的溶解性 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 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 填化学式 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 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 故它们的沸点顺序为SiCl4 CCl4 CH4 5 这四种酸分别为HClO HClO2 HClO3 HClO4 含氧酸的通式可写为 HO mClOn m 1 n 0 n值越大 酸性越强 故其酸性由强到弱的顺序为HClO4 HClO3 HClO2 HClO 答案 1 2 H2O分子间形成氢键 3 C6H6 H2O大于 4 SiCl4 CCl4 CH4 5 HClO4 HClO3 HClO2 HClO