高考化学总复习 第二章 分子结构与性质课件（选修3）.ppt

第二章分子结构与性质 考纲要求1 了解共价键的形成 能用键能 键长 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 3 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立体构型 4 了解化学键和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 能列举含有氢键的物质 1 共价键 1 本质 在原子之间形成共用电子对 2 特征 具有饱和性和方向性 考点一共价键 3 分类 4 键参数 键参数对分子性质的影响 键参数与分子稳定性的关系 键能越 键长越 分子越稳定 大 短 2 配位键 1 配位键 由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的 2 配位键的表示方法 如 A B A表示孤电子对的原子 B表示共用电子对的原子 共价键 提供 接受 3 配位化合物 定义 金属离子 或原子 与某些分子或离子 称为配体 以配位键结合形成的化合物 组成 形成条件 1 判断正误 正确的画 错误的画 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 s s 键与s p 键的电子云形状对称性相同 8 碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍 9 键能单独形成 而 键一定不能单独形成 10 键可以绕键轴旋转 键一定不能绕键轴旋转 2 根据价键理论分析氮气分子中的成键情况 3 用结构式标出银氨络离子 四氨合铜离子中的配位键 4 试根据下表回答问题 某些共价键的键长数据见下表 根据表中有关数据 你能推断出影响共价键键长的因素主要有哪些 其影响的结果怎样 提示1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个 键和两个 键 4 原子半径 原子间形成的共用电子对数目 形成相同数目的共用电子对 原子半径越小 共价键的键长越短 原子半径相同 形成共用电子对数目越多 键长越短 1 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 共价键类别的判断 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 答案 1 2 3 4 5 2 NH3分子的空间构型是三角锥形 而不是正三角形的平面结构 解释该事实的充分理由是 A NH3分子是极性分子B 分子内3个N H键的键长相等 键角相等C NH3分子内3个N H键的键长相等 3个键角都等于107 D NH3分子内3个N H键的键长相等 3个键角都等于120 答案 C 键参数的应用 3 下列说法中正确的是 A 分子的键长越长 键能越高 分子越稳定B 元素周期表中的 A族 除H外 和 A族元素的原子间不能形成共价键C 水分子可表示为H O H 分子的键角为180 D H O键键能为462 8kJ mol 1 即18克H2O分解成H2和O2时 消耗能量为2 462 8kJ答案 B 4 结合事实判断CO和N2相对更活泼的是 试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因 解析 由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量 1071 9 798 9 273 0 kJ mol 1 比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量 941 7 418 4 523 3 kJ mol 1 小 可知CO相对更活泼 答案 CO断开CO分子的第一个化学键所需要的能量 273 0kJ mol 1 比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量 523 3kJ mol 1 小 5 下列粒子中存在配位键的是 H3O B OH 4 CH3COO NH3 CH4A B C D 答案 A 配位键 6 配位化学创始人维尔纳发现 取CoCl3 6NH3 黄色 CoCl3 5NH3 紫红色 CoCl3 4NH3 绿色 和CoCl3 4NH3 紫色 四种化合物各1mol 分别溶于水 加入足量硝酸银溶液 立即产生氯化银 沉淀的量分别为3mol 2mol 1mol和1mol 1 请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式 CoCl3 6NH3 CoCl3 5NH3 CoCl3 4NH3 绿色和紫色 2 后两种物质组成相同而颜色不同的原因是 3 上述配合物中 中心离子的配位数都是 解析 由题意知 四种络合物中的自由Cl 分别为3 2 1 1 则它们的化学式分别为 Co NH3 6 Cl3 Co NH3 5Cl Cl2 Co NH3 4Cl2 Cl 最后两种应互为同分异构体 答案 1 Co NH3 6 Cl3 Co NH3 5Cl Cl2 Co NH3 4Cl2 Cl 2 它们互为同分异构体 3 6 1 价层电子对互斥理论 1 用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数 其中 a是中心原子的价电子数 阳离子要减去电荷数 阴离子要加上电荷数 b是1个与中心原子结合的原子提供的价电子数 x是与中心原子结合的原子数 考点二分子的立体结构 2 价层电子对互斥理论与分子构型 2 用杂化轨道理论推测分子的立体构型 3 等电子原理相同 相同的分子具有相似的化学键特征 它们的许多性质相近 如CO和 原子总数 价电子总数 N2 填表 VSEPR模型和分子 离子 立体模型的确定 提示 从左到右 从上到下 314四面体形直线形sp3022直线形直线形sp直线形sp224四面体形V形sp3123平面三角形V形sp2033平面三角形平面三角形sp2033平面三角形平面三角形sp2033平面三角形平面三角形sp2134四面体形三角锥形sp3134四面体形三角锥形sp3134四面体形三角锥形sp3044正四面体形正四面体形sp3044正四面体形正四面体形sp3平面形sp2平面六边形sp2sp3 sp2 1 在乙烯分子中有5个 键和1个 键 它们分别是 A sp2杂化轨道形成 键 未杂化的2p轨道形成 键B sp2杂化轨道形成 键 未杂化的2p轨道形成 键C C H之间是sp2杂化轨道形成 键 C C之间是未杂化的2p轨道形成 键D C C之间是sp2杂化轨道形成 键 C H之间是未杂化的2p轨道形成 键 对杂化轨道理论的考查 解析 在乙烯分子中 每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道 其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成C H 键 另外1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C C 键 2个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成1个 键 答案 A 2 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同层分子间的主要作用力分别是 A sp 范德华力B sp2 范德华力C sp2 氢键D sp3 氢键解析 由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化 故B原子也为sp2杂化 但由于B OH 3中B原子与3个羟基相连 羟基间能形成氢键 故同层分子间的主要作用力为氢键 答案 C 中心原子杂化方式的判断杂化轨道数 中心原子孤电子对数 未参与成键 中心原子形成的 键个数 1 中心原子形成 键个数的判断方法 因为两原子之间只能形成一个 键 所以中心原子形成的 键个数 中心原子结合的原子数 答案 D 中心原子杂化类型和分子构型间的相互推断 中心原子杂化类型和分子构型的相互推断 用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 解析 SbCl3中Sb与3个Cl原子形成3个 键 Sb最外层有5个电子还余2个电子形成一对孤对电子 为sp3杂化 三角锥形 从Sb Ga的最外层电子数分别为5 3的角度分析 答案 1 N2CON2OCO2 2 SO2O3 等电子原理的应用 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 普遍 范德瓦尔斯力 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 组成和结构 相对分子质量 增大 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 A H B 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 电负性很强 氢原子 电负性很强 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 非极性溶质一般能溶于溶剂 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 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 镜像 不能重叠 手性异构体 四个不同基团或原子 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R O H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 HClO HClO2 HClO3 HClO4 1 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 氢键是氢元素与其他元素形成的化学键 2 可燃冰 CH4 8H2O 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 水分子间既存在范德华力 又存在氢键 6 氢键具有方向性和饱和性 7 H2和O2之间存在氢键 8 H2O2分子间存在氢键 2 下列事实均与氢键的形成有关 试分析其中氢键的类型 1 冰的硬度比一般的分子晶体的大 2 甘油的黏度大 3 邻硝基苯酚20 时在水中的溶解度是对硝基苯酚的0 39倍 4 邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15 9倍 对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0 44倍 5 氨气极易溶于水 6 氟化氢的熔点高于氯化氢 3 氢键的存在一定能使物质的熔沸点升高吗 提示 1 1 2 3 4 5 6 7 8 2 1 2 5 是分子间氢键 3 4 中邻硝基苯酚 邻羟基苯甲酸存在分子内氢键 对硝基苯酚 对羟基苯甲酸存在分子间氢键 6 中氟化氢存在分子间氢键 氯化氢无氢键 3 不一定 如果形成的氢键是分子内氢键 则对物质的熔沸点影响较小 1 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 氢键和分子间作用力 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 非极性键答案 A 分子间作用力类型的判断 2 氨气溶于水时 大部分NH3与H2O以氢键 用 表示 结合形成NH3 H2O分子 根据氨水的性质可推知NH3 H2O的结构式为 答案 B 3 下列事实与氢键有关的是 A 水加热到很高的温度都难以分解B 水结成冰体积膨胀C CH4 SiH4 GeH4 SnH4熔点随相对分子质量增大而升高D HF HCl HBr HI的热稳定性依次减弱解析 水加热到很高的温度都难以分解 是因为H O键比较牢固 A错 CH4 SiH4 GeH4 SnH4熔点随相对分子质量增大而升高 是因为分子间作用力依次增大 C错 HF HCl HBr HI的热稳定性依次减弱 是因为氢卤键键能依次减小 D错 答案 B 分子间作用力对物质性质的影响 4 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答案 A 分子极性的判断 5 下列各组分子中 都属于含极性键的非极性分子的是 A CO2 H2SB C2H4 CH4C Cl2 C2H2D NH3 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 6 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 1mol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93 52 而两个O H键与O O键的夹角均为96 52 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 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 而CS2为非极性分子 根据 相似相溶 规律 H2O2难溶于CS2 分子极性的判断方法 1 只含非极性键的分子一定是非极性分子 如H2 P4等 2 含极性键的双原子分子一定是极性分子 如HCl CO等 3 ABn n 3 型分子 根据分子构型判断 若分子是对称的 直线形 正三角形 正四面体形等 极性键的极性向量和等于零时 为非极性分子 否则是极性分子 如CH4 CO2等含有极性键 是非极性分子 H2O NH3等含有极性键 是极性分子 利用孤电子对判断 若中心原子A中无孤电子对 则为非极性分子 有孤电子对 则为极性分子 利用化合价判断 中心原子A的化合价的绝对值 该元素所在的主族序数 则为非极性分子 若不等 则为极性分子 BCl3 CO2是非极性分子 SO2 NH3是极性分子 7 下列无机含氧酸分子中酸性最强的是 A HNO2B H2SO3C HClO3D HClO4解析 酸性 HNO3 HNO2 H2SO4 H2SO3 HClO4 HClO3 又由于最高价含氧酸中 HClO4酸性最强 故HClO4酸性最强 答案 D 无机含氧酸分子的酸性 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 1 亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似 但它们的酸性差别很大 H3PO3是中强酸 H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性 由此可推出它们的结构简式分别为 2 H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是 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 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H2SO3 H2SO4 HNO2 HNO3 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HClO HClO2 HClO3 HClO4 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 如果把含氧酸的通式写成 HO mROn的形式 成酸的元素R相同时 则n值越大 R的正电性越高 就会使R O H中的O原子的电子向R偏移 因而在水分子的作用下 也就越容易电离出H 因此酸性也就越强 如H2SO3可写成 HO 2SO n 1 H2SO4可写成 HO 2SO2 n 2 所以H2SO4的酸性强于H2SO3 而对HNO2来说 可写成 HO NO n 1 HNO3可写成 HO NO2 n 2 故HNO3的酸性强于HNO2 而对氯元素所形成的几种含氧酸 可分别写成 HO Cl n 0 HO ClO n 1 HO ClO2 n 2 HO ClO3 n 3 故其酸性顺序为HClO HClO2 HClO3 HClO4 化学键 分子间作用力与物质的性质1 离子键 共价键 含配位键 和金属键的比较 2 分子间作用力与共价键的比较 典例 2013年高考福建卷节选 BF3与一定量的水形成 H2O 2 BF3晶体Q Q在一定条件下可转化为R 1 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 2 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 该分子结构中氢原子与碳原子相连 不满足构成氢键的条件 无法构成氢键 该分子中有9个 键和3个 键 C项错误 该分子中含有醛基 其中氧原子与H2O中氢原子间可形成氢键 所以其溶解度大于2 丁烯 答案 1 BD 2 两者均为离子化合物 且阴阳离子电荷数均为1 但后者的离子半径较大 离子键较弱 因此其熔点较低