2019届高考化学一轮复习 第34讲 分子结构与性质课件.ppt

第34讲分子结构与性质 考纲要求 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 能用键能 键长 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 4 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离子的空间结构 5 了解范德华力的含义及对物质性质的影响 6 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 考点1共价键 知识梳理 1 共价键 1 共价键的本质与特征 共用电子对 方向 2 共价键类型 大 非极性 双 3 键参数 概念 键参数对分子性质的影响 键能越 键长越 分子越稳定 大 短 稳定性 立体构型 2 配位键与配位化合物 1 配位键 配位键的形成 成键原子一方提供 另一方提供形成共价键 孤电子对 空轨道 配位键的表示 常用 来表示配位键 箭头指向接受的原子 如可表示为 在中 虽然有一个N H键形成过程与其他3个N H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 孤电子对 2 配合物如 Cu NH3 4 SO4 配位体有孤电子对 如H2O NH3 CO F Cl CN 等 中心原子有空轨道 如 Cu2 Zn2 Ag 等 中心原子 配位原子 Cu NH3 4 SO4 配位数 多维思考 提示 1 2 3 4 5 6 7 8 1 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 在任何情况下 都是 键比 键强度大 2 气体单质中一定存在 键 可能存在 键 3 H2分子中的共价键不具有方向性 4 碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍 5 键能单独形成 而 键也能单独形成 6 键可以绕键轴旋转 键一定不能绕键轴旋转 7 NH4Cl中存在离子键 极性共价键和配位键 8 在CH2CHCN中含有6个 键和3个 键 提示 NH3NAg 2 在 Ag NH3 2 中的原子提供孤电子对 提供空轨道 3 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 提示 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 考点演练 考向一共价键的类别 键参数 1 导学号96656223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 元素周期表中的第 A族 除H外 和第 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18gH2O分解成H2和O2时 消耗能量为2 462 8kJ B 解析 键长越长 键能越小 分子越不稳定 A错误 共价键一般形成于非金属元素之间 而第 A族元素 H除外 均是活泼金属元素 第 A族元素均是活泼非金属元素 两者易形成离子键 B正确 水分子立体构型为V形 两个H O键的键角为105 C错误 断裂2molH O键吸收2 462 8kJ能量 而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量 D错误 2 有以下物质 HF Cl2 H2O N2 C2H4 1 只含有极性键的是 2 只含有非极性键的是 3 既有极性键又有非极性键的是 4 只含有 键的是 5 既有 键又有 键的是 解析 1 含不同元素的原子 只含极性键 中两个氢原子分别与氧原子相连 只含极性键 2 双原子的单质分子只含非极性键 符合题意 3 根据结构可判断 既含极性键又含非极性键 4 只有单键的只含 键 即 5 有双键或三键的一定既有 键又有 键 即 答案 1 2 3 4 5 COCl2分子的结构式为 COCl2分子内含有 A 4个 键B 2个 键 2个 键C 2个 键 1个 键D 3个 键 1个 键 解析 C和Cl之间为 键 C和O之间为一个 键 一个 键 因此该分子中含有3个 键 1个 键 答案 D 考向二配位键与配位化合物 C 解析 N2的结构式为 H3O 的结构式为 Fe CO 3 Fe SCN 3 Ag NH3 2 OH均为配合物 中心离子 或原子 与配体之间均含配位键 4 导学号96656224向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成 Cu OH 4 2 在 Cu OH 4 2 中提供空轨道 中原子给出孤电子对 Cu OH 4 2 的结构示意图可表示为 在Na2 Cu OH 4 晶体内存在的作用力有 Na2 Cu OH 4 在水溶液中的电离方程式为 考点2分子的立体构型 知识梳理 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 孤电子对的排斥力较大 孤电子对越多 排斥力越强 键角越小 2 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 价层电子对数 键电子对数 中心原子 孤电子对数 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是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 x是与中心原子结合的原子数 3 价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 直线 平面正三角 V 正四面体 三角锥 V 180 120 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的关系 相近 1个s轨道 1个p轨道 180 直线 1个s轨道 2 p轨道 120 平面三角形 1个s轨道 3个p轨道 109 28 正四面体形 3 由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型杂化轨道用来形成 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 3 等电子原理原子总数相同 的分子具有相似的化学键特征 具有许多相近的性质 如CO和N2 价电子总数相同 多维思考 1 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 CH4与互为等电子体 2 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 3 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 4 只要分子 离子 构型为平面三角形 中心原子均为sp2杂化 5 中中心原子孤电子对数为0 中心原子为sp3杂化 提示 1 2 3 4 5 2 已知H2O NH3 CH4三种分子中 键角由大到小的顺序是CH4 NH3 H2O 请分析可能的原因是 提示 CH4分子中的C原子没有孤电子对 NH3分子中N原子上有1对孤电子对 H2O分子中O原子上有2对孤电子对 随着孤电子对的增多 对成键电子对的排斥作用增大 故键角减小 3 写出下列分子或离子的中心原子的价层电子对数 杂化类型 立体构型 1 NCl3 2 H3O 3 4 考点演练 考向一价电子对互斥理论及其应用 1 用价层电子对互斥理论 VSEPR 预测H2S和COCl2的立体构型 两个结论都正确的是 A 直线形 三角锥形B V形 三角锥形C 直线形 平面三角形D V形 平面三角形 D CD 考向二杂化轨道理论及其应用 3 导学号96656225下列中心原子的杂化轨道类型和分子立体构型不正确的是 A PCl3中P原子sp3杂化 为三角锥形B BCl3中B原子sp2杂化 为平面三角形C CS2中C原子sp杂化 为直线形D H2S分子中 S为sp杂化 为直线形 D 4 关于原子轨道的说法正确的是 A 凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体B CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合形成C sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道D 凡AB3型的共价化合物 其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 C 解析 NH3中的N是sp3杂化 但NH3是三角锥形的 A错误 甲烷分子碳原子的2s和2p通过sp3杂化 形成4个杂化轨道 和4个氢原子的1s轨道形成4个C H单键 B错误 BF3中的B原子是sp2杂化 D错误 归纳总结 三方法 判断分子中心原子的杂化类型 1 根据价层电子对数判断 2 根据结构 简 式判断在结构 简 式中 若C N等原子形成单键时为sp3杂化 双键时为sp2杂化 三键时为sp杂化 考向三等电子原理应用 5 导学号96656226 2017 湖北黄冈模拟 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 C 6 根据等电子原理写出下列分子或离子的立体构型 1 N2O 2 H3O 3 O3 4 答案 1 直线形 2 三角锥形 3 V形 4 平面三角形 考点3分子间作用力与分子性质 知识梳理 1 分子间作用力 1 概念 物质分子之间普遍存在的相互作用力 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 4 范德华力 一般来说 组成和结构相似的物质 随着相对分子质量的增大 范德华力逐渐 范德华力主要影响物质的熔点 沸点 硬度等物理性质 范德华力越大 物质的熔点 沸点越 硬度越 范德华力 氢键 增大 高 大 5 氢键 形成 已经与电负性很的原子形成共价键的 该氢原子几乎为裸露的质子 与另一个电负性的原子之间的作用力 称为氢键 表示方法 A H B A B是电负性很大的原子 一般为N O F三种元素 A B可以相同 也可以不同 特征 具有方向性和饱和性 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 大 氢原子 很大 分子内 分子间 升高 2 分子的性质 1 分子的极性 重合 不重合 非极性键或极性键 非极性键或极性键 对称 不对称 2 分子的溶解性 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个数的增大 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 3 分子的手性 手性异构 对映异构 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镜像 却在三维空间里不能重叠的现象 手性分子 具有手性异构体的分子 增大 手性碳原子 在有机物分子中 连有个不同基团或原子的碳原子 含有手性碳原子的分子是手性分子 如 四 4 无机含氧酸分子的酸性对于同一种元素的无机含氧酸来说 该元素的化合价越高 其含氧酸的酸性 如果把含氧酸的通式写成 HO mROn R相同时 n值越大 R的正电性 R O H中的氧原子的电子就会越向R偏移 在水分子的作用下 就越容易电离出H 酸性也就 如H2SO3可写成 HO 2SO n 1 H2SO4可写成 HO 2SO2 n 2 所以H2SO4的酸性H2SO3 同理 酸性 HNO3HNO2 HClO4HClO3HClO2HClO 越强 越高 越强 强于 多维思考 提示 1 2 3 4 1 以极性键结合起来的分子不一定是极性分子 2 H2O2分子间存在氢键 3 为手性分子 4 非极性分子中 一定含有非极性共价键 5 卤素单质 卤素氢化物 卤素碳化物 即CX4 的熔 沸点均随着相对分子质量的增大而增大 6 氢键具有方向性和饱和性 7 H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键 8 BCl3与NCl3均为三角锥形 为极性分子 提示 5 6 7 8 提示 NH3和H2O都是极性分子 NH3与H2O之间形成氢键 NH3与H2O反应生成NH3 H2O 2 NH3极易溶于水的因素有哪些 考点演练 考向一微粒间作用力类型的判断及对物质性质的影响 1 导学号96656227下列说法不正确的是 A HCl HBr HI的熔 沸点依次升高与分子间作用力大小有关B H2O的熔 沸点高于H2S是由于H2O分子之间存在氢键C I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释D 甲烷可与水形成氢键这种化学键 D 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 水分子间可形成氢键 H2S分子间不能形成氢键 因此H2O的熔 沸点高于H2S B正确 碘是非极性分子 易溶于非极性溶剂四氯化碳 C正确 甲烷中碳原子电负性不大 甲烷分子和水分子之间不能形成氢键 并且氢键不是化学键 属于分子间作用力 D不正确 2 已知含氧酸可用通式XOm OH n来表示 如X是S 当m 2 n 2 则这个式子就表示H2SO4 一般而言 该式中m大的是强酸 m小的是弱酸 下列各含氧酸中酸性最强的是 A HClO2B H2SeO3C H3BO3D HMnO4 解析 把A D选项中的化学式改写成A ClO OH B SeO OH 2 C B OH 3 D MnO3 OH 其m依次为1 1 0 3 m最大的是HMnO4 则HMnO4酸性最强 D 3 下列事实与氢键无关的是 A 液态氟化氢中有三聚氟化氢 HF 3分子存在B 冰的密度比液态水的密度小C 乙醇能与水以任意比混溶而甲醚 CH3 O CH3 难溶于水D H2O比H2S稳定 D 解析 因为HF的极性非常强 而且F原子的半径很小 因此在HF中会产生分子间氢键 通过氢键使得HF相互缔合成三聚氟化氢 HF 3分子 冰中的氢键比液态水中的强 使得水分子排列得很规则 造成体积膨胀 密度变小 乙醇可以和水形成氢键 故乙醇能与水以任意比混溶 而甲醚 CH3 O CH3 与水结构不相似 也不能形成氢键 故难溶于水 物质的稳定性取决于键能的大小 与氢键无关 归纳总结范德华力 氢键和共价键的比较 考向二键的极性和分子极性的关系 解析 采用反例法判断正误 A正确 如O2 H2 N2等 B错误 以极性键结合起来的分子不一定是极性分子 若分子构型对称 正负电荷中心重合 就是非极性分子 如CH4 CO2 CCl4 CS2等 C错误 某些共价化合物如C2H4等也是非极性分子 D错误 非极性分子中不一定含有非极性键 如CH4 CO2 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 A 5 导学号16972277常温下S2Cl2是橙黄色液体 其分子结构如图所示 少量泄漏会产生窒息性气味 遇水易水解 并产生酸性悬浊液 下列关于S2Cl2的说法错误的是 A 为非极性分子B 分子中既含有极性键又含有非极性键C 与S2Br2结构相似 熔沸点S2Br2 S2Cl2D 与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2 2H2OSO2 3S 4HCl A 归纳总结分子极性判断的思维程序和两种思维模型 1 思维程序 2 思维模型 1 根据键的类型及分子的立体构型判断非极性分子 极性分子的判断 首先看键是否有极性 然后再看各键的空间排列状况 键无极性 分子必无极性 O3除外 键有极性 各键空间排列均匀 使键的极性相互抵消 分子无极性 键有极性 各键空间排列不均匀 不能使键的极性相互抵消 分子有极性 共价键的极性与分子极性的关系可总结如下 2 根据中心原子最外层电子是否全部成键判断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 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 真题体验感悟考法 明确考向 考向一共价键 1 2015 安徽卷 7 碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂 其结构如图所示 下列有关该物质的说法正确的是 A 分子式为C3H2O3B 分子中含6个 键C 分子中只有极性键D 8 6g该物质完全燃烧得到6 72LCO2 A 解析 一个碳酸亚乙烯酯分子中含有8个 键 B项不正确 碳酸亚乙烯酯分子中有碳碳非极性键 C项不正确 没有说明是在标准状况下 D项不正确 2 1 2017 江苏卷 丙酮 分子中碳原子轨道的杂化类型是 1mol丙酮分子中含有 键的数目为 解析 1 丙酮 分子中碳原子轨道的杂化类型是甲基中的C形成3个C H 键 1个C C 键 为sp3杂化 羰基中的C形成3个C C 键 一个 键 故C的杂化方式为sp2 据以上分析1mol丙酮分子中含有 键的数目为9mol 答案 1 sp2和sp39mol 2 2016 全国 卷 Ge与C是同族元素 C原子之间可以形成双键 叁键 但Ge原子之间难以形成双键或叁键 从原子结构角度分析 原因是 解析 2 由于Ge原子半径大 Ge原子间形成的 键较长 p p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠 难以形成 键 答案 2 Ge原子半径大 原子间形成的 单键较长 p p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠 难以形成 键 解析 3 CH3CHO中单键为 键 双键中含有1个 键和1个 键 即1molCH3CHO中含6mol 键 4 分子中既含有极性共价键 又含有非极性共价键的化合物有H2O2 N2H4 3 2014 全国 卷 1mol乙醛分子中含有的 键的数目为 4 2014 全国 卷 H与O N S形成的二元共价化合物分子中既含有极性共价键 又含有非极性共价键的化合物是 填化学式 写出两种 答案 3 6NA或6 6 02 1023 4 H2O2 N2H4 考向二配位键 配合物理论 3 2016 全国 卷 37 硫酸镍溶于氨水形成 Ni NH3 6 SO4蓝色溶液 1 Ni NH3 6 SO4中阴离子的立体构型是 答案 1 正四面体形 2 在 Ni NH3 6 2 中Ni2 与NH3之间形成的化学键称为 提供孤电子对的成键原子是 3 氨的沸点 填 高于 或 低于 膦 PH3 原因是 氨是分子 填 极性 或 非极性 中心原子的轨道杂化类型为 解析 2 Ni NH3 6 2 中 由于Ni2 具有空轨道 而NH3中N原子含有孤电子对 两者可通过配位键形成配离子 3 由于NH3分子间可形成氢键 故NH3的沸点高于PH3 NH3分子中 N原子形成3个 键 且有1个孤电子对 N原子的轨道杂化类型为sp3 立体构型为三角锥形 由于空间结构不对称 NH3属于极性分子 答案 2 配位键N 3 高于NH3分子间可形成氢键极性sp3 4 2016 江苏卷 21A Zn CN 4 2 在水溶液中与HCHO发生如下反应4HCHO Zn CN 4 2 4H 4H2O Zn H2O 4 2 4HOCH2CN 1 1molHCHO分子中含有 键的数目为mol 答案 1 3 解析 2 根据HOCH2CN的结构简式可知 CH2 中的C原子形成4个 键 该碳原子采取sp3杂化 C N 中的C原子形成2个 键 2个 键 该碳原子采取sp杂化 答案 2 sp3和sp 2 HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是 HOCH2CN的结构简式 3 与H2O分子互为等电子体的阴离子为 4 Zn CN 4 2 中Zn2 与CN 的C原子形成配位键 不考虑空间构型 Zn CN 4 2 的结构可用示意图表示为 考向三分子的立体构型 答案 1 V形sp3 2 2016 全国 卷 Ge单晶具有金刚石型结构 其中Ge原子的杂化方式为 微粒之间存在的作用力是 解析 2 金刚石中碳原子采取sp3杂化 所以Ge晶体中Ge原子采取sp3杂化 Ge原子间以共价键相结合 答案 2 sp3共价键 3 2016 全国 卷 AsCl3分子的立体构型为 其中As的杂化轨道类型为 答案 3 三角锥形sp3 4 2015 全国 卷 CS2分子中 共价键的类型有 C原子的杂化轨道类型是 写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 答案 4 键和 键spCO2 SCN 或COS等 考向四分子间作用力与分子性质 答案 1 H2O CH3OH CO2 H2H2O与CH3OH均为极性分子 H2O中氢键比甲醇多 CO2与H2均为非极性分子 CO2相对分子质量较大 范德华力较大 解析 1 在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中 沸点从高到低的顺序为H2O CH3OH CO2 H2 原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体 液体的沸点高于气体 H2O与CH3OH均为极性分子 H2O中氢键比甲醇多 所以水的沸点高于甲醇 CO2与H2均为非极性分子 CO2相对分子质量较大 范德华力较大 所以CO2的沸点较高 答案 2 CCl4或SiCl4等 16mol或16 6 02 1023个 水分子与乙醇分子之间形成氢键