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专题二分子结构与性质【知识精讲】知识点一共价键1本质：原子之间形成_。2特征：具有_性和_性。3分类4.键参数(1)键能：键能：气态基态原子形成_化学键释放的最低能量。单位：_，用EAB表示，如HH键的键能为436.0 kJmol1，NN键的键能为946 kJmol1。应为气态基态原子：保证释放能量最低。键能为衡量共价键稳定性的参数：键能越大，即形成化学键时释放的能量越_，形成的化学键越_。结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。(2)键长：键长：形成共价键的两个原子之间的_为键长。因成键时原子轨道发生重叠，键长小于成键原子的原子半径之和。键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。键长越短，键能越_，共价键越_。(3)键角：键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。键角决定了分子的_。多原子分子中共价键间形成键角，表明共价键具有_性。常见分子中的键角：CO2分子中的键角为_，为_形分子；H2O分子中键角为105，为_形(或_形)分子；CH4分子中键角为10928，为_形分子。5等电子原理：原子总数、价电子总数均相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。这样的分子(或微粒)互称为_。问题思考：1怎样判断原子间所形成的化学键是离子键，还是共价键，是极性键还是非极性键？2所有的共价键都有方向性吗？3键和键哪个活泼？知识点二分子的立体构型1价层电子对互斥模型的两种类型价层电子对互斥模型说明的是_的空间构型，而分子的空间构型指的是_的空间构型，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型_；(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型_。2杂化轨道理论当原子成键时，原子的价轨道相互混杂，形成与原轨道数相等的能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的立体构型不同。3价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系(1)杂化轨道理论杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例spBeCl2sp2BF3sp3CH4(2)价层电子对互斥模型电子对数成键对数孤电子对数电子对空间构型分子立体构型实例220直线形直线形BeCl2330三角形正三角形BF321V形SnBr2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O4.配位化合物(1)配位键：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道。(2)配位化合物：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。(3)组成：如对于Ag(NH3)2OH，中心离子为Ag，配体为NH3，配位数为2。问题思考4CH4和H2O的杂化方式是否相同？怎样理解其分子立体结构的不同？知识点三分子的结构与性质1键的极性和分子极性(1)极性键和非极性键(2)极性分子和非极性分子极性分子：正电中心和负电中心_的分子。非极性分子：正电中心和负电中心_的分子。2范德华力及其对物质性质的影响(1)概念：_与_之间存在着的一种把分子聚集在一起的作用力。(2)特点：范德华力_，约比化学键的键能小12个数量级。(3)影响因素：_越大，则范德华力越大。_越大，则范德华力越大。(4)对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的_性质，化学键主要影响物质的_性质。3氢键及其对物质性质的影响：(1)概念：氢键是一种_，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中_的原子之间的作用力。其表示方法为_。(2)特点：大小：介于_和_之间，约为化学键的_分之几，不属于化学键。存在：氢键不仅存在于_，有时也存在于_。氢键也和共价键一样具有_性和_性。(3)对物质性质的影响 主要表现为使物质的熔、沸点_，对电离和溶解等产生影响。4溶解性：(1)“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_。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性_。(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水_，而戊醇在水中的溶解度明显_。(3)如果溶质与水发生反应，将增加物质的溶解度，如_等。问题思考5由极性键形成的分子一定是极性分子吗？6氢键是化学键吗？怎样理解氢键的强、弱对分子熔、沸点的影响？【考点精析】一、范德华力、氢键、共价键的比较(完成下列表格)范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键存在范围双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物特征(有、无方向性和饱和性)强度比较影响强度的因素对于AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大对物质性质的影响影响物质的熔、沸点、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，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点F2Cl2Br2I2，CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3典例导悟1已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：(1)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为_(填“共价键”或“离子键”)。(2)该化合物的立体构型为_，中心原子的杂化类型为_，分子为_(填“极性分子”或“非极性分子”)。(3)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是_。(4)该化合物的沸点与SiCl4 比较，_(填化学式)的高，原因是_。二、等电子原理及应用1常见的等电子体汇总2.应用：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。(1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；(2)硅和锗是良好的半导体材料，他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；(3)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；(4)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，都形成正四面体形立体构型。特别提醒等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。典例导悟21919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：_、_。【高考真题】12011课标全国卷37(3)(4)(3)在BF3分子中，FBF的键角是_，B原子的杂化轨道类型为_，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构型为_。(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为_，层间作用力为_。22011福建理综，30(3)(4)(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间构型是_；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g) H1 038.7 kJmol1若该反应中有4 mol NH键断裂，则形成的键有_mol。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在_(填标号)。a离子键 b共价键 c配位键 d范德华力(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是_(填标号)。aCF4 bCH4 cNH dH2O32011山东理综32(2)(3)(2)H2O分子内的OH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_。(3)H可与H2O形成H3O，H3O中O原子采用_杂化。H3O中HOH键角比H2O中HOH键角大，原因为_ 。42010山东理综，32(1)(3)碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。(1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过_杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠_结合在一起。(3)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中SnBr键的键角_120(填“”、“”“”或“”填空：第一电离能离子半径熔点酸性Si_SO2_NaNaCl_SiH2SO4_HClO4 (4)ClO2常用于水的净化，工业上可用Cl2氧化NaClO2溶液制取ClO2。写出该反应的离子方程式，并标出电子转移的方向和数目： _。【考点集训】1下列物质的分子中既有键，又有键的是()HClH2ON2H2O2C2H4C2H2A B C D2(2011台州质检)下列有关键的说法错误的是()A如果电子云图象是由两个s电子重叠形成的，即形成ss 键Bs电子与p电子形成sp 键Cp电子与p电子不能形成键 DHCl分子里含一个sp 键3(2011青州调研)下列说法不正确的是()A双键、三键中都有键B成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈牢固C因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定D所有原子轨道在空间都具有自己的方向性4(2011兰州调研)下列分子中，各原子均处于同一平面上的是()ANH3 BCCl4 CH2O2 DCH2O5下列推断正确的是()ABF3是三角锥形分子BNH的电子式：，离子呈平面形结构CCH4分子中的4个CH键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的sp 键DCH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个CH 键6(2011合肥模拟)下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是ACO2、H2S BC2H4、CH4 CCl2、C2H2 DNH3、HCl7(2011成都模拟)已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非极性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是极性分子，由此可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律是A分子中所有原子在同一平面内 B分子中不含氢原子C在ABn分子中，A元素为最高正价D在ABn型分子中，A原子最外层电子不一定都成键【能力提升】1均由两种短周期元素组成的A、B、C、D化合物分子，都含有18个电子，它们分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A和C分子中的原子个数比为11，B和D分子中的原子个数比为12。D可作为火箭推进剂的燃料。请回答下列问题：(1)A、B、C、D分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为_(用元素符号回答)。(2)A与HF相比，其熔、沸点较低，原因是_。(3)B分子的空间构型为_形，该分子属于_分子(填“极性”或“非极性”)。由此可以预测B分子在水中的溶解度较_(“大”或“小”)。(4)A、B两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为_(填化学式)，若设A的中心原子为X，B的中心原子为Y，比较下列物质的酸性强弱：HXO_HXO3_HXO4；H2YO3_H2YO4(5)D分子中心原子的杂化方式是 _，由该原子组成的单质分子中包含 _个键，与该单质分子互为等电子体的常见分子的分子式为_。2.某物质的实验式为PtCl42NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是 A配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6B该配合物可能是平面正方形结构 CCl和NH3分子均与Pt4配位D配合物中Cl与Pt4配位，而NH3分子与Pt4不配位 3、下列物质：H3O+ B(OH)4-CH3COO- NH3 CH4中存在配位键的是 A. B. C. D.4.下列过程与配合物的形成无关的是 （ ）。A.除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液 B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失 C.向Fe3+溶液中加入KSCN溶液 D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失5.向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，下列关于实验现象的叙述不正确的是 ( )。A先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失B生成的沉淀为AgCl，它不溶于水，但溶于氨水，重新电离成Ag和ClC生成的沉淀是AgCl，加入氨水后生成了可溶性的配合物Ag(NH3)2ClD若向AgNO3溶液中直接滴加氨水，产生的现象也是先出现白色沉淀后沉淀消失6、已知A、B、C、D、E为中学常见的五种物质，均含元素Y，有的还可能含有元素X、Z，元素X、Y、Z的原子序数依次递增。元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合价依次递增，其中只有B为单质。常温下将气体D通入水中发生反应，生成C和E。工业上以A、空气和水为原料，通过催化氧化法制成E。请回答以下问题：(1)A分子的立体构型是_；从轨道重叠的方式看，B分子中的共价键类型有_。(2)写出中反应的化学方程式：_。(3)工业上，若输送Cl2的管道漏气，用A进行检验时可观察到大量白烟，同时有B生成，写出有关反应的化学方程式：_。7、已知：红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物PCl3和PCl5，氮与氢也可形成两种化合物NH3和NH5。PCl5分子中，磷原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个 3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道，PCl5分子呈三角双锥形。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是_(填分子式)，该分子的形状是_。(2)有同学认为，NH5与PCl5类似，氮原子的1个2s轨道、3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该同学的观点进行评价_。(3)经测定，NH5中存在离子键，氮原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5的电子式是_。8、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I B族。Cu2的核外电子排布式为_。(2)下图是铜的某种氧化物的晶胞结构示意图，可确定该晶胞中阴离子的个数为_。 (3)胆矾CuSO45H2O可写成Cu(H2O)4SO4H2O，其结构示意图如下图：下列说法正确的是_(填字母)。A在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化B在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键 C胆矾是分子晶体，分子间存在氢键D胆矾中的水在不同温度下会分步失去(4)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH3)22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_。(5)Cu2O的熔点比Cu2S的_(填高或低)，请解释原因_。9、配位键是一种特殊的共价键，即共用电子对由某原子单方面提供和另一缺电子的粒子结合。如NH4就是由NH3(氮原子提供电子对)和H(缺电子)通过配位键形成的。据此，回答下列问题：(1)下列粒子中可能存在配位键的是_。ACO2 BH3O CCH4 DH2SO4(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性，试写出其电离方程式： _。(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程，最初科学家提出了两种观点：化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构，设计并完成了下列实验：a将C2H5OH与浓H2SO4反应生成(C2H5)2SO4和水；b将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应，只生成A和H2SO4；c将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂)。如果H2O2的结构如甲所示，实验c中化学反应方程式为(A写结构简式)_。为了进一步确定H2O2的结构，还需要在实验c后添加一步实验d，请设计d的实验方案：_。10.乙炔是有机合成工业的一种原料。工业上曾用CaC2与水反应生成乙炔。(1)CaC2中C22与O22+互为等电子体，O22+的电子式可表示为 ；1molO22+中含有的键数目为 。(2) 将乙炔通入Cu(NH3)2Cl溶液生成Cu2C2红棕色沉淀。Cu+基态核外电子排布式为 。(3) 乙炔与氢氰酸反应可得丙烯腈（H2CCHCN）。丙烯腈分子中碳原子轨道杂化类型是 ；分子中处于同一直线上的原子数目最多为 。(4) CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示）但CaC2晶体中含有的中哑铃形C22的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC2晶体中1个Ca2+周围距离最近的C22数目为 。11.Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等，R与Q同族。Y和Z的离子与Ar原子的电子结构相同且Y的原子序数小于Z。(1)Q的最高价氧化物，其固体属于分子晶体，俗名叫_。(2)R的氢化物的分子的空间构型是_，属于_分子(填“极性”或“非极性”)，它与X形成的化合物可作为一种重要陶瓷材料，其化学式是_。(3)X的常见氢化物的空间构型是_；它的另一种氢化物X2H4是一种火箭燃料的成分，其电子式是_。(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是_和_；Q与Y形成的分子的电子式是_，属于_分子(填“极性”或“非极性”)。12、关于氢键,下列说法正确的是( )A.每一个水分子内含有两个氢键 B.冰、水和水蒸气中都存在氢键C.DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的D.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致13、A、B、C、D四种元素处于同一短周期,在同族元素中，A的气态氢化物的沸点最高,B的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的，C的电负性介于A、B之间，D与B相邻。(1)C的原子的价电子排布式为_。(2)在B的单质分子中存在_个键,_个键。(3)已知B的气态氢化物很容易与H+结合，B原子与H+间形成的键叫_,形成的离子空间构型为_,其中B原子采取的杂化方式是_。(4)在A、B、C、D四种元素形成的电子数相同的四种氢化物中沸点最低的是_(写分子式)，其沸点显著低于其他三种氢化物的原因是_。14、Co(+3价)的八面体配合物CoClmnNH3，若1 mol配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀,则m、n的值是( )A.m=1,n=5 B.m=3,n=4 C.m=5,n=1 D.m=4,n=515、2001年诺贝尔化学奖获得者在“手性催化氢化反应”“手性催化氧化反应”领域作出突出贡献。在有机物A分子中，带“*”碳原子连接着四个不同的原子或原子团，这种碳原子称为手性碳原子。凡有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性。(1) 如上所示的有机物A发生下列反应后其生成物也有光学活性的是( )与乙酸发生酯化反应 与NaOH水溶液共热与新制氢氧化铜反应在催化剂存在下与H2作用在催化剂铜或银存在的条件下被空气氧化A.全部B. C.D.只有(2)下列分子中，没有光学活性的是_,含有两个手性碳原子的是_。A.乳酸 CH3CHOHCOOH B.甘油 CH2OHCHOHCH2OHC.脱氧核糖CH2OHCHOHCHOHCH2CHOD.核糖CH2OHCHOHCHOHCHOHCHO(3)有机物Y分子式为C4H8O3,它有多种同分异构体其中属于多羟基醛，且分子中只有一个手性碳原子的异构体有数种,请写出它们的结构简式，并标出手性碳原子。16、20世纪60年代美国化学家鲍林提出了一个经验规则：设含氧酸的化学式为HnROm,其中(m-n)为非羟基氧原子数。鲍林认为含氧酸的强弱与非羟基氧原子数(m-n)的关系见下表。试简要回答下列问题。按此规则判断H3AsO4、H2CrO4、HMnO4酸性由强到弱的顺序为_ (2)H3PO3和H3AsO3的形式一样,但酸性强弱相差很大。已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，试推断H3PO3和H3AsO3的分子结构_ (3)按此规则判断碳酸应属于_ 酸，与通常认为的碳酸的强度是否一致?_。其可能的原因是_ 17、已知A、B、C、D、E代表五种元素。A元素的三价离子3d能级处于半充满；B元素原子的最外层电子数是内层电子总数的2倍；C的原子轨道中有2个未成对的电子，且与B可形成两种常见的气体；D的原子序数小于A，D与C可形成DC2和DC3两种分子，且DC2是极性分子，DC3是非极性分子；E是短周期元素中除了稀有气体外原子半径最大的元素。试回答下列问题：(1)写出A元素基态原子的电子排布式_；(2)B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序为_(写元素符号)；(3)E与C以11形成的物质的电子式为_；(4)用VSEPR理论判断DC3分子的空间立体结构为_；(5)元素周期表中第一电离能最大的元素是_(填元素符号)。18、D、E、X、Y、Z是周期表中的前20号元素中的5种元素，且原子序数逐渐增大，它们的最简氢化物分子的空间构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、角形(V形)、直线形。回答下列问题：(1)Y的最高价氧化物的化学式为_；(2)上述5种元素中,能形成酸性最强的含氧酸的元素是_，写出该元素的任意3种含氧酸的化学式_；(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为_；(4)D和X形成的化合物，其化学键类型属_，其晶体类型属_；(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是_,此产物与水反应生成两种碱。该反应的化学方程式是_；(6)试比较D和X的最高价氧化物熔点的高低并说明理由: _
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