(新)2022届高考化学考点58 分子结构与性质-备战年高考化学考点一遍过.doc
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1、考点58 分子结构与性质一、共价键1共价键的定义、本质与特征(1)定义:原子间通过共用电子对(电子云的重叠)所形成的相互作用。(2)本质:在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。(3)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共价键的分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键原子轨道“头碰头”重叠键原子轨道“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移原子间共用电子对的数目单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对三键原子间有三对
2、共用电子对键、键的区别共价键键键电子云重叠方式头碰头肩并肩类型ss 键、 sp 键、 pp 键pp 键电子云对称特征轴对称镜面对称存在规律共价单键是键;共价双键中有一个是键,另一个是键;共价三键由一个键和两个键组成注意:(1)s轨道与s轨道重叠形成键时,电子不是只在两核间运动,而是在两核间出现的概率较大。(2)因s轨道是球形的,故s轨道和s轨道形成键时,无方向性。两个s轨道只能形成键,不能形成键。(3)两个原子间可以只形成键,但不能只形成键。3键参数键能、键长、键角键能:气态基态原子形成 1 mol化学键释放的最低能量。键能越大,化学键越稳定。 键长:形成共价键的两个原子之间的核间距
3、。键长越短,往往键能越大,共价键越稳定。键角:在多原子分子中,两个共价键之间的夹角。它是描述分子立体结构的重要参数。键参数的关系4等电子原理等电子体:原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。如N2与CO、O3与SO2是等电子体,但N2与C2H2不是等电子体。等电子原理:等电子体具有相似的化学键特征,它们的许多性质相近,此原理称为等电子原理,例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。常见的等电子体:N2与CO,CO2与N2O,O3、与SO2,、与SO3,、与,与B3N3H6(硼氮苯)等。二、分子的立体结构1杂化轨道理论当原子成键时,原子内部能量相近的原子轨道相互混杂,形成与原轨道数相
4、等且能量相同的杂化轨道。杂化过程杂化轨道理论预测分子的立体构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型典例sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28'四面体形CH42价层电子对互斥理论含义价层电子对互斥理论认为,分子的立体构型是价层电子对相互排斥的结果,价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对,包括键电子对和中心原子上的孤电子对(未形成共价键的电子对)。分子中的价层电子对由于排斥力作用而趋向于尽可能远离以减小排斥力,分子尽可能采取对称的立体构型。电子对之间的夹角越大,排斥力越小。价层电子对互斥模型电子对数成键电子对
5、数孤电子对数价层电子对立体构型分子的立体构型典例220直线形直线形BeCl2330三角形三角形BF321V形SnBr2440四面体正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O价层电子对互斥模型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。(1)当中心原子上无孤电子对时,二者的构型一致;(2)当中心原子上有孤电子对时,二者的构型不一致。3配位键和配位化合物(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
6、,B表示提供空轨道的原子。如可表示为,在中,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。易错警示(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)一般情况下,键比键强度大,但有特殊情况,必要时须先进行键能计算,然后才能判断。(3)判断共价键的极性可以根据两成键原子的电负性差值,电负性差值为0形成非极性键,差值越大键的极性越强,
7、一般差值大于1.7时形成的是离子键。(4)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。4分子或离子立体构型的判断方法(1)键电子对数的确定由分子式确定键电子对数。例如,H2O的中心原子为O,O有2对键电子对;NH3的中心原子为N,N有3对键电子对。(2)中心原子上的孤电子对数的确定中心原子上的孤电子对数=(axb)。式中a为中心原子的价电子数,对于主族元素来说,价电子数等于原子的最外层电子数;x为与中心原子结合的原子数;b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1,其他原子为“8该原子的价电子数”)。例如,SO2的中心原子为S,S的价
8、电子数为6(即S的最外层电子数为6),则a=6;与中心原子S结合的O的个数为2,则x=2;与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2,则b=2。所以,SO2的中心原子S上的孤电子对数=×(62×2)=1。一些常见的分子、离子的价层电子对数和立体构型如下表。分子或离子键电子对数中心原子上的孤电子对数价层电子对数立体构型axb(axb)分子CO2242202直线形BeCl2222102直线形SO2262213V形SO3363203平面三角形NH3353114三角锥形H2O262124V形CH4(CCl4)444104正四面体形离子H3O+361=53114三角锥形34+2=632
9、03平面三角形46+2=84204正四面体形37+1=83214三角锥形5分子中中心原子的杂化类型的判断方法(1)由杂化轨道数判断杂化轨道用来形成键和容纳孤电子对,杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的键个数代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型CO20+2=2spCH2O0+3=3sp2CH40+4=4sp3SO21+2=3sp2NH31+3=4sp3H2O2+2=4sp3(2)根据杂化轨道的立体构型判断若杂化轨道立体构型为正四面体形或三角锥形,则分子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道立体构型为平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道立体构型为直线形,则分子的中心原子发生
10、sp杂化。(3)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°28',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。(4)根据等电子体原理结构相似进行推断,如CO2是直线形分子,CNS、与CO2是等电子体,所以粒子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。6分子立体构型、键的极性与分子的极性分子类型键角分子立体构型键的极性分子的极性代表物(举例)A(单原子分子)球形非极性稀有气体A2180°直线形非极性非极性H2、N2、O2、I
11、2AB180°直线形极性极性HF、HCl、NOAB2180°直线形极性非极性CO2、CS2AB2<180°V形极性极性H2O、SO2、NO2A460°正四面体形非极性非极性P4AB3120°平面正三角形极性非极性BF3、BCl3、SO3AB3<109°28'三角锥形极性极性NH3、NCl3、PCl3AB4109°28'正四面体形极性非极性CH4、CCl4、SiF4AB3C、ABC3、AB2C2键角不等四面体形极性极性CH3Cl、CHCl3、CH2Cl2三、分子间作用力与分子的性质1分子间作用力(1
12、)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范德华力和氢键。(3)强弱:范德华力<氢键<化学键。(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,组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增大,分子的极性越大,范德华力也越大。(5)氢键形成:已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,称为氢键。表示方法:AHB说明:a.A、B为电负性很强的原子,一般为N、O、F三种元素的原子。b
13、.A、B可以相同,也可以不同。特征:具有一定的方向性和饱和性。分类:氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。分子间氢键对物质性质的影响主要表现为使物质的熔、沸点升高,对电离和溶解度等产生影响。2分子的性质(1)分子的极性类型非极性分子极性分子形成原因正电荷中心和负电荷中心重合的分子正电荷中心和负电荷中心不重合的分子存在的共价键非极性键或极性键非极性键或极性键分子内原子排列对称不对称(2)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。如果存在氢键,则溶剂与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。如乙醇与水互溶,而戊醇在水中的
14、溶解度明显减小。如果溶质与水发生反应,将增大物质的溶解度,如SO2等。(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镜像,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。手性碳原子:在有机物分子中,连有四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(4)无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸分子之所以能显示酸性,是因为其分子中含有OH,而OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H+而显示一定的酸性。如HNO3、H2SO4的结构式分别是、。易错警示(1)极性分子中可能含有非极性键,如H2O2为极性分子,但含有非极性共价键OO键。(2)只
15、含有极性键的分子可能是非极性分子,如CH4、CO2等分子中只含有极性键,属于非极性分子。无机含氧酸分子的酸性判断及比较方法(1)无机含氧酸分子之所以能显酸性,是因为其分子中含有OH,OH上的氢原子在水分子的作用下能电离出H+而显一定的酸性。如HNO3、H2SO4的结构式分别是。(2)同一种元素的含氧酸的酸性强弱规律及原因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,R相同时,n值越大,R的正电性越强, ROH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+,酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO,n=1;
16、H2SO4可写成(HO)2SO2,n=2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理,酸性:HNO3>HNO2,HClO4>HClO3>HClO2>HClO。考向一 共价键的类别、键参数典例1 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族元素的原子间易形成离子键C水分子可表示为HOH,分子的键角为180°DHO键键能为462.8 kJ·mol1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×462.8 kJ【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
17、,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,二者易形成离子键,B正确;水分子立体构型为V形,两个HO键的键角约为105°,C错误;断裂2 mol HO键吸收2×462.8 kJ能量,而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量,D错误。【答案】B1(1)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 。(2)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是 。(3)1 mol乙醛分子中含有的键的数目为 。(4)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
18、物是 (填化学式,写出两种)。(5)石墨晶体中,层内CC键的键长为 142 pm,而金刚石中CC键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在CC间的共价键,而石墨层内的 CC间不仅存在共价键,还有键。考向二 价电子对互斥理论及其应用典例1 下列描述中正确的是ACO2分子的立体构型为V形B的立体构型为平面三角形CSF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构DSiF4和的中心原子均为sp3杂化【解析】CO2分子中C原子形成2个键,孤电子对数为0,为直线形分子;中Cl原子形成3个键,孤电子对数为=1,为三角锥形离子;SF6中S原子最外层电子数为6×2=12;SiF4分子中Si原子形成4个键
19、,孤电子对数为0,为sp3杂化,中S原子形成3个键,孤电子对数为=1,为sp3杂化,D正确。【答案】D2用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是ASO2、CS2、HI都是直线形的分子BBF3键角为120°,SnBr2键角大于120°CCH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子考向三 杂化轨道理论及其应用典例1 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s
20、p杂化,为直线形DH2S分子中,S为sp杂化,为直线形【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。【答案】D3下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是ACO2与SO2BCH4与NH3CBeCl2与BF3DC2H2与C2H4“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价层电子对数234杂化类型sp
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