高考化学一轮复习专题13.2分子结构与性质(讲)(含解析).pdf

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1、 专题 13.2 分子结构与性质 1.了解共价键的主要类型：键和 键，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。2了解简单配合物的成键情况。3了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价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。4了解化学键与分子间作用力的区别，了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。一、共价键 1定义：原子之间通过共用电子对所形成的化学键 2实质：形成共用电子对或电子云重叠 3特征：具有方向性和饱和性 4分类 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 键 电子云“头碰头”重叠 键 电子云“肩并肩”重叠 形成

2、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 原子间有三对共用电子对 【特别提醒】（1）只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于 1.7)时，不会形成共用电子对，而形成离子键。（2）同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。5.键与 键（1）键：沿健轴(两原子核的连线)方向以“头碰头”的方式发生原子轨道(电子云)的重叠所形成的共价键称为 键单键。种类：S-S 重叠，S-P 重叠，P-

3、P 重叠 特点：轴对称(即以成键的两原子核为连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变)（2）键：两个原子沿键轴平行以“肩碰肩”方式发生原子轨道(电子云)重叠所形成的共价 键称为 键。(只有在生成 键后，余下的 p 轨道才能生成 键)特点：镜像对称(重叠形成的电子云由两块形成，分别位于两原子核构成的平面的两侧，互为镜像)（3）键和 键比较 重叠方式：键头碰头；键肩并肩。键的强度：键 键 成键电子：键（S-S；S-P；P-P）；键（P-P）。成键类型：键成单键；键成双键、叁键。（4）判断共价键类型规律：共价单键是 键；而共价双键中有一个 键，另一个是 键；共价三键由一个 键和两个 键组成。6键参

4、数（1）概念 （2）键参数对分子性质的影响 键能越大，键长越短，分子越稳定。7等电子原理 原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如 CO和 N2。【典 型 例 题 1】下 列 微 粒 中 同 时 具 有 离 子 键、共 价 键 和 配 位 键 的 化 合 物 是 （）ANH4Cl B Na2O2 CH3O+DMgO【答案】A【考点定位】本题考查化学键判断【点评】明确离子键和共价键区别是解本题关键，注意配位键也属于共价键，常见的铵盐中含有配位键。一般金属元素与非金属元素形成离子键，同种非金属元素之间形成非极性共价 键，不同种非金属元素之间形成极性共价键，含有

5、孤电子对和含有空轨道的原子之间易形成配位键。【迁移应用 1】关于共价键，下列说法不正确的是 （）A按共用电子对是否偏移，可以把共价键划分为极性键和非极性键 B按原子轨道的重叠方式，分为 键和 键 C按共用电子对的提供方式，分为配位键和普通共价键 D所有分子中都含有共价键【答案】D【解析】试题分析：A共价键划按照组成共价键的原子是否相同分为极性键和非极性键，相同原子形成的共价键没有共用电子对的偏移，为非极性键，不同原子形成的共价键有共用电子对的偏移，为极性键，故 A 正确；B 键按键轴方向采用头碰头的方式重叠，键则是平行键轴方向采用肩并肩的方式重叠，因此可以将共价键按原子轨道的重叠方式，分为 键

6、和 键，故 B 正确；C 配位键由某个原子单方面提供共用电子对，另一个原子提供空的原子轨道成键。普通共价键则是由双方原子各提供一个电子形成一对共用电子对，故 C 正确；D稀有气体分子没有共价键，故 D 错误。故选 D。考点：考查共价键 二、分子的立体结构 1价层电子对互斥理论（1）价层电子对在球面上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。（2）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。电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对立体构型 分子立体构型 实例 键角 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 180 3 3 0 三角形 平面正三角形 BF3 120 2 1 V 形 Sn

7、Br2 105 4 4 0 正四面体形 正四面体形 CH4 10928 3 1 三角锥NH3 107 形 2 2 V 形 H2O 105 2.杂化轨道理论 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，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。3配位键（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：常用“”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如 NH4可表示为，在 NH4中，虽然有一个 NH 键形成过程与其他 3 个 NH 键

8、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 如 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 Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。【总结】VSEPR 模型和分子(离子)立体模型与中心原子杂化类型的确定。化学式 孤电子对数(axb)2 键电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型名称 分子或离子的立体模型名称 中心原子杂化类型 ClO 3 1 4 四面体形 直线形 sp3 HCN 0 2 2 直线形 直线形 sp CHCH 直线形 sp H2S 2 2 4 四面体形 V 形 sp3 SO2 1 2 3 平面三角形 V 形 sp2

9、SO3 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2 NO3 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2 HCHO 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2 NCl3 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3 H3O 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3 ClO3 1 3 4 四面体形 三角锥形 sp3 CH4 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3 PO34 0 4 4 正四面体形 正四面体形 sp3 CH2=CH2 平面形 sp2 C6H6 平面六边形 sp2 CH3COOH sp3，sp2 【特别提醒】（1）判断 VSEPR 模型与分子空间构型时应注意：当分子中的中心原子没有孤电子对

10、时，二者相同，如 CH4。当分子中的中心原子有孤对电子时，二者不同，略去 VSEPR 模型中孤电子对，便得到分子的立体构型，如 NH3的 VSEPR 模型为四面体，而分子构型为三角锥形。（2）价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。（3）杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。（4）杂化轨道只用于形成 键和容纳未参与成键的孤电子对。未参加杂化的 p 轨道形成 键，如 CO2中 C 采取 sp

11、杂化形成 2 个 键，未杂化的 2 个 p 轨道形成 2 个 键。【典型例题 2】用价层电子对互斥理论预测 H2S 和 BF3的立体结构，两个结论都正确的是 （）A直线形；三角锥形 BV 形；三角锥形 C直线形；平面三角形 DV 形；平面三角形【答案】D 【考点定位】考查判断简单分子或离子的构型 【点评】本题考查价层电子对互斥模型和微粒的空间构型的关系，根据价层电子对互斥理论来分析解答，注意孤电子对个数的计算方法，为易错点，注意实际空间构型要去掉孤电子对为解答关键。价层电子对互斥模型(简称 VSEPR 模型)，根据价电子对互斥理论，价层电子对个数=键个数+孤电子对个数 键个数=配原子个数，孤电

12、子对个数=(a-xb)，a 指中心原子价电子个数，x 指配原子个数，b 指配原子形成稳定结构需要的电子个数；分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤对电子；实际空间构型要去掉孤电子对，略去孤电子对就是该分子的空间构型。【迁 移 应 用 2】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 （）ACCl4中 C 原子 sp3杂化，为正四面体形 BBF3中 B 原子 sp2杂化，为平面三角形 CCS2中 C 原子 sp杂化，为直线形 DH2S 分子中，S 为 sp杂化，为直线形【答案】D 考点：考查杂化类型、空间构型等知

13、识。三、分子间作用力与分子的性质 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。（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【特别提醒】aA、B 是电负性很强的原子，一般为 N、O、F 三

14、种元素。bA、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 正电中心和负电中心重合的分子 正电中心和负电中心不重合的分子 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）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，则溶质的溶解度增大。随着溶质分子中憎水基个数的增大，溶质在水

15、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：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ROH 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：HClOHClO2HClO3HClO4。【典型例题 3】碘单质在

16、水溶液中溶解度很小，但在 CCl4中溶解度很大，这是因为 （）ACCl4与 I2分子量相差较小，而 H2O 与 I2分子量相差较大 BCCl4与 I2都是直线型分子，而 H2O 不是直线型分子 CCCl4和 I2都不含氢元素，而 H2O 中含有氢元素 DCCl4和 I2都是非极性分子，而 H2O 是极性分子【答案】D【解析】试题分析：CCl4和 I2都是非极性分子，而 H2O 是极性分子，根据相似相溶原理可知碘单质在水溶液中溶解度很小，但在 CCl4中溶解度很大，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系，故选 D。【考点定位】考查相似相溶原理及其应用【点评】本题考查的是

17、相似相溶原理，注意物质相互溶解的性质与分子的极性和非极性有关，与相对分子质量、是否是直线形分子、是否含有氢元素等没有直接的关系。相似相溶原理是指由于极性分子间的电性作用，使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂，含有相同官能团的物质互溶。【迁移训练 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，密度变小 CCH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高 DHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱【答案】B 考点：考查氢键 考点

18、一：分子的空间构型与杂化方式的判断 1根据分子结构式进行推断（1）公式：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（2）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。（3）中心原子孤电子对数的判断方法：依据经验公式进行计算：对 于 通 式AXnm中 心 原 子(A)未 用 于 成 键 的 孤 电 子 对 数 A的族序数X能接受的最多电子数mn2；如SO24中 的 孤 电 子 对 数 624220、NH4中的孤电子对数54120、HCN 中的孤电子对数41320。根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数。如

19、HCN：结构简式(HCN)，中心原子 C 形成两个 键，C 原子的四个价电子全部参与成键无孤电子对；H2O：结构式(HOH)，中心原子 O 形成两个 键，O 只有两个价电子参与成键，还余四个电子形成两对孤电子对。2根据分子的空间构型推断杂化方式 多原子(3 个或 3 个以上)分子的立体结构与中心杂化方式的对照：分子的立体结构 正四面体形 三角锥形 V 形 平面三角形 V 形 直线形 杂化类型 sp3 sp2 sp （1）只要分子构型为直线形的，中心原子均为 sp 杂化，同理，只要中心原子是 sp 杂化的，分子构型均为直线形。（2）只要分子构型为平面三角形的，中心原子均为 sp2杂化。（3）只要

20、分子中的原子不在同一平面内的，中心原子均是 sp3杂化。（4）V 形分子的判断需要借助孤电子对数，孤电子对数是 1 的中心原子是 sp2杂化，孤电子对数是 2 的中心原子是 sp3杂化。3根据等电子体原理结构相似推断 如：CO2是直线形分子，CNS、NO2、N3与 CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用 sp 杂化。【典型例题 4】下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 （）ABeCl2与 BF3 BCO2与 SO2 CCCl4与 NH3 DC2H2和 C2H4【答案】C【解析】【考点定位】考查原子轨道杂化方式及杂化类型判断 【点评】本题考查了原子杂化类型的判断，根据价层

21、电子对互斥理论来分析解答，注意孤电子对个数=(a-xb)中各个字母的含义，根据价层电子对互斥理论确定中心原子杂化类型，价层电子对个数=键个数+孤电子对个数，键个数=配原子个数，孤电子对个数=(a-xb)，a指中心原子价电子个数，x 指配原子个数，b 指配原子形成稳定结构需要的电子个数。【迁移应用 4】下列说法正确的是 （）ACHCl3是正四面体形 BH2O 分子中氧原子为 sp2杂化，其分子几何构型为 V 形 C二氧化碳中碳原子为 sp 杂化，为直线形分子 DNH4是三角锥形【答案】C【解析】试题分析：A.甲烷中 4 个共价键完全相同为正四面体，CHCl3分子的 4 个共价键不完全相同，所以不

22、是正四面体，A 项错误；B.H2O 分子中 O 原子的价层电子对数=2+12（6-12）=4，为sp3杂化，含有 2 个孤电子对，分子为 V 形，B 项错误；C.二氧化碳中 C 原子的价层电子对数=2+12（4-22）=2，为 sp 杂化，分子为直线形，C 项正确；D.NH4+中 N 原子的价层电子对数=4+12（5-1+41）=4，为 sp3杂化，不含有孤电子对，为正四面体形，D 项错误，答案选 C。考点：考查杂化轨道类型及分子构型的判断。考点二：化学键与分子的极性 1.键的极性、分子空间构型与分子极性的关系：类型 实例 键的极性 空间构型 分子极性 X2 H2、N2 非极性键 直线形 非极

23、性分子 XY HCl、NO 极性键 直线形 极性分子 XY2(X2Y)CO2、CS2 极性键 直线形 非极性分子 SO2 极性键 V 形 极性分子 H2O、H2S 极性键 V 形 极性分子 XY3 BF3 极性键 平面正三角形 非极性分子 NH3 极性键 三角锥形 极性分子 XY4 CH4、CCl4 极性键 正四面体形 非极性分子 2.微粒间作用力及对物质性质的影响 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的力，又称分子间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原子间通过共用电子对所形成的相互作用 作用力 中电负性很强的原子之间的作用力 作用粒子 分子或原

24、子(稀有气体)氢原子，氟、氮、氧原子(分子内、分子间)原子 特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 强度比较 共价键氢键范德华力 影响强度的因素 随着分子极性和相对分子质量的增大而增大 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于 AHB，A、B 的电负性越大，B 原子的半径越小，氢键键能越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定 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 F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水

25、中的溶解度增大，如熔沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3 影响分子的稳定性 共价键键能越大，分子稳定性越强 【典 型 例 题5】下 列 分 子 中，属 于 含 有 极 性 键 的 非 极 性 分 子 的 一 组 是 （）ASO2、CCl4 BBF3、CO2 CH2、N2 DNH3、H2O【答案】B 【考点定位】考查键的极性和分子的极性的判断 【点评】分子极性是指正负电荷重心是否重合，具体可以这样判断：如果是双原子分子那么键的极性就决定了分子极性；如果是 ABn 型就看这些键的极性能否抵消，解答时注意共价键极性和分子极性的判断方法。【迁移应用 5】实验测得 BeCl2为共价化合物，两个 BeCl 键间的夹角为 180，由此可判断BeCl2属于（）A由极性键形成的极性分子 B由极性键形成的非极性分子 C由非极性键形成的极性分子 D由非极性键形成的非极性分子【答案】B 考点：考查化学键与分子的极性