高考化学一轮复习物质结构与性质第2节分子结构与性质教师用书新人教版选修3.pdf

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1、精品教案可编辑第二节分子结构与性质考纲定位1.了解共价键的形成、极性、类型(键、键)，了解配位键的含义，能用键长、键能、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)，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。3了解范德华力的含义及对物质性质的影响。4了解氢键的含义，能列举含氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。考点 1|共价键及其键参数基础知识整合1共价键(1)共价键的本质与特征本质：在原子之间形成共用电子对。特征：具有方向性和饱和性。如O 与 H 形成 2 个 O H 共价键且共价键夹角约为105。(2)共价键类型

2、精品教案可编辑2共价键的键参数(1)定义键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键角：两个共价键之间的夹角。(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。应用体验 1有以下物质：HF，Cl2，NH3，N2，N2H4，C2H6，H2，C2H5OH，HCN(CHN)，只含有极性键的是_；只含有非极性键的是_；既有极性键，又有非极性键的是_；只有 键的是 _；既有 键又有 键的是 _；含有由两个原子的s 轨道重叠形成的键的是 _。提示 2已知 H H、H O、O=O的键能分别为a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol，则

3、精品教案可编辑H2(g)12O2(g)=H2O(g)的 H_。提示(a12c2b)kJ/mol考点多维探究角度 1 共价键及其类型判断1下列说法中不正确的是()A 键比 键重叠程度大，形成的共价键强B两个原子之间形成共价键时，最多有一个键C气体单质中，一定有键，可能有键D N2分子中有一个键，两个键C单原子分子(如稀有气体分子)无共价键，也无键。2(1)(2016全国乙卷节选)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)分子中含有键_ 个，键_ 个。解析(1)锗虽然与

4、碳为同族元素，但比碳多了两个电子层，因此锗的原子半径大，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。(2)双键中含一个键和 键。答案(1)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(2)2 83 NN键的键能为946 kJ mol 1，N N 键的键能为193 kJ mol1，则一个 键的平均键能为_，说明N2中 _ 键比 _键稳定(填“”或“”)，故精品教案可编辑N N_加成(填“难”或“易”)。解析 一个 键的平均键能为946 1932kJ/mol 376.5 kJ/mol193 kJ/mol。答案

5、376.5 kJ/mol 难共价键的理解应注意的5 点(1)碳碳三键和碳碳双键的键能不是碳碳单键的键能的3 倍和 2 倍，原因是这些键的类型不完全相同。(2)键长约等于成键两原子的半径之和，实际上，由于轨道的重叠，前者比后者略小一些。(3)键与 键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般键比 键稳定。(4)并不是所有的共价键都有方向性，如 s-s 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。(5)两原子形成键后能否形成键与两原子间的键长有关。角度 2 键参数的应用4(2017安顺模拟)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

6、分理由是()【导学号：95812289】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CNH3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 CA、B 项事实不充分；D 项事实说明的NH3为平面三角形。5(1)(2015山东高考节选)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJ mol 1，F F 键的键能精品教案可编辑为 159 kJ mol1，Cl Cl 键的键能为242 kJ mol 1，则

7、ClF3中 Cl F 键的平均键能为_kJ mol 1。(2)(2015浙江高考节选)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已知：化学键C HC CC=CH H键能/kJ mol1412348612436计算上述反应的H _kJ mol 1。解析(1)设 Cl F 键的平均键能为x。根据反应的焓变反应物的键能总和生成物的键能总和可知，Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)的 H 242 kJ mol1 159 kJ mol 1 36x313 kJ mol1，则x 172 kJ mol 1。(2)制备苯乙烯需断开2 mol C H 键，生成1 mol H H 键，同时在 C C 键的基础上生成C=C 键

8、，因此生成1 mol苯乙烯吸收的热量为2 412 kJ824 kJ，放出的热量为436 kJ(612 348)kJ 700 kJ，根据反应热的定义可知，H 824 kJ mol 1 700 kJ mol1 124 kJ mol1。答案(1)172(2)124化学反应中H的计算公式H反应物的总键能之和生成物的总键能之和考点 2|分子的立体构型基础知识整合1用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型精品教案可编辑(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。a为中心原子的价电子数，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。但对于

9、离子的a为中心原子的价电子数加或减电荷数，如CO23的a42，NH4的a51。(2)示例分析2.用杂化轨道理论推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实例sp2180 直线形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp3410928四面体形CH43.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和立体结构，许多性质相精品教案可编辑似，如 N2与 CO、O3与 SO2、N2O 与 CO2、CH4与 NH4等。应用体验 1填表物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子立体构型中心原子杂化类型CS2HCHONCl3SO24H3O提示 0

10、2 直线形直线形sp0 3 平面三角形平面三角形sp21 4 四面体形三角锥形sp30 4 正四面体形正四面体形sp31 4 四面体形三角锥形sp32写出与CCl4互为等电子体的分子或离子有_。提示 SiCl4、CBr4、SO24、CF4等考点多维探究角度 1 推测分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型1指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型(1)H2S_，CO2_，PH3_，PCl3_，BF3_，HCN_，HCHO_，SO2_，SiH4_。(2)NH4_，NO2_，SO24_，SO23_，ClO3_，ClO4_，SiO23_。精品教案可编辑答案(1)V 形、sp3直线形、sp 三

11、角锥形、sp3三角锥形、sp3平面三角形、sp2直线形、sp 平面三角形、sp2V 形、sp2正四面体形、sp3(2)正四面体形、sp3V 形、sp2正四面体形、sp3三角锥形、sp3三角锥形、sp3正四面体形、sp3平面三角形、sp22(1)(2016全国乙卷)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_。(2)(2016全国甲卷)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是_，NH3中心原子的杂化类型是 _。(3)(2016全国丙卷)AsCl3分子的立体构型为_，其中As 的杂化轨道类型为_。(4)(2016江苏高考)HOCH2CN 分子中碳原子轨道的

12、杂化类型是_。解析(1)Ge 单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为sp3，因此 Ge 原子的杂化方式也为sp3。微粒之间存在的作用力为共价键。(2)SO24中，S 原子的价层电子对数为6224，成键电子对数为4，故 SO24的立体构型为正四面体。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。(3)As 原子的价电子排布式为4s24p3，最外层有5 个电子，则AsCl3分子中 As 原子形成 3 个 As Cl 键，且含有 1 对未成键的孤对电子，则 As 的杂化轨道类型为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(4)根据 HOC

13、H2CN 的结构简式为可知，“CH2”中的 C 原子形成4个 键，该碳原子采取sp3杂化；“CN”中的 C 原子形成1 个 键、2 个 键，该碳原子采取 sp 杂化。答案(1)sp3共价键精品教案可编辑(2)正四面体sp3(3)三角锥形sp3(4)sp3和 sp3(1)(2015江苏高考)CH3COOH 中 C 原子轨道杂化类型为_。(2)(2014海南高考)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。(3)(2014江苏高考)醛基中碳原子的轨道杂化类型是_；1 mol乙醛分子中含有的 键的数目为 _。解析(1)CH3COOH中，甲基中 C 原子与其他原子形成4 个 键，故 C

14、 原子采取sp3杂化；而羧基中C 原子形成3 个 键和 1 个 键，故 C 原子采取的是sp2杂化。(2)金刚石中C 形成 4 个 键，属于 sp3杂化；石墨烯中C 形成 3 个 键且无孤电子对，属于 sp2杂化。(3)中 C 形成 3 个 键，属于 sp2杂化，1 mol中有 键 6NA。(4)分子中 CH3和 CH2中的 C 原子都采用sp3杂化，碳碳双键中的C 原子采用 sp2杂化。(5)根据 C、N、O 成 键数和孤电子对数确定杂化类型。答案(1)sp3和 sp2(2)sp3sp2精品教案可编辑(3)sp26NA(或 6 mol)(4)sp3、sp2(5)sp2sp3sp3判断中心原子

15、杂化轨道类型的两种方法(1)利用价层电子对数确定三种杂化类型2 对 sp 杂化，3 对 sp2杂化，4 对 sp3杂化。(2)根据 键数与孤电子对数含 C 有机物：2 个 sp,3 个 sp2,4 个 sp3含 N 化合物：2 个 sp2,3 个 sp3含 O(S)化合物：2 个 sp3角度 2 分子或粒子中键角的大小比较4比较下列分子或离子中键角大小。(1)H2O_H3O，NH3_NH4。(2)H2O_H2S，NH3_PH3。(3)SO3_CCl4，CS2_SO2。解析(1)H2O 与 H3O，NH3与 NH4的中心原子均采用sp3杂化，孤电子对越多，斥力越大，键角越小。(2)H2O 与 H

16、2S，NH3与 PH3中键长不同，键长越长，斥力越小，键角越小。(3)杂化不同，键角不同。答案(1)(3)5(2014山东高考节选)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。【导学号：95812290】精品教案可编辑(1)图甲中，1 号 C 与相邻 C 形成 键的个数为 _。(2)图乙中，1 号 C 的杂化方式是_，该C 与相邻C 形成的键角_(填“”“sp2sp3。角度 3 等电子原理及其应用6(1)(2015全国卷)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_。(2)根据等电子原理，仅由

17、第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_ 和_。(3)在短周期元素组成的物质中，与NO2互为等电子体的分子有_、_。(4)(2015江苏高考)与 H2O 互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)，阴离子为_。(5)(2014江苏高考)与 OH互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。精品教案可编辑(6)与 SO3互为等电子体的阴离子为_。(7)与 N2互为等电子体的分子是_，阴离子是 _，阳离子是 _。答案(1)CO2、SCN(或 COS 等)(2)N2CO N2O CO2(3)SO2O3(4)H2FNH2(5)HF(6)CO23或 NO3(7)CO CN或 C22NO常见的等电

18、子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO2、N3AX216直线形CO23、NO3、SO3AX324平面三角形SO2、O3、NO2AX218V 形CCl4、SO24、PO34、ClO4AX432正四面体形PO33、SO23、ClO3AX326三角锥形C22、CO、N2、CNAX10直线形CH4、NH4、SiH4AX48正四面体形NH3、PH3、H3OAX38三角锥形考点 3|粒子间作用力和分子的性质基础知识整合1配位键与配位化合物(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)配位键电子对给予接受键配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共

19、价键。精品教案可编辑(3)配合物的组成如Cu(NH3)4SO4配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。2分子间作用力分子之间普遍存在的相互作用力(1)分子间作用力包括范德华力和氢键两类。范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。(2)强弱：范德华力 氢键 化学键。(3)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，对于组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增强。(4)氢键形成与表示已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为

20、裸露的质子)与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力，称为氢键。可表示为A HB精品教案可编辑(A、B 一般指 O、N、F，A、B 可以相同也可以不同)。特征：具有一定的饱和性和方向性。如在冰中每个H2O 分子周围四面体的4 个方向形成 4 个氢键。分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。其中分子间氢键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。3分子的性质(1)分子的极性(2)分子溶解性“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。若能形成氢键，则溶剂和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，如乙醇和水互

21、溶(C2H5OH 和 H2O 中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。分子与 H2O 反应，也能促进分子在水中的溶解度，如SO2、NO2。(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：具有手性碳原子的分子。精品教案可编辑手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，(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

22、性：HClOHClO2HClO3NH，所以 NH3中共用电子对偏向N 原子，而在 NF3中，共用电子对偏向F 原子，偏离N 原子。(2)Cu2中存在空轨道，而 OH中 O 原子有孤电子对，故 O 与 Cu 之间以配位键结合。(3)键的数目为：(482)NA 14NA。答案(1)N、F、H 三种元素的电负性：FNH，在 NF3中，共用电子对偏向F 原子，偏离 N 原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2 形成配位键精品教案可编辑(2)(3)离子键、共价键、配位键、氢键 14NA2(2017昭通模拟)配位化学创始人维尔纳发现，取 CoCl3 6NH3(黄色)、CoCl3 5NH3(紫红色)、CoCl

23、3 4NH3(绿色)和 CoCl3 4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，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3 mol、2 mol、1 mol和 1 mol。【导学号：95812291】(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)CoCl3 4NH3(绿 色)和CoCl3 4NH3(紫 色)的 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 沉淀量为3 mol、2 mol、1 mol和 1 mol，可知四

24、种配合物中能电离出来的Cl即外界 Cl分别有 3、2、1、1 个，故它们的化学式分别Co(NH3)6Cl3，Co(NH3)5ClCl2，Co(NH3)4Cl2Cl。答案(1)Co(NH3)6Cl3Co(NH3)5ClCl2Co(NH3)4Cl2Cl(2)它们互为同分异构体(3)6角度 2 分子间作用力(氢键与范德华力)的判断及应用3下列说法中正确的是()A卤化氢中，以HF 沸点最高，是由于HF 分子间存在氢键B邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高CH2O 的沸点比HF 的沸点高，是由于水中氢键键能大精品教案可编辑D氢键 X HY 的三个原子总在一条直线上AB 项，分子内氢键使熔、沸

25、点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C 项，水中氢键键能比 HF 中氢键键能小；D 项，X HY 的三原子不一定在一条直线上。4氨气溶于水时，大部分 NH3与 H2O 以氢键(用“”表示)结合形成NH3H2O 分子。根据氨水的性质可推知NH3H2O 的结构式为()B根据 NH3H2ONH4OH可知 NH3H2O 的结构式为5(1)(2016全国甲卷)在Ni(NH3)62 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_。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”)。(2)(2014全 国 卷)乙 酸 的 沸 点 明 显

26、高 于 乙 醛，其 主 要 原 因 是_。解析(1)Ni(NH3)62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。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精品教案可编辑个 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。(2)乙酸分子之间能形成氢键，乙醛分子之间不能形成氢键，导致乙酸的沸点高于乙醛。答案(1)配位键、N 高于、NH3分子间可形成氢键、极性(2)CH3COOH存在分子间氢键氢键的理解(1)氢键属于一种较强的分子间作用力，

27、不是化学键。(2)有氢键的物质，分子间也有范德华力，但有范德华力的物质分子间不一定有氢键。(3)一个氢原子只能形成一个氢键，这是氢键的饱和性。(4)氢键分为分子内氢键和分子间氢键，形成分子间氢键的物质的熔沸点反常的高。(5)氢键可表示为A H B，A、B 是 N、O、F 中的一种或两种，A、B 可相同也可以不同。角度 3 分子的某些性质(极性、溶解性、酸性、手性等)6下列说法不正确的是()A HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强B苹果酸含有 1 个手性碳原子CHCl、NH3、C2H5OH 均易溶于水的原因之一是与H2O 分子均形成氢键D以极性键结合的分子不一定是极性分子CH

28、Cl 与 H2O 不能形成氢键。7(2017开封模拟)(1)如图所示是H2O2的空间构型，H2O2分子中每个氧原子都是_ 杂化，H2O2为_(填“极性”或“非极性”)分子。精品教案可编辑(2)H2S 和 H2O2的主要物理性质如表所示：熔点/K沸点/K水中的溶解度(标准状况)H2S1872022.6H2O2272423以任意比互溶H2S 和H2O2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因是_。(3)已知高碘酸有两种形式，化学式分别为H5IO6()和 HIO4，前者为五元酸，后者为一元酸。请比较二者酸性强弱：H5IO6_HIO4。(填“”“”或“”)解析(1)H2O2的空间不对称，正、负电荷中心不重合，为极性分子。(2)H2O2分子间易形成氢键又能与H2O 分子间形成氢键，故H2O2沸点较高，易溶于水。(3)HIO4比 H5IO6非羟基氧多，酸性强。答案(1)sp3极性(2)H2O2分子间存在氢键，溶于水后也可与H2O 形成氢键(3)H2SO3(5)HNO2、HNO3H2SO3(6)SO24共价键和配位键H2O H2O 与 Cu2的配位键比NH3与 Cu2的弱