化学3.2 分子结构与性质 新人教版(选修3) .ppt
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1、第第2 2节分子结构与性质节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-3-基础梳理考点突破1.共价键的本质与特征共价键的本质是原子之间形成共用电子对;方向性和饱和性是共价键的特征。2.共价键的种类-4-基础梳理考点突破-5-基础梳理考点突破4.等电子原理
2、原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征,它们的许多性质相似,如CO和N2。-6-基础梳理考点突破自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)键可以绕键轴旋转,键不能绕键轴旋转()(2)气体单质中一定存在键,可能存在键()(3)只有非金属原子之间才能形成共价键()(4)在所有分子中都存在化学键()(5)键比键的电子云重叠程度大,形成的共价键强()(6)键能单独形成,而键一定不能单独形成()(7)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()(8)键长等于成键两原子的半径之和()(9)所有的共价键都有方向性()(10)O2分子中仅含非极性键
3、()(11)CH4与互为等电子体()-7-基础梳理考点突破1.键与键的判断方法(1)依据重叠方式判断:s电子与s电子、p电子形成的共价键一定是键。(2)依据单、双键进行判断:共价单键是键,共价双键中含有一个键和一个键;共价三键中含有一个键和两个键。(3)依据强度方式判断:键的强度较大,较稳定。键活泼,比较容易断裂。注意NN中的键强度较大。2.极性键与非极性键的判断(1)看形成共价键的两原子:不同种元素的原子之间形成的是极性共价键;同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。(2)看电子对的偏移:有偏移的为极性键,无偏移的为非极性键。(3)看电负性:成键原子电负性不同,即不同种元素形成的为极性键。-
4、8-基础梳理考点突破-9-基础梳理考点突破4.根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型,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,它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、的原子数目和价电子总数都相等,它们互为等电子体,都形成正四面体形。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。-10-基础梳理考点突破例1(2015山东理综,33节选)已知反应Cl2(g)+3F2(g)=2C
5、lF3(g)H=-313kJmol-1,FF键的键能为159kJmol-1,ClCl键的键能为242kJmol-1,则ClF3中ClF键的平均键能为kJmol-1。(2)(2015全国,37节选)碳在形成化合物时,其键型以共价键为主,原因是。CS2分子中,共价键的类型有。方法技巧反应热与键能:H=反应物总键能-生成物总键能。答案:(1)172(2)C有4个价电子且半径小,难以通过得或失电子达到稳定电子结构键和键-11-基础梳理考点突破-12-基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练1.已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物,试根据有关信息完成下列问题:(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。1m
6、ol冰中有mol氢键。用球棍模型表示的水分子结构是。-13-基础梳理考点突破(2)已知H2O2分子的结构如图所示。H2O2分子不是直线形的,两个氢原子犹如在半展开的书的两面上,两个氧原子在书脊位置上,书页夹角为9352,而两个OH键与OO键的夹角均为9652。试回答:H2O2分子的电子式是,结构式是。H2O2分子是含有键和键的分子。(填“极性”或“非极性”)H2O2难溶于CS2,简要说明理由:。H2O2中氧元素的化合价是,简要说明原因:。-14-基础梳理考点突破答案:(1)2B(2)HOOH极性非极性极性因H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2-1
7、价因OO键为非极性键,而OH键为极性键,共用电子对偏向氧,故氧为-1价解析:(1)在冰中,每个水分子与周围的4个水分子形成4个氢键,按“均摊法”计算,相当于每个水分子有2个氢键;水分子为V形结构。(2)由H2O2的空间结构可知,H2O2是极性分子,分子内既有极性键,又有非极性键;根据“相似相溶”规律可知H2O2难溶于CS2。-15-基础梳理考点突破2.(2016广东模块学业考试)O3能吸附有害紫外线,是人类赖以生存的保护伞。O3分子的结构如图所示。呈V形,键角116.5。三个氧原子以一个氧原子为中心,与另外两个氧原子分别构成一个非极性共价键:中间氧原子提供2个电子,旁边两个氧原子分别各提供1个
8、电子,构成一个特殊的化学键三个氧原子均等地享有这4个电子。请回答:(1)题中非极性共价键是(填“”或“”,下同)键,特殊的化学键是键。-16-基础梳理考点突破(2)1919年,Langmuir提出等电子体的概念:由短周期元素组成的粒子,只要其原子数相等,各原子外层电子数之和相等,也可互称为等电子体。等电子体的结构相似,物理性质相近,根据等电子原理:下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是(填字母)。A.H2OB.CO2C.SO2D.BeCl2(3)原子中没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对,则O3分子有对孤电子对。(4)下列有关说法中正确的是(填字母)。A.臭氧和氧气互为同素异形体,它们在水中
9、的溶解度相近B.臭氧和氧气的相互转化能保持大气中臭氧的含量基本稳定C.臭氧转化为氧气和氧气转化为臭氧均需要吸收能量D.向大气中排放氮的氧化物和氟氯代烃均能加快臭氧的分解答案:(1)(2)C(3)5(4)BD-17-基础梳理考点突破解析:(1)特殊的化学键为键,而相邻的氧原子之间的非极性共价键为键。(2)O3、SO2是均由3个原子组成,价电子数均为18的等电子体。(3)在O3中,根据图示,形成共价键的电子共有8个,所以孤电子对数为5。(4)O2与O3互为同素异形体,O2为非极性分子,O3为极性分子,所以O3在水中的溶解度较大,A错误;O3转化为O2释放能量,O2转化为O3吸收能量,C错误。-18
10、-基础梳理考点突破分子的空间结构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。-19-基础梳理考点突破-20-基础梳理考点突破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。sp杂化sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道组合而成,杂化轨道间夹角为180,呈直线形,如HCCH。sp2杂化sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道组合而成,杂化轨道间夹角为120,呈平面三角形,如HCHO。sp
11、3杂化sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道组合而成,杂化轨道间夹角为19028,呈正四面体形,如CH4。-21-基础梳理考点突破3.配位键与配合物(1)配位键。孤电子对。分子或离子中没有与其他原子共用的电子对称孤电子对。配位键。成键原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道。含有孤电子对的微粒有:分子如CO、NH3、H2O等;离子如Cl-、CN-、等。含有空轨道的微粒有:过渡金属的原子或离子。配位键的表示方法:如AB。A表示提供孤电子对的原子,B表示接受孤电子对的原子。-22-基础梳理考点突破(2)配位化合物(配合物)。定义:由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合而成的化合
12、物。组成。形成条件。a.中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。b.配位体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。-23-基础梳理考点突破立体构型(只含一种配体)。配位数是2时:直线形,如Ag(NH3)2+;配位数是3时:平面三角形,如HgI3-;配位数为4时:正四面体形,如ZnCl42-;平面正方形,如PtCl42-。-24-基础梳理考点突破自主巩固自主巩固(1)指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立体构型。CS2分子中的C为sp杂化,分子的结构式为S=C=S,立体构型为直线形。-25-基础梳理考点突破(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中,
13、键角由大到小的顺序是CH4NH3H2O,请分析可能的原因是CH4分子中的碳原子没有孤电子对,NH3分子中氮原子上有1对孤电子对,H2O分子中氧原子上有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。-26-基础梳理考点突破1.判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子或离子的中心原子发生sp杂化。-27-基础梳理考点突破-28-基础梳理考
14、点突破2.判断分子或离子立体构型“三步曲”第一步:确定中心原子上的价层电子对数a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,b为非中心原子所能接受的电子数,x为非中心原子的原子个数。-29-基础梳理考点突破第二步:确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能的相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。第三步:分子或离子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。-30-基础梳理考点突破例2(2016江苏化学,21A)Zn(CN)4
15、2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:(1)Zn2+基态核外电子排布式为。(2)1molHCHO分子中含有键的数目为mol。(3)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是。(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为。(5)Zn(CN)42-中Zn2+与CN-的碳原子形成配位键。不考虑空间构型,Zn(CN)42-的结构可用示意图表示为。-31-基础梳理考点突破答案:(1)1s22s22p63s23p63d10(或Ar3d10)(2)3(3)sp3和sp-32-基础梳理考点突破-33-基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练3.(1)(2015课标全国)CS2分子中碳原子的杂化轨道类型是,写出两个与CS2
16、具有相同空间构型和键合形式的分子或离子。(2)(2015课标全国)P和Cl反应可生成组成比为13的化合物E,E的立体构型为,中心原子的杂化轨道类型为。化合物Cl2O的立体构型为,中心原子的价层电子对数为,Cl2与湿润的Na2CO3反应可制备Cl2O,其化学方程式为。(3)(2015江苏化学)CH3COOH中碳原子轨道杂化类型为;1molCH3COOH分子中含有键的数目为。-34-基础梳理考点突破答案:(1)spCO2、SCN-(或COS等)(2)三角锥形sp3V形42Cl2+2Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaHCO3+2NaCl(或2Cl2+Na2CO3=Cl2O+CO2+2NaCl)(
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