化学第六单元 物质结构与性质 第30讲 分子结构与性质（选考） .ppt

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1、第30讲 分子结构与性质考纲导视考纲定位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原理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。基础反馈正误判断，正确的画“”，错误的画“”。(1)键比键重叠程度大，形成的共价键强()。(2)氯化钠易溶于水，也易溶于食用油(3)N、O 间形成的共价键是非极性键()。)。(4)SiH4 的沸点高

2、于 CH4，可推测 PH3 的沸点高于 NH3()。(5)PCl3 分子是三角锥形，这是因为磷原子是 sp2 杂化的结果()。(6)AB3 型的分子空间构型必为平面三角形()。(7)水很稳定(1000 以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键()。(8)CS2 为 V 形的极性分子()。(9)C2H4 与 C2H2 分子中的中心原子杂化轨道的类型相同()。(10)对 XOH 型化合物而言，X 是除去 H、O 外的其他元素，当 X 是得电子能力很强的非金属元素时，XOH 一定为酸()。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)考点一 共价键【知识梳理】1.本质：在原子

3、之间形成_。共用电子对2.基本特征：具有_性和_性。饱和方向分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键电子云“_”重叠键电子云“_”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对_偏移；AB 型非极性键共用电子对_偏移；AA 型形成共用电子对数单键原子间有_共用电子对双键原子间有_共用电子对三键原子间有_共用电子对3.共价键的类型：头碰头肩并肩发生不发生一对两对三对4.键参数。大短稳定性立体构型(1)定义。(2)键参数对分子性质的影响。键能越_，键长越_，分子越稳定。5.等电子原理：_相同、_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_，如CO 和_。原子总数价电子总数相似N

4、2【考点集训】例 1(2015 年浙江模拟)下列物质中，只含有极性键的分子是_，既含离子键又含共价键的化合物是_；只存在键的分子是_，同时存在键与键的分子是_。A.N2 B.CO2 C.CH2Cl2 D.C2H4 E.C2H6F.CaCl2G.NH4Cl解析：只含极性键的分子有 CO2、CH2Cl2；既含离子键又含共价键的化合物必须是含“根”的离子化合物，只有 NH4Cl符合；共价单键为键，双键或三键中有一个键，其余为键，因此只存在键的分子有 CH2Cl2、C2H6；同时存在键和键的分子有 N2、CO2、C2H4。答案：BCG CEABD方法技巧共价键类型的判断1.键与键的判断。(1)依据强度

5、判断：键的强度较大，较稳定，键活泼，比较容易断裂。(2)共价单键是键，共价双键中含有一个键，一个键；共价三键中含有一个键，两个键。2.极性键与非极性键的判断：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。例 2(2015 年河北唐山一模)以镁橄榄石2MgOSiO2(简写为 M2Si)为主晶相制作的镁橄榄石砖，是一种弱碱性耐火材料。可用于有色金属熔炼炉、炼钢平炉蓄热室和水泥回转窑等的内衬。(1)基态硅原子的价电子排布式为_。(2)与镁和硅都相邻的元素是铝，则 3 种元素的第一电离能从大到小的顺序为_(用元素符号表示)(3)高纯硅一般通过 S

6、iCl4 还原得到，晶体硅中硅原子的杂化方式为_杂化，写出与 SiCl4 互为等电子体的一种阴离子的化学式_。答案：(1)3s23p2 (2)SiMgAl方法技巧等电子体及其应用1.常见的等电子体：2.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；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。考点二分子的立体构型夹角价电子对【知识梳理】成键电子对1杂化轨道：当原子成键时，原

7、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_不同，形成分子的空间形状不同。2价电子对互斥模型：价电子对互斥模型说明的是_的立体构型，而分子的立体构型指的是_的立体构型，不包括孤电子对。有孤电子对(1)当中心原子_时，两者的构型一致。(2)当中心原子_时，两者的构型不一致。无孤电子对(3)价电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系：分子构型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sp2180直线形BeCl2sp23120平面正三角形BF3sp3410928正四面体形CH4价电子对互斥理论电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构

8、型分子立体构型实例220直线形直线形BeCl2330三角形三角形BF321V形SnBr2440四面体四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O3.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、F等。含有空轨道的微粒有：过渡金属的原子或离子。提供接受配位键的表示方法：如 AB。A 表示_孤电子对的原子，B 表示_孤电子对的原子。(2)配位化合物(配合物)。概念：由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)配位键以_结合而

9、成的化合物。组成：空轨道孤电子对直线形平面三角形形成条件：中心原子有_，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等；配位体有_，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。立体构型：配位数是2时，_，如Ag(NH3)2；配位数是3时，_，如HgI3；配位数为4时，正四面体形，如ZnCl42；平面正方形，如PtCl42。【考点集训】例 3(2016 年吉林辽源田家炳高中期中)下列关于原子轨道的说法正确的是()。A.凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体B.CH4 分子中的 sp3 杂化轨道是由 4 个 H 原子的 1s 轨道和C 原子的 2p 轨道混合形成的C.sp3 杂化轨道是

10、由同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道D.凡 AB3 型的共价化合物，其中心原子 A 均采用 sp3 杂化轨道成键解析：A 项，中心原子采取sp3 杂化轨道成键的分子其几何构型不都是正四面体，例如氨气是三角锥形的；B 项，甲烷分子碳原子的 2s 和2p 通过 sp3 杂化，形成4 个杂化轨道，和 4 个氢原子的1s 轨道形成4 个 CH 单键；C 项，sp3 杂化轨道是由同一个原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组新轨道，它们的能量完全相同，C 正确；D 项，AB3 型的共价化合物，其中心原子 A 不都采用 sp3 杂化轨道成键，例如

11、 BF3中的 B 原子是 sp2 杂化，是平面三角形结构。答案：C方法技巧判断分子中心原子的杂化类型的方法(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，则分子的中心原子发生 sp 杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109.5，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。(3)

12、根据等电子原理进行推断：如 CO2 是直线形分子，心原子均采用 sp 杂化。(4)根据中心原子的电子对数参与杂化的轨道数目判断：如中心原子的电子对数为4，是 sp3杂化，为3 是 sp2 杂化，为2 是 sp 杂化。(5)根据分子或离子中有无键及键数目判断：如没有键为 sp3杂化，含一个键为sp2杂化，含两个键为 sp 杂化。例 4用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是()。A.SO2、CS2、HI 都是直线形的分子B.BF3 键角为 120，SnBr2 键角大于 120C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.

13、PCl3、NH3、PCl5 都是三角锥形的分子解析：SO2 是 V 形分子，CS2、HI 是直线形的分子，A 错误；BF3 键角为120，是平面三角形结构；而 Sn 原子价电子是4，在 SnBr2 中两个价电子与 Br 形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120，B错误；CH2O、BF3、SO3 都是平面三角形的分子，C 正确；PCl3、NH3 都是三角锥形的分子，而 PCl5 是三角双锥形结构，D 错误。答案：C方法技巧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 为电荷数，x 为非中心原子的原子个

14、数。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。例5Cu2能与NH3、H2O、Cl等形成配位数为 4 的配合物。(1)Cu(NH3)42中存在的化学键类型有_(填序号)。A.配位键C.非极性共价键B.极性共价键D.离子键(2)Cu(NH3)42具有对称的立体结构，Cu(NH3)42中的两个 NH3 被两个 Cl取代，能

15、得到两种不同结构的产物，则Cu(NH3)42的立体结构为_。HOCH2CH=CH2CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的 2 倍，则这类碳原子的杂化方式为_。(3)某种含Cu2的化合物催化丙烯醇制备丙醛的反应为解析：Cu(NH3)42中铜离子与氨分子之间的化学键是配位键，氨分子内部的化学键是极性键。Cu(NH3)42是平面正方形。HOCH2CH=CH2 中的碳原子，有一个采取 sp3 杂化，两个采取sp2杂化。CH3CH2CHO中的碳原子有两个采取 sp3 杂化，一个采取 sp2 杂化。答案：(1)AB (2)平面正方形 (3)s

16、p2 杂化例 6(2016 年江苏卷)Zn(CN)42在水溶液中与 HCHO 发生如下反应：4HCHOZn(CN)424H4H2O=Zn(H2O)42 4HOCH2CN。(1)Zn2基态核外电子排布式为_。(2)1 mol HCHO 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_。1s22s22p62s23p63d10。(2)甲醛的结构式是，在一个甲醛分子中含有3 个键和1 个键，所以1 mol HCHO 分子中含有(5)Zn(CN)42中Zn2与CN的C原子形成配位键。不考虑空间构型，Zn(CN)42的结构可

17、用示意图表示为_。解析：(1)Zn是30号元素，Zn2核外有28个电子，根据原子核外电子排布规律可知基态 Zn2 核外电子排布式为键的数目为 3 mol。(3)在 HOCH2CN 分子中，连有羟基OH 的碳原子的杂化类型是 sp3 杂化，与 N 相连的碳原子的杂化类型是sp 杂化。(4)H2O 含有 10 个电子，则与 H2O 分子互为等电子 则若不考虑空间构型，Zn(CN)42的结构可用示意图表示为或。形成配位键，N原子提供一对电子，Zn2的空轨道接受电子对，答案：(1)1s22s22p62s23p63d10或Ar 3d10(2)3(5)考点三分子间作用力与分子的性质【知识梳理】1分子间作用

18、力。(1)概念：物质分子间普遍存在的一种_。(2)分类：相互作用概念固态和液态分子之间普遍存在的一种_实质范德华力的实质是_作用，无饱和性和_影响范德华力的因素一般来说，结构和组成相似的物质，随着_的增加，范德华力逐渐增强范德华力与物质的性质范德华力主要影响物质的_、沸点等物理性质相互作用力电性方向性相对分子质量熔点(3)范德华力与物质性质：概念氢原子与电负性很强的原子充分靠近时，产生_和一定程度的轨道重叠作用表达方式用_表示形成条件氢原子两边的 X 原子和 Y 原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的_特征氢键的作用大于范德华力，但比化学键的键能小对物质性质的影响主要表现为物质的熔点和沸点_

19、，对物质电离、溶解等也产生影响分类氢键有_和分子间氢键静电相互作用XHY原子半径(4)氢键与物质性质：升高分子内氢键不重合重合2分子的极性。(1)极性分子与非极性分子：极性分子正负电荷中心_；非极性分子正负电荷中心_。(2)分子的极性与键的极性、分子构型的关系。极性分子非极性分子极性分子极性分子非极性分子类型实例键的极性立体构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形_XY2(X2Y)CO2、CS2极性键直线形_SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形_XY3BF3极性键平面三角形非极性分子NH3极性键三角锥形_XY4CH4、CCl4极性键正四面体形_

20、(3)“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_。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，如乙醇和水互溶(C2H5OH 和 H2O 中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。(4)手性：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为_，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体，具有手性异构体的分子叫手性分子。非极性溶剂极性溶剂镜像3.无机含氧酸分子的酸性。对于同一种元素的无机含氧酸来说，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

21、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，n1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理，酸性：HNO3HNO2，HClO4HClO3HClO2HClO。【考点集训】例 7(1)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_。(2)H可与H2O形成H3O，H3O中 O 原子采用_因为_。解析：(1)沸点高说明分子间作用力大，因此结合氢键的形成方式得出形成分子间氢键，而形成的是分子内氢键的结论。(2)H3O的价层电子对数为4，

22、sp3 杂化。孤电子对数越多，键夹角越小。答案：(1)OH 键、氢键、范德华力形成分形成分子间氢键，分子间氢键子内氢键，而(2)sp3H2O 中 O 原子有 2 对孤对电子，H3O 中 O 原子只有 1 对孤对电子，排斥力较小使分子间作用力增大方法技巧氢键对物质性质的影响(1)对熔、沸点的影响：分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。所以，存在分子间氢键的化合物的熔、沸点要比没有氢键的同类化合物高；形成分子内氢键的物质比形成分子间氢键的物质的熔、沸点低。如邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛

23、的熔、沸点低。(2)对溶解度的影响：在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比互溶。(3)对水的密度的影响：绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是液态水的密度却是大于固态冰的。水的这一反常现象也可用氢键解释。例 8(2016 年湖北荆州模拟)下列叙述正确的是()。A.NH3 是极性分子，N 原子处在 3 个 H 原子所组成的三角形的中心B.CCl4 是非极性分子，C 原子处在 4 个 Cl 原子所组成的正方形的中心C.H2O 是极性分子，O 原子不处在 2 个 H 原子所连成的直线的中央D.CO2 是非极性分子，C 原子不处在 2

24、个 O 原子所连成的直线的中央解析：NH3 是极性分子，N 原子处在三角锥形的顶点，3个 H 原子处于锥底，A 错误；CCl4 是非极性分子，C 原子处在4 个 Cl 原子所构成的正四面体的中心，B 错误；H2O 是极性分子，是 V 形分子，O 原子不处在2 个 H 原子所连成的直线的中央，C 正确；CO2 是非极性分子，三个原子在一条直线上，C原子处在 2 个 O 原子所连成的直线的中央，D 错误。答案：C方法技巧分子极性的判断方法(1)分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型两方面共同决定。极性键极性分子极性分子极性键或非极性键非极性分子 (2)判断 ABn 型分子极性的经验规律。若中心原

25、子 A 的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子。例 9(2016 届四川遂宁诊断)已知 A、B、C、D 四种短周期元素的核电荷数依次增大。A 原子 s 轨道电子数是 p 轨道电子数的两倍，C 原子的 L 能层中有两对成对电子，C、D 同主族。E、F 是第四周期元素，且 E 位于周期表中的 ds 区，F 原子核外有 33 种不同运动状态的电子。根据以上信息用相应的元素符号填空：(1)E核外电子排布式为_，离子的空间构型为_，与其互为等电子体的一种有机分子为_(填化学式)。(2)B 元素所在周期第一电离能最大的元素是_(填元素符号)。(3)D 所在周期元素最高

26、价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是_(填化学式)；能导电的 A 单质与 B、D、E的单质形成的晶体相比较，熔点由高到低的排列顺序是_(填化学式)。(4)已知EDC4溶液中滴入氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)即可得到配合物 A。其结构如图所示：配合物 A 中碳原子的轨道杂化类型为_。1 mol 氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有键的数目为_。(5)化合物 F2C3常用于标定未知浓度的酸性 KMnO4 溶液，反应生成 F 的最高价含氧酸，该反应的离子方程式是_。解析：根据题意知 A、B、C、D 四种短周期元素的核电荷数依次增大，A 原子 s 轨道电子数是 p 轨道电子数的两倍，A原子的

27、核外电子排布式为1s22s22p2，则 A 为碳元素；C 原子的可形成 E，则 E 为铜元素；F 原子核外有 33种不同运动状态据构造原理写出 Cu核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10 或L 能层中有两对成对电子，C 原子的核外电子排布式为1s22s22p4，则 C 为氧元素，B 为氮元素；C、D 同主族，则 D为硫元素。E、F 是第四周期元素，且 E 位于周期表中 ds 区，的电子，则 F 为砷元素。(1)E 为铜元素，铜为 29 号元素，根电子，空间构型为正四面体形，与其互为等电子体的一种有机分子为 CCl4。(2)B 为氮元素，位于第二周期，同周期由左向右元素原子的第一

28、电离能逐渐增大，故氮元素所在周期第一电离能最大的元素是 Ne。(3)D为硫元素，位于第三周期，所在周期元素最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是 HClO4；石墨为混合型晶体，熔点最高；铜为金属晶体，熔点次之；硫和N2 为分子晶体，N2 在常温下为气体，熔点最低，熔点由高到低的排列顺序是 CCuSN2。(4)根据配合物 A 的结构判断 A中碳原子的轨道杂化类型为sp2、sp3。根据乙酸钠的结构判断 1 mol 氨基乙酸钠(H2NCH2COONa)含有 键的数目为8NA。(5)As2O3与酸性 KMnO4溶液反应生成弱酸 H3AsO4，利用化合价升降法结合原子守恒、电荷守恒配平，该反应的离子方答案：(1)1s22s22p63s23p63d10或Ar3d10正四面体CCl4(2)Ne(3)HClO4 CCuSN2(4)sp2、sp38NA