【志鸿优化设计】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学案 新人教版选修3.doc

第2节分子结构与性质1了解共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、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常见的简单分子或离子的空间结构。3了解简单配合物的成键情况。4了解化学键和分子间作用力的区别。5了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。一、共价键1本质在原子之间形成_。2基本特征具有_性和_性。3共价键的类型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_偏移非极性键共用电子对_偏移4判断方法(1)键与键依据强度判断：键的强度较_，较稳定，键强度较_，比较容易断裂。注意nn中的键强度大。共价单键是键，共价双键中含有_个键_个键；共价三键中含有_个键_个键。(2)极性键与非极性键看形成共价键的两原子：不同种元素的原子之间形成的是_性共价键；同种元素的原子之间形成的是_性共价键。5键参数(1)键能_原子形成_化学键释放的最低能量。键能越_，化学键越稳定。(2)键长形成共价键的两个原子之间的_。键长越_，共价键越稳定。(3)键角在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。如o=c=o键角为_，hoh键角为_。6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_。即时训练1 下列叙述正确的是_。s电子与s电子、p电子形成的共价键一定是键hcn中含有一个键、三个键nacl中含有一个键甲烷中含有四个相同的极性共价键乙烯中既含键和键，也含极性键和非极性键hf的键长小于hcl的，所以hf的键能小于hcl的特别提示：(1)并不是所有的分子都含有共价键，如单原子分子的稀有气体；(2)两原子之间形成的共价键中有且只有一个键；(3)键能、键长决定分子的稳定性，键长、键角决定分子的空间构型。二、分子的立体构型1价层电子对互斥模型对于abn型分子的立体构型(1)中心原子a的价电子都用于形成共价键，无孤对电子，则n2时_形、n3时_形、n4时_形。(2)中心原子a有未用于形成共价键的价电子，有孤对电子，则n2时_形、n3时_形。2杂化轨道理论(1)sp杂化sp杂化轨道由_和_组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈_形。(2)sp2杂化sp2杂化轨道由_和_组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈_。(3)sp3杂化sp3杂化轨道由_和_组合而成，杂化轨道间夹角为_，呈_形。特别提示：注意电子对的空间构型与分子的空间构型有所不同，当分子中无孤对电子时，电子对的空间构型与分子的空间构型相同；当分子中有孤对电子时，电子对的空间构型与分子的空间构型不同。3配位键(1)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。(2)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、no等。含有空轨道的微粒有：过渡金属的原子或离子。(3)配位化合物的组成如对于硫酸四氨合铜，化学式为cu(nh3)4so4称为配位化合物(简称配合物)，cu2有空轨道为中心离子，nh3有孤对电子为配体，配位键的数目为4，配位数为4，表示为。nh的形成为，在nh中，虽然有一个nh键形成过程与其他三个nh键形成过程不同，但是一旦形成之后，四个共价键就完全相同。即时训练2 (1)填写下列表格分子类型实例结构式立体构型中心原子的杂化方式中心原子的孤对电子数三原子co2h2o四原子hchonh3五原子ch4(2)在cu(nh3)42中含有_，中心离子是_，配体为_。三、分子的性质1分子的极性非极性分子极性分子形成原因正电中心和负电中心_的分子正电中心和负电中心_的分子存在的共价键_键或_键_键分子内原子排列2范德华力、氢键、共价键的比较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力，又称分子间作用力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中电负性很强的原子形成的作用力相邻原子间通过共用电子对所形成的相互作用作用微粒分子或原子(稀有气体)氢原子、电负性很强的原子原子强度比较_影响强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而_组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力_对于ahb，a、b的电负性越大，b原子的半径越小，作用力_成键原子半径越小，键长_，键能越大，共价键越_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f2_cl2_br2_i2，cf4_ccl4_cbr4分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔沸点：h2o_h2s，hf_hcl，nh3_ph3影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性_3溶解性(1)“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_。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_。(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水_，而戊醇在水中的溶解度明显_。(3)如果溶质与水发生反应，将增大物质的溶解度，如_等。4无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(ho)mron，如果成酸元素r相同，则n值越大，r的正电性越_，导致roh中o的电子向_偏移，在水分子的作用下越_电离出h，酸性越_，如h2so3_h2so4。即时训练3 下列说法中正确的是_。甲烷是由极性键构成的非极性分子水是非极性分子乙醇分子跟水分子之间只存在范德华力甲烷可与水形成氢键hf的相对分子质量小于hcl的，所以hf的沸点小于hcl的汽油易溶于四氯化碳符合“相似相溶”规律邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸均可以形成氢键，但对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸的酸性由强到弱的顺序为：hclo2hclo3二氯甲烷属于手性分子一、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ax中心原子(a)未用于成键的孤电子对数；如so中的孤电子对数0、nh中的孤电子对数0、hcn中的孤电子对数0。根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数。如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sp3sp2sp(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、no、n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。【例1】 判断下列物质的立体结构和杂化类型。bf3_；pf3_；so3_；so2_；h2s_；hcho_；nh_；h3o_。二、分子的结构和性质1分子极性的判断方法(1)只含非极性键的分子一定是非极性分子，如h2、p4等。(2)含极性键的双原子分子一定是极性分子，如hcl、co等。(3)abn(n3)型分子：根据分子构型判断。若分子是对称的(直线形、正三角形、正四面体形等)，极性键的极性向量和等于零时，为非极性分子；否则是极性分子。如ch4、co2等含有极性键，是非极性分子；h2o、nh3等含有极性键，是极性分子。利用孤电子对判断。若中心原子a中无孤电子对，则为非极性分子，有孤电子对，则为极性分子。利用化合价判断。中心原子a的化合价的绝对值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。bcl3、co2是非极性分子；so2、nf3是极性分子。2物质的熔沸点及氢键(1)分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断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，克服分子间引力使物质液化和气化就需要更多的能量，熔沸点越高。但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高。(2)易形成氢键的元素位于第二周期右边的三种电负性比较大的元素(n、o、f)易形成氢键。n、o、f三种元素对应氢化物nh3、h2o、hf中由于存在氢键，使得它们氢化物的沸点比同族其他元素氢化物的沸点反常地高。【例2】 第四周期的cr、fe、co、ni、cu、zn等许多金属能形成配合物。(1)nh3是一种很好的配体，氨气是_(填“极性”或“非极性”)分子，氨气分子的沸点_(填“高于”“等于”或“低于”)ash3。(2)科学家通过x射线测得胆矾结构示意图可简单表示如下：图中虚线表示的作用力为_。(3)胆矾溶液与氨水在一定条件下可以生成cu(nh3)4so4h2o晶体。在cu(nh3)4so4h2o晶体中，cu(nh3)42为平面正方形结构，则呈正四面体结构的原子团或分子是_，其中心原子的杂化轨道类型是_。(4)金属镍粉在co气流中轻微加热，生成无色挥发性液态ni(co)4，呈正四面体构型。试推测四羰基镍的晶体类型是_，ni(co)4易溶于_(填下列选项)。a水 b四氯化碳c苯 d硫酸镍溶液1(高考集萃)(1)(2012课标全国理综)s单质的常见形式为s8，其环状结构如图所示，s原子采用的轨道杂化方式是_；h2se的酸性比h2s_(填“强”或“弱”)。气态seo3分子的立体构型为_，so的立体构型为_；h2seo3的k1和k2分别为2.7103和2.5108，h2seo4第一步几乎完全电离，k2为1.2102，请根据结构与性质的关系解释：ah2seo3和h2seo4第一步电离程度大于第二步电离的原因：_ _；bh2seo4比h2seo3酸性强的原因：_ _。(2)(2012福建理综)硅烷(sinh2n2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是_。硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子xm(含b、o、h三种元素)的球棍模型如图所示：a在xm中，硼原子轨道的杂化类型有_；配位键存在于_原子之间(填原子的数字标号)；m_(填数字)。b硼砂晶体由na、xm和h2o构成，它们之间存在的作用力有_(填序号)。a离子键b共价键c金属键d范德华力e氢键(3)(2012海南化学)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构(如下图)，a位置上cl原子的杂化轨道类型为_。已知其中一种化合物的化学式为kcucl3，另一种的化学式为_。金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是_，反应的化学方程式为_。2(高考集萃)(1)(2012江苏化学)no的空间构型_(用文字描述)。在铜锰氧化物的催化下，co被氧化成co2，hcho被氧化成co2和h2o。a根据等电子原理，co分子的结构式为_。bh2o分子中o原子轨道的杂化类型为_。c1 mol co2中含有的键数目为_。向cuso4溶液中加入过量naoh溶液可生成cu(oh)42。不考虑空间构型，cu(oh)42的结构可用示意图表示为_。(2)(2012山东理综)过渡金属配合物ni(co)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n_。co与n2结构相似，co分子内键与键个数之比为_。甲醛(h2c=o)在ni催化作用下加氢可得甲醇(ch3oh)。甲醇分子内c原子的杂化方式为_，甲醇分子内的och键角_(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的och键角。(3)(2012海南化学)下列有关元素锗及其化合物的叙述中正确的是_。a锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳b四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型c二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物d锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质3(1)在bf3分子中，fbf的键角是_，b原子的杂化轨道类型为_，bf3和过量naf作用可生成nabf4，bf的立体结构为_。(2)h可与h2o形成h3o，h3o中o原子采用_杂化。h3o中hoh键角比h2o中hoh键角大，原因为_。(3)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内b原子与n原子之间的化学键为_，层间作用力为_。(4)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_。hocho的沸点比高，原因是_。4铜是重要金属，cu的化合物在科学研究和工业生产中具有许多用途，如cuso4溶液常用作电解液、电镀液等。请回答以下问题：(1)cuso4可由金属铜与浓硫酸反应制备，该反应的化学方程式为_ _。(2)cuso4粉末常用来检验一些有机物中的微量水分，其原因是_ _。(3)so的立体构型是_，其中s原子的杂化轨道类型是_。参考答案基础梳理整合一、1.共用电子对2饱和方向3头碰头肩并肩发生不发生4(1)大小一一一两(2)极非极5(1)气态基态1 mol大(2)核间距短(3)1801056原子总数价电子总数相似n2即时训练1答案：二、1.(1)直线平面三角正四面体(2)v三角锥2(1)1个s轨道1个p轨道180直线(2)1个s轨道2个p轨道120平面三角形(3)1个s轨道3个p轨道10928正四面体即时训练2(1)o=c=o直线形sp0hohv形sp32平面三角形sp20三角锥形sp31 正四面体形sp30(2)共价键、配位键cu2nh3三、1.重合不重合非极性极性极性对称不对称2共价键氢键范德华力增大越大越大越短稳定越强3(1)非极性溶剂极性溶剂越大(2)互溶减小(3)so2与h2o4高r易强即时训练3答案：核心归纳突破【例1】 答案：平面三角形、sp2三角锥形、sp3平面三角形、sp2v形、sp2v形、sp3平面三角形、sp2正四面体、sp3三角锥形、sp3解析：bf3：b最外层有3个电子分别与3个f原子形成3个键，是sp2杂化，平面三角形；pf3：p最外层有5个电子与3个f原子形成3个键后还余1对孤电子对，是sp3杂化，三角锥形；so3：孤电子对数0，键个数3，所以是sp2杂化，平面三角形；so2：孤电子对数1，键个数2，所以是sp2杂化，v形；h2s：孤电子对数2，键个数2，所以是sp3杂化，v形；hcho：孤电子对数0，键个数3，所以是sp2杂化，平面三角形；nh：孤电子对数0，键个数4，所以是sp3杂化，正四面体；h3o：孤电子对数1，键个数3，所以是sp3杂化，三角锥形。【例2】 答案：(1)极性高于(2)氢键、配位键(3)sosp3(4)分子晶体b、c解析：(1)nh3中氮原子有孤电子对，是极性分子，能形成氢键，所以熔沸点高；(2)氧与铜形成的是配位键、h与o形成的是氢键；(3)晶体中含有的原子团或分子为cu(nh3)42、nh3、so、h2o，so中s的孤电子对数0，s与o形成四个键，所以s是sp3杂化，so为正四面体结构；(4)由熔沸点低，易挥发可知ni(co)4是分子晶体，由立体构型可知是非极性分子。演练巩固提升1答案：(1)sp3强平面三角形三角锥形a.第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出