2021高考化学一轮复习-第十一章-物质结构与性质-第34讲-分子结构与性质学案.doc

2021高考化学一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第34讲 分子结构与性质学案2021高考化学一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第34讲 分子结构与性质学案年级：姓名：- 18 -第34讲分子结构与性质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(电子云的重叠)。 特征：具有方向性和饱和性。共价键的方向性决定着分子的立体构型，共价键的饱和性决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。(2)共价键的分类分类依据类型及成键情况形成共价键的原子轨道重叠方式键原子轨道“头碰头”重叠键原子轨道“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键形成共价键的原子不同，电负性不同，共用电子对偏向于电负性大的原子非极性键形成共价键的原子相同，电负性相同，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1对共用电子对双键原子间有2对共用电子对三键原子间有3对共用电子对(3)键参数键能、键长、键角概念键参数键参数对分子性质的影响a键能越大，键长越短，化学键越牢固，分子越稳定。(4)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。等电子体的微粒有着相同的分子构型，中心原子也有相同的杂化方式。2分子的立体构型(1)价层电子对互斥理论理论要点a价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低，分子最稳定。b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。价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系,(2)杂化轨道理论杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。杂化轨道只用于形成键或填充孤电子对，未杂化的p轨道常用于形成键。杂化轨道的类型与分子立体构型(3)配位键和配合物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。配位键a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。b配位键的表示方法如AB，其中A表示提供孤电子对的原子，B表示提供空轨道的原子。如NH可表示为，在NH中，虽然有一个NH键形成过程与其他3个NH键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。配合物a组成：以Cu(NH3)4SO4为例b形成条件中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。3分子间作用力(1)概念：分子间存在着相互作用力，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HNO2，HClO4HClO3HClO2HClO。1判断正误，正确的画“”，错误的画“”，并指明错因。(1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。()错因：CH4、BF3等是以极性键结合起来的非极性分子。(2)非极性分子中，一定含有非极性共价键。()错因：CO2、CCl4等分子不含有非极性键。(3)共价键都具有方向性和饱和性。()错因：H2分子中的ss_键没有方向性。(4)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。()错因：HF分子间因形成氢键使得其熔、沸点比其他卤素氢化物的熔、沸点都高。(5)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。()错因：H2O比H2S稳定是因为HO键比HS键的键能大。(6)共价键的成键原子只能是非金属原子。()错因：AlCl3、FeCl3等分子中原子形成的是共价键。2教材改编题(据人教选修三P34T4)已知NN、N=N和NN键能之比为1.002.174.90，而CC、C=C、CC键能之比为1.001.772.34。下列说法正确的是()A键一定比键稳定BN2较易发生加成反应C乙烯、乙炔易发生加成反应D乙烯、乙炔中的键比键稳定答案C3教材改编题(据人教选修三P57T6)填表孤电子对数杂化类型分子构型分子的极性CCl4NH3H2O答案CCl4：0sp3正四面体形非极性分子NH3：1sp3三角锥形极性分子H2O：2sp3V形极性分子4教材改编题(据人教选修三P55T6)下图是两种具有相同分子式的有机物邻硝基苯酚和对硝基苯酚的结构简式。请回答：(1)邻硝基苯酚易形成_氢键。(2)沸点较高的是_。答案(1)分子内(2)对硝基苯酚考点共价键和分子的立体构型解析(1)乙二胺中N、C原子价层电子对数均为4，均采用sp3方式杂化。乙二胺中氮原子有孤对电子，Mg2、Cu2存在空轨道，两者易形成配位键。由于半径Cu2Mg2，Cu2的配位数比Mg2大，故乙二胺与Cu2形成的配合物更稳定。(2)在蒸汽状态下FeCl3以双聚分子存在，即分子式为Fe2Cl6；每个Fe原子与3个Cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另1个Cl原子提供的孤对电子形成配位键，结构式可表示为；由结构式可知，Fe的配位数为4。(3)SO中的S原子价层电子对数(62)4，孤电子对数为0，因此空间构型为正四面体。Cu2有空轨道，OH中的O有孤电子对，因此两者可形成配位键，即配位原子为O。(4)碳碳双键和碳氧双键中的碳原子可形成3个键，这三个碳原子的轨道杂化类型为sp2，其他的碳原子形成的是4个键，这些碳原子的轨道杂化类型为sp3。由抗坏血酸分子的结构简式可知，该分子中碳原子个数较少，但含有4个羟基，而羟基为亲水基团，因此抗坏血酸易溶于水。答案(1)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2(2) 4(3)正四面体O(4)sp3、sp2易溶于水解析(1)LiAlH4中的阴离子是AlH，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体形，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴、阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选AB。(2)R中两种阳离子分别为H3O和NH。A选项，两种阳离子中心原子的杂化轨道类型均为sp3，所以两者相同；B选项，H3O中心原子的价层电子对数为4，NH中心原子的价层电子对数为4，所以两者相同；C选项，H3O和NH的立体结构分别为三角锥形和正四面体形，所以两者不同；D选项，H3O和NH均含有极性共价键和配位键，所以两者相同。由题给图示可知，N与N之间形成5个NN键，因此有5个键。N中有5个氮原子参与形成大键，每个N原子与其他2个N原子形成共价键，每个N原子还可以提供1个电子参与大键的形成，加上得到的1个电子，共有6个电子参与形成大键，因此N中的大键可表示为。(3)单键中含有1个键，双键中含有1个键和1个键，叁键中含有1个键和2个键。键的成键方式是“头碰头”，键的成键方式是“肩并肩”，原子间形成的键键长越长，越不利于两原子间形成键。金刚石中C原子的杂化方式为sp3杂化，微粒间作用力为共价键，运用类推法不难得出结论。答案(1)正四面体形sp3AB(2)ABDC5(3)双键中含有1个键，叁键中含有2个键，而Ge原子半径大，原子间形成的单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键sp3共价键1共价键及其类型的判断方法(1)共价键的成键原子可以都是非金属原子，也可以是金属原子与非金属原子。如Al与Cl，Be与Cl等。(2)并不是所有的共价键都有方向性，如ss 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。(3)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。(4)共价单键全为键，双键中有一个键和一个键，三键中有一个键和两个键。(5)从稳定性上看，一般而言，键电子云重叠程度大，稳定性强，但有一些孤电子对数目较多、原子半径较小的原子(如N2)由于原子核与原子核、孤电子对与孤电子对之间斥力较大，键反而不如键强。2分子空间构型的判断方法(1)价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。(2)判断分子或离子立体构型的方法首先，确定中心原子的价层电子对数对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数减离子的电荷数，对于阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为非中心原子的原子个数。中心原子价层电子对数键数孤电子对数如NH的中心原子为N，a51，b1，x4，所以中心原子孤电子对数(axb)(441)0。其次，确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间相互排斥作用，它们趋向于尽可能相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。最后，确定分子的立体构型(详见“故知重温”部分2.分子的立体构型)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。3判断分子中心原子的杂化类型的方法(1)根据中心原子的价层电子对数判断杂化轨道只用于形成键或填充孤电子对，因此，杂化轨道总数等于键数加孤电子对数，即中心原子杂化轨道数价层电子对数。中心原子价层电子对数为4，杂化轨道总数为4，需要1个s轨道与3个p轨道参与杂化，故对应杂化类型为sp3杂化。同理，中心原子价层电子对数为3时，采取的杂化方式为sp2杂化；中心原子价层电子对数为2时，采取sp杂化。(2)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，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。(3)据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为10928，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。(4)根据等电子原理进行判断如CO2是直线形分子，CNS、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。(5)未杂化的p轨道上有电子填充时，这部分电子参与形成键。4影响键角大小的因素(1)中心原子的杂化类型是影响键角的主要因素，通常sp杂化键角sp2杂化键角sp3杂化键角。(2)中心原子杂化类型相同时，中心原子上的孤电子对越多，键角越小。因此孤电子对对成键电子对有较强的排斥力。例如，SO2和SO3中S原子均为sp2杂化，但SO2中S原子有一对孤电子对，故其中的键角小于SO3中的键角。(3)中心原子杂化方式和孤电子对数均相同时，与中心原子成键的配位原子电负性越强，键角越小。例如，NH3和NF3，由于F的电负性强于H，故NF3中共用电子对偏向于F，而NH3中共用电子对偏向于N，成键电子对离中心原子越近，彼此间斥力越大，键角也就越大。故NH3中的键角大于NF3中的键角。1COCl2分子的结构式为，COCl2分子内含有()A4个键 B2个键、2个键C2个键、1个键 D3个键、1个键答案D2(模拟题组合)按要求完成下列题目。(1)(2019广东六校联考)下列微粒间的作用力中，在Cu(NH3)4SO4中不存在的是_(填字母)。a离子键 b配位键c键 d非极性键(2)(2019山西太原模拟)H2O与NH3的中心原子轨道杂化类型相同，均为_杂化，但两种分子中键角不同：HOH约为105、HNH约为107，导致这种差异的主要原因是_。(3)(2019黑龙江哈三中期末)现代飞机为了减轻质量而不减轻外壳承压能力，通常采用复合材料，其成分之一为环氧树脂，常见的E51型环氧树脂中部分结构如下图所示：其中碳原子的杂化方式为_。(4)(2019四川成都高三一诊)SO2分子中S原子的轨道杂化类型为_，分子空间构型为_；与SO2互为等电子体的分子有_(写一种)。(5)(2019辽宁沈阳质检)Cu(CH3CN)42比四氨合铜离子稳定，中心离子配位数为_，配位体中键与键个数之比为_。答案(1)d(2)sp3H2O中氧原子有2个孤电子对，NH3中氮原子只有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用更大，故H2O的键角较小(3)sp2、sp3(4)sp2V形O3(其他合理答案均可)(5)452解析(1)Cu2与NH3间形成的是配位键，NH3、SO中存在键，Cu(NH3)42与SO间形成的是离子键，该配合物中不含非极性键，d正确。(2)H2O和NH3的中心原子的价层电子对数均为4，即中心原子均采取sp3杂化。H2O和NH3的中心原子的孤电子对数分别为2和1，根据孤电子对间的斥力孤电子对与成键电子对间的斥力成键电子对间的斥力，即可判断H2O和NH3的键角差异。(3)分子中碳原子均没有孤对电子，苯环中C原子形成3个键、其他碳原子生成4个键，杂化轨道数目分别为3、4，分别采取sp2、sp3杂化。(4)SO2中S的孤电子对数为1，S的价层电子对数为213，故轨道杂化类型为sp2，SO2的空间构型为V形。与SO2互为等电子体的分子有O3等。(5)Cu(CH3CN)42的中心离子有4个CH3CN配体，其配位数为4，配体CH3CN的结构式为，该分子含有5个键、2个键，键、键个数比为52。3(1)(2019太原市一模)氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酯时，会生成紫色配合物，其配离子结构如图所示。此配合物中基态铁离子的价电子排布式为_。此配合物中碳原子的杂化轨道类型有_。此配离子中含有的化学键有_(填字母)。A离子键 B金属键 C极性键 D非极性键E配位键 F氢键 G键 H键(2)(2019石家庄市质检一)甲醇(CH3OH)是一种用途广泛的基础有机原料和优质燃料。甲醇被氧化生成甲醛(HCHO)，甲醇也可以生成乙酸甲酯(CH3COOCH3)。乙酸甲酯分子键和的个数之比为_。甲醇和甲醛中碳原子的杂化方式分别为_。(3)(2019青岛市一模)已知Zn(CN)42与甲醛在水溶液中发生反应可生成一种新物质HOCH2CN，试判断新物质中碳原子的杂化方式为_；1 mol Zn(CN)42中的键数为_。(4)(2019广东省二模)世上万物，神奇可测。其性质的变化是物质的组成与结构发生了变化的结果。回答下列问题：根据杂化轨道理论判断，下列分子的空间构型是V形的是_(填标号)。ABeCl2 BH2O CHCHO DCS2铜及其合金是人类最早使用的金属材料，Cu2能与NH3形成配位数为4的配合物Cu(NH3)4SO4。aCu(NH3)4SO4中，存在的化学键的类型有_(填标号)。A离子键 B金属键 C配位键 D非极性键E极性键bNH3中N原子的杂化轨道类型是_，写出一种与SO互为等电子体的分子的化学式：_。答案(1)3d5sp2、sp3CDEGH(2)101sp3、sp2(3)sp3、sp8NA(4)Ba.ACEbsp3CCl4(合理即可)解析(1)该化合物中连接双键的碳原子含有3个键，为sp2杂化，连接4个键的碳原子采用sp3杂化。该配离子中碳碳原子之间存在非极性共价键(单键和双键)，碳和氧原子或氢原子之间存在极性共价键，铁离子和氧原子之间存在配位键。(2)乙酸甲酯分子中除了碳氧双键中含一个键和一个键外，另有9个键，故键和键的个数之比为101。(3)HOCH2CN其中与羟基(OH)相连的碳为饱和碳原子，价层电子对404，杂化轨道类型为sp3，另外一碳原子与氮原子形成碳氮三键，三键含有1个键和2个键，价层电子对202，所以碳原子杂化轨道类型为sp；三键含有1个键和2个键，Zn(CN)42中含有4个CN键、每个CN与Zn形成一个键，故1 mol Zn(CN)42中的键数为8NA。(4)BeCl2、CS2为直线形，H2O为V形，HCHO为平面三角形。b.NH3中N原子价层电子对数为3(53)4，所以其杂化方式为sp3；原子数、价电子数相等的粒子，称为等电子体，与SO互为等电子体的分子的化学式为SiCl4或CCl4。考点分子间作用力和分子的性质解析(1)AsH3和NH3为等电子体，NH3为三角锥形，因此AsH3也为三角锥形。因为NH3分子间存在氢键，所以AsH3的沸点比NH3低。(2)苯胺是有机化合物，属于分子晶体。由于苯胺分子中N原子电负性大、原子半径小，易形成分子间氢键NHN，导致熔、沸点比相对分子质量相近的甲苯高。(3)根据氟化锌的熔点可以判断其为离子化合物，所以一定存在离子键。作为离子化合物，氟化锌不溶于有机溶剂，而氯化锌、溴化锌和碘化锌的化学键以共价键为主，分子的极性较小，能够溶于乙醇、乙醚等弱极性有机溶剂。(4)根据题给表示式可知，除表示出形成氢键的原子外，还要表示出形成氢键的原子所在的原子团和该原子在原子团中的成键情况，因此氢键的表示式为(NH)NHCl、(H3O)OHN(N)、(NH)NHN(N)。答案(1)三角锥形低NH3分子间存在氢键(2)分子晶体苯胺分子之间存在氢键(3)离子键ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(4)(H3O)OHN(N)(NH)NHN(N)1分子极性的判断方法(1)根据键的类型及分子的空间构型有无对称中心判断(2)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断与同一种原子结合时，分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子。CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。(3)判断ABn型分子极性的经验规律若中心原子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。2氢键、范德华力与共价键(1)氢键属于一种较强的分子间作用力，但不属于化学键。(2)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、沸点反常地高；与水分子形成氢键会使物质在水中溶解度增大。(3)范德华力、氢键与共价键的比较3无机含氧酸分子的酸性判断及比较的思维方法(1)无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有OH，而OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H而显示一定的酸性。(2)同一种元素的含氧酸酸性规律H2SO4与HNO3是强酸，其OH上的H原子能够完全电离成为H。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸。即酸性强弱为H2SO3H2SO4，HNO2HNO3。4下列说法不正确的是()AHCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关BH2O的熔、沸点高于H2S是由于H2O分子之间存在氢键CI2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释D甲烷可与水形成氢键这种化学键答案D5已知含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，如X是S，当m2，n2，则这个式子就表示H2SO4。一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是()AHClO2 BH2SeO3 CH3BO3 DHMnO4答案D解析把AD选项中的化学式改写成A.ClO(OH)，B.SeO(OH)2，C.B(OH)3，D.MnO3(OH)，其m依次为1,1,0,3，m最大的是HMnO4，则HMnO4酸性最强。