2021届高考化学一轮复习-第12章-物质结构与性质-第40讲-分子结构与性质教案-新人教版.doc

2021届高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第40讲 分子结构与性质教案 新人教版2021届高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第40讲 分子结构与性质教案 新人教版年级：姓名：- 24 -第40讲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常见的杂化轨道类型(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常见的简单分子或离子的立体构型。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，能列举含有氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。考点一共价键1本质：在原子之间形成共用电子对。2特征：具有饱和性和方向性。3分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键电子云“头碰头”重叠键电子云“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键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一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对三键原子间有三对共用电子对4.键参数(1)概念(2)键参数对分子性质的影响(3)键参数与分子稳定性的关系键能越大，键长越短，分子越稳定。5等电子原理原子总数相同，价电子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。1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)共价键的成键原子只能是非金属原子()(2)在任何情况下，都是键比键强度大()(3)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关()(4)ss 键与sp 键的电子云形状对称性相同()(5)键能单独形成，而键一定不能单独形成()(6)键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转()(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()2在下列物质中：HCl、N2、NH3、Na2O2、H2O2、NH4Cl、NaOH、Ar、CO2、C2H4(1)只存在非极性键的分子是_；既存在非极性键又存在极性键的分子是_；只存在极性键的分子是_。(2)只存在单键的分子是_，存在三键的分子是_，只存在双键的分子是_，既存在单键又存在双键的分子是_。(3)只存在键的分子是_，既存在键又存在键的分子是_。(4)不存在化学键的是_。(5)既存在离子键又存在极性键的是_；既存在离子键又存在非极性键的是_。答案：(1)(2)(3)(4)(5)3写出与CCl4互为等电子体的分子或离子有_等。答案：SiCl4、CBr4、CF4、SO题组一共价键参数的理解与应用1NN键的键能为946 kJmol1，NN键的键能为193 kJmol1，则一个键的平均键能为_，说明N2分子中_键比_键稳定(填“”或“”)。答案：376.5 kJ/mol2试根据下表回答问题。某些共价键的键长数据如下所示：共价键CCC=CCCCOC=ONNN=NNN键长(nm)0.1540.1340.1200.1430.1220.1460.1200.110 (1)根据表中有关数据，你能推断出影响共价键键长的因素主要有哪些？其影响的结果怎样？_。(2)通常，键能越_，共价键越_，由该键构成的分子越稳定。答案：(1)原子半径、原子间形成共用电子对数目。形成相同数目的共用电子对，原子半径越小，共价键的键长越短；原子半径相同，形成共用电子对数目越多，键长越短(2)大稳定3结合事实判断CO和N2相对活泼的是_，试用下表中的键能数据解释其相对活泼的原因：_。COCOC=OCO键能(kJmol1)357.7798.91 071.9N2NNN=NNN键能(kJmol1)154.8418.4941.7解析：由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量1 071.9798.9273.0 (kJmol1)比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量941.7418.45233(kJmol1)小，可知CO相对更活泼。答案：CO断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(273.0 kJmol1)比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量(523.3 kJmol1)小题组二等电子原理的理解与应用4根据等电子原理判断，下列说法中错误的是()AB3N3H6分子中所有原子均在同一平面上BB3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应CH3O和NH3是等电子体，均为三角锥形DCH4和NH是等电子体，均为正四面体形BB3N3H6和苯是等电子体，其结构相似；C项，H3O和NH3是等电子体，根据氨气分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型；D项，CH4和NH是等电子体，根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型。5回答下列问题。(1)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。(2)在短周期元素组成的物质中， 与NO互为等电子体的分子有_、_。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)，阴离子为_。(4)与N2互为等电子体的阴离子是_，阳离子是_。答案：(1)N2CON2OCO2(2)SO2O3(3)H2FNH(4)CN(或C)NO常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数CO2、CNS、NO、NAX216eCO、NO、SO3AX324eSO2、O3、NOAX218eSO、POAX432ePO、SO、ClOAX326eCO、N2AX10eCH4、NHAX48e考点二分子的立体构型1价层电子对互斥理论(1)理论要点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。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。(2)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。其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。(3)示例分析2.杂化轨道理论(1)理论要点当原子成键时，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。(2)杂化轨道与分子立体构型的关系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正四面体形CH43.配位键(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。配位键的表示：常用“”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，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。(3)配位化合物定义：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。组成如Cu(NH3)4SO4配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对()(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构()(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化()(4)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化()(5)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形()(6)价层电子对互斥理论中，键电子对数不计入中心原子的价层电子对数()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)2填表孤电子对数杂化类型分子构型CCl4NH3H2O答案：0sp3正四面体1sp3三角锥形2sp3角形或V形3(1)用结构简式标出二氨合银离子、四氨合铜离子中的配位键。(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4NH3H2O，请分析可能的原因是_。答案：(1)。(2)CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O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，故键角减小题组一价层电子对数的计算1计算下列分子中心原子的价层电子对数(1)SO2：_，(2)SO3：_，(3)SO：_。解析：(1)2(622)3，(2)3(632)3，(3)4(842)4。答案：(1)3(2)3(3)4题组二VSEPR模型和分子(离子)立体构型与中心原子杂化类型的确定2填写下表。化学式孤电子对数(axb)/2键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体构型名称中心原子杂化类型H2SSO2SO3CH4NCl3HCNHCHONOClOH3OClOPOCHCHCH2=CH2C6H6CH3COOH答案：(从左到右，从上到下)224四面体形V形sp3123平面三角形V形sp2033平面三角形平面三角形sp2044正四面体形正四面体形sp3134四面体形三角锥形sp3022直线形直线形sp033平面三角形平面三角形sp2033平面三角形平面三角形sp2314四面体形直线形sp3134四面体形三角锥形sp3134四面体形三角锥形sp3044正四面体形正四面体形sp3直线形sp平面形sp2平面六边形sp2sp3、sp2题组三价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的综合考查3下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是()A4氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子构型为平面三角形，则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为()A直线形sp杂化BV形sp2杂化C三角锥形sp3杂化 D平面三角形sp2杂化A氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为5和原子组成，可知阴离子为NO、阳离子为NO，NO中N原子形成了2个键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，阳离子的构型为直线形，故A项正确。题组四配位键和配合物5下列粒子中存在配位键的是()H3OB(OH)4CH3COONH3CH4ABCDA6F、K和Fe3三种离子组成的化合物K3FeF6，其中化学键的类型有_；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_，配位体是_。解析：由化合物K3FeF6，知它是一种离子化合物，其中的化学键有离子键和配位键，复杂离子为FeF63，配位体是F。答案：离子键、配位键FeF63F7配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl36NH3(黄色)、CoCl35NH3(紫红色)、CoCl34NH3(绿色)和CoCl34NH3(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。(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl36NH3，CoCl35NH3，CoCl34NH3(绿色和紫色)：。(2)后两种物质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：由题意知，四种络合物中的自由Cl分别为3、2、1、1，则它们的化学式分别为Co(NH3)6Cl3、Co(NH3)5ClCl2、Co(NH3)4Cl2Cl。最后两种应互为同分异构体。答案：(1)Co(NH3)6Cl3Co(NH3)5ClCl2 Co(NH3)4Cl2Cl(2)它们互为同分异构体(3)6考点三分子间作用力与分子的性质1分子间作用力(1)概念物质分子之间普遍存在的相互作用力，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)强弱范德华力氢键化学键。(4)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，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大。(5)氢键形成已经与电负性很强的原子(N、O、F)形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子(N、O、F)之间的作用力，称为氢键。表示方法AHB特征具有一定的方向性和饱和性。分类氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。分子间氢键对物质性质的影响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。2分子的性质(1)分子的极性类型非极性分子极性分子形成原因正电中心和负电中心重合的分子正电中心和负电中心不重合的分子存在的共价键非极性键或极性键非极性键或极性键分子内原子排列对称不对称(2)分子的溶解性“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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。随着溶质分子中憎水基的增大，溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。(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：具有手性异构体的分子。手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如(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ROH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，如酸性：HClOHClO2HClO3HClO4。1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键()(2)乙醇分子和水分子间只存在范德华力()(3)氢键具有方向性和饱和性()(4)H2O2分子间存在氢键()(5)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()(6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高()(7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2写出HF水溶液中的所有氢键。_。答案：FHOFHFOHFOHO3下图是两种具有相同分子式的有机物邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的结构式。请回答：(1)邻羟基苯甲酸易形成_氢键。(2)沸点较高的是_。答案：(1)分子内(2)对羟基苯甲酸题组一分子间作用力对物质性质的影响1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NH3H2ONHOH可知NH3H2O的结构式为。2按要求回答下列问题。(1)HCHO分子的立体构型为_形，它加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质)_。(2)S位于周期表中_族，该族元素氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是_，H2O比H2Te沸点高的原因是_。(3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_。(4)氨是一种易液化的气体，请简述其易液化的原因：_。(5)硫的氢化物在乙醇中的溶解度小于氧的氢化物的原因是_。(6)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂，其催化的一个实例如图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲，主要原因是_。答案：(1)平面三角加成产物CH3OH分子之间能形成氢键(2)A 两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间作用力更强两者均为分子晶体，H2O分子间存在氢键(3)硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高(4)氨分子间存在氢键，分子间作用力大，因而易液化(5)H2O与乙醇分子间形成氢键(6)化合物乙分子间形成氢键题组二判断共价键的极性和分子的极性3膦又称磷化氢，化学式为PH3，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，它的分子呈三角锥形。以下关于PH3的叙述中正确的是()APH3是非极性分子BPH3中有未成键电子对CPH3是一种强氧化剂DPH3分子中PH键是非极性键BA项，正负电荷中心不重合的分子为极性分子，正负电荷中心重合的分子为非极性分子；B项，PH3分子中有1个未成键的孤电子对；C项，根据P元素的化合价分析，错误；D项，同种非金属元素之间存在非极性键，不同种非金属元素之间存在极性键。4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。1 mol冰中有_mol氢键。用球棍模型表示的水分子结构是_。(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_(填“极性”或“非极性”)分子。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_。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的空间构型图可知，H2O2是极性分子，分子内既有极性键，又有非极性键，而CS2为非极性分子，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2。答案：(1)2B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CS21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价题组三无机含氧酸的酸性判断5S有两种常见的含氧酸，较高价的酸性比较低价的酸性_，理由是_。答案：强S的正电性越高，导致SOH中O的电子向S偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H，即酸性越强6(2019长沙市明德中学检测)判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示：含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系次氯酸磷酸硫酸高氯酸含氧酸ClOH非羟基氧原子数0123酸性弱酸中强酸强酸最强酸 (1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为_， _。(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是_，_。(3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：_，写出化学方程式：_。解析：此题属于无机含氧酸的结构、性质推断题，考查同学们运用题给信息推断物质结构和性质的能力。(1)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写，需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知，含氧酸分子结构中含几个羟基氢，则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。答案：(2)H3PO32NaOH=Na2HPO32H2OH3AsO33NaOH=Na3AsO33H2O(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应H3AsO33HCl=AsCl33H2O12019全国卷，35(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是_、_。乙二胺能与Mg2、Cu2等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_(填“Mg2”或“Cu2”)。解析：乙二胺分子中，1个N原子形成3个单键，还有一个孤电子对，故N原子价层电子对数为4，N原子采取sp3杂化；1个C原子形成4个单键，没有孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化。乙二胺中2个N原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键，故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子，形成配位键时头碰头重叠程度较大，其与乙二胺形成的化合物较稳定。答案：sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu222019全国卷，35(1)元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_，其沸点比NH3的_(填“高”或“低”)，其判断理由是_。解析：AsH3的中心原子As的价层电子对数为(53)/24，包括3对成键电子和1对孤对电子，故其立体结构为三角锥形。NH3中N的电负性比AsH3中As的大得多，故NH3易形成分子间氢键，从而使其沸点升高。答案：三角锥形低NH3分子间存在氢键32019全国卷，35(2)(4)(1)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为_，其中Fe的配位数为_。(2)NH4H2PO4中，P的_杂化轨道与O的2p轨道形成_键。解析：(1)Fe能够提供空轨道，而Cl能够提供孤电子对，故FeCl3分子双聚时可形成配位键。由常见AlCl3的双聚分子的结构可知FeCl3的双聚分子的结构式为，其中Fe的配位数为4。(2)PO中中心原子P的价层电子对数为4，故P为sp3杂化，P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成键。答案：(1) 4(2)sp342018全国卷，35(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是_、中心原子的杂化形式为_。LiAlH4中，存在_(填标号)。A离子键 B键 C键 D氢键答案：正四面体sp3AB52018全国卷，35(2)(4)(1)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是_。(2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为_形，其中共价键的类型有_种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_。答案：(1)H2S(2)平面三角2sp362018全国卷，35(4)中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为_，C原子的杂化形式为_。答案：平面三角形sp27(1)2017全国卷，35(3)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为_，中心原子的杂化形式为_。(2)2017全国卷，35(2)(4)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_和_。Mn(NO3)2中的化学键除了键外，还存在_。答案：(1)V形sp3(2)spsp3离子键和键(键)82017全国卷，35(3)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。(1)从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为_，不同之处为_。(填标号)A中心原子的杂化轨道类型B中心原子的价层电子对数C立体结构D共价键类型(2)R中阴离子N中的键总数为_个。分子中的大键可用符号表示，其中m代表参与形成大键的原子数，n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为)，则N中的大键应表示为_。(3)图中虚线代表氢键，其表示式为(NH)NHCl、_、_。答案：(1)ABDC(2)5(3)(H3O)OHN(N)(NH)NHN(N)92016全国卷，37(2)(3)(5)(1)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)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因_