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1、30 分子结构与性质知识清单 【知识网络】 【知识归纳】 考点1 化学键 一、共价键的特征及成键原则 1．共价键的特征 （1）一定有饱和性 （2）有方向性（H－H键除外） 2．常见原子的成键数目 IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA H Be B、Al C、Si N、P O、S F、Cl 1 2 3 4 3 2 1 3．形成化学键的目的：使体系的能量最低，达到稳定结构 二、极性键和非极性键 1．分类依据：共用电子对的偏移程度 2．极性键和非极性键的比较 分类 极性共价键 非极性共价键 成键原子
2、 不同元素原子 相同元素原子 电子对 发生偏移 不发生偏移 成键原子 的电性 一个原子呈正电性（δ＋） 一个原子呈负电性（δ－） 呈电中性 3．极性强弱：成键元素的电负性差别越大，共用电子对偏移程度越大，极性越强。 4．键的极性对化学性质的影响 （1）共价键的极性越强，键的活泼性也越强，容易发生断裂，易发生相关的化学反应。 （2）成键元素的原子吸引电子能力越强，电负性越大，共价键的极性就越强，在化学反应中该分子的反应活性越强，在化学反应中越容易断裂。 5．键的极性对羧酸酸性的影响 （1）三氟乙酸与三氯乙酸的酸性强弱 ①酸性强弱：三氟乙酸＞三氯乙酸 ②原因：电负
3、性：F＞Cl极性：F－C＞Cl－C极性：F3C－＞Cl3C－羟基极性：三氟乙酸＞三氯乙酸 （2）甲酸、乙酸和丙酸的酸性强弱 ①酸性强弱：甲酸＞乙酸＞丙酸 ②原因：烷基（－R）是推电子基团，烷基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基极性越小，羧酸的酸性越弱。随着烷基加长，酸性差异越来越小 三、键和键 1．分类依据：电子云的重叠程度 2．形成 （1）键的形成：由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成 ①s-s型 ②s-p型 ③p-p型 （2）键的形成：由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成 3．成键特点 共价键 键 键 电子云重叠方式 头碰头 平行或肩并
4、肩 轨道重叠程度 大 小 电子云对称特征 轴对称 镜像对称 能否自由旋转 能 不能 3．判断方法：一般来说，共价单键是键，共价双键是+键，共价叁键是+2键。 （1）N2：1个键和2个键 （2）HCN：2个键和2个键 （3）COS：2个键和1个键 （4）C2H4：5个键和1个键 （5）C2H2：3个键和2个键 4．稳定性：一般键稳定，必须根据键能进行计算 化学键 N≡N N－N 键能kJ·mol－1 942 247 计算判断氮气中键的稳定。 三、配位键 1．配位键 （1）概念：共用电子由一方原子单方面提供形成共价键 （2）本质：一类特殊的共价
5、键 ①配位键一旦形成，与普通的共价键没有任何区别 ②配位键都是键（从电子云重叠角度考虑） （3）成键条件 ①中心体：提供空轨道的原子、分子或离子 ②配位体：提供孤对电子的原子、分子或离子 （4）特征 ①有方向性：孤对电子必须沿着“空轨道”的方向来成键 ②有饱和性：“空轨道”和孤对电子都是有限的 2．配位键的判断及表示 （1）配位键的判断 ①不正常的共价键即为配位键（比正常的成键数多或少） ②分子和其他微粒形成的化学键一定是配位键 （2）表示方法：A（配位体）→B（中心体） ①金属和非金属间成键：非金属元素→金属元素 ②非金属和非金属成键：需判断孤对电
6、子提供者 （3）离子中1个电荷相当于1个离子键 四、配合物（络合物） 1．概念：金属离子或原子与某些微粒以配位键结合形成的化合物 （1）配合物中的两个“一定” ①配位化合物中一定含有配位键 ②一定含有金属原子或离子，即中心体 （2）含配位键的化合物不一定是配合物，如NH4+、H3O +等 （3）配离子：中心体与配位体通过配位键结合形成的复杂离子 2．配合物的构成 （1）几个概念 ①中心原子或离子：即中心体，提供空轨道，一般只有1个 ②配体：即配位体，提供孤对电子，可能有多个 ③配位数：直接同中心离子（或原子）配位的原子的
7、数目，不一定是配位体的个数 ④判断：配离子［Cu（En）2］2+的配位体数为2，配位数为4 （2）配合物中的化学键 ①内界和外界通过离子键结合，一般较易电离 ②中心体和配位体通过配位键结合，一般很难电离 （3）配合物结构的确定 ①1mol［CoCl2（NH3）4］Cl1 mol AgCl ②1mol［CoCl（NH3）5］Cl22 mol AgCl （4）特别提醒 ①有的配合物没有外界。如五羰基合铁Fe（CO）5、四羰基合镍Ni（CO）4。 ②有的配合物有多种配体。如［Cu（NH3）2（H2O）2］ SO4、［Co（SO4）（NH3）5］Br、［Co（NH3）5Br］S
8、O4。 3．配合物的稳定性：提供孤对电子和空轨道的能力越强，越稳定 （1）配位原子的半径越大，越易提供孤对电子 （2）过渡金属提供空轨道的能力强 （3）判断 ①血红蛋白：Mb·O2、Mb·CO、Mb·NO，Mb·CO最稳定 ②稳定性：［Mg（NH3）4］2+＜［Cu（NH3）4］2+ 4．配合物的空间结构 （1）二配位：一般是直线形 （2）AB4型四配位 ①AB2C2有一种结构：正四面体形 ②四配位：AB2C2有两种结构：正方形 （3）六配位：一般是正八面体形 五、常见配合物的形成 1．铜氨溶液的形成 （1）反应过程：CuSO4溶液Cu（OH
9、2［Cu（NH3）4］2+ （2）反应现象：先产生蓝色沉淀，后产生深蓝色溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体 （3）相关反应： ①Cu2++2NH3·H2OCu（OH）2↓+2NH4+ ②Cu（OH）2+4NH3［Cu（NH3）4］2++2OH－ ③［Cu（NH3）4］2++SO42－+H2O［Cu（NH3）4］SO4·H2O↓ 2．银氨溶液的形成 （1）反应过程：AgNO3溶液AgOH［Ag（NH3）2］+ （2）反应现象：先产生白色沉淀，后产生无色溶液 （3）相关反应： ①AgNO3+NH3·H2OAgOH↓+NH4NO3 ②AgOH+2NH3·H2O［Ag（NH3）2］
10、OH+2H2O 3．硫氰酸铁型溶液的形成 （1）反应过程：FeCl3溶液［Fe（SCN）m］3－m （2）反应现象：产生血红色溶液 （3）相关反应： ①m＝1：FeCl3+KSCN［Fe（SCN）］Cl2+KCl ②m＝2：FeCl3+2KSCN［Fe（SCN）2］Cl+2KCl ③m＝3：FeCl3+3KSCNFe（SCN）3+3KCl ④m＝4：FeCl3+4KSCNK［Fe（SCN）4］+3KCl ⑤m＝5：FeCl3+5KSCNK2［Fe（SCN）5］+3KCl ⑥m＝6：FeCl3+6KSCNK3［Fe（SCN）6］+3KCl 4．四羟基合铝酸盐的形成 （
11、1）反应过程：AlCl3溶液Al（OH）3［Al（OH）4］－ （2）反应现象：先产生白色沉淀，后产生无色溶液 （3）相关反应： ①Al3++3OH－Al（OH）3↓ ②Al(OH)3+OH－［Al（OH）4］－ 考点2 微粒构型和杂化 一、价层电子对互斥理论 1．杂化方式判断 （1）公式计算法 ①适用范围：ABn型分子或ABnm±型离子 ②公式：价层电子对数（n）＝ ③VIA族元素作中心体提供7个价电子，作配位体提供0个单电子 ④当出现单电子时，单电子算一对。如n＝≈4 ⑤单取代基：如－CH3、－NH2、－OH，提供1个单电子 微粒 －CH3 －OH HC
12、HO SOCl2 Al（CH3）3 杂化 sp3 sp3 sp2 sp3 sp2 ⑥非常规型微粒 微粒 O3 I3+ S2O32－ 变形 OO2 II2+ SSO32－ 杂化 sp2 sp3 sp3 ⑦局限：CN－无法根据该公式计算杂化方式 （2）根据键数和孤电子对数之和判断 ①适用范围：多中心微粒、有结构图的微粒 ②轨道数（价层电子对数）：n＝键数+孤电子对数 n＝键数+孤电子对数 C N Al Cl S 2 2 4 4 4 杂化方式 sp sp sp3 sp3 sp3 实例 H－C≡N （3）
13、根据有机物的成键特点判断 ①单键C、N、O（、、－O－）：sp3杂化 ②双键C、N、O（、－－、）：sp2杂化 双双键“＝C＝”：sp杂化 ③叁键C、N、O（―C≡C―、―C≡N）：sp杂化 （4）根据微粒构型判断 微粒构型 四面体 三角锥 平面 V形 直线 杂化方式 sp3 sp3 sp2 sp3或sp2 sp3或sp2或sp 2．轨道构型和微粒构型的区别 （1）轨道构型（VSEPR模型） n 2 3 4 杂化方式 sp sp2 sp3 轨道构型 （理想化模型） 直线形 平面正三角形 正四面体形 轨道夹角 180
14、° 120° 109°28′ （2）轨道构型和微粒构型的关系 微粒 杂化方式 VSEPR模型 微粒构型 分子极性 SO2 sp2 正四面体形 三角锥形 极性分子 SO3 sp2 正四面体形 平面正三角形 非极性分子 NO2－ sp2 平面正三角形 三角锥形 NO3－ sp2 平面正三角形 平面正三角形 NO2+ sp 直线形 直线形 二、分子的极性 1．化学键极性和分子极性的关系 2．分子极性的判断方法 （1）根据键的极性判断 ①只含有非极性键的双原子分子或多原子分子是非极性分子。如O2、H2、P4、C60。
15、 ②含有极性键的双原子分子都是极性分子。如HCl、HF、HBr。 ③含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。 （2）判断ABn型分子极性的经验规律 ①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中心原子有孤电子对，则为极性分子；若无孤电子对，则为非极性分子。 （3）结构判断 ①对称性判断：高度对称的是非极性分子 分子 分子类型 非极性分子 非极性分子 极性分子 非极性分子 ②孤电子对判断：中心原子上含孤电子对的一定是极性分子 ③构型判据：分子构型和轨道构型完全
16、一致的是非极性分子 分子 HCHO PCl3 PCl5 SF6 轨道构型 平面正三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形 分子构型 平面三角形 三角锥形 三角双锥形 正八面体形 分子类型 极性分子 极性分子 非极性分子 非极性分子 （4）AB2C2型分子 ①立体结构：只有一种结构，极性分子 ②平面结构：两种结构 图示 分子类型 极性分子 非极性分子 （5）实验判据：相似相溶原理 ①极性分子易溶于极性溶剂 ②非极性分子易溶于非极性溶剂 三、键参数的比较 1．共价键的键能的比较 （1）键能和键长的关系：键长越短，键能越
17、大 （2）同种元素不同类型键能：叁键＞双键＞单键 （3）共价分子的键能和稳定性的关系 ①共价单键：半径越小，键能越大，分子越稳定 ②叁键或双键：断裂1个键的能量越大，越稳定 ③实例：活泼性CO＞N2 化学键 C－O C＝O C≡O 键能/kJ•mol－1 351 803 1071 化学键 N－N N＝N N≡N 键能/kJ•mol－1 159 418 946 2．共价键的键长的比较 （1）看有成键原子上是否都有孤对电子 ①无孤对电子：只看成键原子的半径之和 ②有孤对电子：还要看孤对电子之间的排斥作用 ③键长比较 微粒组 键长长短 NH3
18、和PH3 N－H＜P－H 金刚石和晶体硅 C－C＜Si－Si 稳定性：H2O2＜N2H4＜CH3CH3 O－O＞N－N＞C－C O2、O2－、O2+、O22－ 氧氧键：O22－＞O2－＞O2＞O2+ （2）看能否形成键：形成键使键长变短 ①乙烷、苯和乙烯：C－C＞特殊键＞C＝C ②金刚石和石墨中的碳碳键：金刚石＜石墨 ③SO3的三聚体环状结构，键长：a＞b 3．键角大小的比较 （1）求键角的大小：利用价层电子对互斥理论计算的轨道夹角 价层电子对n 2 3 4 杂化方式 sp sp2 sp3 键角 180° 120° 109°28′ （2）
19、中心原子和配位原子均相同：中心原子上孤电子对越多，孤电子对键角的压缩作用越大，键角越小 ①∠H－O－H：H2O＜H3O+ ②∠H－N－H：NH2－＜NH3＜［Zn（NH3）6］2+ ③∠H－C－H：CH3+＞－CH3＞CH3－ ④∠O－N－O：NO2+＞NO2＞NO2－ （3）中心原子不同或配位原子不完全相同 ①中心原子电负性大：中心原子对键角的拉伸作用越大，键角越大 ②配位原子电负性大：配位原子对键角的压缩作用越大，键角越小 ③NH3和PH3中：∠H－N－H＞∠H－P－H ④H2S和H2O中：∠H－S－H＜∠H－O－H ⑤NCl3和NF3中：∠Cl－N－Cl＞∠F－N－F
20、 ⑥HCHO和COCl2中：∠H－C－H＞∠Cl－C－Cl 三、等电子体 1．含义：原子数相同，价电子总数相等 微粒组 H2O和NH3 CO2和SiO2 C6H6和B3N3H6 H3O+和NF3 是否为 等电子体 否 否 是 否 2．结构：立体结构、化学键类型相同，键角不一定相等 3．寻找方法 （1）同族元素上下换 （2）相邻元素左右移 （3）电子电荷可互换 4．常见的等电子体 （1）三原子8电子 ①结构：sp3杂化，角型或V型 ②典例：H2O、H2F+、NH2－ （2）两原子10电子 ①结构：sp杂化，直线形 ②典例：N2、CO、CN－、C
21、22－、O22+、NO+ （3）两原子11电子 ①结构：sp杂化，直线形 ②典例：NO、O2+ （4）三原子16电子 ①结构：sp杂化，直线形 ②典例：CO2、CS2、N2O、SCN－、NO2+、N3－、BeCl2、CNO－、AlO2－、BeO22－ （5）三原子18电子 ①结构：sp2杂化，角型或V型 ②典例：SO2、O3、NO2－ （6）四原子24电子 ①结构：sp2杂化，平面正三角形 ②典例：BO33－、CO32－、NO3－、SiO32－、SO3、BF3、BCl3、AlCl3 （7）四原子26电子 ①结构：sp3杂化，三角锥型 ②典例：PO33－、SO32－
22、ClO3－ （8）五原子32电子 ①结构：sp3杂化，正四面体形 ②典例：ClO4－、SO42－、PO43－、SiO44－、BF4－、SiF4、CCl4、CF4、SiCl4 （9）五原子8电子 ①结构：sp3杂化，正四面体形 ②典例：CH4、NH4+ 考点3 分子间作用力 一、分子间作用力 1．概念：分子间存在的相互作用力 （1）实质：电性作用 （2）存在：分子和分子之间或稀有气体原子之间 2．分类 （1）范德华力：普通的分子间作用力 （2）氢键：特殊的分子间作用力 3．特点 （1）作用范围很小，一般认为气体分子中无分子间作用力 （2）比化学键弱得多 4
23、．外界条件对分子间作用力的影响 （1）压强：增大压强，分子间作用力增大 （2）温度：升高温度，分子间作用力减小 二、范德华力与物质性质 1．特点：无方向性，无饱和性 2．影响因素 （1）分子的极性越大，范德华力越大 （2）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 3．作用效果 （1）组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，熔沸点越高 （2）由分子构成的晶体熔点低、挥发性强、硬度小 4．范德华力与化学键作用效果的区别 （1）范德华力主要影响物质的物理性质，如物质的熔、沸点等 （2）化学键主要影响物质的化学性质，如热稳定性等 三、氢键与物质性质 1．氢键的
24、实质：电性作用（介于范德华力和共价键之间） 2．氢键的表示方法：X－H…Y （1）“－”表示共价键，“…”表示氢键 （2）氢键形成的一般条件 ①分子中必须有氢原子 ②氢原子两边有电负性大、半径小、具有孤对电子的元素（F、O、N） ③－NH3+中的N原子能否形成氢键：不能 ④－CHO中的H原子能否形成氢键：不能 3．氢键的特点 （1）有方向性：沿着孤对电子的伸展方向成键 （2）有饱和性：氢原子与孤电子对相对应 4．氢键的存在 （1）三种气态氢化物：H2O、HF、NH3 （2）含羟基物质：含氧酸、含氧酸的酸式盐、醇、酸、酚及它们的水溶液 （
25、3）含氨基物质：NH3、N2H4、DNA双螺旋体 5．氢键的类型 （1）分子间氢键；普遍存在 ①链状 NH3·H2O 胆矾 ②环状：分子中含多个N、O、F原子 二聚乙酸 二聚甲酸 四聚甲醇 环状碳酸氢盐 （2）分子内氢键：含多个N、O、F原子，且为邻位关系 硝酸 水杨醛 邻硝基苯酚 邻氨基苯酚 6．氢键的作用效果 （1）对物质熔沸点的影响 ①分子间氢键相当于增大了相对分子质量，故熔沸点升高 ②分子内氢键未增大分子量，却降低了分子极性，故熔沸点降低 ③形成的分子间氢键越多，熔沸点越高 （2）对物质的电离的影响：
26、酸性氢原子形成氢键，电离程度变小，酸性减弱 （3）对液体的黏度的影响：分子间有氢键的液体，一般黏度较大 甘油 甘醇 H3PO4 浓硫酸 （4）冰的密度：结冰时水中的氢键增多，水分子间的空隙变大，体积增大，密度减小 4．冰晶体中氢键键能的计算 （1）冰晶体中氢键的结构式 （2）1个水分子可以形成4个氢键，完全属于该水分子的氢键有2个 （3）冰的升华热＝范德华力+2mol氢键 四、物质溶解性的比较 1．相似相溶原理：极性相似的分子间范德华力较大，其溶解度也大 （1）极性分子易溶于极性溶剂 （2）非极性分子易溶于非极性溶剂 2．氢键对物质溶解性的
27、影响 （1）若溶质和溶剂分子间形成氢键，溶质在水中的溶解度降低 （2）若溶质分子中存在氢键，则它在水中的溶解度反常的大 3．某些基团对物质溶解性的影响 （1）常见的亲水基和憎水基 ①亲水基：羟基、羧基、氨基、醛基等 ②憎水基：烃基、酯基等 （2）随着溶质分子中憎水基个数的增多，溶质在水中的溶解度减小 ①甲醇、乙醇、甘油和水以任意比互溶 ②戊醇在水中的溶解度明显减小 4．如果溶质和溶剂发生反应，将增大物质的溶解性 5．常见的极性分子和非极性分子 （1）H2O、NH3、SO2、酒精等为极性分子 （2）CCl4、CS2、苯等为非极性分子 五、无机含氧酸的酸性 1．酸的元
28、数＝酸中羟基上的氢原子数，不一定等于酸中的氢原子数 磷的含氧酸 磷酸 偏磷酸 亚磷酸 次磷酸 结构式 羟基氢原子数 3 1 2 1 酸的元数 三元酸 一元酸 二元酸 一元酸 2．无机含氧酸［（HO）mROn］的酸性 （1）非羟基氧原子数不同 ①基本规律：非羟基氧原子数n越多，酸性越强 ②典型实例： HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H4SiO4，HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO ③宏观解释：非羟基氧原子数n越多，酸性越强 ④微观解释：羟基氧原子数越多，氧原子所带的负电荷越多，中心原子上带的正电荷越多，中心原子对羟基
29、氧原子的吸引力越强，氧原子多氢原子的吸引力越弱，氢离子越容易电离，酸性越强 （2）非羟基氧原子数相同 ①基本规律：中心元素的非金属性越强，酸性越强 ②典型实例：HClO4＞HBrO4，H2CO3＞H2SiO3，H3PO4＞H3AsO4 ③微观解释：中心元素的非金属性越强，中心原子所带正电荷越多，中心原子对羟基氧原子的吸引力越强，氧原子多氢原子的吸引力越弱，氢离子越容易电离，酸性越强 六、分子的手性 1．手性异构体 （1）概念：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镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体。 （2）又名：手性同分异构体、对映异构体、光学
30、异构体 2．手性分子：有手性异构体的分子。 （1）手性分子的确定 ①两个分子具有完全相同的组成和原子排列； ②两个分子化学键的种类、数目及分子的极性完全相同 ③两个分子互为镜像； ④两个分子在三维空间里不能重合。如图： （2）手性碳原子：有机物中含有的碳原子连有四个互不相同的原子或基团，即*C。 ①手性碳原子一定是饱和碳原子，且碳原子是sp3杂化。 ②不饱和碳原子（如碳碳双键、－C≡C－等中的碳原子）一定不是手性碳原子。 ③有机物分子中如果有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。 3．手性分子的应用 （1）医药领域 ①现今使用的药
31、物中手性药物超过50% ②对于手性药物，一个异构体可能有效，而另一个异构体可能是无效甚至是有害的 （2）合成领域 ①手性催化剂：只催化或者主要催化一种手性分子的合成 ②用手性催化剂生产药物，可以只得到或者主要得到一种手性分子，这种独特的合成方法称为手性合成 七、超分子 1．概念：由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 2．应用 （1）分离C60和C70 将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将C70溶解，经过滤后分离出C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。 （2）冠醚识别碱金属离子 冠醚分子中有大小不同的空穴适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚-碱金属离子超分子。 3．重要特征：分子识别和自组装。
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