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1、精品文档?高考化学第二节分子结构与性质考纲定位1.了解共价键的形成、极性、类型(键、键)，了解配位键的含义，能用键长、键能、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简单分子或离子的空间结构。3了解范德华力的含义及对物质性质的影响。4了解氢键的含义，能列举含氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。考点 1|共价键及其键参数基础知识整合 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。特征：具有方向性和饱和性。如O 与 H 形成 2 个 OH 共价键且共价键夹角约为 105。(2)共价
2、键类型2共价键的键参数(1)定义键能：气态基态原子形成1 mol 化学键释放的最低能量。键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键角：两个共价键之间的夹角。(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。应用体验 1 有以下物质：HF，Cl2，NH3，N2，N2H4，C2H6，H2，C2H5OH，HCN(CHN)，只含有极性键的是 _；只含有非极性键的是 _；既有极性键，又有非极性键的是_；只有 键的是 _；既有 键又有 键的是 _；含有由两个原子的s轨道重叠形成的 键的是 _。提示2已知 HH、HO、O=O的键能分别为 a kJ/mol、b kJ/mol、c kJ/mol，则 H
3、2(g)12O2(g)=H2O(g)的 H_。提示(a12c2b)kJ/mol 考点多维探究 角度 1共价键及其类型判断1下列说法中不正确的是()A键比 键重叠程度大，形成的共价键强B两个原子之间形成共价键时，最多有一个键C气体单质中，一定有键，可能有 键DN2分子中有一个 键，两个 键C单原子分子(如稀有气体分子)无共价键，也无 键。2(1)(2016 全国乙卷节选)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)分子中含有 键_个，键_个。解析(1)锗虽然与碳为同族元素，但比碳多了两个电子层，因此锗的原子
4、半径大，原子间形成的单键较长，p-p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 键。(2)双键中含一个 键和 键。答案(1)Ge 原子半径大，原子间形成的 单键较长，p-p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成 键(2)28 3NN 键的键能为 946 kJ mol1，NN 键的键能为 193 kJ mol1，则一个 键的平均键能为 _，说明 N2中_键比_键稳定(填“”或“”)，故 NN_加成(填“难”或“易”)。解析一个 键的平均键能为9461932kJ/mol376.5 kJ/mol193 kJ/mol。答案376.5 kJ/mol 难共价键的理解应注意的5 点(1)碳碳
5、三键和碳碳双键的键能不是碳碳单键的键能的3 倍和 2 倍，原因是这些键的类型不完全相同。(2)键长约等于成键两原子的半径之和，实际上，由于轨道的重叠，前者比后者略小一些。(3)键与 键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般 键比 键稳定。(4)并不是所有的共价键都有方向性，如s-s 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。(5)两原子形成 键后能否形成 键与两原子间的键长有关。角度 2键参数的应用4(2017 安顺模拟)NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是()ANH3分子是极性分子B分子内 3 个 NH 键的
6、键长相等，键角相等CNH3分子内 3 个 NH 键的键长相等，3 个键角都等于 107DNH3分子内 3 个 NH 键的键长相等，3 个键角都等于 120CA、B 项事实不充分；D 项事实说明的 NH3为平面三角形。5(1)(2015 山东高考节选)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应 Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)H313 kJ mol1，FF键的键能为 159 kJ mol1，ClCl 键的键能为 242 kJ mol1，则 ClF3中 ClF 键的平均键能为 _kJ mol1。(2)(2015 浙江高考节选)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：已
7、知：化学键CH CC C=C HH 键能/kJ mol412 348 612 436 1计算上述反应的 H_kJ mol1。解析(1)设 ClF 键的平均键能为 x。根据反应的焓变反应物的键能总和生成物的键能总和可知，Cl2(g)3F2(g)=2ClF3(g)的 H242 kJ mol1159 kJmol136x313 kJ mol1，则 x172 kJ mol1。(2)制备苯乙烯需断开2 mol CH 键，生成 1 mol HH键，同时在 CC 键的基础上生成C=C 键，因此生成 1 mol 苯乙烯吸收的热量为 2412 kJ824 kJ，放出的热量为 436 kJ(612348)kJ700
8、 kJ，根据反应热的定义可知，H824 kJ mol1700 kJ mol1124 kJ mol1。答案(1)172(2)124 化学反应中 H 的计算公式 H反应物的总键能之和生成物的总键能之和考点 2|分子的立体构型基础知识整合 1用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)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。a 为中心原子的价电子数，x 为与中心原子结合的原子数，b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。但对于离子的a 为中心原子的价电子数加或减电荷数，如 CO23的 a42，NH4的 a51。(2)示例分析2.用杂化轨道理论推测分子的
9、立体构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp 2 180直线形BeCl2sp23 120平面三角形BF3sp34 109 28四面体形CH43.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和立体结构，许多性质相似，如N2与 CO、O3与 SO2、N2O 与 CO2、CH4与 NH4等。应用体验 1填表物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR 模型名称分子或离子立体构型中心原子杂化类型CS2HCHO NCl3SO24H3O提示02直线形直线形sp 03平面三角形平面三角形sp214四面体形三角锥形sp304正四面体形正四面体形sp314四面体形三角锥形s
10、p32写出与 CCl4互为等电子体的分子或离子有_。提示SiCl4、CBr4、SO24、CF4等考点多维探究 角度 1推测分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型1指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型(1)H2S_，CO2_，PH3_，PCl3_，BF3_，HCN_，HCHO_，SO2_，SiH4_。(2)NH4_，NO2_，SO24_，SO23_，ClO3_，ClO4_，SiO23_。答案(1)V 形、sp3直线形、sp三角锥形、sp3三角锥形、sp3平面三角形、sp2直线形、sp平面三角形、sp2V 形、sp2正四面体形、sp3(2)正四面体形、sp3V 形、sp2正四面体形、
11、sp3三角锥形、sp3三角锥形、sp3正四面体形、sp3平面三角形、sp22(1)(2016 全国乙卷)Ge 单晶具有金刚石型结构，其中 Ge 原子的杂化方式为_，微粒之间存在的作用力是_。(2)(2016 全国甲卷)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是 _，NH3中心原子的杂化类型是 _。(3)(2016 全国丙卷)AsCl3分子的立体构型为 _，其中 As 的杂化轨道类型为_。(4)(2016 江苏高考)HOCH2CN 分子中碳原子轨道的杂化类型是_。解析(1)Ge 单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为sp3，因此Ge 原子的杂化方式也为sp3。微粒之间存在的作用力为共价键
12、。(2)SO24中，S 原子的价层电子对数为6224，成键电子对数为 4，故 SO24的立体构型为正四面体。NH3分子中，N 原子形成 3 个 键，且有 1个孤电子对，N原子的轨道杂化类型为sp3。(3)As 原子的价电子排布式为4s24p3，最外层有 5 个电子，则 AsCl3分子中 As原子形成 3 个 AsCl 键，且含有 1 对未成键的孤对电子，则As 的杂化轨道类型为 sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(4)根据 HOCH2CN 的结构简式为可知，“CH2”中的 C 原子形成 4 个 键，该碳原子采取sp3杂化；“CN”中的 C 原子形成 1 个 键、2 个 键，该碳原
13、子采取 sp杂化。答案(1)sp3共价键(2)正四面体sp3(3)三角锥形sp3(4)sp3和 sp 3(1)(2015 江苏高考)CH3COOH 中 C 原子轨道杂化类型为 _。(2)(2014 海南高考)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。(3)(2014 江苏高考)醛基中碳原子的轨道杂化类型是_；1 mol 乙醛分子中含有的 键的数目为 _。解析(1)CH3COOH 中，甲基中 C 原子与其他原子形成4 个 键，故 C 原子采取 sp3杂化；而羧基中 C 原子形成 3 个 键和 1 个 键，故 C 原子采取的是sp2杂化。(2)金刚石中 C 形成 4 个 键，属于
14、 sp3杂化；石墨烯中 C 形成 3 个 键且无孤电子对，属于 sp2杂化。(3)中 C 形成 3 个 键，属于 sp2杂化，1 mol中有 键6NA。(4)分子中 CH3和CH2中的 C 原子都采用 sp3杂化，碳碳双键中的 C 原子采用 sp2杂化。(5)根据 C、N、O 成 键数和孤电子对数确定杂化类型。答案(1)sp3和 sp2(2)sp3sp2(3)sp26NA(或 6 mol)(4)sp3、sp2(5)sp2sp3sp3判断中心原子杂化轨道类型的两种方法(1)利用价层电子对数确定三种杂化类型2 对sp杂化，3 对sp2杂化，4 对sp3杂化。(2)根据 键数与孤电子对数含 C 有机
15、物：2 个 sp,3个 sp2,4 个 sp3含 N 化合物：2 个 sp2,3 个 sp3含 O(S)化合物：2 个 sp3角度 2分子或粒子中键角的大小比较4比较下列分子或离子中键角大小。(1)H2O_H3O，NH3_NH4。(2)H2O_H2S，NH3_PH3。(3)SO3_CCl4，CS2_SO2。解析(1)H2O 与 H3O，NH3与 NH4的中心原子均采用sp3杂化，孤电子对越多，斥力越大，键角越小。(2)H2O 与 H2S，NH3与 PH3中键长不同，键长越长，斥力越小，键角越小。(3)杂化不同，键角不同。答案(1)(3)5(2014 山东高考节选)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原
16、子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。(1)图甲中，1 号 C 与相邻 C 形成 键的个数为 _。(2)图乙中，1 号 C 的杂化方式是_，该 C 与相邻C 形成的键角_(填“”“sp2sp3。角度 3等电子原理及其应用6(1)(2015 全国卷)写出两个与 CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子_。(2)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_。(3)在短周期元素组成的物质中，与NO2互为等电子体的分子有_、_。(4)(2015 江苏高考)与 H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填
17、化学式)，阴离子为 _。(5)(2014 江苏高考)与 OH互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。(6)与 SO3互为等电子体的阴离子为 _。(7)与 N2互为等电子体的分子是_，阴离子是 _，阳离子是_。答案(1)CO2、SCN(或 COS 等)(2)N2CON2OCO2(3)SO2O3(4)H2FNH2(5)HF(6)CO23或 NO3(7)COCN或 C22NO常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO2、N3AX216 直线形CO23、NO3、SO3AX324 平面三角形SO2、O3、NO2AX218 V 形CCl4、SO24、PO34、ClO4AX432 正四
18、面体形PO33、SO23、ClO3AX326 三角锥形C22、CO、N2、CNAX 10 直线形CH4、NH4、SiH4AX48 正四面体形NH3、PH3、H3OAX38 三角锥形考点 3|粒子间作用力和分子的性质基础知识整合 1配位键与配位化合物(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 电子对给予接受键配位键的形成：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。(3)配合物的组成如Cu(NH3)4SO4配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。2分子间作用力 分子之间普遍存在的相互
19、作用力(1)分子间作用力包括范德华力和氢键两类。范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。(2)强弱：范德华力 氢键化学键。(3)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，对于组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增强。(4)氢键形成与表示已经与电负性很大的原子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大的原子之间的作用力，称为氢键。可表示为AHB(A、B 一般指 O、N、F，A、B 可以相同也可以不同)。特征：具有一定的饱和性和方向性。如在冰中每个H2O 分子周围四面体的4
20、 个方向形成 4 个氢键。分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。其中分子间氢键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。3分子的性质(1)分子的极性(2)分子溶解性“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。分子与 H2O 反应，也能促进分子在水中的溶解度，如SO2、NO2。(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
21、互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。手性分子：具有手性碳原子的分子。手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，(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：HClOHClO2HClO3NH，所以 NH3中共用电子对偏向 N 原子，而在 NF3中，共用电子对偏向F 原子，偏离 N 原子。(2)Cu2中存在空轨道，而 OH中 O 原子有孤电子对，故O 与 Cu 之间以配位键结合。(3)键的数目
22、为：(482)NA14NA。答案(1)N、F、H 三种元素的电负性：FNH，在 NF3中，共用电子对偏向 F 原子，偏离 N 原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2形成配位键(2)(3)离子键、共价键、配位键、氢键14NA2(2017 昭通模拟)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3 6NH3(黄色)、CoCl3 5NH3(紫红色)、CoCl3 4NH3(绿色)和 CoCl3 4NH3(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。CoCl3
23、6NH3：_，CoCl3 5NH3：_，CoCl3 4NH3(绿色和紫色)：_。(2)CoCl3 4NH3(绿色)和 CoCl3 4NH3(紫色)的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_。解析沉淀量为 3 mol、2 mol、1 mol 和 1 mol，可知四种配合物中能电离出来的 Cl即外界 Cl分别有 3、2、1、1 个，故它们的化学式分别 Co(NH3)6Cl3，Co(NH3)5ClCl2，Co(NH3)4Cl2Cl。答案(1)Co(NH3)6Cl3Co(NH3)5ClCl2Co(NH3)4Cl2Cl(2)它们互为同分异构体(3)6 角度 2分子间作
24、用力(氢键与范德华力)的判断及应用3下列说法中正确的是()A卤化氢中，以HF 沸点最高，是由于HF 分子间存在氢键B邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高CH2O 的沸点比 HF 的沸点高，是由于水中氢键键能大D氢键 XHY 的三个原子总在一条直线上AB 项，分子内氢键使熔、沸点降低，分子间氢键使熔、沸点升高；C 项，水中氢键键能比HF 中氢键键能小；D 项，XHY 的三原子不一定在一条直线上。4 氨气溶于水时，大部分 NH3与 H2O以氢键(用“”表示)结合形成 NH3 H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3 H2O 的结构式为()B根据 NH3 H2ONH4OH可知 NH3 H2
25、O 的结构式为5(1)(2016 全国甲卷)在Ni(NH3)62中 Ni2与 NH3之间形成的化学键称为_，提供孤电子对的成键原子是_。氨的沸点 _(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_；氨是_分子(填“极性”或“非极性”)。(2)(2014 全 国 卷)乙 酸 的 沸 点 明 显 高 于 乙 醛，其 主 要 原 因 是_ _。解析(1)Ni(NH3)62中，由于 Ni2具有空轨道，而 NH3中 N 原子含有孤电子对，两者可通过配位键形成配离子。由于 NH3分子间可形成氢键，故NH3的沸点高于 PH3。NH3分子中，N 原子形成 3 个 键，且有 1 个孤电子对，N 原子的轨道杂化类型
26、为sp3，立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称，NH3属于极性分子。(2)乙酸分子之间能形成氢键，乙醛分子之间不能形成氢键，导致乙酸的沸点高于乙醛。答 案(1)配 位 键、N 高 于、NH3分 子 间 可 形 成 氢 键、极 性(2)CH3COOH 存在分子间氢键氢键的理解(1)氢键属于一种较强的分子间作用力，不是化学键。(2)有氢键的物质，分子间也有范德华力，但有范德华力的物质分子间不一定有氢键。(3)一个氢原子只能形成一个氢键，这是氢键的饱和性。(4)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的高。(5)氢键可表示为 AHB，A、B 是 N、O、F 中的一种或两种，
27、A、B可相同也可以不同。角度 3分子的某些性质(极性、溶解性、酸性、手性等)6下列说法不正确的是()AHClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强B苹果酸含有 1 个手性碳原子CHCl、NH3、C2H5OH 均易溶于水的原因之一是与H2O 分子均形成氢键D以极性键结合的分子不一定是极性分子CHCl 与 H2O 不能形成氢键。7(2017 开封模拟)(1)如图所示是 H2O2的空间构型，H2O2分子中每个氧原子都是_杂化，H2O2为_(填“极性”或“非极性”)分子。(2)H2S 和 H2O2的主要物理性质如表所示：熔点/K 沸点/K 水中的溶解度(标准状况)H2S 187 202 2
28、.6 H2O2272 423 以任意比互溶H2S 和 H2O2的相对分子质量基本相同，造成上述物理性质差异的主要原因是_ _。(3)已知高碘酸有两种形式，化学式分别为 H5IO6()和 HIO4，前者为五元酸，后者为一元酸。请比较二者酸性强弱：H5IO6_HIO4。(填“”“”或“”)解析(1)H2O2的空间不对称，正、负电荷中心不重合，为极性分子。(2)H2O2分子间易形成氢键又能与H2O 分子间形成氢键，故H2O2沸点较高，易溶于水。(3)HIO4比 H5IO6非羟基氧多，酸性强。答案(1)sp3极性(2)H2O2分子间存在氢键，溶于水后也可与H2O 形成氢键(3)H2SO3(5)HNO2、HNO3H2SO3(6)SO24共价键和配位键H2OH2O 与 Cu2的配位键比 NH3与 Cu2的弱