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第34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 轨道理论及简单的杂化轨道类型 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简单分子或离子的空间结构 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 能列举存在氢键的物质 并能解释氢 键对物质性质的影响 考点1 共价键 知识梳理 1 共价键 1 共价键的本质与特征 共用电子对 方向 2 共价键类型 大 非极性 双 3 键参数 概念 键参数对分子性质的影响 键能越 键长越 分子越稳定 大 短 稳定性 立体构型 2 配位键与配位化合物 1 配位键 配位键的形成 成键原子一方提供 另一方提供 形成 共价键 孤电子对 空轨道 配位键的表示 常用 来表示配位键 箭头指向接受 的 原子 如 可表示为 在中 虽然有一个N H键形成过程与其他3个 N H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 孤电子对 2 配合物 如 Cu NH3 4 SO4 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 Cu2 Zn2 Ag 等 中心原子 配位原子 Cu NH3 4 SO4 配位数 多维思考 提示 1 2 3 4 5 6 7 8 1 判断下列说法是否正确 正确的打 错误的打 1 在任何情况下 都是 键比 键强度大 2 气体单质中一定存在 键 可能存在 键 3 H2分子中的共价键不具有方向性 4 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 5 键能单独形成 而 键也能单独形成 6 键可以绕键轴旋转 键一定不能绕键轴旋转 7 NH4Cl中存在离子键 极性共价键和配位键 8 在CH2 CHCN中含有6个 键和3个 键 提示 NH3 N Ag 2 在 Ag NH3 2 中 的 原子提供孤电子对 提供空 轨道 3 结合事实判断CO和N2相对更活泼的是 试用下表中的键能数据解释 其相对更活泼的原因 COC OC OC O 键键能 kJ mol 1 357 7798 91 071 9 N2N NN NN N 键键能 kJ mol 1 154 8418 4941 7 提示 CO 断开CO分子的第一个化学键所需要的能量 273 0 kJ mol 1 比断开 N2分子的第一个化学键所需要的能量 523 3 kJ mol 1 小 考点演练 考向一 共价键的类别 键参数 1 导学号 96656223 下列说法中正确的是 A 分子的键长越长 键能越高 分子越稳定 B 元素周期表中的第 A族 除H外 和第 A族元素的原子间不能形成共价键 C 水分子可表示为H O H 分子的键角为180 D H O键键能为462 8 kJ mol 1 即18 g H2O分解成H2和O2时 消耗能量为 2 462 8 kJ B 解析 键长越长 键能越小 分子越不稳定 A错误 共价键一般形成于非金属 元素之间 而第 A族元素 H除外 均是活泼金属元素 第 A族元素均是活 泼非金属元素 两者易形成离子键 B正确 水分子立体构型为V形 两个H O 键的键角为105 C错误 断裂2 mol H O键吸收2 462 8 kJ能量 而不是 H2O分解成H2和O2时消耗的能量 D错误 2 有以下物质 HF Cl2 H2O N2 C2H4 1 只含有极性键的是 2 只含有非极性键的是 3 既有极性键又有非极性键的是 4 只含有 键的是 5 既有 键又有 键的是 解析 1 含不同元素的原子 只含极性键 中两个氢原子分别与氧 原子相连 只含极性键 2 双原子的单质分子只含非极性键 符合题 意 3 根据结构可判断 既含极性键又含非极性键 4 只有单键的只含 键 即 5 有双键或三键的一定既有 键又有 键 即 答案 1 2 3 4 5 COCl2分子的结构式为 COCl2分子内含有 A 4个 键 B 2个 键 2个 键 C 2个 键 1个 键 D 3个 键 1个 键 解析 C和Cl之间为 键 C和O之间为一个 键 一个 键 因此该分子 中含有3个 键 1个 键 答案 D 考向二 配位键与配位化合物 C 解析 N2 的结构式为 H3O 的结构式为 Fe CO 3 Fe SCN 3 Ag NH3 2 OH 均为配合物 中心离子 或原子 与配体 之间均含配位键 4 导学号 96656224 向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成 Cu OH 4 2 在 Cu OH 4 2 中 提供空轨道 中 原子给出孤电子 对 Cu OH 4 2 的结构示意图可表示为 在Na2 Cu OH 4 晶体内存在的作用力有 Na2 Cu OH 4 在水溶液中的电离方程式为 考点2 分子的立体构型 知识梳理 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 价层电子对数 键电子对数 中心原子 孤电子对数 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 价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 价层层 电电子 对对数 成键键 对对数 孤电电子 对对数 电电子对对立 体构型 分子立 体构型 实实例键键角 220直线线形 形BeCl2 330三角形 形BF3 21 形SnBr2105 440四面体形 形CH4109 28 31 形NH3107 22 形H2O105 直线 平面正三角 V 正四面体 三角锥 V 180 120 2 杂化轨道理论 1 杂化轨道概念 在外界条件的影响下 原子内部能量 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 2 杂化轨道的类型与分子立体构型的关系 相近 1个s轨道1个p轨道 180 直线 1个s轨道2p轨道 120 平面三角形 1个s轨道3个p轨道 109 28 正四面体形 3 由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成 键和容纳孤电子对 所以有公式 杂化轨道数 中心原子的孤电子对数 中心原子的 键个数 3 等电子原理 原子总数相同 的分子具有相似的化学键特征 具有许多 相近的性质 如CO和N2 价电子总数相同 多维思考 1 判断下列说说法是否正确 正确的打 错误错误 的打 1 CH4与互为为等电电子体 2 杂杂化轨轨道只用于形成 键键或用于容纳纳未参与成键键的孤电电子对对 3 分子中中心原子若通过过sp3杂杂化轨轨道成键键 则该则该 分子一定为为正四面体结结构 4 只要分子 离子 构型为为平面三角形 中心原子均为为sp2 杂杂化 5 中中心原子孤电电子对对数为为0 中心原子为为sp3杂杂化 提示 1 2 3 4 5 2 已知H2O NH3 CH4三种分子中 键角由大到小的顺序是CH4 NH3 H2O 请分析 可能的原因是 提示 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 3 写出下列分子或离子的中心原子的价层电子对数 杂化类型 立体构型 1 NCl3 2 H3O 3 4 考点演练 考向一 价电子对互斥理论及其应用 1 用价层电层电 子对对互斥理论论 VSEPR 预测预测 H2S和COCl2的立体构型 两个结论结论 都正 确的是 A 直线线形 三角锥锥形 B V形 三角锥锥形 C 直线线形 平面三角形 D V形 平面三角形 D CD 考向二 杂化轨道理论及其应用 3 导学号 96656225 下列中心原子的杂化轨道类型和分子立体构型不正确的 是 A PCl3中P原子sp3杂化 为三角锥形 B BCl3中B原子sp2杂化 为平面三角形 C CS2中C原子sp杂化 为直线形 D H2S分子中 S为sp杂化 为直线形 D 4 关于原子轨轨道的说说法正确的是 A 凡是中心原子采取sp3杂杂化轨轨道成键键的分子其立体构型都是正四面体 B CH4分子中的sp3杂杂化轨轨道是由4个H原子的1s轨轨道和C原子的2p轨轨道混合形成 C sp3杂杂化轨轨道是由同一个原子中能量相近的s轨轨道和p轨轨道混合起来形成的一 组组新轨轨道 D 凡AB3型的共价化合物 其中心原子A均采用sp3杂杂化轨轨道成键键 C 解析 NH3中的N是sp3杂化 但NH3是三角锥形的 A错误 甲烷分子碳原子的2s和 2p通过sp3杂化 形成4个杂化轨道 和4个氢原子的1s轨道形成4个C H单键 B 错误 BF3中的B原子是sp2杂化 D错误 归纳总结 三方法 判断分子中心原子的杂化类型 1 根据价层电子对数判断 价层电层电 子对对数234 杂杂化类类型spsp2sp3 2 根据结构 简 式判断 在结构 简 式中 若C N等原子形成单键时为sp3杂化 双键时为sp2杂化 三键时为sp杂化 考向三 等电子原理应用 5 导学号 96656226 2017 湖北黄冈模拟 等电子体之间结构相似 物理性 质也相近 根据等电子原理 由短周期元素组成的粒子 只要其原子总数和原 子最外层电子总数相同 均可互称为等电子体 下列各组粒子不能互称为等 电子体的是 C 6 根据等电子原理写出下列分子或离子的立体构型 1 N2O 2 H3O 3 O3 4 答案 1 直线形 2 三角锥形 3 V形 4 平面三角形 考点3 分子间作用力与分子性质 知识梳理 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 和 3 强弱 范德华力 氢键 化学键 4 范德华力 一般来说 组成和结构相似的物质 随着相对分子质量的增大 范德华力逐渐 范德华力主要影响物质的熔点 沸点 硬度等物理性质 范德华力越大 物 质的熔点 沸点越 硬度越 范德华力氢键 多维思考 提示 1 2 3 4 1 以极性键结合起来的分子不一定是极性分子 2 H2O2分子间存在氢键 3 为手性分子 4 非极性分子中 一定含有非极性共价键 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 氢键具有方向性和饱和性 7 H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键 8 BCl3与NCl3均为三角锥形 为极性分子 提示 5 6 7 8 提示 NH3和H2O都是极性分子 NH3与H2O之间形成氢键 NH3与H2O反应 生成NH3 H2O 2 NH3极易溶于水的因素有哪些 考点演练 考向一 微粒间作用力类型的判断及对物质性质的影响 1 导学号 96656227 下列说法不正确的是 A HCl HBr HI的熔 沸点依次升高与分子间作用力大小有关 B H2O的熔 沸点高于H2S是由于H2O分子之间存在氢键 C I2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 D 解析 HCl HBr HI是组成和结构相似的分子 分子间作用力越大 相应物 质的熔 沸点越高 A正确 水分子间可形成氢键 H2S分子间不能形成氢键 因此H2O的熔 沸点高于H2S B正确 碘是非极性分子 易溶于非极性溶剂四 氯化碳 C正确 甲烷中碳原子电负性不大 甲烷分子和水分子之间不能形成 氢键 并且氢键不是化学键 属于分子间作用力 D不正确 2 已知含氧酸可用通式XOm OH n来表示 如X是S 当m 2 n 2 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 A HClO2B H2SeO3 C H3BO3D HMnO4 解析 把A D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
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