8分子结构及性质分子结构及性质 zhl知识经纬知识经纬知识经纬知识经纬 【专题内容专题内容】本专题所涉及的模块包括选修 3 第二章第一节至第三节，主要包括“共价键”“分子的立体 结构”“分子的性质”等三部分的内容。 【学习目标学习目标】 1、 知道共价键的主要类型 键和 键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性 质。 2、 知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用”。 3、认识共价分子结构的多样性和复杂性；初步认识价层电子对互斥模型；并能用 VSEPR 模型预测简单分子或离子的立体结构。 4、认识杂化轨道理论的要点，能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。 5、了解配位键、配位化合物的概念及其表示方法。 6、了解极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立体结构，判断极性分子和非极性 分子； 7、了解范德华力、氢键及其对物质性质的影响；能举例说明化学键和分子间作用力的区别。8、了解“手性分子”在生命科学等方面的应用，能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子 的酸性。 【知识地图知识地图】“三点三点“聚焦聚焦 【重点解读重点解读】 一、三种化学键的比较离子键共价键金属键形成过程阴阳离子间的静电作 用原子间通过共用电子 对所形成的相互作用金属阳离子与自由电 子间的相互作用构成元素典型金属（含 NH4+）和典型非金 属、含氧酸根非金属金属特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性无方向性、无饱和性实例离子化合物，如典型 金属氧化物、强碱、 大多数盐多原子非金属单质、 气态氢化物、非金属 氧化物、酸等金属单质、合金你清楚了吗？你清楚了吗？9二、离子化合物与共价化合物的区别三、分子的极性1、极性分子和非极性分子(1)非极性分子：从整个分子看，分子里电荷分布是对称的。如：a只由非极性键构成的同种元素的双原子分子：H2、Cl2、N2等。b只由极性键构成，空间构型对称的多原子分子：CO2、CS2、BF3、CH4等。c极性键非极性键都有的：CH2=CH2、CHCH、 。(2)极性分子：整个分子电荷分布不对称。例如：a不同元素的双原子分子如：HCl，HF 等。bV 形分子如：H2O、H2S 等。c三角锥形分子如：NH3等。判断是否是极性分子，可以从分子空间构型是否对称，即分子中各键的空间排列是否 对 称，若对称，则正负电荷重心重合，分子为非极性分子。反之，是极性分子。2、共价键的极性和分子极性的关系：键的极性和分子的极性并非完全一致，只有极性键形成的分子不一定是极性分子，如 CH4、CO2等。极性分子中也不一定不含非极性键。所以，二者不是因果关系。只含非极 性键的分子是非极性分子，如 H2、N2等；含极性键的分子，若分子空间构型是对称的是非 极性分子，如 CO2、CH4等，分子空间构型不对称的是极性分子。如 H2O、NH3等。它们 的关系表示如下：【深度挖掘深度挖掘】 一、离子化合物、共价化合物的判断方法1、根据构成化合物的微粒间是以离子键还是共价键结合的来判断。2、根据物质的类型判断。绝大多数碱性氧化物、碱和盐都属于离子化合物。氢化物、非金属氧化物、含氧酸离子化合物共价化合物 化学键离子键或离子键与共价键共价键 概念以离子键形成的化合物以共用电子对形成的化合物 达到稳定结 构的途径通过电子得失达到稳定结构通过形成共用电子对达到稳定结构构成微粒阴、阳离子原子表示方法电子式：(以 NaCl 为例) 离子化合物的结构：Na Cl、 NaCl 的形成过程：NaCl、 Na Cl、 以 HCl 为例： 结构式：HCl电子式：H Cl、 HCl 的形成过程：HCl、 H Cl、 10等 都属于共价化合物。但要注意 AlCl3等属于共价化合物，而 NaH 等属于离 子化合物。3、根据化合物的性质判断。熔化状态下能导电的是离子化合物；熔、沸点低的化合物 一般是共价化合物；溶解在水中不能电离的化合物是共价化合物等。4、离子化合物中一定含有离子键，但也有可能含有共价键（包括极性键、非极性键或 配位键） ；共价化合物中一定不存在离子键，肯定含有共价键（包括极性键、非极性键或 配位键） 。 二、用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型 具体步骤： (1)确定中心原子 A 价层电子对数目对于 ABm型分子(A 为中心原子，B 为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定：n中心原子的价电子数每个配位原子提供的价电子数 m2 计算时注意： 中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数 配位原子中卤素原子、氢原子提供 1 个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算 氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作中心原子时可认为它提供所 有 的 6 个价电子。 如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如 PO中 P 原子价34层电子数应加上 3，而 NH中 N 原子的价层电子数应减去 1。 4 如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。 双键、三键等多重键作为 1 对电子看待，如 CO2、HCN 中的双键、三键作为一对电子 看待，C 原子的价层电子对数为 2，成键电子对数 2，孤对电子对数为 0。 (2)确定价层电子对的空间构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空 间构型与价层电子对数目的关系： 价层电子对数目23456 价层电子对构型直线形三角形四面体三角双锥八面体 (3)分子空间构型确定 根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表：A 的电 子对数成键电 子对数孤电子对 数几何构型中心原子 A 价层电 子对的排列方式分子的几何构型实例220直线形A BeCl2 HgCl2(直线形) CO230平面三角形Error!(平面三角形)321三角形Error!(V 形)440正四面体形Error!(正四面体)这是很好的方这是很好的方 法哦？法哦？1131四面体形NH3(三角锥)22四面体形H2O(V 形)60正八面体形SF6(正八面体)642八面体形XeF4(平面正方形)三、ABm型杂化类型的判断1、公式：电子对数 n (中心原子的价电子数配位原子的成键电子数m 电荷数)12 2、根据 n 值判断杂化类型 一般有如下规律：当 n2，sp 杂化；n3，sp2杂化；n4，sp3杂化。例如：SO2 n (60)3 sp2杂化12NO n (51)3 sp2杂化 312NH3 n (53)4 sp3杂化12 注意当上述公式中电荷数为正值时取“”，电荷数为负值时取“”。 当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。 四、关于无机含氧酸分子的酸性 1、无机含氧酸分子之所以显酸性，是因为其分子中含有OH，而OH 上的 H 在水分 子的作用下能够电离出 H，而显示一定的酸性。对同一种元素的含氧酸来说，该元 素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。 2、比较酸性强弱，如利用(HO)mROn，相比较的酸必须具有相同的“R”。酸性大小与 OH 数目即 m 数值大小无关，与 n 的大小有关，n 越大酸性越强，如 H3PO4为中强酸， 并非强酸，H2SO3与 H2SO4中 m 均为 2，但 H2SO3的酸性弱于 H2SO4。 3、同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱比较，如 HClO4H2SO4，H2SO4H2SeO4。 4、比较酸性强弱的方法 (1)根据元素周期表判断 如：H4SiO4H2SO3；HClO4HClO3HClO2HClO (3)根据非羟基氧原子数判断HnROm：mnError! (4)根据电离度来判断 如：(H3PO4)(HClO)，酸性 H3PO4HClO快来试一试吧！快来试一试吧！12(5)根据化学反应判断 如 H2SO4Na2SO3=Na2SO4H2OSO2，酸性：H2SO4H2SO3 H2OCO2Ca(ClO)2=CaCO32HClO，酸性：H2CO3HclO 典例透析典例透析 例 1、据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似 C60的物质 N60，已知 N60分子中每个氮 原子均以 NN 键结合三个 N 原子而形成 8 电子稳定结构。已知 NN 键键能为 159 kJmol1， 试回答下列问题： (1)根据上述信息推测 N60的结构特点： _。 (2)1 mol N60分解成 N2时_(填“吸收”或“放出”)的热量是_kJmol1。(已知 NN 的键能为 946 kJmol1) (3)由(2)列举 N60的一些用途： _。 (4)若 N60分子中只含 x 个五边形和 y 个六边形，则 x_，y_。(已知：多面体中，棱边数顶点数面数2) 【解析】(1)N60中化学键全部为 NN 单键，共有 603/290 个，即由 90 个 NN 键构成 一个 N60分子。 (2)H30946 kJmol190159 kJmol114 070 kJmol1。 (3)由于 N60分解成 N2时放出大量的热量，故可制作高能炸药。 (4)N60的多面体分子共有 90 条棱边(NN 键)，则可得方程式： x y90，根据多面体欧拉定律可得方程式：60(xy)902，解上述方程式5262 得 x12，y20。 【答案】 (1)全部为 NN 单键，共 90 个 NN 单键构成一个 N60 (2)放出 14070 (3) N60可作炸药 (4)12 20 【举一反三】1、某些化学键的键能如下表所示(单位 kJmol1)： 键HHBrBrIIClClHClHIHBr 键能436.0193.7152.7242.7431.8298.7366 (1)1 mol H2在 2 mol Cl2中燃烧，放出的热量为_kJ。 (2)在一定条件下，1 mol H2与足量的 Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的是 _。 A.Cl2Br2I2 BI2Br2Cl2 预测 1 mol H2在足量 F2中燃烧比在足量 Cl2中燃烧放热_(填“多”或“少”)。【解析】由题中键能数据求反应热： H2Cl2=2HCl H436.0 kJmol1242.7 kJmol12431.8 kJmol1184.9 kJmol1 H2Br2=2HBr H436.0 kJmol1193.7 kJmol12366 kJmol1102.3 kJmol1 H2I2=2HI H436.0 kJmol1152.7 kJmol12298.7 kJmol18.7 kJmol1 【答案】(1)184.9 (2)A 多 【举一反三】2、化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过 程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol 化学键时释放(或吸 收)的能量。已知白磷和 P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能(kJmol1)：PP：198 PO：360 O=O：498，则反应 P4(白磷) 3O2=P4O6的反应热 H 为( ) A1 638 kJmol-