第二单元分子结构与性质第二单元分子结构与性质1了解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认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据有关理论判断简单分子或离子的构型，能说明简单配合物的成键情况。3了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。4结合实例说明“等电子原理”的应用。5了解化学键和分子间作用力的区别。6了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。一、分子的结构一、分子的结构1价层电子对互斥模型它是一种可以用来预测分子立体结构的理论模型，总的原则是分子的中心原子上孤对电子对与成键电子对之间的排斥力最小(注意：分子中的双键、三键等多重键要作为一对电子看待)。这种理论把分子分为两类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，这种分子中，中心原子周围的原子数决定着分子的立体结构。如HCN的空间结构为直线形；另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子，由于中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如H2O的空间结构为V形。2.杂化轨道理论(1)杂化与杂化轨道的概念这是指在形成分子时由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，形成的新轨道叫杂化轨道。(2)杂化的类型除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得；sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。(3)几种常见分子的中心原子的杂化轨道类型：代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2022sp直线形CH2O033sp2平面三角形CH4044sp3正四面体形SO2123sp2V形NH3134sp3三角锥形H2O224sp3V形3.配合物理论简介定义：配合物是由可以给出孤对电子或多个不定域电子的一定数目的离子或分子(称为配体)和接受孤对电子或多个不定域电子的原子或离子(统称中心原子)按一定的组成和空间构型所形成的化合物。配离子：Cu(NH3)42Ag(CN)2配合物：配盐：Cu(NH3)4SO4 Cu(H2O)4SO4H2O配酸：H2PtCl6配碱：Cu(NH3)4(OH)2配合分子：Ni(CO)4 Co(NH3)3Cl3【注意注意】(1)配合物和配离子的区别。(2)配合物和复盐的区别。二、分子的性质1键的极性和分子的极性一般说来，同种原子形成的共价键，电子对不偏移，是非极性键；由不同种原子形成的共价键，电子对发生偏移，是极性键。分子的极性(1)概念极性分子：正电中心和负电中心不重合的分子。例：HCl、H2O、NH3等。非极性分子：正电中心和负电中心重合的分子。例：Cl2、CO2、BF3、CCl4等。(2)判断方法2范德华力及其对物质性质的影响范德华力：分子间普遍存在的作用力。规律：结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大。范德华力越大，物质的熔沸点越高。3氢键及其对物质性质的影响(1)氢键的概念：除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力。(不属于化学键)一般表示为XHY。(2)氢键的类型分子内氢键(不属于分子间作用力)。分子间氢键(属于分子间作用力)。(3)氢键键能大小：氢键介于范德华力和化学键之间，是一种较弱的作用力。(4)分子间具有氢键的物质，其熔沸点会“反常”的高。4溶解性(1)影响物质溶解性的因素影响固体溶解度的主要因素是温度。影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。(2)相似相溶规律：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。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越大。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。(3)如果溶质与水发生化学反应可增大其溶解度。5手性(1)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重叠，互称手性异构体(又称对映异构体、光学异构体)。含有手性异构体的分子叫做手性分子。(2)判断一种有机物是否具有手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子。6无机含氧酸分子的酸性(1)对于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。原因：无机含氧酸可以写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致ROH中的O的电子向R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。(2)含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大，即(HO)mROn中，n值越大，酸性越强。(3)同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，可根据非金属性强弱去比较。同一主族，自上而下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱。同一周期，从左向右，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强。 (2008年高考海南卷)在硼酸B(OH)3分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是()Asp，范德华力Bsp2，范德华力Csp2，氢键 Dsp3，氢键【导航导航】解答该题时需要牢固掌握原子杂化轨道理论及氢键的形成，同时需要迁移石墨的晶体结构的知识。【解析解析】由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力就为氢键。【答案答案】C (2008年重庆高考题)在2008年初我国南方遭遇的冰雪灾害中，使用了一种融雪剂，其主要成分的化学式为XY2，X、Y均为周期表前20号元素，其阳离子和阴离子的电子层结构相同，且1 mol XY2含有54 mol电子。(1)该融雪剂的化学式是_；X与氢元素形成的化合物的电子式是_。(2)元素D、E原子的最外层电子数是其电子层数的2倍，D与Y相邻，则D的离子结构示意图是_；D与E能形成一种非极性分子，该分子的结构式为_；D所在族元素的氢化物中，沸点最低的是_。(3)元素W与Y同周期，其单质是原子晶体；元素Z的单质分子Z2中有3个共价键；W与Z能形成一种新型无机非金属材料，其化学式是_。(4)元素R与Y同主族，其氢化物能用于刻蚀玻璃，R2与NaOH溶液反应的产物之一是OR2，该反应的离子方程式为_。【解析解析】(1)据已知确定融雪剂为CaCl2，Ca与H形成的化合物为CaH2，其电子式类似于CaCl2。(2)最外层电子数是电子层数2倍的元素有C6 、S16 ，因D与Cl相邻，故D为S，则E为C，则C与S可形成CS2，氧族中氢化物沸点最低的是H2S(水中含氢键，其他氢化物的式量大于H2S)。(3)W为Si，Z为N，则W与Z形成的化合物为Si3N4(原子晶体)。(4)R为F,2F22OH=2FOF2H2O。【答案答案】 (2008年江苏高考卷)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期元素，它们的核电荷数ABCDzyx。该规律性是()A成键的电子数越多，键能越大B键长越长，键能越小C成键所用的电子数越少，键能越大D成键时电子对越偏移，键能越大【解析解析】观察表中数据发现，O2与O2的键能大者键长短，按此O22中OO键长比O2中的长，所以键能要小。按键长由短到长的顺序为(OO)O2O2O2zyx。【答案答案】B3(2009年广东韶关模拟)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( )【解析解析】从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥型，易于提供孤对电子，所以，以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据 ，可知答案是B。【答案答案】B4(2009年山师附中模拟)有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大。已知：A和C、B和D分别位于同主族，且B、D质子数之和是A、C质子数之和的2倍；E在同周期元素中原子半径最小。(1)B形成的双原子分子中，共价键的类型有_，化合物A2B中B原子采用_杂化。(2)A2B和A2D的沸点较高者是_(填化学式)，其原因是_。(3)E原子的电子排布式为_。(4)写出分别由A、B、C、D四种元素组成的两物质的浓溶液发生反应的离子方程式：_。【解析解析】首先进行推断，根据题给条件可确定A为氢元素，C为Na元素，B、D分别为氧和硫，E只能为Cl元素。在O2分子中不可能只有键，应同时具有键和键，在H2O分子中O原子采用sp3杂化。H2O分子间存在氢键而H2S分子间不存在氢键，故H2O的沸点比H2S高。【答案答案】(1)键、键sp3(2)H2O水分子间能形成氢键，使其沸点高于H2S(3)1s22s22p63s23p5或Ne3s23p5(4)HHSO3=H2OSO25(2009年宁夏理综)已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：(1)X元素原子基态时的电子排布式为_，该元素的符号是_；(2)Y元素原子的价层电子的轨道表示式为_，该元素的名称是_；(3)X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为_；(4)已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是_；(5)比较X的氢化物与同族第二、三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由_。【解析解析】(1)因为X原子4p轨道上有3个未成对电子，可知其电子排布式为：1s22s22p63s23p63d104s24p3，并推出其元素符号为As。(2)根据Y元素的最外层2p轨道上有2个未成对电子，Y和Z元素的原子序数之和为42339，Y可能为1s22s22p2或1s22s22p4，再根据Z可形成负一价离子，推出Y电子排布为后者，轨道表示 元素名称为氧。Z为氢。(3)X与Z形成的化合物为AsH3，其空间构型可类比同主族的氢化物NH3，为三角锥形。(4)根据电子守恒配平即可。(5)氢化物的稳定性和元素的非金属性有关，或与共价键的键长有关。键长越短，键能越大，氢化物越稳定。所以NH3PH3AsH3。沸点高低和分子间作用力有关。分子间作用力越大，沸点越高。NH3可以形成分子间氢键，沸点最高，AsH3比PH3的相对分子质量大，所以AsH3沸点高于PH3。【答案答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3As(3)三角锥形(4)As2O36Zn6H2SO4=2AsH36ZnSO43H2O(5)稳定性：NH3PH3AsH3，因为键长越短，键能越大，化合物越稳定沸点：NH3AsH3PH3，NH3可以形成分子间氢键，沸点最高；AsH3相对分子质量比PH3大，分子间作用力大，因而AsH3的沸点比PH3高课时作业点击进入链接