补充第九章 多原子分子的结构与性质
补充第九章 多原子分子的结构与性质
目录
1 非金属元素的结构化学: 8-N法则
Contents
2 非共轭分子几何构型与VSEPR规则 3 饱和分子的非定域轨道与定域轨道 4 缺电子分子的结构 4.1 缺电子原子化合物的三种类型 4.2 硼烷中的多中心键 4.3 金属烷基化合物中的多中心键
5 一些新型多原子分子 5.1 固体碳的新形态——球烯
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5.2 新型主体分子——杯芳烃类化合物 5.3 具有分形结构的树状大分子
1、 非金属元素的结构化学: 8-N法则
目前在元素周期表中有110多种元素,非金属元素只占20 余种, 分布在p区(除H的位置有不同看法外). 在p区中, 整个一 列稀有气体都是非金属元素. 其余非金属元素很有规律地占 据了右上角区域。 非金属原子相互以共价单键结合 时，周围通常会配置8-N个原子，非 金属间化合物配位也是如此. N是元 素的族数(按罗马数字编号系统). 这就 是格里姆-索末菲法则,即8-N法则.
13 IIIa 14 IVa 15 Va 16 VIa 17 VIIa
He
B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Ga Ge As Se Br Kr In Sn Sb Te I Xe Tl Pb Bi Po At Rn
稀有气体
N=8 ，8-N=0, 所以, 分子是单原子分子. 它们的晶体结构如下:
He
Ne Ar Kr Xe
卤素
N=7 ，8-N=1, 所以分子是双原子分子.
这一点也许出乎意料: 碘还能形成线性的I3 , 进而生 成负一价多碘离子[(I2)n(I )]. 含有这种多碘离子的固体有 导电性, 导电机理可能是电 子或空穴沿多碘离子链跳移, 也可能是I 在多碘离子链上 以接力方式传递:
-
S Se Te
氧族元素N=6，8-N=2. 但O2有些特殊, 每个O只与一个原 子配位形成双原子分子，因为O2中化学键并非单键, 8-N法则 不适用:
臭氧O3中有Π34. 中心O为二配位, 两端的O则不然:
氧族其余元素符合8-N法则. 尽管元素可能有各种同素 异构体，但每种原子的成键方式、配位情况、键长、键角 等数据基本保持一致或有限的几种情况。这是非金属元素 化学的又一特征:
S8
灰硒和碲的准一维螺旋链
P As Sb Bi
氮族元素N=5 , 8-N=3. 第一个元素N也不遵从8-N 法则, 而以叁键形成双原 子分子N ≡N. 氮族其余元素符合8-N法则. P、 As（以及金属元素Sb、Bi）都有 多种同素异构体，但每个原子都 有3个较近的原子配位. 右图是正四面体形的P4或As4:
C Si Ge Sn
碳族元素N=4 , 8-N=4. C、Si及金属 元素Ge、Sn都有同 素异构体，不过, 它 们都有4配位金刚石 型结构:
金刚石型结构
碳还有石墨型和球烯型结构. 石墨虽有不同晶型, 但层形 分子中C都是sp2杂化. 由于离域大π键的存在, 层上的成键不 遵从8-N法则. 球烯也不遵从8-N法则:
石墨结构(红、灰色球均为C)
C60
B
硼族元素只有B是非金属. 单质硼存在多种晶型, 已知有 16种以上的同素异构体，其 中3种晶体含B12二十面体, 这 是硼化学中非常重要的基本 结构单元:
8-N法则也适用于非金属间化合物的配位: 脂肪族化合物(RX)的典型代表正烷
?
烃中C的四面体成键特征类似于金刚石.
?
芳香族化合物(ArX)的典型代表苯
中C的平面三角形成键特征类似于石墨.
?
球烯族化合物(FuX)中C的球面成键
形成封闭多面体特征类似于球烯.
2、 非共轭多原子分子构型与VSEPR规则
价层电子对互斥规则（VSEPR）是一种简捷快速地预 测多原子分子几何构型的方法. 它根据中心原子A的价电 子数和成键情况，确定其成键电子对BP数目(每形成一个 BP, 原子A 贡献一个价电子, 另一个价电子由原子B贡献) 及孤电子对LP数目的总和. 根据电子对尽量远离的原则， 确定分子构型. 下面给出各种实例：
BeCl2 (2BP) , 直线形
SnCl2
(2BP+LP) V形
BF3 (3BP) 平面三角形
CCl4 (4BP) 正四面体形
PCl3 (3BP+LP) 三角锥形
SCl2 (2BP+2LP) V形
PCl5 (5BP) 三角双锥形 BrF3 (3BP+2LP) T形
SCl4 (4BP+LP) 翘翘板形 ICl2 (2BP+3LP) 直线形
PF6
-
(6BP) 正八面体形
-
IF5 (5BP+LP) 四棱锥形
ICl4 (4BP+2LP) 平面正方形
重键被看做“超级电子对”，只用去更多电子，但不产生新 的排布方向. 下列分子中O原子与N原子之间形成双键:
NO2 （115o)
-
NO2(132o) NO2+(180o)
2020高考化学 考题 分子结构与性质
分子结构与性质 1．三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如下图所示，已知其燃烧热△H＝ -3677kJ/mol(P被氧化为P4O10)，下列有关P4S3的说法中不正确的是 A．分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构 B．P4S3中硫元素为-2价，磷元素为+3价 C．热化学方程式为P4S3(s)+8O2(g)＝P4O10(s)+3SO2(g)；△H＝-3677kJ/mol D．一个P4S3分子中含有三个非极性共价键 【答案】B 【解析】A、P原子最外层有5个电子，含3个未成键电子，S原子最外层有6个电子，含2个未成键电子，由P4S3的分子结构可知，每个P形成3个共价键，每个S形成2个共价键，分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构，A正确；B、由P4S3的分子结构可知，1个P为+3价，其它3个P都是+1价，正价总数为+6，而S为-2价，B错误；C、根据燃烧热的概念：1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热，则P4S3(s)+8O2(g)=P4O10(s)+3SO2(g)；△H= -3677kJ/mol，C正确；D、由P4S3的分子结构可知，P-P之间的键为非极性键，P-S之间的键为极性键，一个P4S3分子中含有三个非极性共价键，D正确。 2．常温下三氯化氮（NCl3）是一种淡黄色的液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3说法正确的是（）A．该物质中N-C1键是非极性键 B．NCl3中N原子采用sp2杂化 C．该物质是极性分子 D．因N-C1键的键能大，所以NCl3的沸点高 【答案】C 【解析】A、N和Cl是不同的非金属，则N－Cl键属于极性键，故A错误；B、NCl3中N有3个σ键，孤 电子对数531 2 -? =1，价层电子对数为4，价层电子对数等于杂化轨道数，即NCl3中N的杂化类型为sp3， 故B错误；C、根据B选项分析，NCl3为三角锥形，属于极性分子，故C正确；D、NCl3是分子晶体，NCl3沸点高低与N－Cl键能大小无关，故D错误。 3．二氯化二硫(S2Cl2)，非平面结构，常温下是一种黄红色液体，有刺激性恶臭，熔点80℃，沸点135.6℃，对干二氯化二硫叙述正确的是
高中化学分子的结构与性质
分子的结构与性质 【知识动脉】 知识框架 产生原因：共价键的方向性 Sp3 决定因素：杂化轨道方式sp2 分子的空间构型sp 空间构型的判断：VSEPR理论 空间构型决定性质等电子原理 手性分子 配合物 一、杂化轨道理论 1. 杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。 思考：甲烷分子的轨道是如何形成的呢？ 形成甲烷分子时，中心原子的2s和2p x，2p y，2p z等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条sp3杂化轨道，这些sp3杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。 根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，除了有sp3杂化外，还有sp2杂化和sp杂化，sp2杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的，sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的。 思考： 应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。
C2H4 BF3 CH2O C2H2 思考：怎样判断有几个轨道参与了杂化？ [讨论总结]：三种杂化轨道的轨道形状，SP杂化夹角为°的直线型杂化轨道，SP2杂化轨道为°的平面三角形，SP3杂化轨道为°′的正四面体构型。 小结：HCN中C原子以sp杂化，CH2O中C原子以sp2杂化；HCN中含有2个σ键和2π键；CH2O中含有3σ键和1个π键 【例1】（09江苏卷21 A部分）（12分）生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气（主要成分为CO、CO2、H2等）与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。甲醛分子的空间构型是；1mol甲醛分子中σ键的数目为。 解析与评价：甲醛分子中含有碳氧双键，故碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化；分子的空间构型为平面型；1mol甲醛分子中含有2mol碳氢δ键，1mol碳氧δ键，故含有δ键的数目为3N A 答案：sp2平面型3N A 【变式训练1】（09宁夏卷38）［化学—选修物质结构与性质］（15分） 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与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为____________; 2、价层电子对互斥模型 把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C 原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下： ABn 立体结构范例 n=2 直线型CO2 n=3 平面三角形CH2O n=4 正四面体型CH4 另一类是中心原子上有孤对电子 ．．．．．．．．．．．．）的分子。如 ．．．．（未用于形成共价键的电子对 H2O和NH3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。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。 练习2、应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。进一步认识多原子分子的立体结构。 化学式中心原子含有孤对电子对数中心原子结合的原子数空间构型 H2S
分子结构与性质教案
第二章分子结构与性质 第一节共价键 【学习目标】 1、了解共价键的形成过程。 2、知道共价键的主要类型δ键和π键。 3、能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质 4、知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用” 【学习重点】 1、δ键和π键的特征和性质 2、用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 【学习难点】 1、δ键和π键的特征； 2、键角 【教学过程】 复习引入： 1.NaCl、HCl的形成过程 2.离子键：阴阳离子间的相互作用。 3.共价键：原子间通过共用电子对形成的相互作用。 4.使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。 一、共价键 1、定义：原子间通过共用电子对形成的相互作用。 2、练习：用电子式表示H2、HCl、Cl2的形成过程 H2 HCl Cl2 思考：为什么H2、Cl2 是双原子分子，而稀有气体是单原子分子？ 3、形成共价键的条件：两原子都有单电子 讨论（第一组回答）：按共价键的共用电子对理论，是否有H3、H2Cl、Cl3的分子存在？ 4、共价键的特性：饱和性 对于主族元素而言，内层电子一般都成对，单电子在最外层。 如：H 1s1 、Cl 1s22s22p63s23p5 H、Cl最外层各缺一个电子，于是两原子各拿一电子形成一对 共用电子对共用，由于Cl吸引电子对能力稍强，电子对偏向Cl（并非完全占有），Cl略带部分负电荷，H略带部分正电荷。
讨论（第二组回答）：共用电子对中H、Cl的两单电子自旋方向是相同还是相反？ 设问：前面学习了电子云和轨道理论，对于HCl中H、Cl原子形成共价键时，电子云如何重叠？ 例：H2的形成 1s1 相互靠拢1s1 电子云相互重叠形成H2分子的共价键 （H-H）由此可见，共价键可看成是电子云重叠的结果。电子云重叠程度越大，则形成的共价键越牢固。 H2里的共价键称为δ键。形成δ键的电子称为δ电子。 5、共价键的种类 （1）δ键：（以“头碰头”重叠形式） a、特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。 讲：H2分子里的δ键是由两个s电子重叠形成的，可称为S-Sδ键。 下图为HCl、Cl2中电子云重叠： 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠形成的共价单 键的电子云图 像 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠形成的共价 单键的电子 云图像 HCl分子里的δ键是由H的一个s电子和Cl的一个P电子重叠形成的，可称为S-P δ键。 Cl2分子里的δ键是由Cl的两个P电子重叠形成的，可称为P-P δ键。 b、种类：S-S δ键 S-P δ键 P-P δ键
多原子分子的结构和性质-结构化学基础-周公度第四版
第五章多原子分子的结构和性质 ●多原子分子的结构包括两方面内容： （1）组成分子的原子在三维空间的排布次序、相对位置，（1）组成分子的原子在三维空间的排布次序相对位置，通常由键长、键角、二面角等参数描述构型和构象。分子的几何结构可用衍射方法（包括X 射线衍射、电子衍射和中 X射线衍射电子衍射和中子衍射）测定。 （2）分子的电子结构、化学键型式和相关的能量参数，通（2）分子的电子结构化学键型式和相关的能量参数通常由分子轨道的组成、性质、能级高低和电子排布描述。分子的电子结构可用谱学方法（包括分子光谱、电子能谱和子的电子结构可用谱学方法（包括分子光谱电子能谱和磁共振谱等）测定。
51价电子对互斥理论（VSEPR） 5.1 价电子对互斥理论（VSEPR） ?VSEPR :V alence S hell E lectronic P air R epelling 1940年提出，用来解释许多化合物的几何构型。 年提出用来解释许多化合物的几何构型?价电子对 ·成键电子对（bp） ·孤对电子对（lp） p ?价电子对互斥理论认为： 原子周围各个价电子对之间由于互相排斥作用，在键长一定的条件下，相互间距离愈远愈稳定。
·价电子对之间排斥力的根源 1. 是各电子对之间的静电排斥力； 2. 是Pauli 斥力，即价电子对之间自旋相同的电子互相回避 的效应。 ?判断分子几何构型的规则： 1. 为使价电子对间斥力最小，可将价电子对看作等距离地排1为使价电子对间斥力最小可将价电子对看作等距离地排布在同一个球面上，形成规则的多面体形式。 中心原子周围存在m个配位体L及n个孤对电子对E时， ★当m+n=2 时，分子为直线形； ★当m+n 3 时，分子为三角形； m+n=3 ★当m+n=4 时，分子为四面体形； ★当m+n=5 时，分子为三方双锥形； m+n=5时分子为 ★当m+n=6 时，分子为八面体形。
(整理)多原子分子的结构和性质复习过程
(整理)多原子分子的结构和性质
第五章多原子分子的结构和性质 §5.1 价电子对互斥理论(VSEPR) 价电子对: 成键电子对(bp)和孤电子对(lp) 认为:由于斥力作用,键长一定时,价电子对之间距离越远越稳定. 价电子对斥力: (1)电子对之间的静电排斥作用; (2)Pauli斥力,即价电子对之间自旋相同的电子互相回避的效 应 判断分子构型需要考虑:(1)bp集中在两个原子的键轴区域 (2)多重键按一个键考虑 (3)孤电子对比较肥大 (4)电负性 据此提出判断几何构型的规则: 1. 使价电子对斥力小价电子对等距排布在同一球面上,形成规则多面体m + n个顶点的对应的构型这里m为配体数,n孤电子对数 2. 键型的作用 3.中心原子A与配体无论形成单键还是双键三键,按一个键区计算原子间的互斥作用.这样双键区有4个电子,三键区有6个电子。 C=O双键对C-Cl单键的斥力大于C-Cl单键之间的斥力,导致键角的不同. 4．孤电子对占据较大的位置 §5.2 杂化轨道理论 5.2.1.实验基础 CH 4 正四面体键角109.28° 中心C原子： 1 1 1 1 2 22 2 2 2 2 2 z y x p p p s p s
5.2.2.杂化轨道理论 1. 定义： 所谓“杂化”即单中心原子轨道的线性组合。 2. 基本假定： 在形成分子的过程中，原子中能级相近的几个原子轨道可以相互混合，从而产生新的原子轨道，称这种新的原子轨道为杂化轨道，这个过程为“杂化”。 3. 数学表述： i ki n i k c φφ∑==1 ?? ?==n k n i ...... 2,1...... 2,1 形成杂化轨道过程和AO 组合成MO 一样，也符合轨道数目守恒。 4. 成键能力： 经计算表明，原子轨道经杂化以后增加了成键能力，使体系更加稳定。 5.2.3.杂化轨道的三条基本原则 1． 杂化轨道的归一性 1 =? τφφd k k k φ为实函数，得出， ∑==+++n i ki kn k k c c c c 1 ...2 222 2 1 例如： 3 sp 杂化轨道： pz k py k px k s k k c c c c 2423221φφφφφ+++= （k=1……4） 124232221=+++k k k k c c c c 2． 单位轨道贡献 每个参加杂化的原子轨道，在所有新的n 个杂化轨道中该轨道成分之和必为一个单位。即 ∑==+++n k ki ni i i c c c c 1 (2) 22221 例如： 3 sp 杂化轨道： 124232221=+++i i i i c c c c 若杂化中 n c c c ni i i 1 (2) 2221= ===, 为等性杂化；
化学选修3第二章-分子结构与性质--教案
化学选修3第二章-分子结构与性质--教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第二章分子结构与性质 教材分析 本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。 化学2已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上，运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键，通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。 在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。 在第三节分子的性质中，介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时 教学目标： 1．复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2．知道共价键的主要类型δ键和π键。
分子结构与性质完美版
分子结构与性质 知识网络： 一、化学键 相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键。例如：水的结构式为 ， H －O 之间存在着强烈的相互作用，而H 、H 之间相互作用非常弱，没有形成化学键。 化学键类型： 1．三种化学键的比较： ※ 配位键：配位键属于共价键，它是由一方提供孤对电子，另一方提供空轨道所形成的共价 键，例如：NH 4+的形成 在NH 4+中，虽然有一个N －H 键形成过程与其它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。
键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。例如HF、HCl、HBr、HI分子中： X原子半径：F
高中化学选修三——分子结构与性质
分子结构与性质 一、共价键 1.本质：原子间形成共用电子对 分类{非极性共价键：两个相同的非金属元素的原子间形成的共价键 极性共价键：两个不相同的非金属元素的原子间形成的共价键 、HCl的形成 思考：用电子式表示H 2 共价键特征： ①饱和性：每个原子形成共价键的数目是确定的 ②方向性：原子轨道沿一定方向重叠使成键的原子轨道最大程度地重叠 2.σ键和π键 ①σ键--原子轨道沿着连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键 特点：以形成化学键的两个原子核的连线为轴旋转，σ键电子云的图形不变 电子云描述氢原子形成氢分子的过程（s-s σ键） ②π键--原子轨道沿着连线方向以“肩并肩”方式重叠形成的共价键 特点：（1）电子云为镜像，即是每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两个原子核构成的平面的两侧 （2）不稳定,容易断裂 p-p π键的形成
N 2 分子中的N≡N 思考：分析CH 3CH 3 、CH 2 =CH 2 、CH≡CH、CO 2 分子中键的类别和个数 3.键参数--键能、键长与键角 ①键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量 键能越大，即形成化学键时放出的能量越多，化学键越稳定 应用--计算化学反应的反应热ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和 ②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距 键长是衡量共价稳定性的另一个参数 规律：键长越短，一般键能越大，共价键越稳定 一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定 ③键角：两个共价键之间的夹角 键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关 思考：N 2、O 2 、F 2 跟H 2 的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解 4.等电子原理 等电子体：原子总数相同、价电子（最外层电子）总数相同的分子如N 2 和CO 是等电子体，但N 2和C 2 H 4 不是等电子体 等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的物理性质是相近的。例如N 2 和CO的熔沸点、溶解性、分子解离能等都非常接近 5.用质谱测定分子的结构 原理：不同质核比的粒子在磁场中运动轨迹不同 eg：1.下列物质中能证明某化合物中一定有离子键的是（） A.可溶于水 B.熔点较高 C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电 2.下列关于化学键的叙述中，正确的是（） A.离子化合物可以含共价键 B.共价化合物可能含离子键 C.离子化合物中只含离子键 D.只有活泼金属与活泼非金属间才能形成离子键
厦门大学结构化学精品课程 - 第五章 多原子分子的结构与性质
第五章多原子分子的结构与性质 Chapter 5. The Structure and Property of Polyatomic Molecules
5.1 非金属元素的结构化学: 8-N 法则5.2 非共轭分子几何构型与VSEPR 规则5.3 共轭分子与SHMO 法5.3.1 丁二烯离域大π键的SHMO 处理5.3.2 直链和单环共轭体系本征值的图解法5.4 饱和分子的非定域轨道与定域轨道5.5 缺电子分子的结构5.5.1 缺电子原子化合物的三种类型 5.5.2 硼烷中的多中心键 5.5.3 金属烷基化合物中的多中心键 C o n t e n t s 第五章目录
5.6 分子轨道对称守恒原理5. 6.1 前线轨道理论5.6.2 相关图理论5.7 一些新型多原子分子5. 7.1 固体碳的新形态——球烯5.7.2 新型主体分子——杯芳烃类化合物5.7.3 具有分形结构的树状大分子 C o n t e n t s
8-N法则 稀有气体 卤素 氧族 氮族 碳族 B VSEPR规则成键电子对BP 孤电子对LP BeCl 2 SnCl 2 BF 3CCl 4 PCl 3 SCl 2 PCl 5 SCl 4 BrF 3 ICl 2 - PF 6 - IF 5 ICl 4 - NO 2 - NO 2 NO 2 + CaF 2 SrF 2 BaF 2 SHMO法 电荷密度 键级 自由价 分子图 环戊二烯负离子 环丁二烯 肽键 对称匹配线性组合 群轨道 正则轨道(CMO) 定域轨道(LMO) 缺电子分子 硼烷 多中心键 桥键 3c-2e硼桥键 3c-2e硼键 5c-6e硼键 金属烷基化合物 B 5 H 9 (LiCH 3 ) 4 Be(CH 3 ) 2 MgAl 2 (CH 3 ) 8 Al 2 (CH 3 ) 6 轨道对称守恒原理
分子结构与性质 专题训练及答案
分子结构与性质专题训练及答案 非选择题(本题包括7小题,共100分) 1.(14分)(2018南充模拟)可以由下列反应合成三聚氰胺:CaO+3C CaC2+ CO↑,CaC2+N2CaCN2+C,CaCN2+2H2O NH2CN+Ca(OH)2,NH2CN与水反应生成尿素 [CO(NH2)2],尿素合成三聚氰胺。 (1)写出与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子的电子排布式:________;CaCN2中阴离子为C错误！未找到引用源。,与C错误！未找到引用源。互为等电子体的分子有N2O和________(填化学式),由此可以推知C错误！未找到引用源。的空间构型为________。 (2)三聚氰胺()俗称“蛋白精”。动物摄入三聚氰胺和三聚氰酸 ()后,三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间通过________结合,在肾脏内易形成结石。 (3)CaO晶胞如图所示,CaO晶体中Ca2+的配位数为________,Ca2+采取的堆积方式为________,O2-处于Ca2+堆积形成的空隙中;CaO晶体和NaCl晶体的晶格能分别为3 401 kJ·mol-1、786 kJ·mol-1。导致两者晶格能差异的主要原因是 ________________。 (4)配位化合物K3[Fe(CN)n]遇亚铁离子会产生蓝色沉淀,因此可用于检验亚铁离子,已知铁原子的最外层电子数和配体提供电子数之和为14,求n=________。 【解析】(1)与Ca在同一周期且最外层电子数相同、内层排满电子的基态原子是锌,根据构造原理,基态的锌原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2;与C错误！未找到引用源。互为等电子体的分子有N2O和CO2;等电子体具有相同的价电子数、原子总数,结构相似,二氧化碳分子是直线形,所以C错误！未找到引用源。离子的空间构型是直线形。 (2)三聚氰酸与三聚氰胺分子相互之间能形成氢键,所以是通过分子间氢键结合,在肾脏内易形成结石。 (3)以钙离子为中心,沿X、Y、Z三轴进行切割,结合图片知,钙离子的配位数是6,Ca2+采取的堆积方式为面心立方最密堆积,O2-处于Ca2+堆积形成的八面体空隙中;晶格能大小与离子带电量成正比,CaO晶体中Ca2+、O2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量,导致的氧化钙晶格能大于氯化钠的晶格能。 (4)CN-是常见的配位体,在配位化合物K3[Fe(CN)n]中每个配体可以提供2个电子,而铁原子最外层有2个电子,根据铁原子的最外层电子数和配体提供电子数之和为14,可得2+2n=14,所以n=6。 答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2CO2直线形(2)氢键(3)6 面心立方最密堆积CaO晶体中Ca2+、O2-的带电量大于NaCl晶体中Na+、Cl-的带电量(4)6 2.(14分)(2018·汉中模拟)X、Y、Z、W为原子序数递增的短周期主族元素,R为过渡元素。Y的最高价氧化物对应的水化物是强酸,Z元素基态原子中有2个未成对电子,基态W原子的价层电子排布式为n s n-1n p n-1,X与W为同主族元素。基态的R原子M能层全充满,核外有且仅有1个未成对电子。请回答下列问题: (1)基态R原子的核外价层电子排布式为________。 (2)X、Y、Z三种元素的第一电离能由大到小的顺序为________(填“元素符号”)。
化学选修3第二章 分子结构与性质--教案
第二章分子结构与性质 教材分析 本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。 化学2已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上，运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键，通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。 在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。 在第三节分子的性质中，介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时 教学目标： 1．复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2．知道共价键的主要类型δ键和π键。
化学选修三第二章《分子结构与性质》知识点及全套练习题
第二章分子结构与性质 一.共价键 1.共价键的本质及特征 共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。 2.共价键的类型 ①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。 ②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 ③按原子轨道的重叠方式分为σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。 3.键参数 ①键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。 ②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。 ③键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。 ④键参数对分子性质的影响：键长越短，键能越大，分子越稳定． 4.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，它们的许多性质相近。二.分子的立体构型 1．分子构型与杂化轨道理论 杂化轨道的要点： 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间形状不同。 2．分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。 (1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； (2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。
3.配位化合物 （1）配位键与极性键、非极性键的比较 （2）配位化合物 ①定义：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。 ②组成：如[Ag(NH3)2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。 三.分子的性质 1．分子间作用力的比较 2．分子的极性 (1)极性分子：正电中心和负电中心不重合的分子。 (2)非极性分子：正电中心和负电中心重合的分子。 3．溶解性 (1)“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．若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。 (2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互 溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小． 4．手性 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。 5．无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H 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HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4
第五章多原子分子结构
第五章 多原子分子结构 5001 NF 3和NH 3分子中， 键角∠FNF 比∠HNH 要 （a ） ， 这是因为（b ）。 5002 写出下列分子的结构式(标明单键和多重键等键型)和立体构型： (1) Al 2Cl 6 ，(2) HN 3 ，(3) Fe(CO)3(η4- C 4H 4) ，(4) XeOF 4 ，(5) XeF 4 5003 NH 3和PH 3分子键角值大者为___________________分子。 5004 用价电子对互斥理论推断： PF 4+的构型为_________________， 中心原子采用的杂化 轨道为_____________________： XeF 4的构型为___________________，中心原子采用的杂 化轨道为________________________。 5005 写出下述分子中中心原子的杂化方式及分子的几何构型： HgCl 2_________________： Co(CO)4-__________________： BF 3___________________： Ni(CN)42-__________________。 5006 sp 2(s ，p x ，p y )等性杂化轨道中，若1ψ和x 轴平行，2ψ和y 轴成30°，1ψ，2ψ，3 ψ互成120°。请写出满足正交归一化条件的三个杂化轨道表达式： 1ψ______________________________： 2ψ______________________________： 3ψ______________________________。 5007 O 3的键角为116.8°，若用杂化轨道ψ=c 1s 2ψ+c 2p 2ψ描述中心O 原子的成键轨道，试 按键角与轨道成分关系式cos θ=-c 12/c 22，计算： (1) 成键杂化轨道中c 1和c 2值； (2) ψ2s 和ψ2p 轨道在杂化轨道ψ中所占的比重。 5008 已知 H 2O 的键角为104.5°，O 原子进行了不等性sp 3杂化，其中两个与氢原子成键的 杂化轨道中，O 原子的p 成分的贡献为：------------------------------ ( ) (A) 0.21 (B) 0.80 (C) 0.5 (D) 0.75 ( 已知键角和轨道成分的关系式为 cos θ= -c 12/c 22 ) 5009 实验测得乙烯(C 2H 4)分子∠CCH=121.7°，∠HCH=116.6°，分子处在xy 平面，C ═C 轴和x 轴平行。 试计算C 原子 sp 2杂化轨道的系数。 ( 已知键角和轨道成分的关系式为 cos θ=-c 12/c 22 ) 5011
高中化学—分子结构与性质测试题
分子结构与性质测试题 A卷（基础知识卷） 一、选择题（本题包括15小题，每小题3分，共45分。每小题只有一个正确答案） 1．关于氢键，下列说法正确的是（）。 A．氢键比分子间作用力强，所以它属于化学键 B．冰中存在氢键，水中不存在氢键 C．分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点升高 D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致 2在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（）。 A.NF3 B. C.BF3 D. 3．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体构型的是 ( )。 A．两个键之间夹角为109°28′ B．C—H键为极性共价键 C．4个C—H键的键能、键长相同 D．碳的价层电子都形成共价键 4.用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型 ( )。 A.正四面体形 B.V形 C.三角锥形 D.平面三角形 5.乙炔分子中的碳原子采取的杂化轨道是（）。 A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.dsp杂化 6..下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是 ( )。 A.C2H2 B.CS2 C.NH3 D.C6H6 7．下列说法中正确的是 ( )。 A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构 B．P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′ C．NH4＋的电子式为[H··N··H ··H]＋，离子呈平面正方形结构 D. NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强 8.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体构型，两个结构都正确的是( )。 A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形 C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形 9.若的中心原子A上没有孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是（） A.若=2，则分子的立体结构为V形 B.若=3，则分子的立体结构为三角锥形 C.若=4，则分子的立体结构为正四面体形 D.以上说法都不正确
第五章 多原子分子结构与性质习题解答
第五章 多原子分子结构与性质习题解答 070601306 何梅华 070601307游梅芳 070601308 陈风芳 070601309黄丽娜 070601310 郑海霞 070601311 黄秀娟 070601312 尤丽君 1.以CH 4为例，讨论定域分子轨道和离域分子轨道间的区别和联系。 答：杂化轨道理论将CH 4分子中的C 原子进行了sp 杂化，每个杂化轨道和1个H 原子的1s 杂化形成一个定域分子轨道，在此成键轨道中的一对电子形成定域键C-H ，四个C-H 键轨道能量等同。离域分子轨道处理CH 4分子所得的能级图说明4个轨道能量高低不同。定域分子和离域分子两种模型是等价的，只是反应的物理图像有所区别。 2．试讨论杂化轨道构成三原则。 解：若以{i φ}表示某原子参加杂化的原子轨道集合，k Φ为杂化轨道，则： ∑=Φn i i k cki φ i =1，2，3，…，n （1） （1） 杂化轨道要满足归一化条件 杂化轨道是一种原子轨道，它描述了处于价态原子中单电子的可能状态。归一化的数学表达式为： 1)(2 2 2===Φ∑?∑?ki c d cki d n i n i i k τφτ （2） 上面的计算用到了同一原子中原子轨道间满足正交、归一的条件。ki c 为i φ在第k 个杂化轨道中的组合系数，而2ki c 表示i φ在k Φ中的成分。 当把k Φ轨道中s 轨道的成分记为k α、p 轨道的成分记为k β时，就有 2 ks k c =α （3） 2 22kz ky kx k c c c ++=β （4） （2）参加杂化的轨道贡献之和为1 参加杂化的i φ轨道是归一化的，杂化后的在新形成的所有杂化轨道里的成分之和——即i φ电子“分散”到各杂化轨道中的概率之和应为1。故有
人教版高中化学选修3知识点总结：第二章分子结构与性质
第二章分子结构与性质 课标要求 1.了解共价键的主要类型键和键，能用键长、键能和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常见的简单分子或离子的空间结构。 3.了解简单配合物的成键情况。 4.了解化学键合分子间作用力的区别。 5.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。 要点精讲 一.共价键 1.共价键的本质及特征 共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。 2.共价键的类型 ①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。 ②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 ③按原子轨道的重叠方式分为σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。 3.键参数 ①键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。 ②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。 ③键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。 ④键参数对分子性质的影响 键长越短，键能越大，分子越稳定． 4.等电子原理[来源:学§科§网] 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，它们的许多性质相近。 二.分子的立体构型 1．分子构型与杂化轨道理论 杂化轨道的要点 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间形状不同。 2分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。 (1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； (2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。 3.配位化合物 （1）配位键与极性键、非极性键的比较 （2）配位化合物 ①定义：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。 ②组成：如[Ag(NH3)2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。 三.分子的性质 1.分子间作用力的比较
(整理)多原子分子的结构和性质
第五章多原子分子的结构和性质 §5.1 价电子对互斥理论(VSEPR) 价电子对: 成键电子对(bp)和孤电子对(lp) 认为:由于斥力作用,键长一定时,价电子对之间距离越远越稳定. 价电子对斥力: (1)电子对之间的静电排斥作用; (2)Pauli斥力,即价电子对之间自旋相同的电子互相回避的效 应 判断分子构型需要考虑:(1)bp集中在两个原子的键轴区域 (2)多重键按一个键考虑 (3)孤电子对比较肥大 (4)电负性 据此提出判断几何构型的规则: 1. 使价电子对斥力小价电子对等距排布在同一球面上,形成规则多面体m + n 个顶点的对应的构型这里m为配体数,n孤电子对数 2. 键型的作用 3.中心原子A与配体无论形成单键还是双键三键,按一个键区计算原子间的互斥作用.这样双键区有4个电子,三键区有6个电子。 C=O双键对C-Cl单键的斥力大于C-Cl单键之间的斥力,导致键角的不同. 4．孤电子对占据较大的位置 §5.2 杂化轨道理论 5.2.1.实验基础 CH 4 正四面体键角109.28° 中心C原子： 1 1 1 1 2 22 2 2 2 2 2 z y x p p p s p s 5.2.2.杂化轨道理论 1.定义：所谓“杂化”即单中心原子轨道的线性组合。 2.基本假定： 在形成分子的过程中，原子中能级相近的几个原子轨道可以相互混合，从而产生新的原子轨道，称这种新的原子轨道为杂化轨道，这个过 程为“杂化”。 3.数学表述：
i ki n i k c φφ∑ ==1 ?? ?==n k n i ...... 2,1...... 2,1 形成杂化轨道过程和AO 组合成MO 一样，也符合轨道数目守恒。 4. 成键能力： 经计算表明，原子轨道经杂化以后增加了成键能力，使体系更加稳定。 5.2.3.杂化轨道的三条基本原则 1． 杂化轨道的归一性 1 =? τφφd k k k φ为实函数，得出， ∑==+++n i ki kn k k c c c c 1 ...2 222 2 1 例如： 3 sp 杂化轨道： pz k py k px k s k k c c c c 2423221φφφφφ+++= （k=1……4） 124232221=+++k k k k c c c c 2． 单位轨道贡献 每个参加杂化的原子轨道，在所有新的n 个杂化轨道中该轨道成分之和必为一个单位。即 ∑==+++n k ki ni i i c c c c 1 (222221) 例如： 3sp 杂化轨道： 12 4232221=+++i i i i c c c c 若杂化中n c c c ni i i 1 (2) 2221= ===, 为等性杂化； 若 n c ki 1 2 ≠ 为不等性杂化。 3． 杂化轨道的正交性(轨道间得夹角) 1=?τφφd l k 1≠k l k φφ、为两个不同杂化轨道，对n sp 杂化，设其形式为 pl l s l pk k s k φλφφφλφφ+=+= λ为p 和s 轨道组合系数之比，可推得：n =2λ，代入正交式得出： 1=+=??τφφλλτφφd d pl pk l k l k
高中化学物质结构与性质专题讲解
一. 学习内容： 分子结构与晶体结构 二. 学习目标 了解化学键的含义，理解并掌握共价键的主要类型及特点，共价键、离子键及金属键的主要区别及对物质性质的影响。 能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型，了解等电子体的含义。 了解原子晶体、分子晶体和金属晶体的结构特征，掌握不同晶体的构成微粒及微粒间的相互作用力，掌握影响晶体熔沸点、溶解性的因素。 三. 学习重点、难点 分子结构与晶体结构的特点，影响物质熔沸点和溶解性、酸性的因素 四. 学习过程 （一）化学键与分子结构： 1、化学键：相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键。 配位键：配位键属于共价键，它是由一方提供孤对电子，另一方提供空轨道所形成的共 价键，例如：NH 4+ 的形成 在NH 4+中，虽然有一个N －H 键形成过程与其它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。
键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。 共价键按成键形式可分为σ键和π键两种，σ键主要存在于单键中，π键主要存在于双键、叁键以及环状化合物中。σ键较稳定，而π键一般较不稳定。 共价键具有饱和性和方向性两大特征。 2、分子结构： 价层电子对互斥理论： 把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下： 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。如H2O和NH3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。因而H2O分子呈V 型，NH3分子呈三角锥型。 杂化轨道理论：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，存在sp3、sp2、sp三种杂化。 杂化轨道理论分析多原子分子（离子）的立体结构 价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型