第十三章 学案64 分子结构与性质
学案64分子结构与性质
[考纲要求] 1.了解共价键的形成，能用键能、键长、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)。
3.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。4.了解化学键和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，能列举含有氢键的物质。
知识点一共价键
1．本质
原子之间形成__________。
2．特征
具有________性和________性。
3．分类
分类依据类型
形成共价键的原子轨道重叠方式
Σ键电子云“头碰头”重叠
Π键电子云“肩并肩”重叠
形成共价键的电子对是否偏移
极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移
4.键参数
(1)键能
①键能：气态基态原子形成______化学键释放的最低能量。
②单位：__________，用E A－B表示，如H—H键的键能为436.0 kJ·mol－1，N≡N键的键能为946 kJ·mol－1。
③应为气态基态原子：保证释放能量最低。
④键能为衡量共价键稳定性的参数：键能越大，即形成化学键时释放的能量越____，形成的化学键越________。
⑤结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。
(2)键长
①键长：形成共价键的两个原子之间的________为键长。因成键时原子轨道发生重叠，键长小于成键原子的原子半径之和。
②键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。
键长越短，键能越____，共价键越________。
(3)键角
①键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。
②键角决定了分子的__________。
③多原子分子中共价键间形成键角，表明共价键具有______性。
④常见分子中的键角：CO2分子中的键角为__________，为________形分子；H2O分子中键角为105°，为______形(或____形)分子；CH4分子中键角为109°28′，为______________形分子。
5．等电子原理
原子总数、价电子总数均相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。这样的分子(或微粒)互称为________。
问题思考
1．怎样判断原子间所形成的化学键是离子键，还是共价键，是极性键还是非极性键？
2．所有的共价键都有方向性吗？
3．σ键和π键哪个活泼？
知识点二分子的立体构型
1．价层电子对互斥模型的两种类型
价层电子对互斥模型说明的是________的空间构型，而分子的空间构型指的是____________的空间构型，不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型________；
(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型________。
2．杂化轨道理论
当原子成键时，原子的价轨道相互混杂，形成与原轨道数相等的能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的立体构型不同。
3．价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系
(1)杂化轨道理论
杂化类型杂化轨
道数目
杂化
轨道
间夹
角
立体构型实例
sp BeCl2
sp2BF3
sp3CH4 (2)价层电子对互斥模型
电子对数成键
对数
孤电子
对数
电子对
空间构
型
分子立
体构型
实例
2 2 0 直线形直线形BeCl2
3 3 0
三角形
正三角
形
BF3 2 1 V形SnBr2
4 4 0
四面体
形
正四面
体形
CH4 3 1
三角锥
形
NH3 2 2 V形H2O
4.配位化合物
(1)配位键：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道。
(2)配位化合物：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。
(3)组成：如对于[Ag(NH3)2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。
问题思考
4．CH4和H2O的杂化方式是否相同？怎样理解其分子立体结构的不同？
知识点三分子的结构与性质
1．键的极性和分子极性
(1)极性键和非极性键
①极性键：____________________________________________的共价键。
②非极性键：_____________________________________________的共价键。
(2)极性分子和非极性分子
①极性分子：正电中心和负电中心________的分子。
②非极性分子：正电中心和负电中心________的分子。
2．范德华力及其对物质性质的影响
(1)概念
________与________之间存在着的一种把分子聚集在一起的作用力。
(2)特点
范德华力________，约比化学键的键能小1～2个数量级。
(3)影响因素
①______________越大，则范德华力越大。
②________越大，则范德华力越大。
(4)对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的______性质，化学键主要影响物质的________性质。
3．氢键及其对物质性质的影响
(1)概念
氢键是一种____________________，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个分子中____________的原子之间的作用力。其表示方法为____________。
(2)特点
①大小：介于__________和________之间，约为化学键的____分之几，不属于化学键。
②存在：氢键不仅存在于__________，有时也存在于__________。
③氢键也和共价键一样具有________性和________性。
(3)对物质性质的影响
主要表现为使物质的熔、沸点________，对电离和溶解等产生影响。
4．溶解性
(1)“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于____________，极性溶质一般能溶于__________。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________。
(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水________，而戊醇在水中的溶解度明显________。
(3)如果溶质与水发生反应，将增加物质的溶解度，如____________等。
问题思考
5．由极性键形成的分子一定是极性分子吗？
6．氢键是化学键吗？怎样理解氢键的强、弱对分子熔、沸点的影响？
一、范德华力、氢键、共价键的比较
完成下列表格
范德华力氢键共价键
概念物质分子之间普遍存
在的一种相互作用
力，又称分子间作用
力
原子间通过共用电子
对所形成的相互作用
分类分子内氢键、分子间
氢键
极性共价键、非极性
共价键
存在范围双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物
特征(有、无方向性和
饱和性) 强度比较
影响强度的因素对于A—H…B，A、B的电负性越大，B 原子的半径越小，键
能越大
对物质性质的影响①影响物质的熔、沸
点、溶解度等物理性
质
②组成和结构相似的
物质，随相对分子质
量的增大，物质的熔、
沸点升高。如熔、沸
点F2 CF4 分子间氢键的存在， 使物质的熔、沸点升 高，在水中的溶解度 增大，如熔、沸点： H2O>H2S，HF>HCl， NH3>PH3 典例导悟1已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答： (1)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。 (2)该化合物的立体构型为________，中心原子的杂化类型为________，分子为__________(填“极性分子”或“非极性分子”)。 (3)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是________。 (4)该化合物的沸点与SiCl4比较，________(填化学式)的高，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 二、等电子原理及应用 1．常见的等电子体汇总(完成下表) 微粒通式价电子总数立体构型 CO2、CNS－、NO＋2、N－3AX2 CO2－3、NO－3、SO3AX3 SO2、O3、NO－2AX2V形 SO2－4、PO3－4AX4 PO3－3、SO2－3、ClO－3AX3三角锥形 CO、N2AX 直线形 CH4、NH＋4AX4 2.应用 根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。 (1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；(3)白锡(β-Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体； (4)SiCl4、SiO4－4、SO2－4的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。 特别提醒等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。 典例导悟21919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。 (1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：________和______；________和________。 (2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO－2互为等电子体的分子有：________、________。 1．[2011·课标全国卷－37(3)(4)](3)在BF3分子中，F—B—F的键角是____________，B 原子的杂化轨道类型为__________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF－4的立体构型为________________。 (4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为__________。 2．[2011·福建理综，30(3)(4)](3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。 ①NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是__________。 ②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是： N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 038.7 kJ·mol－1 若该反应中有4 mol N—H键断裂，则形成的π键有______mol。 ③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在________(填标号)。 a．离子键b．共价键 c．配位键d．范德华力 (4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。 下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是______(填标号)。 a．CF4b．CH4c．NH＋4d．H2O 3．[2011·山东理综－32(2)(3)](2)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________________________________________________________________。 的沸点比高，原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用____杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O 中H—O—H键角大，原因为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 4．[2010·山东理综，32(1)(3)]碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。 (1)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过______杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠____________结合在一起。 (3)用价层电子对互斥理论推断SnBr 2分子中Sn —Br 键的键角____120°(填“>”、“<”或“＝”)。 姓名：________ 班级：________ 学号：________5.[2010·福建理综，30(1)]中国古代四大发明之一——黑火药，它的爆炸反应为： 2KNO 3＋3C ＋S=====引燃 A ＋N 2↑＋3CO 2↑(已配平) ①除S 外，上列元素的电负性从大到小依次为 ________________________________________________________________________ ______________。 ②在生成物中，A 的晶体类型为________________，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为________。 ③已知CN － 与N 2结构相似，推算HCN 分子中σ键与π键数目之比为________。 6．[2010·海南理综，19－Ⅰ，19－Ⅱ(5)] Ⅰ.下列描述中正确的是( ) A ．CS 2为V 形的极性分子 B ．ClO － 3的立体构型为平面三角形 C ．SF 6中有6对完全相同的成键电子对 D ．SiF 4和SO 2－3的中心原子均为sp 3 杂化 Ⅱ.(5)丁二酮肟常用于检验Ni 2＋：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni 2＋ 反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。 ①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是__________，氮镍之间形成的化学键是 ________________________________________________________________________； ②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在 ________________________________________________________________________； ③该结构中，碳原子的杂化轨道类型有 ________________________________________________________________________。 题组一 共价键 1．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是( ) ①HCl ②H 2O ③N 2 ④H 2O 2 ⑤C 2H 4 ⑥C 2H 2 A ．①②③ B ．③④⑤⑥ C ．①③⑥ D ．③⑤⑥ 2．(2011·台州质检)下列有关σ键的说法错误的是( ) A ．如果电子云图象是由两个s 电子重叠形成的，即形成s-s σ键 B ．s 电子与p 电子形成s-p σ键 C ．p 电子与p 电子不能形成σ键 D ．HCl 分子里含一个s-p σ键 3．(2011·青州调研)下列说法不正确的是( ) A ．双键、三键中都有π键 B ．成键原子间原子轨道重叠愈多，共价键愈牢固 C ．因每个原子未成对电子数是一定的，故配对原子个数也一定 D ．所有原子轨道在空间都具有自己的方向性 题组二 分子的立体构型 4．(2011·兰州调研)下列分子中，各原子均处于同一平面上的是( ) A．NH3B．CCl4C．H2O2D．CH2O 5．下列推断正确的是() A．BF3是三角锥形分子 B．NH＋4的电子式：，离子呈平面形结构 C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s-p σ键D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键 题组三分子的性质 6．(2011·合肥模拟)下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是() A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl 7．(2011·成都模拟)已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非极性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是极性分子，由此可推知AB n型分子是非极性分子的经验规律是() A．分子中所有原子在同一平面内 B．分子中不含氢原子 C．在AB n分子中，A元素为最高正价 D．在AB n型分子中，A原子最外层电子不一定都成键 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 题组四综合探究 8．均由两种短周期元素组成的A、B、C、D化合物分子，都含有18个电子，它们分子中所含原子的数目依次为2、3、4、6。A和C分子中的原子个数比为1∶1，B和D分子中的原子个数比为1∶2。D可作为火箭推进剂的燃料。 请回答下列问题： (1)A、B、C、D分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为______________(用元素符号回答)。 (2)A与HF相比，其熔、沸点较低，原因是 ________________________________________________________________________。 (3)B分子的空间构型为____________形，该分子属于________分子(填“极性”或“非极性”)。由此可以预测B分子在水中的溶解度较______(“大”或“小”)。 (4)A、B两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为__________(填化学式)，若设A的中心原子为X，B的中心原子为Y，比较下列物质的酸性强弱。 HXO____HXO3____HXO4；H2YO3____H2YO4 (5)D分子中心原子的杂化方式是__________，由该原子组成的单质分子中包含________个π键，与该单质分子互为等电子体的常见分子的分子式为__________。 学案64分子结构与性质 【课前准备区】 知识点一 1．共用电子对 2．饱和方向 4．(1)①1 mol②kJ·mol－1④多牢固 (2)①核间距②大稳定 (3)②空间构型③方向④180°直线角V正四面体 5．等电子体 知识点二 1．价层电子对成键电子对 (1)一致(2)不一致 3．(1)2180°直线形3120°平面三角形 4 109°28′四面体形 知识点三 1．(1)①电子对发生偏移②电子对不发生偏移 (2)①不重合②重合 2．(1)分子分子(2)很弱(3)①相对分子质量②分子极性 (4)物理化学 3．(1)除范德华力之外的另一种分子间作用力电负性很强A—H…B— (2)①范德华力化学键十②分子间分子内 ③方向饱和 (3)升高 4．(1)非极性溶剂极性溶剂越强 (2)互溶减小 (3)SO2与H2O 问题思考 1．一般有两种方法：①经验判断，活泼金属与活泼的非金属，强碱，多数盐形成的是离子键，非金属原子间、酸、弱碱等分子中形成的是共价键，同种元素间形成的是非极性键，不同种元素间形成的是极性键。②电负性判断：当两原子间的电负性相差很大(大于1.7)时，形成的为离子键；当原子间的电负性相差不大时形成的是共价键，电负性相同的原子形成的为非极性键，其余为极性键。 2．H2分子中的s－sσ键无方向性。 3．π键比σ键活泼，易断开。 4．它们都是以sp3杂化的方式形成分子的，电子对空间构型都是四面体形，CH4分子中碳原子无孤对电子故其分子构型为正四面体，而H2O分子中氧原子有两对未成键电子，而分子的空间构型是指成键电子对的空间构型，故其分子构型为V形。 5．不一定，如CH4、CCl4等，分子中全是极性键，但正负电荷中心重合，不显极性。 6．氢键不是化学键，定位于一种较强的分子间作用力。 若分子间形成氢键，造成分子间作用力增大，分子间距离增大(如熔化、汽化)克服的能量较高，故熔、沸点升高。若仅分子内形成氢键，则分子间的作用力减弱，则熔、沸点降低。 【课堂活动区】 一、由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力分子间某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O 及H的化合物中或其分子间无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性共价键>氢键>范德华力①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子稳定性越强 二、1.16e－直线形24e－平面三角形18e－32e－正四面体形26e－10e－8e－正四面体形 典例导悟 1．(1)共价键 (2)正四面体形sp3杂化非极性分子 (3)范德华力 (4)GeCl4组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高 解析推断出X为Ge，Y元素为Cl，与CCl4，SiCl4类比即可。 2．(1)N2CO N2O CO2 (2)SO 2 O 3 解析 (1)仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C 、N 、O 、F 组成的共价分子，如：N 2与CO 均为14个电子，N 2O 与CO 2均为22个电子。 (2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO － 2 为三原子，各原子最外层电子数之和为：5＋6×2＋1＝18，SO 2、O 3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。 【课后练习区】 高考集训 1．(3)120° sp 2 正四面体形 (4)共价键(或极性共价键) 分子间作用力 解析 (3)BF 3的空间构型为平面正三角形，故F —B —F 的键角为120°；B 原子的杂化类 型为sp 2 杂化；根据价电子对互斥理论可知，BF －4的立体构型为正四面体形。 (4)借助于石墨的结构可知，B 与N 原子之间的化学键为共价键，层与层之间依靠分子间作用力相结合。 2．(3)①三角锥形 sp 3 ②3 ③d (4)c 解析 (3)①NH 3的空间构型是三角锥形，N 2H 4分子可看作两个NH 3分子脱去一个H 2分子所得，氮原子采用sp 3杂化方式结合。②1 mol N 2中含有2 mol π键，4 mol N —H 键断裂即有1 mol N 2H 4反应，生成1.5 mol N 2，则形成3 mol π键。③硫酸铵晶体是离子晶体，则N 2H 6SO 4晶体也是离子晶体，内部不含有范德华力。 (4)能被该有机物识别即能嵌入空腔形成4个氢键，则要求某分子或离子是正四面体结构且能形成氢键，只有c 项符合题意。 3．(2)O —H 键、氢键、范德华力 形成分子内氢键，而 形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大 (3)sp 3 H 2O 中O 原子上有2对孤电子对，H 3O ＋ 中O 原子上只有1对孤电子对，排斥力较小 解析 (2)水分子内的O —H 键为化学键，氢键为分子间作用力； 存在分子间氢键而存在分子内氢键，而分子 间氢键主要影响物质的熔、沸点(升高)。 (3)H 2O 、H 3O ＋ 中的O 原子均采取sp 3杂化，孤电子对对成键电子对具有排斥作用，而孤电子对数多的H 2O 中排斥力大，键角小。 4．(1)sp 2 分子间作用力 (3)< 解析 (1)石墨的每个碳原子采用sp 2杂化与邻近的三个碳原子以共价键结合，形成六边形平面网状结构，这些平面网状结构再以分子间作用力结合形成层状结构。 (3)SnBr 2分子中，Sn 原子价电子对数目是4＋2 2 ＝3，配位原子数为2，故Sn 原子含有孤 对电子，SnBr 2立体构型为V 形，键角小于120°。 5．①O>N>C>K ②离子晶体 sp ③1∶1 解析 由原子守恒可知A 为K 2S ，其晶体类型为离子晶体，含有极性共价键的分子为 CO 2，其中心原子轨道杂化为sp 杂化，N 2中含有1个σ键和2个π键，所以CN － 中也含有1个σ键和2个π键，在HCN 中又多了一个H —C σ键，所以在HCN 中σ键和π键各为2个。 6．Ⅰ.CD Ⅱ.(5)①σ键、π键 配位键 ②氢键 ③sp 2杂化、sp 3杂化 解析 Ⅱ.(5)碳氮之间是共价双键，一个是σ键，一个是π键；氮镍之间形成的是配位键，氮原子提供孤对电子，镍原子提供空轨道；分子中和氮原子形成双键的碳原子发生sp 2杂化， 甲基中的碳原子发生sp3杂化。 考点集训 1．D 2.C 3．D[对D选项可举反例。如：s轨道的形状是球形对称的，无方向性。] 4．D 5．D[BF3中B原子采用sp2杂化方式，故应为平面三角形；NH＋4中N原子采用sp3杂化方式，且孤对电子与H＋形成配位键，故应为正四面体形；CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子sp3杂化后的4个杂化轨道形成的σ键。] 6．B[此题考查键的极性和分子的极性。A中CO2结构式为O===C===O，H2S为 ，所以都含极性键，但H2S是极性分子；B中C2H4为，CH4为 ，都含极性键，且都属于非极性分子；C中Cl2不含极性键，D中NH3、HCl为极性分子，都不符合题意。] 7．C[结合所给出的例子进行分析，可知当A元素最外层电子均已成键时，分子无极性，此时A的化合价也均是最高正价。] 8．(1)N>O>Cl>S(2)HF分子之间存在氢键 (3)V极性大 (4)HClO4>H2SO4<<< (5)sp3杂化2CO 解析根据18电子化合物和分子中原子个数比可推知A、B、C、D四种化合物分别为HCl、H2S、H2O2、N2H4。 (1)四种化合物中相对原子质量较大的元素分别为：Cl、S、O、N。根据第一电离能的递变规律可知，四种元素的第一电离能为N>O>Cl>S。 (2)A为HCl，因为HF的分子之间存在氢键和范德华力，而HCl分子之间只存在范德华力，所以HF的熔、沸点高于HCl。 (3)B分子为H2S，其结构类似于H2O，因为H2O分子中O原子为sp3杂化，分子构型为V形，所以H2S分子也为V形，属于极性分子。 (4)A、B的中心原子为Cl和S，形成的酸为HClO4和H2SO4，因为非金属性Cl>S，所以酸性HClO4>H2SO4；X、Y的化合价越高，酸性越强，所以HClO (5)D分子为N2H4，其结构式为，N原子为sp3杂化，N2的结构式为N≡N，其中有1个σ键，2个π键。 第二章分子结构与性质单元测试 一、选择题（本题包括18小题，每小题4分，共72分，每小题有一个或两个选项符合题意, 选错不得分，如果有两个正确选项，选对一个得 2分） 1?有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（ ） C ?每个碳原子都有两个未杂化的 2p 轨道形成n 键 D.两个碳原子形成两个 n 键 2?膦（PH 3）又称膦化氢，在常温下是一种无色、有大蒜臭味的有毒气体，电石气的杂质中常 含有膦化氢。它的分子构型是三角锥形。以下关于 PH 3的叙述正确的是（ ） A. PH 3分子中有未成键的孤对电子 B PH 3是非极性分子 C. PH 3是一种强氧化剂 D. PH 3分子的P — H 键是非极性键 3?实现下列变化时，需要克服相同类型作用力的是（ ） A.水晶和干冰的熔化 B.食盐和醋酸钠的熔化 C.液溴和液汞的汽化 D.HCl 和NaCI 溶于水 4. 下列指定粒子的个数比为 2: 1的是（ ） A.Be 2+中的质子数 B.I 2H 原子中的中子和质子 C.NaHCQ 晶体中的阳离子和阴离子 D.BaQ （过氧化钡）晶体中的阴离子和阳离子 5. 在有机物分子中，当碳原子连有 4个不同的原子或原子团时，这 种碳原子称为“手性碳原 子”,凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性。例如下图表示的有机物中含有一 个手性碳原子，具有光学活性。当发生下列变化时，生成的有机物无光学活性的是（ ） A.与新制的银铵溶液共热 B.与甲酸酯化 C.与金属钠发生置换反应 D.与 H 2加成 6. 关于氢键的下列说 法中正确的是（ ） A.每个水分子内含有两个氢键 B.在水蒸气、水、冰中都含有氢键 C 分子间能形成氢键使物质的熔沸点升高 D.HF 的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键 7. 下列说法正确的是（ ） A.n 键是由两个p 电子“头碰头”重叠形成的 B y 键是镜像对称，而 n 键是轴对称 C 乙烷分子中的键全是 y 键，而乙烯分子中含 y 键和n 键 D.H 2分子中含y 键，而C 2分子中还含有n 键 8. 在BrCH=CHBr 分子中，C — Br 键采用的成键轨道是（ ） 2 2 3 A.sp —p B.sp — s C.sp — p D.sp — p 9. 下列物质的杂化方式不是 sp 3杂化的是（ ） A.CO 2 B.CH C.NH 3 D.H 2O O O CHb — C —O -CH -C -H CH2OH 物质结构与性质 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 第二节原子结构与元素的性质 归纳与整理复习题 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二节分子的立体结构 第三节分子的性质 归纳与整理复习题 第三章晶体结构与性质 第一节晶体的常识 第二节分子晶体与原子晶体 第三节金属晶体 第四节离子晶体 归纳与整理复习题 （人教版）高中化学选修3 《物质结构与性质》全部教学案 第一章原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 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 第二章《分子结构与性质》单元测试卷 一、单选题(共15小题) 1.通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体．人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是（） A． CH4和NH4+是等电子体，键角均为60° B． B3N3H6和苯是等电子体，1molB3N3H6和苯均有6mol非极性键 C． NH3和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D． BF3和CO32﹣是等电子体，均为平面正三角形结构 2.硫化氢(H2S)分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是() ①共价键的饱和性①S原子的电子排布①共价键的方向性①S原子中p轨道的形状A． ①① B． ①① C． ①① D． ①① 3.某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是() A．配合物中中心离子的电荷数和配位数均为6 B．该配合物可能是平面正方形结构 C． Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位 D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不配位 4.下列物质的分子中，没有π键的是() A． CO2 B． N2 C． CH≡CH D． HClO 5.电子数相等的粒子叫等电子体，下列粒子不属于等电子体的是（） A． CH4和NH4+ B． NO和O2 C． HCl和H2S D． NH2﹣和H3O+ 6.若AB n分子的中心原子上没有孤对电子，应用价层电子对互斥模型理论，判断下列说法正确的是（） A． n=3时，则分子的立体构型为V形 B． n=2时，则分子的立体构型平面三角形 C． n=4时，则分子的立体构型为正四面体形 D． n=4时，则分子的立体构型为三角锥形 7.下列有关二氯化锡（SnCl2）分子的说法正确的是（） A．有一个σ键、一个π键 B．是直线形分子 C．中心原子Sn是sp2杂化 D．键角等于120° 8.下列说法正确的是() A．键能越大，表示该分子越容易受热分解 B．共价键都具有方向性 C．在分子中，两个成键的原子间的距离叫键长 D．H—Cl键的键能为431.8 kJ·mol－1，H—Br键的键能为366 kJ·mol－1，这可以说明HCl比HBr 分子稳定 9.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 10.已知N—N、N==N、N≡N键能之比为 1.00①2.17①4.90，而C—C，C==C，C≡C键能之比为1.00①1.17①2.34。下列有关叙述，不正确的是() A．乙烯分子中σ键、π键的电子云形状对称性不同 B．乙炔分子中π键重叠程度比σ键小，易发生加成反应 C．氮分子中的N≡N键非常牢固，不易发生加成反应 D．氮气和乙炔都易在空气中点燃燃烧 11.六氧化四磷分子中只含有单键，且每个原子的最外层均满足8电子稳定结构，则该分子中含有的共价键数目为() A． 10 B． 12 C． 24 D． 28 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。 3．说出δ键和π键的明显差别和一般规律。 教学重点、难点： 价层电子对互斥模型 教学过程： [复习引入] NaCl、HCl的形成过程 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 江苏省邳州市第二中学高三化学《有机化合物的结构与性质》复习教 案 【总体设计思路】 本教学设计以山东科技版的高中化学系列教材《有机化学基础》为授课用教材。“有机化合物的结构与性质”是教材中的第一章第二节的内容。 本节教材是有机化学选修模块中较为重要的一节，是为了帮学生树立一些学习有机化学必备的观念而设置的，这些观念的树立有助于学生对有机化合物进行系统而有序的认识及研究，为后续的学习提供指导。学生在初中化学及《化学2（必修）》中学习过一些有机化合物的结构、性质和用途，但其认识的方式是一个个独立的典型代表物，主要是从应用的角度掌握这些代表物的性质，对它们结构的认识也比较浅显，还没有意识到有机化合物性质与结构的关系。通过本节的学习，可以帮助学生初步树立“官能团的结构决定有机化合物化学特性”、“不同基团间的相互作用会对有机化合物的性质产生影响”等观念，知道官能团中键的极性、碳原子的饱和程度与有机化合物的化学性质有关系。 本节教材属于有机化学基本理论的内容，缺少直观、形象的实验，比较枯燥。在教学过程中，应充分利用教材资源和网络资源，组织学生展开交流、讨论，增强互动，避免枯燥的讲授；利用教材中提供的键能、键长等数据，让学生进行数据分析处理，对比双键和三键的相似与区别，进而推断性质的相似与差异；组织学生回顾并讨论乙酸、乙醇的化学性质，结合球棍模型分析二者的结构，归纳官能团的结构与有机化合物性质的关系；利用画概念图的方式启发学生讨论本节学习心得，总结认识有机化合物的方法和规律。 【教学目标】 知识与技能：了解碳原子的成键特点和成键方式的多样性，能以此解释有机化合物种类繁多的现象。理解单键、双键和叁键的概念，知道碳原子的饱和程度对有机化合物的性质有重要影响。理解极性键和非极性键的概念，知道共价键的极性对有机化合物的性质有重要影响。 过程与方法：初步学会对有机化合物的分子结构进行碳原子的饱和程度、共价键的类型及性质等方面的分析。 情感态度与价值观：通过对碳原子成键方式的学习，使学生树立“客观事物本来是相互联系和具有内部规律的”的辩证唯物主义观点。 【教学过程】 教师活动学生活动设计意图【新课引入】 引导学生看投影，启发提问： 甲烷、乙烯和苯是你认识的有机化合物，你还记得它们有哪些化学性质吗？它们性质上的不同是由什么决定的？ 怎样分析有机化合物的性质?它们的结构是如何决定性质的？这是我们这节课要解决的主要问 联想质疑：观察各物质 的球棍模型，联想其化学性 质，思考怎样分析有机化合 物分子的结构，它们的结构 是怎样决定性质的。 从学生已知的几种 有机物的分子模型和主 要化学反应入手，引发学 生思考有机化合物结构 与性质的关系的问题。 第二章《分子结构与性质》单元测试题一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1．下列叙述正确的是（） 32- 中硫原子的杂化方式为sp 2 B 2 2 分子中含有 3个σ键和 2 个π键 A． SO．C H C． H2O分子中氧原子的杂化方式为sp2D． BF3分子空间构型呈三角锥形 2．氯的含氧酸根离子有ClO ---- 等，关于它们的说法不正确的是、 ClO 2、 ClO 3、 ClO 4 （） A． ClO4-是 sp3 杂化B． ClO3-的空间构型为三角锥形 C． ClO2-的空间构型为直线形D． ClO-中 Cl 显 +1价 3．下列描述中正确的是（） 2 V 形的极性分子 A． CS 为空间构型为 B．双原子或多原子形成的气体单质中，一定有σ 键，可能有π 键 C．氢原子电子云的一个小黑点表示一个电子 2﹣3 杂化 D． HCN、SiF 4和 SO3的中心原子均为 sp 4．水是生命之源，下列关于水的说法正确的是（） A．水是弱电解质B．可燃冰是可以燃烧的水 C．氢氧两种元素只能组成水D．0℃时冰的密度比液态水的密度大 5．电子数相等的微粒叫做等电子体，下列各组微粒属于等电子体是（）A． CO和 CO2B． NO和 CO C ． CH4和 NH3D． OH-和 S2- 6．下列分子或离子中， VSEPR模型为四面体且空间构型为V 形的是 A． H2S B ． SO2 2-C ． CO2 D ． SO4 7．下列分子中只存在σ键的是 () A． CO2B．CH4C．C2H4D．C2H2 8． HBr 气体的热分解温度比HI 热分解温度高的原因是（） A． HBr 分子中的键长比HI 分子中的键长短，键能大 B． HBr 分子中的键长比HI 分子中的键长长，键能小 C． HBr 的相对分子质量比HI 的相对分子质量小 D． HBr 分子间作用力比HI 分子间作用力大 9．表述 1 正确，且能用表述 2 加以正确解释的选项是（） 表述1表述2 A在水中，NaCl 的溶解度比I 2的溶解度大NaCl晶体中Cl ﹣与Na+间的作用力 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 人教版-选修3-第二章分子结构与性质全章教案 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 第二章《分子结构与性质》单元测试题 一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1．下列叙述正确的是（） A．SO32-中硫原子的杂化方式为sp2 B．C2H2分子中含有3个σ键和2个π键C．H2O分子中氧原子的杂化方式为sp2 D．BF3分子空间构型呈三角锥形 2．氯的含氧酸根离子有 ClO-、 ClO2- 、 ClO3-、 ClO4- 等，关于它们的说法不正确的是（） A．ClO4-是 sp3 杂化 B．ClO3- 的空间构型为三角锥形 C．ClO2-的空间构型为直线形 D．ClO- 中 Cl 显+1 价 3．下列描述中正确的是（） A．CS2为空间构型为V形的极性分子 B．双原子或多原子形成的气体单质中，一定有σ键，可能有π键 C．氢原子电子云的一个小黑点表示一个电子 D．HCN、SiF4和SO32﹣的中心原子均为sp3杂化 4．水是生命之源，下列关于水的说法正确的是（） A．水是弱电解质 B．可燃冰是可以燃烧的水 C．氢氧两种元素只能组成水 D．0℃时冰的密度比液态水的密度大 5．电子数相等的微粒叫做等电子体，下列各组微粒属于等电子体是（） A．CO和CO2 B．NO和CO C．CH4和NH3 D． OH- 和S2- 6．下列分子或离子中，VSEPR模型为四面体且空间构型为V形的是 A．H2S B．SO2 C．CO2 D．SO42- 7．下列分子中只存在σ键的是 ( ) A．CO2 B．CH4 C．C2H4 D．C2H2 8．HBr气体的热分解温度比HI热分解温度高的原因是（） A．HBr分子中的键长比HI分子中的键长短，键能大 B．HBr分子中的键长比HI分子中的键长长，键能小 C．HBr的相对分子质量比HI的相对分子质量小 D．HBr分子间作用力比HI分子间作用力大 9．表述1正确，且能用表述2加以正确解释的选项是（） 选修3第三章《晶体结构与性质》章教学设计 东莞市第一中学刘国强 一、本章教材体现的课标内容 1、主题：第一节晶体的常识 了解晶胞的概念，会计算晶胞中原子占有个数，并由此推导出晶体的化学式。 2、主题：第二节分子晶体与原子晶体 知道分子晶体与原子晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。 了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。 3、主题：第三节金属晶体 知道金属键的涵义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。 能列举金属晶体的基本堆积模型。 知道金属晶体的结构微粒、微粒间作用力与分子晶体、原子晶体的区别。 4、主题：第四节离子晶体 能说明离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 知道离子晶体的结构微粒、微粒间作用力与分子晶体。原子晶体、金属晶体的区别。 了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱。 二、本章教材整体分析 （一）教材地位 本单元知识是在原子结构和元素周期律以及化学键等知识的基础上介绍的，是原子结构和化学键知识的延伸和提高；本单元知识围绕晶体作了详尽的介绍，晶体与玻璃体的不同，分子晶体、原子晶体、金属晶体、离子晶体，从构成晶体的微粒、晶胞、微粒间的作用力，熔沸点比较等物理性质做了比较，结合许多彩图及详尽的事例，对四大晶体做了阐述；同时，本单元结合数学立体几何知识，充分认识和挖掘典型晶胞的结构，去形象、直观地认识四种晶体，在学习本单元知识时，应多联系生活中的晶体化学，去感受生活中的晶体美，去感受环境生命科学、材料中的晶体知识。 “本章比较全面而系统地介绍了晶体结构和性质，作为本书的结尾章，与前两章一起构成“原子结构与性质、分子结构与性质、晶体结构与性质”三位一体的“物质结构与性质”模块的基本内容。” “通过本章的学习，结合前两章已学过的有关物质结构知识，学生能够比较全面地认识物质的结构及结构对物质性质的影响，提高分析问题和解决问题的能力。” （二）内容体系 本单元知识内容分为两大部分，第一节简单介绍晶体的常识，区别晶体与非晶体，认识什么是晶胞：第二部分分为三节内容，第二节“分子晶体和原子晶体”分别介绍了分子晶体和原子晶体的结构特征及晶体特性，在陈述分子晶体的结构特征时，以干冰为例，介绍了如果分子晶体中分子问作用力只是范德华力时，分子晶体具有分子密堆积特征；同时，教科书以冰为例，介绍了冰晶体里由于存在氢键而使冰晶体的结构具有其特殊性。在第三节“金属晶体”中，首先从“电子气理论”介绍了金属键及金属晶体的特性，然后以图文并茂的方式描述了金属晶体的四种基本堆积模式。在第四节“离子晶体”中，由于学生已学过离子键的概念，教科书直接给出了NaCl和CsCl两种典型离子晶体的晶胞，然后通过“科学探究”讨论了NaCl和CsCl两种晶体的结构；教科书还通过例子重点讨论了影响离子晶体结构的几何因素和电荷因素，而对键性因素不作要求。晶格能是反映离子晶体中离子键强弱的重要数据，教科书通过表格形式列举了某些离子晶体的晶格能，以及晶格能的大小与离子晶体的性质的关系。 第二章分子结构与性质 单元测试（1） 一．选择题（每题有1~2个正确答案） 1．对δ键的认识不正确的是 A．σ键不属于共价键，是另一种化学键 B．s-s σ键与s-p σ键的对称性相同 C．分子中含有共价键，则至少含有一个σ键 D．含有π键的化合物与只含σ键的化合物的化学性质不同 2．σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以及一个原子的p轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成。则下列分子中的σ键是由一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是 A．H2 B．HCl C．Cl2 D．F2 3．下列分子中存在π键的是 A．H2 B．Cl2 C．N2 D．HCl 4．下列说法中，错误的是 A．键长越长，化学键越牢固 B．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固 C．对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定 D．原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键 5．能用键能知识加以解释的是 A．稀有气体的化学性质很不活泼B．HCl气体比HI气体稳定 C．干冰易升华D．氮气的化学性质很稳定 6．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（P4）和P4O6的分子结构如下图所示；现提供以下化学键的键能：P—P 198KJ·mol—1、P—O 360kJ·mol—1、O=O 498kJ·mol—1。则关于1mol P4和3mol O2完全反应（P4 + 3O2 = P4O6）的热效应说法正确的是 A．吸热1638 kJ B．放热1638 kJ C．放热126 kJ D．吸热126 kJ 7．下列物质属于等电子体一组的是 A．CH4和NH4+ B．B3H6N3和C6H6 C．CO2、NO2D．H2O和CH4 8．下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是 A．CO2 B．H2S C．PCl3 D．SiCl4 9．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是 A．NH3 B．CCl4 C．H2O D．CH2O 10．下列分子中心原子是sp2杂化的是 A．PBr3 B．CH4 C．BF3 D．H2O 11．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是 A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C—H之间是sp2形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C—C之间是sp2形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键12．有关苯分子中的化学键描述正确的是 A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键 B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键 精心整理 分子的结构与性质 【知识动脉】 知识框架 1.形成杂化轨小结：引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。 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，CH 2O中C原子以sp2杂化；HCN中含有2个σ键和2π键；CH 2 O 中含有 【 解析与评价 面型； 答案：sp2 已知X、Y元素原子的最外层 子。请回答下列问题： （1）X 2 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 C 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 H 2O和NH 3 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H 2 O分子呈 V型，NH 3 分子呈三角锥型。练习2 3.等电子原理 等电子体：原子数相同，价电子数也相同的微粒，如：CO和N 2，CH 4 和NH 4 +；等电子体具有相似 的化学键特征，性质相似。 练习3、（09江苏卷21A）（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、CO 2、H 2 等）与H 2 混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。 （1）根据等电子原理，写出CO分子结构式。 【Y的 5 ， W与Q 电子数相同的有 电子 （1 （2 （3 总结归纳： （1）由极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。如：。 （2）含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。 当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子。如：。当分子中各个键的极性向量和不等于零时，是极性分子。如：。 （3）引导学生完成下列表格 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 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。 第六章分子结构及性质 思考题解析 1．根据元素在周期表中的位置，试推测哪些元素原子之间易形成离子键。哪些元素原子之间易形成共价键？ 解：周期表中的ⅠA、ⅡA族与ⅥA、ⅦA族元素原子之间由于电负性相差巨大，易形成离子键，而处于周期表中间的主族元素原子之间由于电负性相差不大，易形成共价键。 2．下列说法中哪些是不正确的，并说明理由。 （1）键能越大，键越牢固，分子也越稳定。 （2）共价键的键长等于成键原子共价半径之和。 （3）sp2杂化轨道是有某个原子的1s轨道和2p轨道混合形成的。 （4）中心原子中的几个原子轨道杂化时，必形成数目相同的杂化轨道。 （5）在CCl4、CHCl3和CH2Cl2分子中，碳原子都采用sp3杂化，因此这些分子都是正四面体形。 （6）原子在基态时没有未成对电子，就一定不能形成共价键。 （7）杂化轨道的几何构型决定了分子的几何构型。 解：（1）不正确。这只能对双原子分子而言。 （2）不正确。这只能对双原子分子而言。 （3）错。sp2杂化轨道是由某个原子的n s轨道和两个n p轨道混合形成的。 （4）正确。 （5）错。CCl4分子呈正四面体，而CHCl3和CH2Cl2分子呈变形四面体。 （6）错。原子在基态时的成对电子，受激发后有可能拆开参与形成共价键。 （7）错。如某些分子在成键时发生不等性杂化，则杂化轨道的几何构型与分子的几何构型就不一致。 3．试指出下列分子中哪些含有极性键？ Br2CO2H2O H2S CH4 解：CO2、H2O、H2S、CH4分子中含有极性键。 4．BF3分子具有平面三角形构型，而NF3分子却是三角锥构型，试用杂化轨道理论进行解释。 解：BF3分子在成键时发生sp2等性杂化，所以呈平面三角形，而NF3分子在成键时发生sp3不等性杂化，所以呈三角锥形。 5．CH4、H2O、NH3分子中键角最大的是哪个分子？键角最小的是哪个分子？为什么？ 第一节《共价键》（第一课时） （一）教学目标： 1、知识和技能 理解．σ．键和π键的特征和性质 2、过程与方法 学习抽象概念的方法：可以运用类比、归纳、判断、推理的方法，注意各概念的区别与联系，熟悉掌握各知识点的共性和差异性。 3、情感、态度与价值观 使学生感受到：在分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念，能从物质结构决定性质的视角解释分子的某些性质，并预测物质的有关性质，体验科学的魅力，进一步形成科学的价值观。 （二）教学重点： 理解σ键和π键的特征和性质 （三）教学难点： σ键和π键的特征 （四）教学过程设计: 第一课时 [复习提问] 什么是化学键？物质的所有原子间都存在化学键吗？ [生]1.分子中相邻原子间强烈的相互作用，叫做化学键。 2.不是，像稀有气体之间没有化学键。 [学生活动]请同学们思考，填写下表：离子化合物和共价化合物的区别 比较项目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 概念含有离子键的化合物叫离子 化合物以共用电子对形成的化合物叫共价化合物 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 构成元素活泼金属与活泼非金属不同种非金属 表示 方法电子式：(以NaCl为例) 离子化合物的结构： NaCl的形成过程： 以HCl为例： 结构式：H—C1 电子式：： HCL的形成过程： [过渡]举例说明：共价化合物和离子化合物，我们学过哪些物质分子是原子之间 上蔡二高周云2011.6.1 是通过共价键结合的？ [提出问题] 回忆H、Cl原子的原子轨道，思考它们在形成分子时是通过什么方 式结合的。1.两个H在形成H 2时，电子云如何重叠？2.在HCl、Cl 2 中电子云如 何重叠？（三种分子都是通过共价键结合的） [学生活动]制作模型：以小组合作学习的形式，利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材 料制作s轨道和p轨道的模型。根据制作的模型，以H 2、HCl、Cl 2 为例，研究它 们在形成分子时原子轨道的重叠方式，即σ键和π键的形成过程。通过学生的 动手制作，感悟H 2、HCl、Cl 2 的成键特点，然后教师利用模型和图像进行分析。 [教师分析]利用动画描述σ键键和π键的形成过程，体会σ键可以旋转而π键不能旋转。 1.σ键 图像分析：①H 2 分子里的“s—sσ键” 氢原子形成氢分子的电子云描述 ②HCl分子的s—pσ键的形成 ③C1一C1的p—pσ键的形成 未成对电子的电子云互相靠拢电子云互相重叠形成的共价单键的电子云图像 理论分析：1.σ键是两原子在成键时，电子云采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式符合能量最低，最稳定;σ键是轴对称的， 可以围绕成键的两原子核的连线旋转。（1）H 2 分子里的σ键是由两个s 电子重叠形成，称为“s—sσ键”；（2）HCl分子里的共价键是由氢原于提供的未成对电子，1s的原子轨道和氯原子提供的未成对电子3p的原 子轨道重叠形成的，称为“s—pσ键”；（3）C1 2 分子中的共价键是由两个氯原子各提供1个未成对电子3p的原予轨道重叠形成的，称为“p—pσ键”。 2.π键：p电子和p电子除能形成σ键外，还能形成π键。第二章分子结构与性质单元测试
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