第2讲 分子结构与性质 (2)
第2讲分子结构与性质
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1.化学键与分子结构：(1)理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质；(2)了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键)，了解配位键的含义；(3)能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；(4)了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)；(5)能用价层电子对互斥理论或杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。
2.分子间作用力与物质的性质：(1)了解范德华力的含义及对物质性质的影响；(2)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。
一、“两大理论”与微粒构型
1.中心原子杂化类型和分子空间构型的相互判断
分子(A为中心原子) 中心原子孤
电子对数
中心原子
杂化方式
分子构型示例
AB20 sp 直线形BeCl2
1 sp2V形SO2
2 sp3V形H2O
AB30 sp2平面三角形BF3
1 sp3三角锥形NH3
AB40 sp3正四面体形CH4
2.等电子原理
(1)等电子体特征
原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征。物理性质相似，化学性质不同。
(2)常见等电子体
粒子通式价电子总数立体构型
CO2、SCN－、NO＋2、N－3AX216e－直线形
CO2－3、NO－3、SO3AX324e－平面三角形
SO2、O3、NO－2AX218e－V形
SO2－4、PO3－4AX432e－正四面体形
PO3－3、SO2－3、ClO－3AX326e－三角锥形
CO、N2AX 10e－直线形
CH4、NH＋4AX48e－正四面体形
二、分子结构与性质
1.共价键
(1)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。
(2)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。
(3)σ键、π键的判断
①由轨道重叠方式判断
“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。
②由共用电子对数判断
单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。
③由成键轨道类型判断
s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
2.配位键与配合物
(1)配位键
①配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键；
②配位键的表示：常用“―→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，
如NH＋4可表示为，在NH＋4中，虽然有一个N—H键形成的过程与其他3个N—H键形成的过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。
(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Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。
3.分子性质
(1)分子构型与分子极性的关系
(2)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。
(3)无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸可写成(HO)m RO n，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 4.范德华力、氢键、共价键的比较 角度一“两大理论”与微粒构型 1.(1)[2019·课标全国Ⅰ，35(2)]乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是________、________。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是____________________________ ______________________________________________________， 其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。 (2)[2019·课标全国Ⅱ，35(1)]元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为________，其沸点比NH3的________(填“高”或“低”)，其判断理由是______________________________________________________ ______________________________________________________。 答案(1)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2＋(2)三角锥形低NH3分子间存在氢键 2.[2018·全国Ⅰ，35(3)]LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是________、中心原子的杂化形式为________。LiAlH4中存在________(填标号)。 A.离子键 B.σ键 C.π键 D.氢键 答案正四面体sp3AB 3.[2018·全国Ⅱ，35(2)(4)](1)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是________________。 (2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为________形，其中共价键的类型有________种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S 原子的杂化轨道类型为________。 解析(1)价层电子对数包括成键电子对数和孤电子对数，H2S中S的成键电子对 数为2，孤电子对数为6－1×2 2 ＝2，故价层电子对数为4(或价层电子对数为 6＋1×22＝4)，同理，SO 2中S 的价层电子对数为6＋0×2 2 ＝3，SO 3中S 的价层电子对数为6＋0×3 2＝3，H 2S 中S 的价层电子对数不同于SO 2、SO 3。 (2)气态SO 3为单分子，分子中S 无孤电子对，其分子的立体构型为平面三角形，S 和O 之间形成双键，故共价键有σ键和π键两种。固态SO 3为三聚分子，分子中每个S 与4个O 成键，S 无孤电子对，故原子的杂化轨道类型为sp 3。 答案 (1)H 2S (2)平面三角 2 sp 3杂化 4.[2018·全国Ⅲ，35(4)]《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO 3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO 3中，阴离子空间构型为________，C 原子的杂化形式为________。 解析 CO 2－3中碳原子的价层电子对数为3，中心碳原子采取sp 2杂化，故CO 2－3的 空间构型为平面三角形。 答案 平面三角形 sp 2杂化 5.[2018·江苏化学，21(1)(3)(4)](1)SO 2－4中心原子轨道的杂化类型为________；NO －3 的空间构型为________(用文字描述)。 (2)与O 3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。 (3)N 2分子中σ键与π键的数目比n (σ)∶n (π)＝________。 解析 (1)SO 2－4中S 原子的价层电子对数为4，所以采取sp 3杂化。NO －3中氮原子 上无孤对电子，成键电子对数为3，即N 采取sp 2杂化，NO －3的空间构型为平面正三角形。(2)等电子体是指价电子总数和原子数均相同的分子、离子或原子团，O 3与NO －2均为3原子18价电子的粒子，故二者互为等电子体。(3)N 2分子中含有1个σ键和2个π键。 答案 (1)sp 3 平面(正)三角形 (2)NO － 2 (3)1∶2 6.(1)[2017·课标全国Ⅰ，35(3)]X 射线衍射测定等发现，I 3AsF 6中存在I ＋3离子。I ＋3 离子的几何构型为________，中心原子的杂化形式为________。 (2)[2017·课标全国Ⅲ，35(2)]CO 2和CH 3OH 分子中C 原子的杂化形式分别为________和________。 (3)[2016·全国卷Ⅰ，37(5)节选]Ge 单晶具有金刚石结构，其中Ge 原子的杂化方 式为________。 (4)[2016·全国卷Ⅲ，37(3)]AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。 答案(1)V形sp3(2)sp sp3(3)sp3(4)三角锥形sp3 角度二微粒作用与分子性质 7.(1)[2019·课标全国Ⅲ，35(2)(3)]①FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为________，其中Fe的配位数为________。 ②苯胺()的晶体类型是________。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是_______________________________ ______________________________________________________。 (2)[2018·课标全国Ⅱ，35(3)]如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为________________________________ ______________________________________________________。 (3)[2018·全国卷Ⅲ，35(3)]ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是______________________________________________________。 (4)[Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 [Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图 (5)[2017·课标全国Ⅲ，35(4)]硝酸锰是制备CO2＋3H2=== CH3OH＋H2O反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________。 (6)[2017·课标全国Ⅲ，35(3)]研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋ 3H2―→CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为______________________________________________________， 原因是______________________________________________________。 答案(1)①4②分子晶体苯胺分子之间存在氢键 (2)S8相对分子质量大，分子间作用力强 (3)离子键ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小 (4) (5)离子键、π键 (6)H2O>CH3OH>CO2>H2水含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大 8.[2017·课标全国Ⅱ，35(3)]经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。 (1)从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为________，不同之处为________。(填标号) A.中心原子的杂化轨道类型 B.中心原子的价层电子对数 C.立体结构 D.共价键类型 (2)R中阴离子N－5中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号Πn m表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子 中的大π键可表示为Π66)，则N－5中的大π键应表示为____________。 (3)图中虚线代表氢键，其表示式为(NH＋4)N—H…Cl、________、________。 答案(1)ABD C(2)5Π65(3)(H3O＋)O—H…N(N－5)(NH＋4)N—H…N(N－5) 9.[2016·课标全国Ⅰ，37(2)(3)]锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题： (1)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是____________________。 (2)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因______________________________________________________。 GeCl4GeBr4GeI4 熔点/℃－49.5 26 146 沸点/℃83.1 186 约400 答案(1)锗的原子半径大，原子之间形成的σ单键较长，p－p轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键 (2)GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次增高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增强 10.[2016·课标全国Ⅱ，37(2)]硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。 ①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是________。 ②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为________，提供孤电子对的成键原子是________。 ③氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是________；氨是________分子(填“极性”或“非极性”)，中心原子的轨道杂化类型为________。答案①正四面体②配位键N ③高于NH3分子间可形成氢键极性sp3 1.(1)“分子机器设计和合成”的研究对象之一为“分子开关”，“分子开关”与大环主体分子苯芳烃、杯芳烃等有关。 ①上图为对叔丁基杯[4]芳烃，由4个羟基构成杯底，羟基间的相互作用力是________。对叔丁基杯[4]芳烃中碳原子的杂化方式有________。 ②杯芳烃可用于某些ⅢB族元素金属离子如57La3＋及21Sc2＋的萃取，基态Sc2＋核外电子排布式为________。 (2)SO2与SO3的键角相比，键角更大的是________，将纯液态SO3冷却到289.8 K 时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是________。该结构中S—O键键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，较短的键为________(填图中字母)。 解析(1)①O的非金属性很强，在羟基之间存在氢键；对叔丁基杯[4]芳烃中含有苯环和饱和烃基，故碳原子的杂化方式有sp2和sp3；②Sc是21号元素，Sc原子核外有21个电子，失去2个电子变成Sc2＋，根据构造原理可知Sc2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1。 (2)SO2中S原子采取sp2杂化，含有一对孤对电子，分子构型为V形，SO3中S 原子采取sp2杂化，无孤对电子，分子构型为平面三角形，孤对电子与成键电子对间的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用，故SO3的键角大于SO2；由图可知，该固态SO3中S原子形成4个σ键，无孤对电子，采取sp3杂化，a为氧硫双键，键能较大，键长较短，另一类为配位键，为单键，键能较小，键长较长，即较短的键为a 答案(1)①氢键sp2、sp3 ②1s22s22p63s23p63d1或[Ar]3d1 (2)SO3sp3 a 2.(1)BF3与一定量的水形成晶体Q[(H2O)2·BF3]，Q在一定条件下可转化为R： 晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及________(填序号)。 a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键 e.氢键 f.范德华力 (2)已知苯酚()具有弱酸性，其K a＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离 形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数K a2(水杨酸)__________ ___________________________K a(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因是__________________________________________________。 答案(1)ad (2)＜中形成分子内氢键，使其更难电离出H＋ 3.碳、硫和钒的相关化合物，在药物化学及催化化学等领域应用广泛。回答下列问题： (1)基态钒原子原子的结构示意图为______________________________。 (2)VO3－4中V原子的孤电子对数为________，一个VO3－4中含有________个σ键。 (3)2－巯基烟酸氧钒配合物(图1)是副作用很小的有效调节血糖的新型药物： ①该药物中N原子的杂化方式是________。 ②X、Y、W三种物质在水中的溶解性由大到小的顺序为________，原因是______________________________________________________ ______________________________________________________。 已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用Πn m表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中大π键表示为Π66。 ③下列微粒中存在“离域π键”的是________。 A.O3 B.SO2－4 C.H2S D.NO－3 ④CS2分子中大π键可以表示为________。 (4)偏钒酸铵加热分解生成五氧化二钒、氨气、水。偏钒酸铵的阴离子呈图所示的无限链状结构，则偏钒酸铵的化学式为________。 解析(1)钒为23号元素，钒的原子结构示意图为。 (2)VO3－4中V原子的孤电子对数＝5＋3－4×2 2＝0，一个VO 3－ 4 中含有4个σ键。 (3)①该药物中N原子形成2个σ键，1个π键，N原子的价层电子对数＝孤电子对数＋σ键电子对数＝1＋2＝3，所以N原子采取sp2杂化。 ③从题目表述来看，形成离域π键的条件是：原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道。根据价层电子对互斥理论，O3为平面三角形，SO2－4为正四面体，H2S为V形，NO－3为平面三角形，因此SO2－4中一定不存在离域π键；H2S中H原子没有p轨道，也不存在离域π键；O3和NO－3中原子均在同一平面且都有p 轨道，可以形成离域π键。 ④CS2中原子均在同一平面且都有p轨道，因此可以形成三中心四电子的离域π键Π43。 (4)由链状结构可知偏钒酸铵阴离子中V与O的原子个数比为1∶3，且V元素的化合价为＋5，O元素化合价为－2，则阴离子为VO－3，故偏钒酸铵的化学式为 NH4VO3。 答案(1) (2)04(3)①sp2②X>W>Y X中含有羧基，可以与水分子形成氢键，增强水溶性；Y中含有酯基和苯环，W中含有酯基，都不利于在水中的溶解③AD④Π43 (4)NH4VO3 第二章分子结构与性质 教材分析 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。 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 [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 [讲解、小结] [板书] 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，共价键的图形不变，轴对称图形。 b．种类：S-Sδ键 S-Pδ键 P-Pδ键 [过渡] P电子和P电子除能形成δ键外，还能形成π键 [板书] 2．π键 [讲解] a.特征：每个π键的电子云有两块组成，分别位于有两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。 3．δ键和π键比较 ①重叠方式 δ键：头碰头 π键：肩并肩 ②δ键比π键的强度较大 ②成键电子：δ键 S-S S-P P-P π键 P-P δ键成单键 π键成双键、叁键 ４．共价键的特征 饱和性、方向性 [科学探究] 讲解 [小结] 生归纳本节重点，老师小结 [补充练习] 1．下列关于化学键的说法不正确的是（） A．化学键是一种作用力 B．化学键可以是原子间作用力，也可以是离子间作用力 C．化学键存在于分子内部 D．化学键存在于分子之间 2．对δ键的认识不正确的是（） A．δ键不属于共价键，是另一种化学键 B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同 C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键 D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同 3．下列物质中，属于共价化合物的是（） A．I2 B．BaCl2 C．H2SO4 D．NaOH 4．下列化合物中，属于离子化合物的是（） A．KNO3 B．BeCl C．KO2 D．H2O2 5．写出下列物质的电子式。 H2、N2、HCl、H2O ６．用电子式表示下列化合物的形成过程 HCl、NaBr、MgF2、Na2S、CO2 [答案] 1．D 2．Ａ３．Ｃ４．ＡＣ５．略６．略 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二课时 ［教学目标］： １．认识键能、键长、键角等键参数的概念 ２．能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质 ３．知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用” ［教学难点、重点］： 键参数的概念，等电子原理 ［教学过程］： ［创设问题情境］ Ｎ２与Ｈ２在常温下很难反应，必须在高温下才能发生反应，而Ｆ２与Ｈ２在冷暗处就能发生化学反应，为什么？ ［学生讨论］ ［小结］引入键能的定义 ［板书］ 二、键参数 １．键能 ①概念：气态基态原子形成１mol化学键所释放出的最低能量。 第二讲分子结构与性质 考点一共价键 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)共价键的成键原子只能是非金属原子。() (2)在所有分子中都存在化学键。() (3)H2分子中的共价键不具有方向性。() (4)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。() (5)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。() 2．在下列物质中：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、 ⑨CO2、⑩C2H4。 (1)只存在非极性键的分子是__________；既存在非极性键又存在极性键的分子是__________；只存在极性键的分子是__________。 (2)只存在单键的分子是__________，存在三键的分子是__________，只存在双键的分子是__________，既存在单键又存在双键的分子是__________。 (3)只存在σ键的分子是__________，既存在σ键又存在π键的分子是__________。 (4)不存在化学键的是__________。 (5)既存在离子键又存在极性键的是__________；既存在离子键又存在非极性键的是__________。3 3.(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。 (2)CaC2中C2－2与O2＋2互为等电子体，O2＋2的电子式可表示为________；1 mol O2＋2中含有的π键数目为________。 (3)下列物质中： A．N2B．CO2C．CH2Cl2 D．C2H4E．C2H6F．CaCl2G．NH4Cl ①只含有极性键的分子是__________； ②既含离子键又含共价键的化合物是________； ③只存在σ键的分子是________； ④同时存在σ键和π键的分子是________。 4．(2016·佛山高三月考)下列关于共价键的说法正确的是() A．一般来说σ键键能小于π键键能 B．原子形成双键的数目等于基态原子的未成对电子数 C．相同原子间的双键键能是单键键能的两倍 D．所有不同元素的原子间的化学键至少具有弱极性 5.(教材改编)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ⅠA族(除H外)和ⅦA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 考点二分子的立体构型 1．判断下列物质中中心原子的杂化轨道类型。 BF3______；PF3______；SO3______；SO2______；H2S______。 答案：sp2sp3sp2sp2sp3 第二章分子结构与性质 一．共价键 1.特点：具有性和性（无方向性） 2.分类：（按原子轨道的重叠方式） （1）δ键：（以“”重叠形式） a.特征： b.种类：S-S δ键. S-P δ键. P-Pδ键 （2）π键：（以“”重叠形式），特征： 3.判断共价键类型的一般规律是： 共价单键中共价双键中共价三键中 【练习】1.下列说法正确的是（） A. π键是由两个p原子轨道“头碰头”重叠形成 B. δ键是镜面对称，而π键是轴对称 C. 乙烷分子中的键全为δ键而乙烯分子中含δ键和π键 D. H2分子中含δ键而Cl2分子中含π键 2. 下列说法正确的是（） A. 共价化合物中可能含有离子键 B. 非金属元素之间不能形成离子键 C. 气体分子单质中一定存在非极性共价键 D. 离子化合物中可能含有共价键 二.键参数 1.键能的定义： 2.键长与共价键的稳定性的关系：键长越短，往往键能，这表明共价键。 3. 决定共价键的稳定性，是决定分子的立体构型的重要参数。 【练习】1.关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是（） A.键角是描述分子立体结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C.键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能的大小无关 2.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的键能为431.8kJ/mol ，H-Br的键能为366 kJ/mol 这说明HCl比HBr分子稳定 3.已知H-H键能为436 kJ/mol ，H-N键能为391 kJ/mol ，根据化学方程式 高温、高压 N2+3H22NH3,1molN2与足量H2反应放出的热量为92.4 kj/mol ，则N —N的催化剂 键能是（） A.431 kJ/mol B.945.6 kJ/mol C.649 kJj/mol D.896 kJ/mol 三.等电子体 相同和相同的粒子具有相似的化学键特征和相同的空间构型 【练习】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.NO3+和CO32-是等电子体，均为平面正三角形结构 C.H2O+和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D.B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 四.价层电子对互斥理论 1.价层电子对数= 2.孤对电子数的计算方法： 3.VSEPR模型和分子的立体构形的推测 例：H2O 孤对电子数为，δ键数，价层电子对数为，VSEPR模型，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤对电子，因而H2O分子呈形。 【练习】1.下列分子构形为正四面体型的是（） ①P4②NH3 ③CCl4④CH4⑤H2S ⑥CO2 A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥ C.①③④ D.④⑤ 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 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。 第二讲分子结构与性质 (时间：45分钟满分：100分) 一、选择题( 题意) 1．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是()。 ①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2 A．①②③B．③④⑤⑥ C．①③⑥D．③⑤⑥ 解析单键一定是σ键，双键或三键中有一个σ键，其余均是π键。 答案 D 2．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()。 A．SO3与SO2B．BF3与NH3 C．BeCl2与SCl2D．H2O与SO2 解析SO3、SO2中心原子都是sp2杂化，A正确；BF3、NH3中心原子一个是sp2杂化，一个是sp3杂化，B错误；BeCl2中，Be原子采取sp杂化，而SCl2中S原子采取sp3杂化，C错误；H2O中氧原子采取sp3杂化，而SO2中S原子采取sp2杂化。 答案 A 3．下列有关σ键和π键的说法错误的是 ()。 A．在某些分子中，化学键可能只有π键而没有σ键 B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键，配位键都是σ键C．σ键的特征是轴对称，π键的特征是镜面对称 D．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者 解析在某些分子中，可能只有σ键，而没有π键，A错误；由于π键的键能小于σ键的键能，所以在化学反应中容易断裂。 答案 A 4．关于键长、键能和键角，下列说法不正确的是()。 A．键角是描述分子立体结构的重要参数 B．键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定 D．键角的大小与键长、键能的大小无关 解析键能越大，键长越短，共价化合物越稳定。 答案 C 5．下列叙述中正确的是()。 A．NH3、CO、CO2都是极性分子 B．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子 C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强 D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子 解析A中CO2为非极性分子；B说法正确；当然根据分子的极性也可以判断它的空间结构，像D中水为极性分子，空间结构不是直线形，属于V形结构；选项C中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱。 答案 B 6．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不同层分子间的主要作用力分别是()。 A．sp，范德华力B．sp2，范德华力 C．sp2，氢键D．sp3，氢键 解析由于该晶体具有和石墨相似的层状结构，所以B原子采取sp2杂化，同层分子间的作用力是范德华力，由于“在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连”虽然三个B—O都在一个平面上，但σ单键能够旋转，使O—H 键位于两个平面之间，因而能够形成氢键，从而使晶体的能量最低，达到稳定状态。 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 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 第12章（物质结构与性质） 李仕才 第二节分子结构与性质 考点二分子的立体构型 1．用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 (1)理论要点 ①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。 ②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)价层电子对数的确定方法 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1个与中心原子结合的原子提供的价电子数，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 2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型 (1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近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 (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σ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σ键个数。 代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型 CO20＋2＝2 sp CH2O 0＋3＝3 sp2 CH40＋4＝4 sp3 SO21＋2＝3 sp2 NH31＋3＝4 sp3 H2O 2＋2＝4 sp3 (4) 3.等电子原理 原子总数相同，价电子总数相同的粒子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。 等电子体的微粒有着相同的分子构型，中心原子也有相同的杂化方式。 常见等电子体与空间构型 微粒通式价电子总数立体构型 CO2、CNS－、NO＋2、N－3AX216e－直线形 CO2－3、NO－3、SO3AX324e－平面三角形 SO2、O3、NO－2AX218e－V形 SiO4－4、PO3－4、SO2－4、ClO－4AX432e－正四面体形 PO3－3、SO2－3、ClO－3AX326e－三角锥形 CO、N2AX 10e－直线形 CH4、NH＋4AX48e－正四面体形 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 第二讲分子结构与性质 1．有X、Y、Z三种元素，其中X原子的价电子构型为2s22p2，Y原子的L电子层中有三个未成对电子，且无空轨道，Z的＋1价离子是一个质子。试回答下列问题： (1)ZXY分子中的三个原子除Z原子外均为8电子构型，写出该分子的结构式：____________，根据电子云重叠方式的不同，分子里共价键的类型有________。 (2)常温下，YZ3呈气态，但易被液化，且极易溶于水，其原因是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)液态的YZ3是一种重要的溶剂，其性质与H2O相似，可以与活泼金属反应，写出Na 与液态YZ3反应的化学方程式：_______ _____________________________________________________。 解析：由“X原子的价电子构型为2s22p2”可推知X是C；“Y原子的L电子层中有三个未成对电子，且无空轨道”可推知Y是N；Z是H。(1)ZXY分子为HCN，其结构式为H—C≡N，分子中含有的共价键为σ键和π键。(2)YZ3分子为NH3，易液化；NH3和H2O都是极性分子，且二者能形成氢键，NH3又能与H2O发生化学反应，使得NH3极易溶于水。(3)由2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑可类推出：2Na＋2NH3===2NaNH2＋H2↑。 答案：(1)H—C≡N σ键、π键(2)NH3和H2O都是极性分子，且二者能形成氢键，NH3又能与H2O发生化学反应，使得NH3极易溶于水(3)2Na＋2NH3===2NaNH2＋H2↑2．硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示： (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_______，基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为__________形。 (2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是__________。 (3)图(a)为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_________________________________________ _____________________________________________________。 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 一、共价键 1．本质：在原子之间形成共用电子对。 2．特征：具有饱和性和方向性（注意：s-s σ键即H-H 键没有方向性） 3．分类 （1 ）形成共价键的原子轨道重叠方式： σ键：原子轨道“头碰头”重叠 π键：原子轨道“肩碰肩”重叠 （2）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（即A-B 等） 非极性键：共用电子对不发生偏移(即A-A 等) （3）原子间共用电子对的数目: 单键、双键、三键。 说 明：①两原子间形成的共价键中，共价单键为σ键，共价双键中有一个σ键和一个π 键，共价三键中有一个σ键和二个π键。 ②并不是所有的分子中都含有共价键，如单原子的稀有气体分子中无共价键。 ③化学反应的本质 。 4．键参数 (1)概念 键能：气态基态原子形成1mol 化学键释放的最低能量。 键参数 键长：形成共价键的两个原子间的核间距。 键角：分子中两个共价键之间的夹角。 (2)键参数对分子性质的影响------键长越短，键能越大，分子越稳定． 共价键的键能与化学反应热的关系:反应热= 所有反应物键能总和－所有生成物键能总和. 5．等电子体原理：是指原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。应用：⑴判断微粒成键方式、空间构型；⑵推测性质。如CO与N2 。 二、分子的空间构型 1、价层电子对互斥理论 （1）有关概念 ①价电子：原子在参与化学反应时能够用于成键的电子，是原子核外跟元素化合价有关的电子。在主族元素中，价电子数就是最外层电子数。 ②价层：就是显现化合价的电子层，通常指原子的最外层电子层。 ③价层电子对：指的是形成σ键的电子对和孤对电子。孤对电子的存在，增加了电子 对间的排斥力，影响了分子中的键角，会改变分子构型的基本类型。 ④价层电子对互斥理论基本观点：分子中的价层电子对---成键电子对(即σ键）和孤对电子由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离以减小排斥力而采取对称的空间结构。[一般电子对间的排斥大小：孤电子对间的排斥（孤-孤排斥）＞孤对电子和成键电子对间的排斥（孤-成排斥）＞成键电子对间的排斥（成-成排斥）] 说明：价层电子对互斥理论：主要是用来分析主族元素形成的分子或离子的结构的，不用 来分析以过渡元素为中心的化合物。 （2）、根据价层电子对互斥模型判断分子的构型 Ⅰ、价层电子对互斥模型说明的是价层电子对（含孤电子对）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，不包括孤电子对。 ①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致； ②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。 Ⅱ、对AB m型分子或离子，其价层电子对数(亦即为杂化轨道数)的判断方法为： 规定：①作为配位原子，卤素F、Cl、Br、I和H：价电子1个，氧族：O、S：0个； 但作为中心原子，卤素原子按7个价电子计算，氧族元素的原子按6个价电子计算； 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（s p、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。 σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云 ③按原子轨道的重叠方式分为 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 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 第2节分子结构与性质 1．[2017·高考全国卷Ⅲ，35(2)(3)(4)]研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题： (1)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。 (2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为，原因是。 (3)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在。 解析：(1)CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp3杂化。(2)水和甲醇均为极性分子，常温常压下两种物质均呈液态；二氧化碳和氢气均为非极性分子，常温常压下两种物质均呈气态，根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成，而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键，所以水中的氢键比甲醇多，则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体，但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气，所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(3)Mn(NO3)2是离子化合物，存在离子键；此外在NO－3中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键(Π64键)，所以Mn(NO3)2中的化学键有σ键、π键和离子键。 答案：(1)sp sp3 (2)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大，范德华力较大 (3)离子键和π键(Π64键) 2．[2016·高考全国卷Ⅰ，37(2)(5)]锗(Ge)是典型的半导体元素，在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题： (1)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是。 (2)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为，微粒之间存在的作用力是。 答案：(1)Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键 (2)sp3共价键 3．[2016·高考全国卷Ⅱ，37(2)]东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载，云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外，曾主要用于造币，亦可用于制作仿银饰品。硫酸镍溶 第二章《分子结构与性质》测试题 、单选题（每小题只有一个正确答案） N2 B ．HBr C ．NH3 D ．H2S 列物质中，既含有极性键又含有非极性键的非极性分子是 HF H2O NH3 CH4 B ．CH4 NH3 H2O HF H2O HF CH4 NH3 D ．HF H2O CH4 NH3 5．下列叙述中错误的是（） A．由于氢键的存在，冰能浮在水面上；由于乙醇与水间有氢键的存在，水与乙醇能互溶。 B．甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的反应，与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同，都属于取代反应。 C．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致。 D．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键，难和溴的四氯化碳溶液发生加成反应。 6．下列化合物中含有 2 个手性碳原子的是 A． B A．丙烯分子中有 6 个σ 键， 1 个π 键 B．丙烯分子中 3 个碳原子都是sp 3杂化 C．丙烯分子属于极性分子 C． D ． 7．下列关于丙烯（CH3﹣CH═CH2）的说法中正确的（） 1．列化学键中，键的极性最强的是（ A．C—F B．C—O C．C—N D．C—C 2．列物质中分子间能形成氢键的是 A． A．N a2O2 B．HCHO C．C2 H4 D．H2O2 4．列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是 3． A． C． D．丙烯分子中 3 个碳原子在同一直线上 8．下列过程中，共价键被破坏的是 A．碘升华 B ．溴溶于CCl4 C ．蔗糖溶于水 D ．HCl 溶于水 9．阿司匹林是一种常见的解热镇痛药，其结构如图，下列说法不正确的是（） B．阿司匹林属于分子晶体 3 C．阿司匹林中C原子只能形成sp3杂化D．可以发生取代．加成．氧化反应 10 ．下列叙述不正确的是（） A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越强B．以极性键结合的分子，不一定是极性分子 C．判断A2B 或AB2型分子是极性分子的依据是：具有极性键且分子构型不对称，键角小于180°，为非直线形结构 D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合 11．下列分子的中心原子是sp 2杂化的是（） A．PBr3 B ．CH4 C ．H2O D ．BF3 12 ．用VSEPR理论预测下列粒子的立体结构，其中正确的（） A．NO3-为平面三角形B．SO2为直线形 C．BeCl 2为V形D．BF3为三角锥形 13．已知A、B 元素同周期，且电负性A