考点二 分子结构与性质.docx

考点二 分子结构与性质.docx

《考点二 分子结构与性质.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《考点二 分子结构与性质.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

考点二分子结构与性质

1　共价健

（1）共价键的定义

原子间通过共用电子对（电子云的重叠）所形成的相互作用。

（2）本质：

高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用，包括引力和斥力，当引力和斥力达到平衡时即形成了稳定的共价键。

（3）特征

①饱和性：

一个原子有几个未成对电子，就会和几个自旋方向相反的未成对电子成键，这就是共价键的饱和性。

共价键的饱和性决定了分子内部原子间的数量关系。

②方向性：

共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，这样原子轨道重叠越多，形成的键就越牢固，这就是共价键的方向性。

共价键的方向性决定了分子的立体构型。

（4）共价键的分类

依据

类别

特点

成键原子轨道的重叠方式

σ键

原子轨道“头碰头”重叠

π键

原子轨道“肩并肩”重叠

成键电子对是

否偏移

极性键

共用电子对偏移

非极性键

共用电子对不偏移

原子间共用电子对的数目

单键

原子间有1个共用电子对

双键

原子间有两个共用电子对

三键

原子间有3个共用电子对

学霸巧学卡　σ键、π键的区别

共价键

σ键

π键

电子云重叠方式

头碰头

肩并肩

类型

ssσ键、spσ键、ppσ键

ppπ键

电子云对称特征

轴对称

镜像对称

存在规律

共价单键是σ键；共价双键中有一个是σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成

要注意以下问题：

（1）s轨道与s轨道重叠形成σ键时，电子不是只在两核间运动，而是在两核间出现的概率较大。

（2）因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成σ键时，无方向性。

两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。

（3）两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键。

（5）键参数

①键能：

气态基态原子形成1mol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

（6）配位键

①孤电子对

分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。

②配位键

a．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共价键。

b．配位键的表示方法

如A→B，其中A表示提供孤电子对的原子，B表示提供空轨道的原子。

如NH可表示为，在NH中，虽然有一个N—H键形成过程与其他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。

③配位化合物

a．组成：

以[Cu（NH3）4]SO4为例

b．形成条件

中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。

配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。

c．配位数

直接同中心离子（或原子）配位的分子（或离子）数目叫中心离子（或原子）的配位数，如[Cu（NH3）4]SO4中Cu2＋的配位数为4。

2　分子的立体结构

（1）杂化轨道理论

①含义

当原子成键时，原子内部能量相近的原子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。

②杂化过程

学霸巧学卡

（1）在形成分子时，只有能级相近的原子轨道才能形成杂化轨道。

（2）杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，但原子轨道的形状发生变化。

（3）同种杂化轨道的形状相同，能量相等。

杂化轨道之间要满足最小排斥原理。

（4）杂化轨道只用于形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对。

（5）杂化轨道数目不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间形状不同。

如CH4分子成键的四个轨道是由一个s轨道和三个p轨道杂化形成的，称为sp3杂化，呈正四面体形。

（2）用杂化轨道理论推测分子的立体构型

杂化类型

杂化轨道数目

杂化轨道间夹角

空间构型

实例

sp

2

180°

直线形

BeCl2

sp2

3

120°

三角形

BF3

sp3

4

109°28′

正四面体形

CH4

（3）价层电子对互斥理论

①理论要点

a．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。

b．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

价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。

a．σ键电子对数的确定

由分子式确定σ键电子对数。

例如，H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。

b．中心原子上的孤电子对数的确定

中心原子上的孤电子对数＝（a－xb）。

ⅰ.分子：

a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；

阳离子：

a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数；

阴离子：

a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数（绝对值）。

ⅱ.x为与中心原子结合的原子数；

ⅲ.b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”。

③价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系

电子对数

成键

对数

孤电子对数

电子对空间构型

分子空间构型

实例

2

2

0

直线形

直线形

BeCl2

3

3

0

三角形

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

学霸巧学卡

价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。

（1）当中心原子上无孤电子对时，二者的构型一致；

（2）当中心原子上有孤电子对时，二者的构型不一致。

如中心原子采取sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子构型可以为四面体形（如CH4），也可以为三角锥形（如NH3），也可以为V形（如H2O）。

（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。

如：

CO2是直线形分子，CNS－、NO、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。

3　分子间的作用力和分子的性质

（1）分子间作用力

①概念：

物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。

②分类：

分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。

③强弱：

范德华力<氢键<化学键。

④范德华力：

范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。

范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。

一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大，分子的极性越大，范德华力也越大。

学霸巧学卡

范德华力很弱，约比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：

（1）广泛存在于分子之间；

（2）只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力，如固体和液体物质中；

（3）范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。

⑤氢键

a．形成：

已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子（该氢原子几乎为裸露的质子）与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。

b．表示方法：

A—H…B

说明：

a.A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。

b．A、B可以相同，也可以不同。

c．特征：

具有一定的方向性和饱和性。

d．分类：

氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。

e．分子间氢键对物质性质的影响：

主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。

（2）分子的性质

①分子的极性

a．非极性分子与极性分子的判断

非极性分子　　　　　

↑　　　　　

单质―→正负电荷中心重合结构对称

　　↑　　　　　　　　　　　　　　↑

　双原子分子　　　　　　　　　多原子分子

　　↓　　　　　　　　　　　　　　↓

　化合物―→正负电荷中心不重合结构不对称

↓　　　　　

极性分子　　　　　

b．键的极性与分子极性的关系

分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。

只含有非极性键的分子一定是非极性分子；含极性键的分子，如果分子的空间结构是对称的，则键的极性相互抵消，各个键的极性的向量和为零，分子就是非极性分子，反之，则是极性分子。

其关系可总结如下：

②溶解性

a．“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。

b．“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶（C2H5OH和H2O中的羟基相近），而戊醇在水中的溶解度明显减小。

③手性

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，镜面对称，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体，具有手性异构体的分子叫手性分子。

④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，酸性越强，如HClO

1.思维辨析

（1）在所有分子中都存在化学键。

（　　）

（2）乙烯中既含σ键和π键，也含极性键和非极性键。

（　　）

（3）H—C≡N中含有一个σ键、三个π键。

（　　）

（4）共价键都具有方向性和饱和性。

（　　）

（5）σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强。

（　　）

（6）ssσ键与spσ键的电子云形状对称性相同。

（　　）

（7）σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转。

（　　）

（8）可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子间形成了氢键。

（　　）

（9）碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键。

（　　）

（10）HF的相对分子质量小于HCl，所以HF的沸点小于HCl。

（　　）

（11）氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高。

（　　）

（12）I2易溶于四氯化碳符合“相似相溶”原理。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）√　（6）√　（7）√　（8）×　（9）×　（10）×　（11）×　（12）√

2．某化合物的分子式为AB2，A属ⅥA族元素，B属ⅦA族元素，A和B在同一周期，它们的电负性值分别为3.44和3.98，已知AB2分子的键角为103.3°。

下列推断不正确的是（　　）

A．AB2分子的空间构型为“V”形

B．A—B键为极性共价键，AB2分子为非极性分子

C．AB2与H2O相比，AB2的熔点、沸点比H2O的低

D．AB2分子中无氢原子，分子间不能形成氢键，而H2O分子间能形成氢键

答案　B

解析　由电负性和所在主族知AB2是OF2，它是由极性键形成的极性分子（V形），故A对B错；因H2O分子间存在氢键，OF2分子间只有范德华力，故OF2的熔沸点低于H2O，所以C、D都正确。

　[考法综述]　高考中本考点的考查主要是共价键类型的判断，中心原子杂化轨道类型的判断，分子空间结构的判断，分子间作用力、氢键、配位键的特点及其对物质性质的影响。

命题法1　共价键类型的判断

典例1　　Ⅰ.有以下物质：

①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4。

（1）只含有极性键的是________；

（2）只含有非极性键的是________；

（3）既有极性键又有非极性键的是________；

（4）只含有σ键的是________；

（5）既有σ键又有π键的是________。

Ⅱ.COCl2分子的结构式为，COCl2分子内含有（　　）

A．4个σ键B．2个σ键、2个π键

C．2个σ键、1个π键D．3个σ