高考化学第十二章第37讲分子结构与性质Word文档格式.docx
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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价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系
(2)杂化轨道理论
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)配位键和配合物
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。
3.分子间作用力
(1)概念:
分子间存在着相互作用力,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:
分子之间普遍存在的相互作用力,范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。
范德华力越强,物质的熔点、沸点越高。
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。
(5)氢键
①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。
②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。
③特征:
具有一定的方向性和饱和性。
④分类:
氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。
⑤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。
4.分子的性质
(1)分子的极性
(2)溶解性
①“相似相溶”的规律:
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,则溶剂与溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
②如果溶质与水发生反应,将增大物质的溶解度,如SO2等。
(3)分子的手性
①手性异构:
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠的现象。
②手性分子:
具有手性异构体的分子。
③手性碳原子:
在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子。
含有手性碳原子的分子是手性分子,如。
(4)无机含氧酸分子的酸性
对于同一种元素的无机含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强。
如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn,R相同时,n值越大,R的正电性越强,—R—O—H中的氧原子的电子就会越向R偏移,在水分子的作用下,就越容易电离出H+,酸性也就越强。
如H2SO3可写成(HO)2SO,n=1;
H2SO4可写成(HO)2SO2,n=2。
所以H2SO4的酸性强于H2SO3。
同理,酸性:
HNO3>
HNO2,HClO4>
HClO3>
HClO2>
HClO。
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×
”,并指明错因。
(1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。
(×
)
错因:
CH4、BF3等是以极性键结合起来的非极性分子。
(2)非极性分子中,一定含有非极性共价键。
CO2、CCl4等分子不含有非极性键。
(3)共价键都具有方向性和饱和性。
H2分子中的ss_σ键没有方向性。
(4)σ键比π键的电子云重叠程度大,形成的共价键强。
(√)
__________________________________________________________
(5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。
HF分子间因形成氢键使得其熔、沸点比其他卤素氢化物的熔、沸点都高。
(6)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。
H2O比H2S稳定是因为H—O键比H—S键的键能大。
(7)共价键的成键原子只能是非金属原子。
AlCl3、FeCl3等分子中原子形成的是共价键。
(8)SO与SiCl4互为等电子体,空间构型均为正四面体形。
2.教材改编题
(据人教选修三P34T4)已知N—N、N===N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90,而C—C、C===C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。
下列说法正确的是( )
A.σ键一定比π键稳定
B.N2较易发生加成
C.乙烯、乙炔易发生加成反应
D.乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定
答案 C
3.教材改编题
(据人教选修三P57T6)填表
孤电子对数
杂化类型
分子构型
分子的极性
CCl4
NH3
H2O
答案 CCl4:
0 sp3 正四面体形 非极性分子
NH3:
1 sp3 三角锥形 极性分子
H2O:
2 sp3 V形 极性分子
4.教材改编题
(据人教选修三P55T6)下图是两种具有相同分子式的有机物——邻硝基苯酚和对硝基苯酚的结构简式。
请回答:
(1)邻硝基苯酚易形成________氢键。
(2)沸点较高的是________。
答案
(1)分子内
(2)对硝基苯酚
考点 共价键和分子的立体构型
[典例1]
(1)(2018·
全国卷Ⅰ)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
(2)(2017·
全国卷Ⅱ)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
②R中阴离子N中的σ键总数为________个。
分子中的大π键可用符号Π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Π),则N中的大π键应表示为________。
(3)(2016·
全国卷Ⅰ)①Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。
从原子结构角度分析,原因是____________________________________________________________。
②Ge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________。
解析
(1)LiAlH4中的阴离子是AlH,中心原子铝原子含有的价层电子对数是4,且不存在孤对电子,所以空间构型是正四面体形,中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化;
阴、阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,不存在双键和氢键,答案选AB。
(2)①R中两种阳离子分别为H3O+和NH。
A选项,两种阳离子中心原子的杂化轨道类型均为sp3,所以两者相同;
B选项,H3O+中心原子的价层电子对数为=4,NH中心原子的价层电子对数为=4,所以两者相同;
C选项,H3O+和NH的立体结构分别为三角锥形和正四面体形,所以两者不同;
D选项,H3O+和NH均含有极性共价键和配位键,所以两者相同。
②由题给图示可知,N与N之间形成5个N—N键,因此有5个σ键。
N中有5个氮原子参与形成大π键,每个N原子与其他2个N原子形成共价键,每个N原子还可以提供1个电子参与大π键的形成,加上得到的1个电子,共有6个电子参与形成大π键,因此N中的大π键可表示为Π。
(3)①单键中含有1个σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,叁键中含有1个σ键和2个π键。
σ键的成键方式是“头碰头”,π键的成键方式是“肩并肩”,原子间形成的σ键键长越长,越不利于两原子间形成π键。
②金刚石中C原子的杂化方式为sp3杂化,微粒间作用力为共价键,运用类推法不难得出结论。
答案
(1)正四面体形 sp3 AB
(2)①ABD C ②5 Π
(3)①双键中含有1个π键,叁键中含有2个π键,而Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键
②sp3 共价键
名师精讲
1.共价键及其类型的判断方法
(1)共价键的成键原子可以都是非金属原子,也可以是金属原子与非金属原子。
如Al与Cl,Be与Cl等。
(2)并不是所有的共价键都有方向性,如ssσ键无论s轨道从哪个方向重叠都相同,因此这种共价键没有方向性。
(3)不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。
(4)共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。
2.分子空间构型的判断方法
(1)价层电子对互斥理论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。
(2)判断分子或离子立体构型的方法
首先,确定中心原子的价层电子对数
对于阳离子来说,a为中心原子的价电子数减离子的电荷数,对于阴离子来说,a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值),b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为非中心原子的原子个数。
如NH的中心原子为N,a=5-1,b=1,x=4,所以中心原子孤电子对数=(a-xb)=×
(4-4×
1)=0。
其次,确定价层电子对的立体构型
由于价层电子对之间相互排斥作用,它们趋向于尽可能相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。
最后,确定分子的立体构型
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。
根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
3.判断分子中心原子的杂化类型的方法
(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形,则分子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。
(2)据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109°
28′,则分子的中心原子发生sp3杂化;
若杂化轨道之