高考化学大一轮复习讲义第四十三讲 分子结构与性质.docx

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高考化学大一轮复习讲义第四十三讲分子结构与性质

第四十三讲分子结构与性质

1.了解共价键的主要类型：

σ键和π键，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。

2．了解简单配合物的成键情况。

3．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型（sp，sp2，sp3），能用价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者离子的空间结构。

4．了解化学键与分子间作用力的区别，了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。

一、共价键

1．定义：

原子之间通过共用电子对所形成的化学键

2．实质：

形成共用电子对或电子云重叠

3．特征：

具有方向性和饱和性

4．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

原子间共用电子对的数目

单键

原子间有一对共用电子对

双键

原子间有两对共用电子对

三键

原子间有三对共用电子对

【特别提醒】

（1）只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大（大于1.7）时，不会形成共用电子对，而形成离子键。

（2）同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。

5.δ键与π键

（1）δ键：

沿健轴（两原子核的连线）方向以“头碰头”的方式发生原子轨道（电子云）的重叠所形成的共价键称为σ键——单键。

种类：

S-S重叠，S-P重叠，P-P重叠

特点：

轴对称（即以成键的两原子核为连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变）

（2）π键：

两个原子沿键轴平行以“肩碰肩”方式发生原子轨道（电子云）重叠所形成的共价键称为π键。

（只有在生成σ键后，余下的p轨道才能生成π键）

特点：

镜像对称（重叠形成的电子云由两块形成，分别位于两原子核构成的平面的两侧，互为镜像）

（3）δ键和π键比较

重叠方式：

δ键——头碰头；π键——肩并肩。

键的强度：

δ键＞π键

成键电子：

δ键（S-S；S-P；P-P）；π键（P-P）。

成键类型：

δ键成单键；π键成双键、叁键。

（4）判断共价键类型规律：

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

6．键参数

（1）概念

（2）键参数对分子性质的影响

①键能越大，键长越短，分子越稳定。

②

7．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。

【典型例题1】下列微粒中同时具有离子键、共价键和配位键的化合物是（）

A．NH4ClB．Na2O2C．H3O+D．MgO

【答案】A

【考点定位】本题考查化学键判断

【点评】明确离子键和共价键区别是解本题关键，注意配位键也属于共价键，常见的铵盐中含有配位键。

一般金属元素与非金属元素形成离子键，同种非金属元素之间形成非极性共价键，不同种非金属元素之间形成极性共价键，含有孤电子对和含有空轨道的原子之间易形成配位键。

【迁移应用1】关于共价键，下列说法不正确的是（）

A．按共用电子对是否偏移，可以把共价键划分为极性键和非极性键

B．按原子轨道的重叠方式，分为σ键和π键

C．按共用电子对的提供方式，分为配位键和普通共价键

D．所有分子中都含有共价键

【答案】D

【解析】

试题分析：

A．共价键划按照组成共价键的原子是否相同分为极性键和非极性键，相同原子形成的共价键没有共用电子对的偏移，为非极性键，不同原子形成的共价键有共用电子对的偏移，为极性键，故A正确；B．σ键按键轴方向采用头碰头的方式重叠，π键则是平行键轴方向采用肩并肩的方式重叠，因此可以将共价键按原子轨道的重叠方式，分为σ键和π键，故B正确；C．配位键由某个原子单方面提供共用电子对，另一个原子提供空的原子轨道成键。

普通共价键则是由双方原子各提供一个电子形成一对共用电子对，故C正确；D．稀有气体分子没有共价键，故D错误。

故选D。

考点：

考查共价键

二、分子的立体结构

1．价层电子对互斥理论

（1）价层电子对在球面上彼此相距最远时，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。

电子对数

成键对数

孤电子对数

电子对立体构型

分子立体构型

实例

键角

2

2

0

直线形

直线形

BeCl2

180°

3

3

0

三角形

平面正三角形

BF3

120°

2

1

V形

SnBr2

105°

4

4

0

正四面体形

正四面体形

CH4

109°28′

3

1

三角锥形

NH3

107°

2

2

V形

H2O

105°

2.杂化轨道理论

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，形成分子的空间结构不同。

3．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

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

如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。

【总结】VSEPR模型和分子（离子）立体模型与中心原子杂化类型的确定。

化学式

孤电子对数（a－xb）/2

σ键电子对数

价层电子对数

VSEPR模型名称

分子或离子的立体模型名称

中心原子杂化类型

ClO－

3

1

4

四面体形

直线形

sp3

HCN

0

2

2

直线形

直线形

sp

CH≡CH

直线形

sp

H2S

2

2

4

四面体形

V形

sp3

SO2

1

2

3

平面三角形

V形

sp2

SO3

0

3

3

平面三角形

平面三角形

sp2

NO

0

3

3

平面三角形

平面三角形

sp2

HCHO

0

3

3

平面三角形

平面三角形

sp2

NCl3

1

3

4

四面体形

三角锥形

sp3

H3O＋

1

3

4

四面体形

三角锥形

sp3

ClO

1

3

4

四面体形

三角锥形

sp3

CH4

0

4

4

正四面体形

正四面体形

sp3

PO

0

4

4

正四面体形

正四面体形

sp3

CH2===CH2

平面形

sp2

C6H6

平面六边形

sp2

CH3COOH

sp3，sp2

【特别提醒】

（1）判断VSEPR模型与分子空间构型时应注意：

①当分子中的中心原子没有孤电子对时，二者相同，如CH4。

②当分子中的中心原子有孤对电子时，二者不同，略去VSEPR模型中孤电子对，便得到分子的立体构型，如NH3的VSEPR模型为四面体，而分子构型为三角锥形。

（2）价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。

两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。

（3）杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。

（4）杂化轨道只用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对。

未参加杂化的p轨道形成π键，如CO2中C采取sp杂化形成2个σ键，未杂化的2个p轨道形成2个π键。

【典型例题2】用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是（）

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

【答案】D

【考点定位】考查判断简单分子或离子的构型

【点评】本题考查价层电子对互斥模型和微粒的空间构型的关系，根据价层电子对互斥理论来分析解答，注意孤电子对个数的计算方法，为易错点，注意实际空间构型要去掉孤电子对为解答关键。

价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型），根据价电子对互斥理论，价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数．σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=×（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤对电子；实际空间构型要去掉孤电子对，略去孤电子对就是该分子的空间构型。

【迁移应用2】下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是（）

A．CCl4中C原子sp3杂化，为正四面体形

B．BF3中B原子sp2杂化，为平面三角形

C．CS2中C原子sp１杂化，为直线形

D．H2S分子中，S为sp１杂化，为直线形

【答案】D

考点：

考查杂化类型、空间构型等知识。

三、分子间作用力与分子的性质

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。

（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

【特别提醒】a．A、B是电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素。

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，对电离和溶解度等产生影响。

2．分子的性质

（1）分子的极性

类型

非极性分子

极性分子

形成原因

正电中心和负电中心重合的分子

正电中心和负电中心不重合的分子

存在的共价键

非极性键或极性键

非极性键或极性键

分子内原子排列

对称

不对称

（2）分子的溶解性

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。

若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。

②随着溶质分子中憎水基个数的增大，溶质在水中的溶解度减小。

如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。

（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

无机含氧酸的通式可写成（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，如酸性：

HClO

【典型例题3】碘单质在水溶液中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为（）

A．CCl4与I2分子量相