通用版201X版高考化学一轮复习 选修3 物质结构与性质 第2节 分子结构与性质学案 新人教版.docx

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通用版201X版高考化学一轮复习选修3物质结构与性质第2节分子结构与性质学案新人教版

第2节　分子结构与性质

【考纲要求】

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。

　能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。

　了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型（sp、sp2、sp3）。

　能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。

　了解范德华力的含义及对物质性质的影响。

　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。

考点一　共价键

1．本质和特征

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．分类

分类依据

类型

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

3.σ键和π键判断的一般规律

共价单键是σ键，共价双键中含有一个σ键，一个π键；共价三键中含有一个σ键，两个π键。

4．键参数

（1）键参数对分子性质的影响

（2）键参数与分子稳定性的关系

键能越大，键长越短，分子越稳定。

5．等电子原理

原子总数相同、价电子总数相同的分子（即等电子体）具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近

，如CO和N2。

1．共价键的成键原子只能是非金属原子（　　）

2．键长等于成键两原子的半径之和（　　）

3．乙炔分子中既有非极性键又有极性键，既有σ键又有π键（　　）

4．σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转（　　）

5．分子间作用力越大，分子的稳定性越强（　　）

6．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍（　　）

答案：

1.×　2.×　3.√　4.√　5.×　6.×

题组一　考查化学键的判断

1．用下列物质填空（填选项字母）。

（1）只含极性键的分子是；

（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。

A．N2　B．CO2　　C．CH2Cl2　　D．C2H4

E．C2H6　F．CaCl2　G．NH4Cl

答案：

（1）BC　

（2）G　（3）CE　（4）ABD

题组二　考查等电子原理的应用

2．下列粒子属于等电子体的是（　　）

A．CH4和NH　　　　　B．NO和O2

C．NO2和O3D．HCl和H2O

解析：

选A。

原子总数和价电子总数均相等的两种微粒为等电子体。

3．已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO、PCl3的空间结构：

、、。

解析：

COS与CO2互为等电子体，其结构与CO2相似，所以其为直线形结构；CO与SO3互为等电子体，二者结构相似，所以CO为平面正三角形结构；PCl3与NF3互为等电子体，二者结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。

答案：

直线形　平面正三角形　三角锥形

4．早期，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互为等电子体的分子有、。

解析：

（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即由B、C、N、O、F组成的共价分子，如N2与CO均为14个电子，N2O与CO2均为22个电子，分别互为等电子体。

（2）根据题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即互称为等电子体，NO为三原子粒子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子粒子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。

答案：

（1）N2　CO　N2O　CO2　

（2）SO2　O3

1．常见的等电子体归纳

微粒

通式

价电子总数

立体构型

CO2、SCN－、NO、N

AX2

16e－

直线形

CO、NO、SO3

AX3

24e－

平面三角形

SO2、O3、NO

AX2

18e－

V形

SO、PO

AX4

32e－

正四面体形

PO、SO、ClO

AX3

26e－

三角锥形

CO、N2

AX

10e－

直线形

CH4、NH

AX4

8e－

正四面体形

2.根据已知分子的结构推测另一些与它互为等电子体微粒的立体构型，并推测其物理性质

（1）N2O与CO2是等电子体，都是直线形结构；

（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）SiCl4、SiO、SO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。

考点二　分子的立体构型[学生用书P177]

1．用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型

（1）用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。

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是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数

，x是与中心原子结合的原子数。

（2）价层电子对互斥理论与分子构型

价层电子

对数

σ键电

子对数

孤电子

对数

价层电子对

立体构型

分子立

体构型

实例

2

2

0

直线形

直线形

CO2

3

3

0

平面三角形

平面三角形

BF3

2

1

V形

SO2

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

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

立体构型

实例

sp

2

180°

直线形

BeCl2

sp2

3

120°

平面三角形

BF3

sp3

4

109°28′

正四面体形

CH4

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。

（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。

（3）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，如[Cu（NH3）4]SO4。

配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。

中心原子（或离子）有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。

1．NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化（　　）

2．只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化（　　）

3．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构（　　）

4．中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形（　　）

5．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对（　　）

6．价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数（　　）

7．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键（　　）

8．配合物[Cu（NH3）4]（OH）2的中心离子、配体和配位数分别为Cu2＋、NH3、4（　　）

答案：

1.×　2.√　3.×　4.×　5.√　6.√　7.√　8.√

题组一　考查价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的综合应用

1．下列离子的VSEPR模型与离子的立体构型一致的是（　　）

A．SO　　　　　　　B．ClO

C．NOD．ClO

解析：

选B。

当中心原子无孤电子对时，VSEPR模型与离子的立体构型一致。

A项，SO的中心原子的孤电子对数＝×（6＋2－3×2）＝1；B项，ClO的中心原子的孤电子对数＝×（7＋1－4×2）＝0；C项，NO的中心原子的孤电子对数＝×（5＋1－2×2）＝1；D项，ClO的中心原子的孤电子对数＝×（7＋1－3×2）＝1。

所以只有B项符合题意。

2．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是（　　）

解析：

选A。

乙醛中甲基中的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中双键连接的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基中的碳原子采取sp3杂化，三键连接的两个碳原子采取sp杂化。

3．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的立体构型为平面三角形，则其阳离子的立体构型和阳离子中氮的杂化方式为（　　）

A．直线形　sp杂化B．V形　sp2杂化

C．三角锥形　sp3杂化D．平面三角形　sp2杂化

解析：

选A。

氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为＋5和原子组成，可知阴离子为NO、阳离子为NO，NO中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，阳离子的立体构型为直线形，故A项正确。

“三方法”判断中心原子的杂化类型

（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或三角锥形，则中心原子发生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，则中心原子发生sp杂化。

（2）根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′，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。

（3）根据等电子原理结构相似进行推断，如CO2是直线形分子，SCN－、NO、N与CO2是等电子体，所以其立体构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。

题组二　考查配位键、配合物理论

4．铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。

（1）往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu（NH3）4]2＋配离子。

已知NF3与NH3的立体构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是。

（2）胆矾CuSO4·5H2O可写作[Cu（H2O）4]SO4·H2O，其结构示意图如下：

下列有关胆矾的说法正确的是。

A．所有氧原子都采取sp3杂化

B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键

C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1

D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去

答案：

（1）N、F、H三种元素的电负性：

F＞N＞H，在NF3中，共用电子对偏向F原子，

偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2＋形成配位键　

（2）D

5．

（1）丁二酮肟镍是一种鲜红色沉淀，可用来检验Ni2＋，其分子结构如图所示。

该结构中碳原子的杂化方式是，分子内微粒之间存在的作用力有（填字母）。

a．离子键b．共价键

c．配位键d．氢键

（2）醋酸二胺合铜溶液可以吸收CO，生成的CH3COO[Cu（NH3）3·CO]中与Cu＋形成配离子的配体为（填化学式）。

答案：

（1）sp2、sp3　bcd　

（2）CO、NH3

考点三　分子间作用力与分子的性质[学生用书P179]

1．分子间作用力

（1）概念：

物质分子之间存在的相互作用力。

（2）分类：

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沸点、硬度等物理性质