知识讲解 分子结构与性质全章复习与巩固 提高.docx
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知识讲解分子结构与性质全章复习与巩固提高
《分子结构与性质》全章复习与巩固
编稿：
宋杰审稿:
张灿丽
【学习目标】
1、了解物质中存在的作用及强弱判断；
2、学会用价键理论预测和判断分子的空间构型；
3、掌握配合物的结构和组成判断；
4、理解分子性质的预测和判断方法。
【知识络】
【要点梳理】
要点一、共价键与分子间作用力的本质及对物质性质的影响
1、共价键的类型和成键方式
【注意】①s—sσ键没有方向性。
②通常情况下σ键比π键稳定，但N2分子中π键比σ键稳定。
2、共价键与分子间作用力的比较
【注意】①氢键不是化学键（原因：
氢键是分子间一种较弱的作用力）。
②共价键影响结构特殊的物质（如原子晶体，后面将学到）的物理性质。
③化学键和分子间作用力都是电性作用。
要点二、分子空间构型的判断
价层电子对互斥理论
价层电子
对数
成键对数
孤对数
电空间构型
分子
类型
分子空间
构型
实例
2
2
0
直线型
AB2
直线形
BeCl2、CO2、CS2
3
3
0
三角形
AB3
平面直角形
BF3、SO3、BCl3
2
1
AB2
V形
SnBr2
4
4
0
四面体形
AB4
正四面体形
CH4、CCl4、NH4+
3
1
AB3
三角锥形
NH3、PCl3、PH3
2
2
AB2
V形
H2O、H2S
杂
杂化类型
杂化轨道
杂化轨道间夹角
分子
空间构型
实例
杂化轨道理论、价层电子对互斥理论预测分子的空间构型
化轨道理论
数目
类型
sp
2
180°
AB2
直线形
BeCl2、CO2、CS2
sp2
3
120°
AB3
平面三角形
HCHO
AB2
V形
SO2
sp3
4
109°28′
AB4
正四面体形
CH4、CCl4
AB3
三角锥形
NH3、H3O+
AB2
V形
H2O
【注意】当中心原子上没有孤电子对时，杂化轨道理论和价层电子对互斥理论对分子空间构型的预测结论一致。
要点三、分子的性质
分子类型
空间构型
键角
键的极性
分子极性
常见物质
A
——
——
——
非极性分子
He、Ne、Ar等
A2
直线（对称）形
——
非极性键
非极性分子
H2、O2、N2等
AB
直线（非对称）形
——
极性键
极性分子
HX、CO、NO等
AB2
直线（对称）形
180°
极性键
非极性分子
CO2、BeCl2等
AB
V（不对称）形
＜180°
极性键
极性分子
HO、HS等
1、分子类型与分子极性、空间构型、共价键类型的关系
222
AB3正三角（对称）形120°极性键非极性分子BF3、SO3等
AB3三角锥（不对称）形＜120°极性键极性分子NH3、PCl4等
AB4正四面体（对称）形109°28′极性键非极性分子CH4、CCl4等
【注意】①由成键原子的类型判断键的极性，由分子空间构型的对称性判断分子的极性。
②极性分子中一定有极性键，可能有非极性键（H2O2）；非极性分子中不一定有非极性键（CH4）；只含非极性键的分子一定是非极性分子。
③“相似相溶规律”：
具有相同极性或结构相似的溶质和溶剂，溶质在溶剂中的溶解性较大。
2、手性碳原子、手性异构体与手性分子
①手性碳原子：
连接四个不同原子或基团的碳原子，称为手性碳原子，常用*C表示。
如。
②手性异构体：
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互为镜像，却在三维空间里不能重叠，这对分子互称为手性异构体。
③手性分子：
含有手性异构体的分子叫做手性分子。
3、无机含氧酸分子的酸性
对于同一种元素的不同含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。
例如：
酸性HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4，H2SO3＜H2SO4等。
将含氧酸的化学式写成（HO）mROn的形式，则n越大，含氧酸的酸性越强。
要点四、配合物理论
要点五、分子中的原子的价层电子（主族元素）是否达到8e－结构的判断
分子中的原子的价层电子（主族元素）是否达到8e－结构的判断的要点：
1、H原子为2e－的结构。
2、由电子式判断（一目了然）。
3、由分子中各元素的化合价与各原子的价电子数判断：
分子中原子的价层电子数=｜化合价｜+价电子数
【典型例题】
类型一、共价键类型的判断
例1、1molCO2中含有的σ键数目为________。
【思路点拨】
1个单键1个双键1个三键
σ键数目111π键数目0
1
2
【答案】2×6.02×1023个（或2mo1）
【解析】1个CO2分子内含有2个碳氧双键，1个双键中含有1个σ键和1个π键，则1molCO2中含有2molσ键。
【总结升华】关于共价键的判断，首先要分析成键两原子电负性。
当成键两原子电负性较大时，开成的键为离子键；当成键两种非金属原子电负性相同时，成键为非极性共价键；只有两原子电负性差别不大时才会形成极性共价键。
举一反三：
【变式1】关于化合物，下列叙述正确的有________。
A．分子间可形成氢键
B．分子中既有极性键又有非极性键
C．分子中有7个σ键和1个π键
D．该分子在水中的溶解度大于2—丁烯
【答案】BD
【解析】该分子间不能形成氢键；该分子中有9个σ键和3个π键，C项错误；该分子中含有醛基，其中的氧原子与H2O中的氢原子间可形成氢键，所以其溶解度大于2—丁烯。
类型二、判断分子或离子的空间构型和中心原子的杂化轨道类型
例2、
（1）H2Se的酸性比H2S________（填“强”或“弱”）。
气态SeO3分子的立体构型为________，SO32－离子的立体构型为________。
（2）NO3－的空间构型是________（用文字描述）。
（3）在BF3分子中，F—B—F的键角是______，B原子的杂化轨道类型为______，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4－的立体构型为________。
【思路点拨】
【答案】
（1）强平面三角形三角锥形
（2）平面三角形
（3）120°sp2正四面体
【解析】
（1）SeO3中Se上的价层电子对数
=12（6－3×2）+3=3（σ键电子对数为3，孤电子对数为0），SO32－中S上的价层电子对数
=12（6+2－3×2）+3=4（σ键电子对数为3，孤电子对数为1），由价层电子对互斥理论可判断出SeO3、SO32－的立体构型分别为平面三角形和三角锥形。
（2）NO3－中N原子上的价层电子对数
=12（5+1－3×2）+3=3，与NO3－中σ键电子对数相等，说明NO3－中N原子上无孤电子对，因此NO3－的空间构型为平面三角形。
（3）依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的孤电子对数
=12（3－3×1）=0，所以BF3分子为平面正三角形结构，F—B—F的键角是120°，B原子的杂化轨道类型为sp2杂化；在BF4－中心原子上的孤电子对数
=12（3+1－4×1）=0，所以BF4－的立体构型为正四面体。
【总结升华】判断分子的立体结构，经常用到价层电子对互斥理论以及杂化轨道理论。
在本题中，需要准确求算出分子或离子中的中心原子价层电子数，这是解答这一类题目的关键。
然后再根据几个模型就能以解答微粒的构型。
例3、石墨烯（图甲）是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯（图乙）。
（1）图甲中，1C与相邻C形成σ键的个数为________。
（2）图乙中，1C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________（填“＞”“＜”或“＝”）图甲中lC与相邻C形成的键角。
（3）若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有________（填元素符）。
（4）石墨烯可转化为富勒烯（C60），某金属M与C60可制备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子位于晶胞的棱上与内部。
该晶胞中M原子的个数为________，该材料的化学式为________。
（该问涉及知识点将在第三章第一节学习）
【答案】
（1）3
（2）sp3＜（3）O、H（4）12M3C60
【解析】
（1）由题图甲中lC原子采取sp2杂化，形成平面正六边形结构可知，1C与相邻C形成3个σ键。
（2）题图乙中1C原子除结合原来的三个C原子外，还与一个O形成共价键，故以sp3
方式杂化，其键角
小于sp2杂化时的120°。
（3）氧化石墨烯中的H、O原子可分别与H2O形成氢键。
（4）根据“均摊法”计算。
晶胞中M的个数：
1129124?
?
?
；C60的个数：
1186482?
?
?
?
，所以其化学式可表示为M3C60。
举一反三：
【变式1】（2016哈尔滨期末）下列关于NH4+、NH3、NH2－三种微粒的说法不正确的是（）
A．三种微粒所含有的电子数相等
B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C．三种微粒的空间构型相同
D．键角关系：
NH4+＞NH3＞NH2－
【答案】C
【解析】A．NH4+、NH3、NH2－三种微粒，每个NH4+、NH3、NH2－所含有的电子数都为10个电子，故A正确；B．铵根离子中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数
=5141442?
?
?
?
?
，所以其采用sp3杂化，氨气分子中价层电子了对个数=σ键个数+孤电子对个数=13（531）42?
?
?
?
，所以氮原子杂化方式是sp3，NH2－中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数
=5121242?
?
?
?
?
，所以其采用sp3杂化，故B正确；C．铵根离子为正四面体结构；氨气分子空间构型为三角锥形，NH2－空间构型为V形，故C错误；D．铵根离子中，含0对孤电子，氨气分子中含1对孤电子，NH2－含2对孤电子，含有孤电子对越多，分子中的键角越小，所以键角大小关系：
NH4+＞NH3＞NH2－，故D正确。
故选C。
【变式2】氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多。
（1）氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为________。
氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子的空间构型为________。
（2）根据等电子体原理，在NO2+中氮原子轨道杂化类型是________；1molO22+中含有的π键数目为________个。
（3）氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如和铬可生成Cr2O3、CrO3、CrO5等。
Cr3+基态核外电子排布式为________。
（4）下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是________。
A．H2OB．CO2C．SO2D．BeCl2
（5）O2分子是否为极性分子？
________。
【答案】
（1）F＞N＞OV形
（2）sp2NA（3）1s22s22p63s23p63d3（4）C（5）是
【解析】
（1）由洪特规则的特例可知，氮元素的第一电离能大于氧元素（大于氮元素的“左邻右舍”），小于氟元素；由价层电子对互斥理论可知，OF2分子的空间构型是V形。
（2）根据等电子体原理，NO2+与CO2互为等电子体，两者的结构相似，NO2+中氮原子的杂化方式与CO2中碳原子的杂化方式相同，都是sp杂化；O22+与M（其中有一个σ键和两个π键）互为等电子体，因此O22+中有2个π键。
（5）（6）可根据价层电子对互斥理论分析，SO2与O3分子的结构最相似，且都是极性分子。
【变式3】（高考组合题）
（1）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm－（含B、O、H三种元素）的球棍模型如图所示：
在Xm－中，硼原子轨道的杂化类型有________；配位键存在于原子之间（填原子的数字标）；m=________（填数字）。
（2）过渡金属配合物Ni（CO）n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=________。
CO与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为________。
（3）向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）4]2－。
不考虑空间构型，[Cu（OH）4]2－的结构可用示意图表示为________。
【答案】
（1）sp2、sp34，5（或5，4）2
（2）41∶2
（3
）
【解析】
（1）该离子中硼原子成键情况有两种，形成三个σ键的硼原子采取sp2杂化，形成四个键的硼原子采取的是sp3杂化。
图中有两个硼原子分别与四个氧原子形成四个键，四个键中有一个为配位键，进而分析知4硼原子与5氧原子间为配位键。
（2）Ni有10个价电子，即配体CO提供8个电子（或4对孤电子对），故n=4。
CO与N2互为等电子体，故CO中存在三键，一个三键包含一个σ键、两个π键。
（3）Cu2+与OH－以配位键结合，[Cu（OH）4]2－
的结构为：
类型三、分子的性质
例4、氧是地壳中含量最多的元素。
（1）H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________
。
的沸点
比高，原因是________。
（2）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用________杂化。
H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为________。
【思路点拨】掌握常见的极性分子和非极性分子；清楚氢键是一种较强的分子间作用力，影响物质的熔点、沸点和溶解性等物理性质。
【答案】
（1）O—H键、氢键、范德华力
形成分子内氢键，
而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大
（2）sp3H2O中O原子有2对孤对电子，H3O+中O原子只有1对孤对电子，排斥力较小
【解析】
（1）O—H键为化学键，是相邻原子间强烈的相互作用，而范德华力为分子间微弱的作用力，氢键
稍强于范德华力，但远远弱于化学键。
中存在分子间氢键。
而中存在分子内氢键，导致前者沸点较高。
（2）H3O+
的电子式为，其中O原子采用sp3杂化，中心原子O只有一对孤对电子，而H2O分子中的O原子有两对孤对电子，从而导致H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。
【总结升华】A、共价键对物质性质的影响：
主要影响物质的化学性质。
共价键越强，分子越稳定，化学性质越不活泼。
B、分子间作用力（包含范德华力及氢键）对物质性质的影响：
影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质；作用力越强、熔沸点越高。
C、对于同一种元素的不同含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强；将含氧酸的化学式写成（HO）mROn的形式，则n越大，含氧酸的酸性越强。
举一反三：
【变式1】（2015·成都诊断）已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、2，且都含有18个电子。
B、C是由两种元素的原子组成的，且分子中两种原子的个数比均为1∶2。
D元素的氢化物能刻蚀玻璃。
（1）A的分子式是________，写出A原子的价电子排布式________。
（2）B分子的中心原子的杂化轨道类型是________，分子空间构型是________，该分子属于________分子（填“极性”或“非极性”）。
（3）C的化学式是________，分子中含有的化学键类型是________。
（4）D元素氢化物的沸点比HCl的沸点高，其主要原因是________。
【答案】
（1）Ar3s23p6
（2）sp3V形极性
（3）N2H4极性键、非极性键（4）HF分子之间能形成氢键
【解析】
（1）A是由含18个电子的原子构成的分子，则A为Ar分子，其价电子排布式为：
3s23p6。
（2）B是两种元素（两种元素原子个数比为1∶2）组成的18电子分子，可以判断B为H2S，根据H2S的成键特点，可以判断中心原子S采取sp3杂化，分子为V形结构；分子正、负电荷中心不重合，属于极性分子。
（3）C为两种元素（两种元素原子个数比为1∶2）组成的18电子分子，C为N2H4。
分子中含有4个N—H极性键和1个N—N非极性键。
（4）能刻蚀玻璃的氢化物为HF，故D为F2。
HF分子间存在氢键，HCl分子间无氢键，氢键的作用力较范德华力大，故HF的沸点高于HCl。
【变式2】（2015·焦作模拟）元素周期表中第四周期元素由于受3d电子的影响，性质的递变规律与短周期
元素略有不同，因此第四周期过渡元素具有和短周期元素不同的明显特征。
请回答下列问题：
（1）CO可以和很多过渡金属离子形成配合物，CO分子中C原子上有一对孤电子对，C、O原子都符合8电子稳定结构，CO分子里的共价键的类型按原子轨道的重叠方向分有________。
（2）第四周期元素的第一电离能随原子序数的增大，总趋势是逐渐增大的，但31Ga的第一电离能却明显低于30Zn，其原因是________。
（3）已知Ti3+可形成配位数为6的配合物。
现有含钛的两种颜色的晶体，一种为紫色，另一种为绿色，但相关实验证明，两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。
为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验：
a．分别取等质量的两种晶体样品配成待测溶液；
b．分别向待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀；
c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的23。
则绿色晶体配合物的化学式为________。
【答案】
（1）σ键、π键
（2）31Ga失去一个电子后内层各能级达到全满的稳定状态（或Zn的4s轨道全满，为稳定结构，难失电子）
（3）[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O
【解析】
（1）CO与N2互为等电子体，故CO
分子内存在三键：
，三键中有一个是σ，一个是普通π键，一个是配位形成的π键。
（2）Zn的各能级均处于全满状态，为稳定结构；而Ga的价电子排布式为4s24p1，故其第一电离能较Zn的低。
（3）自由的Cl－能够与AgNO3反应生成沉淀，配离子中的Cl－不能形成沉淀。
从形成沉淀的比例可以判断：
绿色晶体中有1／3的Cl一形成配离子，则另外的配位体是水，其化学式为：
[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O；紫色晶体中配位体只有水，其化学式为：
[Ti（H2O）6]Cl3。
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