第20讲 共价键与分子结构.docx
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第20讲共价键与分子结构
第20讲共价键与分子结构
（建议2课时完成）
[考试目标]
1．了解共价键的极性和分子极性、物质的溶解性等的关系。
（选考内容）
2．了解共价键的主要类型σ键和π键；能利用键参数键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
（选考内容）
3．掌握一些典型分子的立体结构，了解有机化合物中碳的成键特征；能根据杂化轨道理论和价电子互斥理论判断简单分子或离子的构型。
（选考内容）
4．了解配位键的特点，能说明简单配合物的成键情况。
（选考内容）
5．结合实例说明“等电子原理”的应用。
[要点精析]
一、共价键
1、共价键的本质及特征
（1）概念：
原子间通过共用电子对形成的化学键叫共价键。
（2）本质：
共用电子对与成键的两个原子核之间的电性作用力。
（3）特征：
既有饱和性又有方向性。
2、σ键与π键——根据原子轨道的重叠方式不同
键类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
沿键轴方向相对重叠，即头碰头
沿键轴方向平行重叠，即肩并肩
原子轨道重叠部位
两原子核之间，在键轴处
键轴上方和下方，键轴处为零
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
化学活泼性
不活泼（如乙烷）
活泼（如乙烯）
3、极性键和非极性键——根据共用电子对是否偏向
4、一般的共价键和配位键——根据原子提供轨道和电子的方式
配位键是一种特殊的共价键，一方提供孤电子对（如NH3、H2O、CO、NO2-、CN-、Cl-等），一方有空轨道（如H+、BF3、Cu2+、Ag+等），孤电子对进入空轨道，从而形成配位键。
二、键参数
1、键能：
101.3kPa和298K下，断开1molAB（g）分子中的化学键，使其分别生成气态原子A和气态原子B所吸收的能量。
键能大小体现共价键的强弱。
2、键长：
分子中成键两原子的核间平均距离。
键长愈短，键愈牢固。
3、键角：
分子中同一原子形成的两个化学键之间的夹角。
一般而言，根据分子中的键角和键长可确定分子的空间构型，键角还可以影响分子的溶解性、熔沸点等。
4、键的极性：
是由于成键原子的电负性不同而引起的。
三、分子的立体构型
1、杂化轨道与分子立体构型
在外界条件影响下，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，叫杂化轨道。
几种常见的杂化轨道类型的比较如下表：
杂化类型
夹角
分子空间构型
实例
等性sp杂化
180o
直线形
C2H2、CO2、BeCl2
等性sp2杂化
120o
平面三角形
C2H4、BF3、C6H6
等性sp3杂化
109．5o
正四面体
CH4、CCl4、NH4+
不等性杂化轨道类型（杂化轨道中有孤对电子存在）
不等性sp3杂化
104．5o
V型
H2O
107．3o
三角锥型
NH3
2、根据价电子对互斥理论，预测分子的立体构型
中心原子价层电子对全是成键电子对的常见情况如下表：
电子对数
构型
实例
2
直线形
CO2、BeCl2
3
平面三角形
BF3、BCl3
4
正四面体
CCl4、NH4+
5
三角双锥
PCl5
6
正八面体
SF6
3、分子的极性——由分子的构型决定
分子是否有极性，取决于整个分子的电子云分布是否均匀对称，而电子云均匀与否，则由化学键的性质和分子结构的对称性来决定。
常见键的极性与分子极性的关系见下表：
类型
实例
键的极性
分子的极性
空间构型
A2
H2、N2
非极性键
非极性分子
直线形
AB
HCl、NO
极性键
极性分子
直线形
AB2（A2B）
CO2、CS2
极性键
非极性分子
直线形
SO2、H2O
极性键
极性分子
V形
AB3
BF3
极性键
非极性分子
平面三角形
NH3
极性键
极性分子
三角锥形
AB4
CH4、SiCl4
极性键
非极性分子
正四面体
判断ABn型分子极性的经验规律：
若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，否则为极性分子。
4、了解等电子体（原子数相同，电子数相同的微粒）：
等电子体的结构相似、物理性质相近。
如第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体有：
N2和CO，CO2和N2O。
5、化学键与物质类别的关系
（1）只含有非极性键的物质：
同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4等。
（2）只含有极性键的物质：
不同种非金属元素构成的化合物，如HCl、NH3、CS2等。
（3）既有极性键又有非极性键的物质：
如H2O2、C2H2、CH3CH3、苯等。
（4）只含离子键的物质，活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如：
NaCl、MgO等。
（5）既有离子键又有非极性键的物质，如：
Na2O2、CaC2等。
（6）由离子键、共价键、配位键形成的物质，如：
NH4Cl、NH4NO3等
（7）无化学键的物质，如稀有气体。
（8）只有共价键而无分子间作用力物质：
金刚石等原子晶体。
[针对训练]
一、单选题
1．原子数相同，电子数相同的微粒叫等电子体，下列粒子属等电子体的是（）
A、CH4和NH4+B、NO和O2C、NH2-和N2D、HCl和H2O
2．（选考内容）下列分子中键角最小的是（）
A．H2OB、CO2C、BF3D、CH4
3．（选考内容）下列关于苯分子的有关知识描述错误的是（）
A、苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角皆为120o
B、苯分子中的碳原子，采取sp2杂化，六个碳原子中未参与杂化的2P轨道以“肩并肩”的形式形成一个大π键
C、苯分子中的碳碳双键是介于单键和双键中间的一种特殊的键
D、一个苯分子中共含6个σ键
4．（选考内容）下列化合物中只含一个π键的是（）
A、C2H2B、H2O2C、CH2=CH2D、CH3-CH3
5．（选考内容）下列分子中的碳原子采取sp2杂化的是（）
A、C2H2B、CH2=CH2C、CO2D、C3H8
6．（选考内容）下列分子采取sp杂化构型的是（）
A、BeH2B、BBr3C、SiH4D、PH3
7．下列分子中，所有原子的最外层均为8电子结构的是（）
A、BeCl2B、H2SC、NCl3D、SF6
8、（选考内容）下列不属于配位化合物的是（）
A、六氟合铝酸钠（冰晶石）
B、氢氧化二氨合银（银氨溶液）
C、六氰合铁酸钾（黄血盐）
D、十二水合硫酸铝钾（明矾）
9．（选考内容）能说明SO3分子的四个原子在同一平面的理由是（）
A．S-O键间键角为109.50
B．SO3分子是非极性分子
C．三个S-O的键能相同
D．三个S-O的键长相等
10．（选考内容）日常生活用的防晒霜如氨基苯甲酸、羟基丙酮等，之所以它们能“防晒”是（）
A．因它们为有机物，涂用后形成一层“保护层”
B．因它们挥发时吸热，降低皮肤温度
C．因它们含有π键，能吸有效吸收紫外线
D．因它们能与皮肤形成一层“隔热层”，阻碍照射
二、选择题（可能有1-2个正确选项）
11．（选考内容）已知三角锥形分子E和直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M（组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10）如下图，则下列判断错误的是（）
A、G是最活泼的非金属单质
B、L是极性分子
C、E能使紫色石蕊试液变蓝色
D、M的化学性质活泼
12．（选考内容）下列有关杂化轨道的说法不正确的是（）
A．原子中能量相近的某些轨道，在成键时，能重新组合成能量相等的新轨道
B．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不相等
C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理，最小排斥原理
D．杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道
13．（选考内容）判断XY2型分子是极性分子的主要依据是（）
A．分子中存在极性键
B．分子中存在离子键
C．直线型结构，两个X—Y键的夹角为180o
D．非直线型结构，两个X—Y键的夹角小于180o
14.（选考内容）实验测得为共价化合物，两个Be—Cl键之间的夹角为180o并有对称性，由此可判断BeCl2属于（）
A．由极性键形成的极性分子
B．由极性键形成的非极性分子
C．由非极性键形成的极性分子
D．由非极性键形成的非极性分子
15．最近研究表明生命起源于火山爆发，是因为火山爆发产生气体中含有1%的羰基硫（COS），已知羰基硫分子中所有原子均满足八电子结构，结合周期表知识，有关说法正确的是（）
A．羰基硫电子式为：
B．羰基硫属于非极性分子
C．羰基硫沸点比CO2低
D．羰基硫中三个原子处于同一平面
16．只有在化合物中才能存在的化学键是（）
A、离子键B、共价键C、极性键D、非极性键
17．（选考内容）下列说法中不正确的是（）
A．σ键的一对成键电子的电子密度分布对键轴方向呈园柱形对称
B．π键电子云分布是对通过键轴的平面呈镜面对称
C．σ键比π键活泼性高，易参与化学反应
D．成键电子的原子轨道重叠程度越大，所形成共价键越牢固
18．（选考内容）氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键（用．．．表示）结合形成NH3·H2O分子。
根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为（）
A．B．C．D．
19．下列实验事实中，能用键能大小来解释的是（）
①稀有气体一般较难发生化学反应
②金刚石比晶体硅的熔点高
③氮气比氯气的化学性质稳定
④通常情况下，溴是液态，碘是固态
A．①②B．②③C．①④D．①②③④
20．最近美国宇航局马里诺娃博士找到了一种比二氧化碳有效104倍的“超级温室气体”-全氟丙烷（C3F8），并提出用其“温室化火星”使其成为第二个地球的计划。
有关全氟丙烷的说法正确的是（）
A分子中三个碳原子可能处于同一直线上
B．全氟丙烷的电子式为：
C．相同压强下，沸点：
C3F8〈C3H8
D．全氟丙烷分子中既有极性键又有非极性键
21．（选考内容）对应于下列物质中的原子的杂化轨道类型和分子的立体构型不正确的是（）
A．BeCl2中的Be，sp1，直线型
B．CH3CH=CH2中所有C，sp2，平面结构
C．SiF4中的Si，sp3，正四面体
D．BCl3中的B，sp2，平面三角形
22．（选考内容）下列物质中含有非极性键的化合物是（）
A、H2OB、CH3COONaC、FeS2D、I2
23．（选考内容）含有离子键、共价键和配位键的物质有（）
A．NH3BNH4ClC[Ag（NH3）2]NO3DH3O+
24．（选考内容）以下分子、离子或晶体的结构为正四面体且键与键之间夹角为109.5o的是（）
A、CH4B、NH4+C、CH3ClD、P4
25．（选考内容）三氯化氮（NCl3）常温下是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3说法正确的是（）
A．分子中N—Cl键是极性键
B．分子中只有一对孤对电子
C．共价键键角120o
D．NCl3与SO3为等电子体
三、填空题
26．（选考内容）在极性分子中，正电荷重心同负电荷重心间的距离称偶极长，能常用d表示。
极性分子的极性强弱同偶极长和正（或负）电荷重心的电量q有关，一般用偶极矩μ来衡量。
分子的偶极矩定义为偶极长和偶极上一端电荷电量的乘积，即μ=d·q。
试回答以下问题：
（1）HCl、CS2、H2S、SO24种分子中μ=0的是
（2）实验测得：
μ（PF3）=1.03德拜、μ（BCl3）=0德拜。
由此可知，PF3分子是
构型，BCl3分子是构型。
（3）治疗药Pt（NH3）2Cl2具平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个角上。
已知该化合物有两种异构体，棕黄色者μ>0，淡黄色者μ=0。
试画出两种异构体的构型图，并比较在水中的溶解度。
构型图：
淡黄色，棕黄色；
在水中溶解度较大的是
27．（选考内容）氮可以形成多种离子，如N3-，NH2-，NH4+，N2H5+，N2H62+等，已知N2H5+与N2H62+是由中性分子结合质子形成的，类似于NH4+，因此有类似于NH4+的性质。
（1）写出N2H62+与碱溶液反应的离子方程式
（2）NH2-的电子式为
（3）写出与N3-等电子体物质的化学式：
（4）等电子体往往具有相似的结构，试预测N3-的构型
（5）一种名为“N5”的物质，具有极强的爆炸性，又称“盐粒炸弹”。
迄今为止，人们对它的结构尚不清楚，只知道“N5”实际上是带正电荷的分子碎片，其结构是对称的，5个N排成V形。
如果5个N结合后都达到8电子结构，且含有2个氮氮三键。
则“N5”分子碎片所带电荷是
28．（选考内容）有A、B、C、D、E五种元素，其中A、B、C、D为短周期元素，A元素的周期数、主族数、原子序数相同；B原子核外有3种能量不同的原子轨道且每种轨道中的电子数相同；C原子的价电子构型为csccpc+1，D元素的原子最外层电子数比次外层电子数少2个，D的阴离子与E的阳离子电子层结构相同，D和E可形成化合物E2D。
（1）上述元素中，第一电离能最小的元素的原子结构示意图为；D的电子排布式为；
（2）下列分子结构图中的
和
表示上述元素的原子中除去最外层电子的剩余部分，小黑点表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。
则在以上分子中，中心原子采用sp3杂化形成化学键的是（填写分子的化学式）；在③的分子中有个σ键和个π键。
（3）A、C、D可形成既具有离子键又具有共价键的化合物，其化学式可能为；C的氢化物水溶液与足量AgNO3溶液反应生成的配合物，其化学式为，请说出该配合物中中心原子与配位体及内界与外界之间的成键情况：
。
参考答案：
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
A
A
D
C
B
A
C
D
B
C
D
B
D
B
AD
AC
C
CD
B
D
21
22
23
24
25
B
BC
BC
AB
A
26．
（1）CS2
（2）三角锥平面三角形
（3）棕黄色
27．
（1）N2H62++2OH-=N2H4+2H2O
（2）
（3）N2OCO2CNO-
（4）直线形
（5）一个正电荷
28．
（1）1s22s22p63s23p4
（2）NH3、CH4、H2S；5；1
（3）（NH4）2S（或NH4HS）；[Ag（NH3）2]OH
中心原子与配位体之间以配位键相结合，内界与外界之间以离子键相结合
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