复习必备全国通用版版高考化学大一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第2讲 分子结构与性质学案.docx

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复习必备全国通用版版高考化学大一轮复习第十一章物质结构与性质第2讲分子结构与性质学案

第2讲　分子结构与性质

【2019·备考】

最新考纲：

1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。

2.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。

3.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。

4.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型（sp、sp2、sp3）。

5.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。

6.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。

7.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

（频数：

★☆☆　难度：

★☆☆）

1．本质

共价键的本质是在原子之间形成共用电子对（电子云的重叠）。

2．特征

具有饱和性和方向性。

3．类型

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

①只有两原子的电负性相差不大时，才能通过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，这时形成离子键。

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。

4．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

5．等电子原理

（1）等电子体：

原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。

如：

N2和CO、O3与SO2是等电子体，但N2与C2H2不是等电子体。

（2）等电子原理：

等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理，例如CO和N2的熔、沸点、溶解性等都非常相近。

（3）常见的等电子体：

N2与CO，CO2与N2O，O3、NO

与SO2，CO

、NO

与SO3，PO

、SO

与ClO

，

与B3N3H6（硼氮苯）等。

1．（RJ选修3·P344改编）已知N—N、NＦN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、乙炔较易发生加成

D．乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定

解析　N≡N，NＦN中π键比σ键稳定，难发生加成，C=C、C≡C中π键比σ键弱，较易发生加成。

答案　C

2．（溯源题）（2016·全国课标Ⅰ）Ge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________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

答案　Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p－p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键

探源：

本考题源于教材RJ选修3P29“科学探究”，考查的是能否形成共价键是由电负性决定的；共价键成单键是σ键，双键其中有一个σ键，一个π键，共价三键有一个σ键和两个π键。

题组一　化学键的分类

1．在下列物质中：

①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4

（1）只存在非极性键的分子是________；既存在非极性键又存在极性键的分子是________；只存在极性键的分子是________（填序号，下同）。

（2）只存在单键的分子是________，存在三键的分子是________，只存在双键的分子是________，既存在单键又存在双键的分子是________。

（3）只存在σ键的分子是________，既存在σ键又存在π键的分子是________。

（4）不存在化学键的是________。

（5）既存在离子键又存在极性键的是________；既存在离子键又存在非极性键的是________。

答案　

（1）②　⑤⑩　①③⑨　

（2）①③⑤

②　⑨　⑩　（3）①③⑤　②⑨⑩　（4）⑧　（5）⑥⑦　④

2．有以下物质：

①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN（H—C≡N）。

只有σ键的是________（填序号，下同）；既有σ键，又有π键的是________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________；含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________；含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________。

答案　①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　⑦　①③⑤⑥⑧⑨　②④⑤⑥⑧⑨

【归纳总结】

1．在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等，有的只存在非极性键，如N2、H2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。

2．在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。

3．通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：

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。

题组二　键能、键长、键角的应用

3．NH3分子的立体构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是（　　）

A．NH3分子是极性分子

B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等

C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°

D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°

解析　A项，NH3为极性分子不能说明NH3一定为三角锥形；B项，三条N—H键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形；D项与事实不符。

答案　C

4．已知键能、键长部分数据如下表：

（1）下列推断正确的是________（填字母，下同）。

A．稳定性：

HF＞HCl＞HBr＞HI

B．氧化性：

I2＞Br2＞Cl2

C．沸点：

H2O＞NH3

D．还原性：

HI＞HBr＞HCl＞HF

（2）下列有关推断正确的是________。

A．同种元素形成的共价键，稳定性：

三键＞双键＞单键

B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍

C．键长越短，键能一定越大

D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强

（3）在HX分子中，键长最短的是________，最长的是________；O—O键的键长________（填“大于”“小于”或“等于”）O==O键的键长。

解析　

（1）根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3高，C项正确；还原性与失电子能力有关，还原性：

HI＞HBr＞HCl＞HF，D项正确。

（2）由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O==O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。

答案　

（1）ACD　

（2）A　（3）HF　HI　大于

题组三　等电子原理的应用

5．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，也可互称为等电子体，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，即C、N、O、F组成的共价分子中，如：

N2与CO电子总数均为14个电子，N2O与CO2电子总数均为22个电子。

（2）依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO

为三原子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子，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

【归纳总结】

记忆等电子体，推测等电子体的性质

（1）常见的等电子体汇总

微粒

通式

价电子总数

立体构型

CO2、CNS－、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）根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型，并推测其物理性质。

①（BN）x与（C2）x，N2O与CO2等也是等电子体；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白锡（βSn2）与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl4、SiO

、SO

的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体形；⑤CO2、COS均为直线形结构；SO3、CO

为平面正三角形结构；NF3、PCl3均为三角锥形结构。

特别提醒　等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。

考点二　分子的立体结构

（频数：

★★☆　难度：

★★☆）

1．价层电子对互斥理论

（1）理论要点

①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。

②孤对电子的排斥力较大，孤对电子越多，排斥力越强，键角越小。

（2）价层电子对互斥理论与分子构型。

价电子

对数

成键数

孤对电子数

电子对空

间构型

分子空

间构型

实例

2

2

0

直线形

直线形

CO2

3

3

0

三角形

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.杂化轨道理论

（1）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。

（2）杂化轨道的三种类型与分子空间结构

杂化类型

杂化轨道数目

杂化轨道间夹角

空间构型

实例

sp

2

180°

直线形

BeCl2

sp2

3

120°

平面三角形

BF3

sp3

4

109.5°

正四面体形

CH4

3.配位键和配合物

（1）配位键：

由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。

（2）配位键的表示方法：

如A→B：

A表示提供孤对电子的原子，B表示接受孤对电子的原子。

（3）配位化合物

①组成。

②形成条件。

1．基础知识判断正误

（