高中化学选修三 第二章 分子结构与性质 讲义及习题学生版.docx
《高中化学选修三 第二章 分子结构与性质 讲义及习题学生版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学选修三 第二章 分子结构与性质 讲义及习题学生版.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高中化学选修三第二章分子结构与性质讲义及习题学生版
高中化学选修三第二章分子结构与性质
一、共价键
1.共价键的本质及特征
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.共价键的类型
①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。
②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。
③按原子轨道的重叠方式分为σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。
3.键参数
①键能：
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。
②键长：
形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。
③键角：
在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。
④键参数对分子性质的影响：
键长越短，键能越大，分子越稳定。
4.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，它们的许多性质相近。
二、分子的空间构型
1．分子构型与杂化轨道理论
杂化轨道的要点：
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，形成分子的空间形状不同。
分子构型
杂化轨道理论
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°
直线型
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109°28’
正四面体形
CH4
2．分子构型与价层电子对互斥模型
价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。
（1）当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；
（2）当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。
分子构型
价层电子对互斥模型
电子对数
成键对数
孤对电子数
电子对空间构型
分子空间构型
实例
2
2
0
直线型
直线型
BeCl2
3
3
0
三角形
三角形
BF3
3
2
1
V形
SnBr2
4
4
0
四面体
四面体
CH4
4
3
1
三角锥
NH3
4
2
2
V形
H2O
3.配位化合物
（1）配位键与极性键、非极性键的比较
共价键
非极性键
极性键
配位键
本质
相邻原子间通过共用电子对（电子云的重叠）所形成的相互作用
成键条件
（元素种类）
成键原子得、失电子能力相同（同种非金属）
成键原子得、失电子能力差别较小（一般指不同种非金属）
成键原子一方有孤电子对（配位体），另一方有空轨道（中心离子）
特征
有方向性和饱和性
表示方法
H-H
H-Cl
存在
单质H2，共价化合物H2O2，离子化合物Na2O2等
共价化合物HCl，离子化合物NaOH等
离子化合物NH4Cl等
（2）配位化合物
①定义：
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。
②组成：
如[Ag（NH3）2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。
三、分子的性质
1．分子间作用力的比较
范德华力
氢键
共价键
概念
物质分子之间普遍存在的一种相互作用的力，又称分子间作用力
由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用粒子
分子或原子（稀有气体）
氢原子，氟、氮、氧原子（分子内、分子间）
原子
特征
无方向性、无饱和性
有方向性、有饱和性
有方向性、有饱和性
强度比较
共价键>氢键>范德华力
影响强度的因素
①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大
②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大
对于A-H……B-，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键的键能越大
成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物质性质的影响
①影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质
②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔沸点升高
分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增大。
①影响分子的稳定性
②共价键键能越大，分子稳定性越强
2．分子的极性
（1）极性分子：
正电中心和负电中心不重合的分子。
（2）非极性分子：
正电中心和负电中心重合的分子。
3．溶解性
（1）“相似相溶”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。
若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
（2）“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
4．手性
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。
5．无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸可写成（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HClO＜HClO2＜HClO3＜
HClO4
【习题】
第一节共价键
考查点一 共价键的特征及表示方法
1.原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是（ ）。
A.共价键的方向性B.共价键的饱和性C.共价键原子的大小D.共价键的稳定性
2.下列表示原子间形成共价键的化学用语正确的是（ ）。
A.H＋[··
—
··]2－H＋B.H＋[··
··]－C.
HHHD.H··
H··
考查点二 σ键、π键
3.下列有关σ键和π键的说法正确的是（ ）。
A.单键既有σ键也有π键
B.所有的π键都容易打开
C.σ键可沿键轴自由旋转而不影响键的强度
D.π键比σ键重叠程度大，形成的共价键强
4.下列说法正确的是（ ）。
A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的
B.σ键是镜像对称，而π键是轴对称
C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含有σ键和π键
D.H2分子中含σ键而Cl2分子中除σ键外还含有π键
5.下列物质的分子中既有σ键又有π键的是（ ）。
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2
A.①②③B.③④⑤⑥C.①③⑥D.③⑤⑥
考查点三 键参数
6.下列说法中错误的是（ ）。
A.原子间通过共用电子对形成的化学键叫共价键
B.对双原子分子来说，键能越大，断开时需要的能量越多，该化学键越不牢固
C.一般而言，化学键的键长越短，化学键越强，键越牢固
D.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固
7.下列事实能够用键能的大小作为主要依据来解释的是（ ）。
A.常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态
B.硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸
C.稀有气体一般难以发生化学反应
D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定
8.（2011·安徽理综）科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的N（NO2）3（如下图）。
已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，下列有关N（NO2）3的说法正确的是（ ）。
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中四个氮原子共平面
C.该物质既有氧化性又有还原性
D.15.2g该物质含有6.02×1022个原子
考查点四 等电子体
9.由短周期元素组成的粒子，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。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是（ ）。
A.SO2与O3B.CO2与NO2
C.CS2与NO2D.PCl3与BF3
10.某些化学键的键能如下表所示（单位：
kJ·mol－1）：
键
H—H
Br—Br
I—I
Cl—Cl
H—Cl
H—I
H—Br
键能
436.0
193.7
152.7
242.7
431.8
298.7
366
（1）以上化学键中最稳定的是 。
（2）1molH2在2molCl2中燃烧，放出热量为 kJ。
（3）在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出的热量由多到少的顺序是 。
A.Cl2＞Br2＞I2 B.Br2＞Cl2＞I2 C.Br2＞I2＞Cl2
（4）1molH2在足量的F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热 。
11.现有原子序数小于20的A、B、C、D、E、F6种元素，它们的原子序数依次增大，已知B元素是地壳中含量最多的元素；A和C的价电子数相同，B和D的价电子数也相同，且A和C两元素原子核外电子数之和是B、D两元素原子核内质子数之和的
；C、D、E三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且E原子的p轨道上电子数比D原子的p轨道上多一个电子；6种元素的基态原子中，F原子的电子层数最多且和A处于同一主族。
回答下列问题：
（1）用电子式表示C和E形成化合物的过程__________________________。
（2）写出基态F原子的核外电子排布式_____________________________。
（3）写出A2D的电子式 ，其分子中 （填“含”或“不含”）σ键， （填“含”或“不含”）π键。
（4）A、B、C共同形成的化合物中化学键的类型有 。
12.下表中的数据是破坏1mol物质中的化学键所消耗的能量（kJ）：
物质
Cl2
Br2
I2
HCl
HBr
HI
H2
能量（kJ）
243
193
151
431
366
298
436
根据上述数据回答
（1）～（5）题。
（1）下列物质本身具有的能量最低的是（ ）。
A.H2B.Cl2C.Br2D.I2
（2）下列氢化物中，最稳定的是（ ）。
A.HClB.HBrC.HI
（3）X2＋H2===2HX（X代表Cl、Br、I）的反应是吸热反应还是放热反应？
________________________________________________________________。
（4）相同条件下，X2（X代表Cl、Br、I）分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是 。
（5）若无上表中的数据，你能回答出问题（4）吗？
依据是什么？
_________________。
第二节分子的立体构型
考查点一 形形色色的分子
1.下列分子的立体构型是正四面体形的是（ ）。
A.CH4B.NH3C.H2OD.C2H4
2.下列分子结构图中，●代表原子序数从1到10的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。
（示例：
）
根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：
A ，B ，C ，D 。
考查点二 价层电子对互斥理论
3.用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为（ ）。
A.正四面体形B.V形
C.三角锥形D.平面三角形
4.根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型不是三角锥形的是（ ）。
A.PCl3B.H3O＋C.HCHOD.PH3
考查点三 杂化轨道理论
5.在
分子中，羰基碳原子与甲基碳原子成键时采取的杂化方式分别为（ ）。
A.sp2杂化；sp2杂化B.sp3杂化；sp3杂化
C.sp2杂化；sp3杂化D.sp杂化；sp3杂化
6.原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子轨道的杂化。
在SO42－中S原子的杂化方式为（ ）。
A.spB.sp2C.sp3D.无法判断
考查点四 配合物理论
7.向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是（ ）。
A.[Co（NH3）4Cl2]Cl B.[Co（NH3）3Cl3]
C.[Co（NH3）6]Cl3D.[Co（NH3）5Cl]Cl2
8.下列物质：
①H3O＋②[B（OH）4]－③CH3COO－④NH3⑤CH4中存在配位键的是（ ）
A.①②B.①③C.④⑤D.②④
9.如图所示是甲醛分子的模型。
根据该图和所学化学键知识回答下列问题：
（1）甲醛分子中碳原子的杂化方式是 ，理由是_________________________。
（2）下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是 （填序号）。
①单键 ②双键 ③σ键 ④π键 ⑤σ键和π键
（3）甲醛分子中C—H键与C—H键间的夹角 （填“＝”“＞”或“＜”）120°，出现该现象的主要原因是_______________________________。
10.ClO－、ClO2－、ClO3－、ClO4－中，Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO－离子的立体构型是 ；ClO2－离子的立体构型是 ；ClO3－离子的立体构型是 ；ClO4－离子的立体构型是 。
11.已知A、B、C、D、E为中学常见的五种物质，均含元素Y，有的还可能含有元素X、Z，元素X、Y、Z的原子序数依次递增。
①元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合价依次递增，其中只有B为单质。
②常温下将气体D通入水中发生反应，生成C和E。
③工业上以A、空气和水为原料，通过催化氧化法制成E。
请回答以下问题：
（1）A分子的立体构型是 ；从轨道重叠的方式看，B分子中的共价键类型有________________________________________________________。
（2）写出②中反应的化学方程式_________________________________。
（3）工业上，若输送Cl2的管道漏气，用A进行检验时可观察到大量白烟，同时有B生成，写出有关反应的化学方程式：
__________________________。
12.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）Cu位于元素周期表第ⅠB族。
Cu2＋的核外电子排布式为 。
（2）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的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是_________________。
第三节分子的性质
考查点一 键的极性和分子的极性
1.下列叙述中正确的是（ ）。
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性分子只能是双原子单质分子
D.非极性分子中，一定含有非极性共价键
2.下列描述中正确的是（ ）。
A.CS2为V形的极性分子
B.ClO3－的空间构型为平面三角形
C.SF6中有6对完全相同的成键电子对
D.SiF4和SO32－的中心原子均为sp2杂化
考查点二 范德华力及氢键
3.若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。
在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是（ ）。
A.氢键；分子间作用力；极性键
B.氢键；氢键；非极性键
C.氢键；极性键；分子间作用力
D.分子间作用力；氢键；非极性键
4.如图中每条折线表示周期表ⅣA族～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是（ ）
A.H2SB.HCl
C.PH3D.SiH4
5.氨气溶于水中，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（ ）。
考查点三 手性
6.下列物质中不存在手性异构体的是（ ）。
A.BrCH2CHOHCH2OH
C.CH3CHOHCOOHD.CH3COCH2CH3
考查点四 无机含氧酸分子的酸性
7.判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是：
含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强，如下表所示：
含氧酸酸性强弱与羟基氧原子数的关系
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
含氧酸
Cl—OH
非羟基氧原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
最强酸
（1）亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。
由此可推出它们的结构简式分别为① ，② 。
（2）H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是：
① ，② 。
（3）在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：
，写出化学方程式：
_________________________________________________。
8.PtCl2（NH3）2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度较小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大。
请回答下列问题：
（1）PtCl2（NH3）2是平面正方形结构，还是四面体结构？
。
（2）请在横线上画出这两种固体分子的几何构型图：
①淡黄色固体：
②黄绿色固体：
。
（3）淡黄色固体物质由 分子组成，黄绿色固体物质由 分子组成（填“极性”或“非极性”）。
（4）黄绿色固体在水中的溶解度比淡黄色固体的大，原因是___________________。
9.二氯化硫（Cl—S—S—Cl，直线形）是一种琥珀色液体，是合成硫化染料的重要原料。
（1）写出它的电子式 。
（2）指出它分子内的键型 。
（3）估计它是否易溶于水 。
（4）指出硫元素的化合价为 。
10.已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成化合物的分子式是XY4。
试回答：
（1）X元素的原子基态时电子排布式为：
____________________________，Y元素原子最外层电子的电子排布图为：
____________________________。
（2）若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，试判断XY4中X与Y之间的化学键为 （填“共价键”或“离子键”）。
（3）该化合物的空间结构为 ，中心原子的杂化类型为 ，分子为 （填“极性分子”或“非极性分子”）。
（4）该化合物在常温下为液体，该液体微粒间的作用力是 。
（5）该化合物的沸点与SiCl4比较：
（填化学式）的高，原因是。
11．已知A、B、C、D和E五种分子所含原子的数目依次为1、2、3、4和6，且都含有18个电子，又知B、C和D由两种元素的原子组成，且D分子中两种原子个数比为1:
1。
（1）组成A分子的原子的核外电子排布式是________；
（2）B和C的分子式分别是________和________；C分子的立体结构呈________形，该分子属于________分子（填“极性”或“非极性”）；
（3）向D的稀溶液中加入少量氯化铁溶液现象是________________，该反应的化学方程式为_____________________________________________________。
（4）若将1molE在氧气中完全燃烧，只生成1molCO2和2molH2O，则E的分子式是________。
12．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量（质量分数）最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。
请回答下列问题：
（1）X、Y的元素符号依次为________、________；
（2）XZ2与YZ2分子的立体构型分别是________和________，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是________（写分子式），理由是__________________；
（3）Q的元素符号是______，它属于第____周期，它的核外电子排布式为____________________________，在形成化合物时它的最高化合价为________；
（4）用氢键表示式写出E的氢化物的水溶液中存在的所有氢键_____________。
升级会员 