学年高考化学总复习讲义 第二单元 分子结构与物质性质 苏教版选修3docdoc.docx
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学年高考化学总复习讲义第二单元分子结构与物质性质苏教版选修3docdoc
2019-2020学年高考化学总复习讲义第二单元分子结构与物质性质苏教版选修3
1．本质：
在原子之间形成共用电子对。
2．特征：
具有饱和性和方向性。
3．分类
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。
1．根据价键理论分析氮气分子中的成键情况。
2．某些共价键的键长数据如下图所示：
共价键
键长（nm）
C—C
0.154
C===C
0.134
CC
0.120
C—O
0.143
C===O
0.122
N—N
0.146
N===N
0.120
NN
0.110
试根据上图回答问题。
（1）根据图中有关数据，你能推断出影响共价键键长的因素主要有哪些？
其影响的结果怎样？
（2）键能是________________________________________________________________________。
通常，键能越____________，共价键越____________，由该键构成的分子越稳定。
提示：
1.氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键。
2．
（1）原子半径、原子间形成共用电子对数目。
形成相同数目的共用电子对，原子半径越小，共价键的键长越短；原子半径相同，形成共用电子对数目越多，键长越短。
（2）气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量 大 稳定
1．下列物质中，只含有极性键的分子是__________，既含离子键又含共价键的化合物是__________；只存在σ键的分子是__________，同时存在σ键和π键的分子是__________。
A．N2 B．CO2 C．CH2Cl2 D．C2H4 E．C2H6 F．CaCl2G．NH4Cl
答案：
B、C G C、E A、B、D
σ键和π键的判断方法
（1）σ键稳定，π键活泼；
（2）共价单键是σ键，共价双键中有一个σ键和一个π键，共价三键中有一个σ键和两个π键。
2．下列说法中正确的是（ ）
A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定
B．元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°
D．H—O键键能为462.8kJ·mol－1，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8kJ
答案：
B
3．结合事实判断CO和N2相对更活泼的是____________，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量[1071.9－798.9＝273.0（kJ·mol－1）]比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量[941.7－418.4＝523.3（kJ·mol－1）]小，可知CO相对更活泼。
答案：
CO 断开CO分子的第一个化学键所需要的能量（273.0kJ·mol－1）比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量（523.3kJ·mol－1）小
分子的空间构型与键参数
键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的空间构型，一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的空间几何构型。
考点二 分子的立体结构
1．由价层电子对互斥（VSEPR）理论推断分子构型
（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1个与中心原子结合的原子提供的价电子数，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
2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型
判断下列物质的立体构型和中心原子的杂化类型。
BF3________；PF3________；SO3________；SO2________；H2S________。
提示：
B最外层有3个电子，与3个F原子形成3个σ键，是sp2杂化，平面三角形；P最外层有5个电子，与3个F原子形成3个σ键后余下的孤电子对数为1，是sp3杂化，三角锥形；SO3：
孤电子对数为
＝0，σ键个数为3，所以是sp2杂化，平面三角形；SO2：
孤电子对数为
＝1，σ键个数为2，所以sp2杂化，V形；H2S：
孤电子对数为
＝2，σ键个数为2，所以是sp3杂化，V形。
1．在乙烯分子中有5个σ键和1个π键，它们分别是（ ）
A．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
C．C—H之间是sp2杂化轨道形成σ键，C—C之间是未杂化的2p轨道形成π键
D．C—C之间是sp2杂化轨道形成σ键，C—H之间是未杂化的2p轨道形成π键
解析：
在乙烯分子中，每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道，其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成C—Hσ键，另外1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C—Cσ键；2个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成1个π键。
答案：
A
2．在硼酸[B（OH）3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。
则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是（ ）
A．sp，范德华力 B．sp2，范德华力
C．sp2，氢键D．sp3，氢键
解析：
由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，但由于B（OH）3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。
答案：
C
（1）杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳弧电子对，剩余的p轨道可以形成π键，即杂化过程中若还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。
（2）组成相似的分子中心原子的杂化类型不一定相同，要看其σ键和弧电子对数是否相同。
3．下列描述中正确的是（ ）
A．CS2为V形的极性分子
B．ClO
的空间构型为平面三角形
C．CO
的空间构型为三角锥形
D．SiF4和SO
的中心原子均为sp3杂化
解析：
CS2属于sp杂化为直线形非极性分子，A项错；ClO
离子中存在三对共用电子对，有一个孤电子对，应为三角锥形，B项错；CO
中存在三对共用电子对，没有孤电子对，为平面三角形，C项错误；SiF4是正四面体形结构，SO
是三角锥形结构，都为sp3杂化，D项正确。
答案：
D
中心原子杂化类型与分子构型的判断
（1）由杂化轨道数判断
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：
杂化轨道数＝中心原子的弧电子对的对数＋中心原子的σ键个数
代表物
杂化轨道数
中心原子杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
（2）中心原子杂化类型和分子构型的相互判断
中心原子的杂化类型和分子构型有关，二者之间可以相互判断。
序号
化学式
孤电子对数
（a－xb）/2
σ键电
子对数
价层电
子对数
VSEPR模
型名称
分子或离子的
立体构型名称
中心原子
杂化类型
①
CO2
②
ClO－
③
HCN
④
H2O
⑤
SO3
⑥
CO
⑦
NO
答案：
① 0 2 2 直线形 直线形 sp
② 3 1 4 四面体形 直线形 sp3
③ 0 2 2 直线形 直线形 sp
④ 2 2 4 四面体形 Ⅴ形 sp3
⑤ 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2
⑥ 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2
⑦ 0 3 3 平面三角形 平面三角形 sp2考点三 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表示提供孤电子对的原子，B表示接受共用电子对的原子。
3．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：
（3）形成条件
用结构式标出银氨络离子、四氨合铜离子中的配位键。
提示：
[H3N→Ag←NH3]＋、
。
1．下列粒子中存在配位键的是（ ）
①H3O＋ ②[B（OH）4]－ ③CH3COO－ ④NH3 ⑤CH4
A．①② B．①③
C．④⑤D．②④
答案：
A
2．配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3（黄色）、CoCl3·5NH3（紫红色）、CoCl3·4NH3（绿色）和CoCl3·4NH3（紫色）四种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol。
（1）请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3 ，
CoCl3·5NH3 ，
CoCl3·4NH3（绿色和紫色）：
。
（2）后两种物质组成相同而颜色不同的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）上述配合物中，中心离子的配位数都是________。
解析：
由题意知，四种络合物中的自由Cl－分别为3、2、1、1，则它们的化学式分别为[Co（NH3）6]Cl3、[Co（NH3）5Cl]Cl2、[Co（NH3）4Cl2]Cl。
最后两种应互为同分异构体。
答案：
（1）[Co（NH3）6]Cl3 [Co（NH3）5Cl]Cl2
[Co（NH3）4Cl2]Cl
（2）它们互为同分异构体 （3）6
考点四 分子间作用力与分子的性质
1．分子间作用力
（1）概念
物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。
（2）分类
分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。
（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点、沸点、硬度等物理性质。
范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。
一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大。
（5）氢键
①形成
已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子（该氢原子几乎为裸露的质子）与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。
②表示方法
A—H…B
③特征
具有一定的方向性和饱和性。
④分类
氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。
⑤分子间氢键对物质性质的影响
主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。
2．分子的性质
（1）分子的极性
类型
非极性分子
极性分子
形成原因
正电中心和负电
中心重合的分子
正电中心和负电中
心不重合的分子
存在的共价键
非极性键或极性键
非极性键和极性键
分子内原子排列
对称
不对称
（2）分子的溶解性
①“相似相溶”的规律：
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。
若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。
②随着溶质分子中憎水基的增大，溶质在水中的溶解度减小。
如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
（3）等电子原理
原子总数相同，价电子数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。
（4）分子的手性
①手性异构：
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。
②手性分子：
具有手性异构体的分子。
③手性碳原子：
在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子。
含有手性碳原子的分子是手性分子，如
（5）无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸的通式可写成（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，如酸性：
HClO1．判断下列说法是否正确（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）氢键是氢元素与其他元素形成的化学键（ ）
（2）可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子间形成了氢键（ ）
（3）乙醇分子和水分子间只存在范德华力（ ）
（4）碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键（ ）
（5）水分子间既存在范德华力，又存在氢键（ ）
（6）氢键具有方向性和饱和性（ ）
（7）H2和O2之间存在氢键（ ）
（8）H2O2分子间存在氢键（ ）
2．下列事实均与氢键的形成有关，试分析其中氢键的类型。
（1）冰的硬度比一般的分子晶体的大；
（2）甘油的粘度大；
（3）邻硝基苯酚20℃时在水中的溶解度是对硝基苯酚的0.39倍；
（4）邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15.9倍，对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0.44倍；
（5）氨气极易溶于水；
（6）氟化氢的熔点高于氯化氢。
3．氢键的存在一定能使物质的熔沸点升高吗？
提示：
1.
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）√ （6）√ （7）× （8）√
2．
（1）、
（2）、（5）是分子间氢键；（3）、（4）中邻硝基苯酚、邻羟基苯甲酸存在分子内氢键，对硝基苯酚、对羟基苯甲酸存在分子间氢键；（6）中氟化氢存在分子间氢键，氯化氢无氢键。
3．不一定，如果形成的氢键是分子内氢键，则对物质的熔沸点影响较小。
1．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；氢键和分子间作用力；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
答案：
A
2．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（ ）
解析：
从氢键的成键原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤对电子，所以，以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3·H2O
NH
＋OH－，可知答案是B。
答案：
B
3．下列事实与氢键有关的是（ ）
A．水加热到很高的温度都难以分解
B．水结成冰体积膨胀
C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高
D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
解析：
水加热到很高的温度都难以分解，是因为H—O键比较牢固，A错；CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高，是因为分子间作用力依次增大，C错；HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱，是因为氢卤键键能依次减小，D错。
答案：
B
（1）氢键属于一种较强的分子间作用力。
（2）有氢键的物质，分子间也有范德华力，但有范德华力的物质分子间不一定有氢键。
（3）一个氢原子只能形成一个氢键，这是氢键的饱和性。
4．NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，能充分说明此种现象的理由是（ ）
①NH3是极性分子 ②分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107° ③分子内3个N—H键的键长相等、键角相等 ④NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°
A．①②B．②③
C．③④D．①④
答案：
A
5．下列分子中，属于含有极性键的非极性分子的是（ ）
A．H2OB．Cl2
C．NH3D．CCl4
解析：
H2O分子中O—H键为极性键，两个O—H键之间的夹角约为105°，整个分子的电荷分布不对称，是极性分子；Cl2是双原子单质分子，Cl—Cl键是非极性键，是含非极性键的非极性分子；NH3分子中N—H键是极性键，分子构型是三角锥形，N原子位于顶端，电荷分布不对称，是极性分子；CCl4分子中C—Cl键是极性键，分子构型呈正四面体形，C原子位于正四面体中心，四个Cl原子分别位于正四面体的四个顶点，电荷分布对称，是非极性分子。
答案：
D
1．分子构型与分子极性的关系
2．根据中心原子最外层电子是否全部成键判断分子的极性分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子。
CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键，它们都是非极性分子。
而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键，它们都是极性分子。
6．1919年，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中，即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。
（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
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
7．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是（ ）
A．HNO2B．H2SO3
C．HClO3D．HClO4
解析：
酸性：
HNO3>HNO2，H2SO4>H2SO3，HClO4>HClO3；又由于最高价含氧酸中，HClO4酸性最强，故HClO4酸性最强。
答案：
D
8．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：
含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
（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________________________________________________________________________。
解析：
（1）已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。
（2）与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写，需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知，含氧酸分子结构中含几个羟基氢，则该酸为几元酸。
故H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。
（2）①H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O
②H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O
无机含氧酸分子之所以能显示酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H＋而显示一定的酸性。
如HNO3、H2SO4的结构式分别是
1．[2013·山东理综·32（3）]BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为____________和____________。
第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有____________种。
解析：
BCl3中价层电子对数为：
（3＋3）/2＝3，B原子为sp2杂化；NCl3中价层电子对数为：
（5＋3）/2＝4，N原子为sp3杂化。
同周期元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但是由于氮原子的2p轨道处于半充满状态，较稳定，其第一电离能比氧的大，铍原子的2s轨道处于全满状态，铍的第一电离能比硼的大，所以第一电离能介于硼和氮之间的第二周期元素有铍、碳、氧3种。
答案：
sp2 sp3 3
2．[2013·课标全国卷Ⅰ·37（5）（6）]
（1）碳和硅的有关化学键键能如下图所示，简要分析和解释下列有关事实：
化学键
C—C
C—H
C—O
Si—Si
Si—H
Si—O
键能/（kJ·mol－1）
356
413
336
226
318
452
①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是____________________________。
②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是____________________________。
（2）在硅酸盐中，SiO
四面体（如图a）通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。
图b为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为________________，Si与O的原子数之比为________________，化学式为________________。
解析：
（1）某类物质数量的多少与物质内化学键的稳定性强弱有关，由表中数据知C—C键、C—H键分别比Si—Si键、Si—H键稳定，故烷烃数量较多。
同理因键能C—H>C—O、Si—O>Si—H，故
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