选修3 物质结构 第二章分子结构资料.docx

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选修3物质结构第二章分子结构资料

选修3物质结构与性质

第二章化学键与物质的性质

第1节共价键与分子的空间构型

★考点分析

1、从共用电子对和轨道重叠的不同角度认识共价键的本质和特征，能用键参数说明简单分子的某些性质。

2、了解极性键、非极性键的特征。

3、了解σ键和п键的形成条件；知道sp、sp2、sp3等杂化轨道。

4、能说明简单配合物的成键情况；能结合实例说明“等电子原理”的运用

5、初步学会利用价电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测、判断常见的简单分子或者离子的立体构型。

★基础盘点

一：

共价键、配位键

1．共价键的本质是在原子间形成，其特征是只有性和性。

2．共价键按成键原子共用电子对数分为、、。

按共用电子对是否偏移分为、。

按原子轨道的重叠方式分为、。

3．共价键的三个键参数分别是、、。

一般而言，化学键的键长越，键能越，化学键越稳定。

4．形成配位键的条件是：

一方是有能够提供的原子，另一方是有能够提供的原子。

配位化合物[Cu（NH3）4]SO4,中心原子是，配位体是，配位数是，内界是，外界是。

5．等电子体原理，相同的分子或例子具有相似的和，它们的许多性质相似，称为等电子体原理。

二、分子的空间构型

1.甲烷的分子构型为，四个键角为，碳原子的杂化类型为，苯分子中，碳原子的杂化类型，键角。

2．杂化轨道理论的基本内容：

<1>形成分子时，由于原子的相互影响，同一原子中几个能量相近的原子轨道重新组合，形成一组能量相同的新轨道，即杂化轨道。

<2>一般来说有n个轨道参与杂化就会形成n个能量相同的杂化轨道。

<3>杂化轨道之间力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能量小，形成的化学键较稳定。

不同类型的杂化轨道之间夹角不同，成键后形成的分子就具有不同的空间构型。

杂化轨道类型及空间构型之间的关系

杂化类型

sp

sp2

sp3

用于杂化的原子轨道

一个s一个p轨道

一个s两个p轨道

一个s三个p轨道

杂化轨道的数目

2

3

4

空间构型

直线

平面三角形

正四面体

杂化轨道的夹角

180°

120°

109.5°

实例

BeCl2,CS2,CO2

BF3,BCl3

CH4,CCl4

3.价电子对互斥理论的基本内容：

该法简称VSEPR法。

该法适用于主族元素间形成的ABn型分子或离子。

该理论认为：

一个共价分子或离子的空间构型，主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。

这些电子对在原子周围按尽可能互相远离的位置排布，以使彼此间排斥力最小。

所谓价层电子对:

指的是形成σ键的电子对和孤对电子对。

价电子对互斥理论对分子构型的解释

电子

对数

电子对的空间构型

成键电子对数

孤对电子对数

电子对排列方式

分子的空

间构型

实例

2

直线

2

0

直线

BeCl2,CO2,HgCl2

3

正三角形

3

0

正三角形

BF3,BCl3

2

1

V形

PbCl2,

SnBr2

4

正四面体

4

0

四面体

CH4,CCl4

3

1

三角锥

NH3,PCl3

2

2

V形

H2O,H2S

★例题精讲

例1．现有如下说法

1在水中氢、氧原子间均以化学键结合。

2金属和非金属化合形成离子键。

3离子键是阳离子、阴离子的相互吸引。

4根据电离方程式：

HCl=H++Cl-,判断HCl分子里存在离子键。

5气体单质中，一定有σ键，可能有π键。

以上各种说法正确的是（）

A.①②⑤正确B.都不正确C.仅④正确D.仅①正确

解析：

水分子内H、O原子间是共价键，而分子间H、O原子存在氢键，故①不对。

离子键只存在于活泼金属和活泼非金属原子间，不是存在于任何金属与非金属微粒间，例AlCl3是共价键。

②不对。

离子化合物中，离子键不单指相互吸引力，也包括相互排斥力，③不对。

能否完全电离，与是否存在离子键没有直接关系，很多像HCl之类的共价化合物在水中都能完全电离，例如强酸等，④不对。

单质分子中存在σ键（例Cl2,H2）,

键（例N2,O2）。

但是稀有气体是单原子分子，不存在化学键，⑤不对。

答案：

B

点拨：

本题考察化学键的概念及分子结构，学习中要准确理解概念中的要点。

★及时反馈：

1、（2009年海南高考题）在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成份。

下列各对原子或化学键中共价键成份最小的是（）

A.LiFB.NaFC.NaClD.MgO

答案：

B。

★例题精讲

例2：

（2010年海南高考题）下列措施中正确的是（）

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-的中心原子同为Sp3杂化

解析：

CS2与CO2是等电子体，（原子数相同，价电子数相同，所以结构相似。

）利用等电子体原理可知CS2为直线型，中心原子C为sp杂化。

ClO3-是HClO3电离出H+后的酸根。

由HClO3结构

可知ClO3-结构

3对成键电子对，1对孤对电子对，价电子对数为4，Cl为sp3杂化，离子空间构型是三角锥型。

SF6中S与6个F原子共形成6个σ键，S原子价电子数为6，全部用于成键，孤对电子数为0，所以是八面体形，C正确。

SiF4中成键电子对为4，孤对电子对为0，sp3杂化，正四面体型结构。

SO32-结构

成键电子对数为3，孤对电子对数为1，所以价电子对数为4，sp3杂化，离子空间构型为三角锥形。

D正确。

答案：

CD。

点拨：

本题考察的是应用杂化理论和价电子互斥理论推测、判断常见的简单分子或离子的立体构型。

学习中要准确理解两种理论的核心内容。

★及时反馈

2．人们研究金星大气成分，发现金星大气中有一种称之为硫化碳（COS）的分子，其结构与CO2类似，硫化碳是一种与生命密切相关的物质，下列有关COS的推测肯定不正确的是（）

A．COS分子是直线型的极性分子B.COS属于离子化合物

C.COS分子中存在极性键D.COS分子中所有原子都满足8电子稳定结构

答案：

B

★例题精讲

例3．已知，两个成键原子的核间距离叫做键长；拆开1mol共价键所需要的能量叫做键能。

下表是从实验测得不同物质中O-O之间的键长和键能数据：

O-O键

数据

O22-

O2-

O2

O2+

键长（10-12m）

149

128

121

112

键能（KJ/mol）

x

y

a=494

b=628

其中x、y的键能未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序b>a>y>x,该规律是（）

A.成键时，电子数越多，键能越大。

B.键长越短，键能越大。

C.成键所用的电子数越少，键能越大。

D.成键时电子对越偏移，键能越大。

解析：

从表中发现，这几种物质中均为O-O键，因此不存在成键时电子的多少问题，也不存在电子对偏移问题。

观察O2和O2+的键长数据，键长短的键能高，可知O2-的键能应该较小。

按照此规律与题意符合，所以B正确。

答案：

B

点拨：

本题是信息综合题，又是一道实验数据分析题。

解题关键是认真分析数据，从中发现新信息，然后再加工整理，再迁移到问题之中。

★及时反馈

3.下列说法正确的是（）

A.键能越小，表示化学键越牢固，难以断裂。

B.两原子的原子核越接近，键长越短，化学键越牢固，性质越稳定。

C.破坏化学键时，消耗能量，形成新化学键时，则释放能量。

D.键能，键长只能定性地分析化学键的特征

答案：

BC

★例题精讲

例4:

下列物质性质中,可以证明某化合物内一定存在离子键的是（）

A.具有较高的熔点B.可以溶于水中

C.水溶液能够导电D.熔融状态下能够导电

解析:

在化合物中存在离子键则必然是离子化合物,物质内部的组成微粒是阴阳离子,区别于共价化合物的突出特点是:

熔融状态可以导电.所以D正确.A选项具有较高熔点的物质可以是原子晶体,例如SiO2.很多共价化合物例如HCl都可以溶于水中,所以B错误。

C选项只要该化合物在水溶液中能够电离出阴阳离子即可以导电。

例如只含共价键的硫酸。

答案：

D

点拨:

本题考查对几种化学键本质的理解.实际工业生产中，就是用电解熔融的离子化合物Al2O3冶炼金属铝的，而不是用共价化合物AlCl3。

★及时反馈

4.下列说法中不正确的是（）

A．在共价化合物中也可能含有离子键

B．非金属元素之间形成的化学键一定是共价键

C．含有共价键的化合物不一定是共价化合物

D．含有离子键的化合物一定是离子化合物

答案：

AB

★基础练习

一．单选题

1．下列微粒中，不存在极性共价键的是

A.Na2SO4B.FeS2C.CaCO3D.NH4NO3

2．下列物质的分子中，有π键的是

A.C2H6B.H2OC.CO2D.NH3

3．下列有机物分子，哪个分子中心原子的杂化类型和其他三者不同

A.H2OB.H2SC.NH3D.CO2

4．在Cl2分子中形成共价键的原子轨道是：

A.2p与2p轨道B.2p与2s轨道

C.3p与3p轨道D.3d与3d轨道

5．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是

A．直线形；三角锥形                  B．V形；三角锥形

C．直线形；平面三角形                  D．V形；平面三角形

6．下列各数值表示有关元素的原子序数，其所表示的各原子组中能以离子键相互结合成稳定化合物的是

A.12与7B.7与8C.14与8D.6与17

二．多选题

7．三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，不正确的是（）

A．PCl3分子中三个共价键的键长，键角都相等

B．PCl3分子中的P-Cl键属于极性共价键

C．PCl3分子中三个共价键键能，键角均相等

D．PCl3是非极性分子

8．H2S分子中两个共价键的夹角接近90°，其原因是（）

A.共价键的饱和性B.S原子电子排布

C.共价键的方向性D.S原子中P轨道的形状

9．通常把只有相同电子数和相同原子数的分子或离子称为等电子体，等电子体的结构和性质相似，有下列两个系列的物质

系列一：

CH4C2H6CO32-YC2O42-W

系列二：

NH4+N2H62+XNO2+ZN2

试根据等电子体的概念及上述两系列物质的排列规律推断X、Y、Z、W可能是下列各组物质中的（）

A.NO3-CO2N2O4CO

B.NO3-CO2N2H4C2H2

C.NO3-CONO2-C2H2

D.NO3-HCO3-N2O42-CO

10.下列中心原子的杂化轨道类型完全相同的一组是（）

A.SO2和NH3B.BeCl2和HgCl2

C.PCl3和CCl4D.C2H2和C6H6

11.通常情况下NCl3是一种油状液体，其分子空间构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是（）

A.分子中所有原子均达到8电子稳定结构。

B.分子中N-Cl键键长与CCl4分子中C-Cl键键长相等。

C.NCl3分子是极性分子。

D.NCl3中N原子杂化类型与H2O中O原子杂化类型不同。

12.下列不是配位化合物的是（）

A.[Co（NH3）6]Cl3B.[Ag（NH3）2]NO3C.CuSO4D.Fe（SCN）3

三.填空题

13.氰气[（CN）2]无色，剧毒，有苦杏仁味，和卤素单质性质相似。

（1）写出（CN）2与苛性钠溶液反应的离子方程式：

（2）已知氰分子中键角为180°，并有对称性，则（CN）2的电子式为，分子的空间构型为。

14.（2008海南高考题）四种元素X、Y、Z、W位于元素周期表的前四周期，已知它们的核电荷数依次增加，且核电荷数之和为51；Y原子的L层p轨道中有2个电子；Z与Y原子的价层电子数相同；W原子的L层电子数与最外层电子数之比为4：

1，其d轨道中的电子数与最外层电子数之比为5：

1。

（1）Y、Z可分别与X形成只含一个中心原子的共价化合物a、b，它们的分子式分别是_____、_______；杂化轨道分别是________、_________；a分子的立体结构是____________；

（2）Y的最高价氧化物和Z的最高价氧化物的晶体类型分别是_______晶体、_______晶体；

（3）X的氧化物与Y的氧化物中，分子极性较小的是（填分子式）__________；

（4）Y与Z比较，电负性较大的____________；其+2价离子的核外电子排布式是。

（5）W的元素符号是，其+2价离子的核外电子排布式是____。

15.

丁二酮肟常用于检验Ni2+：

在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀，其结构如右图所示。

（1）该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是________，氮镍之间形成的化学键是____________；

（2）该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在_______________；

（3）该结构中，碳原子的杂化轨道类型有_______________。

16.

（1）在Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、H2O、NH3、F-、CN-、CO中，哪些可以作为中心原子？

哪些可以作为配位体？

中心原子：

配位体：

（2）指出下列各配合物中的中心原子、配位体以及配位数。

①K2Cu（CN）4②K2Na[Co（NO）6]③[Cr（SCN）4（NH3）2]-

中心离子：

①②③

配位体：

①②③

配位数：

①②③

17.已知BF3是共价化合物，分子中的四个原子在同一平面上，那么BF3分子的空间构型，键角，B原子的杂化类型是。

又知PF3也是共价化合物，并且是极性分子，则PF3分子中四个原子是否在同一平面上，P原子的杂化类型是，PF3分子的空间构型。

18．A、B、C、D、E、F六种元素的原子序数依次递增。

已知：

①F的原子序数为25，其余为短周期元素

②元素A与元素B同周期，元素A与元素E同主族，且A、B、E三原子p轨道上均有2个未成对的电子；

③元素C、D、E在同一周期，且C原子中没有未成对电子。

请回答下列问题：

（1）元素A与元素B的电负性大小比较为>，元素C与元素D的第一电离能的大小比较为>（填入相应的元素符号）

（2）F的核外电子排布式为。

（3）元素B与元素E形成的晶体所属的晶体类型为晶体，在该晶体中原子间形成的共价键属于（从下列选项中选出正确类型）

A．σ键B．π键C．既有σ键又有π键

（4）由氢元素与A、B两种元素共同构成的相对分子质量为30的分子里，中心原子的杂化轨道类型为，分子的空间构型为，

（5）根据等电子原理，写出由元素A与元素B构成的一种双原子极性分子的结构式。

19．（2007全国理综）用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分别表示有18个电子的八种微粒（离子或分子）请回答：

（1）A元素是B元素是C元素是；

（2）D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式为；

（3）E是所有18个电子的微粒中氧化能力最强的，其分子式是；

（4）F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是，电子式是；

（5）G分子中含有4个原子，其分子式是；

（6）H分子中含有8个原子，其分子式是；

20．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数依次增大。

A、B、C是同一周期的非金属元素。

化学式为DC的晶体为离子离子晶体，化学式为AC2的分子为非极性分子。

B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。

E的原子序数为24，ECl3能与B、C的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为2：

1三个氯离子位于外界。

请回答下列问题

<1>A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为。

<2>B的氢化物分子的空间构型是其中心原子取杂化。

<3>写出化合物AC2的电子式，一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体，其化学式为。

<4>E的核外电子排布式是，ECl3相成的配合物的化学式为。

<5>B的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与D的单质反应时，B被还原到最低价，该反应的化学方程式是。

基础练习答案：

1-6：

B,C,D,C,D,A7-12:

D,CD,A,BC,AC,C

13.

（1）（CN）2+2OH-=CN-+CNO-+H2O

（2）

直线形

14．

（1）CH4SiH4SP3SP3正四面体

（2）分子原子

（3）CO2（4）C1S22S2（5）Zn[Ar]3d10

15．

（1）一个σ键，一个π键；配位键

（2）氢键（3）SP2、SP3

16．

（1）Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+；H2O、NH3、F-、CN-、CO

（2）①Cu2+②Co2+③Cr3+①CN-②CNO-③SCN-,NH3①4②6③6

17.平面三角形，120°,SP2杂化，否，SP3杂化，三角锥形

18．

（1）O>C,Mg>Al

（2）[Ar]3d54s1或1s22s22p63s23p63d54s1

（3）原子；A（4）sp2;平面三角形（5）CO

19．

（1）K+,Cl-,S2-

（2）HCl（3）F2（4）H2S

（5）PH3（6）C2H6

20.<1>C

<2>三角锥形SP3

<3>

N2O

<4>[Ar]3d54s1[Cr（NH3）4（H2O）2]Cl3

<5>4Mg+10HNO3=4Mg（NO3）2+NH4NO3+3H2O

第2节分子间作用力与分子性质

★考点分析

1、能够理解分子的极性和非极性，并能正确判断常见分子的极性。

2、了解化学键和分子间作用力的区别。

3、理解范德华力和氢键这两种常见分子间作用力于物质性质的关系。

4、掌握范德华力于氢键的形成条件及对物质的熔沸点、硬度等性质的影响；能够列举含有氢键的物质。

★基础盘点

1．分子的极性

通常分子可分为分子和分子。

分子的极性与分子内的极性和分子的密切相关。

极性分子是正电荷中心和负电荷中心的分子；非极性分子是正负电荷中心的分子。

2．范德华力及对物质性质的影响

<1>范德华力是之间存在的一种把聚集在一起的作用力。

<2>范德华力比化学键的键能，主要影响物质的，等物理性质。

<3>一般来说，结构和组成相似的物质，越大，则范德华力越大，物质的，

越高。

3．氢键及其对分子性质的影响

<1>氢键通常用表示。

其中X—H表示，氢键的键能指分解为

所须的能量。

<2>氢键形成的条件：

在用X—H…Y表示的氢键中，①；

②。

<3>氢键主要使物质的、升高，对物质的电离和过程也产生影响。

<4>“相似相溶”的规律：

非极性溶质一般能溶于，极性溶质一般能溶于。

若存在氢键，则溶质与溶剂之间的氢键作用力越大，溶解性。

★例题精解

例1．下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子是。

A.SO2B.H2O2C.C2H2D.CCl4

解析：

分子极性的判断方法：

①双原子分子：

分子的极性与共价键极性一致，A—A型，非极性分子；A—B型，极性分子。

②多原子分子，分子的极性与共价键的极性和分子的空间构型都有关。

当分子中正负电荷几何中心互相重叠是，该分子为非极性分子，否则为极性分子。

SO2，V形，极性共价键

正负电荷中心不重叠，极性分子；

极性分子；

正负电荷中心重叠，含极性键、非极性键，非极性分子。

CCl4正四面体结构，含有极性键，非极性分子。

所以C正确。

答案：

C

★及时反馈

1.下列各物质中都是由极性键构成的极性分子是（）

A.CH4和Br2B.NH3和H2OC.H2S和CCl4D.CO2和HCl

答案：

B

★例题精讲

例2．下列各物质汽化或熔化时所克服的微粒间的作用力属于同种类型的是（）

A.碘和干冰的升华B.SiO2和生石灰熔化C.NaCl和Fe的熔化D.苯和己烷的蒸发

解析：

本题考察的是物质内部微粒之间的作用力。

碘和干冰都是分子晶体，升华时克服的是分子间作用力；B中SiO2是原子晶体，熔化时需要克服共价键；生石灰是离子晶体，熔化时需要克服离子键的作用。

C中NaCl克服离子键，Fe克服金属键的作用。

D中苯和己烷都是共价化合物，蒸发时都是需要克服分子间作用力。

所以正确答案A、D。

答案：

AD

★及时反馈

2.下列过程中，没有破坏化学键的是（）

A.HCl溶于水B.碘升华C.KClO3加热分解D.酒精溶于水

答案：

BD

★例题精讲

例3．下列有关水的叙述中，可以用氢键的知识来解释的是（）

A.水比H2S气体稳定B.水的熔沸点比H2S的高

C.H2S气体易溶于水D.HF的稳定性很强是因为其分子间能形成氢键

解析：

分子的稳定性是由分子内共价键强弱决定的，共价键越强，该分子越稳定，越难分解，与分子间作用力无关。

所以AD错。

水分子间存在氢键，所以使水熔沸点升高，比同主族其它元素氢化物的熔沸点都高，所以B正确。

H2S分子中不存在氢键，H2S易溶于水是因为“相似相溶”原理，H2S是极性分子，H2O也是极性分子。

答案：

B

规律总结：

1．物质的稳定性是指物质是否容易分解或发生反应，即化学键是否容易断裂，化学键键能越强，物质越稳定。

物质的稳定性与范德华力和氢键无关。

2．范德华力和氢键都属于分子间的作用力，不是化学键。

3．氢键的存在对物质物理性质有影响，分子间氢键可以使物质熔沸点升高，分子内氢键的存在，反而降低了分子之间形成氢键的几率，反而使物质熔沸点降低。

另外氢键对物质的电离，溶解等过程都产生影响。

★及时反馈

3.下列事实，不能用氢键解释的是（）

A.丙三醇比乙醇更易溶于水B.氨容易液化

C.干冰易升华D.液态氟化氢化学式有时写成（HF）n的形式

答案：

C

★及时反馈

4.关于氢键的下列说法中正确的是（）

A.每个水分子能形成两个氢键

B.在水蒸气、水和冰中都含有氢键

C.若分子间能形成氢键，则物质的熔沸点升高

D.只要含有氢原子的物质就含有氢键

答案：

C

★例题精讲

例4．下列叙述错误的是（）

A.金属键中的电子属于整个金属

B.金属元素与非金属元素化合时，不一定形成离子键

C.非金属原子间不可能形成离子键

D.HCl分子中，氯元素非金属性强，共价键键能大，所以HCl分子的稳定性强

解析：

金属键是整个金属中金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用，A正确；只有电负性相差较大的金属元素与非金属元素之间才能形成离子键，如AlCl3为共价化合物，B正确；铵盐是离子化合物，是由非金属元素形成的离子化合物，所以C错；分子的稳定性由化学键强弱决定，共价键越强，分子越稳定，D正确。

答案：

C

★及时反馈

5.物质的下列性质不能用化学键来解释的是（）

A.N2化学性质没有Cl2活泼B.NaCl熔点比MgO低