高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第2讲 分子结构与性质课件.ppt

第2讲分子结构与性质 最新考纲 1 了解共价键的形成 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 2 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 3 能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型 4 了解化学键和分子间作用力的区别 5 了解氢键的存在对物质性质的影响 能列举含有氢键的物质 考点一共价键和配位键 1 共价键的本质与特征 共价键的本质是原子之间形成共用电子对 共价键具有方向性和饱和性的基本特征 2 共价键种类 根据形成共价键的原子轨道重叠方式可分为 键和 键 键强度比 键强度大 3 键参数 键参数对分子性质的影响 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 2 配位键及配合物 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 组成 形成条件 典例1 高考组合题 1 2015 新课标 卷 碳在形成化合物时 其键型以共价键为主 原因是 cs2分子中 共价键的类型有 2 2014 新课标 卷 1mol乙醛分子中含有的 键的数目为 3 2014 新课标 卷 o n c的氢化物分子中既含有极性共价键 又含有非极性共价键的化合物是 填化学式 写出两种 解析 1 c有4个价电子且半径较小 难以通过得或失电子达到稳定结构 c原子与硫原子间为极性共价键 既有 键又有 键 2 ch3cho中单键为 键 双键中含有1个 键和1个 键 即1molch3cho中含6mol 键 3 o n c的氢化物分子中含有非极性共价键的化合物有h2o2 n2h4 c2h6 c6h6等 答案 1 见解析 键和 键 2 6na 3 h2o2 n2h4 题组一 键 键的概念及判断1 2015 广东佛山高三月考 下列关于共价键的说法正确的是 a 一般来说 键键能小于 键键能b 原子形成双键的数目等于基态原子的未成对电子数c 相同原子间的双键键能是单键键能的两倍d 所有不同元素的原子间的化学键至少具有弱极性 解析 键是原子轨道以 头碰头 的方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键 键是原子轨道以 肩并肩 的方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键 原子轨道以 头碰头 的方式比 肩并肩 的方式重叠的程度大 电子在核间出现的概率大 形成的共价键强 因此 键的键能大于 键的键能 a项错误 原子形成共价键时 共价键的数目是成键的电子对数目 不等于基态原子的未成对电子数 因为部分成 对电子受激发而成为单电子 b项错误 因为单键都是 键 双键中有一个 键和一个 键 键的键能大于 键的键能 故双键键能小于单键键能的两倍 c项错误 因为不同元素的电负性是不同的 所以不同元素原子间的化学键至少有弱极性 d项正确 答案 d 归纳提升 快速判断 键和 键的方法 1 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 键 双键中有一个 键和一个 键 三键中有一个 键和两个 键 2 键比 键稳定 题组二键参数的应用3 教材改编 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 a族 除h外 和 a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18gh2o分解成h2和o2时 消耗能量为2 462 8kj 解析 键长越长 键能越小 分子越不稳定 a项错误 共价键一般是形成于非金属元素之间 而 a族是活泼金属元素 a族是活泼非金属元素 二者形成离子键 b项正确 水分子中键的夹角为105 c项错误 断裂2molh o键吸收2 462 8kj能量 而不是分解成h2和o2时消耗的能量 d项错误 答案 b 解析 1 基态n3 的核外电子数是10 根据核外电子排布规律可知其电子排布式为1s22s22p6 2 根据题意可知 n n键即 键的键能为193kj mol 1 n n键的键能为946kj mol 1 其中包含一个 键和两个 键 则 键的键能是 946 193 kj mol 1 2 376 5kj mol 1 键能越大 化学键越稳定 由数据可以判断n2中的 键比 键稳定 3 阴 阳离子均为原子团 是由原子通过共价键形成的 4 已知x 中所有电子正好充满k 2个 l 8个 m 18个 三个电子层 则其电子总数为28 故x原子的核外电子数是29 所以x的核电荷数是29 为铜元素 答案 1 1s22s22p6 2 3 共价 4 cu1s22s22p63s23p63d104s1 考点二分子的立体构型 1 价层电子对互斥理论 1 理论要点 价层电子对在空间上彼此相距最远时 排斥力最小 体系的能量最低 孤电子对的排斥力较大 孤电子对越多 排斥力越强 键角越小 2 价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 2 杂化轨道理论 1 杂化轨道概念 在外界条件的影响下 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 叫杂化原子轨道 简称杂化轨道 2 杂化轨道的类型与分子立体构型的关系 3 由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成 键和容纳孤电子对 所以有公式 杂化轨道数 中心原子的孤电子对数 中心原子的 键个数 4 中心原子杂化类型和分子构型的相互判断 3 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 它们的许多性质相似 如co和n2 典例2 高考组合题 1 2015 新课标 卷 cs2中c原子的杂化轨道类型是 写出两个与cs2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子 2 2014 新课标 卷 乙醛中碳原子的杂化轨道类型为 3 2014 新课标 卷 改编 nh3分子中心原子的杂化方式为 分子的空间构型为 题组一分子构型的判断及中心原子杂化类型1 1 甲醇分子内c原子的杂化方式为 甲醇分子内的o c h键角 填 大于 等于 或 小于 甲醛分子内的o c h键角 2 丙烯腈分子 h2c ch c n 中碳原子轨道杂化类型是 分子中处于同一直线上的原子数目最多为 2 2015 济南模拟 一项科学研究成果表明 铜锰氧化物 cumn2o4 能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛 hcho 1 向一定物质的量浓度的cu no3 2和mn no3 2溶液中加入na2co3溶液 所得沉淀经高温灼烧 可制得cumn2o4 mn2 基态的电子排布式可表示为 2 co与n2互为等电子体 根据氮气分子的结构式可以写出co的结构式为c o h2o分子中o原子存在两对孤电子对 配位原子个数为2 价电子对数目为4 所以o原子采用sp3杂化 二氧化碳分子内含有两 个碳氧双键 一个双键中含有一个 键 一个 键 则1molco2中含有2mol 键 答案 1 1s22s22p63s23p63d5 或 ar 3d5 平面三角形 2 c o sp3 2 6 02 1023个 或2na 4 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 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也为6 3 18 三者互为等电子体 答案 1 n2con2oco2 2 so2o3 归纳提升 1 常见的等电子体汇总 2 根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构 并推测其物理性质 bn x与 c2 x n2o与co2等也是等电子体 硅和锗是良好的半导体材料 它们的等电子体磷化铝 考点三分子的性质 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 分子的极性越大 范德华力也越大 5 氢键 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 表示方法 a h b 说明 a a b为电负性很强的原子 一般为n o f三种元素的原子 b a b可以相同 也可以不同 特征 具有一定的方向性和饱和性 分类 氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种 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 2 分子的溶解性 相似相溶原理 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 如果存在氢键 则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大 溶解性越好 3 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 hclo hclo2 hclo3 hclo4 典例3 高考组合题 1 2015 新课标 卷 o元素的单质有两种同素异形体 其中沸点高的是 填分子式 原因是 2 2014 新课标 卷 乙酸的沸点明显高于乙醛 其主要原因是 解析 1 氧元素有氧气和臭氧两种同素异形体 两个都是分子晶体 o3的相对分子质量大 范德华力大 沸点高 2 ch3cooh分子间存在氢键 而ch3cho分子间无氢键 故沸点ch3cooh ch3cho 答案 1 o3o3的相对分子质量大 范德华力大 沸点高 2 ch3cooh存在分子间氢键 共价键 氢键及分子间作用力的对比 2 1 h2o在乙醇中的溶解度大于h2s 其原因是 2 关于化合物 下列叙述正确的有 填字母 a 分子间可形成氢键b 分子中既有极性键又有非极性键c 分子中有7个 键和1个 键d 该分子在水中的溶解度大于2 丁烯 3 已知苯酚具有弱酸性 其ka 1 1 10 10 水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键 据此判断 相同温度下电离平衡常数ka2 水杨酸 填 或 ka 苯酚 其原因是 4 化合物nh3的沸点比化合物ch4的高 其主要原因是 5 h2o分子内的o h键 分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为 的沸点比高 原因是 解析 2 没有与活泼非金属元素氧原子相连的h 不能形成分子间氢键 a错误 是非极性共价键 c h c o是极性键 b正确 该有机物的结构式为 键数为9 键数为3 c错误 该有机物与h2o能形成分子间氢键 d正确 4 分子间氢键能使分子间作用力增大 使物质的熔 沸点升高 5 氢键弱于共价键而强于范德华力 前者形成分子间氢键 后者形成分子内氢键 答案 1 水分子与乙醇分子之间能形成氢键 2 bd 3 氧的电负性较大 则中形成分子内氢键 即o h o 或 coo 中双键氧与羟基氢之间形成氢键 其大小介于化学键和范德华力之间 使其更难电离出h 则水杨酸第二步电离常数小于苯酚的电离常数 4 nh3分子间能形成氢键 5 o h键 氢键 范德华力形成分子内氢键 而形成分子间氢键 分子间氢键使分子间作用力增大 归纳提升 1 在对物质性质进行解释时 是用化学键知识解释 还是用范德华力或氢键的知识解释 要根据物质的具体结构决定 2 范德华力越大 熔 沸点越高 组成结构相似的物质 相对分子质量越大 范德华力越大 同分异构体中 支链越多 范德华力越小 相对分子质量相近的分子 极性越大 范德华力越大 题组二分子的性质3 2015 武汉质检 通常情况下 ncl3是一种油状液体 其分子空间构型与nh3相似 下列对ncl3和nh3的有关叙述正确的是 a 分子中n cl键键长与ccl4分子中c cl键键长相等b 在氨水中 大部分nh3与h2o以氢键 用 表示 结合形成nh3 h2o分子 则nh3 h2o的结构式为c ncl3分子是非极性分子d nbr3比ncl3易挥发 4 2015 陕西宝鸡高三联合考试 均由两种短周期元素组成的a b c d化合物分子 都含有18个电子 它们分子中所含原子的数目依次为2 3 4 6 a和c分子中的原子个数比为1 1 b和d分子中的原子个数比为1 2 d可作为火箭推进剂的燃料 请回答下列问题 1 a b c d分子中相对原子质量较大的四种元素第一电离能由大到小排列的顺序为 填元素符号 2 a与hf相比 其熔 沸点较低 原因是 3 b分子的立体构型为 形 该分子属于 填 极性 或 非极性 分子 由此可以预测b分子在水中的溶解度较 填 大 或 小 4 a b两分子的中心原子的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱为 填化学式 若设a的中心原子为x b的中心原子为y 比较下列物质的酸性强弱 填 或 hxo hxo3 hxo4 h2yo3 h2yo4 5 d分子中心原子的杂化方式是