高三化学分子结构与性质和应用

1、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。第二讲分子结构与性质高三化学分子结构与性质和应用1共价键类型的判断及强弱比较。2共价键、范德华力和氢键对物质性质的影响。3杂化轨道类型的判断及利用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论对分子、离子立体构型的判断和解释。高三化学分子结构与性质和应用高三化学分子结构与性质和应用一、共价键1共价键的本质和特征共价键

2、的本质是在原子之间形成 (电子云的 )。其特征是共价键具有 和 和 。共用电子对重叠饱和性方向性基础知识高三化学分子结构与性质和应用2共价键的类型分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式 键电子云“ ”重叠 键电子云“ ”重叠形成共价键的电子对是否偏移 键共用电子对发生_ 键共用电子对不发生_原子间共用电子对的数目 键原子间有 共用电子对 键原子间有 共用电子对 键原子间有 共用电子对极性非极性单双三头碰头肩并肩偏移偏移一对两对三对高三化学分子结构与性质和应用3.键参数(1)键能： 原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越 ，化学键越稳定。(2)键长：形成共价键的两个原子之间的 ，键长越

3、 ，往往键能越 ，共价键越稳定。(3)键角：在原子数超过 的分子中，两个共价键之间的夹角，是描述 的重要参数。气态基态大核间距短大2分子立体结构高三化学分子结构与性质和应用怎样判断化学键的类型和数目？提示(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，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)通过物质的结构式，可以快速有效地判断共价键的种类及数目；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。思考高三化学分子结构与性质和应用二、分子的立体构型与性质1杂化轨道理论(1)概念：在外界条件的影响下

4、，原子内部 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。能量相近高三化学分子结构与性质和应用(2)杂化轨道类型与分子立体构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp sp2 sp3 23418012010928直线形BeCl2BF3平面三角形四面体形CH4高三化学分子结构与性质和应用重合对称不对称不重合2.分子的极性高三化学分子结构与性质和应用 根据中心原子的最外层电子是否可以判断分子的极性？提示分子中的中心原子的最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子的最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子。如C

5、H4、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。思考高三化学分子结构与性质和应用配位键 配位体 高三化学分子结构与性质和应用空轨道 直线形 平面三角形 高三化学分子结构与性质和应用5结构和性质光学 高三化学分子结构与性质和应用5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，具有许多相近的性质。高三化学分子结构与性质和应用1、通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是()ACH4和NH4

6、+是等电子体，键角均为60BNO3-和CO32-是等电子体，均为平面正三角形结构CH3O和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构DB3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道2、根据等电子原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()ASO2与O3 BCO2与NO2CCS2与NO2 DPCl3与BF3A B 高三化学分子结构与性质和应用四、分子间作用力与物质性质1概念：物质分子之间 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 和 。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

7、点、沸点越高，硬度越大。一般来说， 相似的物质，随着 的增加，范德华力逐渐 ，分子的极性越大，范德华力也越大。普遍范德华力氢键H2SO3(5)H2O2H2O高三化学分子结构与性质和应用判断时需注意以下两点： (1)价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。(2)价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效

8、果。 高三化学分子结构与性质和应用【应用1】按下列要求写出第二周期非金属元素组成的中性分子的化学式及中心原子的杂化方式，电子对立体构型。平面正三角形分子：分子式_，杂化方式是_，电子对立体构型_。三角锥形分子：分子式_，杂化方式是_，电子对立体构型_。正四面体形分子：分子式_，杂化方式是_，电子对立体构型_。高三化学分子结构与性质和应用解析第二周期非金属元素有B、C、N、O、F。在BF3中成键电子对有3对，孤电子对为0，所以电子对立体构型为平面三角形，分子构型也为平面正三角形，中心原子采取sp2杂化。在NF3中成键电子对有3对，孤电子对有1对，所以电子对立体构型为四面体形，分子构型为三角锥形，

9、中心原子采取sp3杂化。在CF4中，成键电子对有4对，没有孤电子对，所以电子对立体构型为正四面体形，分子构型也为正四面体形，中心原子采取sp3杂化。答案BF3sp2平面正三角形NF3sp3正四面体形CF4sp3正四面体形高三化学分子结构与性质和应用不同微粒间相互作用的比较1三种化学键的比较类型比较离子键共价键金属键非极性键极性键配位键本质阴、阳离子间通过静电作用形成相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成金属阳离子与自由电子间的作用成键条件(元素种类)成键原子的得、失电子能力差别很大(活泼金属与非金属之间)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

10、较小(不同非金属)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)同种金属或不同种金属(合金)高三化学分子结构与性质和应用类型比较离子键共价键金属键非极性键极性键配位键特征无方向性无饱和性有方向性、饱和性无方向性无饱和性表示方式(电子式)举例 H:H 存在离子化合物(离子晶体)单质H2，共价化合物H2O2，离子化合物Na2O2共价化合物HCl，离子化合物NaOH离子化合物NH4Cl金属单质(金属晶体)高三化学分子结构与性质和应用2.范德华力、氢键、共价键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力，又称分子间作用力已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个

11、电负性很强的原子之间的作用力原子间通过共用电子对形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键、配位键存在范围分子间某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H的化合物的分子内或其分子间双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物高三化学分子结构与性质和应用范德华力氢键共价键特征无方向性、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随着分子极性和相对分子质量的增大而增大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AHB，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键越牢固成键原子半径越小，键长

12、越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质；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。如熔、沸点F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4H2S，HFHCl，NH3PH3影响分子的稳定性；共价键键能越大，分子稳定性越强高三化学分子结构与性质和应用【例题2】短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。回答下列问题：(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子BC2BA4A2C2BE

13、4，其中属于极性分子的是_(填序号)。高三化学分子结构与性质和应用回答下列问题：(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子BC2BA4A2C2BE4，其中属于极性分子的是_(填序号)。(2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是_。(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为_、_。DE4在前者中的溶解性_(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为_(填化学式)。高三化学分子结构与性质和应用(2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是_。(3)B、C两元素都能和A元素组成两

14、种常见的溶剂，其分子式为_、_。DE4在前者中的溶解性_(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。高三化学分子结构与性质和应用(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为_(填化学式)。(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为_(填化学式)。高三化学分子结构与性质和应用解析由五种元素为短周期非金属元素，以及s轨道最多可容纳2个电子可得：a1，bc2，即A为H元素，B为C元素，C为O元素。由D与B同主族，且为非金属元素得D为Si元素；由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl元素。高三化学分子

15、结构与性质和应用(1)、分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中。高三化学分子结构与性质和应用(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者组成和结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4CCl4CH4。(5)这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4，含氧酸的通式可写为(HO)mROn(m1，

16、n0)，n值越大，酸性越强，故其酸性由强到弱的顺序为HClO4HClO3HClO2HClO。高三化学分子结构与性质和应用答案(1)(2)H2O分子间可形成氢键(3)C6H6H2O大于(4)SiCl4CCl4CH4(5)HClO4HClO3HClO2HClO高三化学分子结构与性质和应用(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。高三化学分子结构与性质和应用【应用2

17、】已知N、P同属于元素周期表的第A族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，NH键间的夹角是107.3。(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是_(填“相同”、“相似”或“不相似”)，PH键_极性(填“有”或“无”)，PH3分子_极性(填“有”或“无”)。高三化学分子结构与性质和应用(2)NH3比PH3热稳定性更强的原因是_。(3)NH3与PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是_。A键的极性NH比PH强B分子的极性NH3比PH3强C相对分子质量PH3比NH3大DNH3分子之间存在特殊的分子间作用力高三化学分子结构与

18、性质和应用解析(1)N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子的结构也相似，PH键为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键。(2)NH键比PH键的键长短，键能大，所以NH3比PH3稳定。(3)NH3比PH3易液化的主要原因是NH3分子间存在氢键。答案(1)相似有有(2)NH键比PH键的键长短、键能大，更稳定(3)D 高三化学分子结构与性质和应用1一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

19、子排布式可表示为_。高三化学分子结构与性质和应用(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。根据等电子体原理，CO分子的结构式为_。H2O分子中O原子轨道的杂化类型为_。1 mol CO2中含有的键数目为_。(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Cu(OH)42。不考虑空间构型，Cu(OH)42的结构可用示意图表示为_。高三化学分子结构与性质和应用高三化学分子结构与性质和应用答案(1)1s22s22p63s23p63d5(或Ar3d5)平面三角形(2)COsp321023个(或2NA)(3) 高三化学分子结构与性质和应用2金属镍在电池、合金、催化

20、剂等方面应用广泛。(1)下列关于金属及金属键的说法正确的是_。a金属键具有方向性与饱和性b金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用c金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子d金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光高三化学分子结构与性质和应用(2)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n_。CO与N2结构相似，CO分子内键与键个数之比为_。(3)甲醛(H2C=O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为_，甲醇分子内的OCH键角_(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的OCH键角。高三化学分子结构与性质和应用解析

21、(1)金属键没有方向性和饱和性，a错；金属键是金属阳离子和自由电子间的相互作用，b对；金属导电是因为在外加电场作用下自由电子发生定向移动，c错：金属具有光泽是因为自由电子能够吸收并放出可见光，d错。(2)中心原子Ni的价电子数为10，配体CO中1个O提供2个电子，故n4。CO中C和O间为三键，含有1个键、2个键。(3)甲醇分子内C为sp3杂化，而甲醛分子内C为sp2杂化，故甲醇分子内OCH键角比甲醛分子内OCH键角小。答案(1)b(2)412(3)sp3小于高三化学分子结构与性质和应用31)在BF3分子中，FBF的键角是_，B原子的杂化轨道类型为_，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF

22、的立体构型为_。(2)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为_，层间作用力为_。高三化学分子结构与性质和应用答案(1)120sp2正四面体形(2)共价键(或极性共价键)分子间作用力高三化学分子结构与性质和应用1(2012新课标，37节选)A族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含A族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是_。高三化学分子结构与性质和应用H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：_；H2SeO4比H2Se

23、O3酸性强的原因：_。高三化学分子结构与性质和应用高三化学分子结构与性质和应用(3)所给两种酸均为二元酸，当第一步电离出H后，由于生成的阴离子对正电荷有吸引作用，因此较难再电离出H。H2SeO3中Se为4价，而H2SeO4中Se为6价，Se的正电性更高，导致SeOH中O原子的电子向Se原子偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H，即酸性越强。答案(1)sp3(2)强平面三角形三角锥形(3)第一步电离后生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子H2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2，H2SeO3中的Se为4价，而H2SeO4中的Se为6价，正电性更高，导致SeOH中O的电子更向Se偏移，越易电离出H高三化学分子结构