第二章 分子结构与性质 【知识精讲+高效备课】高二化学 （人教版2019选择性必修2）

走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修2章末复习第二章分子结构与性质

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目标PART01PART02能从分子结构的视角说明共价键的特征、规律及分子的立体构型,能根据物质的微观结构说明或预测化学键的成键方式及规律,评估所作说明或预测的合理性能说明分子的立体构型的理论解释等模型建立的重要证据及推理过程;能说出与分子的立体构型、分子性质有关的重要参数的含义与适用范围,能采用模型、符号等多种方式对分子结构及性质进行综合表征一、共价键1、分类（1）按共用电子对数分单键双键三键（2）按极性分极性键非极性键（3）按成键方式分2、键参数σ键π键键能键长键角衡量化学键的稳定性描述分子的立体构型的重要因素

一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。（共价键极性强弱的比较：电负性差值越大，极性越强）3、特殊的共价键—配位键成键特点：一方提供孤对电子，一方提供空轨道配离子：中心离子、配体、配位原子、配位数成键判断规律牢固程度电子云形状成键方向π键σ键项目键型沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”轴对称镜面对称σ键强度大，不容易断裂π键强度较小，容易断裂共价单键是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键，共价三键中一个是σ键，另两个为π键。σ键与π键的对比说明：①一般情况下，σ键比π键牢固，但并不是所有分子中的σ键都比π键牢固②并不是所有的分子都含有σ键2、特征特征概念作用存在情况饱和性每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的饱和性决定了分子的组成所有的共价键都具有饱和性方向性在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性方向性决定了分子的空间结构。并不是所有共价键都具有方向性3、键参数——键能、键长与键角小结：键参数对分子性质的影响：相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定例1.下列物质的分子中，既有σ键又有π键的是(

)①HCl

②H2O

③N2

④H2O2

⑤C2H4

⑥C2H2A．①②③

B．④⑤⑥

C．①③⑥

D．③⑤⑥【答案】D【解析】当两个原子间能形成多个共用电子对时，先形成一个σ键，另外的原子轨道只能形成π键。其中HCl、H2O、H2O2三种分子中只存在σ键；N2、C2H4、C2H2三种分子中既存在σ键，又存在π键。【方法技巧】对于原子能否形成π键可依据原子的价电子数确定。若达到稳定结构只差一个电子，如H、Cl，则只能形成σ键；若达到稳定结构差两个及两个以上电子，如O、N等，则既能形成σ键，又能形成π键，H2O中氧原子只形成σ键，而O2中既有σ键，又有π键。例2．分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质，用相应的字母代号填空。A．NH3

B．H2O

C．HCl

D．CH4

E．C2H6

F．N2(1)所有的价电子都参与形成共价键的是__________；(2)只有一个价电子参与形成共价键的是_________；(3)最外层有未参与成键的电子对的是__________；(4)既有σ键又有π键的是__________。【答案】(1)D、E

(2)C

(3)A、B、C、F

(4)F例3．下列关于化合物

的叙述正确的是(

)A．该分子是手性分子B．分子中既有极性键又有非极性键C．分子中有7个σ键和1个π键D．该分子在水中的溶解度小于2－丁烯【解析】选B。有机物不含手性碳原子，A错误；分子中含有碳碳非极性键、碳氢极性键和碳氧极性键，B正确；分子中含有9个σ键、3个π键，C错误；分子中含有醛基，溶解度大于2－丁烯，D错误。二、分子的空间构型两个重要理论σ键对数孤电子对数分子的立体构型VSEPR模型价层电子对数杂化轨道类型孤电子对数σ键个数

（a-xb）/2234spsp2sp3234直线形平面三角形四面体直线形平面三角形四面体形BeCl2、CO2BF3、SO3

CH4、NH4+、SO42-中心原子不含孤对电子三角锥形V形H2O、H2SNH3、H3O+中心原子有孤对电子杂化类型的推断①确定价层电子对数②判断杂化轨道数③判断杂化类型分子空间构型的推断①确定价层电子对数②判断VSEPR模型③再次判断孤电子对数确立分子的立体构型例1．下列分子或离子中,中心原子价层电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子的空间结构为V形的是(

)A.NH4+

B.PH3 C.H3O+ D.OF2解析:中心原子价层电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子的空间结构为V形的只能是由3个原子组成的分子,中心原子有2对孤电子对。OF2分子为V形结构;NH4+是三角锥形的NH3结合一个H+后形成的正四面体形结构;H3O+是V形的H2O结合一个H+后形成的三角锥形结构;PH3中P原子上有一对孤电子对,呈三角锥形。D例2．下列分子中,中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构也相同的是(

)A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2C.H2O、NH3 D.NH3、CH2O解析:各选项分子中中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构分别为:A项,H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形;SO2分子中心原子采取sp2杂化,V形。B项中BeCl2和CO2分子中心原子都是采取sp杂化,直线形。C项,NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形;H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形。D项,CH2O分子中心原子采取sp2杂化,平面三角形;NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形。例3

(1)磷酸根离子的空间结构为

,其中P的价层电子对数为

、杂化轨道类型为

。

(2)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:

的结构为

。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由

变为

。

正四面体4

sp3Sp3

sp2解析(1)PO43-的中心原子P的价层电子对数为4,孤电子对数为0,中心原子P为sp3杂化,故PO43-的空间结构为正四面体。解析NH3BH3中B形成4个σ键,为sp3杂化,B3O63-中B形成3个σ键,为sp2杂化。(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是

、

。

(4)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间结构是

、中心原子的杂化形式为

。

(5)①根据价层电子对互斥模型,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是

。

②气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为

形,固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为

。

sp3

sp3乙二胺中N形成3个单键,含有1对孤电子对,属于sp3杂化;C形成4个单键,不存在孤电子对,也是sp3杂化。正四面体sp3H2S

平面三角sp3分子或离子中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称空间结构空间结构名称CO2、BeCl202直线形直线形CO32—、BF303平面三角形平面三角形SO2、PbCl21V形CH4、CCl404正四面体形正四面体形NH3、NF31四面体形三角锥形H2O、H2S2V形常见分子或离子的空间结构的推测三、键的极性和分子的性质1、键的极性：共价键极性共价键非极性共价键成键原子不同种原子（电负性不同）同种原子（电负性相同）电子对发生偏移不发生偏移成键原子的电性一个原子呈正电性(δ+)，一个原子呈负电性（δ—）电中性示例H2、O2、Cl2等注：（1）电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强（2）共用电子对偏移程度越大，键的极性越强(3)键的极性对化学性质的影响①羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H+,则羧酸的酸性越大。②与羧基相邻的共价键的极性越大，羧酸的酸性越大。③一般地，烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越小。三、键的极性和分子的性质1、键的极性：注：（1）电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强（2）共用电子对偏移程度越大，键的极性越强(3)键的极性对化学性质的影响①羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H+,则羧酸的酸性越大。②与羧基相邻的共价键的极性越大，羧酸的酸性越大。③一般地，烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越小。2、分子本身的性质（1）分子的极性——本质：正负电荷的中心能否重合*判断方法矢量运算法：向量和是否为零经验判断法：正负电荷中心是否重合（直线形、平面正三角形、正四面体）(2)n型分子中A原子没有孤对电子一般为非极性分子；在ABn型分子中A原子化合价绝对值等于价电子数，一般为非极性分子；化学式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合价的绝对值3456234中心原子价层电子数3456656分子极性非极性非极性非极性非极性极性极性极性2.分子与分子之间的作用定义作用微粒强弱对物质性质的影响分子间普遍存在的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分子中电负性很强的原子之间的作用力分子间或分子内氢原子与电负性很强的F、O、N之间分子之间弱较强范德华力越大，物质熔沸点越高。1、极性越大，范德华力越大2、组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大对某些物质的溶解性、熔沸点都产生影响分子间氢键越强，熔沸点越高；溶质与溶剂分子间能形成氢键，则能增加溶质的溶解度原子之间通过共用电子对形成的化学键相邻原子之间很强物质的稳定性

范德华力

氢键

共价键注：a、一般情况下，单质分子为非极性分子，但O3是V形分子，其空间结构不对称，O3中的共价键是极性共价键，O3为极性分子b、H2O2的结构式为H—O—H,空间结构是是不对称的，为极性分子。c.溶解性“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。说明：（1）“相似”指的是分子的极性相似（2）这是一条经验规律，也会有不符合规律的例子，如CO、NO等极性分子均难溶于水，不少盐类(如AgCl、PbSO4、BaCO3等)也难溶于水，H2、N2难溶于水也难溶于苯等。例1．下列说法正确的是(

)A.HF的稳定性很强,是因为HF分子之间能形成氢键B.水结成冰时,H—O键的键长变长,密度减小C.含氢元素的化合物中一定有氢键D.能与水分子形成氢键的物质易溶于水解析:氢键是一种相对较强的分子间作用力,它主要影响物质的物理性质,如熔沸点、密度、溶解度等,而分子的稳定性由分子内共价键的强弱决定,与氢键无关,A项错误。在冰中,水分子之间以氢键结合,形成比较疏松的晶体,在晶体结构中有许多空隙,造成冰的密度比水的密度小,B项错误。形成氢键必须有电负性很大的非金属元素的原子,如N、O、