化学键分子结构与性质（课件）高考化学一轮复习课件讲义习题

第3讲

化学键分子结构与性质化学虫子工作室荣誉出品第五章

物质结构元素周期律考点一化学键考点二分子的空间结构考点三分子间作用力与物质性质链接高考本节目录1.化学键(1)化学键的定义及分类共价键极性键考点一化学键

离子键共价键成键粒子

成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对与成键原子间的静电作用形成条件活泼

与活泼

经电子得失,形成离子键;铵根离子与酸根离子之间形成离子键

元素原子之间成键

元素原子之间成键

形成的物质离子化合物非金属单质(稀有气体除外);某些共价化合物或离子化合物共价化合物或某些离子化合物(2)离子键、共价键的比较阴、阳离子原子金属非金属同种不同种分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式σ键轨道“

”重叠

π键轨道“

”重叠

形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对

偏移

非极性键共用电子对

偏移

原子间共用电子对的数目单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对三键原子间有三对共用电子对2.共价键(1)特征具有

和

。

(2)分类饱和性方向性头碰头肩并肩发生不发生(3)键参数①概念②键参数对分子性质的影响a.键能越

,键长越

,分子越稳定。

b.键能键长键角大短稳定性空间结构3.电子式

(1)电子式概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。(2)电子式的书写(3)用电子式表示化合物的形成过程①离子化合物:左边是原子的电子式,右边是离子化合物的电子式,中间用“→”连接,相同的原子或离子不合并,用弯箭头表示出电子的转移情况。如NaCl:

。②共价化合物:左边是原子的电子式,右边是共价化合物的电子式,中间用“”连接,不必标出电子的转移。如HCl:

。

√××√××基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)2.现有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN。(1)只含有极性键的分子是

(填序号,下同),只含有非极性键的分子是

,既含有极性键,又含有非极性键的分子是

。

(2)只有σ键的是

;既有σ键,又有π键的是

;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是

。①③⑨②④⑦⑤⑥⑧①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦[方法技巧]

一、离子化合物和共价化合物的判断方法二、物质变化中化学键的变化关系三、电子式书写常见的6大误区

内容实例误区1漏写未参与成键的电子

N2的电子式误写为N︙︙N,应写为:N︙︙N:误区2化合物类型不清楚,漏写或多写[

]及错写电荷数

NaCl误写为Na+::,应写为Na+[::]-;HF误写为H+[::]-,应写为H::误区3书写不规范,错写共用电子对

N2的电子式误写为:::或·:·,应写为:N︙︙N:

内容实例误区4不考虑原子间的结合顺序

HClO的电子式误写为H:::,应写为H:::误区5不考虑原子最外层有几个电子,均写成8电子结构

C的电子式误写为

[H::H]+,应写为

[H::H]+误区6不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写

CaBr2的电子式为

[::]-Ca2+[::]-;CaC2的电子式为Ca2+[:C︙︙C:]2-1.分子结构的测定(1)红外光谱当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率

的红外线,再记录到图谱上呈现

。通过和已有谱图库比对,或通过

计算,可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。

相同吸收峰量子化学考点二分子的空间结构(2)相对分子质量的测定——质谱法①基本原理:在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量,它们在高压电场加速后,通过狭缝进入磁场得以分离,在记录仪上呈现一系列峰,对这些峰进行系统分析,便可得知样品分子的相对分子质量。②质荷比(粒子的

与其

的比值)

即为该物质的相对分子质量。

相对质量电荷数最大值2.应用价层电子对互斥模型推测分子空间结构(1)理论要点①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。②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)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构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是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1,其他原子等于“8-该原子的价电子数”),x是与中心原子结合的原子数。(3)价层电子对数和分子空间结构的关系价层电子对数σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型名称分子空间结构名称实例220

CO2330

平面三角形BF321

SO2440

正四面体形CH431

NH322

H2O直线形直线形平面三角形V形四面体形三角锥形V形[微点拨]价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间结构,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时,二者的空间结构一致;(2)当中心原子有孤电子对时,二者的空间结构不一致。杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间结构实例sp2180°直线形BeCl2sp23120°

BF3sp34109°28'

CH43.杂化轨道理论(1)理论要点当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。(2)杂化轨道与分子空间结构的关系平面三角形四面体形(1)价层电子对互斥模型中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数(

)(2)孤电子对的排斥力较大,孤电子对越多,排斥力越强,键角越大(

)(3)原子内部能量相近的原子轨道发生杂化,且杂化前后轨道的数目不变(

)(4)分子的中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构(

)(5)NH3分子为三角锥形,N原子发生sp2杂化(

)(6)只要分子的空间结构为平面三角形,中心原子均为sp2杂化 (

)√√×××√基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)2.应用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论填写表格中对应内容:序号物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的空间结构中心原子杂化类型①CS2

②HCHO

③NCl3

④S

⑤H3O+

02直线形直线形sp03平面三角形平面三角形sp214四面体形三角锥形sp304正四面体形正四面体形sp314四面体形三角锥形sp3[方法技巧]判断中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据中心原子价层电子对数判断(2)根据杂化轨道之间的夹角判断中心原子价层电子对数234杂化轨道类型spsp2sp3杂化轨道之间的夹角109°28'120°180°杂化轨道类型Sp3sp2sp(3)根据分子或离子的空间结构判断分子或离子的空间结构杂化类型四面体形或三角锥形sp3平面三角形sp2直线形spV形有2个孤电子对sp3有1个孤电子对sp2实质范德华力的实质是电性作用,无

和

影响因素

①一般来说,组成和结构相似的物质,随着

的增大,范德华力逐渐增强;

②相对分子质量相近的分子,分子的极性越大,范德华力

范德华力与物质性质范德华力主要影响物质的熔沸点、硬度等物理性质。范德华力越强,物质的熔、沸点

,硬度

1.范德华力与物质的性质饱和性方向性相对分子质量越强越高越大考点三

分子间作用力与物质性质2.氢键与物质的性质(1)表示及特征很大氢原子很大饱和方向(2)强弱及对物质性质的影响较弱大降低升高升高3.分子的性质(1)分子的极性①非极性分子、极性分子非极性极性②键的极性对化学性质的影响羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量,相同条件下pKa越小,酸性

。羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关。

a.三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸,这是因为氟的电负性

氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性

,更易电离出氢离子。

b.烃基(符号R—)是推电子基团,烃基越长推电子效应

,使羧基中的羟基的极性

,羧酸的酸性

,则甲酸的酸性强于乙酸的酸性,乙酸的酸性大于丙酸的酸性。越强大于更大越大越小越弱(2)溶解性①“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

。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,氢键作用力越大,则溶质的溶解性

。

②随着溶质分子中憎水基个数的增大,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如果溶质与水发生反应,将增大物质的溶解度,如SO2等。非极性溶剂极性溶剂越好(3)分子的手性镜像不能重叠手性异构体

原子或基团(2)乙醇分子和水分子间可以形成氢键

(

)(3)卤素单质、卤素氢化物的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大(

)×√×(1)氢键是氢元素与其他元素形成的化学键(

)[解析]氢键不是化学键。[解析]HF分子间存在氢键,其沸点高于HCl。基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)[解析]可燃冰中水分子间存在氢键,但CH4与H2O之间不存在氢键。(4)分子内共价键越强,分子越稳定,其熔、沸点也越高(

)(5)可燃冰(CH4·nH2O,6≤n≤8)中甲烷分子与水分子间形成了氢键(

)×××[解析]H2O比H2S稳定是因为O—H键能大于S—H键能,而与氢键无关。(6)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键(

)2.肼(H2N—NH2)和偏二甲肼[H2N—N(CH3)2]均可用作火箭燃料。查阅资料得知,肼是一种良好的极性溶剂,沿肼分子球棍模型的N—N方向观察,看到的平面图如图所示。下列说法不正确的是(

)A.肼分子中的氮原子采用sp3杂化B.肼分子中既有极性键又有非极性键C.肼分子是非极性分子D.肼与偏二甲肼互称同系物C[解析]肼分子中每个N原子含有3个σ键和1个孤电子对,其价层电子对数是4,则N原子采用sp3杂化,A正确;肼分子中N原子之间存在非极性键,N原子和H原子之间存在极性键,B正确;肼分子结构不对称,则正负电中心不重合,是极性分子,C错误;肼和偏二甲肼结构相似,在分子组成上相差2个CH2原子团,属于同系物,D正确。[归纳总结]粒子间作用力对物质性质的影响

范德华力氢键共价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的化合物中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中特征(有无方向性和饱和性)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

范德华力氢键共价键影响强度的因素

①组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大;②随着分子极性的增大而增大对于A—H…B—,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,键长越短,键能越大,共价键越稳定对物质性质的影响

①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质;②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:F2<Cl2<Br2<I2,CF4<CCl4<CBr4

①分子间氢键的存在,使物质的熔、沸点升高,在水中的溶解度增大,如熔、沸点:H2O>H2S,HF>HCl,NH3>PH3;②分子内氢键使物质的熔、沸点降低影响分子的稳定性,共价键键能越大,分子稳定性越强[归纳总结]共价键的极性与分子极性的关系

B链接高考

2.

[2021·山东卷]关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是(

)3OH为极性分子

2H4空间结构为平面形2H4的沸点高于(CH3)2NNH23OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同B[解析]甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的,为四面体结构,是由极性键组成的极性分子,A正确;N2H4中N原子的杂化方式为sp3,不是平面形,B错误;N2H4分子中连接N原子的H原子数多,存在氢键的数目多,而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团比较大,影响了分子的排列,其沸点较N2H4的低,C正确;CH3OH为四面体结构,—OH结构类似于水的结构,(CH3)2NNH2的键线式为 ,两者分子中C、O、N杂化方式均为sp3,D正确。3.

[2021·湖北卷]下列有关N、P及其化合物的说法错误的是

(

)的电负性比P的大,可推断NCl3分子的极性比PCl3的大与N的π键比P与P的强,可推断N≡N的稳定性比P≡P的高3的成键电子对间排斥力较大,可推断NH3的键角比PH3的大3的分子间作用力较小,可推断HNO3的熔点比H3PO4的低A[解析]P和Cl的电负性差值比N和Cl的电负性差值大,因此PCl3分子的极性比NCl3分子的极性大,A项错误;N与N的π键比P与P的强,故N≡N的稳定性比P≡P的高,B项正确;N的电负性比P大,NH3中成键电子对距离N比PH3中成键电子对距离P近,NH3中成键电子对间的斥力大,因此NH3的键角比PH3的大,C项正确;HNO3和H3PO4均为分子晶体,相对分子质量:HNO3<H3PO4,且硝酸形成分子内氢键,因此HNO3的分子间作用力比磷酸的分子间作用力小,从而导致HNO3的熔点比H3PO4的低,D项正确。4.

[2021·海南卷]SF6可用作高压发电系统的绝缘气体,分子呈正八面体结构,如图所示。有关SF6的说法正确的是 (

)A.是非极性分子

B.键角∠FSF都等于90°与F之间共用电子对偏向S原子满足8电子稳定结构A[解析]结构对称、正负电中心重合的分子为非极性分子,SF6分子呈正八面体结构,S原子位于正八面体的中心,该分子结构对称、正负电中心重合,所以为非极性分子,故A正确;由图可知,∠FSF为180°和90°,B错误;由于F的电负性比S的大,S与F之间共用电子对偏向F,C错误;中心S原子形成6个共价键,则S原子不是8电子稳定结构,D错误。5.

(1)[2022·山东卷节选]在水中的溶解度,吡啶()远大于苯,主要原因是①

,②

。(2)[2022·全国甲卷节选]固态氟化氢中存在(HF)n形式,画出(HF)3的链状结构:

。吡啶能与H2O分子形成分子间氢键吡啶和H2O均为极性分子,而苯为非极性分子[解析](2)固态HF分子间存在氢键,则(HF)3的链状结构为

。(3)[2022·浙江卷节选]两种有机物的相关数据如下表:HCON(CH