适用于新高考新教材备战2025届高考化学一轮总复习第5章物质结构与性质元素周期律第27讲分子的性质配合物和超分子课件

第27讲分子的性质、配合物和超分子【课标指引】

1.认识分子间存在相互作用,知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力,了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。2.知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征,了解配位化合物的存在与应用。3.知道分子可以分为极性分子和非极性分子,知道分子极性、分子中键的极性与分子的空间结构密切相关。结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。考点一分子的性质考点二配合物和超分子目录索引

素养发展进阶考点一分子的性质必备知识•梳理1.分子的极性

类型非极性分子极性分子形成原因正电荷中心和负电荷中心________正电荷中心和负电荷中心________存在的共价键____________________

极性键或非极性键分子内原子排列对称

________重合

不重合

极性键或非极性键

不对称

2.分子的溶解性(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于_________溶剂,极性溶质一般能溶于________溶剂。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度________。

(2)“相似相溶”还适用于分子结构的________。乙醇中的—OH与水分子的—OH相近,因而乙醇能与水互溶。

非极性

极性

增大

相似性

3.分子的手性

镜像

不能叠合

手性异构体

原子或基团

4.范德华力及其对物质性质的影响

普遍

较弱

越大

越大

越高

越大

5.氢键及其对物质性质的影响(1)表示及特征很大

氢原子

很大

饱和

方向

(2)氢键的强弱及对物质性质的影响

较弱

大

降低

升高

升高

【应用示例】已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA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,N—H间的夹角是107°。(1)N4分子的空间结构如图所示,它是一种________(填“极性”或“非极性”)分子。

(2)PH3分子与NH3分子的空间结构________(填“相似”或“不相似”),P—H________(填“有”或“无”)极性,PH3分子是________(填“极性”或“非极性”)分子。

(3)NCl3中含有________键,N原子采取________杂化,该分子为________(填“极性”或“非极性”)分子。

非极性

相似

有

极性

极性

sp3极性

关键能力•提升考向1分子的极性、溶解性和手性例1(2024·福建南平第一次质检)如图所示,六氟化硫分子呈正八面体形。若分子中有一个—F被—CF3取代,则会变成温室气体SF5—CF3。下列说法正确的是(

)A.SF5—CF3分子中有σ键也有π键B.SF5—CF3分子中存在极性键和非极性键C.SF6分子是非极性分子D.SF6易溶于水,难溶于四氯化碳C解析

SF6分子中只含S—F,—CF3中只含C—F,1个—F被—CF3取代变成SF5—CF3,推测SF5—CF3分子中只含σ键,不含π键,A错误;SF5—CF3分子存在S—F、C—F和S—C,只有极性键,不含非极性键,B错误;SF6分子中只含S—F,分子呈正八面体形,正、负电荷中心重合,故属于非极性分子,C正确;SF6、CCl4是非极性分子,H2O是极性分子,根据“相似相溶”规律推测,SF6难溶于水,易溶于四氯化碳,D错误。归纳总结(1)键的极性与分子极性的关系(2)判断分子极性的基本思路[对点训练1](2023·广东肇庆检测)下列对分子性质的解释中,不正确的是(

)A.F2、Cl2、Br2、I2熔点随相对分子质量增大而升高B.乳酸(

)分子中含有2个手性碳原子C.碘易溶于四氯化碳可用“相似相溶”原理解释D.氨气极易溶于水、邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛都能用氢键来解释B解析

F2、Cl2、Br2、I2是组成和结构相似的分子,熔点随相对分子质量增大而升高,A正确;

中间碳原子上连有四个不一样的基团:氢原子、甲基、羧基和羟基,是手性碳原子,只有1个,B错误;碘、四氯化碳都为非极性分子,极性相似的分子易溶,C正确;氨气分子和水分子之间能形成氢键,所以氨气极易溶于水,邻羟基苯甲醛分子内存在氢键,而对羟基苯甲醛分子间存在氢键,所以邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛,D正确。考向2范德华力、氢键及对物质性质的影响例2(2023·广东茂名检测)下列事实与氢键无关的有(

)①HF比HCl的熔、沸点高②相同温度下,冰的密度比水小③水分子比硫化氢分子稳定④乙醇可以和水以任意比例互溶⑤邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛低A.1项

B.2项

C.3项

D.4项A解析

①HF分子之间能形成氢键,导致其熔、沸点高于HCl;②氢键具有方向性,相同温度下,冰中氢键数目比液态水中多,使得水分子间距增大,体积增加,所以冰的密度比水小;③水分子比硫化氢分子稳定是因为O的非金属性强于S,与氢键无关;④乙醇可以和水分子形成氢键,使其溶解度较大,可以与水互溶;⑤邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键使其熔、沸点降低,对羟基苯甲醛易形成分子间氢键使其熔、沸点升高;因此与氢键无关的只有③;故选A。[对点训练2]

下列物质的性质变化与范德华力有关的是(

)A.按H2、N2、O2、Cl2的顺序,单质的熔、沸点依次升高B.按F、Cl、Br、I的顺序,卤族元素的气态氢化物的稳定性逐渐减弱C.按H2S、H2Se、H2Te的顺序,其还原性逐渐增强D.按AsH3、PH3、NH3的顺序,其稳定性逐渐增强A解析

按H2、N2、O2、Cl2的顺序,相对分子质量逐渐增大,范德华力逐渐增大,故单质的熔、沸点依次升高,A正确;按F、Cl、Br、I的顺序,元素的非金属性逐渐减弱,故卤族元素的气态氢化物的稳定性逐渐减弱,与共价键有关,B错误;元素的非金属性越强,对应氢化物的还原性越弱,非金属性:S>Se>Te,则按H2S、H2Se、H2Te的顺序,其还原性逐渐增强,与范德华力无关,C错误;非金属性:As<P<N,故按AsH3、PH3、NH3的顺序,其稳定性逐渐增强,与范德华力无关,D错误。考点二配合物和超分子必备知识•梳理1.配位键(1)定义:成键原子一方提供________,另一方提供空轨道形成共价键,这类“电子对给予—接受”键称为配位键。

(2)表示:配位键也是一种共价键,例如,可表示为________________,在

中,有1个N—H形成过程与其他3个N—H形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。

可看作一类特殊的共价键,成键方式不同

孤电子对

2.配位化合物(1)定义:通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以________结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。

(2)组成:以[Cu(NH3)4]SO4为例配位键

中心离子

配位原子

配位体

配位数

3.超分子

(1)定义:超分子是由两种或两种以上的________通过________相互作用形成的分子聚集体。

(2)重要特征:①________;②自组装。

广义的分子,包括离子

分子

分子间

分子识别

关键能力•提升考向1配位键和配位化合物例1(2023·浙江1月选考卷)共价化合物Al2Cl6中所有原子均满足8电子稳定结构,一定条件下可发生反应:Al2Cl6+2NH3═2Al(NH3)Cl3,下列说法不正确的是(

)A.Al2Cl6的结构式为B.Al2Cl6为非极性分子C.该反应中NH3的配位能力大于氯原子D.Al2Br6比Al2Cl6更难与NH3发生反应D解析

AlCl3中Al原子有空轨道,Cl原子有孤电子对,2分子AlCl3通过配位键形成二聚分子Al2Cl6,所有原子均满足8电子稳定结构,则Al2Cl6的结构式为

,A正确。Al2Cl6分子只含Al—Cl,分子结构对称,正电荷中心与负电荷中心重合,故属于非极性分子,B正确。Al2Cl6与NH3反应生成Al(NH3)Cl3,Al3+与NH3形成配位键,故NH3的配位能力大于氯原子,C正确。Br原子半径大于Cl,则Al2Br6更易与NH3发生反应,D错误。考向2超分子的结构、性质及应用例2(2024·辽宁锦州名校联考)某超分子的结构如图所示,下列有关超分子的描述不正确的是(

)A.超分子就是高分子化合物B.超分子的特征是分子识别和分子自组装C.图示中的超分子是两种不同的分子通过氢键形成的分子聚集体D.图示中的超分子中的N原子采取sp2、sp3两种杂化方式A解析

超分子通常是指由两种或两种以上分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体,超分子不同于高分子化合物,A错误,C正确;超分子的特征是分子识别和分子自组装,B正确;图示中的超分子中的N原子形成了双键、单键,则采取sp2、sp3杂化,D正确。[对点训练]

冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。下图中X、Y、Z是常见的三种冠醚,它们能与碱金属离子作用,并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。W表示Li+恰好能进入X的环内形成稳定结构。资料显示:甲苯难溶于水,被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若甲苯与冠醚Z混合,氧化效果明显提升。下列有关说法正确的是(

)A.X、Y、Z均由乙二醇分子间脱水形成B.超分子W中存在着氧原子与Li+的静电作用C.X和Na+、K+均能形成稳定结构D.KMnO4氧化甲苯实验中引入的冠醚Z作反应物B素养发展进阶进阶1练易错·避陷阱1.(2023·广东广州检测)下列对分子的性质的解释中,不正确的是(

)A.水很稳定(1000℃以上才会部分分解),是因为水中含有大量的氢键B.H2O2分子的结构为

,可知H2O2为极性分子C.“甲烷难溶于水”可用“相似相溶”原理解释D.H2O和

中心原子均为sp3杂化,前者空间结构为V形,后者为正四面体形AB解析

电负性:N>C>H,A正确;分子中2个N原子与环上的3个C原子形成大π键,且分子中不存在N—H,故不能与H2O形成分子间氢键,B错误;该分子中环上每个原子有1个p轨道垂直于环平面,和乙基相连的N原子p轨道有2个电子,其他环上的原子各提供1个p轨道电子,这些p轨道上的电子侧面重叠形成1个封闭的大π键,参与形成大π键的原子数为5,参与形成大π键的电子数为6,故大π键可表示为

,C正确;分子中两个N原子的杂化方式均为sp2杂化,杂化方式相同,D正确。进阶2练热点·提素能3.某课题组合成的CuO/ZnO纳米材料可提高有机硅单体合成反应的选择性和产率,化学反应如下:下列有关叙述正确的是(

)A.甲分子是正四面体形的非极性分子B.丙分子中含有3种极性键C.催化剂中元素的第一电离能:Cu>Zn>OD.物质的沸点:甲>丙B解析

甲分子的4个共价键不完全相同,呈四面体形,是极性分子,A错误;丙分子中含有3种极性键,分别为Si—Cl、Si—C、C—H,B正确;铜、锌基态原子价层电子排布式分别为3d104s1、3d104s2,全充满结构比半充满结构更稳定,即锌的第一电离能大于铜,C错误;甲和丙分子之间都存在范德华力,丙的相对分子质量大于甲,则甲分子间的范德华力小于丙,故沸点:甲<丙,D错误。4.(2023·广东佛山二模)离子液体是室温下呈液态的离子化合物。由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W、R组成的一种离子液体的结构如图所示,W的简单氢化物易液化,可用作制冷剂,R的简单阴离子含10个电子。下列说法正确的是(

)DA.电负性:R>X>ZB.氢化物的沸点:R>ZC.分子YR3的空间结构为三角锥形D.最高价含氧酸的酸性:W>Z解析

离子液体是室温下呈液态的离子化合物。由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、W、R组成的一种离子液体的结构如图所示,W的简单氢化物易液化,可用作制冷剂,则W为N;X、R有1个价态,则X为H,R的简单阴离子含10个电子,则R为F;Z有四个价键,则Z为C;Y得到一个电子形成四个价键,则Y为B。根据同周期元素从左到右电负性逐渐增大,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,则电负性:R>Z>X,A错误;HF虽存在分子间氢键,若C的氢化物是固体,则氢化物的沸点可能为Z>R,B错误;分子YR3(BF3)价层电子对数为3+0=3,其空间结构为平面三角形,C错误;根据非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物酸性越强,氮的非金属性比碳强,则最高价含氧酸的酸性:W(硝酸)>Z(碳酸),D正确。进阶3研真题·明考向5.(2023·全国新课标卷)一种可吸附甲醇的材料,其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl,部分晶体结构如图所示,其中[C(NH2)3]+为平面结构。下列说法正确的是(

)A.该晶体中存在N—H…O氢键B.基态原子的第一电离能:C<N<OC.基态原子未成对电子数:B<C<O<ND.晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同A解析

根据图示信息,结合原子的成键规律可知图中虚线表示的是N—H…O氢键,A正确;基态N原子的2p轨道处于半充满状态,其第一电离能大于C、O,即第一电离能C<O<N,B错