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文档简介
备战2024年高考化学【一轮•夯基提能】复习精讲精练
第65讲化学键、配合物、分子结构与性质
本讲复习目标
1.掌握共价键的形成、极性和类型(。键和无键),能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。
2.了解配位键的含义,能运用配位键知识解释配合物的某些典型性质。
3.掌握杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3),能用价层电子对互斥模型或者杂化轨道理论推
测简单分子或离子的空间结构。
4.掌握范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响。
(罂夯基•知识精讲
一.化学键与大兀键
1.共价键
(1)共价键的定义与特征
①定义:原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
②特征:具有方向性和饱和性。
并不是所有的共价键都有方向性,如S-SC键无论S轨道从哪个方向重叠都相同,因此这种共价键没有
方向性。共价键的方向性决定着分子的空间结构,共价键的饱和性决定着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。
(2)共价键的分类
①分类
分类依据类型
形成共价键的原◎键电子云“头碰头”重叠
子轨道重叠方式兀键电子云“肩并肩”重叠
形成共价键的电极性键共用电子对发生偏移
子对是否偏移非极性键共用电子对不发生偏移
单键原子间有一对共用电子对
原子间共用电子
双键原子间有两对共用电子对
对的数目
三键原子间有三对共用电子对
②0键和7T键判断的一般规律
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:
共价单键是。键;
共价双键中含有一个0键,一个兀键;
共价三键中含有一个0键,两个无键。
原子形成共价键时,优先形成。键,0键可以单独形成,兀键不能单独形成。◎键形成过程中电子云重叠
程度比兀键大,更稳定,故含有n键的分子发生化学反应时先断裂n键。
(3)共价键的键参数
一键能:气态分子中1mol化学键解离成气态原
子所吸收的能量
概念一键长:构成化学键的两个原子的核间距
一键角:在多原子分子中,两个相邻共价键之间的
夹角
①键能走齿大,键长越短,分子越稳定。
键参数对分子性质
一键能一|决定
的影响»八工的诏…枇
>JJJ日勺扃7E「生决与分子的
+性质
镂人——一I决定分子的空间结构一
「键角」
2.大兀键的简介
大兀键一般是三个或更多个原子间形成的,是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠
简介
形成的兀键
表达式n号“其中仅代表参与形成大兀键的原子数,"代表参与形成大兀键的电子数
一般判断
对于多电子的粒子,若中心原子的杂化方式不是Sp3杂化,中心原子与配位原子可
能形成大7T键
0:ng;CH2=CHCH=CH2:ni;NO?:n£;
示例
SO2:nt;o3:m;cor:n9
3.化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高,就是因为其中的共价键很强,破坏时需消耗
很多的能量。
NaCl等部分离子化合物,有很强的离子键,故熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键,故在通常状况下,N2很稳定,H2S、HI等分子中的共价键较弱,故它们受
热时易分解。
(3)物质熔化、溶解时化学键的变化
离子化合物的溶解或熔化过程:离子化合物溶于水或熔化后均电离出自由移动的阴、阳离子,离子键
被破坏。
共价化合物的溶解过程:
①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如C02和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴、阳离子,其分子
内的共价键被破坏,如HC1、H2s。4等。
③有些共价化合物溶于水后,其分子内的共价键不被破坏,如蔗糖(G2H22011)、酒精(C2H5OH)等。
二.配合物与超分子
1.配位键
(1)概念:由一个原子单方面提供孤电子对,而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键,即“电
子对给予一接受,,键,是一类特殊的共价键。
(2)表示方法:配位键可以用A-B来表示,其中A是提供孤电子对的原子,B是接受孤电子对的原子。
-H20[2+
H2O-*CU^OH2
t
例如:LH2o」中铜离子与水分子之间的化学键是由H2O提供孤电子对给予Cu2+形
成的。
(3)配位键与共价键的关系
①形成过程不同:配位键实质上是一种特殊的共价键,在配位键中一方提供孤电子对,另一方提供空
轨道;普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。
②配位键与普通共价键实质是相同的:它们都被成键原子双方共用。如NH]中虽然有一个N—H键形
成过程与其他3个N—H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。
③同普通共价键一样,配位键可以存在于分子之中[如Ni(C0)4],也可以存在于离子之中(如NHt)。
2.配位化合物
(1)概念: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)以配位键结
合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。
(2)配合物的组成
$n[Cu(NH3)4]SO4
a.配体:含有孤电子对的分子或离子,如NIL、H20>CO、b、Cl>B「、F、SCN「、CN」等。当配
体中有两原子有孤电子对时,电负性小的原子为配位原子,如CO作配体时C为配位原子。
b.中心离子(或原子):一般是金属离子,特别是过渡金属离子,中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2\
Zn2+>Ag+等。
c.配位数:直接同中心原子(或离子)配位的含有孤电子对的分子(或离子)的数目。中心原子(或离子)
的配位数一般为2、4、6、8等。
d.配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分,
如[CO(NH3)5C1]C12^[Co(NH3)5Cl]2++2ci,而内界微粒很难电离,因此,配合物
[CO(NH3)5C1]C12内界中的C「不能被Ag+沉淀,只有外界的C「才能与硝酸银溶液反应产生沉淀。
3.配合物的生成实验探究
配合物形成时性质的改变:
①溶解度的改变:一些难溶于水的金属化合物形成配合物后,易溶解,如AgCl-[Ag(NH3)2]+。
②颜色的改变:当简单离子形成配合物时颜色会发生改变,如Fe(SCN)3的形成,利用此性质可检验铁
离子的存在。
③稳定性改变:形成配合物后,物质的稳定性增强。
(1)CuS04溶液少量氨本Cu(OH)2(蓝色沉淀)足量氨本[Cu(NH3)4]2+(深蓝色),其反应的离子方程式为
2+
Cu+2NH3-H2O=Cu(OH)2i+2NH1,
2+
CU(OH)2+4NH3=[CU(NH3)4]+2OIT。
3+
(2)FeCl3溶液*野四夜Fe(SCN)3(血红色),KSCN溶液检验FeO
(3)NaCl溶液4空21暨夜AgCl(白色沉淀)里匕[Ag(NH3)2/,反应的离子方程式为
+
cr+Ag=Agcu,
+
AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]+cro
4.配合物的种类与应用
配合物种类繁多,如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。如叶绿素中Mg2+为中心离子,大环有
机化合物作配体,配位原子为N。配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域应用广泛。
5.超分子
(1)定义:由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。这里的分子也包含离子。
(2)特点:超分子这种分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的。
(3)应用
示例一:分离C60和C70
示例二:冠醛识别碱金属离子:冠醛与合适的碱金属离子形成超分子。
(4)特征:超分子的两特征分别为分子识别和自组装。
【例题11下列关于配合物[TiCl(H2O)5]CbH2。的说法正确的是()
A.配体是C「和HzO,配位数是9
B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中的C厂的数目比是1:2
D.加入足量AgNCh溶液,所有C厂均被完全沉淀
【答案】C
【解析】配合物[TiCl(H2O)5]C12-H2O中配体是C「和H2O,配位数是6,A错误;中心离子是官+,B错误;
加入足量AgNCh溶液,外界C「与Ag+反应,内界中C「不与Ag+反应,D错误。
【例题2】
(DSiCh是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为oSiC14可发生水解反应,机理如下:
含s、p、d轨道的杂化类型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中间体SiC14(H2。)中Si采取的杂化类型为(填
标号)。
(2)CO2分子中存在个◎键和个兀键。
(3)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CHsSH,7.6℃)之间,其原因是。
【答案】(l)sp3②(2)22(3)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能,且水比甲醇的氢键多
【解析】
⑴由题图可知,SiC14(H2O)中Si原子的◎键数为5,说明Si原子的杂化轨道数为5,由此可知Si原子的杂化
类型为sp3d»
【例题3】
(1)一氯乙烯(C2H3。)分子中,C的一个杂化轨道与C1的3Px轨道形成C—C1键,并且C1的
3Pz轨道与C的2Pz轨道形成3中心4电子的大兀键⑴力
⑵一氯乙烷(C2H5。)、一氯乙烯(C2H3CI)、一氯乙焕(C2HC1)分子中,C—C1键键长的顺序是
,理由:(i)C的杂化轨道中s成分越多,形成的C—C1键越强;
(五)。
【答案】
(l)sp2◎
(2)一氯乙烷,一氯乙烯〉一氯乙焕C1参与形成的大兀键越多,形成的C—C1键的键长越短
【例题4】冠酸是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠酸,其结构如
图所示。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。
(l)Li+的体积与X的空腔大小相近,恰好能进入X的环内,且Li+与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结
构W(如图)。
①基态锂离子核外能量最高的电子所处电子层符号为O
②W中Li+与孤电子对之间的作用属于(填字母)。
A.离子键B.共价键C.配位键D.氢键E.以上都不是
(2)冠酸Y能与K+形成稳定结构,但不能与Li+形成稳定结构。理由是=
(3)烯燃难溶于水,被KMnCU水溶液氧化的效果较差。若烯煌中溶入冠酸Z,氧化效果明显提升。
①水分子中键角(填或,=")109°28\
②已知:冠酸Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。加入冠醛Z后,烯燃的氧化效果明显提升的原
因是O
【答案】
⑴①K②C
(2)Li+半径比Y的空腔小很多,不易与空腔内0原子的孤电子对作用形成稳定结构
(3/D<②冠醛Z可溶于烯烧,加入冠酸Z后,进入冠酸Z中的K+因静电作用将MnO7带入烯姓中,增大
反应物的接触面积,提高了氧化效果
【例题5】
(1)对于K3[Fe(CN)6]配合物中含有的化学键有,其中配离子为,配体的电子式为
。lmol[Fe(CN)F中含有◎键的数目为(用2vA表示,2vA表示阿伏加德罗常数的值)。
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3的空间结构都是三角锥形,
但NF3不易与CM+形成配离子,其原因是。[Cu(NH3)4]2+的结构可表示为(用“一”表示配位
键)«
【答案】
⑴离子键、(极性)共价键、配位键[Fe(CN)6p-[:C:;N:]-12NA
(2)N、F、H三种元素的电负性:F>N>H,在NF3中,共用电子对偏向氟原子,偏离氮原子,使得氮原子上
2+
「NH31
H3N->Cu-<-NHg
的孤电子对难与Q12+形成配位键NH3
三.分子的空间结构
1.价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
(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
①价层电子对的计算
式中。为中心原子的价电子数,x为与中心原子结合的原子数,6为与中心原子结合的原子最多能接受
的电子数(H为1,其他原子为“8—该原子的价电子数”),对于阳离子来说a为中心原子的价电子数减去离子
的电荷数,对于阴离子来说。为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)。
如SO—的中心原子为S,a=6+2=8,b=2,x=4,中心原子上的孤电子对数=;x(8—4><2)=0,价层
电子对数为4。
②价层电子对互斥(VSEPR)模型与分子空间结构的关系
价层电。键电孤电子VSEPR分子空间
实例
子对数子对数对数模型名称结构名称
直线形直线形
220C02
平面三角形
30平面BF3
3
三角形形
21VS02
正四面体形
40CH4
四面体形三角锥形
431NH3
22V形H2O
三角双锥三角双锥
50PC15
5
三角双锥形
23VXeF2
正八面体正八面体
660SF6
2.杂化轨道理论
(1)理论要点
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。
杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。杂化轨道只能用来形成0键和用来容纳未参与
成键的孤电子对,不能形成兀键。
(2)杂化轨道的类型
(3)杂化轨道与分子空间结构的关系
杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角分子空间结构名称实例
sp2180°直线形BeCb
2平面三角形
sp3120°BF3
3z四面体形
sp4109°28CH4
3三角双锥
spd5120°,90°PC15
sp3d2180°,90°正八面体
6SF6
3.价层电子对互斥模型与分子的空间结构的区别
价层电子对互斥模型指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,两者的结构一致。
(2)当中心原子有孤电子对时,两者的结构不一致。
如中心原子采取Sp3杂化的分子,其价层电子对互斥模型为四面体形,其分子结构可以为四面体形(如
CH4),也可以为三角锥形(如NH3),也可以为V形(如H2。)。
4.判断分子中中心原子的杂化轨道类型的方法
(1)根据分子的空间结构判断
①若分子的空间结构为正四面体形或三角锥形,则分子的中心原子发生Sp3杂化。
②若分子的空间结构呈平面三角形,则分子的中心原子发生Sp2杂化。
③若分子的空间结构呈直线形,则分子的中心原子发生SP杂化。
(2)根据键角判断
若键角为109。28,,则分子的中心原子发生sp3杂化;若键角为120。,则分子的中心原子发生spz杂化;
若键角为180。,则分子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据中心原子的价层电子对数判断
如中心原子的价层电子对数为4,是sp3杂化,为3是sp2杂化,为2,则是sp杂化。
(4)根据0键数与孤电子对数(适用于结构式已知的粒子)
①含C有机物:2个◎一sp,3个6—sp2,4个0—sp3o
②含N化合物:2个◎—sp2,3个c—sp3。
③含O(S)化合物:2个sp3。
5.分子键角的大小比较
(1)杂化类型不同:Sp>Sp2>Sp3。
(2)杂化类型相同
①孤电子对数越多,键角越小,如H2CKNH3。
②孤电子对数相同,中心原子电负性越大,键角越大,如H2O>H2S。
③孤电子对数相同,中心原子相同,配位原子电负性越大,键角越小,如NF3<NCb。
(3)在同一分子中,无键电子斥力大,键角大。
【例题1】下列描述正确的是()
A.CS2为V形的极性分子
B.CIO3的空间结构为平面三角形
C.SF6中有6对完全相同的成键电子对
D.SiF4和SOF的中心原子均为sp?杂化
【答案】C
【解析】CS2与CO2的分子结构相似,是直线形的非极性分子,A错误;中心原子C1有一个孤电子对,所
以CIO9的空间结构为三角锥形,B错误;S有6个电子,正好与6个F形成6个共价键,C正确;SiF4中
Si有四个。键,SO1中S原子形成3个◎键,还有一个孤电子对,所以Si、S均是sp3杂化,D错误。
【例题2】下列说法正确的是()
①S8分子中S原子采用的杂化轨道类型为sp3
②C2H4分子中只有以S轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的◎键
③SnBrz分子中Br—Sn—Br的键角<120°
④氏。+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大
A.①②B.③④
C.①②③D.①③④
【答案】D
【解析】①S8是一个环形分子,每个S与另外两个S原子相连,S原子形成2个孤电子对,2个◎键,所以
S是sp3杂化,正确;②碳碳双键中一个是。键,还有一个是兀键,错误;③SnBn分子中,Sn原子的价层电
子对数是:x(4-2xl)+2=3,含有1个孤电子对,SnBn的空间结构为V形,根据价层电子对互斥模型可以
判断其键角小于120°,正确;④珏0+和H2O中氧原子均采取sp3杂化,H2O中O原子有2个孤电子对,H3O
+中O原子有1个孤电子对,导致印0+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大,正确。
【例题3】用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角大
小,下列判断正确的是()
A.SO2、CS2、HI都是直线形分子
B.BF3键角为120。,SnF2键角大于120。
C.COCWBF3、SO3都是平面三角形分子
D.PCb、NH3、PCb都是三角锥形分子
【答案】C
【解析】SO2分子中含有孤电子对,不是直线形分子,是V形分子,A错误;BF3键角为120。,SnF2中有两
个成键电子对,一个孤电子对,孤电子对会产生斥力,所以键角小于120。,B错误;PCb、NH3是三角锥形
分子,PCb是三角双锥形分子,D错误。
【例题4】
(l)SiCL是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为oSiC14可发生水解反应,机理如下:
含S、p、d轨道的杂化类型有:①dsp2、②Sp3d、③Sp3d2,中间体SiC14(H2。)中Si采取的杂化类型为(填
标号)。
(2)PH3中P的杂化类型是o
(3)N甲基咪唾(H2c-3N)中碳原子的杂化轨道类型为。
【答案】(l)sp3②(2)sp3(3)sp3、sp2
【解析】
⑴根据SiC14的结构式可知,Si的价层电子对数为4,故Si采取sp3杂化;根据SiC14(H2O)的结构式可知Si
的价层电子对数为5,采取sp3d杂化。
(2)PH3中中心原子的价层电子对数为3+gx(5—3xl)=4,故P原子的杂化方式为sp3o
(3)N甲基咪噗分子中含有甲基和碳碳双键,则该分子中碳原子的杂化轨道类型为sp3、sp?。
【例题5】判断下列物质中心原子的杂化方式。
(l)PCb分子中,P的杂化方式为o
(2)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、。
(3)HOCH2CN分子中碳原子的杂化轨道类型是o
(4)丙烯盾分子(H2C=CH—C三N)中碳原子杂化轨道类型为。
(5)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:
3NH3BH3+6H2O=3NH4+B30r+9H2
_o___Q_
I
BsO*—的结构为10r、。/o在该反应中,B原子的杂化轨道类型由变为=
【答案】(1即3杂化⑵Sp3Sp3⑶Sp3和Sp(4)sp2、Sp(5)sp3Sp2
四.分子间作用力与分子的性质
1.分子间作用力
(1)概念:物质分子间存在着相互作用力,称为分子间作用力。分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。
作用力强弱:范德华力〈氢键〈化学键。
(2)范德华力与物质性质
物质分子之间普遍存在的相互作用力,范德华力的实质是电性作用,
实质
无饱和性和方向性。
①一般来说,组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增大,
范德华力逐渐增大;
影响因素
②相对分子质量相近的分子,分子的极性越大,范德华力越大。
③有机物的同分异构体,支链越多,范德华力越小,熔沸点越低。
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
范德华力与物质性质
越大,物质的熔、沸点越高,硬度越大。
(3)氢键与物质性质
已经与电负性很大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大的原子之间的作用力称为氢键。
形成
氢键属于一种较强的分子间作用力,但不属于化学键。常见的能形成氢键的
物质有Nth、H2O、HF、醇、竣酸等。
A—H...B
①A、B为电负性很大的原子,一般为N、0、F三种元素的原子。
表示方法②A、B可以相同,也可以不同。
③A—H...B中A、B的电负性越强,半径越小,氢键越强。
如F—H...F>0—H...0>N—H...N。
特征具有一定的方向性和饱和性。
分类分子内氢键和分子间氢键。
分子间氢键使物质的熔、沸点升高,会对电离和溶解度等产生影响。同分异
构体中,形成分子间氢键的物质的熔沸点大于形成分子内氢键的物质。如对
物质性质
羟基苯甲醛(形成分子间氢键)的沸点高于邻羟基苯甲醛(形成分子内氢键)的
沸点。
(4)范德华力、氢键和共价键的比较
范德华力氢键共价键
氢原子与氟、氮或氧原子
作用粒子分子原子
(分子内,分子间)
强度比较共价键>氢键>范德华力
①随着分子极性和相
对分子质量的增大而
对于A—A、B的成键原子半径越小,键
影响其强度增大。
电负性越大,B原子的半长越短,键能越大,共
的因素②组成和结构相似的
径越小,作用力越大。价键越牢固。
物质,相对分子质量越
大,范德华力越大。
①影响物质的熔、沸点
①分子间氢键的存在,使
和溶解度等物理性质
物质的熔、沸点升高,在
②组成和结构相似的水中的溶解度增大,如①影响分子的稳定性。
对物质性质
物质,随相对分子质量熔、沸点:HO>HS,
22②共价键键能越大,分
的影响
的增大,物质熔、沸点HF>HC1,NH>PHO
33子稳定性越强。
升高,如熔、沸点:
②分子内氢键使物质的
F2<C12<BF2<I2,
熔、沸点降低。
CF4<CCl4<CBr4
2.分子的极性
(1)非极性分子与极性分子的判断方法
①依据分子的正电中心和负电中心是否重合
极性分子中正电中心和负电中心不重合,分子的某一个部分呈正电性(十),另一部分呈负电性(V);非
极性分子的正电中心和负电中心重合。
②依据分子中化学键的极性的向量和
只含非极性键的分子一定是非极性分子;含极性键的分子,若分子中各个键的极性的向量和等于零为
非极性分子,否则是极性分子。
③对于AB0型分子,一般情况下,若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则该
分子为非极性分子,否则为极性分子。如:CH4、BF3、CO2等都是非极性分子,而H2O、NIL、NF3等为极
性分子。
(2)键的极性对化学性质的影响
酸性强弱理论解释
氟的电负性大于氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的极
三氟乙酸〉三氯乙酸性,使F3C—的极性大于CbC—的极性,导致三氟乙酸的
孩基中的羟基的极性更大,更易电离出氢离子。
CbC—的极性〉CbHC—的极性>C1H2C一的极性,极性越强,
三氯乙酸〉二氯乙酸〉氯乙酸
我基中的羟基的极性就越大,就越易电离出氢离子。
煌基是推电子基团,煌基越长推电子效应越大,使竣基中
甲酸〉乙酸〉丙酸
的羟基的极性越小,峻酸的酸性越弱。
键的极性对物质的化学性质有重要影响。例如,痰酸是一大类含竣基(一COOH)的有机酸,竣基可电离
出H+而呈酸性。竣酸的酸性可用pKa的大小来衡量,pKa越小,酸性越强。竣酸的酸性大小与其分子的组
成和结构有关,如下表所示:
不同我酸的pKa
竣酸P&
丙酸(C2H5co0H)
乙酸(CH3coOH)
甲酸(HCOOH)
氯乙酸(CH2cleOOH)
二氯乙酸(CHC12coOH)
三氯乙酸(CC13coOH)
三氟乙酸(CF3coOH)
(3)键的极性、分子空间结构与分子极性的关系
类型实例键的极性空间结构分子极性
非极性键直线形非极性分子
x2H2、N2
XYHCkNO极性键直线形极性分子
C02、CS2极性键直线形非极性分子
XY2
SO2极性键V形极性分子
(X2Y)
极性键形极性分子
H2O、H2SV
极性键平面正三角形非极性分子
BF3
XY3
NH3极性键三角锥形极性分子
、极性键正四面体形非极性分子
XY4CH4CC14
3.溶解性
(1)“相似相溶”的规律:
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。如果存在氢键,则溶剂与溶质之
间的氢键作用力越大,溶解性越好。
(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、乙醇和水能以任意比互溶,
而戊醇中的妙基较大,故在水中的溶解度明显减小。
(3)分子与H2O反应,也能促进分子在水中的溶解,如S02、NO2O
4.分子的手性
(1)手性异构体:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,却在三维
空间里不能重叠,互称手性异构体。
(2)手性分子:具有手性异构体的分子。
(3)手性碳原子:在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分
0H0
【例题1】液氨、液氯、清洗剂、萃取剂等重点品种使用企业和白酒企业,应加强储罐区、危化品库房、危
化品输送等的管理,确保化工生产安全。下列说法正确的是()
A.液氨中只存在范德华力
B.液氨分子间作用力强,所以其稳定性大于PE
C.液氯挥发导致人体吸入后中毒,是因为液氯分子中的共价键键能较小
D.萃取剂CC14的沸点高于CH4的沸点
【答案】D
【解析】液氨中还存在共价键、氢键等作用力,A项错误;分子间作用力只影响物质的物理性质,与其稳
定性无关,B项错误;由于液氯中CL分子间的作用力弱,液氯沸点低,极易挥发而被人体吸入引起中毒,
与共价键键能大小无关,C项错误;由于CCL与CH4结构相似,且均为共价化合物,CC14的相对分子质量
大于CH-其沸点也高于CH4的沸点,D项正确。
【例题2】铜是重要过渡元素,能形成多种配合物,如C/+与乙二胺(H2N—CH?—CH?—NH?)可形成如图所
示配离子。下列说法不正确的是()
A.Imol乙二胺分子中含有IINA个◎键
B.乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp3
C.Cu2+与乙二胺形成的配离子内部含有极性键、非极性键、配位键和离子键
D.乙二胺和三甲胺[分子式为N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高很多,原因为乙二胺分子间
可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键
【答案】C
HH
、斗1H
H[匕I
【解析】乙二胺的结构式为H11,所以1mol乙二胺分子中含有IINA个0键,A正确;乙二
胺分子中氮原子有3个◎键,还有一个孤电子对,轨道的杂化类型为sp3,B正确;CM+与乙二胺形成的配离
子内部含有H—N等极性键、C—C非极性键、配位键,但不含有离子键,C错误。
【例题3】B2O3的气态分子结构如图1所示,硼酸(H3BO3)晶体结构为层状,其二维平面结构如图2所示。
下列说法错误的是()
A.两分子中B原子分别采用sp杂化、sp2杂化
B.硼酸晶体中层与层之间存在范德华力
C.1molEBCh晶体中含有6moi氢键
D.硼原子可提供空轨道,硼酸电离的方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4「+H+
【答案】C
【解析】B原子最外层有3个电子,在图1分子中每个B原子只形成了2个◎键,且没有孤电子对,故采用
sp杂化,在图2分子中每个B原子形成了3个◎键,且没有孤电子对,故采用sp?杂化,A正确;由题中信
息可知,硼酸晶体为层状结构,类比石墨的晶体结构可知其层与层之间存在范德华力,故B正确;由图中
信息可知,每个硼酸分子有3个羟基,其0原子和H原子均可与邻近的硼酸分子形成氢键,平均每个硼酸
分子形成了3个氢键,因此,lmolH3BO3晶体中含有3moi氢键,故C错误;硼原子的2P轨道有空轨道,
水电离的OH-中氧原子有2个孤电子对,两者可形成配位键并破坏了水的电离平衡使溶液显酸性,其电离
+
方程式为H3BO3+H2O[B(0H)4]-+H,故D正确。
[例题4]
(1)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SHJ.6℃)之间,其原因是=
⑵[2021•湖南,18(2)①]硅和卤素单质反应可以得到SiX4o
SiX4的熔、沸点
SiF4SiCl4SiBr4Sil4
熔点/K
沸点/K
0℃时,SiF4>SiCl4>SiBn、SiL呈液态的是(填化学式),沸点依次升高
的原因是,气态S这4分子的空间结构是o
【答案】
(1)甲硫醇不能形成分子间氢键,而水和甲醇均能形成氢键,且物质的量相等时水比甲醇的氢键多
(2)SiCl4SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大正四面体形
【解析】
(2)由题给熔、沸点数据可知,时,四氟化硅为气态,四氯化硅为液态,四澳化硅、四碘化硅为固态;
SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,则分子的空间结构为正四面体形。
【例题5】有关分子的溶解性,解答下列各题:
(1)H2O2难溶于CS2,简要说明理由o
(2)ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCb、ZnBr2>Znb能够溶于乙醇、乙醛等有机溶剂,原因是。
(3)NH3、CH3cH2OH、CH3CHO都极易溶于水的原因是o
【答案】
(1)七。2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,生。2难溶于CS2
(2)ZnF2为离子化合物,ZnCL、ZnBr2>Znb的化学键以共价键为主,极性较小
(3)NH3、CH3CH2OH,CH3CHO都是极性分子,且都能与HzO形成氢键
「强提能•课后精练
1.(2223下•阶段练习)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。X只有1个s能级的电
子。YQs是一种平面正三角形分子。Z的p能级电子半充满。M元素焰色试验焰色呈黄色。下列说法不正
确的是
A.电负性:Z>Y>X,第一电离能:Z>Y>X
B.YQ3与ZX3能通过配位键化合
C.Y3Z3X6分子是苯的等电子体,结构相似
D.MYX’是一种离子化合物,溶于水能放出氢气
【答案】A
【详解】
X、Y、Z、M、Q五种短周期元素,原子序数依次增大。X只有1个s能级的电子,则X为H,M元素焰
色试验焰色呈黄色,则M为Na,Z的p能级电子半充满,则Z为N。YQs是一种平面正三角形分子,则Y
为B,Q为C1。
A.根据同周期从左到右电负性逐渐增大,同主族从上到下电负性逐渐减小,同主族从上到下电负性逐渐减
小,则电负性:Z>X>Y,根据同周期从左到右第一电离能呈增大趋势,但第HA族大于第niA族,第VA
族大于第VIA族,氢原子核外电子半满结构,第一电离能大于B,则第一电离能:Z>X>Y,故A错误;
B.YQ3(BCb)中B提供空轨道,Z\(NH3)中N提供孤对电子,YQ3与ZX、能通过配位键化合,故B正确;
C.KZ3X6(B3N3H6)分子是苯的等电子体,结构相似,故
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