第5讲　化学键　分子的结构与性质-2025年高考化学全国一轮

第5讲化学键分子的结构与性质备考导航复习目标1．认识化学键的含义；能从化学键变化的角度认识化学反应的实质。了解离子键和共价键的形成；了解常见离子化合物和共价化合物的形成过程；2．能识别典型的离子化合物和共价化合物。3．了解共价键的主要类型，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质。4．能利用杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间结构。5．能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性。6．能说明分子间作用力(含氢键)对物质熔点、沸点、溶解性等性质的影响熟记网络课前思考问题1判断碳化钙(CaC2)中的化学键类型及其化合物的类型。【答案】Ca2＋与Ceq\o\al(2－,2)之间是离子键，碳与碳之间是共价三键(非极性键)，所以碳化钙是离子化合物。问题2键的极性和分子的极性有怎样的关系？【答案】分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。a.以极性键结合成的双原子分子是极性分子，如：HCl、HF、HBr。b.以非极性键结合成的双原子分子是非极性分子，如：O2、H2。c.以极性键或非极性键结合成的多原子分子，有的是极性分子，也有的是非极性分子。多原子分子的极性，应由键的极性和分子的空间结构共同来决定，当分子中各个键的极性的向量和等于零时(结构对称)，是非极性分子，如CO2、BF3、CCl4；当分子中各个键的极性向量和不等于零时(结构不对称)，是极性分子，如SO2、NH3、H2O。1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)肼(H2N—NH2)分子中含2个孤电子对(√)(2)CO2和SO2的中心原子的杂化类型都是sp2(×)(3)甲醛分子呈平面三角形，键角约为120°(√)(4)丙酮分子中的碳原子杂化类型是sp2和sp3(√)(5)苯乙烯分子最多可以有16个原子共平面(√)(6)O3是含非极性键的非极性分子(×)(7)过氧化氢的结构如图所示，含极性键和非极性键，为极性分子(√)(8)BF3和AlF3都可以与F－形成配位键(√)2.(1)POeq\o\al(3－,4)中心原子价层电子对数为________，P原子的杂化类型为________，POeq\o\al(3－,4)的空间结构为________。SOeq\o\al(2－,4)中心原子S的杂化类型为________，其空间结构为________。(2)H2O与NH3的键角比较：H2O________NH3(填“＞”“＜”或“＝”)，分析原因：______________________________________。(3)SO2的价层电子对有____个，其空间结构是________形。(4)如图为S8的结构，S原子的杂化类型为________，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为。(5)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序是________________。(6)(2021·全国甲卷)①基态Si原子价层电子排布式为________；SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si原子采取的杂化类型为________。②甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,(7)AlCl3在178℃(8)(2023·北京卷)浸金时，S2Oeq\o\al(2－,3)作为配体可提供孤电子对与Au＋形成[Au(S2O3)2]3－。分别判断S2Oeq\o\al(2－,3)中的中心S原子和端基S原子能否作配位原子并说明理由：。【答案】(1)4sp3正四面体形sp3正四面体形(2)<NH3含有1个孤电子对，而H2O含有2个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大(3)3V(4)sp3S8相对分子质量比二氧化硫大，分子间范德华力强(5)NH3>AsH3>PH3(6)①3s23p2sp3②甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能形成，且水比甲醇的氢键多(7)分子sp3(8)S2Oeq\o\al(2－,3)中的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，不能作配位原子；端基S原子含有孤电子对，能作配位原子【解析】(1)POeq\o\al(3－,4)中P原子价层电子对数＝4＋eq\f(1,2)×(5＋3－2×4)＝4，且不含孤电子对，根据价层电子对互斥模型判断空间结构为正四面体形结构，中心原子的杂化方式为sp3。SOeq\o\al(2－,4)中心原子S原子价层电子对数为4＋eq\f(1,2)×(6＋2－4×2)＝4，无孤电子对，故SOeq\o\al(2－,4)的空间结构为正四面体形。(5)NH3、PH3、AsH3三者均为分子晶体，NH3存在分子间氢键，沸点最高，AsH3的相对分子质量比PH3大，分子间作用力强，沸点高，故三者的沸点由高到低的顺序是NH3>AsH3>PH3。3.(2023·辽宁卷)下列化学用语或表述正确的是(B)A.BeCl2的空间结构：V形B.P4中的共价键类型：非极性键C.基态Ni原子价层电子排布式：3d10D.顺－2－丁烯的结构简式：【解析】BeCl2的中心原子Be的价层电子对数为2，不含有孤电子对，因此BeCl2为直线形分子，A错误；基态Ni原子的价层电子排布式为3d84s2，C错误；顺－2－丁烯的结构简式为，D错误。4.(2023·广东卷)化合物XYZ4ME4可作肥料，所含的5种元素位于主族，在每个短周期均有分布，仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满，X的基态原子价层电子排布式为nsn－1，X与M同周期，E在地壳中含量最多。下列说法正确的是(A)A.元素电负性：E>Y>ZB.氢化物沸点：M>Y>EC.第一电离能：X>E>YD.YZ3和YEeq\o\al(－,3)的空间结构均为三角锥形【解析】Z为氢元素、M为磷元素、X为镁元素、E为氧元素、Y为氮元素。磷化氢、氨气、水均是分子晶体，氨气、水中都存在分子间氢键，沸点高，磷化氢中不存分子间氢键，沸点低，所以氢化物沸点：E＞Y＞M，B错误；同周期元素第一电离能自左向右总趋势逐渐增大，第ⅡA族和第ⅤA族第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：Y＞E＞X，C错误；NOeq\o\al(－,3)空间结构为平面三角形，D错误。考点1化学键知识梳理化学键1.定义：相邻的原子之间强烈的相互作用。2.分类化学键eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(离子键：带相反电荷的离子间的相互作用,共价键：原子间通过共用电子对所形成的,相互作用,金属键：金属离子与自由电子间的相互作用))化学反应的本质就是旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程。3.离子键与共价键的比较化学键离子键共价键成键微粒阴、阳离子原子成键本质静电作用共用电子对成键元素活泼的金属元素和活泼的非金属元素之间一般非金属元素之间存在离子化合物(NH4Cl、NH4NO3等铵盐由非金属元素组成，但含有离子键)共价化合物(如CO2、CH4)、非金属单质(如H2、O2)、某些离子化合物(如NaOH、Na2O2)离子化合物和共价化合物1.定义离子化合物：由离子键构成的化合物。共价化合物：以共用电子对形成分子的化合物。2.判断方法(1)根据化学键类型：含离子键的化合物，一定是离子化合物；只含共价键的化合物，一定是共价化合物。(2)根据化合物类型：大多数金属氧化物、强碱、大多数盐是离子化合物；一般非金属氢化物、非金属氧化物、有机物(有机盐除外)为共价化合物。(3)根据化合物性质：熔融状态能导电的为离子化合物；熔融状态不能导电的为共价化合物。电子式定义：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。写出下列物质的电子式：NaCl NaOH MgCl2NH4ClNa2O Na2O2HCl CO2 NH3HClO H2O2 N2【答案】考点2共价键知识梳理共价键的分类与特征1.共价键的分类(1)根据成键原子电子云重叠方式可分为σ键和π键。①σ键和π键的形成σ键H2的σ键形成：HCl的σ键形成：Cl2的σ键形成：π键大π键可用eq\i\pr\in(n,m,)表示，其中n、m分别代表参与形成大π键的原子个数和电子数，如苯分子中大π键表示为eq\i\pr\in(6,6,)。②σ键与π键的比较键型σ键π键成键方向沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称牢固程度键强度大，不易断裂键强度较小，容易断裂旋转可以旋转不可以旋转成键判断规律共价单键全是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σ键，另两个为π键(2)根据共价键的极性与否可分极性共价键(简称极性键)和非极性共价键(简称非极性键)。极性键产生的原因是成键的两个原子电负性不同，共用电子对向电负性大的元素偏移，造成共价键正、负电荷的中心不重合。非极性键成键的元素相同。(3)根据成键原子形成共用电子对的数目可分为共价单键(如碳碳单键含1个σ键)、共价双键(如碳碳双键含1个σ键、1个π键)和共价三键(如碳碳三键含1个σ键、2个π键)。(4)根据共用电子对是单方面提供还有配位键。①配位键：“电子对给予－接受”键。中心离子(或原子)提供空轨道，接受孤电子对。配体中的配位原子提供孤电子对，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。②配位键本质上属于共价键，配位键属于σ键。在NHeq\o\al(＋,4)中，虽然有1个N—H的形成过程与其他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。2.共价键的特征：饱和性、方向性。(1)饱和性：成键原子有几个未成对电子，通常就能形成几个共价键。(2)方向性：成键的原子沿着电子云最大的方向重叠而形成共价键。电子云重叠的程度越大，共价键越牢固。共价键的键参数1.键能：指气态分子中1mol化学键解离成气体原子所吸收的能量。(1)通常是298.15K、101kPa条件下的标准值。(2)CH4中的C—H键能是平均值。2.键长：是构成化学键的两个原子之间的核间距。3.键角：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。一般来说，键能越大，键长越短，分子越稳定。配合物1．配合物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。(1)中心离子(或原子)提供空轨道，接受孤电子对。如：H＋、Al3＋、B、Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋、Co2＋等。配体可以是中性分子(如：H2O、NH3和CO等)或离子(如：F－、Cl－、OH－、CN－、SCN－等)。配体中的配位原子提供孤电子对。2.配合物的组成{以[Cu(NH3)4]SO4为例}一般来说，配合物内界与外界之间为离子键，电荷相互抵消。3.配位数的确定(1)Ag＋配位数一般为2。(2)Cu2＋、Zn2＋配位数一般为4。(3)Fe2＋、Fe3＋配位数一般为6。4.配合物的形成实验实验操作实验现象离子方程式滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解滴加乙醇后析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2OCu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－滴加氨水后，试管中首先出现白色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解Ag＋＋NH3·H2O=AgOH↓＋NHeq\o\al(＋,4)AgOH＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O①先生成白色的AgCl沉淀②滴加氨水沉淀消失，得到澄清的无色溶液Ag＋＋Cl－=AgCl↓AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O溶液变红色Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3σ键和π键的识别与计算1.σ键和π键的识别(1)键线式呈现的结构，不能忽略省去的碳氢键。(2)含有苯环的结构，不能忽略苯环中的碳氢键。1mol苯分子中含有σ键的物质的量为12mol。乙炔分子中σ键和π键的数目之比是3∶2。HCOONa中σ键和π键的数目之比是3∶1。2.配合物中的σ键和π键(配位键是σ键)(1)由内界与外界形成的配合物：内界和外界之间一般是离子键，如[Cu(NH3)4]SO4中[Cu(NH3)4]2＋与SOeq\o\al(2－,4)之间是离子键，内界与外界中均含有σ键。1mol[Cu(NH3)4]SO4中含有σ键的物质的量为20mol。(2)无外界的配合物，直接计算内界中的σ键数目。1mol[Fe(CO)5]中含σ键的物质的量为10mol，含π键的物质的量为10mol。[及时巩固]判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)偏二甲肼(C2H8N2)的结构简式为(×)(2)N2H4的结构式：(×)(3)CO(NH2)2的结构简式：(√)(4)N2的结构式为N≡N(√)判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)CH3CHO分子中σ键与π键数目之比为6∶1(√)(2)胍()中σ键与π键的数目之比为3∶1(×)(3)N2分子中σ键和π键数目之比为1∶2(√)(4)1molSCN－中含有σ键的数目为4mol(×)(5)H2SO4分子中含有6个σ键(√)(6)1molCS2分子中含有2molσ键(√)(7)分子中σ键和π键数目之比为3∶1(×)(8)1mol[Cu(NH3)4]Cl2中含有σ键的数目为16mol(√)填空(1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心离子是________，配位原子是________，配位数是________，它的电离方程式是______________________________________。(2)向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是。(3)(2019·新课标Ⅰ卷)乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是__________________________________________，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。(4)(2023·全国甲卷)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供1对电子的N原子是________(填图中N原子的标号)。钴酞菁分子中，钴离子的化合价为________，氮原子提供孤对电子与钴离子形成________键。【答案】(1)Ag＋N2[Ag(NH3)2]OH=[Ag(NH3)2]＋＋OH－(2)先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解(3)乙二胺的2个N原子提供孤电子对与金属离子形成配位键Cu2＋(4)③＋2配位【解析】(3)由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子，因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2＋。(4)已知酞菁分子中所有原子共平面，则其分子中所有的C原子和所有的N原子均为sp2杂化，且分子中存在大π键，其中标号为①和②的N原子均有1对电子占据了1个sp2杂化轨道，其p轨道只能提供1个电子参与形成大π键，标号为③的N原子的p轨道能提供1对电子参与形成大π键，标号为③的N原子形成的N—H易断裂从而电离出H＋；钴酞菁分子中，失去了2个H＋的酞菁离子与钴离子通过配位键结合成分子，因此，钴离子的化合价为＋2，氮原子提供孤电子对与钴离子形成配位键。考点3常见分子(或离子)的空间结构知识梳理价层电子对互斥模型1.概念(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.推测分子的空间结构其中：a是中心原子的价层电子数(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，x是与中心原子结合的原子数。常见分子(或离子)的价层电子对互斥(VSEPR)模型和空间结构如表所示：价层电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对的排列方式VSEPR模型名称分子或离子的空间结构名称实例220直线形直线形CO2、CS2、BeCl2330平面三角形平面三角形BF3、SO3、NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)21V形SO2、O3、NOeq\o\al(－,2)440四面体形正四面体形CH4、CCl4、NHeq\o\al(＋,4)31三角锥形NF3、NH3、H3O＋22V形H2O、H2S杂化轨道理论1.中心原子杂化轨道的类型(1)sp3杂化(2)sp2杂化(3)sp杂化2.典型分子中心原子的杂化类型杂化类型分子迁移spBeCl2CO2、HC≡CH等sp2SO3BF3、等sp3CH4CCl4、NHeq\o\al(＋,4)、SiCl4、SiH4等(1)SOeq\o\al(2－,4)、POeq\o\al(3－,4)中心原子都是sp3杂化。(2)NOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)中心原子都是sp2杂化。(3)H2O(或H2S)、NH3(或PH3)的空间结构：分子杂化键角VSEPR结构H2O氧原子是sp3杂化，2个孤电子对分别占据2个杂化轨道由于孤电子对的排斥作用，使得键角小于109°28′，为105°V形NH3氮原子是sp3杂化，1个孤电子对占据1个杂化轨道由于孤电子对的排斥作用，使得键角小于109°28′，为107°三角锥形[常考判断]判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)CH4的键角是109°28′(√)(2)SO3分子是三角锥形(×)(3)碳酸分子中碳原子是sp2杂化(√)(4)烷烃中的碳原子都是sp3杂化(√)(5)金刚石中碳原子都是sp3杂化(√)(6)石墨中的碳原子都是sp杂化(×)(7)PCl3是三角锥形，PCl5是三角双锥形(√)(8)苯乙烯中最多有10个原子共平面(×)(9)POeq\o\al(3－,4)的空间结构为正四面体形(√)(10)ClOeq\o\al(－,2)的空间结构为V形(√)(11)ClOeq\o\al(－,4)中心原子杂化轨道类型为sp3(√)(12)HCHO与CO2分子中的中心原子的杂化轨道类型相同(×)(13)中C原子的杂化类型为sp2(×)(14)中采取sp3杂化的碳原子有2个(√)[及时巩固]比较下列分子或离子中键角大小。(1)H2O________H3O＋，NH3________NHeq\o\al(＋,4)。(2)SO3________CCl4，CS2________SO2。【答案】(1)＜＜(2)＞＞(1)已知ClOeq\o\al(－,2)为V形，中心氯原子周围有4对价层电子，ClOeq\o\al(－,2)中心氯原子的杂化轨道类型为________。(2)甲苯中C原子杂化轨道类型为___________________________________。(3)丙酮()分子中C原子杂化轨道类型为_____________。(4)草酸(H2C2O4)分子中C原子的杂化轨道类型为(5)尿素(H2NCONH2)分子中C、N原子的杂化轨道类型依次为________、________。(6)下列推测H2S和BF3的空间结构都正确的是________(填字母)。A.直线形，三角锥形B.V形，三角锥形C.直线形，正四面体形D.V形，平面三角形(7)[Ni(NH3)6]SO4中配体的空间结构是____________，阴离子的空间结构是____________________________________________________。【答案】(1)sp3(2)sp3、sp2(3)sp2、sp3(4)sp2(5)sp2sp3(6)D(7)三角锥形正四面体形填空(1)BFeq\o\al(－,4)的空间结构是______________。(2)NHeq\o\al(－,2)的空间结构为______________。(3)SOeq\o\al(2－,4)的空间结构为______________。(4)分子中碳原子的杂化轨道类型是________。(5)化合物分子中发生sp2和sp3杂化的碳原子数目之比为________。(6)分子中碳原子的杂化轨道类型有________种。(7)分子中C原子的杂化轨道类型为________。(8)分子中碳原子和氧原子杂化类型分别为________、________。【答案】(1)正四面体形(2)V形(3)正四面体形(4)sp2、sp3(5)5∶1(6)3(7)sp2(8)sp2sp3中心原子杂化类型与分子(或离子)空间结构的判断1.中心原子杂化类型的判断(1)根据中心原子价层电子对数判断中心原子的价层电子对数依次为4、3、2，杂化类型依次为sp3、sp2、sp。(2)根据“杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数”进行判断①C原子2个σ键：sp杂化；3个σ键：sp2杂化；4个σ键：sp3杂化。如CH3CH3中的碳原子采取sp3杂化；乙烯和甲醛中的碳原子采取sp2杂化；苯环中的碳原子采取sp2杂化；乙炔分子中碳原子采取sp杂化。②N原子2个σ键：sp2杂化；3个σ键：sp3杂化。如H—N=N—H中N原子形成2个σ键，还有1个孤电子对，N原子的杂化类型为sp2。③O原子或S原子2个σ键：sp3杂化。如H2O2的分子结构式为H—O—O—H，O原子形成2个σ键，还有2个孤电子对，O原子的杂化类型为sp3。2.分子(或离子)空间结构的判断价层电子对数eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＝4sp3杂化\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无孤电子对，正四面体形,1个孤电子对，三角锥形,2个孤电子对，V形)),＝3sp2杂化\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(无孤电子对，平面三角形,1个孤电子对，V形)),＝2sp杂化直线形))如OF2空间结构的判断：O原子的价层电子对数：eq\f(6＋2,2)＝4(sp3杂化)。氧原子形成2个σ键，有2个孤电子对，OF2的空间结构呈V形。考点4共价键的极性知识梳理非极性分子与极性分子的判断键的极性与分子的极性分子类型典型分子键的极性空间结构分子极性三原子分子O3、H2O、SO2极性键V形极性分子CS2、CO2极性键直线形非极性分子四原子分子NH3极性键三角锥形极性分子BF3、SO3极性键平面正三角形非极性分子P4非极性键正四面体形非极性分子五原子分子CH3Cl极性键四面体形极性分子CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子键的极性对化学性质的影响1.CF3COOH的酸性强于CCl3COOH，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，C—F的极性大于C—Cl，导致三氟乙酸分子的羧基中的O—H的极性更大，更易电离出氢离子。2.羧酸分子中羧基所连基团中电负性大的原子越多，酸性越强，如酸性：CH2ClCOOH<CHCl2COOH<CCl3COOH。3.烃基(R—)是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱。如酸性：HCOOH>CH3COOH>C2H5COOH。[及时巩固](2023·山东卷)下列分子属于极性分子的是(B)A.CS2 B.NF3C.SO3 D.SiF4【解析】CS2的空间结构为直线形，分子中正、负电荷中心重合，属于非极性分子，A不选；NF3的空间结构为三角锥形，分子中正、负电荷中心不重合，NF3属于极性分子，B选；SO3的空间结构为平面正三角形，分子中正、负电荷中心重合，SO3属于非极性分子，C不选；SiF4的空间结构为正四面体形，分子中正、负电荷中心重合，SiF4属于非极性分子，D不选。下列说法正确的是(D)A.键的极性：Cl—I＜Br—IB.P4为极性分子C.IF3是由极性键构成的非极性分子D.CCl4和CO2均为含有极性键的非极性分子【解析】电负性：Cl>Br，则键的极性：Cl—I>Br—I，A错误；P4为非极性分子，B错误；IF3是由极性键构成的极性分子，C错误。下列说法正确的是(D)A.Si—Cl是极性键，所以SiCl4为极性分子B.S8()为极性分子C.Cl2和SO3均属于非极性分子，所以它们在水中的溶解度都很小D.H2O是由极性键构成的极性分子【解析】SiCl4为非极性分子，A错误；S8为非极性分子，B错误；Cl2能溶于水，也能与水发生反应，SO3能与水发生反应，C错误。分子极性的判断1.共价键极性和分子极性的关系2.判断分子极性的方法(1)ABm型分子中，若中心原子化合价的绝对值等于该元素的价层电子数(最高正价)，该分子为非极性分子。如PCl3、PCl5分别为极性分子和非极性分子。(2)根据中心原子是否有孤电子对。对于ABm型分子，A为中心原子，若A上有孤电子对，则分子为极性分子，如H2O、NH3中O、N原子上分别有2个、1个孤电子对；若A上无孤电子对，则分子为非极性分子，如CH4、CO2、BF3中C、C、B原子上均无孤电子对。考点5分子间作用力知识梳理范德华力及其对物质性质的影响1.相对分子质量越大，范德华力越大组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：F2<Cl2<Br2<I2；CF4<CCl4<CBr4。2.分子的极性越大，范德华力也越大如CO是极性分子，N2是非极性分子，CO分子间的作用力大于N2，因此熔、沸点：CO>N2。氢键及其对物质性质的影响1.氢键的定义已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力叫作氢键。2.氢键表示方法通常用X—H…Y表示，其中X和Y为F、O、N等中的一种，“—”表示共价键，“…”表示氢键。HF分子间的氢键乙酸以分子间氢键缔合成的二聚体结构邻羟基苯甲醛分子内形成了氢键3.氢键形成条件氢原子两边的A原子和B原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的原子半径。A、B的电负性越强、半径越小，形成的氢键就越强。4.氢键分类(1)分子间氢键(如)。(2)分子内氢键(如，其分子内氢键可表示为)。5.氢键对物质物理性质的影响(1)分子间形成氢键会使物质具有较高的熔、沸点①沸点：CH3CH2OH>CH3OCH3，原因是C2H5OH分子间形成了氢键。②如图所示，第二周期的NH3、H2O、HF的沸点分别与其同主族(ⅤA、ⅥA、ⅦA)的氢化物比较，沸点出现“反常的高”的原因是存在分子间氢键。(2)氢键会使物质更易溶于水如NH3、C2H5OH、CH3COOH、H2O2等易溶于水(该分子与水分子间形成了氢键)。(3)氢键与一些特殊现象①接近水的沸点时水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些(解释：接近水的沸点的蒸气中存在一定量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子)。②HF分子的相对分子质量测定结果比理论值偏大(解释：HF分子间通过氢键形成缔合分子，使测定结果偏大)。①氢键不是化学键，与化学键相比氢键是一种较弱的作用力。氢键的作用力一般大于范德华力。②邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键，对羟基苯甲酸可以形成分子间氢键。因此沸点：小于。③硝酸也可以形成分子内氢键。溶解性1.“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。如乙醇(极性溶剂)易溶解乙酸、乙酸乙酯(极性溶质)；苯、四氯化碳等(非极性溶剂)易溶解Br2、I2、萘等(非极性溶质)。2.若存在氢键，则溶质和溶剂之间的氢键作用力越大，溶解性越好。如NH3极易溶于水。3.“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇的结构简式为CH3CH2OH，其中的—OH与水分子中的—OH相近，因而乙醇能与水互溶；而戊醇中烃基较大，其中的—OH跟水分子中的—OH的相似因素小很多，因而与乙醇相比，戊醇在水中的溶解度明显减小。影响分子溶解性的因素1.首先考虑有无氢键，如氨气极易溶于水，主要是氨气与水分子之间形成氢键。2.若无氢键，则考虑“相似相溶”原理，如HCl极易溶于水，HCl与水分子之间不存在氢键，所以考虑HCl与水分子均为极性分子，根据“相似相溶”，HCl易溶于水。3.最后考虑分子是否与水反应，如Cl2既不是极性分子，也不能与水分子形成氢键，但氯气能溶于水，是因为氯气能与水发生反应。[及时巩固]下列说法正确的是(B)A.NH3极易溶于水主要是因为NH3分子间存在氢键B.易溶于水是因为该分子与水分子之间能形成氢键C.维生素C()含碳原子较多，故难溶于水D.A()在水中的溶解性比B()在水中的溶解性好【解析】NH3极易溶于水主要是因为NH3能与水形成分子间氢键，A错误；维生素C中含有较多的羟基，羟基具有亲水性，维生素C易溶于水，C错误；B中含有羟基可以和水分子形成氢键，在水中的溶解度大于A，D错误。下列说法错误的是(B)A.HCl、HBr、HI熔、沸点依次升高B.H3BO3晶体中存在的作用力只有共价键C.H2S的沸点低于H2OD.胍()分子间能够形成氢键【解析】HCl、HBr、HI分子间不存在氢键，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，A正确；H3BO3晶体中存在的作用力除了共价键，还存在分子间作用力，B错误；H2O分子间存在氢键，H2S分子间不存在氢键，H2S的沸点低于H2O，C正确；胍分子中H原子与N原子相连，可以与另外一个分子中的N原子形成氢键，D正确。考点6手性分子知识梳理手性异构(对映异构)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，在三维空间里不能重叠的现象。手性分子具有手性异构体的分子。手性碳原子在有机物分子中，碳原子连有4个不同基团或原子。如中标*的碳原子为手性碳原子。[及时巩固]下列说法不正确的是(D)A.存在对映异构现象B.分子与分子中均含有手性碳原子C.分子中含有2个手性碳原子D.与足量H2反应后的有机产物中含有3个手性碳原子【解析】该分子中与羧基相连的C原子为手性碳原子，存在对映异构体，A正确；两分子中与氧原子相连的C原子均为手性碳原子，B正确；该分子中与“Br”和“COOCH3”相连的C原子均为手性碳原子，C正确；与足量H2反应生成(标*的C原子为手性碳原子)，有4个手性碳原子，D错误。1.(2023·北京卷)下列事实不能通过比较氟元素和氯元素电负性进行解释的是(A)A.F—F的键能小于Cl—Cl的键能B.三氟乙酸的Ka大于三氯乙酸的KaC.氟化氢分子的极性强于氯化氢分子的极性D.气态氟化氢中存在(HF)2，而气态氯化氢中是HCl分子【解析】F原子半径小，电子云密度大，两个原子间的斥力较强，F—F不稳定，因此F—F的键能小于Cl—Cl的键能，与电负性无关，A选；氟元素的电负性大于氯元素的电负性。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大，更容易电离出氢离子，酸性更强，B不选；氟的电负性大于氯的电负性，F—H的极性大于Cl—H的极性，导致HF分子极性强于HCl，C不选；氟化氢分子间可以形成氢键，因此气态氟化氢中存在(HF)2.(2023·福州5月模拟)科学家发现一种新型的离子液体，其阴离子(TFSA－)结构如图所示。X、Y、Z、W、M为短周期主族元素，原子序数依次递增，M和Z价层电子数相同。下列说法正确的是(D)A.简单氢化物的热稳定性：Z>WB.最高价氧化物的水化物的沸点：Y>MC.元素的第一电离能：X<Y<Z<WD.该阴离子中X、M、Y三种原子的杂化轨道类型均为sp3【解析】X是C，Y为N，Z是O，W是F，M是S。同周期元素从左到右非金属性增强，气态氢化物的稳定性增强，简单氢化物的热稳定性：H2O<HF，A错误；硝酸易挥发、硫酸难挥发，沸点：HNO3<H2SO4，B错误；同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，N原子2p能级半充满，结构稳定，第一电离能大于同周期相邻元素，元素的第一电离能：C<O<N<F，C错误；该阴离子中C原子形成4个σ键，无孤电子对，S原子形成6个共价键，无孤电子对，其中有4个σ键；N原子价层电子对数为4，所以三种原子的杂化轨道类型均为sp3，D正确。3.(2023·菏泽一模)Fe3＋的配位化合物较稳定且运用广泛。它可与H2O、SCN－、Cl－、F－等形成配离子使溶液显色。如：显浅紫色的[Fe(H2O)6]3＋、红色的[Fe(SCN)6]3－、黄色的[FeCl4]－、无色的[FeF6]3－。某同学按如图步骤完成实验：已知Fe3＋与SCN－、F－在溶液中存在以下平衡：Fe3＋＋6SCN－[Fe(SCN)6]3－(红色)；Fe3＋＋6F－[FeF6]3－(无色)下列说法不正确的是(C)A.Ⅰ中溶液呈黄色可能是由Fe3＋水解产物的颜色引起的B.F－与Fe3＋的配位能力强于SCN－C.为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3＋的颜色，可向该溶液中加入稀盐酸D.向溶液Ⅲ中加入足量的KSCN固体，溶液可能再次变为红色【解析】[Fe(H2O)6]3＋为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，原因可能是Fe3＋发生水解生成红褐色Fe(OH)3，与浅紫色[Fe(H2O)6]3＋形成混合体系，使溶液呈黄色，A正确；加入NaF后溶液Ⅱ由红色变为无色，说明[Fe(SCN)6]3－转变为[FeF6]3－，反应更易生成[FeF6]3－，说明F－与Fe3＋的配位能力强于SCN－，B正确；为了观察到浅紫色，需要除去红褐色，即抑制铁离子的水解，所以可向溶液中加稀硝酸，加稀盐酸会生成黄色的[FeCl4]－，C错误；向溶液Ⅲ中加入足量的KSCN固体，可使平衡Fe3＋＋6SCN－[Fe(SCN)6]3－正向移动，溶液可能再次变为红色，D正确。4.(2023·山东卷)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键(Πeq\o\al(5,3))。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为________；O—Cl—O键角________Cl—O—Cl键角(填“＞”“＜”或“＝”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O的键长并说明原因：___________________________________________________________________________________________________。【答案】sp2＞ClO2分子中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长，其原因是ClO2分子中既存在σ键，又存在大π键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中Cl—O的键长较小，而Cl2O只存在普通的σ键【解析】由ClO2中存在Πeq\o\al(5,3)可以推断：Cl原子提供1对电子，一个O原子提供1对电子，另一个O原子提供1个电子。这5个电子处于互相平行的p轨道形成大π键Πeq\o\al(5,3)，Cl原子提供孤电子对与其中一个O原子形成配位键，与另一个O原子形成的是普通的共价键(σ键，这个O原子只提供了一个电子参与形成大π键)，Cl原子的价层电子对数为3，则Cl原子的轨道杂化方式为sp2。第5讲化学键分子的结构与性质1.(2023·江苏卷)反应NH4Cl＋NaNO2=NaCl＋N2↑＋2H2O应用于石油开采。下列说法正确的是(C)A.NHeq\o\al(＋,4)的电子式为B.NOeq\o\al(－,2)中N元素的化合价为＋5C.N2分子中存在N≡ND.H2O为非极性分子【解析】NHeq\o\al(＋,4)的电子式为，A错误；NOeq\o\al(－,2)中N元素的化合价为＋3，B错误；H2O为极性键构成的极性分子，D错误。2.(2023·江苏卷)下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是(A)A.H2具有还原性，可作为氢氧燃料电池的燃料B.氨极易溶于水，液氨可用作制冷剂C.H2O分子之间形成氢键，H2O(g)的热稳定性比H2S(g)的高D.N2H4中的N原子与H＋形成配位键，N2H4具有还原性【解析】氨气易液化，汽化时吸收热量，与氨气易溶于水没有关系，B错误；氢键影响物质的溶解度和熔、沸点，与稳定性无关，C错误；N2H4中的N原子与H＋形成配位键与N2H4具有还原性无关，D错误。3.(2023·湖南卷)下列有关物质结构和性质的说法错误的是(A)A.含有手性碳原子的分子叫做手性分子B.邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点C.酰胺在酸或碱存在并加热的条件下可发生水解反应D.冠醚(18－冠－6)的空穴与K＋尺寸适配，二者能通过弱相互作用形成超分子【解析】有手性异构体的分子被称为手性分子，A错误；邻羟基苯甲醛中含有分子内氢键，分子内氢键可以降低物质的熔、沸点，因此邻羟基苯甲醛的熔、沸点低于对羟基苯甲醛的熔、沸点，B正确；酰胺在酸性条件下反应生成羧酸和胺，在碱性条件下反应生成羧酸盐和氨气，二者均为水解反应，C正确；超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间作用力形成的分子聚集体，分子间作用力是弱相互作用，冠醚(18－冠－6)的空穴大小为260～320pm，可以适配K＋(276pm)、Rb＋(304pm)，冠醚与离子之间形成配位键，通过弱相互作用形成超分子，D正确。4.尿素CO(NH2)2是一种高效化肥，也是一种化工原料。反应CO2＋2NH3CO(NH2)2＋H2O可用于尿素的制备。下列有关说法不正确的是(D)A.NH3与CO(NH2)2均为极性分子B.N2H4分子的电子式为C.NH3的键角大于H2O的键角D.尿素分子σ键和π键的数目之比为6∶1【解析】NH3与CO(NH2)2空间结构不对称，均为极性分子，A正确；根据N2H4的结构式可知，B正确；NH3与H2O分子中心原子价层电子对数均为4，但前者有1个孤电子对、后者有2个孤电子对，所以H2O的键角小于NH3的键角，C正确；CO(NH2)2分子中σ键和π键的数目之比为7∶1，D错误。5.下列说法正确的是(B)A.SO2分子的键角为120°B.HClO与H2O能形成分子间氢键C.NHeq\o\al(＋,4)与ClOeq\o\al(－,4)的空间结构不同D.SO2Cl2分子中S原子的轨道杂化方式为sp2杂化【解析】SO2分子中S原子的价层电子对数为3、孤电子对数为1，SO2分子的空间结构为V形，键角小于120°，A错误；NHeq\o\al(＋,4)与ClOeq\o\al(－,4)中心原子价层电子对数都为4、孤电子对数为0，空间结构均为正四面体形，C错误；SO2Cl2分子中S原子的价层电子对数为4，S的轨道杂化方式为sp3，D错误。6.反应2NH3＋NaClO=N2H4＋NaCl＋H2O用于合成N2H4。下列说法不正确的是(A)A.NH3的空间结构为平面三角形B.NaClO的电子式为Na＋[eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－C.N2H4含有极性键和非极性键D.H2O和N2H4之间可以形成氢键【解析】NH3分子中N原子的价层电子对数为4、孤电子对数为1，NH3的空间结构为三角锥形，A错误。7.(2023·齐鲁名校联考)＋3价铬的卤化物有CrF3、CrCl3等，制备三氯化铬的主要反应有Cr2O3＋3CCl4eq\o(=,\s\up17(△))2CrCl3＋3COCl2。CrCl3溶于水得到的配合物为[Cr(H2O)4Cl2]Cl。已知CrCl3、CrF3的熔点依次为83℃、1100℃。下列说法正确的是(D)A.[Cr(H2O)4Cl2]Cl的中心离子配位数为10B.1mol[Cr(H2O)4Cl2]Cl和足量硝酸银溶液反应生成3molAgClC.CrCl3和CrF3晶体类型相同D.CCl4是极性键形成的非极性分子【解析】[Cr(H2O)4Cl2]Cl中H2O和Cl－与Cr3＋形成配位键，配位数为6，A错误；1mol[Cr(H2O)4Cl2]Cl只能电离1molCl－，则与足量硝酸银溶液反应生成1molAgCl，B错误；已知CrCl3、CrF3的熔点依次为83℃、1100℃，CrCl3是分子晶体，CrF3是离子晶体，二者的晶体类型不同，C错误。8.下列说法正确的是(A)A.1mol分子中σ键的数目为48molB.分子中σ键和π键数目比为7∶1C.1mol中含有1mol碳氧π键D.1mol中含有5mol碳氧σ键【解析】该物质中σ键和π键数目比为13∶1，B错误；该物质中含有2mol碳氧π键，C错误；该物质中含有6mol碳氧σ键，D错误。9.(2023·浙江卷)下列化学用语表示正确的是(D)A.H2S分子的球棍模型：B.AlCl3的价层电子对互斥模型：C.KI的电子式：Keq\o\al(·,·)eq\o(I,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)D.CH3CH(CH2CH3)2的名称：3－甲基戊烷【解析】H2S分子是V形结构，A错误；AlCl3中心原子价层电子对数为3＋eq\f(1,2)(3－1×3)＝3＋0＝3，其价层电子对互斥模型为平面三角形，B错误；KI是离子化合物，其电子式为K＋[eq\o\al(·,·)eq\o(I,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]－，C错误。10.(2023·湖北卷)W、X、Y、Z为原子序数依次增加的同一短周期元素，其中X、Y、Z相邻，W的核外电子数与X的价层电子数相等，Z2是氧化性最强的单质，4种元素可形成离子化合物(XY)＋(WZ4)－。下列说法正确的是(A)A.分子的极性：WZ3<XZ3B.第一电离能：X<Y<ZC.氧化性：X2Y3<W2Y3D.键能：X2<Y2<Z2【解析】W为B，X为N，Y为O，Z是F。BF3空间结构为平面三角形，为非极性分子，NF3空间结构为三角锥形，为极性分子，则分子的极性：WZ3<XZ3，A正确；同周期从左到右元素第一电离能呈增大趋势，N原子价层电子排布为半满稳定结构，其第一电离能大于同周期相邻的元素，则第一电离能：Y<X<Z，B错误；氧化性：N2O3＞B2O3，C错误；氮气中含氮氮三键，键能较大，D错误。11.(2023·安庆二模)有机金属氯化物由原子序数依次增大的短周期主族元素X、Y、Z、M、N组成，部分结构如图所示，基态原子M核外电子所占据原子轨道全充满，N元素的价层电子排布式为nsn－1np2n－1。下列说法错误的是(B)A.YN4为正四面体形结构B.氢化物的沸点：Z>YC.Z元素的第一电离能比同周期相邻元素的大D.与M同族元素的基态原子最高能级的电子云轮廓图呈球形【解析】X、Y、Z、M、N分别为H、C、N、Mg、Cl。CCl4中心原子价层电子对数为4，无孤电子对，为正四面体形结构，A正确；没有说明简单氢