高中化学选修3之知识讲解-《分子结构与性质》全章复习与巩固-提高

电解原理的应用

【学习目标】

1、了解物质中存在的作用及强弱判断：

2、学会用价键理论预测和判断分子的空间构型;

3、掌握配合物的结构和组成判断；

4、理解分子性质的预测和判断方法。

【知识网络】

键能

共价键——CT键和7T键键长键参数共价键

I键角J

分子结构价层电子对互斥理论化学键微

分

分子的立体结构离子键粒

子

杂化轨道理论间

结

等电子原理的

构金属键

相

与

配合物的结构和性质-----------------------——配位键互

性

作

质r极性分子1

分子的极性相似相溶原理用

I非极性分子J

分子的性质熔、沸点1影响物质的物理性质「氢键

分子的物理性质分子间作用力

溶解度范德华力

I手性分子和无机含氧酸的酸性

【要点梳理】

要点一、共价键与分子间作用力的本质及对物质性质的影响

1、共价键的类型和成键方式

本质:原子之间形成共用电子对（或原子轨道重叠）

特征:具有方向性和饱和性

■键世”电子云呈轴对称（如s-sCT键、s-pa键、p-pCT键）

成键方式’特征

共h键厘电子云分布的界面图像关于通过键轴的一个平面对称（如p-pT键）

价［共价单键——a键

键规律，共价双键——1个。键、I个b键

,共价三键——1个。键、2个e键

/键能（键能越大，共价键越稳定）

用于衡量共价键的稳定性

键参数键长（键长越短，共价键越稳定）

’决定分子的空间构型

,键角（描述分子空间结构的参数）

【注意】①s—s。键没有方向性。

②通常情况下。键比n键稳定，但N2分子中“键比。键稳定。

2、共价键与分子间作用力的比较

共价键分子间作用力

比较、

非极性犍极性键配位键范德华力氢键

相邻原子间通过共用电子对（电子云重登）与原子核间

本质电性作用电性作用

的静电作用

成键原子一方有

成键原子得、失电成键原子得、失电

孤电子对（配位有分子存在；分子间距离分子中存在H-X键,X为电

形成条件子能力相同（同子能力差别较小

体）,另一方有空适当负性较大的F、O、N

种非金属）（不同种非金属）

轨道（中心原子）

特征有饱和性和方向性无饱和性和方向性有饱和性和方向性

强度共价键〉氢键〉范德华力

①随分子极性的增大而增

对于A—H…B,A、B的电负

大;②组成和结构相似的物

影响因素成键原子半径越小，键长越短.键能越大,共价键越稳定性越强，半径越小，形成的氢

质，相对分子质量越大，分

键就越强

子间作用力越强

①影响物质的熔点、沸点、

分子间氢键的存在，使物质

主要影响物质的化学性质。共价键越强,分子越稳定，溶解性等物理性质;②组成

对物质性的熔、沸点升高，在水中的溶

化学性质越不活泼。如Ei>>E—>E_,,稳和结构相似的物质,随着相

质的影响u解性增大，如熔、沸点:凡0>

定性HF>HCl>HBr>HI对分子质量的增加,物质的

H,S,HE>HC1,NH>PH,

熔、沸点升高3

♦A—H…B—

表示方法

0：：0H：C1：H：N：HA、B为电负性大的元素，如

（电子式）

N、O、F

单质（如。2），共价

共价化合物（如离子化合物（如分子间（如HF、H?O、NH,及

化合物（如

存在HC1）,离子化合NH,C1）,配合物分子问含一0H的分子之间）、分子

耳。2）,离子化合

物（如NaOH）［如Fe（SCN）J内（如对羟基苯甲醛）

物（如go?）

【注意】①氢键不是化学键（原因：氢键是分子间一种较弱的作用力）。

②共价键影响结构特殊的物质（如原子晶体，后面将学到）的物理性质。

③化学键和分子间作用力都是电性作用。

要点二、分子空间构型的判断

杂化轨道理论、价层电子对互斥理论预测分子的空间构型

价层电子成键电子孤电子电子对分子分子空间实例

价

层对数对数对数空间构型类型构型

电220直线型AB直线形BeCb、CO?、CS2

子2

对三角形平面直角形

330AB3BF3、SO3、BCI3

互21ABV形SnBf2

斥2

理四面体形正四面体形+

440AB4CH4、CCI4、NH4

论31三角锥形

AB3NH3、PC13、PH3

形

22AB2VH2O>H2S

杂杂化类型杂化轨道杂化轨道间夹角分子空间构型实例

化数目类型

轨直线形

SP2180°AB2BeC12、CO2、CS2

道SP?平面三角形HCHO

3120°AB3

理V形SO

AB22

论Sp3正四面体形

4109°28'AB4CH4、CCI4

三角锥形+

AB3NH3、H3O

V形

AB2H2O

【注意】当中心原子上没有孤电子对时，杂化轨道理论和价层电子对互斥理论对分子空间构型的预测结论一

致。

要点三、分子的性质

1、分子类型与分子极性、空间构型、共价键类型的关系

分子类型空间构型键角键的极性分子极性常见物质

A———非极性分子He>Ne、Ar等

直线（对称）形—非极性键非极性分子。2、N2等

A2H2S

AB直线（非对称）形—极性键极性分子HX、CO、NO等

直线（对称）形极性键非极性分子CO,BeCb等

AB2180°2

V（不对称）形极性键极性分子

A2B<180°H2O>H2s等

正三角（对称）形极性键非极性分子BF3、SO3等

AB3120°

三角锥（不对称）形极性键极性分子

AB3<120°N%、PCL等

正四面体（对称）形极性键非极性分子CH,CCI4等

AB4109°28'4

【注意】①由成键原子的类型判断键的极性，由分子空间构型的对称性判断分子的极性。

②极性分子中一定有极性键，可能有非极性键（氏。2）;非极性分子中不一定有非极性键（CM）;只含非极

性键的分子一定是非极性分子。

③“相似相溶规律”：具有相同极性或结构相似的溶质和溶剂，溶质在溶剂中的溶解性较大。

2、手性碳原子、手性异构体与手性分子

CH,

HO—eC—COOH

①手性碳原子：连接四个不同原子或基团的碳原子，称为手性碳原子，常用*C表示。如H。

②手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间

里不能重叠，这对分子互称为手性异构体。

③手性分子：含有手性异构体的分子叫做手性分子。

3、无机含氧酸分子的酸性

对于同一种元素的不同含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。例如：酸性HC1O<HC1O2<

HC1O3<HC1O4,H2sO3VH2sO4等。

将含氧酸的化学式写成（HO）mROn的形式，则n越大，含氧酸的酸性越强。

要点四、配合物理论

［配合物:金属离子（或原子）与某些分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位

、化合物，简称配合物。^Fe（SCN）3,Na3［AlFj^

定义配位键:一方提供孤电子对，另一方提供空轨道，形成的这类“电子对给予-接受键”

称为配位键。配合物和H3（T、NH；、［CU（H2O）J2♦等中含有配位键

,配位体:含有孤电子对的分子或离子，如NH-HQ'Cr、Br-、「、CN-等，提供孤电子

配对的原子叫配位原子

盒组成中心离子:一般是金属离子，特别是过渡金属离子，如Cu"、Fe'♦等

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

.内界与外界:配离子称为内界，与内界发生电性匹配的阳离子（或阴离子）称为外界

结构:配合物中配位体有两种或多种且在空间排列方式不同时会产生几何异构体［如

口（NHJHCU的顺式和反式异构体］

应用:应用于检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成等实验研究，染色、电镀、硬水

软化、金属冶炼等生产领域，激光材料、超导材料、抗癌药物、特殊催化剂等研究领域

要点五、分子中的原子的价层电子（主族元素）是否达到8e一结构的判断

分子中的原子的价层电子（主族元素）是否达到8e一结构的判断的要点:

1、H原子为2e—的结构。

2、由电子式判断（一目了然）。

3、由分子中各元素的化合价与各原子的价电子数判断：

分子中原子的价层电子数=I化合价I+价电子数

【典型例题】

类型一、共价键类型的判断

例1、1molCCh中含有的。键数目为。

【思路点拨】

1个单键1个双键1个三键

。键数目111

”键数目012

【答案】2X6.02X1（）23个（或2mol）

【解析】1个CO2分子内含有2个碳氧双键，1个双键中含有1个。键和1个页键，则1molCO2中含有2moi

。键。

【总结升华】关于共价键的判断，首先要分析成键两原子电负性。当成键两原子电负性较大时，开成的键为

离子键；当成键两种非金属原子电负性相同时.，成键为非极性共价键；只有两原子电负性差别不大时才会形成极

性共价键。

举一反三：

HCHO

【变式1】关于化合物OHCH，下列叙述正确的有。

A.分子间可形成氢键

B.分子中既有极性键又有非极性键

C.分子中有7个。键和1个“键

D.该分子在水中的溶解度大于2—丁烯

【答案】BD

【解析】该分子间不能形成氢键；该分子中有9个。键和3个“键，C项错误；该分子中含有醛基，其中的

氧原子与H2O中的氢原子间可形成氢键，所以其溶解度大于2—丁烯。

类型二、判断分子或离子的空间构型和中心原子的杂化轨道类型

2

例2、(1)H2Se的酸性比H2s(填“强”或“弱气态SeCh分子的立体构型为，SO3

一离子的立体构型为。

(2)N03-的空间构型是(用文字描述)。

(3)在BF3分子中，F—B—F的键角是,B原子的杂化轨道类型为,BF3和过量NaF作用可

生成NaBF4,BFJ的立体构型为。

【思路点拨】

中心原子的孤电子对数确定中心原子的杂化”|分子的立

轨道类型—>除构型

和。键电子对数

【答案】(1)强平面三角形三角锥形

(2)平面三角形

(3)120°sp?正四面体

【解析】(1)SeO,中Se上的价层电子对数=1(6—3X2)+3=3(。键电子对数为3,孤电子对数为0),SO?

2

一中S上的价层电子对数=』(6+2—3X2)+3=4(。键电子对数为3,孤电子对数为1),由价层电子对互斥理论可

2

判断出SeO„SO32-的立体构型分别为平面三角形和三角锥形。

(2)NCH「中N原子上的价层电子对数='(5+1—3X2)+3=3,与NO「中。键电子对数相等，说明NO「中N

2

原子上无孤电子对，因此NO3一的空间构型为平面三角形。

(3)依据价层电子对互斥理论可计算出中心原子的孤电子对数=」(3—3*1)=0,所以BF3分子为平面正三

2

角形结构,F—B—F的键角是120。，B原子的杂化轨道类型为sp?杂化;在BFJ中心原子上的孤电子对数=；(3+1

-4X1)=0,所以BFJ的立体构型为正四面体。

【总结升华】判断分子的立体结构，经常用到价层电子对互斥理论以及杂化轨道理论。在本题中，需要准确

求算出分子或离子中的中心原子价层电子数，这是解答这一类题目的关键。然后再根据几个模型就能以解答微粒

的构型。

例3、石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其

平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。

(1)图甲中，1号C与相邻C形成。键的个数为。

(2)图乙中，1号C的杂化方式是,该C与相邻C形成的键角(填“或“=")

图甲中1号C与相邻C形成的键角。

(3)若将图乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有(填

元素符号)。

(4)石墨烯可转化为富勒烯(C60),某金属M与C«)可制备一种低温超导材料，晶胞如图丙所示，M原子

位于晶胞的棱上与内部。该晶胞中M原子的个数为,该材料的化学式为。(该问涉及知识点将

在第三章第一节学习)

【答案】(1)3(2)sp3<(3)0、H(4)12M3c

【解析】(1)由题图甲中1号C原子采取sp2杂化，形成平面正六边形结构可知，1号C与相邻C形成3

个。键。

（2）题图乙中1号C原子除结合原来的三个C原子外，还与一个0形成共价键，故以sp3方式杂化，其键

角小于sp2杂化时的120°。

（3）氧化石墨烯中的H、O原子可分别与H2O形成氢键。

（4）根据“均摊法”计算。晶胞中M的个数：12x'+9=12；C60的个数：8xl+6xl=4,所以其化

482

学式可表不为M3c60。

举一反三：

【变式1】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，W、X原子的最外层电子数之比为4：3,Z

原子比X原子的核外电子数多4。下列说法正确的是（）

A.W、Y、Z的电负性大小顺序一定是Z>Y>W

B.W、X、Y、Z的原子半径大小顺序可能是W>X>Y>Z

C.Y、Z形成的分子的空间构型可能是正四面体

D.WY2分子中盯键与百键的数目之比是2：1

【答案】C

【解析】本题考查元素周期表、元素周期律、分子结构以及学生的分析推理能力。由题意可知：W为碳，X

为铝，Z为氯，Y为硅、磷或硫。A项，若Y为硅，因同主族从上到下电负性依次减小，故电负性Y（硅）<W

（碳）；B项，原子半径大小顺序为X>Y>Z>W；C项，若Y为硅，与Z形成四氯化硅，其空间构型为正四面

体，正确；D项，若Y为硫，与W形成CS2,则分子中。键与n键的数目之比为1：1。

举一反三：

【变式2】氧元素与多种元素具有亲和力，所形成化合物的种类很多。

（1）氮、氧、氟元素的第一电离能从大到小的顺序为。氧元素与氟元素能形成OF2分子，该分子

的空间构型为o

（2）根据等电子体原理，在NO?+中氮原子轨道杂化类型是；1mol02z+中含有的。键数目为

________个。

（3）氧元素和过渡元素可形成多种价态的金属氧化物，如和格可生成。2。3、CrO3>CrO5等。C产基态核

外电子排布式为。

（4）下列物质的分子与03分子的结构最相似的是。

A.H2OB.CO2C.SO2D.BeCb

（5）。2分子是否为极性分子？。

【答案】（1）F>N>0V形（2）sp2NA（3）Is22s22P63s23P63d3（4）C（5）是

【解析】（1）由洪特规则的特例可知，氮元素的第一电离能大于氧元素（大于氮元素的“左邻右舍”），小于

氟元素；由价层电子对互斥理论可知，OF2分子的空间构型是V形。（2）根据等电子体原理，NO?+与C02互为

等电子体，两者的结构相似，NO?+中氮原子的杂化方式与CO2中碳原子的杂化方式相同，都是sp杂化；+与

M（其中有一个。键和两个“键）互为等电子体，因此。2?+中有2个n键。（5）（6）可根据价层电子对互斥理论

分析，SO2与。3分子的结构最相似，且都是极性分子。

举一反三：

【变式3】（高考组合题）（1）硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm-（含B、0、H三种元素）的球

棍模型如图所示：

在xm-中，硼原子轨道的杂化类型有；配位键存在于原子之间(填原子的数字标号)；m=(填

数字)。

(2)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=oCO与

N2结构相似，CO分子内。键与兀键个数之比为«

(3)向CuSC)4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[CU(OH)4：T。不考虑空间构型，[CU(OH)4「的结构可用示

意图表示为»

【答案】(1)sp2、sp34,5(或5,4)2

(2)41：2

【解析】(1)该离子中硼原子成键情况有两种，形成三个。键的硼原子采取Sp2杂化，形成四个键的硼原子

采取的是sp3杂化。图中有两个硼原子分别与四个氧原子形成四个键，四个键中有一个为配位键，进而分析知4

号硼原子与5号氧原子间为配位键。

(2)Ni有10个价电子，即配体CO提供8个电子(或4对孤电子对)，故n=4。CO与N2互为等电子体,

故CO中存在三键，一个三键包含一个。键、两个n键。

(3)C/+与OH「以配位键结合，[Cu(OH)4]2-的结构为:

类型三、分子的性质

例4、氧是地壳中含量最多的元素。

(1)比0分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为。HO-<XcHO的沸点

0H

比高，原因是。

(2)H*可与H2O形成H3O+,H-Q*中O原子采用杂化。中H—O—H键角比H2O中H—0一

H键角大，原因为.

【思路点拨】掌握常见的极性分子和非极性分子；清楚氢键是一种较强的分子间作用力，影响物质的熔点、

沸点和溶解性等物理性质。

0H

【答案】(1)O-H键、氢键、范德华力形成分子内氢键，而11形成分子间氢键,

分子间氢键使分子间作用力增大

(2)sp3H2O中O原子有2对孤对电子，比0+中O原子只有1对孤对电子，排斥力较小

【解析】(1)O—H键为化学键，是相邻原子间强烈的相互作用，而范德华力为分子间微弱的作用力，氢键

0H

稍强于范德华力，但远远弱于化学键。HYD-CHO中存在分子间氢键。而中存在分子内氢键，

导致前者沸点较高。

[H：6：H],

(2)HQ+的电子式为H，其中。原子采用sp3杂化，中心原子。只有一对孤对电子，而H?O分子

中的O原子有两对孤对电子，从而导致H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。

【总结升华】A、共价键对物质性质的影响：主要影响物质的化学性质。共价键越强，分子越稳定，化学性

质越不活泼。

B、分子间作用力（包含范德华力及氢键）对物质性质的影响：影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质；

作用力越强、熔沸点越高。

C、对于同一种元素的不同含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强；将含氧酸的化学式写成（HO）mROn

的形式，则n越大，含氧酸的酸性越强。

举一反三：

【变式1]（2015•成都诊断）已知A、B、C、D四种分子所含原子的数目依次为1、3、6、2,且都含有

18个电子。B、C是由两种元素的原子组成的，且分子中两种原子的个数比均为1：2。D元素的氢化物能刻蚀玻

璃。

（1）A的分子式是,写出A原子的价电子排布式。

（2）B分子的中心原子的杂化轨道类型是,分子空间构型是,该分子属于分子

（填“极性”或“非极性”）。

（3）C的化学式是,分子中含有的化学键类型是o

（4）D元素氢化物的沸点比HC1的沸点高，其主要原因是。

【答案】（1）Ar3s23P6