2025春高二化学选择性必修2 （配人教版）第二章 分子结构与性质 章末整合 素养提升

章末整合素养提升『知识整合』分子结构与性质分子结构与性质思考1.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成?乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷的活泼呢?提示:(1)乙烷分子中的共价键由7个σ键构成,乙烯分子中的共价键由5个σ键和1个π键构成,乙炔分子中的共价键由3个σ键和2个π键构成。(2)乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含有1个和2个π键,π键原子轨道重叠程度小,不稳定,容易断裂;而乙烷中没有π键,σ键稳定,不易断裂。思考2.如何判断共价键的强弱?提示:(1)根据原子半径和共用电子对数判断,成键原子的原子半径越小,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。(2)根据键能判断,共价键的键能越大,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。(3)根据键长判断,共价键的键长越短,共价键越牢固,破坏共价键消耗的能量越多。(4)根据电负性判断,元素的电负性越大,该元素的原子对共用电子对的吸引力越大,形成的共价键越牢固。思考3.价层电子对的空间结构与分子(或离子)的空间结构一定相同吗?两者之间有何规律存在?提示:价层电子对的空间结构与分子(或离子)的空间结构不一定相同,分子(或离子)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(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者的结构一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的结构不一致。思考4.如何判断成键原子的杂化方式?提示:(1)依据VSEPR模型判断成键原子的杂化方式。(2)依据原子的成键情况判断成键原子的杂化方式。(3)依据分子的空间结构、键角判断成键原子的杂化方式。思考5.如何判断分子是极性分子还是非极性分子?提示:只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子;含有极性键的双原子分子都是极性分子;含有极性键的多原子分子,空间结构对称的是非极性分子,空间结构不对称的是极性分子;对于ABn型分子,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,则中心原子无孤电子对,为非极性分子,若不等,则中心原子有孤电子对,为极性分子。思考5.如何判断分子是极性分子还是非极性分子?提示:只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子;含有极性键的双原子分子都是极性分子;含有极性键的多原子分子,空间结构对称的是非极性分子,空间结构不对称的是极性分子;对于ABn型分子,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,则中心原子无孤电子对,为非极性分子,若不等,则中心原子有孤电子对,为极性分子。思考6.范德华力对物质性质有什么影响?提示:范德华力随着分子极性和相对分子质量的增大而增大,组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大,物质的熔、沸点就越高;分子的极性越大,范德华力就越大,物质的熔、沸点就越高,如CO的沸点高于N2的。思考7.氢键对物质性质有什么影响?提示:(1)对物质熔、沸点的影响:分子间存在氢键的物质,物质的熔、沸点明显高。(2)对物质溶解度的影响:溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大。(3)对物质密度的影响:氢键的存在会使某些物质的密度反常,如水的密度比冰的密度大。(4)对物质电离性质的影响:如邻苯二甲酸的电离平衡常数与对苯二甲酸的电离平衡常数相差较大。思考8.如何比较物质的溶解性?提示:(1)依据“相似相溶”规律:非极性溶质一般易溶于非极性溶剂,难溶于极性溶剂;极性溶质一般易溶于极性溶剂,难溶于非极性溶剂。(2)依据溶质与溶剂之间是否存在氢键:如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶质的溶解度增大,且形成氢键越多,溶解性越好。(3)依据分子结构的相似性:溶质与溶剂分子结构的相似程度越大,其溶解度越大。考向一共价键的类型1.(2023·海南卷)下列有关元素单质或化合物的叙述正确的是(

)A.P4呈正四面体,键角为109°28′B.NaCl焰色试验为黄色,与Cl电子跃迁有关C.Cu基态原子核外电子排布符合构造原理D.OF2是由极性键构成的极性分子√『真题体验』解析:P4呈正四面体,磷原子在正四面体的四个顶点处,键角为60°,A错误;NaCl焰色试验为黄色,与Na电子跃迁有关,B错误;Cu基态原子核外电子排布不符合构造原理,考虑了半满规则和全满规则,价层电子排布式为3d104s1,这样能量更低更稳定,C错误;OF2的空间结构是V形,因此是由极性键构成的极性分子,D正确。2.(高考组合)按要求填空。(1)(2022·湖南卷,节选)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示:11∶3富马酸分子中σ键与π键的数目比为

。解析:(1)由结构模型可知,富马酸的结构简式为HOOCCHCHCOOH,分子中的单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,则分子中σ键和π键的数目比为11∶3。(2)(2020·江苏卷,节选)柠檬酸的结构简式如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,1mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为

NA。

7解析:(2)1个柠檬酸分子中有4个C—O和3个CO,则1mol柠檬酸分子中碳原子与氧原子形成的σ键的数目为7NA。(3)(2021·全国甲卷,节选)CO2中存在

个σ键和

个π键。

2解析:(3)二氧化碳的结构式为OCO,1个CO2中存在2个σ键和2个π键。2考向二键参数>ClO2中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长,其原因是ClO2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中只存在普通的σ键解析:(1)根据价层电子对互斥模型可知,n=4时,价层电子对的空间结构为四面体形,n=3时,价层电子对的空间结构为平面三角形,sp2杂化的键角一定大于sp3的,因此,虽然ClO2和Cl2O均为V形结构,但O—Cl—O键角大于Cl—O—Cl键角,孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。ClO2中Cl—O的键长小于Cl2O中Cl—O的键长,其原因是ClO2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中只存在普通的σ键。(2)(2022·全国乙卷,节选)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中,C—Cl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—Cl越强;(ⅱ)

。一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔Cl参与形成的大π键越多,形成的C—Cl的键长越短的中心原子S的价层电子对数为4,孤电子对数为0,离子的空间结构为正四面体形,H2O的中心原子O的价层电子对数为4,孤电子对数为2,分子的空间结构为V形考向三分子的空间结构4.(2023·湖北卷)价层电子对互斥模型可以预测某些粒子的空间结构。下列说法正确的是(

)A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体C.CF4和SF4均为非极性分子D.XeF2与XeO2的键角相等√5.(2022·辽宁卷)理论化学模拟得到一种离子,结构如图。下列关于该离子的说法错误的是(

)A.所有原子均满足8电子结构B.氮原子的杂化方式有2种C.空间结构为四面体形D.常温下不稳定√6.(高考组合)按要求填空。(1)(2023·浙江1月选考,节选)Si(NH2)4的空间结构(以Si为中心)名称为

,分子中氮原子的杂化轨道类型是

。

四面体sp3解析:(1)Si(NH2)4可视为SiH4中的4个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的,所以Si(NH2)4中氮原子的杂化轨道类型是sp3,分子的空间结构(以Si为中心)名称为四面体。(2)(2023·全国甲卷,节选)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在,其空间结构如图所示,二聚体中Al的杂化轨道类型为

。sp3解析:(2)由Al2Cl6的空间结构结合相关元素的原子结构可知,中心原子Al的价层电子对数是4,其与周围的4个氯原子形成四面体结构,因此,二聚体中Al的杂化轨道类型为sp3。(3)(2022·全国甲卷,节选)CF2CF2和ETFE(乙烯和四氟乙烯的共聚物)中C的杂化轨道类型分别为

和

;聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯的,从化学键的角度解释原因:

。sp2sp3C—F的键能大于聚乙烯中C—H的键能,键能越大,化学性质越稳定解析:(3)CF2CF2中C存在3个共用电子对,其C的杂化方式为sp2杂化,但ETFE中C存在4个共用电子对,其C为sp3杂化;由于氟元素的电负性较大,因此在与C的结合过程中形成的C—F的键能大于聚乙烯中C—H的键能,键能的大小决定物质的化学性质,键能越大,化学性质越稳定,因此聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯的。正四面体形考向四分子间作用力及其对物质性质的影响7.按要求完成以下题目。(1)(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:

。

解析:(1)固态HF中存在氢键,则(HF)3的链状结构为

。(2)(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

。吡啶能与H2O形成分子间氢键吡啶和H2O均为极性分子,符合“相似相溶”,而苯为非极性分子解析:(2)已知苯分子为非极性分子,H2O为极性分子,且吡啶中氮原子上含有孤电子对,能与H2O形成分子间氢键,从而导致吡啶在水中的溶解度远大于苯的。(3)(2021·全国甲卷,节选)甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH,7.6℃)之间,其原因是

。

甲硫醇不