第二章《分子结构与性质》（复习课件）高二化学（人教版2019选择性必修2）

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习第二章

分子结构与性质知识导引分子结构与性质分子的结构共价键成键原子之间形成共用电子对，原子轨道或电子云重叠决定分子的空间结构（s-sσ

键无方向性）分子的性质分子的极性键的极性对化学性质的影响影响因素共价键的极性和分子空间结构范德华力正负电荷中心是否重合相对分子质量越大，极性越大，范德华力越大分子间作用力相似相溶原理表达方式、特征、类型、对熔沸点和溶解性的影响手性异构体与手性分子、手性分子的成因和判断方法本质特征类型方向性饱和性决定分子的组成

σ键π键头碰头肩并肩键参数

键能、键长决定共价键稳定性，键能计算反应热

键能、键角决定分子空间结构，键角决定共价键方向分子的空间结构价层电子对互斥模型杂化轨道理论中心原子上的孤电子对数=sp、sp2、sp3杂化类型判断方法极性分子和非极性分子氢键分子的手性共价键01分子的空间结构02分子结构与物质的性质03共价键共价键（一）共价键的分类1.按照原子的组成划分：2.按照重叠方式划分：共价键（二）共价键的形成条件及特征：共价键1.形成条件：通常电负性相同或差值较小的非金属元素原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键2.特征：（三）键参数——键能、键长与键角共价键1.键参数对分子性质的影响：相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定共价键2.常见分子的键角及分子空间结构对应训练【典例1】甲醛是家庭装修常见的污染物。一种催化氧化甲醛的反应为HCHO+O2H2O+CO2。下列有关叙述正确的是（）A.H2O分子中存在p-pσ键B.HCHO分子中σ键和π键的数目之比为2：1C.CO2分子形成时其轨道的一种重叠方式是D.CO2分子中σ键和π键的电子云的对称性不同对应训练【解析】答案：D。H原子p轨道上不含电子，故H2O分子中不可能存在p-pσ键，A项错误；1个HCHO分子中含两个C-H键和一个C=O键，单键全是σ键，双键含一个σ键和一个π键，所以HCHO分子中含σ键和π键的数目之比应为3：1，B项错误；CO2分子中含σ键和π键，其轨道的重叠方式分别为“头碰头”和“肩并肩”，没有互相垂直的重叠方式，C项错误；σ键的电子云呈轴对称，π键的电子云呈镜面对称，D项正确。对应训练【典例2】某物质可溶于水和乙醇，熔点为209.5℃，其分子的结构简式如图所示。下列说法不正确的是（）A.该分子中含有极性共价键B.该分子中σ键和π键的个数比为3：1C.该分子中原子最外层达到8电子稳定结构的为C、ND.电负性：C>N对应训练【解析】答案：D。该分子中含有N-H、C-N等极性共价键，故A项正确；单键为σ键，每个双键含有1个σ键和1个π键，每个三键含有1个σ键和2个π键，则该分子中σ键和π键的个数比为9：3=3：1，故B项正确；该物质分子中C和N最外层都达到了8电子稳定结构，H达到了2电子稳定结构，故C项正确；一般来说，同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，故D项错误。对应训练【典例3】SiF4与SiCl4分子都是正四面体结构。下列判断正确的是（）A.键长：Si-F>Si-ClB.键能：Si-F>Si-ClC.沸点：SiF4>SiCl4D.共用电子对偏移程度：Si-Cl>Si-F对应训练【解析】答案：B。原子半径：C1>F,原子半径越大，其形成的化学键的键长就越长，所以键长：Si-F<Si-Cl,A错误；形成共价键的原子半径越小，共价键键能就越大，由于原子半径：Cl>F,所以键能：Si-F>Si-C1,B正确；SiF4、SiCl4都是由分子构成的物质，结构相似，物质的相对分子质量越大，分子间作用力就越大，物质的沸点越高，所以沸点：SiF4<SiCl4,C错误；元素的非金属性越强，与同种元素的原子形成的共价键的极性就越强，共用电子对偏移程度就越大，元素的非金属性：F>Cl,所以共用电子对偏移程度：Si-Cl<Si-F,D错误。对应训练【典例4】硝基胍的结构简式如图所示(“→”是一种特殊的共价单键，属于σ键)。下列说法正确的是（）A.硝基胍分子中只含极性键，不含非极性键B.N原子间只能形成σ键C.硝基胍分子中σ键与π键的个数比是5：1硝基胍中含有原子的数目为11×6.02×1023对应训练【解析】答案：C。分子中N-N键为非极性键，A项错误；N原子间可以形成σ键和π键，B项错误；硝基胍的分子式为CN4H4O2,相对分子质量为104,10.4g该物质的物质的量为0.1mol,含有原子的数目为1.1×6.02×1023，D项错误。分子的空间结构分子的空间结构（一）分子结构的测定1、常用的测定方法：红外光谱、晶体X射线衍射（1）红外光谱的应用：质谱图中，横坐标最右侧，数值最大的质荷比，就是该分子的相对分子质量分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息（2）质谱法的应用：分子的空间结构（二）多样的分子空间结构分子的空间结构分子的空间结构分子的空间结构（三）阶层电子对互斥模型1、中心原子上的价层电子对数的计算（1）中心原子上的价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数①σ键电子对数的确定：由化学式确定②中心原子上的孤电子对数的确定：中心原子上的孤电子对数=分子的空间结构公式中各字母的含义填写下列表格：2、常见分子或离子的空间结构的推测分子的空间结构（四）杂化轨道理论1、杂化轨道类型：分子的空间结构2、杂化轨道理论的核心要点（1）只有能量相近的原子轨道才能杂化(如2s、2p)（2）杂化前后原子轨道数目不变,且杂化轨道的能量相同（3）杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数+与中心原子结合的原子数3、杂化轨道类型的判断方法分子的空间结构（1）利用价层电子对数进行判断（2）利用空间构型进行判断分子的空间结构（3）利用杂化轨道间的夹角进行判断（4）根据共价键类型判断对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。（5）以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型①碳中四个单键，为sp3杂化：CH4、CCl4、②形成双键，为sp2杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、③形成两个双键或一个三键，为sp杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)分子的空间结构【典例1】镍的配合物常用于镍的提纯以及药物合成，如Ni(CO)4、[Ni(CN)4]2-、[Ni(NH)3)6]2+等。下列说法正确的是（）A.CO与CN-结构相似，CO分子内σ键和π键个数之比为1：2B.NH3中N原子的杂化方式是sp2,分子的空间结构为平面三角形C.Ni2+的电子排布式为[Ar]3d10D.CN-中C原子的杂化方式是sp2对应训练对应训练【解析】答案：A。CO与CN-结构相似，二者的成键方式相似，CO的分子结构为,分子内σ键和π键个数之比为1：2，A正确；NH3中N原子的价层电子对数为4，则N的杂化方式是sp3,分子的空间结构为三角锥形，B错误；基态Ni原子核外电子排布式为[Ar]3d84s2,失去4s轨道的2个电子变成Ni2+,则Ni2+的电子排布式为[Ar]3d8,C错误；CO与CN-结构相似，碳原子的成键方式相同，均采取sp杂化，D错误。【典例2】X、Y、Z、Q、E、M六种元素中，X的基态原子的价电子排布式为2s2,Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子，乙元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代，Q是元素周期表中电负性最大的元素，E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中，M的原子序数比E大1。下列说法正确的是（）A.EYQ4中阴离子中心原子的杂化方式为sp3B.X、Y元素的第一电离能大小关系：X<YC.ZO32-的空间结构为三角锥形D.MZ2仅含离子键，可用于制备乙炔对应训练对应训练【解析】答案：A。X原子的基态价电子排布式为2s2,则X是Be;Y的基态原子核外有5种运动状态不同的电子，则Y是B;Z元素的两种同位素原子通常作为示踪原子研究生物化学反应和测定文物的年代，则Z是C;Q是元素周期表中电负性最大的元素，则Q是F;E的阳离子通常存在于硝石、明矾和草木灰中，则E是K;M的原子序数比E大1，则M是Ca。EYQ4是KBF4,阴离子是BF4-,B原子形成4个σ键，其杂化方式为sp3,A正确；Be、B的价电子排布式分别为2s2、2s22p1,前者的2s轨道处于全充满的稳定状态，其第一电离能大于后者，B错误；ZO32-是CO32-,中心C原子的价层电于对数为3+1/2(4+2-2×3)=3，则C原于采取sp2杂化，CO32-的空间结构为平面三角形，C错误；MZ2是CaC2,由Ca2+和C22-构成，含有离子键和共价键，与水反应可制备乙炔，D错误。【典例3】化合物A()是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状物质(HB=NH)3通过反应3CH4+2(HB=NH)3+6H2O→3CO2+6H3BNH3制得。下列有关叙述错误的是（）A.化合物A中不存在π键B.反应前后碳原子的杂化类型不变C.CH4、H2O、CO2分子的空间结构分别是正四面体形、V形、直线形D.第一电离能：N>O>C>B对应训练对应训练【解析】答案：B。化合物A中存在的化学键均为单键，不存在π键，A项正确；由CH4变为CO2,碳原子的杂化类型由sp3转化为sp,反应前后碳原子的杂化类型发生改变，B项错误。【典例4】分子或离子中的大π键可表示为，其中x表示参与形成大π键的原子总数，y表示参与形成大π键的电子数，已知参与形成大键的电子数=价电子总数-（σ键电子对数+孤电子对数)×2。SO2和SO3的结构如图所示：下列关于SO2和SO3的说法正确的是（）A.SO2的大π键的电子数为6B.SO3的大π键可表示为C.SO3的中心原子采取sp3杂化D.SO2和SO3的空间结构相同对应训练对应训练【解析】答案：B。由题图可知，SO2中σ键电子对数为2，孤电子对数为5，则SO2的大π键的电子数=价层电子总数-（σ键电子对数+孤电子对数)×2=18-(2+5)×2=4，A项错误。由题图可知，SO3中σ键电子对数为3，孤电子对数为6，则，SO3的大π键的电子数=24-(3+6)×2=6,大π键可表示为,B项正确。由题图可知，SO3中心原子S上无孤电子对，SO3中心原子S的价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=3+0=3，则SO3中心原子S的杂化轨道类型为sp2,SO3的空间结构为平面三角形；由题图可知，SO2中心原子S上有1对孤电子对，SO2中心原子S的价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=2+1=3，SO2的空间结构为V形，C、D项错误。分子结构与物质的性质分子结构与物质的性质（一）共价键的极性和分子的极性1、影响共价键极性的因素：（1）电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越强（2）共用电子对偏移程度越大，键的极性越强分子结构与物质的性质2、分子极性的判断方法（1）可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断（2）可根据分子中的正电中心和负电中心是否重合判断（3）利用键的极性和空间构型一起判断分子的极性（4）化合价法注：一般情况下，单质分子为非极性分子，但O3是V形分子，其空间结构不对称，故O3为极性分子。分子结构与物质的性质（二）键的极性对物质化学性质的影响1、电负性越大，极性越大，酸性越强2、卤族元素越多，极性越大，酸性越强3、烃基越长，推电子效应越大，羧酸的酸性越小4、键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H+，则羧酸的酸性越大分子结构与物质的性质（三）分子间的作用力及其对物质性质的影响1、范德华力及其对物质性质的影响（1）范德华力的存在范围范德华力存在于由共价键形成的多数共价化合物、绝大多数非金属单质及没有化学键的稀有气体中但像二氧化硅晶体、金刚石等由共价键形成的物质中不存在范德华力分子结构与物质的性质（2）范德华力的特征①范德华力广泛存在于分子之间，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力。②范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级。③范德华力没有方向性和饱和性。分子结构与物质的性质（3）影响范德华力的因素①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大②分子的极性越大，范德华力越大③分子组成相同，但结构不同的物质(即互为同分异构体),分子的对称性越强，范德华力越小分子结构与物质的性质（4）范德华力对物质性质的影响范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。一般规律：范德华力越大，物质的熔、沸点越高。分子结构与物质的性质2、氢键及其对物质性质的影响（1）形成条件它是由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（2）氢键的表达方式X—H…Y—。X、Y为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键在X—H…

Y中，X、Y的电负性越大，氢键越强；Y原子的半径越小，氢键越强分子结构与物质的性质（3）氢键的特征①氢键是一种分子间作用力，但不同于范德华力，也不属于化学键。②氢键是一种较弱的作用力，比化学键的键能小1~2个数量级，与范德华力数量级相同，但比范德华力明显的强。③氢键具有方向性（X—H…Y尽可能在同一条直线上）和饱和性（一个X—H只能和一个Y原子结合），但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。分子结构与物质的性质（4）氢键的键长表达式一般定义为A—H…B的长度，而不是H…B的长度（5）氢键的存在范围氢键不仅存在于分子间，有时也存在于分子内（6）氢键对物质性质的影响①对物质溶沸点的影响：I.存在分子间氢键的物质，具有较高的熔、沸点。II.互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。分子结构与物质的性质②对物质溶解度的影响：溶质与溶剂之间若能形成分子间氢键，则溶质的溶解度明显的增大注：化学键影响物质的化学性质。分子结构与物质的性质（四）溶解性1、“相似相溶”规律的内容？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说明：（1）“相似”指的是分子的极性相似

（2）这是一条经验规律，也会有不符合规律的例子，如CO、NO等极性分子均难溶于水，不少盐类(如AgCl、PbSO4、BaCO3等)也难溶于水，H2、N2难溶于水也难溶于苯等2、影响溶解度的因素（1）内因①如果溶剂和溶质之间存在氢键，则溶质在溶剂中的溶解度较大②物质自身的结构。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性③溶质与溶剂发生反应可增大其溶解度分子结构与物质的性质（2）外因①温度：一般地，温度升高，固体物质的溶解度增大，气体物质的溶解度减小②压强：一般地，压强越大，气体的溶解度越大注：I、影响固体溶解度的主要因素是温度。常见物质中，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而减小。受热易分解的物质的溶解情况需考虑温度因素。II、影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。分子结构与物质的性质分子结构与物质的性质（五）分子的手性手性分子的判断有机物分子具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果1个碳原子所连接的4个原子或基团各不相同，那么该碳原子为手性碳原子，用*C来表示。如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。所以，判断一种有机物是否为手性分子，就看其含有的碳原子是否连有4个不同的原子或基团。对应训练【典例1】科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3,其结构简式如图所示。已知该分子中N-N-N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是（

）A.该分子中所有共价键均为非极性键B.该分子中4个氮原子共平面C.该分子属于极性分子

D.该分子中的4个氮原子构成正四面体对应训练【解析】答案：C。N与N之间形成非极性键，N与O之间形成极性键，A项错误；该分子中N-N-N键角都是108.1°，结合其结构可知，中心N原子还含有孤电子对，该分子的空间结构为三角锥形，分子中4个氮原子不可能共平面，正、负电荷中心不重合，属于极性分子，B、D项错误，C项正确。对应训练【典例2】下列物质中，酸性最强的是（）A.HCOOHB.HOCOOHC.CH3