归纳与整理10分钟试讲教案

章末复习提升

一、知识网络

本质：原子之间形成共用电子对或电子云重叠特征：具有方向性和饱和性分σ键子分依成键方式分π键

结子类型构共价键结依键的极性分极性键：A—B

与非极性键：A—A构性键能用于衡量共价键质键参数键长

的稳定性，描述分子的键角空间结构

价层电子对互斥模型sp杂化分子的立体结构子杂化轨道理论sp杂化结sp杂化构分子结构与等电子体原理性配位键配合物理论质配合物

分23



键的极性决定因素分子的立体结构

分子的极性极性分子分分类非极性分子

子分范德华力结表示形式：A—H…B—子分子构性间作特性：方向性和饱和性与质用力氢键类型：分子内氢键和分子间氢键性对性质的影响：主要影响物质的物理性质质溶解性分子的手性无机含氧酸的酸性

二、专题归纳

专题一

化学键与物质类别的关系

1．只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如：I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。

2．只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物，如：HCl、NH3、SiO2、CS2等。

3．既有极性键又有非极性键的物质，如H2O2、C2H2、CH3CH3等。

4．只含有离子键的物质：活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如：Na2S、CaCl2、K2O、NaH等。

5．既有离子键又有非极性键的物质，如：Na2O2、Na2Sx、CaC2等。

6．由离子键、共价键、配位键构成的物质，如：NH4Cl等。

7．由强极性键构成但又不是强电解质的物质，如：HF。

8．只含有共价键而无范德华力的化合物，如：原子晶体SiO2、SiC等。

9．无化学键的物质：稀有气体，如氩等。

10．共价键的分类

(1)配位键是一种特殊的共价键。

(2)根据共用电子对是否偏移，共价键分为极性键和非极性键。

(3)根据共用电子对数，共价键分为单键、双键、三键。

(4)根据原子轨道的重叠方式不同，可分为σ键(头碰头)和π键(肩并肩)。

典例1

有A、B、C、D四种元素，A元素是所有元素中原子半径最小的元素；B、C两种元素原子的核外电子层数相同，C元素的单质为深红棕色液体，B元素的最高价阳离子0.5 mol被还原成中性原子时，需得到6.02×1023个电子。当B元素的单质同盐酸充分反应时，放出0.02 g H2，用去B元素0.4 g；D元素的气态氢化物和最高价氧化物的水化物之间反应生成盐。

(1)各元素的名称分别为：A__氢____，B__钙____，C__溴____，D__氮____。

(2)用电子式表示A与C、B与C形成化合物的过程______、______，化学键类型分别为__共价键____、__离子键____。

(3)四种元素形成常见化合物中具有离子键、极性键、配位键的物质是__NH4Br____，电子式为______。

解析：(1)由题给条件可知，A元素是所有元素中原子半径最小的元素，只有H元素才符合此条件，故A为氢元素；由C元素形成的单质为深红棕色液体，应为溴，所以C为溴元素；又知B和C两种元素的原子核外电子层数相同，即B和C均为第四周期元素。设B元素的化合价为x，依题意有如下关系：1︰x＝0.5︰1，x＝2，所以B的化合价为＋2价，通过化学方程式可计算得出B的相对原子质量为40，由此可知B为Ca。符合条件的D元素的气态氢化物必定为碱性气体NH3，故D元素为氮。

〔变式训练1〕

下列说法正确的是(

C

) A．仅由非金属元素组成的化合物中不可能含有离子键

B．由金属元素和非金属元素组成的化合物一定是离子化合物

C．共价化合物中不可能含有离子键

D．含有金属阳离子的物质都是离子化合物

解析：NH4Cl等铵盐都是仅由非金属元素组成的化合物，其中含有离子键。NaCl、KOH等化合物由金属元素和非金属元素组成，它们都是离子化合物；AlCl3是由金属元素和非金属元素组成的，是共价化合物。金属单质都含有金属阳离子，它们不是化合物，更不是离子化合物。

专题二

杂化轨道理论、价层电子对互斥理论与分子立体结构的关系

1．杂化轨道类型与分子立体结构

杂化

杂化

轨道

理论

类型

sp sp2

sp3

杂化轨

道数目

2 3 4 杂化轨道

间夹角

180°

120°

109.5°

分子的立

体构型

直线形

平面三角形

四面体形

实例

BeCl2

BF3

CH4

2．价层电子对互斥理论判断共价分子结构的一般规则

中心原子的价层电子对数与分子的立体结构有密切联系，对ABm型化合物，A的价层电子对数：

A的价电子数＋B的价电子数×mn＝

2一般来讲，价电子数即为最外层电子数，但B为卤素、氢原子时，提供1个价电子；若为氧原子、硫原子时，则不提供电子；若有成单电子时，则看成电子对。

如果价层电子对中有未成键的孤电子对，则分子立体结构发生相应的变化，用价层电子对理论解释。

价层电

子对数

价层

电子

对互

斥理

论

4 3 2 成键电

子对数

2 3 2 4 3 2 孤电子

对数

0 0 1 0 1 2 VSEPR 模型

直线形

平面

三角形

四面

体形

分子的立

体构型

直线形

平面三角形

V形

正四面体形

三角锥形

V形

实例

BeCl2

BF3

SnBr2

CH4

NH3

H2O 3．一些常见分子的键角和立体结构

实例

CO2

结构式

O===C===O 键角

180°

分子的立体结构

直线形

CS2

CH≡CH H2O H2S S===C===S H—C≡C—H

105°

V形(角形) <105°

BF3

CH2===CH2

120°

平面形

120°

120°

NH3

107°

平面正六边形

三角锥形

P4

CH4

60°

正四面体形

109°28′

典例2

用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型。

(1)BeCl2

__直线形____；

(2)HCN

__直线形____；

(3)NH4

__正四面体____；

(4)H3O

__三角锥形____；

(5)H2O

__V形____；

(6)NH3

__三角锥形____。

解析：首先计算中心原子的电子对(包括σ键电子对和孤电子对)；其次依据“价层电子对互斥模型”，得到含有孤电子对的VSEPR模型；最后，略去中心原子上的孤电子对，即得到分子(或离子)的空间构型。

中心原子电子对数

成键电

子对数

BeCl2

2 孤电子

对数

0 总电子

对数

2 直线形

VSEPR 模型

分子(离子) 空间构型

直线形

＋＋

HCN NH4

H3O

H2O NH3

＋＋4 4 3 2 3 0 0 1 2 1 4 4 4 4 4 四面体形

四面体形

四面体形

四面体形

四面体形

直线形(*) 正四面体

三角锥形

V形

三角锥形

(*)特别说明：HCN分子中C与N以共价三键结合，其结构式为H—C≡N，故分子的空间构型为直线形。

〔变式训练2〕

如图所示是甲醛分子模型的示意图。根据该图和所学的化学键知识回答下列问题：

(1)甲醛分子中碳原子轨道杂化的方式是__sp2杂化____，作出该判断的主要理由是__甲醛分子为平面三角形____。

(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是(用序号填空)__②③⑦____。

①单键

②双键

③极性键

④非极性键

⑤σ键

⑥π键

⑦σ键和π键

(3)甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角__<____(填“＝”“>”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是__碳氧双键中存在π键，它对C—H键电子对的排斥作用较强____。

解析：本题考查的是杂化轨道理论、价层电子对互斥模型、分子的立体结构与成键的类型、键参数等知识的综合运用。

(1)原子杂化轨道的类型不同，分子的立体结构也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中碳原子的杂化方式是sp2。

(2)碳与氧的电负性不同，所以碳氧键是极性键。醛的分子中都含有羰基(CO)，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。

(3)由于碳氧双键中存在π键，它对C—H键电子对的排斥作用较强，所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。

专题三

全面总结分子极性的判断方法

判断分子的极性，可以从正负电中心、对称性、分子的立体构型，键角、化合价、中心原子的孤电子对数、溶解牲等方面分析。

1．从正负电中心是否重合判断

正负电中心重合，为非极性分子；正负电中心不重合，为极性分子。

如SO3为平面正三角形结构，硫原子位于正三角形的中心，三个氧原子位于正三角形的三个顶点上，结构对称，正负电中心重合，因此SO3为非极性分子。

2．利用分子的对称性判断

当一个分子的对称元素(对称面、对称轴等)相交于一点时，该分子为非极性分子；当一

个分子的对称元素相交于一条线时，该分子为极性分子。如甲烷分子的对称轴相交于中心碳原子上，所以甲烷分子为非极性分子。水分子、氨分子、一氧化碳分子的对称元素相交于一条线，所以这些分子为极性分子。

当中心原子指向不明时，需先预测它的结构，再判断其结构的空间对称性。如C5H12分子，若它的结构简式为C(CH3)4，把—CH3看成CH4分子中的—H，显然其为非极性分子；若它的结构为直链结构或其他带有支链的结构，则为极性分子。

3．从分子的立体构型判断

当多原子分子的结构呈直线形、平面正三角形、正四面体形时，该分子为非极性分子；否则为极性分子。如BeCl3、CO2、CS2分子呈直线形，SO3、BF3分子呈平面正三角形，CH4、CCl4、SiCl4等分子呈正四面体形，PCl5分子呈三角双锥形，它们都为非极性分子。H2O、SO2分子呈V形，NH3分子呈三角锥形，它们都为极性分子。

4．从键角判断

对多原子分子来说，当键角全部为180°、120°、109°28′时，为非极性分子；否则，为极性分子。如CO2、C2H2、BeCl2、CS2等，键角均为180°，SO3、BF3等，键角均为120°；CH4、CCl4等，键角均为109°28′。

5．从中心原子的化合价判断

不管中心原子是显正价还是显负价，只要其化合价的绝对值等于最外层电子数，该分子就为非极性分子；否则为极性分子。如CO2、CS2、BF3等，其中心原子的正化合价数值都与其最外层电子数相等，均为非极性分子；NH3分子中，H为＋1价，N为－3价，中心原子N的最外层有5个电子，N的负化合价绝对值与其最外层电子数不等，NH3为极性分子。

6．从中心原子的孤电子对判断

当多原子分子中心原子的最外层电子全部参与成键，即不存在孤电子对时，为非极性分子；否则为极性分子。如CO2分子的中心原子C，最外层电子全部用于形成共价健，不存在孤电子对，CO2为非极性分子。SO2的中心原子S，最外层电子中存在1对孤电子对，SO2为极性分子。

7．从分子在某溶剂中的溶解性判断

根据“相似相溶”，极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂。通过溶剂是否有极性，就可判断出分子是否有极性。如苯易溶于四氯化碳，而难溶于水，水为极性分子，而四氯化碳为非极性分子，则苯为非极性分子。

从以上各种方法的分析不难看出，虽然各种方法都能判断分子的极性，但真正容易操作的方法还是第5种。第7种方法须做实验，然后才能进行判断。其他5种方法，需在明确分子立体构型的前提下，才能进行分析和判断。

典例3

(1)有A、B、C三种物质，每个分子中都各有14个电子，其中A的分子属于非极性分子，且只有非极性键；B的分子也属于非极性分子，但既有非极性键，又有极性键；C的分子属于极性分子。则A的电子式是__︰N⋮⋮N︰____；B的结构式是__H—C≡C—H____；C的名称是__一氧化碳____。

(2)1,2－二氯乙烯存在两种同分异构体，

其中属于极性分子的结构式是__A____(填字母编号，下同)，属于非极性分子的结构式是__B____。

解析：(1)14个电子，且只有非极性键，只能为单质N2。14个电子，既有非极性键，又有极性键，则有两种元素，由等电子体想到C2H2，由C分子中有14个电子且属于极性分子知C为CO。

(2)正负电荷中心完全重合的为非极性分子，否则为极性分子。

〔变式训练3〕

下列说法中正确的是(

D

) A．含有非极性键的分子一定是非极性分子

B．非极性分子中一定含有非极性键

C．等分子的立体构型都是对称的，它们都是非极性分子

D．只含有极性键的分子不一定是极性分子

解析：极性分子H2O2中含有非极性键，CO2是非极性分子但它只含有极性键，A、B两项错而D项正确；H2O分子中有对称轴但其立体构型是不对称的(四面体的正电中心与负电中心不重合)，是极性分子。

三、触及高考

考纲要求

☞

1．理解共价键的含义，能说明共价键的形成。

2．了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对σ键和π键之间的相对强弱的比较不作要求)。

3．了解键的极性和分子的极性，了解极性分子和非极性分子的某些性质差异。

4．了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明等电子原理的应用。

5．能根据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构型(对d轨道参与杂化和AB5型以上复杂分子或离子的空间构型不作要求)。

6．了解简单配合物的成键情况。

7．知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别。

8．了解氢键的存在对物质性质的影响(对氢键相对强弱的比较不作要求)。

真题再现

1．(2018·全国卷Ⅰ)Li是最轻的固体金属，采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能，得到广泛应用。回答下列问题：

(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是__正四面体____、中心原子的杂化形式为__sp3____。

分子中

LiAlH4中，存在__A、B____(填标号)。

A．离子键

C．π键

B．σ键

D．氢键

(4)Li2O是离子晶体，其晶格能可通过图(a)的Born－Haber循环计算得到。

－－可知，Li原子的第一电离能为__520____kJ·mol1，O===O键键能为__498____kJ·mol1，Li2O晶格能为__2 908____kJ·mol1。

－解析：(3)LiAlH4中的阴离子是AlH4，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化；阴、阳离子间存在离子键，Al与H之间还有共价单键，不存在双键和氢键，答案选A、B。

(4)根据示意图可知Li原子的第一电离能是1 040 kJ·mol1÷2＝520 kJ·mol1；0.5 mol氧－－－气转化为氧原子时吸收249 kJ热量，所以O===O键能是249 kJ·mol1×2＝498 kJ·mol1；－－根据晶格能的定义结合示意图可知Li2O的晶格能是2 908 kJ·mol1。

－2．(2018·全国卷Ⅱ)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：

熔点/℃

沸点/℃

回答下列问题：

(2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的__H2S____。

(3)图(a)为S8的结构，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__S8相对分子质量大，分子间范德华力强____。

H2S －85.5 －60.3 S8

115.2 444.6 FeS2

>600 (分解) SO2

－75.5 －10.0 SO3

16.8 45.0 H2SO4

10.3 337.0

(4)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为__平面三角____形，其中共价键的类型有__2____种；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为__sp3____。

解析：(2)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的σ键电子对数分别为：2、2、3，111其中心原子上的孤电子对数分别为×(6－2×1)＝2，×(6－2×2)＝1，×(6－3×2)＝0，222故三者中心原子价层电子对数分别为2＋2＝4,2＋1＝3,3＋0＝3，因此中心原子价层电子数不同于其他分子的是H2S。

(3)S8与SO2均为分子晶体，而S8相对分子质量大，因此分子间范德华力强，所以其熔沸点比SO2高。

(4)根据价层电子对互斥理论，SO3中心原子价层电子对数为3，孤电子对数为0，因此分子为平面三角形。分子中存在σ键和π键，其中π键为大π键。根据图(b)可以得出固体三氧化硫中SO4原子团，为四面体构型，因此S原子的杂化轨道类型为sp3。

3．(2018·江苏卷)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO24＋－－和NO3，NOx也可在其他条件下被还原为N2。

3(1)SO24中心原子轨道的杂化类型为__sp____；NO3的空间构型为__平面(正)三角形－－____(用文字描述)。

(2)Fe2基态核外电子排布式为__[Ar]3d6或1s22s22p63s23p63d6____。

＋(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为__NO2____(填化学式)。

(4)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝__1∶2____。

(5)[Fe(H2O)6]2与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2中，NO以N原子与Fe2形成配位键。＋＋＋－请在[Fe(NO)(H2O)5]2结构示意图的相应位置补填缺少的配体。

＋

答案：

6＋2－2×4－解析：(1)SO2＝0，价层电子对数为0＋4＝4，则S为sp34中S的孤电子对为2杂化。NO3中N的孤电子对为－－5＋1－2×3＝0，价层电子对数为0＋3＝3，则S为sp2杂化，2则NO3为平面三角形。(2)Fe为26号，价层电子数为26－18＝8，电子排布式为[Ar]3d64s2，Fe2为Fe失去2个电子，先失最外层4s上面的2个电子，则Fe2的电子排布式为[Ar]3d6。＋＋

(3)比O少一个价电子的是N，则NO2与O3互为等电子体。(4)N2的结构式为N≡N，叁键中有一个为σ键，两个为π键，n(σ)∶n(π)＝1∶2。(5)由题中信息知NO中N与Fe2形成配＋－位键，4个水分子与Fe2形成配位键，结构式中还缺少1个水分子，H2O中的O中存在孤＋对电子，可以与Fe2形成配位键。

＋4．(2017·新课标Ⅲ卷)研究发现，在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性，显示出良好的应用前景。回答下列问题：

(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为__sp____和__sp3____。

(3)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为__H2O>CH3OH>CO2>H2____，原因是__水含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大____。

(4)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在__离子键、π键(或π64键)____。

解析：(2)根据价层电子对互斥理论，CO2为直线形分子，C原子为sp杂化，而CH3OH中C原子的空间构型为四面体，sp3杂化；

(3)影响分子晶体沸点的因素有范德华力和氢键，H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，故H2O的沸点高，CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力大，沸点更高。

(4)Mn(NO3)2为离子化合物，Mn2

与NO3之间是离子键，根据NO3的结构式，N与O＋－－之间存在双键，故除了σ键还存在π键。

5．(2018·全国卷Ⅲ)锌在工业中有重要作用，也是人体必需的微量元素。回答下列问题：

(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是__离子键____；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是__ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小____。

(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为__平面三角形____，C原子的杂化形式为__sp2____。

解析：(3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，ZnF2为离子晶体，故含有离子键；根据ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，可推知ZnCl2、ZnBr2、ZnI2为分子晶体，含有共价键，分子极性较小。

1－(4)ZnCO3中，阴离子CO2中σ键＝3，孤电子对数＝(4＋2－3×2)＝0 322所以价电子对数＝3＋0＝3，CO23空间构型为平面三角形，碳原子的杂化形式为sp。

－