归纳与整理优秀教案

第2讲

分子结构与性质

命题一

化学键

1.(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是

。LiAlH4中,存在

(填标号)。

A.离子键

B.σ键

C.π键

D.氢键

(2)(2018年全国Ⅱ卷,35节选)气态三氧化硫以单分子形式存在,其中共价键的类型有

种。 (3)(2018年江苏,21节选)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=

。[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。

解析

(1)Li+的核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。(2)气态SO3分子中所含共价键有两种,分别为σ键和π键。(3)两原子间成键只能得到一个σ键,其他键则为π键,N2分子形成三键,故n(σ)∶n(π)=1∶2。由配离子化学式与图中结构可以得出,图中

缺少一个NO和一个H2O,结合题目给出的N原子与Fe2+形成配位键,得出该离子的结构示意图为。

答案

(1)Li+核电荷数较大;AB (2)2 (3)1∶2;2.按要求填空:

(1)(2017年江苏,21节选)1 mol丙酮(为

。 )分子中含有σ键的数目(2)(2016年全国Ⅲ卷,37改编)GaAs的熔点为1238 ℃,Ga与As以

键键合。 (3)(2016年全国Ⅰ卷,37改编)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、三键,但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析,原因是

。 (4)(2015年全国Ⅰ卷,37改编)CS2分子中,共价键的类型有

,C原子的杂化轨道类型是

,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子

。 (5)(2014年全国Ⅰ卷,37改编)1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为

。 解析

单键均为σ键,双键中σ键和π键数目之比为1∶1,三键中σ键与π键数目之比为1∶2。

答案

(1)9NA

(2)共价

(3)Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键

(4)σ键和π键;sp;CO2、SCN-(或COS等) (5)6NA

命题二

氢键和分子间作用力

3.(2018年全国Ⅱ卷,35节选)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:

H2SH2S S8

FeS2

SO2 SO3

O4

16.10.3 8 45.337.0 0

熔点-85.115.-75.>600 /℃

5 2 5 (分沸点-60.444.-10.解) /℃

3 6 0

S8的结构如图,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

。

解析

S8和SO2都形成分子晶体,影响其熔点、沸点的主要因素是范德华力,而S8的相对分子质量大,分子间范德华力强,故S8的熔点、沸点较高。

答案

S8相对分子质量大,分子间范德华力强

4.(2017年江苏,21节选)乙醇的沸点高于丙酮,这是因为

。 答案

乙醇分子间存在氢键

5.(1)(2016年全国Ⅱ卷,37节选)氨的沸点

(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是

。

(2)(2015年海南,19节选)(双选)下列物质的结构或性质与氢键无关的是

。 A.乙醚的沸点

B.乙醇在水中的溶解度

C.氢化镁的晶格能

D.DNA的双螺旋结构

(3)(2014年全国Ⅰ卷,37节选)乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是

。 答案

(1)高于;NH3分子间可形成氢键

(2)AC (3)CH3COOH分子间存在氢键

命题三

分子的极性

6.(2016年上海,28节选)HCN是直线形分子,HCN是

(填“极性”或“非极性”)分子。 7.(2016年全国Ⅱ卷,37节选)氨是

(填“极性”或“非极性”)分子。 答案

6.极性

7.极性

命题四

等电子体

8.(2018年江苏,21节选)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为

(填化学式)。 解析

等电子体的原子数相同,电子数相同。将臭氧分子中的一个氧原子换成电子数较少的原子,然后增加缺少的电子将其变为阴离子即可,如N

。

答案

N

9.(2016年江苏,21节选)与H2O分子互为等电子体的阴离子为

。 答案

N

---

10.(2015年全国Ⅰ卷,37节选)写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子:

。 答案

CO2、SCN-

命题五

杂化轨道及空间构型

11.(1)(2018年全国Ⅰ卷,35节选)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是

、中心原子的杂化形式为

。 (2)(2018年全国Ⅱ卷,35节选)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是

,气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为

形;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为

。

(3)(2018年全国Ⅲ卷,35节选)《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

,C原子的杂化形式为

。

(4)(2018年江苏,21节选)S

中心原子轨道的杂化类型为

;N

的空间构型为

(用文字描述)。 解析

(1)根据价电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子Al

的空间构型是正四面体,中心原子Al采用sp3杂化。(2)根据价层电子对互斥理论,H2S分子中S原子有2对成键电子和2对孤电子对,价层电子对数为4;SO2分子中S原子有2对成键电子和1对孤电子对,价层电子对数为3;SO3分子中S原子有3对成键电子,不含孤电子对,价层电子对数为3。气态SO3分子中S原子周围有3对成键电子,不含孤电子对,则S原子采取sp2杂化,分子的立体构型为平面三角形。由固体三氧化硫的三聚分子结构可知,每个S原子形成4个σ键,则S原子采取-

--

sp3杂化。(3)C

中C的孤电子对数为0,价层电子对数为0+3=3,则C原子的杂化形式为sp2杂化,C

的空间构型为平面三角形。(4)S

中S原子与周围的氧原子形成4个σ键,且无孤电子对,由此判断S

中S原子采用sp3杂化;N

中N原子与周围氧原子形成3个σ键,无孤电子对,N原子采用sp2杂化,未杂化的p轨道与氧原子的p轨道形成离域大π键,故N

的空间构型为平面三角形。

答案

(1)正四面体;sp3

(2)H2S;平面三角;sp3

(3)平面三角形;sp2

(4)sp3;平面(正)三角形

12.(1)(2017年全国Ⅰ卷,35节选)X-射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在

离子。

离子的几-

--

-

-

-何构型为

,中心原子的杂化形式为

。 (2)(2017年全国Ⅲ卷,35节选)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为

和

。 (3)(2017年江苏,21节选)丙酮(是

。 )分子中碳原子轨道的杂化类型(4)(2016年全国Ⅲ卷,37节选)AsCl3分子的立体构型为

,其中As的杂化轨道类型为

。 (5)(2016年江苏,21节选)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型为

。

解析

(1)

中I原子为中心原子,则其孤电子对数为

×(7-1-2)=2,且其形成了2个σ键,

中心原子采取sp3杂化,空间构型为V形。

(2)CO2中C原子的价层电子对数为2,故为sp杂化,CH3OH分子中C的价层电子对数为4,故为sp3杂化。

(3)甲基上的碳原子形成4个σ键,故采用sp3杂化,羰基上的碳原子形成3个σ键,故采用sp2杂化。

(4)AsCl3分子中As原子价层电子对数为×(5+3)=4,σ键数目为3,孤电子对数为1,故

As的杂化方式为sp3,AsCl3分子的空间构型为三角锥形。

(5)HOCH2CN的结构式为采用sp3杂化;,—CH2—中碳原子形成4个σ键,则碳原子中碳原子形成2个π键,故碳原子采用sp杂化。

答案

(1)V形;sp3

(2)sp;sp3

(3)sp2、sp3

(4)三角锥形;sp3

(5)sp、sp3

13.(2016年全国Ⅱ卷,37节选)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。

(1)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是

。 (2)在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为

,提供孤电子对的成键原子是

。 (3)氨是

分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的轨道杂化类型为

。 解析

(1)S

中,S原子的价层电子对数为为正四面体形。

(2)[Ni(NH3)6]2+中,由于Ni2+具有空轨道,而NH3中N原子含有孤电子对,两者可通过配位键形成配离子。

-

=4,成键电子对数为4,故S

的立体构型

-

(3)NH3分子中,N原子形成3个σ键,且有1个孤电子对,N原子的轨道杂化类型为sp3,立体构型为三角锥形。由于空间结构不对称,NH3属于极性分子。

答案

(1)正四面体

(2)配位键;N (3)极性;sp3

14.(2016年江苏,21节选)[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型,[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为

。 解析

Zn2+提供空轨道,CN-中C原子提供孤电子对,两者形成配位键,结构可表示为或。

答案

或。

全国卷对本章内容考查的主要知识点有:配位键、σ键判断、分子的极性判断、氢键命题角对物质性质的影响、等电子体、杂化轨道和分子的空间构型等,其中杂化轨道和空间度

构型的判断是必考内容

复习备考时要针对高考常考的知识点进行针对训练,对于高考重点考查的杂化轨道备考启和空间构型判断,要建立思维模型,不仅要会分析分子中中心原子的杂化轨道类型,还示

要会分析离子中中心原子的杂化轨道类型

见《自学听讲》P228

共价键

1.本质

在原子之间形成共用电子对。

2.特征

具有饱和性和方向性。

3.分类

分类依据

形成共价键的原子轨道重叠方式

(续表) 分类依据

形成共价键的电子对是否偏极性键

非极性共用电子对④

键

类型

共用电子对③

π键

电子云“②

”重叠 σ键

类型

电子云“①

”重叠

移

原子间共用电子对的数目

单键

双键

三键

原子间有一对共用电子对

原子间有两对共用电子对

原子间有三对共用电子对

注意:(1)只有两原子的电负性相差不大时,才能形成共用电子对,形成共价键,当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时,不会形成共用电子对,而会形成离子键。

(2)同种元素原子间形成的共价键为非极性键,不同种元素原子间形成的共价键为极性键。

4.键参数

(1)概念

⑤

:气态基态原子形成 化学键释放的最低能量

键参数—⑥

:形成共价键的两个原子之间的核间距

键角:在原子数超过

的分子中,两个共价键之间的夹角(2)键参数对分子性质的影响

(3)键参数与分子稳定性的关系

键能越⑨

,键长越⑩

,分子越稳定。

5.等电子原理

相同,

相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质

,如CO和

。

①头碰头

②肩并肩

③发生偏移

④不发生偏移

⑤键能

⑥键长

⑦稳定性

⑧空间构型

⑨大

⑩短

原子总数

价电子数

相似

N2

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)共价键的成键原子只能是非金属原子。(

) (2)在任何情况下,都是σ键比π键强度大。(

) (3)所有分子中都存在化学键。(

) (4)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。(

) (5)s-s σ键与s-p σ键的电子云形状对称性相同。(

) (6)σ键能单独形成,而π键一定不能单独形成。(

) (7)σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转。(

) (8)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。(

) (9)键长等于成键两原子的半径之和。(

) (10)所有的共价键都有方向性。(

) 答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)√

(6)√

(7)√

(8)×

(9)×

(10)×

2.下列说法中正确的是(

)。

A.分子的键长越长,键能越高,分子越稳定

B.元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键

C.水分子可表示为H—O—H,分子的键角为180°

D.H—O键键能为462.8 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×462.8 kJ

解析

键长越长,键能越小,分子越不稳定,A项错误;共价键一般形成于非金属元素之间,而第ⅠA族元素(H除外)均是活泼金属元素,第ⅦA族元素均是活泼非金属元素,二者易形成

离子键,B项正确;水分子的立体构型为V形,两个H—O 键的键角为105°,C项错误;断裂2 mol H—O键吸收

2×462.8 kJ能量,但生成H2、O2还会放出能量,D项错误。

答案

B 3.Ⅰ.现有以下物质:①HF;②Cl2;③H2O;④N2;⑤C2H4。其中: (1)只含有极性键的是

(填序号,下同)。 (2)只含有非极性键的是

。 (3)既有极性键又有非极性键的是

。 (4)只含有σ键的是

。 (5)既有σ键又有π键的是

。 Ⅱ.COCl2分子的结构式为,分子内含有

(填字母)。 A.4个σ键

B.2个σ键、2个π键

C.2个σ键、1个π键

D.3个σ键、1个π键

答案

Ⅰ.(1)①③

(2)②④

(3)⑤

(4)①②③

(5)④⑤

Ⅱ.D

4.原子数相同、电子总数相同的分子,互为等电子体。等电子体结构相似,物理性质相近。

(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是

和

、

和

。

(2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与N

互为等电子体的分子有

、

。 解析

(1)仅由第二周期元素组成的共价分子,即C、N、O、F组成的共价分子中,如N2与CO均为14个电子,N2O与CO2均为22个电子。

(2)由题意可知,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,即互为等电子体,N

为三原子离子,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3均为三原子分子,各原子最外层电子数之和为6×3=18。

答案

(1)N2;CO;N2O;CO2

(2)SO2;O3

1.判断共价键类型的方法

(1)σ键与π键的判断

①由轨道重叠方式判断。“头碰头”重叠为σ键,“肩并肩”重叠为π键。

②由物质的结构式判断。共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。

③由成键轨道类型判断。s轨道形成的共价键全部是σ键;杂化轨道形成的共价键全部为σ键。

(2)极性键与非极性键的判断

看形成共价键的两原子,不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。

2.等电子体原理

--

(1)等电子体的判断方法

①同主族变换,如CO2与CS2、CF4与CCl4是等电子体。

②左右移位,如N2与CO,C

、N

与SO3是等电子体。如果是阴离子,判断价电子总数时应用各原子价电子数之和加上阴离子所带的电荷数;如果是阳离子,判断价电子总数时应

用各原子价电子数之和减去阳离子所带的电荷数。如N

价电子总数为8,C

价电子总数

-

--为24。

(2)等电子原理的应用

①利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如SiCl4、Si

、S

的原子数目和价电子总数都相等,它们互为等电子体,中心原子都是sp3杂化,都形成正四面体结构。

②常见的等电子体

价电子微粒

通式

总数

CO2、N

AX2

、C

、N

、SO3

SO2、O3、N

AX2

-

-S

、P

AX4

-

---

-

-立体构型

16 直线形

AX3

24 平面三角形

18 32 V形

正四面体形

P

、S

、Cl

CO、N2

-

-

-AX3

26 三角锥形

AX 10 直线形

CH4、N

AX4

8

正四面体形

分子的立体结构

1.价层电子对互斥理论

(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时,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,填写下表空白内容。

电成孤电子

键

子

对对对数

数

数

型

直线2 2 0 形

平面正

3 3 形

形

⑥

2 1

⑦

⑧

0 三角三角

④

⑤

型

①

②

③

体构体构对立

立

实例

键角

电子分子

⑨

4 4 3 2 1 体形

2

0 正四

面

⑩

2.杂化轨道理论

当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同,则轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构也不同。

价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。①当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;②当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。

3.配位键和配合物

(1)配位键

由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的

。 (2)配位键的表示方法

如A→B,A表示

孤电子对的原子,B表示

共用电子对的原子。 (3)配位化合物

①定义:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。

②组成:如[Cu(NH3)4]SO4

配位体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。

中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。

①直线形

②BeCl2

③180°

④BF3

⑤120°

⑥V形

⑦SnBr2

⑧105°

⑨正四面体形

⑩CH4

三角锥形

105°

NH3

107°

V形

109°28'

H2O 180°

直线

1个s轨道

1个p轨道

1个s轨道

HCHO 正四面体

2个p轨道

120°

平面三角

109°28'

1个s轨道

CH4

3个p轨道

提供

接受

共价键

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。(

) (2)分子中的中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构。(

) (3)NH3分子为三角锥形,N原子为sp2杂化。(

) (4)只要分子构型为平面三角形,其中心原子就为sp2杂化。(

) (5)中心原子为sp杂化的分子,其分子构型不一定为直线形。(

) (6)价层电子对互斥理论中,π键的电子对数不计入中心原子的价层电子对数。(

)

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×

(6)√

2.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是(

)。

A.SO2、CS2、HI都是直线形分子

B.BF3的键角为120°,SnBr2的键角大于120°

C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形分子

D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子

解析

SO2是V形分子,CS2、HI是直线形分子,A项错误;BF3的键角为120°,是平面三角形分子,而Sn原子价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一对孤电子对,对成键电子有排斥作用,使键角小于120°,B项错误;CH2O、BF3、SO3都是平面三角形分子,C项正确;PCl3、NH3都是三角锥形分子,而PCl5是三角双锥形分子,D项错误。

答案

C 3.按要求填空。

(1)CO2分子中的C为

杂化,空间构型为

。

(2)N

中的N为

杂化,空间构型为

。 (3)H2S分子中的S为

杂化,空间构型为

。 (4)分子中的C为

杂化,分子的结构式为

,空间构型为

,其中两个碳原子上

电子之间形成π键。 (5)N

中N原子为

杂化,N

的空间构型为

。 答案

(1)sp;直线形

(2)sp3;正四面体

(3)sp3;V形

--

(4)sp2;(5)sp2;平面三角形

;平面形;2p 4.原子形成化合物时,电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题: (1)BF3分子的立体构型为

,NF3分子的立体构型为

。 (2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O,请分析可能的原因:

。 答案

(1)平面三角形;三角锥形

(2)CH4分子中的C原子没有孤电子对,NH3分子中N原子上有1对孤电子对,H2O分子中O原子上有2对孤电子对,它们对成键电子对的排斥作用依次增大,故键角依次减小

一、判断分子或离子立体构型“三步曲”

第一步:确定中心原子上的价层电子对数

a为中心原子的价电子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N,a=5,b=1,x=3,所以中心原子孤电子对数=(a-xb)=×(5-3×1)=1。

第二步:确定价层电子对的立体构型

由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。

第三步:分子立体构型的确定

价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。

二、“五种方法”判断分子中心原子的杂化类型

1.根据杂化轨道的空间分布构型判断

多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心原子杂化方式的对照:

分子的正四三角

立

面

锥形

体结构

体形

杂化类sp3

型

(1)只要分子构型为直线形的,中心原子一定为sp杂化,同理,只要中心原子是sp杂化的,分子构型一定为直线形。

(2)只要分子构型为平面三角形的,其中心原子一定为sp2杂化。

(3)只要分子中的原子不在同一平面内的,中心原子一定是sp3杂化。

(4)V形分子的判断需要借助孤电子对数,孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化,孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。

2.根据杂化轨道之间的夹角判断

若杂化轨道之间的夹角为109.5°,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。

sp2

sp 角形

V形

三

V形

直线形

平面

3.根据等电子原理进行判断

如CO2是直线形分子,CNS-、

与CO2是等电子体,所以分子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。

4.根据中心原子的电子对数判断

如中心原子的电子对数为4,是sp3杂化;为3,是sp2杂化;为2,是sp杂化。

5.根据分子或离子中有无π键及π键数目判断

如没有π键的为sp3杂化,含1个π键的为sp2杂化,含2个π键的为sp杂化。

分子间作用力与分子的性质

1.分子间作用力

(1)概念:物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为分子间作用力。

(2)分类:分子间作用力最常见的是①

和②

。 (3)强弱:范德华力③

氢键④

化学键。 (4)范德华力

范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强,物质的熔点、沸点越高,硬度越大。一般来说,组成和结构相似的物质,随着⑤

的增大,范德华力逐渐⑥

。 (5)氢键

a.形成:已经与⑦

的原子形成共价键的⑧

(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中⑨

的原子之间的作用力,称为氢键。 b.表示方法:A—H…B

-

c.特征:具有一定的⑩

性和d.分类:氢键包括

氢键和

性。

氢键两种。 e.分子间氢键对物质性质的影响

主要表现为使物质的熔、沸点

2.分子的性质

(1)分子的极性

类型

非极性分子

正电中心和形成原因

负电中心

正电中心和负电中心

的分子 的分子

可能存在的共价键

或

分子内原

子排列

(2)分子的溶解性

a.“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于

溶剂,极性溶质一般能溶于

溶剂。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度

。 b.随着溶质分子中憎水基的增多,溶质在水中的溶解度减小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。

或

极性分子

,对电离和溶解度等产生影响。

(3)分子的手性

a.手性异构: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

,在三维空间里

的现象。 b.手性分子:具有

的分子。 c.手性碳原子:在有机物分子中,连有

的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子,如(带*的碳原子为手性碳原子)。 (4)无机含氧酸分子的酸性

无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,使中O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出H+,酸性越强,如酸性:HClO

①范德华力

②氢键

③<

④<

⑤相对分子质量

⑥增大

⑦电负性很强

⑧氢原子

⑨电负性很强

⑩方向

键

饱和

分子内

极性键

不能重叠

分子间

对称

升高

不对称

重合

非极性

不重合

极性

非极性键

极性非极性键

镜像

增大

手性异构体

四个不同原子或基团

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键。(

) (2)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。(

) (3)氢键具有方向性和饱和性。(

) (4)H2O2分子间存在氢键。(

)

(5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。(

) (6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点显著升高。(

) (7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。(

) 解析

(1)可燃冰中水分子间存在氢键,但CH4与H2O之间不存在氢键。

(2)乙醇分子、水分子中都含有—OH,符合形成氢键的条件。

(4)H2O2分子中的H几乎成为“裸露”的质子,与水分子一样,H2O2分子间也存在氢键。

(5)卤素氢化物中,HF分子间能形成氢键,其熔、沸点最高。

(6)分子内氢键对物质的熔、沸点影响很小。

(7)H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能,与氢键无关。

答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)√

(5)×

(6)×

(7)×

2.若不断地升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化,在变化的各阶段,被破坏的粒子间的主要相互作用力依次是(

)。

A.氢键、氢键、极性键

B.氢键、氢键、非极性键

C.氢键、极性键、分子间作用力

D.分子间作用力、氢键、非极性键

答案

A 3.氨气溶于水时,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为(

)。

A.…

B.…

C.…

D.…

解析

根据NH3·H2O

N

+OH-可知, NH3·H2O的结构式为答案

B 4.按要求回答下列问题: …。

(1)HCHO分子的立体构型为

形,它与H2加成后,加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高,其主要原因是

(须指明加成产物是何物质)。 (2)S位于周期表中第

族,H2Te比H2S沸点高的原因是

,H2O比H2Te沸点高的原因是

。 (3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示,呈现这种变化的原因是

。

(4)氨是一种易液化的气体,请简述其易液化的原因:

。 (5)H2S在乙醇中的溶解度小于H2O在乙醇中的溶解度的原因是

。 (6)纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂,其催化的一个实例如图所示。化合物乙的沸点明显高于化合物甲,主要原因是

。

化合物甲

化合物乙

答案

(1)平面三角;加成产物CH3OH分子之间能形成氢键

(2)ⅥA;两者均为分子晶体且结构相似,H2Te的相对分子质量比H2S大,分子间作用力更强;两者均为分子晶体,H2O分子间存在氢键

(3)硅烷为分子晶体,随相对分子质量增大,分子间作用力增强,熔沸点升高

(4)氨分子间存在氢键,分子间作用力大,因而易液化

(5)H2O与乙醇分子间能形成氢键

(6)化合物乙分子间存在氢键

一、分子间作用力、共价键与氢键

分子间作

用力

分子内氢分类

范德华力

键、分子极性共价键、非极性共价键

间氢键

特征

无方向有方向有方向性、有饱和性

氢键

共价键

性、无饱性、有饱和性

强度比共价键>氢键>范德华力

较

对于A—H…B随着分子影响其极性和相强

对分子质度的因量的增大素

而增大

小,键能越大

①影响物分子间氢质的熔沸键的存点、溶解在,使物对物质度等物理质的熔、性

性质; 沸点升①影响分子的稳定性;②共价键键能越大,分子稳定性越强

质的影②组成和高,在水响

结构相似中的溶解的物质,度增大,的半径越大,B原子电负性越成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定

,A、B的和性

随相对分如熔、沸子质量的点:H2O>

增大,物H2S,HF>质的熔、HCl,NH3沸点升高,如熔、沸点:F2

>PH3

二、分子极性、非极性的判断

1.思维程序

2.思维模型

(1)根据键的类型及分子的空间构型判断

非极性分子、极性分子的判断,首先看键是否有极性,然后再看各键的空间排列状况。键无极性,分子必无极性(O3除外)。键有极性,各键空间排列均匀,使键的极性相互抵消,分子无极性;键有极性,各键空间排列不均匀,不能使键的极性相互抵消,分子有极性。

共价键的极性与分子极性的关系可总结如下:

(2)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断

若分子的中心原子最外层电子全部成键,则此分子一般为非极性分子;若分子的中心原子最外层电子未全部成键,则此分子一般为极性分子。

CH4、BF3、CO2等分子的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。

(3)判断ABn型分子极性的经验规律

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,则为非极性分子,若不相等,则为极性分子。

见《高效训练》P111

1.下列说法中不正确的是(

)。

．．．A.σ键比π键重叠程度大,形成的共价键强

B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个σ键

C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键

D.N2分子中有一个σ键,两个π键

解析

单原子分子(如稀有气体分子)中无共价键,也无σ键。

答案

C 2.下列分子中既有σ键,又有π键的是(

)。

①HCl

②H2O ③N2

④H2O2

⑤C2H4

⑥C2H2

A.①②③

B.③④⑤⑥

C.①③⑥

D.③⑤⑥

解析

单键均为σ键,双键和三键中各存在一个σ键,其余均为π键。

答案

D 3.N2的结构可以表示为确的是(

)。

．A.N2分子与CO分子中都含有三键

B.CO分子中有一个π键是配位键

C.N2与CO互为等电子体

D.N2与CO的化学性质相同

解析

由题意可知,N2分子中N原子之间、CO分子中C和O原子之间均通过2个π键和1个σ键结合,其中CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对,C原子提供空轨道通过配位键形成。N2的化学性质相对稳定,CO具有较强的还原性,两者化学性质不同。

答案

D 4.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道类型及同层分子间的主要作用力分别是(

)。

A.sp,范德华力

C.sp2,氢键

B.sp2,范德华力

,CO的结构可以表示为,其中椭圆框表示π键,下列说法中不正．．D.sp3,氢键

解析

由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化,故B原子也为sp2杂化,但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连,羟基间能形成氢键,故同层分子间的主要作用力为氢键。

答案

C

5.下列分子中指定的碳原子(用*标记)不属于手性碳原子的是(

)。

．．．

答案

A 6.下列分子中中心原子杂化轨道类型相同的是(

)。

A.CO2与SO2

C.BeCl2与BF3

答案

B 7.某催化剂中含有的活性组分为Ni、Cu和Zn的化合物,可用于二氧化碳加氢制取甲醚。甲醚是乙醇的同分异构体,其熔点为-141.5 ℃,沸点为-24.9 ℃,在加热条件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。

(1)乙醇的沸点比甲醚高,其主要原因是

。 (2)甲醛分子中碳原子的杂化轨道类型为

。 (3)储氢材料化合物A是乙烷的等电子体,其相对分子质量为30.8,且A是由第二周期两种元素的氢化物形成的化合物。加热A会缓慢释放氢气,同时A转化为化合物B,B是乙烯的等电子体。化合物A的结构式为

(若含有配位键,要求用箭头表示),1 mol化合物B中σ键的数目是

。 B.CH4与NH3

D.C2H2与C2H4

解析

(1)乙醇的结构式为,甲醚的结构式为,乙醇含有羟基氢,能形成分子间氢键,所以其沸点高于甲醚的沸点。

(2)甲醛的结构式为,为平面结构,碳原子采取sp2杂化。

(3)乙烷(C2H6)的价电子总数为14,根据相对分子质量可知,A应为BNH6,其结构式为,加热时,除生成H2外,还应生成答案

(1)乙醇分子间有氢键

(2)sp2

,所以1 mol B中含有5NA个σ

键。

(3)←;5NA

8.(1)CNS-、N

均含3个原子,它们的价电子总数都是16,因此它们的结构与由第二周期两元素组成的

分子的结构相同,微粒呈

形,中心原子都采取

杂化。 (2)C

、N

等微粒具有相同的通式A

,它们的价电子总数都是

,因此它们与由第ⅥA族两元素组成的

分子的结构相同,呈

形,中心原子都采取

杂化。 (3)N2O(笑气)可用作麻醉剂,其与

CO2互为等电子体,已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连,则N2O的空间构型为

。

解析

(3)N2O与CO2互为等电子体,结构式为答案

(1)CO2;直线;sp (2)24;SO3;平面三角;sp2

,空间构型为直线形。

--

-

(3)直线形

9.价层电子对互斥理论(VSEPR)可用于预测H2S和COCl2的立体结构,则其立体结构分别为(

)。

A.直线形、三角锥形

B.V形、三角锥形

C.直线形、平面三角形

D.V形、平面三角形

解析

H2S分子中的中心原子S原子上的孤电子对数是

×(6-1×2)=2,则说明H2S分子中中心原子有4对电子对,其中2对是孤电子对,因此空间结构是V形;而COCl2中中心原子的孤电子对数是

×(4-2×1-1×2)=0,因此COCl2中中心原子电子对数是3对,是平面三角形结构,故D项正确。

答案

D

10.下列关于化合物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σ键和1个π键

的叙述正确的是(

)。

D.该分子在水中的溶解度小于2-丁烯

解析

分子间不可形成氢键,A项错误;分子中含有碳碳非极性键、碳氢极性键和碳氧极性键,B项正确;分子中含有9个σ键、3个π键,C项错误;分子中含有醛基,溶解度大于2-丁烯,D项错误。

答案

B

11.C

、—CH3、C

都是重要的有机反应中间体,下列有关它们的说法正确的是(

)。

-A.它们互为等电子体,碳原子均采取sp2杂化

B.C

与NH3、H3O+互为等电子体,立体构型均为正四面体形

C.C

中碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面

D.C

与OH-形成的化合物中含有离子键

解析

A项,C

中有8个价电子,—CH3中有9个价电子,C

中有10个价电子,错误;B

项,三者均为三角锥形结构,错误;C项,C

中C的价电子对数为3,为sp2杂化,微粒空间构型--为平面三角形,正确;D项,CH3OH中不含离子键,错误。

答案

C 12.下列描述中正确的是(

)。

①CS2为V形结构的极性分子

②Cl

的空间构型为平面三角形

③SF6中有6对完全相同的成键电子对

④SiF4和S

的中心原子均为sp3杂化

A.①②

B.②③

C.③④

D.①④

解析

CS2的空间构型与CO2相同,为直线形,①错误;Cl

的空间构型是三角锥形,②错误;SF6分子是正八面体构型,中心原子S具有6个杂化轨道,每个杂化轨道容纳2个电子(1对成键电子对),形成6个S—F键,所以SF6分子有6对完全相同的成键电子对,③正确;SiF4和S

的中心原子都是sp3杂化(前者为正四面体形,后者为三角锥形),④正确。

答案

C 13.关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物,下列说法中正确的是(

)。

A.配体是Cl-和H2O,配位数是9

--

--

B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+

C.内界和外界中Cl-的数目之比是1∶2

D.加入足量AgNO3溶液,所有Cl-均被完全沉淀

解析

[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配体是Cl-、H2O,提供孤电子对;中心离子是Ti3+,配合物中配位离子Cl-不与Ag+反应,外界中的Cl-与Ag+反应。

答案

C 14.已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物,试根据有关信息完成下列问题: (1)水是维持生命活动所必需的一种物质。

①1 mol冰中有

mol氢键。 ②用球棍模型表示的水分子结构是

。

(2)已知H2O2分子的结构如图所示,H2O2分子不是直线形的,两个氢原子犹如在半展开的书的两面上,两个氧原子在书脊位置上,书页夹角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。

试回答下列问题: ①H2O2分子的电子式是

,结构式是

。 ②H2O2分子是含有

(填“极性”或“非极性”,下同)键和

键的

分子。 ③H2O2难溶于CS2,简要说明理由:

。

④H2O2中氧元素的化合价是

,简要说明原因:

。 答案

(1)①2

②B

·······(2)①

·

·

·H ····H—O—O—H ②极性;非极性;极性

③H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”规律,H2O2难溶于CS2

④-1价;O—O键为非极性键,而O—H键为极性键,共用电子对偏向氧,故氧为-1价