归纳与整理教学设计实例

分子结构与性质归纳与整理

知识点一：共价键与配位键

1．共价键的本质和特征

(1)本质：原子之间形成共用电子对。

(2)特征：具有方向性和饱和性。

2．共价键的分类

分类依据

形成共价键的原子轨道重叠方式

形成共价键的电子对是否偏移

3．键参数

(1)概念

σ键

π键

极性键

非极性键

类型及特点

原子轨道“头碰头”重叠

原子轨道“肩并肩”重叠

共用电子对发生偏移

共用电子对不发生偏移

(2)键参数对分子性质的影响

决定键能决定分子的稳定性决定分子的性质分子的立体构型――→键长键角

键能越大，键长越短，分子越稳定。

4．配位键和配位化合物

(1)配位键：一方是能够提供孤对电子的原子，另一方有能够接受孤对电子的空轨道，两原子之间形成“电子对给予接受键”，这种化学键叫做配位键。

(2)配位键的表示方法：用A→B表示，其中A表示提供孤对电子的原子，B表示接受孤对电子的原子。

(3)配位化合物

①概念

通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的一类化合物，简称配合物。 ②形成配合物的条件：配体要有孤对电子(中性分子如H2O、_NH3_、CO等或离子如F、Cl、CN等)，中心原子或离子要有空轨道(如Fe、Cu、Zn、Ag等)，配合物中中心离子和配体通过配位键形成配离子。一般配体的数目称为配位数，配离子和另一带相反电荷的离子(称为外界离子)通过离子键组成配合物。配位化合物中中心原子(离子)与配体之间的配位键是σ键。

③组成：

3＋2＋2＋＋－－－

5．常见的几种配合物

(1)离子型

典型配合物

中心离子

中心离子结构特点

配体

配体结构特点

配位数(n) 外界

颜色

(2)分子型

金属羰基配合物

是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物，如四羰基镍[Ni(CO)4]。在许多有机化合物的合成反应中，金属羰基配合物常常作为这些反应的催化剂

二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。在固体状态下，两个茂环相互错开成全错位构型，温度升高时则绕垂直轴相对转动。二茂铁的二茂铁对点练习：

1．下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是(

) ①HCl ②H2O ③N2

④H2O2

⑤C2H4

⑥C2H2

A．①②③

C．①③⑥ B．③④⑤⑥

D．③⑤⑥

化学性质稳定，类似芳香族化合物

[Cu(NH3)4]SO4

Cu

2＋Fe(SCN)3

Fe

3＋[Ag(NH3)2]OH Ag

＋一般是金属离子，特别是过渡金属离子，必须有空轨道

NH3

SCN

－－－NH3

分子或离子，必须含有孤对电子(如NH3、H2O、CO、Cl、SCN等) 4 SO4

深蓝色

2－3 无

血红色

2 OH

无色

－2.碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是(

) A．分子式为C3H2O3

B．分子中含6个σ键

C．分子中只有极性键

D．8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2

3．有以下物质：①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4。

(1)只含有极性键的是____________；

(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____________。

4．含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。

(1)CH4中的化学键从形成过程来看，属于________(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于______键。 (2)已知CN与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________。 (3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为__________。 －

(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。

①COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________。

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

②Fe(CO)5在一定条件下能合成：Fe(s)＋5CO===Fe(CO)5。反应过程中，形成的化学键是______________。 (5)有机物丁二酮肟常用于检验Ni，在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni反应可生成鲜红色沉淀，其结构如图所示。

2＋2＋

①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是________________，氮镍之间形成的化学键是______________。 ②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在_____________________________。 知识点二：分子的立体结构

1．价层电子对互斥理论

(1)理论要点

①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。

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。

(2)价层电子对

用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。

其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。

(3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系

价层电子对数

2 3 2 4 4 3 2 2．杂化轨道理论

1 0 1 2 四面体形

成键对数

2 3 孤电子对数

0 0 三角形

V形

正四面体形

三角锥形

V形

SnBr2

CH4

NH3

H2O 105°

109°28′

107°

105°

电子对立体构型

直线形

分子立体构型

直线形

平面正三角形

实例

BeCl2

BF3

键角

180°

120°

(1)杂化轨道概念

在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。

(2)杂化轨道的类型与分子立体构型的关系

杂化类型

sp sp

sp

(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型

杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：

杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数。

3．等电子原理

(1)定义

原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质，如CO和N2。

(2)常见等电子体

微粒

CO2、CNS、NO2、N3

CO3、NO3、SO3

SO2、O3、NO2

SO4、PO4

PO3、SO3、ClO3

CO、N2

CH4、NH4

对点练习：

1．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都是直线形的分子

B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°

C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子

D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子

2．下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是(

) A．PCl3中P原子sp杂化，为三角锥形

B．BCl3中B原子sp杂化，为平面三角形

C．CS2中C原子sp杂化，为直线形

D．H2S分子中，S为sp杂化，为直线形

3．等电子体之间结构相似、物理性质也相近。根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和原子最外层电子总数相同，均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是(

) 23＋3－2－－2－3－－2－－－＋－32杂化轨道数目

2

3

4

杂化轨道间夹角

180°

120°

109°28′

分子立体构型

直线形

平面三角形

正四面体形

实例

BeCl2

BF3

CH4

通式

AX2

AX3

AX2

AX4

AX3

AX AX4

价电子总数

16e

24e

18e

32e

26e

10e

8e

－－－－－－－立体构型

直线形

平面三角形

V形

正四面体形

三角锥形

直线形

正四面体形

A．CO3和NO3 C．CO2和NO2 －2－－ B．O3和SO2

D．SCN和N3

－－4．(1)硫与氧形成的SO3分子的空间构型是________________________________。 (2)(NH4)2SO4中含有化学键的类型为________。

(3)PO4的空间构型是________，其中P原子的杂化方式为________。

(4)在硫酸溶液中加入过量KCN溶液，生成配合物[Cu(CN)4]，则1 mol CN中含有的π键数目为______，1 mol [Cu(CN)4]中含有的σ键数目为________。

(5)高氯酸根离子的空间构型为____________。 知识点三：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范德华力和氢键。

(3)强弱：范德华力<氢键<化学键。

(4)范德华力：一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增大。

范德华力越大，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。

(5)氢键

①形成：已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为祼露的质子)与另一个电负性很大的原子之间的作用力，称为氢键。

②表示方法：A—H…B(A、B是电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素；A、B可以相同，也可以不同。) ③特征：具有方向性和饱和性。

④分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。

⑤分子间氢键对物质性质的影响：主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。

2．分子的性质

(1)分子的极性

①非极性分子与极性分子

类型

形成原因

存在的共价键

分子内原子排列

②分子的极性与键的极性

化学式

H2O NH3

CO2

CH4

C2H4

中心原子杂化方式

sp

sp

sp sp

sp

23332－2－－3－非极性分子

正电中心和负电中心重合的分子

非极性键或极性键

对称

极性分子

正电中心和负电中心不重合的分子

非极性键或极性键

不对称

分子的空间构型

V形

三角锥形

直线形

正四面体形

平面四边形

分子的极性

极性

极性

非极性

非极性

非极性

键的极性

极性

极性

极性

极性

极性、非极性

键角

105°

107°

180°

109°28′

120°

C2H2

sp sp

2直线形

平面六边形

平面三角形

直线形

非极性

非极性

非极性

非极性

极性、非极性

极性、非极性

极性

极性

180°

120°

120°

180°

BF3

BeCl2

sp

sp 2③非极性分子与极性分子的判断

(2)溶解性

①“相似相溶”规律

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。若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。

②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。

(3)分子的手性

①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镜像，在三锥空间里不能重叠的现象。

②手性分子：具有手性异构体的分子。

③手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同原子或基团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如(4)无机含氧酸分子的酸性

。

对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn，R相同时，n值越大，R的正电性越强，—R—O—H中的氧原子的电子就会越向R偏移，在水＋分子的作用下，就越容易电离出H，酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理，酸性：HNO3＞HNO2，HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。

3．分子间作用力、氢键和共价键的比较

类别

作用微粒

强度比较

范德华力

分子或原子(稀有气体分子) 氢键

氢原子，氟、氮、氧原子(分子内，分子间) 共价键

原子

共价键＞氢键＞范德华力

①随着分子极性和相对分子质量的增对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大

成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定

影响其强度的因素

大而增大

②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大

①分子间氢键的存在，使①影响物质的熔沸点、溶解度等物理对物质性

质的影响

性质

②组成和结构相似的物质，随相对分物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O＞H2S，HF＞HCl，①影响分子的稳定性，共价键键能越大，分子稳定性越强

②对于原子晶体，共价键键能越大，晶体的熔点越高

子质量的增大，物质的熔、沸点升高，NH3＞PH3

如F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4

②分子内氢键使物质的熔、沸点降低

对点练习：

1．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是(

) A．CO2、H2S C．Cl2、C2H2 2．下列说法不正确的是(

) A．HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关

B．H2O的熔、沸点高于H2S是由于H2O分子之间存在氢键

C．I2易溶于CCl4可以用相似相溶原理解释

D．甲烷可与水形成氢键这种化学键

3．氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原子团之间，如邻羟基苯甲醛分子 B．C2H4、CH4

D．NH3、HCl ()内的羟基与醛基之间即存在氢键(分子内氢键)，对羟基苯甲醛分子(A．前者＞后者 C．前者＝后者 )之间存在氢键(分子间氢键)。则两者的熔点、沸点的相对大小关系是(

) B．前者＜后者

D．无法估计

4．已知含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，如X是S，当m＝2，n＝2，则这个式子就表示H2SO4。一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是(

) A．HClO2 C．H3BO3

B．H2SeO3

D．HMnO4