归纳与整理教案3

分子结构与性质

考点一

共价键

【基础知识回顾】

1、共价键、范德华力、氢键这三种作用力中，具有方向性和饱和性的是

，存在于分子之间的是

，存在于原子之间的是

；干冰晶体中存在的作用力是

。

2．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

键

键

键

键

单键

原子间共用电子对的数目

3．键参数

(1)概念

(2)键参数对分子性质的影响

①键能越

，键长越

，分子越稳定。

双键

三键

类型

电子云“头碰头”重叠

电子云“肩并肩”重叠

共用电子对发生偏移

共用电子对不发生偏移

有

个σ键，

个π键

有

个σ键，

个π键

有

个σ键，

个π键

②4．等电子原理

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，它们的许多性质相似，如CO和N2。

课堂练习

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(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)在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)s­s σ键与s­p 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(

) 第1页

共8页

(10)所有的共价键都有方向性(

) 2．在下列物质中：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4

(1)只存在非极性键的分子是__________；既存在非极性键又存在极性键的分子是__________；只存在极性键的分子是__________。

(2)只存在单键的分子是__________，存在三键的分子是__________，只存在双键的分子是__________，既存在单键又存在双键的分子是__________。

(3)只存在σ键的分子是__________，既存在σ键又存在π键的分子是__________。

(4)不存在化学键的是__________。

(5)既存在离子键又存在极性键的是__________；既存在离子键又存在非极性键的是__________。

3．NH3

分子的空间构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是

(

) A．NH3分子是极性分子

B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等

C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°

D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°

4．Ⅰ.已知H2、O2、Cl2、N2分子中共价键的键能依次为436 kJ·mol1、497 kJ·mol1、243 kJ·mol1、946 kJ·mol－－－－1，

(1)下列叙述正确的是________。

1－－A．N—N键键能为×946 kJ·mol1＝315.3 kJ·mol1

3B．氮分子中共价键的键长比氢分子中共价键的键长短

C．氧分子中氧原子是以共价单键结合的

D．氮分子比氯分子稳定

(2)计算反应3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl的反应热。(已知：EN—H＝391 kJ·mol1，EH—Cl＝432 kJ·mol1) －－Ⅱ.[2015·浙江理综，28(1)]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

已知：

化学键

键能/kJ·mol1

－

C—H 412 －C—C 348 C===C 612 H—H 436 －计算上述反应的ΔH＝________ kJ·mol1。

5．已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO23、PCl3的空间结构。

6．1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、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，也可互称为等电子体，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NO2第2页

共8页

－

CH3COOH

特别提醒

(1)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。

(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。

排斥力：孤电子对之间>孤电子对与成键电子对间>成键电子对间

(3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。

课堂练习

1．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子构型为平面三角形，则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为(

) A．直线形

sp杂化

C．三角锥形

sp3杂化

B．V形

sp2杂化

D．平面三角形

sp2杂化

2．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分子的立体结构为______________，NF3分子的立体结构为____________。

(2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是____________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是__________，采取sp3杂化的分子是____________。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：__________________。

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

(4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为_______________________。

3．Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。

(1)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，＋但NF3不易与Cu2形成配离子，其原因是___________________________。

＋(2)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2的结构可用示

－－

意图表示为__________________________________________________。

(3)胆矾CuSO4·5H2O可写作[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：

下列有关胆矾的说法正确的是________。

A．所有氧原子都采取sp3杂化

B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键

C．Cu2的价电子排布式为3d84s1

D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去

＋第4页

共8页

Ⅱ.经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3与SCN不仅能以1∶3 的个数比配合，还能以其他个数比配合。＋－请按要求填空：

(1)若所得Fe3和SCN的配合物中，主要是Fe3与SCN以个数比1∶1配合所得离子显血红色。该离子的＋－＋－离子符号是__________。

(2)若Fe3与SCN以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为＋－___________________________________________________________。

考点三

分子间作用力与分子的性质

【基础知识回顾】

1．分子间作用力

强弱：范德华力<氢键<化学键。

(1)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，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大。

(2)氢键

分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。

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

(2)分子的溶解性

①“相似相溶”的规律：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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。

②随着溶质分子中憎水基个数的增大，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。

(3)分子的手性

手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子。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

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R—O—H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

【即时检测】

1．判断下列说法是否正确，正确的划“√”，错误的划“×”

(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)H2和O2之间存在氢键(

) (5)H2O2分子间存在氢键(

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

) (7)极性分子中可能含有非极性键(

) (8)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键(

) 第5页

共8页

＋

2．下列事实均与氢键的形成有关，填写氢键的类型。

①冰的硬度比一般的分子晶体的大；

②甘油的粘度大；

③邻硝基苯酚20 ℃时在水中的溶解度是对硝基苯酚的0.39 倍；

④邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15.9倍，对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0.44倍；

⑤氨气极易溶于水；

⑥氟化氢的熔点高于氯化氢。

属于分子间氢键的是________；属于分子内氢键的是________。

课堂练习

1．下列说法中正确的是(

) A．在分子中，两个成键的原子间的距离叫做键长

B．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol1，H—I的键能为298.7 kJ·mol1，这可以说明HCl分子比HI分子稳定

－－C．含有极性键的分子一定是极性分子

D．键能越大，表示该分子越容易受热分解

2．下列能跟氢原子形成最强极性键的原子是(

) A．F

B．Cl

C．Br

D．I 3．下列物质中，含离子键的物质是(

)，由极性键形成的极性分子是(

)，由极性键形成的非极性分子是(

)，由非极性键形成的非极性分子是(

)。

A．CO2

B．Br2

C．CaCl2

D．H2O 4．下列叙述中正确的是(

) A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子

B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子

C．非极性分子只能是双原子单质分子

D．非极性分子中，一定含有非极性共价键

5．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依次是(

) A．氢键；分子间作用力；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

6．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(

)

8．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是(

) A．HNO2

B．H2SO3

C．HClO3

D．HClO4

高考真题

(一)两大理论与分子构型

1．[2015·全国卷Ⅰ，37(3)节选]CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是________。

2．[2015·山东理综，33(3)]F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为________，其中氧原子的杂化方式为__________。

第6页

共8页

3．[2015·江苏，21(A)－(2)节选]CH3COOH中C原子轨道杂化类型为___________________。

4．[2014·江苏，21(A)－(3)节选]醛基中碳原子的轨道杂化类型是__________________。

5．[2014·新课标全国卷Ⅰ，37(3)节选]乙醛中碳原子的杂化类型为________。

6．[2014·福建理综，31(5)]NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有________ mol配位键。

7．[2013·福建理综，31(3)②]子轨道采用________杂化。

中阳离子的空间构型为__________，阴离子的中心原8．[2013·山东理综，32(3)节选]BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为________和________。

(二)微粒作用与分子性质

1．[2015·全国卷Ⅰ，37(2)(3)](2)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是_________________ ________________________________________________________________________。

(3)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________________________________________________________________________________________ 2．[2015·江苏，21A—(1)(3)节选]下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：

32Cr2O27＋3CH3CH2OH＋16H＋13H2O―→4[Cr(H2O)6]＋3CH3COOH －＋＋(1)配合物[Cr(H2O)6]3中，与Cr3形成配位键的原子是________(填元素符号)。

＋＋(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________(填化学式)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_________________________________。

3．[2014·新课标全国卷Ⅰ，37(3)节选]1 mol乙醛分子中含有σ键的数目为________，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_______________________________________________。

4．[2014·江苏，21(A)—(2)]与OH互为等电子体的一种分子为________________(填化学式)。

5．[2013·江苏，21(A)节选]已知元素X位于第四周期，其基态原子的内层轨道全部排满电子，且最外层电子数为2，元素Y基态原子的3p轨道上有4个电子，元素Z的最外层电子数是其内层的3倍。

则①与YZ24互为等电子体的分子的化学式__________________________(任写一种)。

－－②X的氯化物与氨水反应可形成配合物[X(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为__________。

③Z的氢化物(H2Z)在乙醇中的溶解度大于H2Y，其原因是__________________________。

6．[2013·山东理综，32(4)]若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子对的原子是________。

7．[2013·福建理综，31(3)(4)节选](3)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：

晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及________(填序号)。

a．离子键

b．共价键

c．配位键

d．金属键

e．氢键

f．范德华力

(4)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)________(填“>”或“<”)Ka(苯酚)，其原因是第7页

共8页

______________________________________。

练出高分

1．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)甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为_______________________。

(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________________。

2．随着石油资源的日趋紧张，天然气资源的开发利用受到越来越多的关注。以天然气(主要成分是CH4)为原料经合成气(主要成分为CO、H2)制化学品，是目前天然气转化利用的主要技术路线。而采用渣油、煤、焦炭为原料制合成气，常因含羰基铁[Fe(CO)5]等而导致以合成气为原料合成甲醇和合成氨等生产过程中的催化剂产生中毒。请回答下列问题：

(1)[Fe(CO)5]中铁的化合价为0，写出铁原子的基态电子排布式：______________________。

(2)与CO互为等电子体的分子和离子分别为________和________(各举一种即可，填化学式)，CO分子的电子式为________，CO分子的结构式可表示成________。

(3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有________________，CH3OH的熔、沸点比CH4高，其主要原因是_____________________________________________。

3．K2Cr2O7是一种常见的强氧化剂，酸性条件下会被还原剂还原成Cr3。

＋(1)Cr3能与OH、CN形成配合物[Cr(OH)4]、[Cr(CN)6]3。

＋－－－－①Cr3的电子排布式可表示为__________。

＋②不考虑空间构型，[Cr(OH)4]的结构可用示意图表示为________。(若有配位键，用箭头表示) ③CN与N2互为等电子体，写出CN的电子式：____________。

(2)K2Cr2O7能将乙醇氧化为乙醛，直至乙酸。

①乙醛中碳原子的杂化方式有________、________。

②乙酸的沸点是117.9℃，甲酸甲酯的沸点是31.5℃，乙酸的沸点高于甲酸甲酯的沸点的主要原因是____________________。

4．W、M、X、Y、Z是周期表前36号元素中的四种常见元素，其原子序数依次增大。W的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代；M的氧化物是导致酸雨的主要物质之一。X的某一种单质在高空大气层中保护人类免遭太阳光中紫外线的强烈侵袭；Y的基态原子核外有6个原子轨道处于半充满状态；Z能形成红色的Z2O和黑色的ZO两种氧化物。

(1)Y3基态电子排布式可表示为________。

＋－－－(2)MX3的空间构型是________(用文字描述)。

(3)M可形成多种氢化物，其中MH3的碱性强于M2H4的原因是__________________。

(4)根据等电子原理，WX分子的结构式为__________。

(5)1 mol WX2中含有的σ键数目为________。

(6)H2X分子中X原子轨道的杂化类型为________。

－第8页

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