归纳与整理教学创新设计

第二章

分子结构与性质

归纳与整理

一、共价键

本质：在原子之间形成共用电子对共价键方向性：决定分子的立体构型ss σ特征键没有方向性饱和性：决定分子的组成电子云是轴对称的成键方式π键：两个轨道“肩并肩”重叠，电子云是镜面对称的共价单键—σ键规律共价双键—一个σ键，一个π键共价三键—一个σ键，两个π键键能：键能越大，键越稳定键参数键长：键长越短，键越稳定键角：描述分子空间构型极性键：A—B类型非极性键：A—Aσ键：两个轨道“头碰头”重叠，

特殊形式：配位键A→B二、分子的空间构型

分子的空间构型理论解释价层电子对互斥模原理型VSEPR模型应用

sp杂化：平面杂化轨道理论

三角形sp杂化：正四

面体形23sp杂化：直线形等电子体常见分子的空间构型BeCl2杂化类型sp，空间

构型直线形H2O杂化类型sp3，空间

构型V形BF3杂化类型sp2，空间

构型平面三角形NH3杂化类型sp3，空间

构型三角锥形CH4杂化类型sp3，空间

构型正四面体形

三、分子的性质

只含非极性键：非极性分子空间结构不对称：极

性分子分子的极性含极性键空间结构对称：非极

性分子范德华力对物质性质的影响：范德华力越大，分子的

熔沸点越高分子内：熔、沸点降低性质氢键对物质性质的影响分子间：熔、沸点升高

溶解性：相似相溶原理手性碳原子分子的手性手性异构体手性分子无机含氧酸分子的酸性：HORO，R相同，

n越大，酸性越强

mn

热点一

共价键与原子轨道的杂化

[例1]

(1)N和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为________；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是________(填化学式，写出两种)。

(2)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。

①图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。

②图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。

(3)①与OH互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。

②醛基中碳原子的轨道杂化类型是________；1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。

(4)①碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：

－

化学键

键能/ (kJ·mol1) －C—C 356 C—H 413 C—O 336 Si—Si 226 Si—H 318 Si—O 452 a.硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

b．SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②在硅酸盐中，SiO4链状、层状、4四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、－骨架网状四大类结构型式。

图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根，其中Si原子的杂化形式为________，Si与O的原子数之比为________，化学式为________________________。

(5)①在S的氢化物(H2S)分子中，S原子轨道的杂化类型是________。

②O的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是____________________________________。

2③SO24的空间构型为____________(用文字描述)。写出一种与SO4互为等电子体的分－－子的化学式：__________________。

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

[知识整合] 1．离子键、共价键比较

离子键

阴阳离子间通过静电作用形成

活泼金属元素与活泼非金属元素的电负性差值大于1.7 无方向性、无饱和电负性相同的同种非金属元素

共价键

非极性键

极性键

配位键

本质

相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的相互作用

电负性不同的不同种非金属元素

成键元素原子一方有孤电子对，另一方有空轨道

成键条件(元素种类) 特征

有方向性、有饱和性

性

标注“＋”和电子式

“－”阴离子要加“[

]”

无“＋”和“－”、标出共用电子对数和孤电子对数

非金属单存在

离子化合物

质、共价化合物、离子化合物

2.杂化轨道类型的判断

因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：

杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数。

杂化轨道数为2、3、4分别对应sp、sp2、sp3杂化。

热点二

粒子立体构型的判断方法

[例2]

(1)N、S元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；酸根呈三角锥结构的酸是________。(填化学式) (2)R中阳离子的空间构型为________，阴离子的中心原子轨道采用________杂化。

共价化合物、离子化合物

铵盐、水合氢离子等

(3)NO3的空间构型是______________________(用文字描述)。

[例3]

(1)请用价层电子对互斥理论预测下列分子的立体构型：

①CH2O__________________________________________________________________；

②HCN__________________________________________________________________；

③SnCl2_________________________________________________________________。

(2)请用杂化轨道理论预测下列分子的立体构型：

④CS2__________________________________________________________________；

⑤BF3_________________________________________________________________；

⑥PCl3_________________________________________________________________。

[知识整合] 1．中心原子价层电子对数的计算

－

1(1)孤电子对数＝(a－xb)。

2(2)价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数。

2．价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子空间构型的关系

杂化

类型

杂化轨道模型

sp sp2

sp3

成键电子对数

分子空间构型

价层电子对互斥模型

2 3 电子对数

2 3 2 4 4 3 2

3.等电子体

一般情况下，原子总数相同，价电子总数相同的等电子体的立体结构相同，如SO2与O3的立体结构均为V形，CH4与SiH4的立体结构均为正四面体形。此种方法需要多记住一些常见分子的立体结构。

热点三

分子的性质

[例4]

(1)酸性：H2SO4________HClO4(填“>”或“<”)。

(2) 杂化轨道数目

2 3 4 孤电子对数

0 0 1 0 1 2 四面体形

杂化轨道

间夹角

180°

120°

电子对的立体构型

直线形

平面三角形

空间构型

直线形

平面三角形

四面体形

实例

BeCl2

BF3

CH3Cl 分子立体构型

实例

直线形

平面三角形

V形

正四面体形

三角锥形

V形

BeCl2

BF3

SnBr2

CH4

NH3

H2O

若将如图所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有______(填元素符号)。

(3)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是__________________________。

(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)________Ka(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因是_____________________________________ ________________________________________________________________________。

(5)下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是________。

(6)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________________。的沸点比高，原因是_________________ ________________________________________________________________________。

[知识整合] 1．范德华力对物质性质的影响

(1)对物质熔、沸点的影响

一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：I2>Br2>Cl2>F2，Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He。

(2)相似相溶原理

极性分子易溶于极性溶剂中(如HCl易溶于水中)，非极性分子易溶于非极性溶剂中(如I2易溶于CCl4中，白磷易溶于CS2中)。

2．氢键对物质性质的影响

(1)对物质熔、沸点的影响

①某些氢化物分子存在氢键，如H2O、NH3、HF等，会比同族氢化物沸点反常的高，如H2O>H2S。

②氢键存在于分子内对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质的影响不同。邻羟基苯甲醛存在分子内氢键、对羟基苯甲醛存在分子间氢键，对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。

(2)对物质密度的影响

氢键的存在，会使物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。

(3)对物质溶解度的影响

溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的原因。

(4)氢键对物质结构的影响

氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构等。

3．分子的手性

(1)手性碳原子：连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。

(2)手性异构体：如果一对分子，它们的组成和原子的排列方式完全相同，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间不能重叠，这对分子互称为手性异构体。

(3)手性分子：存在手性异构体的分子称为手性分子。

4．无机含氧酸分子的酸性

(1)对于同种元素的含氧酸，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。

(2)无机含氧酸[(HO)mROn]中n值越大，酸性越强。