归纳与整理优秀教学设计

分子结构与性质章节复习

适用学高中化学

科

知识点

共价键，分子间作用力等的形成，性质，杂化轨道，分子的空间构型

1．了解共价键的形成，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。

适用年级

高中二年级

教学目标

2．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)。

3．能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型。

4．了解化学键和分子间作用力的区别。

5．了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。

教学重1．共价键类型的判断及强弱比较。

点

2．共价键、范德华力和氢键对物质性质的影响。

3．杂化轨道类型的判断及利用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论对分子、离子立体构型的判断和解释。

教学难1．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)。

点

2．能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型。

教学过程

一、

课堂导入

经过对本章节的学习，我们了解了共价键、离子键、金属键以及分子间作用力的形成，性质，和对物质性质的影响，了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类

型(sp，sp2，sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型，这节课我们来复习一下本章的内容。

二、复习知识点

1．共价键

②

决定分子的立体构型特征③

决定分子的构成σ键：两个轨道“④

”重叠，

电子云成轴对称成键方式π键：两个轨道“⑤

”重叠，

电子云成镜面对称共价单键——σ键共价键

规律共价双键——1个σ键，1个π键共价叁键——1个σ键，2个π键键能：键能越大，键越⑥

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—A特殊形式：配位键A→B2．分子的空间构型与分子的性质

(1)分子的空间构型

本质：在原子之间形成①

sp1杂化子理论解释sp2杂化——杂化轨道理论杂化方式的sp3杂化空

V形（H2O）间⑦

（BF3）构常见分子的空间构型三角锥形（NH3）型⑧

（CH4）分(2)分子的性质

价电子对互斥理论

【答案】

1.①共用电子对

②方向性

③饱和性

④头碰头

⑤肩并肩

⑥稳定

2．⑦平面三角形

⑧四面体形

三、例题精析

【例题1】元素X和元素Y属于同一主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物，在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。

(1)确定X、Y两种元素在周期表中的位置。

(2)在元素X和元素Y两种元素形成的化合物中，写出X质量分数为50%的化合物的化学式________；该分子的中心原子以sp2杂化，是________分子，分子构型为________。

(3)写出X的质量分数为60%的化合物的化学式___________；该分子的中心原子以sp2杂化，是________分子，分子构型为________。

(4)由元素氢、X、Y三种元素形成的化合物常见的有两种，其水溶液均呈酸性，试分别写出其分子式________、________，并比较酸性强弱：________。

(5)由氢元素与X元素形成的化合物中，含有非极性键的是________(写分子式)，分子构型为V形的是________(写分子式)。

【答案】(1)X：第二周期，ⅥA族；Y：第三周期，ⅥA族

(2)SO2

极性

V形

(3)SO3

非极性

平面正三角形

(4)H2SO3

H2SO4

H2SO4>H2SO3

(5)H2O2

H2O 【解析】根据氢化物化学式H2X知MrMr＋2×100%＝88.9%，Mr(X)＝16。可推知，X的相对原子质量为16，则X为O，Y为S，则其氧化物分别为SO2、SO3，根据杂化轨道理论易确定其分子立体构型、极性。三种元素组成的化合物为H2SO3、H2SO4，酸性：H2SO4>H2SO3。X元素为O，与H元素形成两种化合物H2O和H2O2，其中H2O的分子构型为V形，H2O2分子中含有非极性键“—O—O—”。

变式1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_______________________________；

(2)HCN________________________________；

(3)NH4＋_______________________________；

(4)H3O＋_______________________________；

(5)H2O_________________________________；

(6)NH3__________________________________ 【答案】

(1)直线形

(2)直线形

(3)正四面体形

(4)三角锥形

(5)V形

(6)三角锥形

变式2根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式分别为(

) A．直线形、sp杂化

C．三角锥形、sp2杂化

B．三角形、sp2杂化

D．三角锥形、sp3杂化

判断分子中原子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心【解析】原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子个数为3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，分子的空间构型为三角锥形，类似NH3。【答案】

D

【例题2】请完成下列表格

单原子分子双原子分子三原子分子四原子分子五原子分子分子He、NeH2HClH2OCO2BF3NH3CH4CH3Cl键的极性—

键角————空间构型—分子极性

【解析】分子的极性与共价键的极性

均为非极性键：如Cl2、P4(1)非极性分子均为极性键：如CCl4、CO2含极性键、非极性键：如CH26均为极性键：如H2O、NH3(2)极性分子含极性键、非极性键：如H2O2

常见的极性分子与非极性分子的一般类型

分子类型单原子分子双原子分子键的极性分子构型分子极性非极性代表物He、Ne等稀有气体H2、O2、Cl2、N2等单质HF、HCl、CO、NO等CO2、CS2等(键角180°)A2AB非极性键极性键极性键直线形(对称)直线形(不对称)直线形(对称)非极性极性非极性三原子分ABA子极性键V形(不对称)极性H2O(键角105°)、SO2(键角119.5°)等

分子类型四原子分子五原子分子键的极性极性键分子构型平面三角形(对称)三角锥形(不对称)分子极性代表物非极性BF3、BCl3等AB3极性键极性NH3(键角107°)等AB4ABnC4－n(n<4且为整数)极性键正四面体形(对称)四面体形(不对称)CH4、CCl4 非极性(键角109°28′)等极性极性键CHCl3、CH2Cl2等

一是直线形对称，键角为180°，常见的分子有CO2、CS2、C2H2等；二是平面对称，键角为120°，分子构型为平面正三角形，常见的分子有BF3、BBr3等；三是立体对称，键角为109°28′，分子构型为正四面体，常见的分子有CH4、CCl4、SiH4等。根据“相似相溶”规则，易溶于水的有HCl、NH3。

本题着重考查分子的极性与键的极性以及分子空间构型之间的关系。由非极性键构成的分子一般都是非极性分子。由极性键构成的分子，若能空间对称，分子中电荷不显电性，分子则无极性，这样的空间对称有三种

【答案】

单原子分子分子键的极性键角空间构型分子极性

双原子分子HCl三原子分子H2OCO2四原子分子BF3极性键NH3五原子分子CH4CH3Cl极性键He、H2Ne——非极性键—直线形非极性极性极性极性键键键—105°极性极性键键107°180°120°直线形非极性平面正三角形非极性109°—28′四面体形极性

—非极性直线V形形极性极性正四三角面体锥形形极性非极性变式3下列叙述中正确的是(

) A．以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子

B．以极性键结合的分子一定是极性分子

C．非极性分子只能是单质分子

D．非极性分子中一定含有非极性键

【解析】：本题主要考查键的极性与分子极性的关系，容易造成混淆。要全面、准确地理解二者的区别和相互关系。当判断题中出现“一定”、“可能”、“不一定”、“不可能”等词语时，可用例证法用具体物质来判断正误。

双原子分子中若键为非极性键，则该分子一定是非极性分子，如O2、N2等，A项正确；以极性键结合的分子不一定是极性分子，因为如果分子内极性键的极性的向量和等于零，整个分子的正、负电荷中心重合，是非极性分子，如CH4、BF3、CO2等，B项错误；非极性分子也可能是某些立体结构对称的含极性键的化合物分子，如CH4等，C项错误；非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4等，D项错误。

【答案】

A

变式4

(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________；B的结构式是________；C的名称是________。

【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，又有极性键或只有极性键，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。

【答案】

：

(1)·N⋮⋮N·

CHCH

一氧化碳

··（2）A

B

【例题3】(2009·广东高考改编题)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)

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

下列说法正确的是________(填字母)。

A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp3杂化

B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键和离子键

C．胆矾是由分子构成的，分子间存在氢键

D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去

(2)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________________________________________________________________________ 【解析】1、化学键与物质类型

(1)只含有非极性键的物质：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)既含有极性键又含有非极性键的物质，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)既含有离子键又含有非极性键的物质，如Na2O2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SiO2、SiC等。

(9)无化学键的物质：稀有气体，如氩等。

(10)共价单键只有σ键，共价双键有一个σ键和一个π键，共价三键有一个σ键和两个π键。

2、氢键与物质性质

(1)溶质分子和溶剂分子间形成氢键，使溶解度骤增。

(2)能形成氢键的物质，其熔、沸点升高。

(3)对于同分异构体，形成分子间氢键的熔、沸点高于形成分子内氢键的熔、沸点。

(4)水分子间的氢键使水结冰时体积膨胀，密度减小。

将CuSO4·5H2O写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O形式，可看出该物质是配合物，存在配位键，O—H键等是共价键，而Cu2＋与SO42－之间可形成离子键

【答案】(1)BD

(2)F的电负性比N大，N—F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤对电子的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子

变式5试用有关知识解释下列现象：

(1)有机物大多难溶于水，而乙醇与乙酸可与水互溶：________________________________________________________________________。

(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚高很多，原因是：

________________________________________________________________________。

（3）从氨合成塔里H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3，常采用加压使NH3液化的方法：

________________________________________________________________________。

(4)水在常温下，其组成化学式可用(H2O)m表示：

_______________________________________________。

【答案】

(3)NH3分子间可以形成氢键而N2、H2的分子间作用力很小，故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离

(4)常温下，液态水中水分子间通过氢键缔合成较大分子团，所以用(H2O)m表示，而不是以单个分子形式存在

四、课堂运用

1．2013年诺贝尔化学奖授予三位美国科学家，以表彰他们在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献。这种模型可以用量子化学计算小区间内(如生物固氮时固氮酶中)的化学反应。

(1)固氮酶有铁蛋白和钼铁蛋白两种，它们不仅能够催化N2还原成NH3，还能将环境底物乙炔(HCCH)催化还原成乙烯。

①乙炔是________(填“非极性”或“极性”)分子。

②碳负离子CH－3的空间构型为________。

③根据等电子原理，NO＋的电子式为________。

(2)钒可用于合成电池电极，也可用于人工合成二价的钒固氮酶(结构如图①)。

①V2＋基态时核外电子排布式为__________________________________。

②钒固氮酶中钒的配位原子有________(填元素符号)。

(3)烟酰胺(结构如图②)可用于合成光合辅酶NADPH，烟酰胺分子中氮原子的杂化轨道类型有________，1 mol该分子中含σ键的数目为________。

(4)12 g石墨烯(结构如图3)中含有的正六边形数目约为________；请你预测硅是否容易形成类似石墨烯的结构，并说明理由：_____________________。

【解析】(1)①乙炔的结构简式为极性分子。

1－②CH－的价层电子对数为3＋(4＋1－3×1)＝4，故CH

33的分子为三角锥形。2③NO＋与N2为等电子体，故电子式为(2)根据图①可知V的配位原子为N和S。

(3)根据图②为sp2杂化，为sp3杂化。

。

，为四原子直线对称结构，为非(4)石墨烯中形成大π键成正六边形结构，而Si的原子半径较大，难形成π键，故不易形成石墨烯结构。

【答案】(1)①非极性

②三角锥形

(2)①1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3

②S、N (3)sp2、sp3

15NA (4)0.5NA

不容易，硅原子半径大，3p轨道不易形成π键

2．(1)用Cr2O3作原料，铝粉作还原剂的铝热法是生产金属铬的主要方法之一，该反应是一个自发放热反应，由此可判断Cr—O键和Al—O键中________键更强。研究发现气态氯化铝(Al2Cl6)是具有配位键的化合物，可溶于非极性溶剂，分子中原子间成键的关系如下图所示。由此可知该分子是________(填“极性”或“非极性”)分子

。请在图中是配位键的斜线上加上箭头。

(2)V2O5是一种常见的催化剂，在合成硫酸、硝酸、邻苯二甲酸酐、乙烯、丙烯中，均使用五氧化二钒作催化剂。

①五氧化二钒的结构式如图所示，则V2O5分子中含有________个σ键和________个π键。

②丙烯(CH3CH===CH2)分子中碳原子的杂化方式为________和________。

【解析】(1)Cr2O3与铝粉反应生成铬和氧化铝，而且该反应是一个自发放热反应，由此可判断Cr—O键比Al—O键弱。根据气态氯化铝的结构与性质(可溶于非极性溶剂)知其是非极性分子，该分子中Cl提供孤电子对，Al提供空轨道，(2)①根据V2O5形成1个配位键，配位键用“→”表示，箭头指向有空轨道的原子。分子的结构式，可以看出分子中含有4个双键，2个单键；每个双键中含有1个σ键和1个π键，单键全部是σ键；故V2O5分子中含有6个σ键，4个π键。②在丙烯(CH3CH===CH2)分子中，双键碳原子为sp2杂化，甲基中的碳原子为sp3杂化。

【答案】(1)Al—O

非极性

(2)①6

4

②sp3

sp2

3．(1)①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________。

②氨的沸点________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_______________________________；氨是________分子(填“极性”或“非极性”)。

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

【解析】

(1)①[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。

②由于NH3分子间可形成氢键，故NH3的沸点高于PH3。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。

(2)

乙酸分子之间能形成氢键，乙醛分子之间不能形成氢键，导致乙酸的沸点高于乙醛

【答案】

(1)①配位键、N

②高于、NH3分子间可形成氢键、极性

CH3COOH存在分子间氢键