归纳与整理名师教学设计2

【课前练习】

1. (1) (2016·湖北武昌模拟)下列分子既不存在“s-p”σ

键,也不存在“p-p”π

键的是

(填字母)。 A. HCl

B. HF C. SO2

D. SCl2

(2) (2016·安徽淮南一模)氮气分子中σ键和π键的比值为

。 (3) (2016·广东梅州模拟)Na2C2的结构类似我们熟悉的CaC2的结构,化合物中两个C原子之间形成碳碳三键,故电子式为

,含有的化学键类型有

。 (4) (2016·安徽淮南一模)C、N、F三种元素第一电离能由大到小的顺序为

;三种元素分别形成的最简单氢化物中属于非极性分子的是

(填化学式)。 (5) (2016·山东青岛一模)下列物质的结构或性质与氢键有关的是

(填字母)。 a. 常温常压下H2S、H2Se、H2Te都是气体,只有水以液态存在

b. DNA的双螺旋结构较稳定

c. 乙醚(CH3CH2—O—CH2CH3)易挥发

d. 乙醇与水以任意比互溶

(6) (2016·福建莆田模拟)Ni(CO)4易溶于

(填字母)中。 a. 水

b. 四氯化碳

c. 苯

d. 硫酸镍溶液

2. (1)醛基中碳原子的轨道杂化类型是

;1 mol乙醛分子中含有σ键的数目为

。 (2) (2016·湖南株洲模拟)与OH-互为等电子体的一种分子为

(填化学式)。 (3) (2016·河南商丘二模)光气的分子式为COCl2,又称为碳酰氯,是一种重要的含碳化合物,COCl2分子中所有原子均满足8电子构型,COCl2分子中σ键和π键的个数比为

,判断其分子立体构型为

,其碳原子杂化轨道类型为

杂化。 (4) (2016·广东深圳一调)N

中H—N—H的键角比NH3中H—N—H的键角

(填“大”或“小”),原因是

。

Na3AsO4中含有的化学键类型包括

;As

的空间构型为

。As4O6的分子结构如右图所示,则在该化合物中As的杂化方式是

。 3. (1) (2016·河南焦作一模) ①[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O中Cr的配位数为

;已知CrO5中Cr为+6价,则CrO5的结构式为

。 ②金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液体Ni(CO)n,该物质的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=

。 (2) (2016 ·福建南平模拟)NH3与硫酸铜反应生成配合物。请用配位键形成的结构表示该配合物中的阳离子:

。 (3) (2016·广东珠海期末)Cu2+能与NH3、Cl-等形成配位

数为4的配合物,已知

[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间构型,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则

[Cu(NH3)4]2+的空间构型为

,NH3的VSEPR 模型为

。 4. (2016·湖北七校联考) (1) 基态硅原子M能层的电子排布式为

。 (2) 硒和硫同为Ⅵ

A族元素,与硒相邻的元素有砷和溴,则这三种元素的第一电离能由小到大的顺序为

(用元素符号表示)。 (3) 有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似。硅烷的通式为

,硅烷中硅采取

杂化方式,硅烷的沸点与相对分子质量的关系如下图所示,呈现这种变化的原因是

。

-

(4) 气态SeO2分子的VSEPR构型为

;与SeO2互为等电子体的一种离子为

(填离子符号)。

考点1

共价键和配位键

1. 共价键

(1) 共价键是常见的化学键之一,它在原子间形成

。共价键的特征:

、

。共价键有两种:

和

。其中极性共价键指

形成的共价键,简称极性键;非极性共价键指

形成的共价键,简称非极性键。 (2) σ键与π键的比较

键型及项目

成键方向

σ键

沿轴方向“头碰头”

平行或“肩并肩”

镜像对称

键强度较小,容易断裂

π键

旋转 π键

电子云形状

轴对称

牢固程度

旋转

键强度较大,不易断裂

σ键

旋转 共价单键全是σ键,共价双键中一个是σ键、另一个是π键;共价三键中一个成键判断规律

是σ键、另两个为π键

H2的σ键形成:

σ键

HCl的σ键形成:

Cl2的σ键形成:

π键

1. 氮气、乙炔都有共价三键,其中一个是σ键,另两个是π键

说明

2. 苯分子中碳碳之间和碳氢之间是σ键,另外还形成一个大π键

2. 键参数

共价键的键参数主要包括

。键能是指气态基态原子形成1 mol化学键所释放的最低能量;键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距;键角是指在原子个数超过2个的分子中,两个共价键之间的夹角。一般来说,键能越

,键长越

,分子越稳定。

3. 配位键

一方是能够提供孤对电子的原子,另一方是有能够接受孤对电子的空轨道的原子,两者之间形成的“化学键”叫做配位键。所以,本质上配位键也属于共价键。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称为

,简称

。 形成配合物的条件:中心离子要有

,配体要有

。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)与配体之间的单键也是σ键。 典型例题1

(1) CO2和SiO2分别为C和Si的最高价氧化物,两种氧化物中含有π键的物质的电子式为

,从原子半径大小的角度分析C或Si与氧原子形成π键难易程度的差异:

。 (2) (2016·福建二模) ①AlCl3在178 ℃时升华,其蒸气的相对分子质量约为267,蒸气分子的结构式为

(标明配位键)。 ②Al

中,Al的轨道杂化方式为

;列举出与Al

空间构型相同的两种离子:

(填离子符号)。 (3) 下列物质中,只含有极性键的分子是

,既含离子键又含共价键的化合物是

;只存在σ键的分子是

,同时存在σ键和π键的分子是

。(填字母) A. N2

B. CO2

C. CH2Cl2

D. C2H4

E. C2H6

F. CaCl2

G. NH4Cl

题组训练1 1. (高考题汇集) (1) 1 mol CH3COOH分子中含有σ键的数目为

。 (2) Zn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

。 (3) 1 mol CO2中含有σ键的数目为

。 (4) 1 mol C2H2中含有σ键的数目为

。 2. 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分子的结构式为字母)。 ,每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为

(填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是

。 Fe(CO)5,反应过程中,形成的化学键

(5) 有机物丁二酮肟常用于检验Ni2+:在稀氨水介质中,丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀,其结构如右图所示。

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

。 (6) 尿素分子中碳原子的杂化方式为

,1 mol尿素分子中含有的σ键数为

。 共价键的分类

(1) 按键的极性分为非极性共价键和极性共价键。

(2) 按电子云的重叠方式分为σ键和π键。

(3) 按两原子间成键的数目分为单键(单键全是σ键)、双键(一个是σ键,另一个是π键)、三键(一个是σ键,另两个是π键)。

考点2

分子的极性与空间结构

1. 分子的极性(分子的正、负电荷

) (1) 对于ABm型分子,A为中心原子,若A上有未成键电子对(孤对电子),则ABm分子为极性分子,如H2O、NH3中O、N上分别有2对、1对孤对电子;若A上无未成键电子对(孤对电子),则ABm分子为非极性分子,如CH4、CO2、BF3中C、C、B上均无孤对电子。

(2)

多原子分子中,若中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数(最高正价)时,该分子为非极性分子。

非极性分极性分子

子

键分子类型

典型的分子型的子分子

极构型

分极构性

子

性

型

CS

2、三原子分子

H2O、SO2

极性键

CO2

极性键

典键分

四原子分子

NH3

极性键

BF3

极性键

CH

4、五原子分子

CH3Cl 极性键

CCl4

极性键

2. 分子的空间结构

(1) 杂化轨道理论与分子的立体构型

杂化轨道类型

杂化轨道数目

1个s轨道、1个psp 轨道

sp2

1个s轨道、2个p轨道

109°28' sp3

1个s轨道、3个p轨道

107°

105°

杂化轨道间夹角

180°

立体构型

平面正三

角形

平面

形

实例

120°

(2) 价层电子对互斥理论(VSEPR模型) 对ABm型分子或离子的价层电子对数

n=中心原子的价电子数

每个配位原子提供的价电子数

①当中心原子无孤对电子时,电子立体构型与分子立体构型一致。

②当中心原子有孤对电子时,电子立体构型与分子立体构型不一致(即去掉孤对电子时即与分子立体构型一致)。

价层电子对互斥理论(VSEPR)模型与分子空间构型的关系如下: 孤电子对VSEPR模型名电子对数

成键对数

数

2 2 3 3 2 4 4 3 2 1 0 1 2 四面体

0 0 三角形

V形

四面体形

三角锥形

V形

SnBr2

CH4

NH3

H2O 称

直线形

直线形

三角形

BeCl2

BF3

分子空间构型

实例

【及时巩固】写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的结构式;根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的成键情况;分析分子内的原子总数、孤对电子数及空间结构。

分子

电子式

结构式

原子总数

孤对电子数

空间结构

CO2

H2O

NH3

CH2O

CH4

典型例题2

(1) (2016·山西考前检测)有机锂试剂在有机合成中有重要应用,但极易与O2、

CO2等反应。下列说法不正确的是

(填字母)。 A. CO2中σ键与π键的数目比为1∶1 B. 游离态和化合态锂元素均可由特征发射光谱检出

C. 叔丁基锂(C4H9Li)中碳原子的杂化轨道类型为sp3和sp2

(2) (2011·新课标Ⅰ卷)在BF3分子中,F—B—F的键角是

,B原子的杂化轨道类型为

,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B

的立体结构为

。

(3) (2012·新课标Ⅰ卷)气态SeO3分子的立体构型为

,S

的立体构型-为

。 (4) (2013·新课标Ⅰ卷)在硅酸盐中,Si

四面体[如下图(a)]通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、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

。

-

图(a)

图(b)

(5) (2016·广东湛江二模)在C

中,中心原子价层电子对数是

,故为

杂化; 在S

中,中心原子价层电子对数是

,故为

杂化。 题组训练2 1. 用VSEPR理论预测H2S和BF3的立体结构,两个分子的结构预测都正确的是

A. 直线形,三角锥形

B. V形,三角锥形

C. 直线形,正四面体形 D. V形,平面三角形

2. (高考题汇集)(1) CH3COOH中C原子轨道杂化类型为

。 (

)

-

-

(2) 醛基中碳原子的轨道杂化类型是

。 (3) 在硫的氢化物(H2S)分子中,S原子轨道的杂化类型是

;S

的空间构型为

(用文字描述),写出一种与S

互为等电子体的分子的化学式:

。 (4) N

的空间构型是

(用文字描述);根据等电子体原理,CO分子的结构式为

;H2O分子中O原子轨道的杂化类型为

。 (5) C2H2分子中,中心原子轨道的杂化类型为

;元素C的一种氧化物与元素N的一种氧化物互为等电子体,元素N的这种氧化物的分子式为

。 (6) CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是

(用离子方程式表示)。已知Al

在溶液中可稳定存在。

--

-

-考点3

等电子体

1. 等电子原理

数相同、

总数相同的分子或离子互称为等电子体。等电子体结构相似,化学性质相近。 2. 常见的等电子体及空间构型

等电子类型

2原子10电子

2原子14电子

常见等电子体

N2,CN-,

,NO+

F2,

,Cl2

-CO2,N2O,CNO-,

,N

,SCN,HgCl2,BeCl2(-

-

-空间构型

直线形

直线形

3原子16电子

g) 3原子18电子

4原子8电子

4原子24电子

O3,SO2,N

NH3,PH3,C

,H3O+

SO3(g),C

,N

,B

,BF3

--

---直线形

折线形

三角锥形

平面三角形

4原子26电子

5原子8电子

5原子32电子

7原子48电子

12原子30电子

S

,Cl

,Br

,I

,XeO3

CH4,SiH4,N

,P

,B

-

---

----三角锥形

正四面体形

正四面体形

八面体形

平面六边形

CCl4,SiF4,Si

,S

,Cl

Al

,Si

,P

,SF6

C6H6,N3B3H6(俗称无机苯)

-

--典型例题3

(高考题组合) (1) (2016·江苏卷)与H2O分子互为等电子体的阴离子为

(填离子符号)。 (2) (2015·江苏卷)与H2O互为等电子体的一种阳离子为

(填化学式)。 (3) (2014·江苏卷)与OH-互为等电子体的一种分子为

(填离子符号)。 (4) (2013·福建卷) 阳离子(H3O+)的空间构型为

。 (5) (2012·山东卷)CO与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为

。 (6) (2014·上海卷) 已知CS2与CO2分子结构相似,CS2的电子式是

。 题组训练3 1. 与CN-互为等电子体的一种分子为

(填化学式)。 2. 与CO2互为等电子体的一种离子为

(填离子符号)。 3. (2016·湖北武昌模拟)已知Cl

为三角形,中心氯原子周围有四对价层电子。Cl

中心氯原子的杂化轨道类型为

。

4. (2016·福建厦门一模)N

和N

都是常见的配位体,易与金属结合生成配合物。N

和N

----中氮原子的杂化轨道类型分别为

。 5. (2016·河南驻马店模拟)由第2周期元素组成的与BCl3互为等电子体的阴离子为

。

【归纳】

1. 怎样书写物质对应的等电子体? 序方法

号

同族元素上下交换,用相同主族的其他元素1 去替换,不改变价电子总数,即可得到相应的等电子体

相邻元素左右移动,将同周期元素向左移动,价电子数减少1,将同周期元素向右移动,价2 电子数增加1,如果同时移动,则价电子数不变

分子、离子变换,可以将分子变换为离子,也可-3 以将离子变换为分子,变换过程中注意电荷CH4与N

,CO与CN

示例

CO2与CS2

N2与CO 改变时,伴有元素种类的改变

2. 等电子体的运用

等电子体具有相同的结构特征,则等电子体的中心原子的杂化类型、电子式、空间构型相同。用此方法将结构模糊或复杂的分子、离子转化成熟悉的等电子体,然后进行确定。

序号

运用

书写结构式(电子1 式) 2 3 判断空间结构

中心原子杂化类型

CO2(直线形) CCl4(sp3) N2O(直线形) S

(sp3)

-熟悉的等电子体

陌生的等电子体

N2(N≡N) CO(C≡O) 考点4

分子间作用力

1. 分子间作用力(范德华力) 分子间普遍存在的作用力称为范德华力。分子的

越大,范德华力越大。结构相似时,分子的

越大,范德华力越大。

2. 氢键

(1) 定义:半径小、吸引电子能力强的原子与

核之间的相互作用叫氢键。通常我们可以把氢键看作一种比较强的

,它比范德华力强,但比化学键弱。

(2) 形成条件:半径小、吸引电子能力强的原子(F、O、N) 与H核。

(3) 表示方法:X—H…Y(X、Y 可以相同,也可以不同)。

(4) 存在:可以在分子

形成,也可以在分子

形成。

(5) 对物质性质的影响:可以使物质的熔、沸点升高,还能影响物质的溶解性,可用于解释一些反常现象。

3. 分子的手性异构

若碳原子的四个键分别连接四个不同的原子或原子团,这样的碳原子叫做

,含有手性碳原子的分子叫做

。 典型例题4

填空: (1) H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是

。 (2) 化合物NH3的沸点比化合物CH4的高,其主要原因为

。 (3) 下列物质变化只与范德华力有关的是

(填字母)。 A.干冰熔化

B. 乙酸汽化

C. 乙醇与丙酮混溶

D. 碘溶于四氯化碳

E. 石英熔融

(4) (2016·山东烟台模拟) 四氯化碳与水不互溶发生分层,四氯化硅与四氯化碳分子结构相似,但遇水极易发生水解反应,导致二者性质不同的原因

。 变式训练

(全国高考汇集) (1) (2013·安徽卷)CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是

;H、C、O的原子可共同形成多种分子,写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称:

。

(2) (2013·福建卷)已知苯酚(形成的离子)具有弱酸性,其Ka=1.1×10-10;水杨酸第一级电离能形成分子内氢键。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

。 核心突破

1. 分子间作用力、氢键和共价键的比较

分子间作用力

氢键

共价键

分子内氢键和分子间极性键和非极性分类

氢键

键

有饱和性和方向特征

无方向性、无饱和性

有饱和性和方向性

性

强度比较

共价键>氢键>分子间作用力

成键原子半径越①随分子极性的增大而增大

对于A—H…B,A、B的小,键长越短,键影响因素

②组成和结构相似的物质,相对分电负性越强,半径越小,能越大,共价键子质量越大,分子间作用力越强

形成的氢键就越强

越稳定

①影响物质的熔点、沸点、溶解度分子间氢键的存在,使①影响分子的稳等物理性质

物质的熔、沸点升高,定性

对物质性

②组成和结构相似的物质,随着相在水中的溶解度增大。②共价键的键能质的影响

对分子质量的增加,物质的熔、沸点如熔、沸点:H2O>H2S、越大,分子的稳升高。如熔、沸点: HF>HCl、NH3>PH3

F2

定性越强

2. 相似相溶原理

非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂,难溶于极性溶剂;极性分子构成的物质易溶于极性溶剂,难溶于非极性溶剂。

【随堂检测】

1. 填空: (1) H2S分子中共价键键角接近90°,说明分子的空间立体结构为

;CO2分子中的共价键键角为180°,说明分子的空间立体结构为

;NH3分子中共价键键角为107°,说明分子的空间立体结构为

。 (2) (2014·福建卷)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。 (3) (2014·海南卷)碳元素的单质有多种形式,下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图。

C60

石墨

金刚石晶胞

石墨晶体中,层内C—C键的键长为142 pm,而金刚石中金刚石中只存在间的

键,而石墨层内的键的键长为154 pm。其原因是间不仅存在

键,还有

键。

(4) 水是自然界中普遍存在的一种物质,根据下列信息回答问题: ①已知2H2O为

。 ②在OH-、H2O、H3O+、H2O2中均含有的化学键是

(填字母)。 A. 共价键

B. σ键

C. 离子键

H3O++OH-,H3O+的立体构型是

,中心原子价层电子对数

2. (2016·河北保定期末)卤族元素是典型的非金属元素,卤素单质及其化合物在生产和生活中都有重要的用途。请回答下列问题: (1) 同主族元素的电负性大小存在一定的规律,卤族元素

( F、Cl、Br、I )中,电负性最大的是

。 (2)不同卤素原子之间可形成卤素互化物,如

IBr 、BrI3

、BrF5

、IF7等。卤素互化物中的化学键类型有

(填字母)。

A. 极性键

B. 非极性键

C. 离子键

D.σ

键

(3) BeCl2的分子空间构型为

; BF3 分子中

B—F键的键角为

。 (4) CCl4分子中的

C 原子和

NF3分子中的N原子的杂化方式,如果相同,则其杂化方式为

;如果不相同,则其杂化方式分别为

。 (本小题两个空只能填一个,若两空都填,则按第一空计分) (5) HF的相对分子质量小于HCl ,但其沸点却高于HCl,其原因是

。 3. (2016 ·河南郑州二模) (1) BF3分子与NH3分子的空间结构分别为

、

;BF3与NH3反应生成的BF3·NH3分子中含有的化学键类型有

,在BF3·NH3中B原子的杂化方式为

。 (2) N和P同主族。科学家目前合成了N4分子,该分子中N—N键的键角为

;N4分解后能产生N2并释放出大量能量,推测其用途:

(写出一种即可)。

(3) 向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具有相同的空间构型,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是

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

。化合物乙中采取sp3杂化的原

子的第一电离能由大到小的顺序为

。

4. (2016·河南八市模拟) (1) 配合物Fe(CO)n常温下为液态。写出两种与配体CO互为等电子体的离子:

(填离子符号)。 (2) Co2+、Co3+

都能形成配离子。用KCN处理含Co2+的盐溶液,生成的[Co(CN)6]4-有强还原性,加热时能与水反应生成[Co(CN)6]3-,该反应的离子方程式为

;Co3+的另一种配合物Co(NH3)5BrSO4溶于水,加入BaCl2溶液无明显现象,该化合物在水中的电离方程式为

。 (3) 自然界的镍矿中含有大量氧化镍,其晶体结构与NaCl相同,该晶体中Ni2+的配位数为

;实验室常利用丁二酮肟检验Ni2十,其结构如下图,分子中σ键与π键的数目比为

。