第十三章学案64分子结构与性质

学案64分子结构与性质[考纲要求]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。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空间结构。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。知识点一共价键1．本质原子之间形成__________。2．特征具有________性和________性。3．分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式Σ键电子云“头碰头”重叠Π键电子云“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移4.键参数(1)键能①键能：气态基态原子形成______化学键释放的最低能量。②单位：__________，用EA－B表示，如H—H键的键能为436.0kJ·mol－1，N≡N键的键能为946kJ·mol－1。③应为气态基态原子：保证释放能量最低。④键能为衡量共价键稳定性的参数：键能越大，即形成化学键时释放的能量越____，形成的化学键越________。⑤结构相似的分子中，化学键键能越大，分子越稳定。(2)键长①键长：形成共价键的两个原子之间的________为键长。因成键时原子轨道发生重叠，键长小于成键原子的原子半径之和。②键长是衡量共价键稳定性的另一个参数。键长越短，键能越____，共价键越________。(3)键角①键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角称为键角。②键角决定了分子的__________。③多原子分子中共价键间形成键角，表明共价键具有______性。④常见分子中的键角：CO2分子中的键角为__________，为________形分子；H2O分子中键角为105°，为______形(或____形)分子；CH4分子中键角为109°28′，为______________形分子。5．等电子原理原子总数、价电子总数均相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。这样的分子(或微粒)互称为________。问题思考1．怎样判断原子间所形成的化学键是离子键，还是共价键，是极性键还是非极性键？2．所有的共价键都有方向性吗？3．σ键和π键哪个活泼？知识点二分子的立体构型1．价层电子对互斥模型的两种类型价层电子对互斥模型说明的是________的空间构型，而分子的空间构型指的是____________的空间构型，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型________；(2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型________。2．杂化轨道理论当原子成键时，原子的价轨道相互混杂，形成与原轨道数相等的能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的立体构型不同。3．价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系(1)杂化轨道理论杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例spBeCl2sp2BF3sp3CH4(2)价层电子对互斥模型电子对数成键对数孤电子对数电子对空间构型分子立体构型实例220直线形直线形BeCl2330三角形正三角形BF321V形SnBr2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O4.配位化合物(1)配位键：成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道。(2)配位化合物：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。(3)组成：如对于[Ag(NH3)2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。问题思考4．CH4和H2O的杂化方式是否相同？怎样理解其分子立体结构的不同？知识点三分子的结构与性质1．键的极性和分子极性(1)极性键和非极性键①极性键：____________________________________________的共价键。②非极性键：_____________________________________________的共价键。(2)极性分子和非极性分子①极性分子：正电中心和负电中心________的分子。②非极性分子：正电中心和负电中心________的分子。2．范德华力及其对物质性质的影响(1)概念________与________之间存在着的一种把分子聚集在一起的作用力。(2)特点范德华力________，约比化学键的键能小1～2个数量级。(3)影响因素①______________越大，则范德华力越大。②________越大，则范德华力越大。(4)对物质性质的影响范德华力主要影响物质的______性质，化学键主要影响物质的________性质。3．氢键及其对物质性质的影响(1)概念氢键是一种____________________，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中____________的原子之间的作用力。其表示方法为____________。(2)特点①大小：介于__________和________之间，约为化学键的____分之几，不属于化学键。②存在：氢键不仅存在于__________，有时也存在于__________。③氢键也和共价键一样具有________性和________性。(3)对物质性质的影响主要表现为使物质的熔、沸点________，对电离和溶解等产生影响。4．溶解性(1)“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于____________，极性溶质一般能溶于__________。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性________。(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水________，而戊醇在水中的溶解度明显________。(3)如果溶质与水发生反应，将增加物质的溶解度，如____________等。问题思考5．由极性键形成的分子一定是极性分子吗？6．氢键是化学键吗？怎样理解氢键的强、弱对分子熔、沸点的影响？一、范德华力、氢键、共价键的比较完成下列表格范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键存在范围双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物特征(有、无方向性和饱和性)强度比较影响强度的因素对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大对物质性质的影响①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3典例导悟1已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第1个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们所形成化合物的分子式是XY4。试回答：(1)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，则XY4中X与Y之间的化学键为________(填“共价键”或“离子键”)。(2)该化合物的立体构型为________，中心原子的杂化类型为________，分子为__________(填“极性分子”或“非极性分子”)。(3)该化合物在常温下为液体，该化合物中分子间作用力是________。(4)该化合物的沸点与SiCl4比较，________(填化学式)的高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。二、等电子原理及应用1．常见的等电子体汇总(完成下表)微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS－、NO＋2、N－3AX2CO2－3、NO－3、SO3AX3SO2、O3、NO－2AX2V形SO2－4、PO3－4AX4PO3－3、SO2－3、ClO－3AX3三角锥形CO、N2AX直线形CH4、NH＋4AX42.应用根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。(1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；(3)白锡(β­Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；(4)SiCl4、SiO4－4、SO2－4的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。特别提醒等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。典例导悟21919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NO－2互为等电子体的分子有：________、________。1．[2011·课标全国卷－37(3)(4)](3)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，BF－4的立体构型为________________。(4)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为________，层间作用力为__________。2．[2011·福建理综，30(3)(4)](3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。①NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是__________。②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH＝－1038.7kJ·mol－1若该反应中有4molN—H键断裂，则形成的π键有______mol。③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在________(填标号)。a．离子键b．共价键c．配位键d．范德华力(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是______(填标号)。a．CF4b．CH4c．NH＋4d．H2O3．[2011·山东理综－32(2)(3)](2)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用____杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_____________________________________