20202021年高考化学一轮复习讲解分子结构与性质pdf

2020-2021年新高三化学一轮复习讲解《分子结构与性质》【知识梳理】一、共价键1．共价键的成键本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间电子云密度增加，体系能量降低。共价键的特征是具有饱和性和方向性。2．共价键的类型：（1）σ键和π键σ键π键成键方向沿键轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称牢固程度强度大，不易断裂强度小，易断裂成键规律单键是σ键；双键有一个是σ键，另一个是π键；三键中一个是σ键，另两个为π键（2）极性键和非极性键非极性键极性键定义由同种元素的原子形成的共价键，共用电子对不发生偏移由不同种元素的原子形成的共价键，共用电子对发生偏移共用电子对不偏向任何一方偏向吸引电子能力强的原子一方电性判断不显电性显电性举例单质分子（如H2、Cl2）和某些化合物（如Na2O2、H2O2）中含有非极性键气态氢化物，非金属氧化物、酸根和氢氧根中都含有极性键（3）配位键：一种特殊的共价键，一方提供孤电子对（如NH3、H2O、CO、NO2-、CN-、Cl-等），一方有空轨道（如H+、BF3、Cu2+、Ag+等），孤电子对进入空轨道，从而形成配位键。①配位化合物：金属离子与配位体之间通过配位键形成的化合物。如：Cu（H2O）4SO4、Cu（NH3）4（OH）2、Ag（NH3）2OH、Fe（SCN）3等。②配位化合物的组成：③配位键与极性键、非极性键的比较：3.共价键的三个键参数概念对分子的影响键长分子中两个成键原子核间距离（米）键长越短，化学键越强，形成的分子越稳定键能对于气态双原子分子AB，拆开1molA-B键所需的能量键能越大，化学键越强，越牢固，形成的分子越稳定键角键与键之间的夹角键角决定分子空间构型（1）键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性，键角决定分子空间构型和分子的极性。（2）键能与反应热：反应热＝生成物键能总和－反应物键能总和。例题1、下列说法中正确的是。①π键总数：C2H6C2H4C2H2②碳碳键间的键能：C2H6C2H4C2H2③1molHCHO分子中含有σ键的数目为3mol④C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1⑤分子中只有极性键⑥分子的键长越长，键能越高，分子越稳定⑦CO2和NO能互称为等电子体⑧CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X键的键长、键角均相等⑨H2O分子中的共价键比HF分子中的共价键牢固⑩CH4和NH是等电子体，键角均为60°⑪B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道⑫N≡N键的键能为946kJ·mol－1，N—N键的键能为193kJ·mol－1，说明N2中π键比σ键稳定二、分子的立体构型价电子互斥理论基本要点ABn型分子（离子）中中心原子A周围的价电子对的几何构型，主要取决于价电子对数（n），价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小价层电子对互斥模型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。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致价层电子对对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数（负化合价的绝对值）计算，如PCl5中O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6离子的价电子对数计算，如NH4+：SO42-：对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提孤电子对供的价电子数（负化合价的绝对值）计算，如NH3的中心原子孤电子对数＝×(5－1×3)＝1NH的中心原子孤电子对数＝×(5－4×1—1)＝0立体构型杂化轨道理论基本要点能量相近的原子轨道才能参与杂化杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定杂化轨道能量相同，成分相同，如：每个sp3杂化轨道占有1个s轨道、3个p轨道杂化轨道总数等于参与杂化的原子轨道数目之和应用范围只应用于形成σ键或者用来容纳未参加成键的孤对电子判断方法根据中心原子的价层电子对数判断，中心原子的电子对数为4是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp杂化根据杂化轨道的空间分布构型判断，若杂化轨道在空间的分布为正四面体形，则分子的中心原子发生sp3杂化，若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化，若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化根据等电子原理进行判断，如CO2是直线形分子，CNS－、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化根据分子或离子中有无π键及π键数目判断，没有π键为sp3杂化，含一个π键为sp2杂化，含二个π键为sp杂化（2）VSEPR模型和分子(离子)立体构型与中心原子杂化类型化学式孤电子σ键电价层电VSEPR模型分子或离子的立中心原子对数子对数子对数名称体构型名称杂化类型H2S224四面体形V形sp3SO2123平面三角形V形sp2SO3033平面三角形平面三角形sp2CH4044正四面体形正四面体形sp3NCl3134四面体形三角锥形sp3HCN022直线形直线形spHCHO033平面三角形平面三角形sp2NO033平面三角形平面三角形sp2ClO－314四面体形直线形sp3H3O＋134四面体形三角锥形sp3ClO134四面体形三角锥形sp3PO044正四面体形正四面体形sp3CH≡CH直线形spCH2===CH2平面形sp2C6H6平面六边形sp2CH3COOHsp3、sp2例题2、下列说法正确的是。①SO的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致②乙醛分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化③NO的构型为平面三角形，氮的杂化方式为sp2杂化④SiF4与SO的中心原子均为sp3杂化⑤H2O2中氧原子为sp杂化⑥凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体形⑦凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键⑧AsCl3分子的立体构型为三角锥形，其中As的杂化轨道类型为sp3⑨C2H6、C2H4、C2H2的C原子的轨道杂化类型分别为sp、sp2、sp3⑩在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，B原子杂化轨道的类型是sp3杂化⑪PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子⑫BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°三、分子的性质分子的极性极性分子正电中心和负电中心不重合的分子非极性分子正电中心和负电中心重合的分子判断方法单原子分子子中不存在化学键，故没有极性分子或非极性分子之说，如He、Ne等双原子分子若含极性键，就是极性分子，如HCl、HBr等；若含非极性键，就是非极性分子，如O2、I2等以极性键结合的多原子分子，主要由分子中各键在空间的排列位置决定分子的极性。若分子中的电荷分布均匀，即排列位置对称，则为非极性分子，如BF3、CH4等。若分子中的电荷分布不均匀，即排列位置不对称，则为极性分子，如NH3、SO2等根据XYn的中心原子X的最外层价电子是否全部参与形成了同样的共价键（或X是否达最高价），若达最高价则为非极性分子，若不达最高价则为极性分子分子间作用力概念物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力，又称为范德华力。范德华力约比化学键的键能小1～2个数量级影响因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大应用影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质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F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4概念由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢原子)与另一个电负性很强的原子(如水分子中的氧原子)之间的作用力氢键具有一定的方向性和饱和性共价键＞氢键＞范德华力氢键影响因素对于A—H…B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，氢键键能越大应用分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔沸点：H2O＞H2S，HF＞HCl，NH3＞PH3分子内氢键使物质的熔、沸点降低分子的性质溶解性“相似相溶”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。“相似相溶”中“相似”指的是分子的极性相似“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。相反无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小手性具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体（又称对映异构体、光学异构体）。含有手性异构体的分子叫做手性分子判断一种有机物是否具有手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子，饱和碳原子所连有的原子和原子团必须不同含氧酸的酸性无机含氧酸可写成(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HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4酸的元数等于酸中羟基上的氢原子数，不一定等于酸中的氢原子数（有的酸中有些氢原子不是连在氧原子上）含氧酸可表示为（HO）mROn,酸的强度与酸中的非羟基氧原子数n有关，n越大，酸性越强。n=0弱酸，n=1中强酸，n=2强酸，n=3超强酸例题3、下列说法正确的是。①CO2、H2S都属于含极性键的非极性分子②S2Cl2（）为含有极性键和非极性键的非极性分子③SF6（）是由极性键构成的非极性分子④SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子⑤CCl4是非极性分子，C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心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⑦H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键⑧极性分子中可能含有非极性键⑨HClO2、H2SeO3、H3BO3、HMnO4四种含氧酸中酸性最强的是H3BO3⑩BF3和NH3化学键的类型和分子的极性(极性或非极性)皆相同⑪H2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大⑫邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高【课时练习】1．下列关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法正确的是（）A．CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于极性分子B．SO2和NH3均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子C．CS2为非极性分子，在三种物质中熔沸点最低D．NH3在水中溶解度很大只是因为NH3是极性分子2．下列关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的说法中正确的是A．配体是C1-和H2O，配位数是9B．中心离子是Ti3+，配离子是[TiCl(H2O)5]2+C．内界和外界中的Cl-的数目比是2:1D．加人足量AgNO3溶液，所有Cl-均被完全沉淀3．下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型均不正确的是（）A．CCl4中C原子sp3杂化，为正四面体形B．BF3中B原子sp2杂化，为平面三角形C．CS2中C原子sp杂化，为直线形D．H2S分子中，S为sp杂化，为直线形4．下列说法不正确的是（）①N2H4分子中既含极性键又含非极性键②若R2－和M＋的电子层结构相同，则原子序数：R＞M③F2、Cl2、Br2、I2熔点随相对分子质量增大而升高④NCl3、PCl3、CO2、CS2分子中各原子均达到8e－稳定结构⑤固体融化成液体的过程是物理变化，所以不会破坏化学键⑥HF分子很稳定是由于HF分子之间能形成氢键⑦Na2O2固体中的阴离子和阳离子个数比是1∶2⑧由于非金属性Cl＞Br＞I，所以酸性HCl＞HBr＞HIA．②⑤⑥⑧B．①③④⑤C．②④⑤⑦D．③⑤⑦⑧5．下列现象与氢键有关的是（）①NH3的熔、沸点比VA族其他