教辅：高考化学复习-分子结构与性质

第30讲分子结构与性质[考纲导视]考纲定位1.了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键)，了解配位键的含义。2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。4.能用价层电子对互斥原理或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。5.了解范德华力的含义及物质性质的影响。6.了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。[基础反馈]正误判断，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)σ键比π键重叠程度大，形成的共价键强()。(2)氯化钠易溶于水，也易溶于食用油((3)N、O间形成的共价键是非极性键()。)。(4)SiH4的沸点高于CH4，可推测PH3的沸点高于NH3()。(5)PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是sp2杂化的结果()。(6)AB3型的分子空间构型必为平面三角形()。(7)水很稳定(1000℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键()。(8)CS2为V形的极性分子()。(9)C2H4与C2H2分子中的中心原子杂化轨道的类型相同()。(10)对X—O—H型化合物而言，X是除去H、O外的其他元素，当X是得电子能力很强的非金属元素时，X—O—H一定为酸()。答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×(9)×(10)√考点一共价键【知识梳理】1.本质：在原子之间形成__________。共用电子对2.基本特征：具有______性和______性。饱和方向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“____________”重叠π键电子云“____________”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对______偏移；A—B型非极性键共用电子对______偏移；A—A型形成共用电子对数单键原子间有______共用电子对双键原子间有______共用电子对三键原子间有______共用电子对3.共价键的类型：头碰头肩并肩发生不发生一对两对三对4.键参数。大短稳定性立体构型(1)定义。(2)键参数对分子性质的影响。①键能越______，键长越______，分子越稳定。②5.等电子原理：__________相同、___________相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征，它们的许多性质______，如CO和______。原子总数价电子总数相似N2【考点集训】[例1](2015年浙江模拟)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键与π键的分子是______。A.N2B.CO2C.CH2Cl2D.C2H4E.C2H6F.CaCl2G.NH4Cl解析：只含极性键的分子有CO2、CH2Cl2；既含离子键又含共价键的化合物必须是含“根”的离子化合物，只有NH4Cl符合；共价单键为σ键，双键或三键中有一个σ键，其余为π键，因此只存在σ键的分子有CH2Cl2、C2H6；同时存在σ键和π键的分子有N2、CO2、C2H4。答案：BCGCEABD●方法技巧共价键类型的判断1.σ键与π键的判断。(1)依据强度判断：σ键的强度较大，较稳定，π键活泼，比较容易断裂。(2)共价单键是σ键，共价双键中含有一个σ键，一个π键；共价三键中含有一个σ键，两个π键。2.极性键与非极性键的判断：看形成共价键的两原子，不同种元素的原子之间形成的是极性共价键，同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。[例2](2015年河北唐山一模)以镁橄榄石2MgO·SiO2(简写为M2Si)为主晶相制作的镁橄榄石砖，是一种弱碱性耐火材料。可用于有色金属熔炼炉、炼钢平炉蓄热室和水泥回转窑等的内衬。(1)基态硅原子的价电子排布式为____________。(2)与镁和硅都相邻的元素是铝，则3种元素的第一电离能从大到小的顺序为______________(用元素符号表示)(3)高纯硅一般通过SiCl4还原得到，晶体硅中硅原子的杂化方式为__________杂化，写出与SiCl4互为等电子体的一种阴离子的化学式__________。答案：(1)3s23p2(2)Si＞Mg＞Al(3)sp3SO2－4或ClO－4或PO3－4●方法技巧等电子体及其应用1.常见的等电子体：微粒通式价电子总数空间构型CO2、CNS－、NO＋2、N－3AX216直线形CO2－3、NO－3、SO3AX324平面三角形SO2、O3、NO－2AX218V形SO2－4、PO3－4AX432正四面体形PO3－3、SO2－3、ClO－3AX326三角锥形CO、N2AX10直线形CH4、NH＋4AX48正四面体形2.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；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。(3)SiCl4、SiO4－4、SO2－4的原子数目和价电子总数都相等，考点二分子的立体构型夹角价电子对【知识梳理】成键电子对1．杂化轨道：当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的________不同，形成分子的空间形状不同。2．价电子对互斥模型：价电子对互斥模型说明的是___________的立体构型，而分子的立体构型指的是_________的立体构型，不包括孤电子对。有孤电子对(1)当中心原子__________时，两者的构型一致。(2)当中心原子__________时，两者的构型不一致。无孤电子对(3)价电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子立体构型的关系：分子构型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sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面正三角形BF3sp34109°28′正四面体形CH4价电子对互斥理论电子对数成键对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形BeCl2330三角形三角形BF321V形SnBr2440四面体四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O3.配位键与配合物。(1)配位键。①孤电子对：分子或离子中没有与其他原子共用的电子对称孤电子对。②配位键：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道。含有孤电子对的微粒有：分子如CO、NH3、H2O等；离子如Cl－、CN－、F－等。含有空轨道的微粒有：过渡金属的原子或离子。提供接受③配位键的表示方法：如A→B。A表示______孤电子对的原子，B表示______孤电子对的原子。(2)配位化合物(配合物)。①概念：由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)配位键以______结合而成的化合物。②组成：空轨道孤电子对直线形平面三角形③形成条件：中心原子有______，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等；配位体有__________，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。④立体构型：配位数是2时，______，如[Ag(NH3)2]＋；配位数是3时，____________，如[HgI3]－；配位数为4时，正四面体形，如[ZnCl4]2－；平面正方形，如[PtCl4]2－。【考点集训】[例3](2016年吉林辽源田家炳高中期中)下列关于原子轨道的说法正确的是()。A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合形成的C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键解析：A项，中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型不都是正四面体，例如氨气是三角锥形的；B项，甲烷分子碳原子的2s和2p通过sp3杂化，形成4个杂化轨道，和4个氢原子的1s轨道形成4个C—H单键；C项，sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道，它们的能量完全相同，C正确；D项，AB3型的共价化合物，其中心原子A不都采用sp3杂化轨道成键，例如BF3中的B原子是sp2杂化，是平面三角形结构。答案：C●方法技巧判断分子中心原子的杂化类型的方法(1)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或三角锥形，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。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109.5°，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。(3)根据等电子原理进行推断：如CO2是直线形分子，心原子均采用sp杂化。(4)根据中心原子的电子对数＝参与杂化的轨道数目判断：如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。(5)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断：如没有π键为sp3杂化，含一个π键为sp2杂化，含两个π键为sp杂化。CNS－、N－3与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中[例4]用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是()。A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子B.BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子解析：SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构；而Sn原子价电子是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，B错误；CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。答案：C●方法技巧判断分子或离子立体构型“三步曲”第一步：确定中心原子上的价层电子对数a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，b为电荷数，x为非中心原子的原子个数。如NH＋4的中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝12(a－xb)＝12×(4－4×1)＝0。第二步：确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。第三步：分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。[例5]Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。(1)[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有________(填序号)。A.配位键C.非极性共价键B.极性共价键D.离子键(2)[Cu(NH3)4]2＋具有对称的立体结构，[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＋的立体结构为________。HOCH2CH==CH2―→CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为____________。(3)某种含Cu2＋的化合物催化丙烯醇制备丙醛的反应为解析：[Cu(NH3)4]2＋中铜离子与氨分子之间的化学键是配位键，氨分子内部的化学键是极性键。[Cu(NH3)4]2＋是平面正方形。HOCH2CH==CH2中的碳原子，有一个采取sp3杂化，两个采取sp2杂化。CH3CH2CHO中的碳