2021高考化学一轮复习 第12章 物质结构与性质 第2节 分子结构与性质教学案 新人教版

1第二节分子结构与性质考纲定位要点网络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理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的立体构型。5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。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。共价键及其键参数1．共价键的实质与分类(1)共价键的本质与特征①本质：在原子之间形成共用电子对。②特征：具有方向性和饱和性。如O与H形成2个O—H共价键且共价键夹角为105°。(2)共价键的常见分类分类依据类型及特点形成共价键的原子轨道重叠方式σ键原子轨道“头碰头”重叠π键原子轨道“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[拓展]大π键的简介(1)简介：大π键一般是三个或更多个原子间形成的，是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的π键。(2)表达式：Πnmm代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。(3)一般判断：对于多电子的粒子，若中心原子的杂化不是sp3杂化，中心原子与配位2原子可能形成大π键。(4)示例：Π66，CH2===CH—CH===CH2：Π44，NO－3：Π64，SO2：Π43，O3：Π43，CO2－3：Π64。2．共价键的键参数(1)定义①键能：气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。③键角：两个共价键之间的夹角。(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。(3)利用键能(E)计算ΔH的公式ΔH＝E(反应物)—E(生成物)。命题点1共价键分类及σ、π键判断1．碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如图所示。下列有关该物质的说法正确的是()A．分子式为C3H2O3B．分子中含6个σ键，2个π键C．分子中只有极性键D．分子中的碳原子为sp3杂化A[分子中含8个σ键和2个π键，B错；分子中含有为非极性键，C错；分子中的C为sp2杂化，D错。]2．已知N—N、N===N和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C===C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。下列说法正确的是()A．σ键一定比π键稳定B．N2较易发生加成C．乙烯、乙炔较易发生加成D．乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定3C[N≡N、N≡N中π键比σ键稳定，难发生加成，C===C、C≡C中π键比σ键弱，较易发生加成。]3．计算1mol下列粒子中σ键和π键数目(用NA表示)(1)CO2________、________。(2)NCl3________、________。(3)COCl2()________、________。(4)[Cu(NH3)4]2＋________、________。(5)CN－________、________。(6)C2H5OH________、________。(7)CH3CHO________、________。[答案](1)2NA2NA(2)3NA0NA(3)3NA1NA(4)16NA0NA(5)1NA2NA(6)8NA0NA(7)6NA1NA4．(1)有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥CH4，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)，只含有极性键的是________；只含有非极性键的是________；既有极性键，又有非极性键的是________；只有σ键的是________；既有σ键又有π键的是________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________。(2)Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析，原因是__________________________________________________________________________________________。(3)用Πnm表示下列分子的Π键：①SO2________；②NO－3________；③________。[答案](1)①③⑥⑨②④⑦⑤⑧①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦(2)Ge的原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p­p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键(3)①Π43②Π64③Π44σ、π键深化理解(1)σ、π键的计算方法：单键只有一个σ键；双键是一个σ键一个π键；三键是一个σ键两个π键。(2)当成键原子半径越大，π键越难形成，如Si、O难形成双键。(3)σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般σ4键比π键稳定，但N2中π键较稳定。(4)并不是所有的共价键都有方向性，如s­sσ键没有方向性。(5)原子形成共价键时优先形成σ键。(6)配位键也属于σ键。命题点2共价键的键参数及其应用5．下列说法中正确的是()A．分子的键长越长，键能越低，分子越稳定B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°D．H—O键键能为462.8kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8kJ[答案]B6．结合事实判断CO和N2相对更活泼的是________，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：_______________________________________________________________________________________________________。COC—OC===OC≡O键能/(kJ·mol－1)357.7798.91071.9N2N—NN===NN≡N键能/(kJ·mol－1)154.8418.4941.7[解析]由断开CO的第一个化学键所需要的能量[1071.9－798.9＝273.0(kJ·mol－1)]比断开N2的第一个化学键所需要的能量[941.7－418.4＝523.3(kJ·mol－1)]小，可知CO相对更活泼。[答案]CO断开CO的第一个化学键所需要的能量(273.0kJ·mol－1)比断开N2的第一个化学键所需要的能量(523.3kJ·mol－1)小7．已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)ΔH＝akJ·mol－1，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)ΔH＝bkJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1。则Cl—Cl键的键能为________kJ·mol－1，P—P键的键能为________kJ·mol－1。[解析]根据盖斯定律可得Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g)ΔH＝(b－a)/4kJ·mol－1，故b－a4kJ·mol－1＝E(Cl—Cl)＋3×1.2ckJ·mol－1－5ckJ·mol－1，E(Cl—Cl)＝b－a＋5.6c4kJ·mol－1。由akJ·mol－1＝6E(P—P)＋6×b－a＋5.6c4kJ·mol－1－12×1.2ckJ·mol－15可求E(P—P)＝5a＋12c－3b12kJ·mol－1。[答案]b－a＋5.6c45a＋12c－3b12分子的立体构型1．价层电子对互斥理论及应用(1)理论要点①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。如H2O的键角小于CH4的键角。注意：①价层电子对数与电子对构型(VSEPR模型)的关系：2对——直线形，3对——平面三角形，4对——四面体形。②孤电子对间斥力孤电子对与σ电子对的斥力σ电子对间斥力(2)价层电子对的计算a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。但对于离子，a为中心原子的价电子数加或减电荷数，如CO2－3的a＝4＋2，NH＋4的a＝5－1。提醒：当有孤电子对时，电子对构型与粒子构型不同，若有孤电子对，判断粒子构型时可省略孤电子对的空间。如NH3的电子对构型为四面体形，而分子构型为三角锥形。(3)实例分析填表价层电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对立体构型(VSEPR模型)立体构型实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O6330平面三角形平面三角形CO2－3440四面体形正四面体形NH＋42.杂化轨道理论(1)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，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。(2)杂化轨道的类型(3)实例分析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BeCl2或HCNsp23120°平面三角形BF3或CO2－3sp34109°28′四面体形CH4或NH＋43．等电子原理原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征和立体构型，如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NH＋4等。命题点1分子或离子的立体构型与杂化类型1．(2019·衡水模拟)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，有时也能用于推测键角大小，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C[A项，SO2为V形；B项，SnBr2为sp2杂化，中心原子有一对孤电子对，键角小于120°；D项，PCl5不是三角锥形。]2．指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型(1)H2S__________，CO2__________，PH3__________，PCl3__________，BF3__________，HCN__________，HCHO________，SO2________，SOCl2__________，COCl2________。(2)NH＋4________，NO－2________，SO2－3__________，ClO－3__________，ClO－4________，7SiO2－3________。[答案](1)V形、sp3直线形、sp三角锥形、sp3三角锥形、sp3平面三角形、sp2直线形、sp平面三角形、sp2V形、sp2三角锥形、sp3平面三角形、sp2(2)正四面体形、sp3V形、sp2三角锥形、sp3三角锥形、sp3正四面体形、sp3平面三角形、sp23．分子中碳的杂化类型有_________，氧的杂化类型有________，氮的杂化类型为________。[答案]sp、sp2、sp3sp3sp34．乙醇中碳的杂化类型为________，乙醛中碳的杂化类型为________，乙酸中碳的杂化类型为________。[答案]sp3sp3与sp2sp3与sp2“五方法”判断中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型①直线形—sp，②平面三角形—sp2，③四面体形—sp3。(2)根据杂化轨道间的夹角①109°28′—sp3，②120°—sp2，③180°—sp。(3)利用价层电子对数确定三种杂化类型(适用于一个中心粒子XYn±m)2对—sp杂化，3对—sp2杂化，4对—sp3杂化。(4)根据σ键数与孤电子对数(适用于结构式已知的粒子)①含C有机物：2个σ—sp,3个σ—sp2,4个σ—sp3。②含N化合物：2个σ—sp2,3个σ—sp3。③含O(S)化合物：2个σ—sp3。(5)根据等电子原理如CO2是直线形分子，CNS－、N－3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。命题点2键角比较5．比较下列分子或离子