1、第3节化学键分子结构与性质备考要点素养要求1.了解共价键的形成、极性和类型(键和键),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空间结构。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,能列举含有氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。1.宏观辨识与微观探析:从不同层次认识分子的空间结构,并对共价键进行分类,从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.变化观念与平衡思想:认识共价键的本质及类型,多角度、动态地分析分子的空间结
2、构及性质,并运用相关理论解决实际问题。3.证据推理与模型认知:运用价电子对互斥理论和杂化轨道理论等,解释分子的空间结构及性质,揭示现象的本质与规律。4.科学探究与创新意识:发现和提出有探究价值的分子的结构、性质的问题,设计探究方案进行探究分析,面对异常现象敢于提出自己的见解。考点一化学键与物质组成必备知识自主预诊知识梳理1.化学键(1)定义:相邻原子之间的强烈相互作用称为化学键。(2)分类:(3)离子键、共价键的比较:化学键类型离子键共价键成键粒子成键方式静电作用形成成键条件通常是活泼金属元素与活泼非金属元素一般是非金属原子之间表示方法用电子式表示如NaCl可表示为Na+Cl-如HCl可表示为
3、HCl用电子式表示形成过程如MgCl2:如HCl:H+ClHCl存在实例存在于离子化合物中,如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等非金属单质,如H2、O2等共价化合物,如HCl、CO2、CH4等某些离子化合物,如NaOH、Na2O2等2.化学键的表示方法电子式(1)定义:在元素符号周围用“”或“”来表示原子的的式子。(2)电子式的书写:自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)化学键是相邻离子或原子间的强烈的作用力,既包括静电吸引力,又包括静电排斥力。()(2)所有物质中都存在化学键。()(3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键。()
4、(4)原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时,所形成的化学键一定是离子键。()(5)非金属元素的两个原子之间形成的一定是共价键,但多个原子间也可能形成离子键。()(6)离子化合物中可能含有共价键,共价化合物中一定不含离子键。()2.写出下列常见微粒的电子式。(1)原子:Na,Cl。(2)简单离子:Na+,F-。(3)复杂离子:NH4+,OH-。(4)离子化合物:CaCl2,Na2O。(5)含共价键的分子:N2,H2O,CO2,HClO,CCl4,H2O2,NH3。关键能力考向突破考向1电子式的书写与正误判断【典例1】下列表达正确的是()A.NH4H的电子式为HNHHH+H-B.H2S
5、的电子式可表示为H+S2-H+C.用电子式表示Na2O的形成过程:2Na+O2Na+O2-D.Na2O的电子式为Na+O2-Na+对点演练1下列电子式正确的是()A.HNHHH+Cl-B.NH4+Br-C.Na+OO2-Na+D.Cl-Ca2+Cl-误区警示电子式书写的四个误区误区一混淆离子化合物与共价化合物的电子式。如NaCl的电子式错写成NaCl,H2O的电子式错写成H+O2-H+误区二漏写未参与成键的电子对。如N2的电子式错写为NN,NH3的电子式错写为HNHH误区三错写分子中原子的结合方式。如HClO中H应与O相结合,写成HClO是错误的误区四错误合并原子。如MgCl2的电子式错写成M
6、g2+Cl2-,正确的为Cl-Mg2+Cl-考向2物质类别与化学键类型的判断【典例2】(双选)(2020山东烟台一中月考)下列各组物质中都既含有离子键又含有共价键的是()A.NaOH、CaC2、NH4ClB.KOH、Na2O2、(NH4)2SC.MgO、CaBr2、NaClD.Na2SO4、HCl、MgCl2对点演练2下列关于NaHSO4的说法正确的是()A.因为NaHSO4是离子化合物,所以NaHSO4固体能够导电B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是21C.NaHSO4固体熔融时破坏的是离子键和共价键D.NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键规律方法1.判断离子化合物和共价
7、化合物的三种方法2.物质所含化学键类型的判断方法考向3化学反应中化学键的断裂与形成【典例3】(2020黑龙江哈师大附中期中)下列过程中共价键被破坏的是()碘升华溴蒸气被木炭吸附酒精溶于水HCl气体溶于水冰融化NH4Cl受热氢氧化钠熔化(NH4)2SO4溶于水A.B.C.D.对点演练3在下列变化过程中,既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是()A.将SO2通入水中B.烧碱溶于水C.将HCl通入水中D.硫酸氢钠溶于水归纳总结物质的溶解或熔化与化学键变化(1)离子化合物的溶解或熔化过程。离子化合物溶于水或熔化后会电离成自由移动的阴离子、阳离子,离子键被破坏。(2)共价化合物的溶解过程。有些共价化合物溶
8、于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如CO2和SO2等。有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴离子、阳离子,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等。有些共价化合物溶于水后,其分子内的共价键不被破坏,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。(3)单质的溶解过程。某些活泼的非金属单质溶于水后,能与水反应,其分子内的共价键被破坏,如Cl2、F2等。考点二共价键必备知识自主预诊知识梳理1.共价键的本质与特征(1)本质:原子之间形成。(2)特征:具有方向性和性。2.共价键的分类分类依据类型形成共价键的原子轨道重叠方式键原子轨道“”重叠键原子轨道
9、“”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对非极性键共用电子对原子间共用电子的对数单键原子间有一对共用电子双键原子间有两对共用电子三键原子间有三对共用电子3.键与键的比较(1)电子云形状不同:键的电子云呈对称,键的电子云呈对称。(2)强度不同,键键牢固。如乙烯、乙炔分子中的键不如键牢固,比较,因而含有键的乙烯、乙炔与只含键的乙烷的化学性质不同。4.键参数(1)定义。键能:在1105 Pa、298 K条件下,断开 AB(g)分子中的化学键,使其分别生成和所吸收的能量称为AB键的键能。键长:两个成键原子的的距离(简称核间距)。键角:在多原子分子中,两个化学键的夹角称为键角。多原子分子的键角一
10、定,表明共价键具有。(2)键参数对分子性质的影响。键能越,键长越,分子越稳定。5.配合物(1)配位键的定义及表示方法。定义:成键原子一方提供,另一方具有能够接受孤电子对的,从而形成的共价键。表示方法:配位键常用AB表示,其中A是能够提供的原子,B具有能够接受的。(2)配合物定义:金属原子或离子(有空轨道)与含有孤电子对的分子或离子以配位键结合形成的物质称为配位化合物,简称配合物。配合物的组成以Cu(NH3)4SO4为例:配合物一般由内界和外界两部分组成,结构如图所示。(3)几种常见配合物(或配离子)的形成原理。Cu(NH3)42+:Cu2+2NH3H2OCu(OH)2+4NH3色沉淀色溶液Fe
11、(SCN)3:Fe3+3SCN-Fe(SCN)3Ag(NH3)2Cl:Ag+Cl-AgClAgCl+2NH3自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)共价键的成键原子只能是非金属原子。()(2)在任何情况下,都是键比键强度大。()(3)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。()(4)s-s键与s-p键的电子云形状对称性相同。()(5)键能单独形成,而键一定不能单独形成。()(6)键可以绕键轴旋转,键一定不能绕键轴旋转。()(7)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。()(8)键长等于成键两原子的半径之和。()2.实验室中可用乙醇在P2O5作用下脱水制备乙烯。(1
12、)乙烯分子中碳原子为杂化,分子中键和键个数比为。(2)乙醇分子中共价键的类型有,1 mol C2H5OH含有键数目为。关键能力考向突破考向1共价键类别分析【典例1】(2020广东电白第一中学模拟)下列关于键和键的理解不正确的是()A.含有键的分子在进行化学反应时,分子中的键比键活泼B.在有些分子中,共价键可能只含有键而没有键C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成键,不能形成键D.当原子形成分子时,首先形成键,可能形成键对点演练1含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族。(1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于(填“”或“”)键,从化学键是否具有极性来看属于键。(2)已知CN-与N2结构相似
13、,推算HCN分子中键与键数目之比为。(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分子中键的数目为。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2,COCl2分子的结构式为,每个COCl2分子内含有的键、键数目为。A.4个键B.2个键、2个键C.2个键、1个键D.3个键、1个键归纳总结(1)在分子中,有的只存在极性键,如HCl、NH3等,有的只存在非极性键,如N2、H2等,有的既存在极性键又存在非极性键,如H2O2、C2H4等;有的不存在化学键,如稀有气体分子。(2)在离子化合物中,一定存在离子键,有的存在极性共价键,如NaOH、Na2S
14、O4等;有的存在非极性共价键,如Na2O2、CaC2等。(3)通过物质的结构式,可以快速有效地判断化学键的种类及数目;根据成键方式判断化学键数目时要注意共价单键全为键,双键中有一个键和一个键,三键中有一个键和两个键。考向2分子空间结构与键参数【典例2】已知键能、键长部分数据如下表:共价键ClClBrBrIIHFHClHBrHIHO键能(kJmol-1)243193151565431363297467键长/pm19922826696续表共价键CCCCCCCHNHNOOOOO键能(kJmol-1)347614839413391607142498键长/pm154134121109101(1)下列推断
15、正确的是(填字母,下同)。A.稳定性:HFHClHBrHIB.氧化性:I2Br2Cl2C.沸点:H2ONH3D.还原性:HIHBrHClHF(2)下列有关推断正确的是。A.同种元素形成的共价键,键能:三键双键单键B.同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍C.键长越短,键能一定越大D.氢化物中化学键的键能越大,其稳定性越弱(3)在HX(X表示卤素原子)分子中,键长最短的是,最长的是;OO键的键长(填“大于”“小于”或“等于”)OO键的键长。对点演练2(双选)(2020山东潍坊高密一中模拟)已知几种共价键的键能如下:化学键HNNNClClHCl键能/(kJmol-1)391945243431下列说
16、法错误的是()A.键能:NNNNNNB.H(g)+Cl(g)HCl(g)H=-431.8 kJmol-1C.HN键的键能小于HCl键的键能,所以NH3的沸点高于HClD.2NH3(g)+3Cl2(g)N2(g)+6HCl(g)H=+202 kJmol-1归纳总结键长、键能决定了分子的稳定性,键长、键角决定了分子的空间结构,一般来说,已知多原子分子中的键角和键长等数据,就可确定该分子的空间结构。常见几种分子的空间结构及键角如下:考点三分子的空间结构必备知识自主预诊知识梳理1.多样的分子空间结构分子类型实例空间结构键角三原子分子CO2形H2O形四原子分子甲醛形接近120氨气形五原子分子甲烷形2.价
17、电子对互斥理论(1)基本观点:分子中的中心原子的价电子对成键电子对(bp)和孤电子对(lp)由于相互排斥作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。(2)理论要点:价电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力最小,体系的能量最低。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。(3)用价电子对互斥理论推测分子的空间结构的关键是判断分子中心原子上的价电子对数。其中:a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数),b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x是与中心原子结合的原子数。(4)示例分析。中心原子上的价电子对数键电子对数孤电子对数VSEPR模型分子或离子的空间
18、结构实例220CO2330平面三角形BF321SO2440正四面体形CH431NH322H2O3.杂化轨道理论(1)理论要点。当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道总数相等、能量相同、方向不同的杂化轨道。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)杂化轨道与分子(中心原子无孤电子对)空间结构的关系。杂化轨道类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间结构实例sp2180直线形BeCl2sp23120BF3sp3410928CH44.等电子原理化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。如SO42-、PO43-都呈四面体空间结构
19、。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对。()(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构。()(3)NH3分子为三角锥形,氮原子发生sp3杂化。()(4)只要分子空间结构为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。()(5)中心原子是sp杂化的,其分子空间结构不一定为直线形。()(6)价电子对互斥理论中,键电子对数不计入中心原子的价电子对数。()(7)中心原子杂化轨道类型相同时,孤电子对数越多,键角越小。()2.根据价电子对互斥理论和杂化轨道理论填写下表。序号分子或离子中心原子上的孤电子对数中心原子上的
20、价电子对数VSEPR模型分子或离子的空间结构中心原子的杂化轨道类型CS2HCHONCl3SO42-H3O+关键能力考向突破考向1价电子对互斥理论、杂化轨道理论的理解和应用【典例1】回答下列问题。(1)(2020江苏化学,21节选)NH3分子中氮原子的杂化轨道类型是。(2)(2020全国1,35节选)磷酸根离子的空间结构为,其中P的价电子对数为,杂化轨道类型为。(3)(2019全国1,35节选)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是、。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填“Mg2
21、+”或“Cu2+”)。(4)(2019江苏化学,21节选)抗坏血酸的分子结构如图所示,分子中碳原子的杂化轨道类型为;推测抗坏血酸在水中的溶解性:(填“难溶于水”或“易溶于水”)。(5)(2018全国1,35节选)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间结构是,中心原子的杂化轨道类型为。LiAlH4中存在(填标号)。A.离子键B.键C.键D.氢键(6)(2018全国2,35节选)根据价电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价电子对数不同于其他分子的是。气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为形,其中共价键的类型有种;固体三氧化硫中存在如图所示
22、的三聚分子,该分子中硫原子的杂化轨道类型为。(7)(2018全国3,35节选)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间结构为,碳原子的杂化轨道类型为。对点演练1(2020山东化学,7)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大键。下列关于B3N3H6的说法错误的是()A.其熔点主要取决于所含化学键的键能B.形成大键的电子全部由N提供C.分子中B和N的杂化方式相同D.分子中所有原子共平面方法技巧“四方法”判断分子或离子中心原子的杂化轨道类型(1)根据杂化轨道的空间结构判断。若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则分子或
23、离子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈三角形,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子或离子的中心原子发生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10928,则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道之间的夹角为120,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道之间的夹角为180,则分子或离子的中心原子发生sp杂化。(3)根据中心原子的价电子对数判断。若中心原子的价电子对数为4,是sp3杂化。若中心原子的价电子对数为3,是sp2杂化。若中心原子的价电子对数为2,是sp杂化。(4)根据分子或离子中有无键及键
24、数目判断。若没有键为sp3杂化,含1个键为sp2杂化,含2个键为sp杂化。考向2配合物理论的理解及应用【典例2】.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Cu(OH)42-。不考虑空间结构,Cu(OH)42-的结构可用示意图表示为。(2)胆矾CuSO45H2O可写成Cu(H2O)4SO4H2O,其结构示意图如下:下列有关胆矾的说法正确的是。A.所有氧原子都采取sp3杂化B.氧原子存在配位键和氢键两种化学键C.Cu2+的价电子排布式为3d84s1D.胆矾中的水会在不同温度下分步失去.经研究表明,F
25、e(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以13的个数比配合,还可以其他个数比配合。请按要求回答问题:(1)所得Fe3+和SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比11配合所得离子显红色。该离子的离子符号是。(2)若Fe3+与SCN-以个数比15配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为。对点演练2(1)配位化学创始人维尔纳发现,取CoCl36NH3(黄色)、CoCl35NH3(紫红色)、CoCl34NH3(绿色)和CoCl34NH3(紫色)四种化合物各1 mol,分别溶于水,加入足量硝酸银溶液,立即产生氯化银白色沉淀,沉淀的量分别为3 mol 、2
26、mol 、1 mol 和1 mol 。请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl36NH3,CoCl34NH3(绿色和紫色)。上述配合物中,中心离子的配位数都是。(2)向棕黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色,该反应在有的教材中用化学方程式FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl表示。经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以13的个数比配合,还可以其他个数比配合,请按要求填空:Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供,SCN-提供,二者通过配位键结合。所得Fe3+与SCN-形成的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比11配合所得
27、离子显红色,含该离子的配合物的化学式是。归纳总结(1)基本概念间的关系。(2)配位化合物的形成条件。形成条件配位体有孤电子对中性分子H2O、NH3和CO等离子F-、Cl-、CN-等中心原子(或离子)有空轨道Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等考点四分子的结构与物质的性质必备知识自主预诊知识梳理1.共价键的极性(1)键的极性。极性键:由不同原子形成的共价键,电子对会发生偏移;非极性键:同种原子形成的共价键,电子对不发生偏移。(2)分子的极性。非极性分子与极性分子的比较:类型非极性分子极性分子形成原因正电中心和负电中心的分子正电中心和负电中心的分子存在的共价键非极性键或极性键分子内原子排列只含非
28、极性键的分子一定是分子;含有极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性的向量和是否为零而定。(3)键的极性对化学性质的影响。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量,相同条件下pKa越小,酸性。羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关。a.三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸,这是因为氟的电负性氯的电负性,FC键的极性大于ClC键的极性,使F3C的极性大于Cl3C的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性,更易电离出氢离子。b.烃基(符号R)是推电子基团,烃基越长推电子效应,使羧基中的羟基的极性,羧酸的酸性,则甲酸的酸性强于乙酸的酸性,乙酸的酸性大于丙酸。2.分子间作用力(1)定义。分子之间存在的相互作用,统
29、称为分子间作用力。(2)分类。分子间作用力最常见的是和。(3)分子间作用力与化学键的强弱。范德华力氢键化学键。(4)范德华力。含义:物质分子间普遍存在的作用力。范德华力很弱,比化学键的键能小得多。相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力也越大。对性质的影响。范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强,物质的熔点、沸点越高,硬度越大。(5)氢键。氢键的形成:已经与的原子形成共价键的与另一个分子中的原子之间的作用力,称为氢键。表示方法:XHY(X、Y为N、O、F,“”表示共价键,“”表示形成的氢键)特征:具有一定的性和性。分类:氢键包括氢键和氢键两种。分子间氢键
30、对物质性质的影响:主要表现为使物质的熔、沸点。此外氢键对物质的溶解性也产生影响。微点拨(1)有氢键的分子间也有范德华力,但有范德华力的分子间不一定有氢键。(2)一个氢原子只能形成一个氢键,这就是氢键的饱和性。(3)氢键主要影响物质的物理性质。3.分子的溶解性(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于溶剂,极性溶质一般能溶于溶剂。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解性。(2)随着溶质分子中憎水基个数的增多,溶质在水中的溶解性减弱。如甲醇、乙醇与水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解性明显减弱。4.分子的手性(1)手性异构: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,
31、却在三维空间里,互称手性异构体。(2)手性分子:有的分子。自我诊断1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)可燃冰(CH48H2O)中,甲烷分子与水分子间形成了氢键。()(2)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。()(3)氢键具有方向性和饱和性。()(4)H2O2分子间存在氢键。()(5)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。()(6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高。()(7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。()2.(2018海南化学,19节选)(1)在较低温度下CuFeS2与浓硫酸作用时,有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。X分子
32、的空间结构是,中心原子杂化轨道类型为,属于(填“非极性”或“极性”)分子。X的沸点比水低的主要原因是。(2)CuFeS2与氧气反应生成SO2,SO2中心原子的价电子对数为,共价键的类型有。关键能力考向突破考向1共价键的极性与分子极性的判断【典例1】(2020安徽铜陵模拟)下列有关分子的结构和性质的说法正确的是()A.H2O2和C2H2均为直线形的非极性分子B.NF3和PCl3均为极性分子,中心原子均采取sp3杂化C.H3BO3和H3PO3均为三元酸,结构简式均为(X=B,P)D.CH4和白磷(P4)分子均为正四面体形非极性分子,键角均为10928对点演练1S2Cl2是广泛用于橡胶工业的硫化剂,
33、其分子结构如图所示。常温下,S2Cl2是一种橙黄色的液体,遇水易水解,并产生能使品红溶液褪色的气体。下列说法中错误的是()A.S2Cl2的电子式为ClSSClB.S2Cl2为含有极性键和非极性键的非极性分子C.S2Br2与S2Cl2结构相似,熔、沸点:S2Br2S2Cl2D.S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2OSO2+3S+4HCl方法归纳分子极性判断的方法(1)化合价法。ABn型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该原子的价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子的空间结构不对称,其分子为极性分子,具体实
34、例如下:分子的化学式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2PCl3中心原子化合价的绝对值34562343中心原子的价电子数34566565分子的极性非极性分子非极性分子非极性分子非极性分子极性分子极性分子极性分子极性分子(2)根据化学键的类型及分子的空间结构判断。非极性分子、极性分子的判断,首先看分子中的化学键是否有极性,然后再看各化学键的空间排列状况。化学键都无极性,分子必无极性(O3除外);有极性化学键,各化学键空间排列均匀,使化学键的极性相互抵消,分子无极性;有极性化学键,各化学键空间排列不均匀,不能使化学键的极性相互抵消,分子有极性。共价键的极性与分子极性的一般关系可总结如下:(
35、3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断。分子中的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子若未全部成键,此分子一般为极性分子。CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。考向2范德华力、氢键对物质性质的影响【典例2】完成下列各题。(1)(2020全国3,35节选)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(H+),与B原子相连的H呈负电性(H-),电负性大小顺序是。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是(写分子式),其熔点比N
36、H3BH3(填“高”或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在,也称“双氢键”。(2)(2019全国1,35节选)一些氧化物的熔点如下表所示:氧化物Li2OMgOP4O6SO2熔点/1 5702 80023.8-75.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因。(3)(2019全国2,35节选)元素As与N同主族。预测As的氢化物分子的空间结构为,其沸点比NH3的(填“高”或“低”),其判断理由是。(4)(2019全国3,35节选)苯胺()的晶体类型是。苯胺与甲苯()的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 )、沸点(184.4 )分别高于甲苯的熔点(-95.0 )、沸点(110.6 ),原因是
37、。对点演练2(2020山东化学,17节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:(1)Sn为A族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间结构为,其固体的晶体类型为。(2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为,键角由大到小的顺序为。(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1 mol 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol ,该螯合物中N的杂化方式有种。易错警示氢键除影响物质的熔、沸点
38、外,还影响物质的溶解度(如乙醇和水能以任意比互溶)以及物质的密度(如冰的密度比水小);但氢键只是一种分子间较强的作用力,不能影响分子的化学性质。网络构建核心速记1.共价键的本质为原子之间形成共用电子对,共价键具有方向性和饱和性。2.判断键、键的一般规律:共价单键为键;共价双键中有一个键、一个键;共价三键有一个键和两个键。3.掌握等电子原理:原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征,它们的许多性质是相近的。4.价电子对互斥理论的基本内容:分子或离子中中心原子的价层电子对(成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离。5.杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结
39、合的原子数,再由杂化轨道数判断杂化类型。6.氢键是由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。7.“相似相溶”的规律: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。如蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳;萘和碘易溶于四氯化碳,难溶于水。8.配合物是由中心原子(离子)与配体通过配位键形成的化合物。第3节化学键分子结构与性质考点一化学键与物质组成1.(2)金属共用电子极性非极性(3)阴、阳离子原子共用电子2.(1)最外层电子自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.答案(1)NaCl(2)Na+F-(3)HNHHH+OH-
40、(4)Cl-Ca2+Cl-Na+O2-Na+(5)NNHOHOCOHOClClCClClClHOOHHNHH关键能力考向突破典例1DNH4H的电子式为HNHHH+H-,A项错误;H2S为共价化合物,其电子式应为HSH,B项错误;C项中箭头后面两个钠离子不能合并,正确的表达方法为Na+O2-Na+,C项错误,D项氧化钠的电子式表达正确。对点演练1 C氯化铵的电子式为HNHHH+Cl-,A错误;溴化铵的电子式为HNHHH+Br-,B错误;过氧化钠的电子式为Na+OO2-Na+,C正确;氯化钙的电子式为Cl-Ca2+Cl-,D错误。典例2AB既含有离子键又含有共价键的化合物肯定是离子化合物。MgO、
41、CaBr2、NaCl三种物质中都只含离子键,无共价键,C项不符合题意;HCl中只含共价键,MgCl2中只含离子键,D项不符合题意。对点演练2 D虽然NaHSO4是离子化合物,但其固体中不存在能自由移动的阴离子和阳离子,因而不能导电;NaHSO4固体中阳离子(Na+)和阴离子(HSO4-)的个数比是11;NaHSO4固体熔融时破坏的只是离子键,而溶于水时电离出Na+、H+和SO42-,破坏的是离子键和共价键。典例3A碘升华破坏的是分子间作用力;溴蒸气被木炭吸附不会破坏共价键;酒精是非电解质,溶于水不发生电离,破坏的是分子间作用力;HCl气体溶于水,发生电离,HCl中的共价键被破坏;冰融化不会破坏
42、共价键;NH4Cl受热分解,发生化学变化,生成氨气和HCl,有共价键被破坏;氢氧化钠熔化时只有离子键被破坏;(NH4)2SO4溶于水发生电离,离子键被破坏。综上所述,符合题意,A项正确。对点演练3 D考点二共价键必备知识自主预诊1.(1)共用电子(2)饱和2.头碰头肩并肩偏移不偏移3.(1)轴镜面(2)不如容易断裂4.(1)1 mol气态A原子气态B原子原子核间方向性(2)大短5.(1)孤电子对空轨道孤电子对孤电子对空轨道(3)Cu(OH)2+2NH4+Cu(NH3)4(OH)2蓝深蓝Ag(NH3)2Cl自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2.答案(1)sp251(
43、2)非极性键、极性键8NA解析(1)乙烯的结构式为,碳原子为sp2杂化,分子中含有5个键和1个键,因此键和键个数比为51。(2)乙醇分子中的碳碳键为非极性键,碳氢键、碳氧键、氧氢键均为极性键。1molC2H5OH含有8mol键。关键能力考向突破典例1B同一分子中的键不如键牢固,反应时比较容易断裂,A项正确;键不能单独存在,含有键的分子中一定含有键,B项错误,D项正确;氢原子、氯原子等跟其他原子形成分子时只能形成键,C项正确。对点演练1答案(1)极性(2)11(3)30(4)D典例2答案(1)ACD(2)A(3)HFHI大于解析(1)根据表中数据,同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小,稳定
44、性逐渐减弱,A项正确;从键能看,氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱,由原子结构知,氧化性也逐渐减弱,B项错误;水分子间氢键强于NH3分子间氢键,在常温下,H2O为液态而NH3为气体,所以H2O的沸点比NH3高,C项正确;还原性与失电子能力有关,还原性:HIHBrHClHF,D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确;由OO、OO的键能知,B项错误;CH的键长大于NH的键长,但是NH键的键能反而较小,C项错误;一般来说,氢化物中键能越大,氢化物稳定性越强,D项错误。对点演练2 CD三键键长小于双键键长小于单键键长,键长越短,键能越大,所以键能:NNNNNN,A项正确;H(g)+Cl(g)HCl(
45、g)的焓变H=-431.8kJmol-1,B项正确;NH3的沸点高于HCl是由于NH3分子间存在氢键,而HCl分子间不存在氢键,C项错误;反应2NH3(g)+3Cl2(g)N2(g)+6HCl(g)的反应热H=6E(NH)+3E(ClCl)-E(NN)-6E(HCl)=-463.9kJmol-1,D项错误。考点三分子的空间结构必备知识自主预诊1.直线180角104.5三角三角锥107.3四面体109282.(4)直线形直线形三角形角形四面体形三角锥形角形3.(2)三角形正四面体形自我诊断1.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.答案02直线形直线形sp03三角形三角形sp214四面
46、体形三角锥形sp304正四面体形正四面体形sp314四面体形三角锥形sp3关键能力考向突破典例1答案(1)sp3(2)正四面体形4sp3(3)sp3sp3乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键Cu2+(4)sp3、sp2易溶于水(5)正四面体形sp3AB(6)H2S三角2sp3(7)平面三角形sp2解析(1)NH3分子中氮原子上有1个孤电子对,价电子对数为1+3=4,则氮原子为sp3杂化。(2)PO43-的中心原子不含孤电子对,成键电子对数为4,价电子对数为4,因此其空间结构为正四面体形,磷原子是采用sp3杂化方式形成4个sp3杂化轨道。(3)乙二胺中氮原子形成3个单键,含有1个孤电子
47、对,属于sp3杂化;碳原子形成4个单键,不存在孤电子对,也是sp3杂化;由于乙二胺的两个氮原子可提供孤电子对与金属离子形成配位键,因此乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定的环状离子,由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子,因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2+。(4)根据抗坏血酸的分子结构,该结构中有两种碳原子,分别是全形成单键的碳原子和形成双键的碳原子,全形成单键的碳原子为sp3杂化,形成双键的碳原子为sp2杂化;根据抗环血酸分子结构,分子中含有4个OH,能与水形成分子间氢键,因此抗坏血酸易溶于水。(5)LiAlH4中的阴离子是AlH4-,中心原子铝原子含有的价电
48、子对数=键电子对数+孤电子对数=4+0=4,所以空间结构是正四面体形,中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化。阴离子、阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键(即键),不存在键和氢键。(6)根据价电子对互斥模型分析,H2S分子中硫原子有2个成键电子对和2个孤电子对,价电子对数为4;SO2分子中硫原子有2个成键电子对和1个孤电子对,价电子对数为3;SO3分子中硫原子有3个成键电子对,不含孤电子对,价电子对数为3。气态SO3分子中硫原子周围有3个成键电子对,不含孤电子对,则硫原子采取sp2杂化,分子的空间结构为三角形:三氧化硫分子中所含共价键有两种,分别为键和键。由固体三氧化硫的三聚分子结构可知,
49、每个硫原子形成4个键,则硫原子采取sp3杂化。(7)CO32-中碳原子的价电子对数为3,故碳原子采取sp2杂化,且无孤电子对,故CO32-的空间结构为平面三角形。对点演练1 A由题意知,无机苯与苯结构相似,应属于分子晶体,其熔点取决于范德华力,A项错误;分子中所有原子共平面,D项正确;根据价键原理和题干信息,无机苯的结构式为,该分子属于平面形分子,分子中N原子和B原子都属于sp2杂化,N形成4个价键,故大键的电子全部由N原子提供。典例2答案.(1)(2)D.(1)Fe(SCN)2+(2)FeCl3+5KSCNK2Fe(SCN)5+3KCl解析.(1)Cu2+中存在空轨道,而OH-中氧原子有孤电
50、子对,故O与Cu之间以配位键结合。(2)A项,与S相连的氧原子没有杂化;B项,氢键不是化学键;C项,Cu2+的价电子排布式为3d9;D项,由图可知,胆矾中有H2O与其他粒子以氢键结合,易失去,也有H2O与Cu2+以配位键结合,较难失去。.(1)Fe3+与SCN-按11配合所得离子的化学式为Fe(SCN)2+。(2)根据题意分析可得,FeCl3与KSCN反应的化学方程式为FeCl3+5KSCNK2Fe(SCN)5+3KCl。对点演练2答案(1)Co(NH3)6Cl3Co(NH3)4Cl2Cl6(2)空轨道孤电子对Fe(SCN)Cl2解析(1)根据题意分析可知,每个CoCl36NH3分子中有3个C
51、l-为外界离子,配体为6个NH3,则其化学式为Co(NH3)6Cl3;每个CoCl34NH3(绿色和紫色)分子中有1个Cl-为外界离子,配体为4个NH3和2个Cl-,化学式均为Co(NH3)4Cl2Cl。题给几种配合物的化学式分别是Co(NH3)6Cl3、Co(NH3)5ClCl2、Co(NH3)4Cl2Cl、Co(NH3)4Cl2Cl,其配位数都是6。(2)Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤电子对,二者通过配位键结合。Fe3+与SCN-以个数比11配合所得离子为Fe(SCN)2+,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成Fe(SCN)Cl2与KCl。考点四分子的结构
52、与物质的性质必备知识自主预诊1.(2)重合不重合非极性键或极性键对称不对称非极性(3)越强大于更大越大越小越弱2.(2)范德华力氢键(3)S2Cl2,所以熔、沸点:S2Br2S2Cl2,C正确;S2Cl2易水解,并产生能使品红溶液褪色的气体,说明生成SO2,S2Cl2中硫呈+1价,在反应过程中硫元素可升高到+4价(生成SO2),S2Cl2中氯元素化合价为-1价,不能发生还原反应,只能是部分硫元素化合价降低到0价(生成S),所以化学方程式为2S2Cl2+2H2OSO2+3S+4HCl,D正确。典例2答案(1)NHBCH3CH3低H+与H-的静电引力(2)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO
53、2为分子晶体。晶格能MgOLi2O,分子间作用力(相对分子质量)P4O6SO2(3)三角锥形低NH3分子间存在氢键(4)分子晶体苯胺分子之间存在氢键解析(1)NH3BH3分子中,与氮原子相连的H呈正电性(H+),说明N的电负性大于H;与硼原子相连的H呈负电性(H-),说明H的电负性大于B,因此3种元素的电负性由大到小的顺序为NHB。NH3BH3分子中有8个原子,其价电子总数为14,N和B的价电子数的平均值为4,依据等量代换的原则,可以找到其等电子体为CH3CH3。由于NH3BH3分子属于极性分子,而CH3CH3属于非极性分子,两者相对分子质量接近,但是极性分子的分子间作用力较大,故CH3CH3
54、熔点比NH3BH3低。NH3BH3分子间存在“双氢键”,类比氢键的形成原理,说明其分子间存在H+与H-的静电引力。(2)离子晶体的熔点通常高于分子晶体的熔点;Li2O和MgO为离子晶体,晶格能MgOLi2O;P4O6、SO2为分子晶体,分子间作用力P4O6SO2,所以熔点由高到低的顺序为MgO、Li2O、P4O6、SO2。(3)因为N与As位于同一主族,因此NH3与AsH3属于等电子体,两者结构相似,NH3分子的空间结构为三角锥形,则AsH3分子的空间结构也为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键,因此NH3的沸点高。(4)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的氮原子可与相邻
55、苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。对点演练2答案(1)正四面体形分子晶体(2)NH3、AsH3、PH3AsH3、PH3、NH3NH3、PH3、AsH3(3)61解析(1)Sn为A族元素,SnCl4的结构式为,空间结构应为正四面体形。常温常压下为液体,熔点较低,属于分子晶体。(2)NH3分子间存在氢键,相对分子质量AsH3PH3,故沸点:NH3AsH3PH3。N、P、As同主族,从上到下,原子半径依次增大,非金属性依次减弱,则NH3、PH3、AsH3的还原性依次增强,键角依次减小。(3)根据配位键形成的条件:一方提供空轨道(图中Cd2+),一方提供孤电子对。由题图可知,1mol该配合物中通过螯合作用形成6mol配位键。分子中氮原子均采取sp2杂化。
