1、第2节分子结构与性质明考纲1了解共价键的主要类型：键和键，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。2了解简单配合物的成键情况。3了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，能用价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者离子的空间结构。4了解化学键与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，能列举含氢键的物质。析考情本节是选修3的重要组成部分，在高考中起着重要的作用。高考在本节中的考点是：共价键；分子的立体结构；分子的性质。其中共价键是一类重要的化学键，它使原子结合成可以独立存在的分子，共价键是现代化学键理论的核心，分子的立体结构和分子之间的作用力
2、也是理解分子结构与性质关系的重要内容。考点共价键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(电子云的重叠)。(2)特征：具有方向性和饱和性。共价键的方向性决定着分子的立体构型，共价键的饱和性决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。2共价键的分类注意：只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。3键参数键能、键长、键角4配位键(1)孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对
3、。(2)配位键配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。配位键的表示方法如AB，其中A表示提供孤电子对的原子，B表示提供空轨道的原子。如NH可表示为，在NH中，虽然有一个NH键形成过程与其他3个NH键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。(3)配合物组成：以Cu(NH3)4SO4为例形成条件中心原子有空轨道，如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。易错警示(1)共价键的成键原子可以都是非金属原子，也可以是金属原子与非金属原子。如Al与Cl，Be与Cl等。(2)一般情况下，键比键强度大，但有特殊情况，
4、必要时须先进行键能计算，然后才能判断。(3)判断共价键的极性可以根据两成键原子的电负性差值，电负性差值为0形成非极性键，差值越大键的极性越强，一般差值大于1.7时形成的是离子键。(4)并不是所有的共价键都有方向性，如ss 键无论s轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)在所有分子中都存在化学键。()(2)乙烯中既含键和键，也含极性键和非极性键。()(3)NaCl中含有一个键。()(4)CHN中含有一个键、三个键。()(5)共价键都具有方向性和饱和性。()(6)键比键的电子云重叠程度大，形成的共价键强。()(7)ss 键与sp 键的电子云形
5、状对称性相同。()(8)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。()(9)键能单独形成，而键一定不能单独形成。()(10)键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转。()(11)NH4Cl中存在离子键、极性共价键和配位键。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)题组一 共价键类型的判断1.2015福建福州一模键可由两个原子的s轨道，一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道或两个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成。下列分子中的键是由两个原子的s轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是()AH2BHClCCl2 DF2答案A解析A项中H2中的键是由两个1s轨道形成的；B
6、项中HCl中的键是由H的1s轨道与Cl的3p轨道形成的；C项中Cl2中的键是由两个3p轨道形成的；D项中F2中的键是由两个2p轨道形成的。2下列有关化学键类型的叙述正确的是()A全部由非金属元素构成的化合物中肯定不存在离子键B所有物质中都存在化学键D乙烷分子中只存在键，不存在键答案D解析铵盐是离子化合物，含有离子键，但其中没有金属元素，A错；稀有气体的原子本身就达到稳定结构，不存在化学键，B错；乙炔中存在3个键和2个键，2个CH键和碳碳三键中的1个键是键，而碳碳三键中的两个是键，C错。3在下列物质中：HCl、N2、NH3、Na2O2、H2O2、NH4Cl、NaOH、Ar、CO2、C2H4。(1
7、)只存在非极性键的分子是_；既存在非极性键又存在极性键的分子是_；只存在极性键的分子是_。(2)只存在单键的分子是_，存在三键的分子是_，只存在双键的分子是_，既存在单键又存在双键的分子是_。(3)只存在键的分子是_，既存在键又存在键的分子是_。(4)不存在化学键的是_。(5)既存在离子键又存在极性键的是_；既存在离子键又存在非极性键的是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)解析HCl中含极性键，N2中含氮氮三键，为非极性，NH3中含三个极性键NH，Na2O2中含离子键和非极性键，H2O2中含极性键OH和非极性键OO，NH4Cl中含离子键、极性键和配位键，NaOH中含离子键和极性键，Ar中不含
8、化学键，CO2中含极性键C=O，C2H4中含非极性键C=C和极性键CH。总结提升(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、Na2SO4等；有的存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。(3)通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：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。题组二 键参数及其应用4.NH3分子的立体构型是三角锥形，而不是
9、正三角形的平面结构，其充分的理由是()ANH3分子是极性分子B分子内3个NH键的键长相等，键角相等CNH3分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于107.3DNH3分子内3个NH键的键长相等，3个键角都等于120答案C解析如果NH3分子的立体构型为正三角形，则键角都应等于120，而实际上3个键角为107.3，立体构型为三角锥形。5下列说法中正确的是()A键长越长，键能越大，分子越稳定B元素周期表中的A族(除H外)和A族元素的原子间不能形成共价键C水分子可表示为HOH，分子的键角为180DHO键键能为462.8 kJmol1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2462.8 kJ答
10、案B解析键长越长，键能越小，分子越不稳定，A项错误；水分子中键的夹角为105，C项错误；断裂2 mol HO键吸收2462.8 kJ能量，18 g水分解成H2和O2时，包含断裂2 mol OH键，同时还形成0.5 mol OO键、1 mol HH键，D项错误。6结合事实判断CO和N2相对更活泼的是_，试用表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：_。答案CO 断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(1071.9798.9) kJmol1比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量(941.7418.4) kJmol1小总结提升分子的空间构型与键参数键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的
11、空间构型，一般来说，知道了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几何构型。题组三 配位键配位化合物理论7.以下微粒含配位键的是()N2HCH4OHNHFe(CO)3Fe(SCN)3H3OAg(NH3)2OHB(OH)4A BC D全部答案C解析H与N2H4中的1个N原子形成配位键；CH4中只含共价键；OH中含极性共价键；NH中H与NH3中的N原子形成配位键；Fe原子与CO形成配位键；Fe3与SCN形成配位键；H3O中H与H2O中的O原子形成配位键；Ag与NH3分子形成配位键；B(OH)4是3个OH与B原子形成共价键，还有1个OH中的O与B原子形成配位键。8(1)配位化学创始人维尔
12、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，沉淀的量分别为3 mol、2 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_。CoCl35NH3_。CoCl34NH3(绿色和紫色)：_。后两种物质组成相同而颜色不同的原因是_。上述配合物中，中心离子的配位数都是_。(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl33KSCN=Fe(SCN)33KC
13、l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的配合物中，主要是Fe3与SCN以个数比11配合所得离子显血红色。含该离子的配合物的化学式是_。(3)某物质的实验式为PtCl42NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是_。A配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6B该配合物可能是平面正方形构型CCl和NH3分子均与Pt4配位D配合物中Cl与Pt4配位，而NH3
14、分子不配位答案(1)Co(NH3)6Cl3Co(NH3)5ClCl2Co(NH3)4Cl2Cl它们互为同分异构体6(2)空轨道孤电子对Fe(SCN)Cl2(3)C考点分子的立体构型1用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)理论要点价层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。(2)价层电子对数的确定方法其中：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1个与中心原子结合的原子提供的价电子数，x是与中心原子结合的原子数。(3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系2.用杂化轨道理论推测分子的立
15、体构型(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。(2)杂化轨道的类型与分子立体构型 (3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型杂化轨道用来形成键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数中心原子的孤电子对数中心原子的键个数。(4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断3.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，它们的许多性质相似，如CO和N2。等电子体的微粒有着相同的分子构型，中心原子也有相同的杂化方式。易错警示(1)杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤电子对，剩
16、余的p轨道可以形成键，即杂化过程中若还有未参与杂化的p轨道，可用于形成键。(2)价层电子对互斥理论说明的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。当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。如中心原子采取sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子构型可以为四面体形(如CH4)，也可以为三角锥形(如NH3)，也可以为V形(如H2O)。填表，VSEPR模型和分子(离子)立体模型的确定提示314四面体形直线形sp3022直线形 直线形 sp 直线形 sp224四面体形 V形 sp3224四面体形 V形 sp3033
17、平面三角形 平面三角形 sp2134四面体形 三角锥形 sp3044正四面体形 正四面体形 sp3033平面三角形 平面三角形 sp2134四面体形 三角锥形 sp3044正四面体形 正四面体形 sp3123平面三角形 V形 sp2033平面三角形 平面三角形 sp2033平面三角形 平面三角形 sp2033平面三角形 平面三角形 sp2134四面体形 三角锥形 sp3134四面体形 三角锥形 sp3134四面体形 三角锥形 sp3044正四面体形 正四面体形 sp3044正四面体形 正四面体形 sp3 平面形 sp2 平面正六边形 sp2 sp2sp3题组一 用价层电子对互斥理论预测分子构型
18、1.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是()A直线形；三角锥形 BV形；三角锥形C直线形；平面三角形 DV形；平面三角形答案D解析H2S分子中价电子对数为4，若无孤电子对存在，则其应为正四面体构型，但中心原子S上有两对孤电子对，故H2S为V形结构；BF3中，价电子对数为3，中心原子B上无孤电子对，因此BF3为平面三角形。题组二 杂化类型与空间结构的判断2.2015安徽合肥检测关于原子轨道的说法正确的是()A凡是中心原子采取sp3杂化方式成键的分子，其立体构型都是正四面体形BCH4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轨道混合起来而形成的Cs
19、p3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同的新轨道D凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键答案C解析 H2O和NH3中的O原子和N原子均为sp3杂化，但立体构型却为V型和三角锥形，故A项错误；sp3杂化轨道是由同一个原子的1个s轨道和3个p轨道形成的一组能量相同的杂化轨道，故B项错误，C项正确；BF3中的B原子为sp2杂化，故D项错误。3下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型不正确的是()APCl3中P原子采用sp3杂化，为三角锥形BBCl3中B原子采用sp2杂化，为平面三角形CCS2中C原子采用sp杂化，为直线形DH2S中S原子采用
20、sp杂化，为直线形答案D解析PCl3中P原子为sp3杂化，与NH3、NCl3中N原子相似，分子构型为三角锥形；BCl3与BF3相似，B原子为sp2杂化，分子构型为平面三角形；CS2和CO2相似，C原子为sp杂化，分子构型为直线形；H2S和H2O相似，H2O中O原子为sp3杂化，分子构型为V形，故H2S中S原子也是sp3杂化，分子构型为V形。4(1)2015江西南昌一模在气态二氯化铍中有单体BeCl2和二聚体(BeCl2)2；在晶体中变形成多聚体，试画出各种存在形式的结构简图，并指出铍原子的杂化轨道类型。 单体BeCl2 二聚体(BeCl2)2 多聚体(BeCl2)n结构简图： _ _ _杂化轨
21、道类型： _ _ _(2)2014山东高考石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。图甲中，1号C与相邻C形成键的个数为_。图乙中，1号C的杂化方式是_，该C与相邻C形成的键角_(填“”“”或“”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。醛基中碳原子的轨道杂化类型是_；1 mol 乙醛分子中含有的键的数目为_。答案(2)3sp3sp26 mol或66.021023个解析(2)由题图甲中1号C原子采取sp2杂化，形成平面正六边形结构可知，1号C与相邻C形成3个键。题图乙中1号C原子除结合原来的三个C原子外，还与一
22、个O形成共价键，故以sp3方式杂化，其键角小于sp2杂化时所形成的120键角。CHO中碳原子采取sp2杂化，1 mol CH3CHO分子中含键数：3 mol(CH3中的CH键)1 mol(CC键)1 mol(CHO中的CH键)1 mol(CO)6 mol，即6NA个。总结提升中心原子杂化方式的判断(1)根据分子结构式进行推断公式杂化轨道数中心原子孤电子对数(未参与成键)中心原子形成的键个数中心原子形成键个数的判断方法因为两原子之间只能形成一个键，所以中心原子形成的键个数中心原子结合的原子数。中心原子孤电子对数的判断方法a依据经验公式进行计算，对于通式AX中心原子(A)未用于成键的孤电子对数；如
23、SO中的孤电子对数0、NH中的孤电子对数0、HCN中的孤电子对数0。b根据分子结构式推断出中心原子的孤电子对数。如HCN：结构简式(CHN)，中心原子C形成两个键，C原子的四个价电子全部参与成键无孤电子对；H2O：结构式(HOH)，中心原子O形成两个键，O只有两个价电子参与成键，还余四个电子形成两对孤电子对。(2)根据分子的空间构型推断杂化方式多原子(3个或3个以上)分子的立体结构与中心杂化方式的对照：只要分子构型为直线形的，中心原子均为sp杂化，同理，只要中心原子是sp杂化的，分子构型均为直线形。只要分子构型为平面三角形的，中心原子均为sp2杂化。只要分子中的原子不在同一平面内的，中心原子均
24、是sp3杂化。V形分子的判断需要借助孤电子对数，孤电子对数是1的中心原子是sp2杂化，孤电子对数是2的中心原子是sp3杂化。(3)根据等电子体原理结构相似推断如CO2是直线形分子，CNS、NO、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。题组三 等电子体、等电子原理的应用5.下列粒子属于等电子体的是()ACF4、SO、PO、ClOBCO、N2、CO2、O3CSO2、O3、SO3、NO3DCO、NO、BF3、NCl3答案A解析等电子体原子总数相等，价电子总数也相等。6通常把具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子称为等电子体。等电子体的结构和性质相似(等电子原理)。有下
25、列两个系列的物质：系列一CH4C2H6COYC2OW系列二NHN2HXNOZN2试根据等电子体的概念及上述两系列物质的排列规律，推断X、Y、Z、W可能是下列各组物质中的()ANOCO2N2O4COBNO CO2 N2H4 C2H2CNO CO NO C2H2DNO HCO N2O CO答案A解析根据各粒子所含电子数判断。总结提升常见等电子体与空间构型考点分子间作用力和分子的性质1分子间作用力(1)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。(2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。(3)强弱：范德华力氢键CCl4CH4(5)HClO4HClO3HClO2HClO解析s轨道
26、最多可容纳2个电子；同周期电负性最大的元素为A族元素。由审题导引可知：A：H，B：C，C：O，D：Si，E：Cl。(1)、分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的重要原因。(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中。(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4CCl4CH4。(5)这四种酸分别为HClO、HClO2、H
27、ClO3、HClO4，含氧酸的通式可写为(HO)mClOn(m1；n0)，n值越大，酸性越强，故其酸性由强到弱的顺序为HClO4HClO3HClO2HClO。总结提升同一种元素的含氧酸酸性规律及原因(1)H2SO4与HNO3是强酸，其OH上的H原子能够完全电离成为H。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸。即酸性强弱有H2SO3H2SO4，HNO2HNO3。其他的有变价的非金属元素所形成的含氧酸也有类似的情况。如酸性强弱HClOHClO2HClO3HClO4。不难得出：对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。(2)如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn的形式，
28、成酸的元素R相同时，则n值越大，R的正电性越高，就会使ROH中的O原子的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H，因此酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n2，所以H2SO4的酸性强于H2SO3。而对HNO2来说，可写成(HO)NO，n1；HNO3可写成(HO)NO2，n2，故HNO3的酸性强于HNO2。而对氯元素所形成的几种含氧酸，可分别写成(HO)Cl，n0；(HO)ClO，n1；(HO)ClO2，n2；(HO)ClO3，n3，故其酸性顺序为HClOHClO2HClO3MgCl2。5高考集萃(1)2014课标全国卷新制备的C
29、u(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸，而自身还原为Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_，1 mol乙醛分子中含有的键的数目为_，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是_。(2)2014课标全国卷周期表前四周期的元素a、b、c、d、e，原子序数依次增大。a的核外电子总数与其周期数相同，b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族；e的最外层只有1个电子，但次外层有18个电子。回答下列问题：a和其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形，该分子的中心原子的杂化方式为_；分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是_(填化学式，写出两种)
30、。这些元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是_；酸根呈三角锥结构的酸是_(填化学式)。(3)2014四川高考X、Y、Z、R为前四周期元素，且原子序数依次增大。XY2是红棕色气体；X与氢元素可形成XH3；Z基态原子的M层与K层电子数相等；R2离子的3d轨道中有9个电子。XY离子的立体构型是_；R2的水合离子中，提供孤电子对的原子是_。将R单质的粉末加入XH3的浓溶液中，通入Y2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是_ _。(4)2014浙江自选维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用。该物质的结构式为：以下关于维生素B1的说法正确的是_。A只含键和键B
31、既有共价键又有离子键C该物质的熔点可能高于NaClD该物质易溶于盐酸维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有_。A离子键、共价键B离子键、氢键、共价键C氢键、范德华力 D离子键、氢键、范德华力答案(1)sp3、sp26NACH3COOH存在分子间氢键(2)sp3H2O2、N2H4HNO2、HNO3H2SO3(3)V形O2Cu8NH3H2OO2=2Cu(NH3)424OH6H2O(4)BDD解析(1)乙醛的结构式为，由此可知，CH3、CHO上的碳原子分别是sp3、sp2杂化。由于1个乙醛分子中含有4个CH键、1个CC键、1个C=O键，共6个键，故1 mol乙醛分子含有6NA个键。乙酸分
32、子之间能形成氢键而乙醛分子之间不能形成氢键，故乙酸的沸点明显高于乙醛。(2)由题意推出元素a、b、c、d、e依次是H、N、O、S、Cu。氢与其他元素形成的二元共价化合物中，分子呈三角锥形的是NH3，NH3中N原子的杂化方式为sp3，分子中既含有极性共价键又含有非极性共价键的化合物是H2O2、N2H4。这些元素的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是HNO2、HNO3，酸根呈三角锥结构的酸是H2SO3。(3)根据提供信息，可以推断X为N，Y为O，Z为Mg，R为Cu。NO中N有一对孤电子对，NO的立体构型为V形。Cu2的水合离子中，H2O分子中O原子提供孤电子对。该反应生成了Cu(NH3)4(OH)2配合物。(4)根据维生素B1的结构式可知该物质含有离子键、共价键，故A错，B项正确；该物质中阳离子与阴离子之间的晶格能小于Cl与Na之间的晶格能，熔点应低于NaCl，故C项错误；该物质分子中含有NH2，易溶于盐酸，D项正确。维生素B1分子中有NH2、OH官能团，可形成氢键。