南方凤凰台高考化学一轮复习专题八物质结构与性质课时分子结构与性质导学案新.doc
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课时34分子结构与性质
(本课时对应学生用书第153~157页)
【课时导航】
复习目标
1.理解离子键的含义,能说明离子键的形成。
2.了解共价键的主要类型σ键和π键,能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质。
3.了解键的极性和分子的极性,了解极性分子和非极性分子的性质差异。
4.能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型。
5.了解“等电子原理”的含义,能结合实例说明“等电子原理”的应用。
6.了解简单配合物的成键情况。
7.知道分子间作用力的含义,了解化学键和分子间作用力的区别。
8.了解氢键的存在对物质性质的影响。
知识网络
问题思考
问题1 怎样书写物质对应的等电子体?
问题2 键的极性和分子的极性有怎样的关系?
【自主学习】
考点1 共价键与配位键
【基础梳理】
1.共价键是常见的化学键之一,它在原子间形成 。
共价键有两种:
和 。
其中极性共价键指 形成的共价键,简称极性键;非极性共价键指 形成的共价键,简称非极性键。
2.键参数包括 。
是指气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量; 是指形成共价键的两个原子之间的核间距; 是指在原子个数超过2个的分子中,两个共价键之间的夹角。
一般来说,键能越 ,键长越 ,分子越稳定。
3.一方是能够提供孤对电子的原子,另一方有能够接受孤对电子的空轨道,两原子之间形成“电子对给予接受键”,这种化学键叫做 。
通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的一类化合物称为 ,简称 。
【举题说法】
例题1
(1)(2015·江苏高考)1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为 。
(2)(2014·江苏高考)1mol乙醛分子中含有σ键的数目为 。
(3)(2013·江苏高考)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1mol该配合物中含有σ键的数目为 。
(4)(2012·江苏高考)1molCO2中含有的σ键数目为 。
(5)(2011·江苏高考)1molC2H2中含有σ键的数目为 。
【答案】
(1)7mol
(2)6mol (3)16mol (4)2mol (5)3mol
【解析】 (3)[Zn(NH3)4]Cl2中Zn与N原子、N原子与H原子之间均为σ键,则1mol[Zn(NH3)4]Cl2中σ键的数目为16mol。
(4)CO2分子结构是,所以1molCO2中含有的σ键数目为2mol。
(5)C2H2分子(≡)中含有2个σ键、1个C≡C键,所以1molC2H2含有σ键的数目为3mol。
变式1 含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族,请填写下列空格。
(1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于 (填“σ”或“π”)键,从其极性来看属于 键。
(2)已知CN-与N2结构相似,推算HCN分子中σ键与π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π键的数目为 。
(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。
①COCl2分子的结构式为,每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为( )
A.4个σ键 B.2个σ键、2个π键
C.2个σ键、1个π键 D.3个σ键、1个π键
②Fe(CO)5在一定条件下能合成:
Fe(s)+5COFe(CO)5,反应过程中,形成的化学键是 。
(5)有机物丁二酮肟常用于检验Ni2+:
在稀氨水介质中,丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀,其结构如右图所示。
①该结构中,碳碳之间的共价键类型是σ键,碳氮之间的共价键类型是 ,氮镍之间形成的化学键是 。
1该结构中,氧氢之间除共价键外还可存在 。
【答案】
(1)σ 极性
(2)1∶1 (3)30 (4)①D ②配位键 (5)①1个σ键、1个π键 配位键 ②氢键
【解析】
(2)HCN分子结构是,共有2个σ键和2个π键,所以σ键与π键数目之比为1∶1。
(3)根据题意,每个碳形成的这3个键中,必然有1个双键,这样每个碳原子最外层才满足8电子稳定结构,显然,双键数应该是C原子数的一半,而每个双键有1个π键,故π键数目为30。
(4)①COCl2分子中有2个单键(σ键),1个双键(1个σ键、1个π键)。
②Fe(CO)5中Fe与CO形成配位键。
(5)①在该结构中,碳氮双键中1个是σ键、1个是π键;氮镍之间的键是由N原子提供孤对电子、Ni提供空轨道形成的配位键。
②由于氧的电负性强,因此该结构中,氧氢之间除形成共价键外,还可以形成氢键。
1.共价键的分类
(1)按键的极性分为非极性共价键和极性共价键。
(2)按电子云的重叠方式分为σ键和π键。
(3)按两原子间成键的数目分为单键(单键全是σ键)、双键(一个是σ键,另一个是π键)、三键(一个是σ键,另两个是π键)。
2.形成配合物的条件是配体要有孤对电子、中心离子要有空轨道,配合物中中心离子和配体通过配位键形成配离子。
一般,配体的数目称为配位数,配离子和另一带相反电荷的离子(称为外界离子)通过离子键组成配合物。
配位化合物中中心原子(离子)与配体之间的单键是σ键。
考点2 分子的极性与空间结构
【基础梳理】
1.常见分子的立体结构
分子类型
实例
结构式
立体结构
其他实例
三原子分子
CO2
BeCl2
H2O
V形
SO2、H2S
四原子分子
HCHO
BF3
NH3
PH3
五原子分子
CH4
正四面体
CCl4
CH3Cl
变形四面体
CH3Br
2.价层电子对互斥理论(VSEPR)模型与分子空间构型的关系
电子对数
成键对数
孤电子对数
VSEPR模型名称
分子空间构型
实例
2
2
0
直线形
直线形
BeCl2
3
3
0
三角形
三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面体
四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
3.杂化轨道理论与分子的立体构型
杂化轨道类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
立体构型
实例
sp
1个s轨道、1个p轨道
180°
sp2
1个s轨道、2个p轨道
120°
平面正三角形
平面形
sp3
1个s轨道、3个p轨道
109°28'
107°
105°
4.分子组成和分子极性的关系
分子类型
极性分子
非极性分子
典型分子
键的极性
分子构型
典型分子
键的极性
分子构型
三原子分子
H2O、SO2
极性键
V形
CS2、CO2
极性键
直线形
四原子分子
NH3
极性键
三角锥形
BF3
极性键
平面正三角形
五原子分子
CH3Cl
极性键
四面体
CH4、CCl4
极性键
正四面体
5.等电子原理:
和 (或电子总数)均相同的分子或离子称为等电子体。
等电子体具有相似的化学键特征、空间构型和化学性质。
等电子体的条件
构成微粒的原子总数和价电子总数相同
空间结构
等电子体的性质相似,结构上也存在某些相似性,如N、CH4互为等电子体,其结构皆为正四面体形。
常利用等电子原理判断一些简单分子或离子的立体构型及轨道杂化方式。
如CO2、N2O、OCN-、SCN-为等电子体,结构相似,为直线形,中心原子轨道杂化方式为sp杂化
10电子
分子和原子:
Ne、HF、H2O、NH3、CH4等;离子:
F-、OH-、H3O+、N、N、N3-、O2-、Na+、Mg2+、Al3+等,其中HF与OH-、H2O与N、NH3与H3O+、CH4与N互为等电子体
14电子
分子和原子:
Si、N2、CO、C2H2等,离子:
(CaC2)等,其中N2、CO、互为等电子体
18电子
分子和原子:
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4(肼)、C2H6(乙烷)、CH3OH等,离子:
Cl-、HS-、S2-、K+、Ca2+等,其中HCl与HS-互为等电子体
【举题说法】
例题2
(1)(2015·江苏高考)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为 ,与H2O互为等电子体的一种阳离子为 (填离子符号)。
(2)(2014·江苏高考)醛基中碳原子的轨道杂化类型是 ;与OH-互为等电子体的一种分子为 (填化学式)。
(3)(2013·江苏高考)在硫的氢化物(H2S)分子中,S原子轨道的杂化类型是 ;S的空间构型为 (用文字描述),写出一种与S互为等电子体的分子的化学式:
。
(4)(2012·江苏高考)N的空间构型是 (用文字描述);根据等电子体原理,CO分子的结构式为 ;H2O分子中O原子轨道的杂化类型为 。
(5)(2011·江苏高考)C2H2分子中,中心原子轨道的杂化类型为 ;元素C的一种氧化物与元素N的一种氧化物互为等电子体,元素N的这种氧化物的分子式为 。
【答案】
(1)sp3和sp2 H2F+
(2)sp2 HF (3)sp3 正四面体 CCl4(或SiCl4等) (4)平面三角形 C≡O sp3杂化 (5)sp杂化 N2O
【解析】
(1)CH3COOH中甲基C原子采用sp3杂化,羧基C原子采用sp2杂化;与H2O互为等电子体的阳离子应含有3个原子、且价电子总数为8,应为H2F+。
(2)醛基中碳原子形成碳氧双键,轨道杂化类型是sp2;等电子体原子个数相同,价电子总数也相同,所以与OH-互为等电子体的一种分子是HF。
(3)在H2S分子中形成两个共价键,还有两对孤对电子,所以S原子杂化类型是sp3(与水分子相似);S中没有孤对电子,形成四个共价键,所以S原子采用sp3杂化,形成正四面体结构;等电子体是指原子总数和价电子总数相同的粒子,故与S互为等电子体的分子有CCl4或SiCl4等。
(4)N与SO3、BF3互为等电子体,所以N的空间构型为平面三角形;CO分子与氮气互为等电子体,氮气分子中含有三键,所以CO分子的结构式为C≡O;H2O分子含有两个σ键、两对孤电子对,所以中心O原子杂化类型是sp3。
(5)C2H2分子(≡)中含有三键,所以中心碳原子为sp杂化;CO2和N2O原子个数相同、价电子总数也相同,互为等电子体。
变式2
(1)(2015·新课标Ⅰ卷)CS2分子中,共价键的类型有 ,C原子的杂化轨道类型是 ,写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子:
。
(2)(2015·新课标Ⅱ卷)P和Cl反应可生成组成比为1∶3的化合物E,E的立体构型为 ,中心原子的杂化轨道类型为 。
(3)(2015·山东高考)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2,OF2分子构型为 ,其中氧原子的杂化方式为 。
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