特讯版 第2部分 选修3 第2节 化学键与分子间作用力Word格式.docx
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,SO2:
,O3:
,CO
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(反应产物)。
[深度归纳] σ、π键的理解
(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;
叁键是一个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σ键比π键稳定。
(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。
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________。
答案:
①③⑥⑨ ②④⑦ ⑤⑧ ①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦
考法1 共价键的分类
1.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
C [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。
]
2.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________、________。
(1)2NA 2NA
(2)3NA 0NA
(3)3NA 1NA (4)16NA 0NA
(5)1NA 2NA (6)8NA 0NA
(7)6NA 1NA
考法2 共价键的键参数及其应用
3.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:
___________________________
________________________________________________________。
CO
C—O
C===O
C≡O
键能/(kJ·
mol-1)
357.7
798.9
1071.9
N2
N—N
N===N
N≡N
154.8
418.4
941.7
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。
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
4.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·
根据盖斯定律可得Cl2(g)+PCl3(g)===PCl5(g) ΔH=(b-a)/4
kJ·
mol-1,故
=E(Cl—Cl)+3×
1.2c-5c,E(Cl—Cl)=
由a=6E(P—P)+6×
-12×
1.2c
可求E(P—P)=
考点二|分子的空间构型
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孤对电子的排斥力较大,孤对电子越多,排斥力越强,键角越小。
如H2O的键角小于CH4的键角。
提醒:
价层电子对数与电子对构型的关系
2对——直线形,3对——平面三角形,4对——四面体形。
(2)价层电子对的计算
成键电子对、孤电子对的斥力大小顺序
(1)双键-双键>
双键-单键>
单键-单键。
(2)孤电子对-孤电子对>
孤电子对-成键电子对>
成键电子对-成键电子对。
(3)实例分析填表
价层电
子对数
成键电子
对数
孤对电
子数
电子对
空间构型
空间
构型
实例
2
直线形
CO2
3
平角三角形
平面三角形
BF3
1
V形
SO2
4
四面体形
正四面体形
CH4
三角锥形
NH3
H2O
NH
2.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
sp1
180°
BeCl2或HCN
sp2
120°
BF3或CO
sp3
109°
28′
CH4或NH
3.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化学键类型和空间构型,如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NH
等。
[深度归纳] “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—sp1,②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°
—sp1。
(3)利用价层电子对数确定三种杂化类型(适用于中心粒子)
2对—sp1杂化,3对—sp2杂化,4对—sp3杂化。
(4)根据σ键数与孤对电子数(适用于结构式已知的粒子)
①含C有机物:
2个σ—sp1,3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
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sp1杂化。
填表
物质
中心原子上的孤对电子数
分子或离子
中心原子
杂化类型
①
CS2
②
HCHO
③
NCl3
④
SO
⑤
H3O+
①0 2 直线形 直线形 sp1
②0 3 平面三角形 平面三角形 sp2
③1 4 四面体形 三角锥形 sp3
④0 4 正四面体形 正四面体形 sp3
⑤1 4 四面体形 三角锥形 sp3
考法1 分子或离子的空间构型和杂化方式类型
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,中心原子有一对孤对电子,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空间构型和中心原子的杂化类型
(1)H2S__________,CO2__________,PH3__________,PCl3__________,BF3__________,HCN__________,HCHO________,SO2________,SiH4________。
(2)NH
________,NO
________,SO
__________,ClO
________,SiO
________。
(1)V形、sp3 直线形、sp1 三角锥形、sp3 三角锥形、sp3 平面三角形、sp2 直线形、sp1 平面三角形、sp2 V形、sp2 正四面体形、sp3
(2)正四面体形、sp3 V形、sp2 三角锥形、sp3 三角锥形、sp3 正四面体形、sp3 平面三角形、sp2
3.分子
中碳的杂化类型有______________,
氧的杂化类型有________。
sp1、sp2、sp3 sp3
4.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________。
sp3 sp3与sp2 sp3与sp2
考法2 键角比较
5.比较下列分子或离子中的键角大小
(1)比较大小
①BF3________NCl3,H2O________CS2。
②H2O________NH3________CH4,SO3______SO
③H2O________H2S,NCl3________PCl3。
④NF3________NCl3,PCl3________PBr3。
(2)在
分子中,键角∠HCO________(填“>”“<”或“=”)∠HCH。
(1)①> < ②< < >
③> > ④< <
(2)>
[思维建模] 键角比较的三种思维模板
(1)杂化类型不同→sp1>
sp2>
sp3。
(3)在同一分子中,π键电子斥力大,键角大。
考法3 等电子原理及其应用
6.
(1)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)根据等电子原理,仅由第2周期元素形成的共价分子中,互为等电子体的是________和________;
________和________。
(3)在短周期元素组成的物质中,与NO
互为等电子体的分子有________、________。
(4)与H2O互为等电子体的一种阳离子为________(填化学式),阴离子为________。
(5)与OH-互为等电子体的一种分子为________(填化学式)。
(6)与SO3互为等电子体的阴离子为________。
(7)与N2互为等电子体的分子是________,阴离子是________,阳离子是________。
(8)与CO
等电子体的离子为________,分子为________。
(9)与SO
(1)CO2、SCN-(或COS等)
(2)N2 CO N2O CO2 (3)SO2 O3 (4)H2F+ NH
(5)HF
(6)CO
(或NO
) (7)CO CN-(或C
) NO+
(8)NO
SO3 (9)PO
、ClO
CCl4
[思维建模] 常见的等电子体
微粒
通式
价电子总数
CO2、CNS-、NO
、N
AX2
16
、NO
、SO3
AX3
24
SO2、O3、NO
18
CCl4、SO
、PO
AX4
32
PO
、SO
26
C
、CO、N2、CN-
AX
10
CH4、NH
、SiH4
8
NH3、PH3、H3O+
考点三|粒子间作用力和分子的性质
1.配位键和配合物
(1)配位键
①孤对电子:
分子或离子中没有与其他原子共用的电子对。
②配位键:
由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。
即电子对给予接受键。
③配位键的表示方法:
如A→B:
A表示提供孤对电子的原子,B表示接受电子对的原子。
(2)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)以配位键结合形成的化合物。
②配合物的组成
如[Cu(NH3)4]SO4
a.配体有孤对电子,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。
b.中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。
2.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<
化学键。
(4)范德华力:
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。
一般来说,结构和组成相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增强;
分子的极性越大,范德华力也越强。
(5)氢键
①形成:
已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力,称为氢键。
②表示方法:
X—H…Y。
a.X、Y为电负性很强的原子,一般为N、O、F三种元素的原子。
b.X、Y可以相同,也可以不同。
③特征:
具有一定的饱和性和方向性。
如在冰中每个H2O分子周围四面体的4个方向形成4个氢键。
④分类:
氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。
其中分子间氢键主要表现为使物质的熔、沸点升高,对电离和溶解度等产生影响。
⑤影响:
X—H…Y中X、Y的电负性越强,氢键越强。
如F—H…F>
O—H…O>
N—H…N。
3.分子的性质
(1)分子的极性
(2)分子溶解性
①“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。
②若能形成氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
③分子与H2O反应,也能促进分子在水中的溶解度,如SO2、NO2。
(3)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镜像,在三维空间里不能重叠的现象。
②手性分子:
具有手性碳原子的分子。
③手性碳原子:
在有机物分子中,连有四个不同基团的碳原子。
含有手性碳原子的分子是手性分子,
如
(4)无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,使R—O—H中O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出H+,酸性越强,如酸性:
HClO<
HClO2<
HClO3<
HClO4。
1.
(1)对于K3[Fe(CN)6]配合物中含有的化学键有______,其中配离子的结构简式为__________,配体的电子式为________,配位数是________。
1mol[Fe(CN)6]3-中含有σ键的数目为________。
配体中提供孤对电子的原子是________。
离子键、共价键、配位键 [Fe(CN)6]3-
[
]- 6 12NA C
2.NH3极易溶于水的原因为________________________________
_____________________________________________________。
NH3为极性分子;
NH3与H2O形成分子间氢键;
NH3与H2O反应生成NH3·
考法1 配位键与配合物
1.经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合。
请按要求填空:
(1)若所得Fe3+和SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子显红色。
该离子的离子符号是________,配体中的配位原子是________。
(2)若Fe3+与SCN-以个数比1∶5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_____________________________
(1)[Fe(SCN)]2+ S
(2)FeCl3+5KSCN===K2[Fe(SCN)5]+3KCl
2.
(1)往硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。
已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子,其原因是
_________________________________________________________
_______________________________________________________。
(2)向CuSO4溶液中逐滴加入氨水至过量,现象是________________________,有关的离子方程式为_____________________________,[Cu(NH3)4]2+的结构可用示意图表示为________________________。
(1)N、F、H三种元素的电负性:
F>
N>
H,所以NH3中共用电子对偏向氮原子,而在NF3中,共用电子对偏向氟原子,偏离氮原子。
(2)Cu2+存在空轨道,而NH3中N有孤对电子,故N与Cu2+之间以配位键结合。
H,在NF3中,共用电子对偏向氟原子,偏离氮原子,使得氮原子上的孤对电子难与Cu2+形成配位键
(2)有蓝色沉淀生成,然后蓝色沉淀逐渐溶解,最终形成深蓝色溶液 Cu2++2NH3·
H2O===Cu(OH)2↓+2NH
,Cu(OH)2+4NH3·
H2O===[Cu(NH3)4]2++
2OH-+4H2O
3.配位化学创始人维尔纳发现,取CoCl3·
6NH3(黄色)、CoCl3·
5NH3(紫红色)、CoCl3·
4NH3(绿色)和CoCl3·
4NH3(紫色)四种化合物各1mol,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3mol、2mol、1mol和1mol。
上述配合物中,中心离子的配位数均为6。
请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·
6NH3________,
5NH3________,
4NH3(绿色和紫色):
由题意知,四种络合物中的自由Cl-分别为3、2、1、1,则它们的化学式分别为[Co(NH3)6]Cl3、
[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl。
[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)5Cl]Cl2
[Co(NH3)4Cl2]Cl
考法2 分子间作用力——氢键与范德华力
4.下列说法中正确的是( )
A.卤化氢中,以HF沸点最高,是由于HF分子间存在氢键
B.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点高
C.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于水中氢键键能大
D.X—H…Y的三个原子总在一条直线上
A [B项,分子内氢键使熔、沸点降低,分子间氢键使熔、沸点升高;
C项,水中氢键键能比HF中氢键键能小;
D项,X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上。
5.
(1)在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。
则分子中B原子杂化轨道的类型是________。
(2)乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是_____________________
(3)
中沸点较高的是______,理由是______________________________________________________。
(4)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是_________________
_________________________________________________________。
(5)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。
硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示,呈现这种变化的原因是____________________
______________________________________________________
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