新人教版化学选修3第二讲分子结构与性质.ppt

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1、第2讲分子结构与性质,一、三种化学键的比较,二、分子空间构型与分子性质,1(2009年海南高考)在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分。下列各对原子形成化学键中共价键成分最少的是()ALi，FBNa，FCNa，Cl DMg，O,【解析】电负性：LiNa，NaO。上述各对成键原子中，电负性差值最大的是Na和F，故形成的化学键中共价键成分最少的是NaF。【答案】B,2(2009年海南高考)下列说法中错误的是()ASO2、SO3都是极性分子B在NH和Cu(NH3)42中都存在配位键C元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强D原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性【解析】SO

2、2分子为V形结构，是极性分子；SO3分子为平面三角形结构，是非极性分子。【答案】A,3(2009年江苏高考)生物质能是一种洁净、可再生能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。(1)上述反应的催化剂含有Cu、Zn、Al等元素。写出基态Zn原子的核外电子排布式_。(2)根据等电子原理，写出CO分子的结构式_。,(3)甲醇催化氧化可得到甲醛，甲醛与新制Cu(OH)2的碱性溶液反应生成Cu2O沉淀。甲醇的沸点比甲醛高，其主要原因是_；甲醛分子中碳原子的轨道杂化类型为_。甲醛分子的空间构型是_；1 mol甲醛分子中键的数目为_。,【解析】CO和N

3、2互为等电子体，N2分子的结构式为NN，故CO分子的结构式为C O。甲醇分子中有羟基，分子之间形成氢键，故甲醇的沸点比甲醛高。甲醛的结构式为，为平面三角形结构，C原子为sp2杂化。C和H之间为键，C和O之间为一个键、一个键。,【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s2或Ar3d104s2(2)C O(3)甲醇分子之间形成氢键sp2杂化平面三角形3NA,4(2009年上海高考)海洋是资源的宝库，蕴藏着丰富的化学元素，如氯、溴、碘等。(1)在光照条件下，氯气和氢气反应过程如下：Cl2ClClClH2HClHHCl2HClCl反应中形成的化合物的电子式为_；反应中被破坏的化学键属于_

4、键(填“极性”或“非极性”)。,(2)在短周期主族元素中，氯元素及与其相邻元素的原子半径从大到小的顺序是_(用元素符号表示)。与氯元素同周期且金属性最强的元素位于周期表的第_周期_族。(3)卤素单质及化合物在许多性质上都存在着递变规律。下列有关说法正确的是_。,a卤化银的颜色按AgCl、AgBr、AgI的顺序依次加深b卤化氢的键长按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次减小c卤化氢的还原性按HF、HCl、HBr、HI的顺序依次减弱d卤素单质与氢气化合按F2、Cl2、Br2、I2的顺序由难变易,(4)卤素单质的键能大小如下图。由图推断：非金属性强的卤素，其单质分子的化学键_断裂(填“容易”或“不容

5、易”或“不一定容易”)。卤素单质键能大小与键长的关系为：_。,【解析】(1)HCl分子中，H原子和Cl原子之间共用一个电子对，形成共价键。Cl2分子中，两个Cl原子之间形成的共价键为非极性键。(2)在短周期主族元素中，同一周期从左到右，原子半径逐渐减小，金属性逐渐减弱；同一主族自上而下，原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强。(3)卤化银系列化合物，由于从F到I半径增大，在Ag的极化下，促使AgX的键型由离子型向共价型过渡，颜色依次加深。卤族元素自上而下，原子半径逐渐增大，故卤化氢的键长依次增大；单质氧化性逐渐减弱，故与氢气化合由易变难；卤离子还原性逐渐增强，故卤化氢的还原性依次增强。(4)由图给信

6、息即可得出结论。,【答案】(1)非极性(2)SClF三A(3)a(4)不一定容易除F2外，键长增长，键能减小,一、共价键1本质：原子间形成共用电子对。2特征：具有饱和性和方向性。,3类型(1)分类,(2)键和键的判断键稳定，键活泼；共价单键是键，共价双键中有一个键和一个键；共价三键中有一个键和两个键。,4键参数(1)定义键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键长：形成共价键的两个原子间的核间距。键角：分子中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。,5等电子原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质。【应

7、用指南】共价键极性的判断依据,分析下列化学式中划有横线的元素，选出符合要求的物质，填写在横线上。ANH3BH2OCHClDCH4EC2H6FN2(1)所有的价电子都参与形成共价键的是_；(2)只有一个价电子参与形成共价键的是_；(3)最外层有未参与成键的电子对的是_；(4)既有键，又有键的是_。,【解析】NH3中N原子与3个H原子形成3个键，还有一对不成键电子对；H2O中O原子与2个H原子形成2个键，还有两对不成键电子对；HCl中Cl原子与1个H原子形成1个键，还有三对不成键电子对；CH4中C原子与4个H原子形成4个键，所有价电子都参与成键；C2H6中C原子与3个H原子、C原子与C原子形成4个

8、键，所有电子都参与成键；N2中N原子与另1个N原子形成1个键，2个键，还有一对不成键电子对。【答案】(1)DE(2)C(3)ABCF(4)F,二、分子的立体结构1杂化轨道的要点当原子成键时，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，形成分子的空间形状不同。2价层电子对互斥模型的两种类型价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；(2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。,3价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子空间构型的关系

9、,4.配合物理论简介(1)配位键的形成条件提供共用电子对的原子有孤对电子，接受共用电子对的原子有空轨道。(2)配位化合物定义：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。组成：如对于Ag(NH3)2OH，中心原子为Ag，配体为NH3，配位数为2。,A、B、C、D四种元素处于同一短周期，在同族元素中，A的气态氢化物的沸点最高，B的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的，C的电负性介于A、B之间，D与B相邻。(1)C的原子的价电子排布式为_。(2)在B的单质分子中存在_个键，_个键。(3)已知B的气态氢化物很容易与H结合，B原子与H间形成的键叫_，形成的离子立

10、体构型为_，其中B原子采取的杂化方式是_。,【解析】根据题给信息，A为短周期元素，其气态氢化物的相对分子质量在同族元素氢化物中不是最大的，而沸点最高，说明A的氢化物可形成氢键，故A可能是N、O、F中的一种，则A、B、C、D为第2周期元素，B的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的，则B为N，C的电负性介于A、B之间，则C为O，A为F；D与B相邻则为碳。(1)主族元素的价电子指最外层电子，排布式为2s22p4；(2)B单质即N2，其结构式为NN，叁键中有一个键，2个键；,(3)NH3分子N原子上有一对孤对电子，可与H以配位键结合成NH，据价层电子对互斥理论，该微粒为正四面体形，其中N的

11、杂化方式为sp3杂化。【答案】(1)2s22p4(2)21(3)配位键正四面体形sp3杂化,【规律方法】判断分子或离子中，中心原子的杂化轨道类型一般方法：(1)看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。(2)由分子的空间构型结合价电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤对电子占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形，且有一对孤对电子，即4条杂化轨道应呈正四面体形，为sp3杂化。,【拓展训练】1.根据杂化理论回答下列问题：(1)上表中

12、各种物质的中心原子是否以杂化轨道成键？以何种类型杂化轨道成键？(2)NH3和H2O的键角为什么比CH4小？CO2键角为何是180？乙烯的键角为何是120？,【解析】(1)表中均为常见分子，中心原子均以杂化轨道成键，依次为sp3、sp3、sp3、sp、sp2。(2)由于NH3和H2O分子中孤对电子对共用电子对的排斥作用，使NH3和H2O分子中键角比CH4分子中的小。CO2分子中C原子为sp杂化，所以是直线形分子，键角为180，乙烯分子中C原子为sp2型杂化，所以键角为120。,【答案】(1)根据杂化轨道理论，CH4、H2O、NH3、CO2、C2H4分子中，中心原子均以杂化轨道成键。CH4、H2O

13、、NH3的杂化类型都为sp3型，CO2分子中C原子为sp型杂化，C2H4分子中C原子为sp2型杂化。(2)在NH3和H2O分子中，中心原子均有孤对电子，孤对电子对共用电子对的排斥作用，导致它们的键角都比CH4的小。CO2分子中C原子的sp杂化轨道呈直线形，夹角为180，所以CO2分子键角为180。C2H4分子中C原子为sp2杂化，杂化轨道呈平面三角形，夹角为120，所以，乙烯的键角为120。,三、分子的性质1分子间作用力与氢键比较,2.分子的极性(1)极性分子：正电中心和负电中心不重合的分子。(2)非极性分子：正电中心和负电中心重合的分子。3溶解性(1)“相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于

14、非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小(戊醇中烃基较大，二者羟基相似因素小)。,4.手性具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。5无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大R的正电性越高使ROH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HClOHClO2HClO3HClO4。,【应用指南】判断所给分子

15、是否是极性分子的方法：分子的极性判断：若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不等，则为极性分子。如BF3、CO2等为非极性分子，NH3、H2O、SO2等为极性分子。,短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为：A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。回答下列问题：(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子BC2BA4A2C2BE4，其中属于极性分子的是_(填序号)。(2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是_。,(3)B、C两

16、元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为_、_。DE4在前者中的溶解性_(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为_(填化学式)。(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为：_(填化学式)。,【解析】由s轨道最多可容纳2个电子可得：a1，bc2，即A为H，B为C，C为O。由D与B同主族，且为非金属元素得D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为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

17、。(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、HClO3、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。,【答案】(1)(2)H2O分子间形成氢键(

18、3)C6H6H2O大于(4)SiCl4CCl4CH4(5)HClO4HClO3HClO2HClO,【拓展训练】3.根据周期表知识回答下列问题：(1)PH3分子与NH3分子的构型关系_(填“相似”或“不相似”)，PH键_(填“有”或“无”)极性，PH3分子_(填“是”或“不是”)极性分子。(2)NH3与PH3相比，热稳定性_更强。,(3)NH3、PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是()A键的极性：NH比PH强B分子的极性：NH3比PH3强C相对分子质量：PH3比NH3大DNH3分子之间存在特殊的分子间作用力(氢键),【解析】(1)N原子和P原子结构相似，PH键为不同

19、种元素原子之间形成的共价键，为极性共价键。NH3分子与PH3分子结构相似，为三角锥形，均为极性分子。(2)由N、P在元素周期表中的位置关系和元素周期律知：NH3的热稳定性大于PH3。(3)NH3和PH3同属于分子晶体，但NH3比PH3易液化，是由于NH3分子间能形成氢键。【答案】(1)相似有是(2)NH3(3)D,1下列物质的分子中既有键，又有键的是()HClH2ON2H2O2C2H4C2H2ABC D【解析】单键均为键，双键和三键中各存在一个键，其余均为键。【答案】D,2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

20、三角形 DV形；平面三角形,【解析】据价电子对互斥理论可知，H2S分子中S原子采用不等性sp3杂化，除两对孤对电子外，另外的两个杂化轨道分别与一个H原子的各一个1s轨道重叠成键，呈V形结构；BF3分子中B原子采用sp2杂化，三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的各一个2p轨道重叠成键，呈平面三角形结构。【答案】D,3(海南高考)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及同层分子间的主要作用力分别是()Asp，范德华力 Bsp2，范德华力Csp2，氢键 Dsp3，氢键,【解析】由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp

21、2杂化，但由于B(OH)3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力就为氢键。【答案】C,4NH3分子的空间构型是三角锥形，而不是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,【解析】A选项：NH3为极性分子不能说明NH3一定为三角锥形，B三条NH键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形，D选项与事实不符。【答案】C,5下列叙述中正确的是()A离子化合物中不可能存在非极性键B非极性分子中不可能既

22、含极性键又含非极性键C非极性分子中一定含有非极性键D不同非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键,【解析】判断“不可能存在”“一定含有”“都是”等类结论的正误时，一般可用反例法。即只要能举出一个可以成立的反例来，则可否定题中结论，如果不存在反例，则可认为题中结论正确。A项离子化合物中可能存在非极性键。如Na2O2是离子化合物，其中OO键是非极性键，故A错误。B项非极性分子中，既含非极性键又含极性键是可能的。如乙烯()分子中，CH键是极性键，CC键是非极性键。,C项由极性键组成的多原子分子，如果分子结构高度对称就是非极性分子。如CO2(O=C=O)是非极性分子，分子中所有化学键都是极性键，故C也

23、是错误的。D项叙述正确。因为不同非金属原子吸引电子的能力不同，它们之间的共用电子对必偏向其中一方而形成极性共价键。【答案】D,6下列说法中错误的是(多选)()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、沸点低CH2O的沸点比HF的沸点高，是由于水中氢键键能大D氢键XHY的三个原子总在一条直线上,【解析】本题考查了氢键对物质性质的影响以及氢键的存在。因HF存在氢键，所以沸点HFHBrHCl，A正确；邻羟基苯甲醛的分子内羟基与醛基之间存在氢键，而对羟基苯甲醛的氢键只存在于分子间，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高，B正确；据F原子半径小于O原子半径，可

24、知(HF)n中氢键键长比水中氢键键长短，键能大，但由于一个HF分子只能与两个相邻的HF分子形成氢键，而一个H2O分子可与四个相邻的H2O分子形成氢键，故水的沸点比HF的沸点高，C项不正确；氢键有方向性，但氢键的,形成不像共价键对方向的要求那么高，故XHY不一定总在一条直线上，D不正确。【答案】CD,7有下列微粒：CH4CH2=CH2CHCHNH3NH+4 BF3P4H2OH2O2,填写下列空白(填序号)：(1)呈正四面体的是_。(2)中心原子轨道为sp3杂化的是_，为sp2杂化的是_，为sp杂化的是_。(3)所有原子共平面的是_，共线的是_。(4)微粒存在配位键的是_。(5)含有极性键的极性分

25、子是_。,【解析】CH4、NH3、P4、H2O、H2O2中心原子最外层各有四对电子，为sp3杂化，其空间构型分别为正四面体、三角锥、正四面体、正四面体、V形、二面角形。BF3、CH2=CH2的中心原子为sp2杂化，分别为平面三角形、平面形。CH CH中心原子为sp杂化，直线形。存在配位键的为，结构式为。,【答案】(1)(2)(3)(4)(5),8(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，沉淀的量分别为3 mol、2 mo

26、l、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)33KCl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

27、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_。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_。,【解析】(1)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)6Cl3、Co(NH3)5ClCl2、Co(NH3)4Cl2Cl。最后两种应互为同分异构体。(2)Fe3和SCN形成配合物时，Fe3提供空轨道，SCN提供孤对电子，Fe3和SCN以11和15形成络离子时写化学式要用Cl和K分别平衡络离子的电荷，使络合物呈电中性。,【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)Cl2FeCl35KSCN=K2Fe(SCN)53KCl,