(全国通用版)2019版高考化学大一轮复习 第十一章 物质结构与性质 第2讲 分子结构与性质学案.doc
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1、1第第 2 2 讲讲 分子结构与性质分子结构与性质【2019备考】最新考纲:1.理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解共价键的形成、极性、类型( 键和 键),了解配位键的含义。3.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。4.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。5.能用价层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。6.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。7.了解氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。考点一考点一 共价键共价键(频数: 难度:)1本质共价键的本质是在原子之间形成共用电子对(电
2、子云的重叠)。2特征具有饱和性和方向性。3类型分类依据类型 键电子云“头碰头”重叠形成共价键的原子轨道重叠方式 键电子云“肩并肩”重叠极性键共用电子对发生偏移形成共价键的电子对是否偏移非极性键共用电子对不发生偏移单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对原子间共用电子对的数目 三键原子间有三对共用电子对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2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。4键参数(1)概念(2)键参数对分子性质的影响键能越大,键长越短,分
3、子越稳定。5等电子原理(1)等电子体:原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。如:N2和 CO、O3与 SO2是等电子体,但 N2与 C2H2不是等电子体。(2)等电子原理:等电子体具有相似的化学键特征,它们的许多性质相近,此原理称为等电子原理,例如 CO 和 N2的熔、沸点、溶解性等都非常相近。(3)常见的等电子体:N2与 CO,CO2与 N2O,O3、NO与 SO2,CO、NO与 223 3SO3,PO、SO与 ClO,与 B3N3H6(硼氮苯)等。3424 41(RJ 选修 3P344 改编)已知 NN、NN 和 NN 键能之比为 1.002.174.90,而 CC、C=C、C
4、C 键能之比为 1.001.772.34。下列说法正确的是( )A 键一定比 键稳定BN2较易发生加成C乙烯、乙炔较易发生加成D乙烯、乙炔中的 键比 键稳定解析 NN,NN 中 键比 键稳定,难发生加成,C=C、CC 中 键比 键弱,较易发生加成。3答案 C2(溯源题)(2016全国课标)Ge 与 C 是同族元素,C 原子之间可以形成双键、叁键,但Ge 原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是_。答案 Ge 原子半径大,原子间形成的 单键较长,pp 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成 键探源:本考题源于教材 RJ 选修 3 P29“科学探究” ,考查的是能否形成共价键
5、是由电负性决定的;共价键成单键是 键,双键其中有一个 键,一个 键,共价三键有一个 键和两个 键。题组一 化学键的分类1在下列物质中:HCl、N2、NH3、Na2O2、H2O2、NH4Cl、NaOH、Ar、CO2、C2H4(1)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_(填序号,下同)。(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 (
6、1) (2) (3) (4) (5) 2有以下物质:HF,Cl2,H2O,N2,C2H4,C2H6,H2,H2O2,HCN(HCN)。只有 键的是_(填序号,下同);既有 键,又有 键的是_;含有由两个原子的 s 轨道重叠形成的 键的是_;含有由一个原子的 s 轨道与另一个原子的 p 轨道重叠形成的 键的是_;含有由一个原子的 p 轨道与另一个原子的p 轨道重叠形成的 键的是_。4答案 【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
7、,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 键能、键长、键角的应用3NH3分子的立体构型是三角锥形,而不是正三角形的平面结构,解释该事实的充分理由是( )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 107DNH3分子内 3 个 NH 键的键长相等,3 个键角都等于 120解析 A 项
8、,NH3为极性分子不能说明 NH3一定为三角锥形;B 项,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 项与事实不符。答案 C4已知键能、键长部分数据如下表:(1)下列推断正确的是_(填字母,下同)。A稳定性:HFHClHBrHIB氧化性:I2Br2Cl25C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,稳定性: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氢化物的键能越大,其稳定性一定越强(3)在 HX 分子中,键长最短的是_,最长的是_;OO 键的键长_(填“大于” “小于”或“
9、等于”)O=O 键的键长。解析 (1)根据表中数据,同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小,稳定性逐渐减弱,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;H2O 在常温下为液态,NH3在常温下为气态,则 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 键、O=O 键的键能知,B 项错误;CH 键的键长大于 NH键的键长,但是 NH 键的键能反而较小,C 项错误;由 CH、NH 的键能知,CH4的键能较大,而稳定性较弱,D 项错误。答案
10、 (1)ACD (2)A (3)HF HI 大于题组三 等电子原理的应用5原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是_和_;_和_。(2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中,与 NO互为等电子体的分子有_、_。 2解析 (1)仅由第二周期元素组成的共价分子,即 C、N、O、F 组成的共价分子中,如:N2与 CO 电子总数均为 14 个电子,N2O
11、与 CO2电子总数均为 22 个电子。(2)依题意,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,即可互称为等电子体,NO为三原子,各原子最外层电子数之和为 562118,SO2、O3也为三原子,各原子 2最外层电子数之和为 6318。6答案 (1)N2 CO N2O CO2 (2)SO2 O3【归纳总结】记忆等电子体,推测等电子体的性质(1)常见的等电子体汇总微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS、NO、N 2 3AX216e直线形CO、NO、SO323 3AX324e平面三角形SO2、O3、NO 2AX218eV 形SO、PO2434AX432e正四面体形PO、SO、ClO3323 3AX
12、326e三角锥形CO、N2AX10e直线形CH4、NH 4AX48e正四面体形(2)根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型,并推测其物理性质。(BN)x与(C2)x,N2O 与 CO2等也是等电子体;硅和锗是良好的半导体材料,他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料;白锡(Sn2)与锑化铟是等电子体,它们在低温下都可转变为超导体;SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子4424总数都相等,它们互为等电子体,都形成正四面体形;CO2、COS 均为直线形结构;SO3、CO为平面正三角形结构;NF3、PCl3均为三角锥形结构。23特别提醒 等电子
13、体结构相同,物理性质相近,但化学性质不同。考点二考点二 分子的立体结构分子的立体结构(频数: 难度:)1价层电子对互斥理论(1)理论要点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。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。(2)价层电子对互斥理论与分子构型。7价电子对数成键数孤对电子数电子对空间构型分子空间构型实例220直线形直线形CO230三角形BF3 3 21三角形 V 形SO240正四面体形CH431三角锥形NH3422四面体形V 形H2O2.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
14、,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。(2)杂化轨道的三种类型与分子空间结构杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例sp2180直线形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp34109.5正四面体形CH43.配位键和配合物(1)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。(2)配位键的表示方法:如 AB:A 表示提供孤对电子的原子,B 表示接受孤对电子的原子。(3)配位化合物组成。形成条件。81基础知识判断正误(1)杂化轨道只用于形成 键或用于容纳未参与成键的孤对电子。( )(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。( )
15、(3)NH3分子为三角锥形,氮原子发生 sp2杂化。( )(4)只要分子构型为平面三角形,中心原子均为 sp2杂化。( )解析 (1)杂化轨道的数目应根据 键和孤对电子数进行确定,与 键无关。(2)像 H2O和 NH3分子中心原子均为 sp3杂化,但分子并不是正四面体结构。(3)NH3分子中氮原子为sp3杂化。(4)分子构型为平面三角形,则说明分子中中心原子不存在孤对电子,中心原子均为 sp2杂化。答案 (1) (2) (3) (4)2(RJ 选修 3P576 改编)填表孤电子对数杂化类型分子构型CCl4NH3H2O答案 0 sp3 正四面体 1 sp3 三角锥形 2 sp3 角形或 V 形3
16、(溯源题)(1)2016全国卷,37(3)AsCl3分子的立体构型为_,其中 As 的杂化轨道类型为_。(2)2016全国卷,37(5)Ge 单晶具有金刚石型结构,其中 Ge 原子的杂化方式为_,微粒之间存在的作用力是_。(3)(2015课标,37 节选)CS2分子中 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_。(4)(2014课标,37 节选)新制备的 Cu(OH)2可将乙醛(CH3CHO)氧化成乙酸,而自身还原9成 Cu2O。乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_。答案 (1)三角锥形 sp3 (2)sp3 共价键(3)sp CO2、SCN等 (4)sp3
17、、sp2探源:本高考题组源于教材 RJ 选修 3 P41表 26,是对价层电子对互斥理论和杂化轨道理论的考查。题组一 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用1(2018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,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是( )ASO2、CS2、HI 都是直线形的分子BBF3键角为 120,SnBr2键角大于 120CCH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子解析 ASO2是 V 形分子;CS2、HI 是直线形的分子,错误;B.BF3键角为 120,是平面三角形结构;而 Sn 原子
18、价电子是 4,在 SnBr2中两个价电子与 Br 形成共价键,还有一对孤对电子,对成键电子有排斥作用,使键角小于 120,错误;C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子,正确;D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而 PCl5是三角双锥形结构,错误。答案 C2(2017青岛模拟)为了解释和预测分子的空间构型,科学家提出了价层电子对互斥(VSEPR)模型。(1)利用 VSEPR 理论推断 PO的 VSEPR 模型是_。34(2)有两种活性反应中间体粒子,它们的粒子中均含有 1 个碳原子和 3 个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式:甲:_;乙:_。(3)按要求
19、写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式:平面三角形分子:10_,三角锥形分子:_,四面体形分子:_。(4)写出 SO3常见的等电子体的化学式,一价阴离子:_(写出一种,下同);二价阴离子:_,它们的中心原子采用的杂化方式都是_。解析 (1)PO价层电子对个数为 (53)4,根据价层电子对互斥理论知 PO空间构341 234型为正四面体结构。(2)甲的空间结构为平面三角形,则碳原子为 sp2杂化,中心碳原子无孤对电子,因此价层电子对数为 3,化学式为 CH,乙的空间结构为三角锥形,则碳原子为 sp3杂化,中心碳 3原子有 1 个孤对电子,因此价层电子对数为 4,化学式为 CH。 3(3)由
20、第二周期非金属元素构成的中性分子,第二周期元素为中心原子,通过 sp2杂化形成中性分子,是平面形分子,该类型分子有 BF3;第二周期元素为中心原子,通过 sp3杂化形成中性分子,如果是三角锥形分子,则该分子中价层电子对数是 4 且含有一个孤对电子,该类型分子有 NF3;如果该分子为正四面体结构,则该分子的价层电子对数是 4 且不含孤对电子,该类型分子有 CF4。(4)SO3的原子数为 4,价电子数为 24,分子中 S 价层电子对数为3,杂化类型为60 2sp2,分子构型为平面三角形。与 SO3互为等电子体的为 NO、CO或 BF3等,NO、CO 323 3、BF3中中心原子价层电子对数分别为
21、(51)、 (42)、 (33),均为 3 对,231 21 21 2所以中心原子杂化方式都是 sp2。答案 (1)正四面体结构 (2)CH CH 3 3(3)BF3 NF3 CF4 (4)NO CO sp2 323【思维建模】1 “三种”方法判断分子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则分子的中心原子发生 sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生 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,则分子的中
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