第十二章 第54讲 分子结构与性质PPT课件(2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国Ⅲ(桂贵云川藏)).pptx
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1、大一轮复习讲义 分子结构与性质 第十二章第54讲 1.了解共价键的形成、极性、类型(键和键),了解配位键的含义。 2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。 4.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 的立体构型。 5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。 6.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。 考点二分子的立体构型 答题规范6 分子结构与性质简答题集训 考点一共价键及其参数 真题演练明确考向 考点三分子间作用力与分子的性质 课时精练巩固提高 考点一共价键及其参数
2、 知识梳理夯基础 1.本质 在原子之间形成 (电子云的重叠)。 2.特征 具有 和 。 共用电子对 饱和性方向性 3.分类 分类依据类型 形成共价键的原 子轨道重叠方式 键电子云“ ”重叠 键电子云“ ”重叠 形成共价键的电 子对是否偏移 键共用电子对 偏移 键共用电子对 偏移 原子间共用电子 对的数目 键原子间有 共用电子对 键原子间有 共用电子对 键原子间有 共用电子对 头碰头 肩并肩 极性发生 非极性不发生 单一对 双两对 三三对 特别提醒特别提醒(1)只有两原子的电负性相差不大时,才能形成共用电子对, 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,而形成离
3、子键。 (2)同种非金属元素原子间形成的共价键为非极性键,不同种非金属元 素原子间形成的共价键为极性键。 4.键参数 (1)概念 键参数 :气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量 :形成共价键的两个原子之间的核间距 :在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角 键能 键长 键角 (2)键参数对分子性质的影响 键能越 ,键长越 ,分子越稳定。 大短 稳定性 立体构型 5.等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。等电子 体具有相似的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质。确定等 电子体的方法(举例): 特别提醒 变换过程中注意电荷变化,并伴有元素种类的
4、改变 序号方法示例 1 竖换:把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交 换,即可得到相应的等电子体 CO2与CS2 O3与SO2 2 横换:换相邻主族元素,这时候价电子发生变化, 再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO 3可以将分子变换为离子,也可以将离子变换为分子 O3与 CH4与 CO与CN 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)共价键的成键原子只能是非金属原子( ) 错因:_。 (2)在任何情况下,都是键比键强度大( ) 错因: 。 (3)s-s 键与s-p 键的电子云形状对称性相同( ) 错因: 。 AlCl3中是共价键 在N2分子中,键大于键 (4)键能单独形成,而键一
5、定不能单独形成( ) 错因: 。 (5)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍( ) 错因: 。 (6)所有的共价键都有方向性( ) 错因: 。 均比3倍、2倍小 s-s 键无方向性 1.NN键的键能为946 kJmol1,NN键的键能为193 kJmol1,则一 个键的平均键能为_,说明N2中_键比_键 稳定(填“”或“”)。 深度思考 376.5 kJmol1 2.结合事实判断CO和N2相对活泼的是_,试用下表中的键能数据解释 其相对活泼的原因:_ _。 COCOC=OCO 键能/(kJmol1)357.7798.91 071.9 N2NNN=NNN 键能/(kJmol1)
6、154.8418.4941.7 CO 断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(273.0 kJ mol1)比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量(523.3 kJmol1)小 解析由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(1 071.9798.9) kJ mol1273.0 kJmol1比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量 (941.7418.4) kJmol1523.3 kJmol1小,可知CO相对活泼。 题组一用分类思想突破化学键的类别题组一用分类思想突破化学键的类别 1.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_(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_。 递进题组练能力 (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_。 2.现有以下物质: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
8、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_。 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,一定存在离子键,有的存在极性键,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。
9、题组二键参数及应用题组二键参数及应用 3.(2019南京期末)已知几种共价键的键能如下: 化学键HNNNClClHCl 键能/kJmol1390.8946242.7431.8 下列说法错误的是 A.键能:NNN=NNN B.H(g)Cl(g)=HCl(g)H431.8 kJmol1 C.HN键能小于HCl键能,所以NH3的沸点高于HCl D.2NH3(g)3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g) H463.9 kJmol1 解析A项,三键键长小于双键键长小于单键键长,键长越短,键能越大, 所以键能:NNN=NNN,正确; B项,H(g)Cl(g)=HCl(g)的焓变为HCl键能的相反数,则H4
10、31.8 kJ mol1,正确; C项,NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键,而HCl不能,键能 不是主要原因,错误; D项,根据HE(反应物)E(生成物),则2NH3(g)3Cl2(g)=N2(g) 6HCl(g)H6E(NH)3E(ClCl)E(NN)6E(HCl)463.9 kJ mol1,正确。 4.已知键能、键长部分数据如下表: 共价键ClCl BrBrIIHFHClHBrHIHO 键能(kJmol1) 242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8 键长(pm)198228267 96 共价键CCC=CCCCHNHN=OOOO=O 键能 (kJ
11、mol1) 347.7615812413.4390.8607142497.3 键长(pm)154133120109101 (1)下列推断正确的是_(填字母,下同)。 A.稳定性:HFHClHBrHIB.氧化性:I2Br2Cl2 C.沸点:H2ONH3D.还原性:HIHBrHClHF 解析根据表中数据,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; 由表格数据知,EHOENH,又因为rOrN,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
12、,D项正确。 ACD (2)下列有关推断正确的是_。 A.同种元素形成的共价键的稳定性: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 解析由碳碳键的数据知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。 A (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“等于)O=O键的键长。 HFHI 大于 思维模型 (1)分子的空间构型与键参数 键长、键
13、能决定了共价键的稳定性,键长、键角决定了分子的立体构 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 该分子的立体构型。 (2)反应热与键能:H反应物总键能生成物总键能。 题组三等电子原理题组三等电子原理 5.原子数相同、价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_。 N2CON2OCO2 解析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与CO2电子总数均为 22个电子。 (2)此后,等电子原理又
14、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 互为 等电子体的分子有_、_。 解析依题意,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, 为三原子,各原子最外层电子数之和为562 118,SO2、O3也为三原子,各原子最外层电子数之和为6318。 SO2O3 (3)已知CS2与CO2分子结构相似,CS2的电子式是_。 (4)H3O的立体构型名称为_。 (5)CO与N2结构相似,CO分子内键与键的个数之比为_。 CO2 直线形 Cl2O(或OF2) 三角锥形
15、 12 7.等电子体的结构相似、物理性质相近,称为等电子原理。如N2和CO为 等电子体。下表为部分元素等电子体分类、立体构型表。 等电子体类型代表物质立体构型名称 4原子24电子等电子体SO3平面三角形 4原子26电子等电子体三角锥形 5原子32电子等电子体CCl4正四面体形 6原子40电子等电子体PCl5三角双锥形 7原子48电子等电子体SF6八面体形 试回答: (1)写出下面物质分子或离子的立体构型名称: 三角锥形平面三角形正四面体形 (2)由第二周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有_。 等电子体类型代表物质立体构型名称 4原子24电子等电子体SO3平面三角形 4原子26电子等电子体三
16、角锥形 5原子32电子等电子体CCl4正四面体形 6原子40电子等电子体PCl5三角双锥形 7原子48电子等电子体SF6八面体形 解析F2为双原子14电子体,所以在与F同周期元素中,与F2互为等电子 体的离子为 。 (3)SF6的立体构型如图1所示,请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4 分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键, S、F间为共价单键。 答案 解析SF6为七原子48电子体,立体构型为八面体形,OSF4为六原子40 电子体,其立体构型为三角双锥形。 归纳总结 常见等电子体及立体构型常见等电子体及立体构型 等电子体类型常见等电子体立体构型 二原子10
17、电子(价电子, 下同) 直线形 二原子14电子直线形 三原子8电子V形 三原子16电子直线形 三原子18电子V形 返回 续上页续上页 四原子8电子NH3、PH3、H3O三角锥形 四原子24电子平面三角形 四原子26电子三角锥形 五原子8电子正四面体形 五原子32电子正四面体形 十二原子30电子平面六边形 七原子48电子八面体形 考点二分子的立体构型 知识梳理夯基础 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)用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中
18、心原子上的价层电子对数。 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是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x是与中心原子 结合的原子数。 (3)示例分析 价层电 子对数 键电子对数 孤电子对数 电子对立体构型 名称 分子立体构 型名称 实例 220_CO2 3 30 _ 平面三角形BF3 21_SO2 4 40 _ 正四面体形CH4 31_NH3 22_H2O 直线形直线形 三角形 V形 四面体形 三角锥形 V形 2.杂化轨道理论 (1)理论要点 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
19、不同,形成分子的 空间结构也不同。 (2)杂化轨道与分子立体构型的关系 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 立体构型名称实例 sp2180直线形BeCl2 sp23120_BF3 sp3410928_CH4 平面三角形 四面体形 3.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。 (2)配位键 配位键的形成:成键原子一方提供 ,另一方提供 形 成共价键。 孤电子对空轨道 配位键的表示:常用“ ”来表示配位键,箭头指向接受孤电子对的 原子,如 可表示为 ,在 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。 (
20、3)配合物 如Cu(NH3)4SO4 配体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。 中心原子有空轨道,如Fe3、Cu2、Zn2、Ag等。 配位原子 中心原子 配位数 错误的写明原因错误的写明原因易错易混辨析 (1)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( ) 错因:_ 。 (2)中心原子是sp杂化的,其分子构型一定为直线形( ) 错因: 。 如NH3、H2O中心原子均为sp3杂化,但分子构型均不是正四面体 结构 (3)价层电子对互斥理论中,键电子对数不计入中心原子的价层电子对 数( ) 错因:_。 (4)中心原子杂化类型相同时,孤电子对数越多,键角越
21、大( ) 错因:_。 孤电子对越多,孤电子对的排斥作用越强,键角越小 1.(1)填表 深度思考 序号物质 中心原子上的 孤电子对数 价层电 子对数 VSEPR模 型名称 分子或离子的 立体构型名称 中心原子 杂化类型 CS2 HCHO NCl3 H3O 0 2 直线形 直线形 sp 0 3 平面三角形 平面三角形 sp2 1 4 四面体形 三角锥形 sp3 0 4 正四面体形 正四面体形 sp3 1 4 四面体形 三角锥形 sp3 解析H2O与H3O,NH3与 的中心原子均采用sp3杂化,孤电子对数 越多,排斥力越大,键角越小。 SO3 CCl4,CS2 SO2。 解析杂化不同,键角不同。 2
22、.NH3分子中HNH键角为107,而配离子Zn(NH3)62中HNH的键 角为10928,配离子Zn(NH3)62HNH键角变大的原因是_ _ _ _。 中N原子的孤电子对进入Zn2的空轨道形成配离子后,原孤电子对对 NH键的成键电子对的排斥作用变为成键电子对之间的排斥,排斥作 用减弱 NH3分子 题组一价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的理解应用题组一价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的理解应用 1.根据价层电子对互斥理论填空: (1)OF2分子中,中心原子上的键电子对数为_,孤电子对数为_, 价层电子对数为_,中心原子的杂化方式为_杂化,VSEPR模型 为_,分子的立体构型为_。 递进题组练能
23、力 V形 22 4 sp3 四面体形 解析O原子最外层有6个电子,F原子最外层有7个电子。OF2分子中, O和F之间形成单键,中心原子为O原子,与2个F原子形成键,故键电 子对数为2,孤电子对数为(62)2222,价层电子对数为键电 子对数与孤电子对数之和,即224,中心原子的杂化方式为sp3杂化, VSEPR模型为四面体形,分子的立体构型为V形。 (2)BF3分子中,中心原子上的键电子对数为_,孤电子对数为_, 价层电子对数为_,中心原子的杂化方式为_杂化,VSEPR模型 为_,分子的立体构型为_。 30 3 sp2 平面三角形平面三角形 解析B的最外层有3个电子,F的最外层有7个电子。BF
24、3分子中,中心 原子上的键电子对数为3,孤电子对数为0,价层电子对数为3,中心原 子的杂化方式为sp2杂化,VSEPR模型为平面三角形,分子的立体构型为 平面三角形。 2.为了解释和预测分子的立体构型,科学家提出了价层电子对互斥 (VSEPR)模型。 (1)利用VSEPR理论推断 的VSEPR模型是_。 (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: 正四面体形 甲: ; 乙: 。 (3)按要求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:_,三角锥形分子:_,四面体形分子:_。 (4)写出
25、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_。 CF4BF3NF3 sp2 3.BeCl2是共价分子,可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结 构简式如下,请写出单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型: (1)ClBeCl: ; (2) : ; (3) : 。 sp3杂化 sp杂化 sp2杂化 “五方法五方法”判断分子中中心原子的杂化类型判断分子中中心原子的杂化类型 (1)根据杂化轨道的立体构型判断 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,
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