《分子结构与性质完美版1课件.pptx

1、第第2 2节分子结构与性质节分子结构与性质-2-考纲要求: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空间结构。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-3-考点一考点二基础梳理考点突破考点三共价键1.共价键(1)共价键的本质与特征。-4-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(2)共价键类型。-5-考点一考点二基础梳理考点突破考点三

2、-6-考点一考点二基础梳理考点突破考点三3.等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征,它们的许多性质相似,如CO和N2。-7-考点一考点二基础梳理考点突破考点三自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)气体单质中一定存在键,可能存在键。()(2)只有非金属原子之间才能形成共价键。()(3)在所有分子中都存在化学键。()(4)一般来说,键比键的电子云重叠程度大,形成的共价键强。()(5)键能单独形成,而键一定不能单独形成。()(6)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。()-8-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(7)键长

3、等于成键两原子的半径之和。()(8)所有的共价键都有方向性。()(9)O2分子中仅含非极性键。()(10)CH4与 互为等电子体。()-9-考点一考点二基础梳理考点突破考点三1.键与键的判断方法(1)依据重叠方式判断:s电子与s电子、p电子形成的共价键一定是键。(2)依据单、双键进行判断:共价单键是键,共价双键中含有一个键和一个键;共价三键中含有一个键和两个键。(3)依据强度方式判断:一般情况下,键的强度较大,较稳定。键较活泼,较容易断裂。注意NN中的键强度较大。2.极性键与非极性键的判断(1)看形成共价键的两原子:不同种元素的原子之间形成的是极性共价键;同种元素的原子之间形成的是非极性共价键

4、。(2)看电子对的偏移:有偏移的为极性键,无偏移的为非极性键。(3)看电负性:成键原子电负性不同,即不同种元素形成的为极性键。-10-考点一考点二基础梳理考点突破考点三3.常见的等电子体-11-考点一考点二基础梳理考点突破考点三4.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。(1)(BN)x与(C2)x,N2O与CO2等也是等电子体;(2)硅和锗是良好的半导体材料,它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;(3)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;(4)SiCl4、的原子数目和价电子总数都相等,它们

5、互为等电子体,都形成正四面体形。特别提醒等电子体结构相同,物理性质相近,但化学性质不同。-12-考点一考点二基础梳理考点突破考点三例1氰化钾(KCN)是一种有剧毒的物质,在贮存和使用时必须注意安全。已知:KCN+H2O2KOCN+H2O。回答下列问题:(1)OCN-中所含三种元素的第一电离能从大到小的顺序为(用元素符号表示,下同),电负性从大到小的顺序为;基态氮原子外围电子排布式为。(2)H2O2中的共价键类型为(填“键”或“键”),其中氧原子的杂化轨道类型为;分子中4个原子(填“在”或“不在”)同一条直线上;H2O2易溶于水除因为它们都是极性分子外,还因为。(3)与OCN-键合方式相同且互为

6、等电子体的分子为(任举一例);在与OCN-互为等电子体的微粒中,由一种元素组成的阴离子是。-13-考点一考点二基础梳理考点突破考点三答案:(1)NOCONC2s22p3(2)键sp3不在H2O2分子与H2O分子之间可形成氢键(3)CO2(或N2O)-14-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-15-考点一考点二基础梳理考点突破考点三跟踪训练跟踪训练1.(1)(2018全国节选)LiAlH4中,存在(填标号)。A.离子键B.键C.键D.氢键(2)(2018全国节选)ZnF2具有较高的熔点(872),其化学键类型是;ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂

7、,原因是。(3)(2018江苏化学节选)N2分子中键与键的数目比n()n()=。-16-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(4)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是,1 mol丙酮分子中含有的键为 mol。(5)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、三键,但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析,原因是。(6)1 mol乙醛分子中含有的键为 mol。(7)H与O、N、S形成的二元共价化合物分子中既含有极性共价键又含有非极性共价键的化合物是(填化学式,写出两种)。-17-考点一考点二基础梳理考点突破考点三答案:(1)AB(2)离子键ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、

8、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(3)1 2(4)sp2和sp39(5)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键(6)6(7)H2O2、N2H4-18-考点一考点二基础梳理考点突破考点三解析:(1)阴阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,不存在双键和氢键,答案选AB。(2)根据ZnF2的熔点可以判断其为离子化合物,所以一定存在离子键。作为离子化合物,ZnF2在有机溶剂中应该不溶,而ZnCl2、ZnBr2和ZnI2都是共价化合物,分子的极性较小,能够溶于乙醇等弱极性有机溶剂。(3)N2的结构式为NN,三键中含1个键和2个键,N2分

9、子中键与键的数目比为n()n()=1 2。-19-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(4)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是甲基中的C形成3个CH 键、1个CC 键,为sp3杂化,羰基中的C形成3个键、1个键,故C的杂化方式为sp2;据以上分析1 mol丙酮分子中含有的键为9 mol。(5)由于Ge原子半径大,Ge原子间形成的键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键。(6)CH3CHO中单键为键,双键中含有1个键和1个键,即1 mol CH3CHO中含6 mol 键。(7)分子中既含有极性共价键,又含有非极性共价键的化合物有H2O2、N2H4。-20-考点一考点二基础梳

10、理考点突破考点三2.有以下物质:HF;Cl2;H2O;N2;C2H4。(1)只含有极性键的是。(2)只含有非极性键的是。(3)既有极性键又有非极性键的是。(4)只含有键的是。(5)既有键又有键的是。.COCl2分子的结构式为 ,COCl2分子内含有。A.4个键B.2个键、2个键C.2个键、1个键D.3个键、1个键答案:.(1)(2)(3)(4)(5).D-21-考点一考点二基础梳理考点突破考点三解析:.(1)含有不同元素的原子,只含极性键;中两个氢原子分别与氧原子相连,只含极性键;(2)双原子的单质分子只含非极性键,符合题意;(3)根据结构可判断既含极性键又含非极性键;(4)只有单键的只含键,

11、即;(5)含有双键或三键的一定既有键又有键,即。.C和Cl之间为键,C和O之间为一个键、一个键,因此该分子中含有3个键、1个键。-22-考点一考点二基础梳理考点突破考点三分子的空间结构1.价层电子对互斥理论(1)理论要点。价层电子对在球面上彼此相距最远时,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。-23-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(2)价层电子对互斥理论与分子构型。-24-考点一考点二基础梳理考点突破考点三2.杂化轨道理论当原子成键时,原子的价层原子轨道相互混杂,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

12、子的空间结构不同。sp杂化sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道组合而成,杂化轨道间夹角为180,呈直线形,如HCCH。sp2杂化sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道组合而成,杂化轨道间夹角为120,呈平面三角形,如HCHO。sp3杂化sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道组合而成,杂化轨道间夹角为19028,呈正四面体形,如CH4。-25-考点一考点二基础梳理考点突破考点三3.配位键与配合物(1)配位键。孤电子对。分子或离子中没有与其他原子共用的电子对称孤电子对。配位键。成键原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道。含有孤电子对的微粒有:分子如CO、NH3、H2O等;离子如Cl-、CN-、等。

13、含有空轨道的微粒有:过渡金属的原子或离子。配位键的表示方法:如AB。A表示提供孤电子对的原子,B表示接受孤电子对的原子。-26-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(2)配位化合物(配合物)。定义:由金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以 配位键结合而成的化合物。组成。形成条件。a.中心离子(或原子)有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。b.配位体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。-27-考点一考点二基础梳理考点突破考点三立体构型(只含一种配体)。配位数是2时:直线形,如Ag(NH3)2+;配位数是3时:平面三角形,如HgI3-;配位数是4时:正

14、四面体形,如ZnCl42-;平面正方形,如PtCl42-。-28-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-29-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-30-考点一考点二基础梳理考点突破考点三1.判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法(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,则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子或离子的中心原子发生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109.5,则分子或离子的中心原子发生sp3杂化;

15、若杂化轨道之间的夹角为120,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180,则分子或离子的中心原子发生sp杂化。-31-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(3)根据等电子原理进行判断。如CO2是直线形分子,CNS-、与CO2是等电子体,所以这些离子的空间构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。(4)根据中心原子的价电子对数判断。如中心原子的价电子对数为4,是sp3杂化,价电子对数为3,是sp2杂化,价电子对数为2,是sp杂化。(5)根据分子或离子中有无键及键数目判断。如没有键为sp3杂化,含一个键为sp2杂化,含两个键为sp杂化。-32-考点一考点二基础梳理考点突破考点三

16、2.判断分子或离子立体构型的“三步”第一步:确定中心原子上的价层电子对数-33-考点一考点二基础梳理考点突破考点三第二步:确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能地相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。第三步:分子或离子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。-34-考点一考点二基础梳理考点突破考点三例2(1)(2018全国节选改编)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能

17、,得到广泛应用。Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是 。LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子立体构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填字母)。A.离子键B.键C.键D.氢键(2)(2018全国节选)硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示:-35-考点一考点二基础梳理考点突破考点三回答下列问题:根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为。气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构

18、型为形,其中共价键的类型有种;固态三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为。-36-考点一考点二基础梳理考点突破考点三 答案(1)Li+核电荷数较大正四面体形sp3AB(2)H2SS8相对分子质量大,分子间范德华力强平面三角2sp3-37-考点一考点二基础梳理考点突破考点三解析(1)Li+核电荷数较大,对核外电子的吸引力大,导致其半径小于H-。根据价层电子对互斥理论,LiAlH4中阴离子的立体构型是正四面体形,中心原子采用sp3杂化,LiAlH4中存在离子键和键。(2)H2S、SO2、SO3中心原子价层电子对数分别为4、3、3,故H2S分子的中心原子价层电子对数不

19、同于SO2、SO3。S8分子的相对分子质量比SO2大,分子间范德华力强,故其熔点和沸点比SO2高很多。气态三氧化硫中心原子价层电子对数为3,孤电子对数为0,故其分子的立体构型为平面三角形,共价键有键和键两种类型;根据图(b)所示,固态三氧化硫每个硫原子与四个氧原子形成4个键,故S原子的杂化轨道类型为sp3。-38-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-39-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(5)Fe(H2O)62+与NO反应生成的Fe(NO)(H2O)52+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在Fe(NO)(H2O)52+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。Fe(NO)(H2O)52+结构

20、示意图-40-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-41-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-42-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(4)两原子间成键只能得到一个键,其他键则为键,N2分子中形成氮氮三键,故n()n()=1 2。(5)由配离子化学式与图中结构可以得出,图中缺少一个NO和一个H2O,结合题目给出的N原子与Fe2+形成配位键的信息,得出该离子的结构示意图为 。-43-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-44-考点一考点二基础梳理考点突破考点三(3)铜是重要的金属,广泛应用于电气、机械制造、国防等领域,铜的化合物在科学研究和工农业生产中有许多用途。CuSO4晶体中S原子的杂化方式为。

21、向CuSO4溶液中加入过量氨水,可生成Cu(NH3)4SO4,下列说法正确的是。A.氨气极易溶于水,是因为NH3分子和H2O分子之间形成3种不同的氢键B.NH3分子和H2O分子,分子立体构型不同,氨气分子中NH键的键角小于水分子中HO键的键角C.Cu(NH3)4SO4所含有的化学键有离子键、极性键和配位键D.Cu(NH3)4SO4的组成元素中电负性最大的是氮元素-45-考点一考点二基础梳理考点突破考点三答案:(1)sp3三角锥形PCl3极性分子(2)BD(3)sp3C-46-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-47-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-48-考点一考点二基础梳理考点突破考点三-

22、49-考点三考点一考点二基础梳理考点突破分子的性质1.分子间作用力(1)定义:物质分子间普遍存在的一种相互作用。(2)分类。-50-考点三考点一考点二基础梳理考点突破(3)范德华力与物质性质。-51-考点三考点一考点二基础梳理考点突破(4)氢键与物质性质。-52-考点三考点一考点二基础梳理考点突破2.范德华力、氢键、共价键的比较-53-考点三考点一考点二基础梳理考点突破-54-考点三考点一考点二基础梳理考点突破-55-考点三考点一考点二基础梳理考点突破-56-考点三考点一考点二基础梳理考点突破(3)溶解性。“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。若能形成

23、氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。“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。(4)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,导致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H2SO3氢键范德华力-73-决定-74-11.(2017全国节选)研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题:(1)CO2和

24、CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。(2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为,原因是。(3)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了键外,还存在。53246-75-153246答案:(1)spsp3(2)H2OCH3OHCO2H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2相对分子质量较大,范德华力较大(3)离子和键-76-153246解析:(1)CO2和CH3OH中的中心原子碳原子的价层电子对数分别是2和4,故碳原子的杂化方式分别为sp和sp3。(2)四种物质固态时均为分子晶体,H2O、C

25、H3OH都可以形成分子间氢键,一个水分子中两个H都可以参与形成氢键,而一个甲醇分子中只有羟基上的H可用于形成氢键,所以水的沸点高于甲醇。CO2的相对分子质量大于H2的,所以CO2分子间范德华力大于H2分子间的,则沸点CO2高于H2,故沸点H2OCH3OHCO2H2。(3)硝酸锰是离子化合物,一定存在离子键。中氮原子与3个氧原子形成3个键,氮原子剩余的2个价电子、3个氧原子各自的1个价电子及得到的1个电子形成4原子6电子的大键。-77-12.(2016课标全国乙,节选)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。Ge与C是同族元素,碳原子之间可以形成双键、三键,但锗原子之间难以形成

26、双键或三键。从原子结构角度分析,原因是 。答案:锗原子半径大,原子间形成的键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键53246-78-13.(2016课标全国甲,节选)东晋华阳国志南中志卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。(1)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是。(2)在Ni(NH3)62+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为,提供孤电子对的成键原子是。(3)氨的沸点(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是;氨是分子(填“极性”或“非极性”),中心原子的

27、轨道杂化类型为。答案:(1)正四面体(2)配位键N(3)高于NH3分子间可形成氢键极性sp353246-79-1(2)Ni(NH3)62+为一种配离子,Ni2+与NH3之间以配位键结合,NH3中的氮原子提供孤电子对。(3)NH3分子间存在氢键,而PH3分子间只存在范德华力,氢键的强度大于范德华力,故氨的沸点高于PH3。氨分子为三角锥形分子,为极性分子,中心原子氮原子采用sp3杂化。53246-80-14.砷化镓(GaAs)是优良的半导体材料,可用于制作微型激光器或太阳能电池的材料等。AsCl3分子的立体构型为,其中As的杂化轨道类型为。答案:三角锥形sp3解析:AsCl3分子中砷原子杂化轨道类

28、型为sp3杂化,三个sp3杂化轨道分别与三个氯原子成键,还有一个sp3杂化轨道上有一对孤电子对,故AsCl3分子的立体构型为三角锥形。53246-81-1答案(1)正四面体sp3(2)4异硫氰酸分子间可形成氢键,而硫氰酸分子间不能形成氢键a53246-82-153246第2节分子结构与性质第2节分子结构与性质-83-5312466.(2019广西梧州高三联考)据科技日报网报道,南开大学科研团队借助镍和苯基硼酸共催化剂,首次实现丙烯醇高效、绿色合成。丙烯醇及其衍生物可合成甘油、医药、农药、香料,合成维生素E和K1及天然抗癌药物紫杉醇中都含有丙烯醇结构。丙烯醇的结构简式为CH2=CHCH2OH。请

29、回答下列问题:(1)基态镍原子的电子排布式为。(2)1 mol CH2=CHCH2OH中键和键的个数比为,丙烯醇分子中碳原子的杂化类型为。(3)丙醛(CH3CH2CHO)的沸点为49,丙烯醇(CH2=CHCH2OH)的沸点为91,两者的相对分子质量相等,沸点相差较大的主要原因是。第2节分子结构与性质第2节分子结构与性质-84-531246(4)羰基镍Ni(CO)4用于制备高纯度镍粉,它的熔点为-25,沸点为43。羰基镍的晶体类型是。(5)Ni2+能形成多种配离子,如Ni(NH3)62+和Ni(SCN)3-等。Ni(NH3)62+中心离子的配位数是,与SCN-互为等电子体的分子为。第2节分子结构

30、与性质第2节分子结构与性质-85-531246(6)“NiO”晶胞如图所示:氧化镍晶胞中原子坐标参数:A(0,0,0)、B(1,1,0),则C原子坐标参数为。已知:氧化镍晶胞密度为d gcm-3,NA代表阿伏加德罗常数的值,则Ni2+半径为 nm(用代数式表示)。第2节分子结构与性质第2节分子结构与性质-86-531246答案:(1)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2(2)9 1sp2、sp3(3)丙烯醇分子间存在氢键(4)分子晶体(5)6N2O(或CO2、BeCl2等)第2节分子结构与性质第2节分子结构与性质-87-531246解析:(1)Ni是28号元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s2。(2)单键为键,双键含有1个键、1个键,CH2=CHCH2OH分子中含有9个键、1个键,故1 mol CH2=CHCH2OH中键和键的个数比为9 1;分子中饱和碳原子采取sp3杂化,含碳碳双键的不饱和碳原子采用sp2杂化,故碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3杂化。(3)丙烯醇中含有羟基,分子之间可以形成氢键,使得它的沸点比丙醛的高很多。(4)羰基镍的熔点、沸点都很低,说明粒子间的作用力很小,该晶体属于分子晶体。第2节分子结构与性质第2节分子结构与性质-88-531246第2节分子结构与性质第2节分子结构与性质