第十二章 第37讲(2021高考化学一轮复习资料).docx
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1、第第 37 讲讲 分子结构与性质分子结构与性质 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。 1本质 在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。 2特征 具有饱和性和方向性。 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“头碰头”重叠 键
2、 电子云“肩并肩”重叠 形成共价键的电子对是否偏移 极性键 共用电子对发生偏移 非极性键 共用电子对不发生偏移 原子间共用电子对的数目 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 三键 原子间有三对共用电子对 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为极性键。 理解应用 有以下物质: HF, Cl2, H2O, N2, C2H4, C2H6, H2, H2O2, HCN(HCN)。
3、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 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 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 键的 是_。 答案 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,分子越稳定。 理解应用 试根据下表回答问题。 某些共价键的键长数据如下所示: 共价键 键长(nm) CC 0.154 C=C 0.133 CC 0.120 CO 0.143 C=O 0.122 NN 0.146 N=N 0.120 NN 0.110 根据表中有关数据,你
4、能推断出影响共价键键长的因素主要有哪些?其影响的结果怎样? 答案 原子半径、原子间形成的共用电子对数目。形成相同数目的共用电子对,原子半径越 小,共价键的键长越短;原子半径相同,形成共用电子对数目越多,键长越短。 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): CO 把O换成前一个原子N 少了1个电子,再得1个电子 CN 把N换成前一个原子C 少了1个电子,再得1个电子 C2 2 CO 把C换成后一个原子N多1个电子 把O换成前一个原子N少1个电子 N2 变换过程中注意电荷变
5、化,并伴有元素种类的改变 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和 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 NO 2 CH4与 NH 4 CO 与 CN 理解应用 与 CCl4互为等电子体的分子或离子有_等。 答案 SiCl4、CBr4、SO2 4、CF4(合理即可) (1)共价键的成键原子只能是非金属原子() (2)在任何情况下,都是 键比 键强度大() (3)分子的稳定性与分子间作用力的大
6、小无关() (4)s-s 键与 s-p 键的电子云形状对称性相同() (5) 键能单独形成,而 键一定不能单独形成() (6) 键可以绕键轴旋转, 键一定不能绕键轴旋转() (7)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)键长等于成键两原子的半径之和() 题组一 共价键的类别及判断 1下列关于 键和 键的理解不正确的是( ) A含有 键的分子在进行化学反应时,分子中的 键比 键活泼 B在有些分子中,共价键可能只含有 键而没有 键 C有些原子在与其他原子形成分子时只能形成 键,不能形成 键 D当原子形成分子时,首先形成 键,可能形成 键 答案 B 解析 同一分子中
7、的 键不如 键牢固,反应时比较容易断裂,A 项正确;在共价单键中只 含有 键,而含有 键的分子中一定含有 键,B 项错误、D 项正确;氢原子、氯原子等跟 其他原子形成分子时只能形成 键,C 项正确。 2含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族,请填写下列空格。 (1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于_(填“”或“”)键,从其极性来看属 于_键。 (2)已知 CN 与 N 2结构相似,推算 HCN 分子中 键与 键数目之比为_。 (3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的 3 个碳原子形成共价键,且每个碳原子最外层都满足 8 电子稳定结构,则 C60分子中 键的数目为_。 (4)利用 CO 可以合
8、成化工原料 COCl2, COCl2分子的结构式为, 每个 COCl2分子内 含有的 键、 键数目为_。 A4 个 键 B2 个 键、2 个 键 C2 个 键、1 个 键 D3 个 键、1 个 键 答案 (1) 极性 (2)11 (3)30 (4)D 题组二 键参数及应用 3(2019 广州期末)下列物质性质的变化规律,与共价键的键能大小有关的是( ) AF2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高 BHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次增强 C金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅 DNaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次降低 答案 C 解析 A 项,F2、Cl2、Br2、I2
9、属于分子晶体,影响熔沸点的因素是分子间作用力的大小,物 质的相对分子质量越大,分子间作用力越强,熔沸点越高,与共价键的键能大小无关,错误; B 项,HF、HI、HBr、HCl 属于共价化合物,影响稳定性的因素是共价键,共价键的键能越 大越稳定,与共价键的键能大小有关,但是 HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱,错误; C 项,金刚石、晶体硅属于原子晶体,原子之间存在共价键,原子半径越小,键能越大,熔 沸点越高,与共价键的键能大小有关,正确;D 项,NaF、NaCl、NaBr、NaI 属于离子晶体, 离子半径越大,键能越小,熔沸点越低,与共价键的键能大小无关,错误。 4(2019 南京
10、期末)已知几种共价键的键能如下: 化学键 HN NN ClCl HCl 键能/kJ mol 1 391 946 243 431 下列说法错误的是( ) A键能:NNN=NNN BH(g)Cl(g)=HCl(g) H431 kJ mol 1 CHN 键能小于 HCl 键能,所以 NH3的沸点高于 HCl D2NH3(g)3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g) H457 kJ mol 1 答案 C 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:NN N=NNN,正确;B 项,H(g)Cl(g)=HCl(g)的焓变为 HCl 键能的相反数,则 H 431 kJ mo
11、l 1, 正确; C 项, NH 3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)457 kJ mol 1,正确。 题组三 等电子原理 5按要求回答下列问题 (1)CaCN2中阴离子为 CN2 2,与 CN 2 2互为等电子体的分子有 N2O 和_(填化学式),由 此可以推知 CN2 2的立体构型为_。 (2)已知 ClO 2为 V 形,中心氯原子周围有四对价层电子。写出一个 ClO 2的等电子体
12、: _。 (3)已知 CS2与 CO2分子结构相似,CS2的电子式是_。 (4)H3O 的空间构型为_。 (5)CO 与 N2结构相似,CO 分子内 键与 键的个数之比为_。 答案 (1)CO2 直线形 (2)Cl2O(或 OF2) (3) (4)三角锥形 (5)12 6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 四原子 24 电子等电子体 SO3 平面三角形 四原子 26 电子等电子体 SO2 3 三角锥形 五原子 32 电子等电子体 CCl4 四面体形 六原子 40 电子等电子
13、体 PCl5 三角双锥形 七原子 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: BrO 3_,CO 2 3_,ClO 4_。 (2)由第二周期元素组成,与 F2互为等电子体的离子有_。 (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 (1)三角锥形 平面三角形 正四面体形 (2)O2 2 (3) 解析 (1)BrO 3为 4 原子 26 电子体,与 SO 2 3互为等电子体,由表格信息可知二者的立体构
14、型 为三角锥形;CO2 3为 4 原子 24 电子体,与 SO3互为等电子体,由表格信息可知二者的立体 构型为平面三角形;ClO 4为 5 原子 32 电子体,与 CCl4互为等电子体,由表格信息可知二者 的立体构型为正四面体形。 (2)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 O2 2。 (3)SF6为 7 原子 48 电子体,立体构型为八面体形,OSF4为 6 原子 40 电子体,其立体构型为 三角双锥形。 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 2 原子 10 电子 (价电子,下同) CO、N2、CN 、C2 2 直线形
15、2 原子 14 电子 F2、O2 2、Cl2 直线形 3 原子 8 电子 H2O、H2S、NH 2 V 形 3 原子 16 电子 CO2、N2O、CNO 、N 3、 SCN 、HgCl 2、BeCl2(g) 直线形 3 原子 18 电子 O3、SO2、NO 2 V 形 4 原子 8 电子 NH3、PH3、H3O 三角锥形 4 原子 24 电子 SO3(g)、CO2 3、 NO 3、BF3 平面三角形 4 原子 26 电子 SO2 3、ClO 3、BrO 3、 IO 3、XeO3 三角锥形 5 原子 8 电子 CH4、SiH4、NH 4、BH 4 正四面体形 5 原子 32 电子 CCl4、Si
16、F4、SiO4 4、 SO2 4、ClO 4、PO 3 4 正四面体形 12 原子 30 电子 C6H6、N3B3H6(俗称无机苯) 平面六边形 7 原子 48 电子 AlF3 6、SiF 2 6、PF 6、SF6 八面体形 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
17、数,x 是与中心原子结合的原子数。 (3)示例分析 电子 对数 键电子 对数 孤电子 对数 电子对立 体构型 分子立 体构型 实例 2 2 0 直线形 直线形 CO2 3 3 0 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V 形 SO2 4 4 0 四面体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V 形 H2O 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,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。 (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 实例 s
18、p 2 180 直线形 BeCl2 sp2 3 120 平面三角形 BF3 sp3 4 109 28 四面体形 CH4 理解应用 (1)填表 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 立体构型 中心原子 杂化类型 CS2 HCHO NCl3 SO2 4 H3O 答案 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 (2)比较下列分子或离子中键角大小。 H2O_H3O ,NH 3_NH 4。 SO3_CCl4,CS2
19、_SO2。 答案 解析 H2O 与 H3O , NH 3与 NH 4的中心原子均采用 sp 3杂化, 孤电子对数越多, 斥力越大, 键角越小。 杂化不同,键角不同。 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:成键原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道形成共价键。 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 NH 4可表 示为,在 NH 4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。 (3)配合物 如Cu(NH3)4SO4 配体有孤电子对
20、,如 H2O、NH3、CO、F 、Cl、CN等。 中心原子有空轨道,如 Fe3 、Cu2、Zn2、Ag等。 理解应用 Fe(H2O)62 与 NO 反应生成的Fe(NO)(H 2O)5 2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。 答案 (1)杂化轨道只用于形成 键或用于容纳未参与成键的孤电子对() (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() (3)NH3分子为三角锥形,N 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() (5)中心原子是 sp 杂
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