2018届一轮复习人教版分子结构与性质学案(7)

2018届一轮复习人教版分子结构与性质学案(7)

第十二单元　物质结构与性质 第二课时　分子结构与性质 复习目标：‎ ‎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（σ键和π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 共价键 自主梳理 ‎1．本质：共价键的本质是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．类型 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 σ键 电子云“头碰头”重叠 π键 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，才能通过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，这时形成离子键。‎ ‎(2)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 ‎①键能越大，键长越短，分子越稳定。‎ ‎②‎ ‎5．等电子原理 原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。‎ ‎【深度思考】‎ ‎1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”‎ ‎(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σ键比π键强度大(　　)‎ ‎(3)在所有分子中都存在化学键(　　)‎ ‎(4)H2分子中的共价键不具有方向性(　　)‎ ‎(5)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关(　　)‎ ‎(6)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强(　　)‎ ‎(7)ss σ键与sp σ键的电子云形状对称性相同(　　)‎ ‎(8)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍(　　)‎ ‎(9)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成(　　)‎ ‎(10)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转(　　)‎ ‎【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)√　(8)×　(9)√　(10)√‎ ‎2．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)‎ C—C ‎0.154‎ C===C ‎0.134‎ C≡C ‎0.120‎ C—O ‎0.143‎ C===O ‎0.122‎ N—N ‎0.146‎ N===N ‎0.120‎ N≡N ‎0.110‎ 根据表中有关数据，你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。‎ 例1、我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO＋O2CO2＋H2O。下列有关说法正确的是(　　)。‎ A．该反应为吸热反应 B．CO2分子中的化学键为非极性键 C．HCHO分子中既含σ键又含π键 D．每生成‎1.8 g H2O消耗‎2.24 L O2‎ ‎【答案】C ‎【解析】该反应与甲醛燃烧反应的反应物、生成物相同，因此该反应为放热反应，A项错误；CO2分子中全是极性键，B项错误；HCHO的结构为含3个σ键，1个π键，C项正确；D项没有给出氧气的状态，不能求其体积，错误。‎ ‎【发散类比1】下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是(　　)。‎ ‎①HCl　②H2O　③O2　④H2O2　⑤C2H4　⑥C2H2‎ A．①②③ B．③④⑤⑥ C．①③⑥ D．③⑤⑥‎ ‎【答案】D ‎【归纳总结】快速判断σ键、π键的方法 ‎（1）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σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。‎ ‎（2）σ键比π键稳定。‎ ‎④ClO－与Fe2＋、I－、S2－、HS－、SO等在水中因发生氧化还原反应不能大量共存。‎ 考点二 分子的立体构型 自主梳理 ‎1．价层电子对互斥理论 ‎(1)理论要点 ‎①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。‎ ‎②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)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对 立体构型 分子立体构型 实例 键角 ‎2‎ ‎2‎ ‎0‎ 直线形 直线形 BeCl2‎ ‎180°‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ 三角形 平面正三角形 BF3‎ ‎120°‎ ‎2‎ ‎1‎ V形 SnBr2‎ ‎105°‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎0‎ 四面 体形 正四面体形 CH4‎ ‎109°28′‎ ‎3‎ ‎1‎ 三角锥形 NH3‎ ‎107°‎ ‎2‎ ‎2‎ V形 H2O ‎105°‎ ‎2.杂化轨道理论 ‎(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。‎ ‎(2)杂化轨道的类型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 分子立体构型 实例 sp ‎2‎ ‎180°‎ 直线形 BeCl2‎ sp2‎ ‎3‎ ‎120°‎ 平面三角形 BF3‎ sp3‎ ‎4‎ ‎109°28′‎ 四面体形 CH4‎ ‎(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数。‎ 代表物 杂化轨道数 中心原子杂化轨道类型 CO2‎ ‎0＋2＝2‎ sp CH2O ‎0＋3＝3‎ sp2‎ CH4‎ ‎0＋4＝4‎ sp3‎ SO2‎ ‎1＋2＝3‎ sp2‎ NH3‎ ‎1＋3＝4‎ sp3‎ H2O ‎2＋2＝4‎ sp3‎ ‎(4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断：‎ 分子组成(A为中心原子)‎ 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂化方式 分子立体构型 示例 AB2‎ ‎0‎ sp 直线形 BeCl2‎ ‎1‎ sp2‎ V形 SO2‎ ‎2‎ sp3‎ V形 H2O AB3‎ ‎0‎ sp2‎ 平面三角形 BF3‎ ‎1‎ sp3‎ 三角锥形 NH3‎ AB4‎ ‎0‎ sp3‎ 正四面体形 CH4‎ ‎【深度思考】填表，VSEPR模型中心原子杂化类型和分子(离子)立体模型的确定 化学式 孤电子对数 σ键电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 名称 分子或离子的立体模型名称 中心原子 杂化类型 CO2‎ ‎0‎ ‎2‎ ‎2‎ 直线形 直线形 sp ClO－‎ ‎3‎ ‎1‎ ‎4‎ 四面体形 直线形 sp3‎ HCN ‎0‎ ‎2‎ ‎2‎ 直线形 直线形 sp CH≡CH 直线形 sp H2O ‎2‎ ‎2‎ ‎4‎ 四面体形 V形 sp3‎ SO2‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 平面三角形 V形 sp2‎ BF3‎ ‎0‎ ‎3‎ ‎3‎ 平面三角形 平面三角形 sp2‎ SO3‎ ‎0‎ ‎3‎ ‎3‎ 平面三角形 平面三角形 sp2‎ CO ‎0‎ ‎3‎ ‎3‎ 平面三角形 平面三角形 sp2‎ NO ‎0‎ ‎3‎ ‎3‎ 平面三角形 平面三角形 sp2‎ HCHO ‎0‎ ‎3‎ ‎3‎ 平面三角形 平面三角形 sp2‎ NH3‎ ‎1‎ ‎3‎ ‎4‎ 四面体形 三角锥形 sp3‎ NCl3‎ ‎1‎ ‎3‎ ‎4‎ 四面体形 三角锥形 sp3‎ H3O＋‎ ‎1‎ ‎3‎ ‎4‎ 四面体形 三角锥形 sp3‎ SO ‎1‎ ‎3‎ ‎4‎ 四面体形 三角锥形 sp3‎ CH4‎ ‎0‎ ‎4‎ ‎4‎ 正四面体形 正四面体形 sp3‎ NH ‎0‎ ‎4‎ ‎4‎ 正四面体形 正四面体形 sp3‎ SO ‎0‎ ‎4‎ ‎4‎ 正四面体形 正四面体形 sp3‎ 金刚石 立体网状结构 sp3‎ 石墨 层状结构 sp2‎ CH2===CH2‎ 平面形 sp2‎ C6H6‎ 平面六边形 sp2‎ 例2、一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。‎ ‎(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。‎ ‎①Mn2＋基态的电子排布式可表示为____________________________。‎ ‎②NO的空间构型是______________(用文字描述)。‎ ‎(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化为CO2，HCHO被氧化为CO2和H2O。‎ ‎①根据等电子体原理，CO分子的结构式为__________________。‎ ‎②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为_______________________________。‎ ‎③1 mol CO2中含有的σ键数目为__________________________________。‎ ‎【答案】(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)　②平面三角形　(2)①C≡O　②sp3　③2×6.02×1023个(或2NA)‎ ‎【解析】(1)Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，失去4s2轨道上的两个电子，即得Mn2＋。根据价电子对互斥理论，NO中N原子采用sp2杂化，所以NO的空间构型为平面三角形。(2)CO与N2互为等电子体，根据氮气分子的结构式可以写出CO的结构式为C≡O。H2O分子中O原子存在两对孤电子对，配位原子个数为2，价电子对数目为4，所以O原子采用sp3杂化。二氧化碳分子内含有两个碳氧双键，一个双键中含有一个σ键，一个π键，则1 mol CO2中含有2 mol σ键。‎ ‎【发散类比2】下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间构型为直线形且分子中没有形成π键的是（ ）‎ A．C2H2 　　　B． BeCl2 　　C． CO2　　D．HClO ‎【答案】B ‎【解析】A、乙炔分子中中心原子是sp杂化，分子是直线形，但由于存在碳碳三键，两个属于π键，故A错误；B、氯化铍中Be形成两个共价键，属于sp杂化，中心原子无孤电子对，分子是直线形，故B正确；C、二氧化碳分子中含有碳氧双键，同样存在π键，故C错误；D、次氯酸分子中由于成键电子对数是2，孤电子对数是2，是V形分子，故D错误。‎ ‎【归纳总结】用价层电子对互斥理论推测分子或离子立体构型的思维程序 用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABn型)、离子(AB型)立体构型的方法 解题思路—‎ 分子(离子)的立体构型 考点三 分子的性质 自主梳理 ‎1．分子间作用力 ‎(1)概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。‎ ‎(2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。‎ ‎(3)强弱：范德华力<氢键<化学键。‎ ‎(4)范德华力：范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大，分子的极性越大，范德华力也越大。‎ ‎(5)氢键 ‎①形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。‎ ‎②表示方法：A—H…B 说明　a．A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。b.A、B可以相同，也可以不同。‎ ‎③特征：具有一定的方向性和饱和性。‎ ‎④分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。‎ ‎⑤分子间氢键对物质性质的影响 主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。‎ ‎2．分子的性质 ‎(1)分子的极性 类型 非极性分子 极性分子 形成原因 正电中心和负电中心重合的分子 正电中心和负电中心不重合的分子 存在的共价键 非极性键或极性键 非极性键或极性键 分子内原子排列 对称 不对称 ‎(2)分子的溶解性 相似相溶原理：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。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。‎ ‎(3)无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H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，如酸性：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。‎ ‎【深度思考】判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”‎ ‎(1)氢键是氢元素与其他元素形成的化学键(　　)‎ ‎(2)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键(　　)‎ ‎(3)乙醇分子和水分子间只存在范德华力(　　)‎ ‎(4)碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键(　　)‎ ‎(5)水分子间既存在范德华力，又存在氢键(　　)‎ ‎(6)氢键具有方向性和饱和性(　　)‎ ‎(7)H2和O2之间存在氢键(　　)‎ ‎(8)H2O2分子间存在氢键(　　)‎ ‎(9)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大(　　)‎ ‎(10)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高(　　)‎ ‎(11)极性分子中可能含有非极性键(　　)‎ ‎(12)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键(　　)‎ ‎【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√(7)×　(8)√　(9)×　(10)×　(11)√　(12)×‎ 例3、下列叙述中正确的是（ ）‎ A．冰融化时水分子中共价键发生断裂 ‎ B．H2O2、PCl5都是含有极性键的非极性分子 C．HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增强 D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致 ‎ ‎【答案】C ‎【解析】A．冰融化时破坏的是水分子间的氢键及分子间作用力，而分子内的共价键没有发生断裂，错误。 B．H2O2是含有极性键的极性分子；PCl5是含有极性键的非极性分子，错误。C．由于元素的非金属性F>Cl>Br>I，元素的非金属性越强，其共价键就越难断裂，因此相应的氢化物的水溶液的酸性就越弱，所以HF、HCl、HBr、HI的酸性依次增强，正确。D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于分子内的H-O键强，难断裂所致，错误。‎ ‎【发散类比3】水是制取氢气的常见原料，下列说法正确的是 ‎ A．H3O＋的空间构型为三角锥形 ‎ B．冰中存在氢键，液态水中不存在氢键 ‎ C．冰晶体中，1 mol水分子可形成4 mol氢键 ‎ D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致 ‎【答案】A ‎【解析】A．H3O＋中氧原子的价层电子对数是4，含有一对孤对电子，其空间构型为三角锥形，A正确；B．冰中存在氢键，液态水中也存在氢键，B错误；C．在冰晶体中，每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，每1个水分子平均形成2个氢键，C错误； D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于分子中的共价键有关系，氢键影响的是物理性质，D错误，答案选A。‎ ‎【归纳总结】‎ ‎1．在对物质性质进行解释时，是用化学键知识解释，还是用范德华力或氢键的知识解释，要根据物质的具体结构决定。‎ ‎2．范德华力越大，熔、沸点越高。组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。同分异构体中，支链越多，范德华力越小。相对分子质量相近的分子，极性越大，范德华力越大。‎