2020届高考化学一轮复习分子结构与性质学案(1)

2020届高考化学一轮复习分子结构与性质学案(1)

分子结构与性质 考试说明 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 ‎ 1.共价键的本质与特征 ‎(1)本质:在原子之间形成　　　　(电子云的重叠)。 ‎ ‎(2)特征:具有　　　　和　　　　。 ‎ 共价键的　　　　决定着分子的立体构型,共价键的　　　　决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目。 ‎ ‎ 2.共价键的分类 依据 类别 特点 成键原子轨道 σ键 原子轨道“　　　”重叠 ‎ 的重叠方式 π键 原子轨道“　　　”重叠 ‎ 成键电子对 是否偏移 极性键 共用电子对　　 ‎ 非极性键 共用电子对　　 ‎ 原子间共用 电子对的数目 单键 原子间有　　　对共用电子对 ‎ 双键 原子间有　　　对共用电子对 ‎ 三键 原子间有　　　对共用电子对 ‎ ‎3.键参数——键能、键长、键角 ‎(1)概念:‎ ‎—‎‎—键能:‎气态基态原子形成‎　　　　　　　　‎释放的最低能量。‎形成共价键的两个原子之间的‎　　　　‎—键长:。‎‎—键角:‎在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角。如:CH‎4‎分子中,键角为‎　　　　‎‎。‎ ‎(2)键参数对分子性质的影响:‎ ‎①键能　　　　,键长　　　　,化学键越强、越牢固,分子越稳定。 ‎ ‎②‎ ‎ 4.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 ‎①配位键的形成:成键原子一方提供　　　　,另一方提供　　　　形成共价键。 ‎ ‎②配位键的表示方法 如A→B,其中A表示提供　　　　的原子,B表示提供　　　　的原子。如NH‎4‎‎+‎可表示为　　　　　　　　,在NH‎4‎‎+‎中,虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全　　　　。 ‎ ‎(3)配合物 ‎①组成:以[Cu(NH3)4]SO4为例 ‎②形成条件 中心原子有　　　　,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。 ‎ 配位体有　　　　　,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。 ‎ 题组　共价键 ‎1.[2018·西安长安区一中月考] 下列说法正确的是 (　　)‎ A.π键是由两个p轨道以“头碰头”方式重叠而成 B.σ键是镜面对称,而π键是轴对称 C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键 D.H2分子中含σ键,Cl2分子中含π键 ‎2.有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN。‎ ‎(1)只含有极性键的分子是　　　　(填序号,下同),只含有非极性键的分子是　　　　,既含有极性键,又含有非极性键的分子是　　　　。 ‎ ‎ (2)只有σ键的是　　　　　　　;既有σ键,又有π键的是　　　　;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ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σ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σ键的是　　　　　　　　。 ‎ 规律小结　快速判断σ键、π键的方法 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。‎ 考点二　分子的立体构型 ‎1.用价层电子对互斥理论(VSEPR)推测分子的立体构型 分子中,中心原子的价电子层中的价电子对由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离。‎ ‎(1)判断分子中中心原子上的价层电子对数的方法 ‎①价层电子对数=(中心原子价层电子数+配原子数×n-电荷数)÷2‎ 说明:配原子为H、X(X=F、Cl、Br、I),n=1;配原子为O、‎ S,n=0;配原子为N,n=-1。电荷数:带正电时减去,带负电时加上。 ‎ ‎②‎ 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,氢为1,其他原子等于“8-该原子的价电子数”;x是与中心原子结合的原子数。‎ ‎2.杂化轨道理论推测分子(离子)立体构型 杂化类型 sp3‎ sp2‎ sp 孤电子对数 ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎0‎ 空间构型 正四面体形 三角锥形 V形 平面三角形 V形 直线形 ‎3.价层电子对互斥理论(VSEPR)模型和与中心原子杂化类型的确定 填写下表:‎ 化学式 孤电子对数a-xb‎2‎ σ键电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子的 立体构型名称 中心原子杂化类型 H2S ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ SO2‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ SO3‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ CH4‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ NCl3‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ HCN ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ HCHO ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ NO‎3‎‎-‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ ClO-‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ H3O+‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ ClO‎3‎‎-‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ PO‎4‎‎3-‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ CH≡CH ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ CH2CH2‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ C6H6‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎　　　 ‎ ‎　　 ‎ CH3COOH ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎—‎ ‎　　 ‎ ‎4.等电子体理论确定分子或离子空间构型 概念:　　　　　　相同、　　　　相同的微粒互称等电子体。等电子体具有相似的化学键特征和空间结构。互为等电子体的物质其　　　　性质相近。 ‎ 题组一　用价层电子对互斥理论预测分子构型 ‎1.[2018·盐城高二检测] 用VSEPR理论预测BF3和NF3的立体结构,两个结论都正确的是 (　　)‎ A.平面三角形;平面三角形 B.平面三角形;三角锥形 C.平面三角形;正四面体 D.直线形;三角锥形 ‎2.[2018·石家庄调研] 下列分子和离子中,中心原子价层电子对的几何构型为四面体形且分子或离子的空间构型为V形的是(　　)‎ A.NH‎4‎‎+‎ B.PH3 C.H3O+ D.OF2‎ 规律小结　用价层电子对互斥理论推测分子或离子的空间构型 用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABx型)、离子(ABxm±‎型)空间构型的方法:‎ ‎(1)价层电子对数的确定:对ABx型分子或ABxm±‎型离子,其价层电子对数的判断方法为n=‎1‎‎2‎(中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×x±m)。①氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子,‎ 作为配位原子B时不提供价电子;②若为分子,电荷数为0;③若为阳离子,则减去电荷数;④若为阴离子,则加上电荷数。‎ ‎(2)中心原子上的孤电子对数的确定:中心原子上的孤电子对数=‎1‎‎2‎(a-xb)。例如,SO2的中心原子为S,S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6),则a=6;与中心原子S结合的O的个数为2,则x=2;与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2,则b=2,所以SO2中的中心原子S上的孤电子对数=‎1‎‎2‎×(6-2×2)=1。‎ 题组二　杂化类型及空间构型的判断 ‎1.[2018·唐山一中期中] 关于原子轨道的说法正确的是 (　　)‎ A.凡是中心原子采取sp3杂化方式成键的分子其几何构型都是正四面体 B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的 C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道 D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化方式成键 ‎2.[2018·石家庄二模] 氯化亚砜(SOCl2)可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜(SOCl2)中心原子(S)采取杂化方式和分子的几何构型的说法正确的是 (　　)‎ A.sp3、三角锥形 B.sp2、V形 C.sp2、平面三角形 D.sp2、三角锥形 方法技巧　判断分子或离子中中心原子的杂化轨道类型的一般方法 ‎(1)看中心原子有没有形成双键或三键。如果有1个三键,则其中有2个π键,用去了2个p轨道,则为sp杂化;如果有1个双键则其中有1个π键,则为sp2杂化;如果全部是单键,则为sp3杂化。‎ ‎(2)由分子的空间构型结合价层电子对互斥理论判断。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化,1对孤电子对占据1个杂化轨道。如NH3为三角锥形,且有一对孤电子对,即4条杂化轨道应呈四面体形,为sp3杂化。‎ 题组三　等电子体原理及应用 ‎ ‎1.[2018·河北武邑中学月考] 根据等电子体理论判断下列各对粒子中,空间结构相似的是 (　　)‎ A.CO2与NO2 B.NCl3与BF3 C.H2O与NH3 D.C6H6与B3N3H6‎ ‎2.初始人们认为原子数相同、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NO‎2‎‎-‎互为等电子体的分子有　　　　、　　　　。 ‎ 规律小结　常见等电子体与空间构型 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、CNS-、NO‎2‎‎+‎、‎N‎3‎‎-‎ AX2‎ ‎16e-‎ 直线形 CO‎3‎‎2-‎、NO‎3‎‎-‎、SO3‎ AX3‎ ‎24e-‎ 平面三角形 SO2、O3、NO‎2‎‎-‎ AX2‎ ‎18e-‎ V形 SiO‎4‎‎4-‎、PO‎4‎‎3-‎、SO‎4‎‎2-‎、ClO‎4‎‎-‎ AX4‎ ‎32e-‎ 正四面体形 PO‎3‎‎3-‎、SO‎3‎‎2-‎、ClO‎3‎‎-‎ AX3‎ ‎26e-‎ 三角锥形 CO、N2‎ AX ‎10e-‎ 直线形 CH4、NH‎4‎‎+‎ AX4‎ ‎8e-‎ 正四面体形 考点三　分子的性质 ‎ 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。它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。‎ ‎(2)分类 分子间作用力最常见的是　　　　和　　　　。 ‎ ‎(3)强弱 范德华力　　　　氢键　　　　化学键。 ‎ ‎(4)范德华力 ‎ ①分子的极性越大,范德华力　　　　。 ‎ ‎ ②结构和组成相似的物质,相对分子质量越大,范德华力　　　　。 ‎ ‎③范德华力主要影响物质的　　　　性质,如熔点、沸点;化学键主要影响物质的　　　　性质。范德华力越大,物质熔、沸点　　　　。 ‎ ‎ (5)氢键 ‎①形成 由已经与　　　　很大的原子(如N、F、O)形成共价键的　　　　与另一个　　　　很大的原子之间的作用力。 ‎ ‎②表示方法:A—H…B ‎③特征 具有一定的　　　　性和　　　　性。 ‎ ‎④分类 氢键包括　　　　氢键和　　　　氢键两种。 ‎ ‎⑤氢键对物质性质的影响 分子间氢键使物质的熔、沸点　　　　,使物质的溶解性增大,对物质的硬度等也都有影响;分子内氢键使物质的熔、沸点　　　　。 ‎ ‎(6)水中的氢键对水的性质的影响 ‎①水分子间形成氢键,　　　　了水分子间的作用力,使水的熔、沸点比同主族元素中H2S的熔、沸点　　　　。 ‎ ‎②氢键与水分子的性质 a.水结冰时,体积　　　　,密度　　　　。 ‎ ‎ b.接近沸点时形成“缔合”分子,水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O计算出来的相对分子质量　　　　　。  ‎ ‎ 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　　　　‎ 正电中心和负电中心　　　　的分子 ‎ 的分子 ‎ 存在的共价键 非极性键或极性键 ‎　　　　　 ‎ 分子内原子排列 ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ ‎(2)由分子组成物质的溶解性 ‎①“相似相溶”的规律 非极性溶质一般能溶于　　　　　,极性溶质一般能溶于　　　　。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,氢键作用力越大,则溶质的溶解性　　　　。 ‎ ‎②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇与水　　　　,而戊醇在水中的溶解度明显　　　　。 ‎ ‎③如果溶质与水发生反应,将增大物质的溶解度,如SO2等。‎ ‎(3)分子的手性 ‎①手性异构 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为　　　　,在三维空间里　　　　的现象。 ‎ ‎②手性分子 具有　　　　　的分子。 ‎ ‎③手性碳原子 在有机物分子中,连有　　　　　　　　或　　　　　的碳原子。含 有手性碳原子的分子是手性分子,如。 ‎ ‎(4)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　　　　,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　　　　,如酸性:HClO　　　　HClO2　　　　HClO3　　　　HClO4。 ‎ 题组一　分子间作用力及其对物质性质的影响 ‎1.[2018·衡水期末] 当干冰升华时,下列所述各项中发生变化的是 (　　)‎ A.分子的极性 B.范德华力 C.分子内共价键 D.化学性质 ‎2.下列实验事实不能用氢键来解释的是 (　　)‎ A.冰的密度比水小,能浮在水面上 B.接近沸点的水蒸气的相对分子质量测量值大于18‎ C.邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛 D.H2O比H2S稳定 规律小结　粒子间作用力对物质性质的影响 范德华力 氢键 共价键 存在 范围 分子间 ‎　某些含强极性键氢化物的分子间(如HF、H2O、NH3)或含F、N、O及H 的化合物中或其分子间 ‎　双原子或多原子的分子或共价化合物和某些离子化合物 特征(有无 方向性和 饱和性)‎ ‎　无方向性、无饱和性 ‎　有方向性、有饱和性 ‎　有方向性、有饱和性 强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响强度 的因素 ‎　①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大;②组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大 ‎　对于A—H…B,A、B的电负性越大、B原子的半径越小,氢键越牢固 ‎　成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定 对物质性 质的影响 ‎　①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质;②组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔、沸点升高。如熔、沸点:F2H2S,HF>HCl,NH3>PH3。分子内氢键使物质的熔、沸点降低 ‎　①影响分子的稳定性;②共价键键能越大,分子稳定性越强 题组二　分子极性与共价键极性的关系 ‎1.下列说法中不正确的是 (　　)‎ A.共价化合物中不可能含有离子键 B.有共价键的化合物,不一定是共价化合物 C.离子化合物中可能存在共价键 D.以极性键结合的分子,肯定是极性分子 ‎2.[2018·安徽安庆二中模拟] 已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物,试根据有关信息完成下列问题:‎ ‎(1)水是维持生命活动所必需的一种物质。‎ ‎①1 mol冰中有　　　　mol氢键。 ‎ ‎②用球棍模型表示的水分子结构是　　　　。 ‎ 图12-41-1‎ ‎(2)已知H2O2分子的结构如图12-41-2所示。H2O2分子不是直线形的,两个氢原子犹如在半展开的书的两面上,两个氧原子在书脊位置上,书页夹角为93°52',而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52'。‎ 图12-41-2‎ 试回答:‎ ‎①H2O2分子的电子式是　　　　　　　　,结构式是　　　　　　　　　。 ‎ ‎②H2O2分子是含有　　　(填“极性”或“非极性”,下同)键和　　　键的　　　分子。 ‎ ‎③H2O2难溶于CS2,简要说明理由:　　　　　　　　　　。 ‎ ‎④H2O2中氧元素的化合价是　　　　　　,简要说明原因:　　　　　。 ‎ 方法技巧　共价键的极性与分子极性的关系 题组三　手性分子　无机含氧酸的酸性 ‎1.[2018·人大附中期中] 下列分子中,不含手性碳原子的是 (　　)‎ A. B. C. D.CH3CHClCH2CHO ‎2.[2018·石家庄第一次调研考试] 下列物质的酸性强弱比较中,错误的是 (　　)‎ A.HClO4>HBrO4>HIO4‎ B.HClO4>H2SO4>H3PO4‎ C.HClO4>HClO3>HClO D.H2SO3>H2SO4>H2S2O3‎ 方法技巧　无机含氧酸分子的酸性判断及比较的思维方法 ‎1.无机含氧酸分子之所以能显示酸性,是因为其分子中含有—OH,而—OH上的H原子在水分子的作用下能够变成H+而显示一定的酸性。如HNO3、H2SO4的结构式分别是 ‎,‎ ‎2.同一种元素的含氧酸酸性规律 H2SO4与HNO3是强酸,其—OH上的H原子能够完全电离成为H+。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸。即酸性强弱为H2SO3

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