2018高考一轮人教版分子结构与性质学案

2018高考一轮人教版分子结构与性质学案

课时42　分子结构与性质 ‎【课时导航】‎ 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. 了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。‎ ‎3. 了解简单配合物的成键情况。‎ ‎4. 了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。‎ ‎5. 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。‎ ‎6. 了解化学键和分子间作用力的区别。‎ ‎7. 了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。‎ 知识网络 问题思考 问题1：怎样书写物质对应的等电子体?‎ 问题2：键的极性和分子的极性有怎样的关系?‎ ‎【课前自测】‎ ‎1. (2015·安徽卷)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如右下图，下列有关该物质的说法正确的是(　　)‎ A. 分子式为C3H2O3 B. 分子中含6个σ键 C. 分子中只有极性键 D. ‎8.6 g该物质完全燃烧得到‎6.72 L CO2‎ ‎2. (2015·江苏卷)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：‎ ‎2Cr2+3CH3CH2OH+16H++13H2O4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH ‎(1)Cr3+基态核外电子排布式为　　　　　　　　　；配合物 [Cr(H2O)6]3+中，与Cr3+形成配位键的原子是　　　　(填元素符号)。‎ ‎(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为　　　　。‎ ‎(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为　　　　(填离子符号)；H2O与CH3CH2OH 可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎3. (2015·海南卷节选)‎ ‎(1)下列物质的结构或性质与氢键无关的是　　　　(填字母)。‎ A. 乙醚的沸点 　　　　　B. 乙醇在水中的溶解度 C. 氢化镁的晶格能 　　　　　D. DNA的双螺旋结构 ‎(2)钒(23V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题：‎ ‎①钒在元素周期表中的位置为　　　　　　　，其价层电子排布图为　　　　　　　　　。‎ ‎②V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是　　　　对，分子的立体构型为　　　　；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为　　　　；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为　　　　；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为　　　　(填图1中字母)，该分子中含有　　　　个键。‎ ‎(3)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为　　　　；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为　　　　　　　。‎ ‎4. (2015·福建卷)‎ ‎(1)下列关于CH4和CO2的说法正确的是　　　　(填字母)。‎ a. 固态CO2属于分子晶体 b. CH4分子中含有极性共价键，是极性分子 c. 因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2‎ d. CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp ‎(2)在Ni催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。‎ ‎①基态Ni原子的电子排布式为　　　　　　　，该元素位于元素周期表的　　　　族。‎ ‎②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有　　　　mol σ键。‎ ‎(3)一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。‎ 参数 分子 分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1‎ CH4‎ ‎0.436‎ ‎16.40‎ CO2‎ ‎0.512‎ ‎29.91‎ ‎①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是　　　　　　　　。‎ ‎②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎【自主学习】‎ 考点1：　共价键与配位键 ‎【基础梳理】‎ ‎1. 共价键 共价键是常见的化学键之一，它在原子间形成　　　　　。共价键的特征：(1)　　　　　‎ ‎(2)　　　　　。共价键有两种：　　　　　和　　　　　。其中极性共价键指　　　　　形成的共价键，简称极性键；非极性共价键指　　　　　形成的共价键，简称非极性键。‎ 键型及项目 σ键 π键 成键方向 沿轴方向“头碰头”‎ 平行或“肩并肩”‎ 电子云形状 轴对称 镜像对称 牢固程度 键强度大，不易断裂 键强度较小，容易断裂 成键判断规律 共价单键全是σ键；共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价三键中一个是σ键，另两个是π键 ‎2. 键参数 键参数包括　　　　　　　　　　。　　　　是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量；　　　　　是指形成共价键的两个原子之间的核间距；　　　　是指在原子个数超过2个的分子中，两个共价键之间的夹角。一般来说，键能越　　　　，键长越　　　　，分子越稳定。‎ ‎3. 配位键 一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是有能够接受孤对电子的空轨道的原子，两者之间形成的“电子对给予接受键”，这种化学键叫做　　　　。通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的一类化合物称为　　　　，简称　　　　。‎ ‎【举题说法】‎ ‎【例题1】　(1)(2015·江西模拟)CO2和SiO2分别为C和Si的最高价氧化物，两种氧化物中含有π键的物质的电子式为　　　　　　　　　，从原子半径大小的角度分析C或Si与氧原子形成π键难易程度的差异：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2)(2014·江苏卷)醛基中碳原子的轨道杂化类型是　　　　，1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为　　　　。‎ ‎(3)(2015·山西大学附中)微粒间存在非极性键、氢键及范德华力的是　　　(填字母)。‎ A. NH4Cl晶体 B. Na3AlF6晶体 C. Na2CO3·10H2O晶体 D. CuSO4溶液 E. CH3COOH溶液 ‎【答案】　(1)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不易形成稳定的π键，而C恰好相反 ‎(2)sp2　6 mol(或6×6.02×1023个)‎ ‎(3)E ‎【解析】　(1)SiO2中只存在Si—O单键，不含有π键，CO2分子中C原子与O原子之间形成CO键，含有π键，其电子式为。‎ ‎(2)醛基中所有原子在同一平面上，因此中心原子为sp2杂化；所有的单键都是σ键，一个双键中含有1个σ键，1 mol乙醛中共有6 mol σ键。‎ ‎(3)NH4Cl晶体、Na3AlF6晶体、Na2CO3·10H2O晶体、CuSO4溶液中都不存在非极性键；CH3COOH溶液中存在C—C非极性键、氢键、范德华力。‎ ‎【题组训练1】‎ ‎1. (高考题汇集)‎ ‎(1)1 mol CH3COOH分子中含有σ键的数目为　　　　。‎ ‎(2)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为　　　　　。‎ ‎(3)1 mol CO2中含有的σ键数目为　　　　　。‎ ‎(4)1 mol C2H2中含有σ键的数目为　　　　　。‎ ‎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“σ”或“π”)键，从其极性来看属于　　　　键。‎ ‎(2)已知CN-与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π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π键的数目为　　　　　。‎ ‎(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。‎ ‎①COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为　　　　(填字母)。‎ A. 4个σ键 B. 2个σ键、2个π键 C. 2个σ键、1个π键 D. 3个σ键、1个π键 ‎②Fe(CO)5在一定条件下能合成：Fe(s)+5COFe(CO)5，反应过程中，形成的化学键是　　　　　。‎ ‎(5)有机物丁二酮肟常用于检验Ni2+：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀，其结构如右图所示。‎ ‎①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是　　　　　　　　　，氮镍之间形成的化学键是　　　　　。‎ ‎②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在　　　　。‎ ‎(6)尿素分子中碳原子的杂化方式为　　　　，1 mol尿素分子中含有的σ键数为　　　　。‎ ‎【核心突破】‎ ‎　1. 共价键的分类 ‎(1)按键的极性分为非极性共价键和极性共价键。‎ ‎(2)按电子云的重叠方式分为σ键和π键。‎ ‎(3)按两原子间成键的数目分为单键(单键全是σ键)、双键(一个是σ键，另一个是π键)、三键(一个是σ键，另两个是π键)。‎ ‎2. 形成配合物的条件是配体要有孤对电子、中心离子要有空轨道，配合物中中心离子和配体通过配位键形成配离子。一般，配体的数目称为配位数，配离子和另一带相反电荷的离子(称为外界离子)通过离子键组成配合物。配位化合物中中心原子(离子)与配体之间的单键是σ键。‎ 考点2：　分子的极性与空间结构 ‎1. 分子的极性(分子的正、负电荷　　　　)‎ ‎(1)对于ABm型分子，A为中心原子，若A上有未成键电子对(孤对电子)，则ABm分子为极性分子，如H2O、NH3中O、N上分别有2对、1对孤对电子；若A上无未成键电子对(孤对电子)，则ABm分子为非极性分子，如CH4、CO2、BF3中C、C、B上均无孤对电子。‎ ‎(2)多原子分子中，若中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数(最高正价)时，该分子为非极性分子。‎ 分子类型 极性分子 非极性分子 典型分子 键的极性 分子构型 典型分子 键的极性 分子构型 三原子分子 H2O、SO2‎ 极性键 ‎　　　 ‎ CS2、CO2‎ 极性键 ‎　　　 ‎ 四原子分子 NH3‎ 极性键 ‎　　　 ‎ BF3‎ 极性键 ‎　　　 ‎ 五原子分子 CH3Cl 极性键 ‎　　　 ‎ CH4、CCl4‎ 极性键 ‎　　　 ‎ ‎　　‎ ‎2. 分子的空间结构 ‎(1)杂化轨道理论与分子的立体构型 杂化轨道类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 立体构型 实例 sp ‎1个s轨道、1个p轨道 ‎180°‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ sp2‎ ‎1个s轨道、2个p轨道 ‎120°‎ 平面正三角形 ‎　　 ‎ 平面形 ‎　　 ‎ sp3‎ ‎1个s轨道、3个p轨道 ‎109°28'‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎107°‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎105°‎ ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　‎ ‎(2)价层电子对互斥理论(VSEPR模型)‎ 对ABm型分子或离子的价层电子对数n=‎ ‎①当中心原子无孤对电子时，电子立体构型与分子立体构型一致。‎ ‎②当中心原子有孤对电子时，电子立体构型与分子立体构型不一致(即去掉孤对电子时即与分子立体构型一致)。‎ 价层电子对互斥理论(VSEPR)模型与分子空间构型的关系如下：‎ 电子对数 成键对数 孤电子对数 VSEPR模型名称 分子空间构型 实例 ‎2‎ ‎2‎ ‎0‎ 直线形 直线形 BeCl2‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ 三角形 三角形 BF3‎ ‎2‎ ‎1‎ V形 SnBr2‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎0‎ 四面体 四面体形 CH4‎ ‎3‎ ‎1‎ 三角锥形 NH3‎ ‎2‎ ‎2‎ V形 H2O ‎【举题说法】‎ ‎【例题2】　写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的结构式；根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的成键情况。分析分子内的原子总数、孤对电子数及空间结构。‎ 分子 CO2‎ H2O NH3‎ CH2O CH4‎ 电子式 结构式 原子总数 孤对电子数 空间结构 直线形 V形 三角锥形 平面三角形 正四面体 ‎　　【答案】‎ 分子 CO2‎ H2O NH3‎ CH2O CH4‎ 电子式 结构式 OCO H—O—H 原子总数 ‎3‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎5‎ 孤对电子数 无 ‎2‎ ‎1‎ 无 无 空间结构 直线形 V形 三角锥形 平面三角形 正四面体 ‎【题组训练】2‎ ‎3. 用VSEPR理论预测H2O和BF3的立体结构，两个结论都正确的是(　　)‎ A. 直线形，三角锥形 B. V形，三角锥形 C. 直线形，正四面体形 D. V形，平面三角形 ‎4. (高考题汇集)‎ ‎(1)醛基中碳原子的轨道杂化类型是　　　　　　。‎ ‎(2)在硫的氢化物(H2S)分子中，S原子轨道的杂化类型是　　　；S的空间构型为　　　　　(用文字描述)。‎ ‎(3)N的空间构型是　　　　　(用文字描述)；根据等电子体原理，CO分子的结构式为　　　　　　　　；H2O分子中O原子轨道的杂化类型为　　　　　　。‎ ‎(4)C2H2分子中，中心原子轨道的杂化类型为　　　　。‎ ‎(5)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。(已知Al在溶液中可稳定存在)‎ ‎ 考点3：　等电子体 ‎【基础梳理】‎ ‎1. 等电子原理 ‎　　　　数相同、　　　　总数相同的分子或离子互称为等电子体。等电子体结构相似，物理性质相近、化学性质相近。‎ ‎2. 常见的等电子体及空间构型 等电子类型 常见等电子体 空间构型 ‎2原子10电子 N2，CN-，，NO+‎ 直线形 ‎2原子14电子 F2，，Cl2‎ 直线形 ‎3原子16电子 CO2，N2O，CNO-，，N，SCN-，HgCl2，BeCl2(g)‎ 直线形 ‎3原子18电子 O3，SO2，N 折线形 ‎4原子8电子 NH3，PH3，C，H3O+‎ 三角锥形 ‎4原子24电子 SO3(g)，C，N，B，BF3‎ 平面三角形 ‎4原子26电子 S，Cl，Br，I，XeO3‎ 三角锥形 ‎5原子8电子 CH4，SiH4，N，P，B 正四面体形 ‎5原子32电子 CCl4，SiF4，Si，S，Cl 正四面体形 ‎7原子48电子 Al，Si，P，SF6‎ 八面体形 ‎12原子30电子 C6H6，N3B3H6(俗称无机苯)‎ 平面六边形 ‎【举题说法】‎ ‎【例题3】　(高考题组合)‎ ‎(1)(2015·江苏卷)与H2O互为等电子体的一种阳离子为　　　　(填离子符号)。‎ ‎(2)(2014·江苏卷)与OH-互为等电子体的一种分子为　　　　(填化学式)。‎ ‎(3)(2010·江苏卷)CaC2中与互为等电子体，的电子式可表示为　　　　　。‎ ‎(4)(2013·福建卷)阳离子(H3O+)的空间构型为　　　　　。‎ ‎(5)(2014·上海卷)已知CS2与CO2分子结构相似，CS2的电子式是　　　　　　　　。‎ ‎【答案】　(1)H‎2F+　(2)HF　(3)　(4)三角锥形　(5)‎ ‎【解析】　(1)H2O中原子个数为3，价电子总数为8，如果等电子体是阳离子，价电子总数仍为8，电荷变正，元素类型必须改变，核电荷数需增加，中心原子从氧原子变为氟原子，原子个数为3，所以等电子体为H‎2F+。(2)OH-中原子个数是2，价电子总数是8，现在互为等电子体的是一种分子，核电荷数需增加，氧原子变为氟原子，所以等电子体是HF。(3)与中原子总数是2，价电子总数是8，与N2互为等电子体，N2的电子式是的电子式为 。(4)H3O+中含有3个原子，且其价电子数是8，与之互为等电子体的一种分子是NH3，而NH3的空间构型是三角锥形。(5)CS2与CO2互为等电子体，CS2与CO2分子结构相似，CO2分子中含有两个碳氧双键，所以推出CS2的电子式为。‎ ‎【题组训练3】‎ ‎5. 与H2O互为等电子体的一种阴离子为　　　　(填离子符号)。‎ ‎6. 与CN-互为等电子体的一种分子为　　　　(填化学式)。‎ ‎7. 与CO2互为等电子体的一种离子为　　　　(填离子符号)。‎ ‎8. 与SCN-互为等电子体的一种分子为　　　　(填化学式)。‎ ‎9. (2015·江西景德镇三模)已知Cl为角形，中心氯原子周围有四对价层电子，Cl中心氯原子的杂化轨道类型为　　　　，写出一个Cl的等电子体：　　　　。‎ ‎10. (2015·甘肃第一次诊断)CaCN2中阴离子为C，与C互为等电子体的分子有N2O和　　　　(填化学式)，由此可以推知C的空间构型为　　　　。‎ ‎【核心突破】‎ ‎1. 怎样书写物质对应的等电子体?‎ 序号 方法 示例 ‎1‎ 同族元素上下交换，用相同主族的其他元素去替换，不改变价电子总数，即可得到相应的等电子体 CO2与CS2‎ ‎2‎ 相邻元素左右移动，将同周期元素向左移动，价电子数减少1，将同周期元素向右移动，价电子数增加1，如果同时移动，则价电子数不变 N2变换为CO ‎3‎ 分子、离子变换，可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子，变换过程中注意电荷改变时，伴有元素种类的改变 CH4与N，CO与CN-‎ ‎　　‎ ‎2. 等电子体的运用：等电子体具有相同的结构特征，则等电子体的中心原子的杂化类型、电子式、空间构型相同。用此方法将结构模糊或复杂的分子、离子转化成熟悉的等电子体，然后进行确定。‎ 序号 运用 熟悉的等电子体 陌生的等电子体 ‎1‎ 书写结构式(电子式)‎ N2(N≡N)‎ CO(C≡O)‎ ‎2‎ 判断空间结构 CO2(直线形)‎ N2O(直线形)‎ ‎3‎ 中心原子杂化类型 CCl4(sp3)‎ S(sp3)‎ 考点4：　分子间作用力 ‎【基础梳理】‎ ‎1. 分子间作用力(范德华力)‎ 分子间普遍存在的作用力称为范德华力。分子的　　　　越大，范德华力越大。结构相似时，分子的　　　　　　　越大，范德华力越大。‎ ‎2. 氢键 ‎(1)定义：半径小、吸引电子能力强的原子与　　　　核之间的相互作用叫氢键。通常我们可以把氢键看作一种比较强的　　　　　　，它比范德华力强，但比化学键弱。‎ ‎(2)形成条件：半径小、吸引电子能力强的原子(F、O、N)与H 核。‎ ‎(3)表示方法：X—H…Y(X、Y 可以相同，也可以不同)。‎ ‎(4)存在：可以在分子　　　　形成，也可以在分子　　　　形成。‎ ‎(5)对物质性质的影响：可以使物质的熔、沸点升高，还能影响物质的溶解性，可用于解释一些反常现象。‎ ‎3. 分子的手性异构 若碳原子的四个键分别连接四个不同的原子或原子团，这样的碳原子叫做　　　　　，含有手性碳原子的分子叫做　　　　　。‎ ‎【举题说法】‎ ‎【例题4】　填空：‎ ‎(1)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2)(2011·江苏卷)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因为　　　　　　　　。‎ ‎【答案】　(1)水分子与乙醇分子之间形成氢键 ‎(2)NH3分子间存在氢键 ‎【变式】　(全国高考题汇集)‎ ‎(1)(2013·安徽卷)CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是　　　　　　；H、C、O的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称：　　　　。‎ ‎(2)(2013·福建卷)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka=1.1×10-10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)　　(填“>”或“<”)Ka(苯酚)，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎【核心突破】‎ ‎1. 分子间作用力、氢键和共价键的比较 分子间作用力 氢键 共价键 分类 分子内氢键和分子间氢键 极性键和非极性键 特征 无方向性、无饱和性 有饱和性和方向性 有饱和性和方向性 强度比较 共价键>氢键>分子间作用力 影响因素 ‎①随分子极性的增大而增大 ‎②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越强 对于A—H…B，A、B的电负性越强，半径越小，形成的氢键就越强 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，随着相对分子质量的增加，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：‎ F2H2S、HF>HCl、NH3>PH3‎ ‎①影响分子的稳定性 ‎②共价键的键能越大，分子的稳定性越强 ‎　　‎ ‎2. 相似相溶原理：非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂，难溶于极性溶剂；极性分子构成的物质易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。‎ ‎【随堂检测】‎ ‎1. 填空：‎ ‎(1)H2S分子中共价键键角接近90°，说明分子的空间立体结构为　　　　；CO2分子中的共价键键角为180°，说明分子的空间立体结构为　　　　；NH3分子中共价键键角为107°，说明分子的空间立体结构为　　　　。‎ ‎(2)(2014·福建卷)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有　　　　mol配位键。‎ ‎(3)(2014·海南卷)碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图。‎ 石墨晶体中，层内C—C键的键长为142 pm，而金刚石中键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在间的　　键，而石墨层内的间不仅存在　　键，还有　　键。‎ ‎(4)水是自然界中普遍存在的一种物质，根据下列信息回答问题：‎ ‎①已知2H2OH3O++OH-，H3O+的立体构型是　　　　　　　，中心原子价层电子对数为　　　　。‎ ‎②在OH-、H2O、H3O+、H2O2中均含有的化学键是　　　　(填字母)。‎ A. 共价键　　　　B. σ键　　　　C. 离子键 ‎2. (1)SCN-、N的原子数都为3，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第2周期两种元素组成的　　　　分子的结构相同，微粒呈　　　　形，中心原子都采取　　　　　　杂化。‎ ‎(2)C、N等微粒具有相同的通式：　　　　　，它们的价电子总数都是　　　　，因此它们与由ⅥA族两种元素组成的　　　　　　分子的结构相同，呈　　　　　　形，中心原子都采取　　　　　杂化。‎ ‎(3)N2O(笑气)可用作麻醉剂，其与 CO2互为等电子体，已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的空间构型为　　　　　　。‎ ‎3. (2015·四川卷))X、Z、Q、R、T、U分别代表原子序数依次增大的短周期元素。X和R属同族元素；Z和U位于ⅦA族；X和Z可形成化合物XZ4；Q基态原子的s轨道和p轨道的电子总数相等；T的一种单质在空气中能够自燃。请回答下列问题：‎ ‎(1)R基态原子的电子排布式是　 。‎ ‎(2)利用价层电子对互斥理论判断TU3的立体构型是　　　　。‎ ‎(3)X所在周期元素最高价氧化物对应水化物中，酸性最强的是　　　　(填化学式)；Z和U的氢化物中沸点较高的是　　　　(填化学式)；Q、R、U的单质形成的晶体，熔点由高到低的排列顺序是　　　　　　(填化学式)。‎ ‎(4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒剂，反应可生成T的最高价含氧酸和铜，该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎【参考答案】‎ ‎【参考答案】‎ 问题思考 问题1　方法一：同族元素上下交换，用相同主族的其他元素去替换，不改变价电子总数，即可得到相应的等电子体。如CO2与CS2。方法二：相邻元素左右移动，将同周期元素向左移动，价电子数减少1，将同周期元素向右移动，价电子数增加1，如果同时移动，则价电子数不变。如N2与CO。方法三：分子、离子变换，可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子，变换过程中注意电荷改变时，伴有元素种类的改变。如CH4与N，CO与CN-。‎ 问题2　分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。‎ a. 以极性键结合成的双原子分子是极性分子。如：HCl、HF、HBr。‎ b. 以非极性键结合成的双原子分子或多原子分子是非极性分子。如：O2、H2、P4、C60。‎ c. 以极性键结合成的多原子分子，有的是极性分子，也有的是非极性分子。‎ d. 多原子分子的极性，应由键的极性和分子的空间构型共同来决定。当分子中各个键的极性的向量和等于零时(结构对称)，是非极性分子，如CO2、BF3、CCl4；当分子中各个键的极性向量和不等于零时(结构不对称)，是极性分子，如SO2、NH3、H2O。‎ 基础梳理 ‎【考点1】　1. 共用电子对　饱和性　方向性　极性共价键　非极性共价键　不同种原子间　同种原子间 ‎2. 键能、键长、键角　键能　键长　键角　大　短 ‎3. 配位键　配位化合物　配合物 ‎【考点2】　1. 不重合　(2)V形　直线形　三角锥形　平面正三角形　四面体　正四面体 ‎2. 直线形　C2H2、BeCl2、CO2　BF3、SO3　C2H4、苯　正四面体形　CH4　三角锥形　NH3　V形　H2O ‎【考点3】　1. 原子　价电子 ‎【考点4】　1. 极性　相对分子质量 ‎2. (1)H　分子间作用力　(4)之间　内部 ‎3. 手性碳原子　手性分子 趁热打铁，事半功倍。请同学们及时完成《配套检测与评估》中的练习。‎ ‎【课后检测】‎ 课时42　分子结构与性质 ‎1. 填空：‎ ‎(1) 与N互为等电子体的一种分子为　　　　(填化学式)。‎ ‎(2) 与CO互为等电子体且带1个单位负电荷的阴离子为　　　　　。‎ ‎(3) 与CO互为等电子体的一种分子为　　　　　　　　(填化学式)，1 mol CO中含有的σ键数目为　 。‎ ‎(4) 与SO3互为等电子体的离子与分子分别为　　　　、　　　　(填化学式)。‎ ‎(5) N的空间构型为　　　　　　　　　　　。‎ ‎(6) Cl的空间构型为　　　　　，与Cl互为等电子体的一种分子为　　　　　　　。‎ ‎(7) SCN-与N2O互为等电子体，则SCN-的电子式为　　　　　　　　。‎ ‎(8) S的空间构型为　　　　　，写出一种与S互为等电子体的分子的化学式：　　　　　　。‎ ‎2. (2015·苏州调研)已知：硫酸铜溶液中滴入氨基乙酸钠(H2N—CH2—COONa)即可得到配合物A。其结构如右图。‎ ‎(1) 元素C、N、O的第一电离能由大到小的排列顺序为　 。‎ ‎(2) 配合物A中碳原子的轨道杂化类型为　　　　。‎ ‎(3) 1mol氨基乙酸钠(H2N—CH2—COONa)中含有σ键的数目为　　　　。‎ ‎(4) 氨基乙酸钠分解产物之一为二氧化碳。写出二氧化碳的一种等电子体：　　　　　　　　(填化学式)。‎ ‎3. 能源问题日益成为制约经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。‎ ‎ ‎ 图1 图2‎ ‎(1) 富勒烯衍生物具有良好的光电性能。富勒烯(C60)的结构如图1，分子中碳原子轨道的杂化类型为　　　　；1 mol C60分子中σ键的数目为　　　　　。‎ ‎(2) 多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓、硫化镉、碲化镉及铜铟硒薄膜电池等。‎ ‎①第一电离能：As　　　　　(填“>”、“<”或“=”)Se。‎ ‎②二氧化硒分子的空间构型为　　　　　　　。‎ ‎(3) 金属酞菁配合物可应用于硅太阳能电池中，一种金属镁酞菁配合物的结构如图2，请在图中用箭头表示出配位键的位置。‎ ‎4. (2014·山东卷)石墨烯[如图(a)所示]是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯[如图(b)所示]。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ ‎ ‎(a)石墨烯结构 (b)氧化石墨烯结构 ‎(1) 图(a)中，1号C与相邻C形成σ键的个数为　 。‎ ‎(2) 图(b)中，1号C的杂化方式是　　　　，该C与相邻C形成的键角　　　　 (填“>”、“<”或“=”)图(a)中1号C 与相邻C形成的键角。‎ ‎(3) 若将图(b)所示的氧化石墨烯分散在H2O中，则氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有　　　　(填元素符号)。‎ ‎5. 硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如下图所示。‎ ‎(1) 在Xm-中，硼原子轨道的杂化类型有　　　　；配位键存在于　　　　(填原子的数字标号)原子之间；m=　　　　(填数字)。‎ ‎(2) 硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成，它们之间存在的作用力有　　　　(填字母)。‎ A. 离子键 　　B. 共价键 　　C. 金属键 D. 范德华力 　　　　E. 氢键 ‎6. (2012·浙江卷改编)‎ ‎(1) 下列物质变化只与范德华力有关的是　　　　(填字母)。‎ A. 干冰熔化 B. 乙酸汽化 C. 乙醇与丙酮混溶 D. 溶于水 E. 碘溶于四氯化碳 F. 石英熔融 ‎(2) 下列物质中，只含有极性键的分子是　　　　，既含离子键又含共价键的化合物是　　　　；只存在σ键的分子是　　　　，同时存在σ键和π键的分子是　　　　。(填字母)?‎ A. N2 B. CO‎2 ‎C. CH2Cl2 D. C2H4‎ E. C2H‎6 ‎ F. CaCl‎2 ‎G. NH4Cl ‎7. 用Cr3+掺杂的氮化铝是理想的LED用荧光粉基质材料，氮化铝可由氯化铝与氨经气相反应制得。‎ ‎(1) 氯化铝易升华，其双聚物Al2Cl6结构如右图所示。在Al2Cl6中存在的化学键有　　　(填字母)。‎ a. 离子键　　b. 共价键　　c. 配位键　　d. 金属键 ‎(2) 一定条件下用Al2O3和CCl4反应制备AlCl3的反应为Al2O3+3CCl42AlCl3+3COCl2。其中，COCl2分子的空间构型为　　　　。一种与CCl4互为等电子体的离子为　　　　(填离子符号)。‎ ‎(3) AlCl3在下述反应中作催化剂。分子③中碳原子的杂化类型为　　　　。‎ ‎8. 原子序数依次增大的X、Y、Z、Q、E五种元素中，X元素原子核外有三种不同的能级且各个能级所填充的电子数相同，Z是地壳中含量(质量分数)最高的元素，Q原子核外的M层中只有两对成对电子。请用元素符号或化学式回答下列问题：‎ ‎(1) X、Y、Z的第一电离能由小到大的顺序为　　　　　　　　　　　。‎ ‎(2) 已知Y与XQ2互为等电子体，则1 mol Y中含有π键数目为　　　　　　。‎ ‎(3) Z的气态氢化物沸点比Q的气态氢化物高得多，其原因是　　　　　　　　　　。‎ ‎(4) X、Z与氢元素可形成化合物H2X2Z4，常用作工业除锈剂。H2X2Z4分子中X的杂化方式为　　　　。‎ ‎9. 工业上用CO2和NH3为原料合成尿素，尿素的分子式为CO(NH2)2。尿素可用于制有机铁肥，主要代表物有三硝酸六尿素合铁(Ⅲ)，化学式为 [Fe(H2NCONH2)6](NO3)3。‎ ‎(1) C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是　　　　　　　。‎ ‎(2) 尿素分子中C和N原子的杂化方式分别是　 。‎ ‎(3) N中H—N—H键角比NH3中H—N—H键角大，原因为　　　　　　　　　　　　　　　。‎ ‎10. 波尔多液是果农常用的一种杀菌剂。氯吡苯脲是一种西瓜膨大剂(植物生长调节剂)，其组成结构和物理性质见下表。‎ 分子式 结构简式 外观 熔点 溶解性 C12H10ClN3O 白色结晶粉末 ‎170~‎‎172 ℃‎ 易溶于水 回答下列问题：‎ ‎(1) 氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为　　　　。‎ ‎(2) 氯吡苯脲晶体中，微粒间的作用力类型有　　　　(填字母)。‎ A. 离子键　　　　 B. 金属键 C. 极性键 D. 非极性键 E. 配位键　　　　　F. 氢键 ‎(3) 查文献可知，可用2-氯-4-氨吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。‎ 反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂　　　　个σ键、断裂　　　　个π键。‎ ‎【课后检测答案】‎ 课时42　分子结构与性质 ‎1. (1) N2O(或CO2、CS2等)‎ ‎(2) CN-‎ ‎(3) N2　1 mol ‎(4) N(或C)　BF3(或COCl2)‎ ‎(5) 平面正三角形 ‎(6) 正四面体　CCl4(或SiF4)‎ ‎(7) ‎ ‎(8) 正四面体　CCl4(或SiF4)‎ ‎【解析】　(1) N中含有3个原子，且其价电子数是16，互为等电子体的一种分子是N2O或CO2或CS2等。(2) CO中含有2个原子，且其价电子数是10，互为等电子体的是阴离子，电荷变负离子，核电荷数需减少，一个原子从氧原子变为氮原子，是CN-。(3) 与CO互为等电子体的一种分子为N2，而N2的结构式是N≡N，一个分子中含有一个σ键和两个π键。(4) SO3中含有4个原子，且其价电子数是24，互为等电子体的是阴离子，电荷变化为阴离子，核电荷数需减少1，一个原子从硫原子变为氮原子，是N；核电荷数需减少2‎ ‎，一个原子从硫原子变为碳原子，是C；互为等电子体的分子有BF3或COCl2。(5) N与SO3互为等电子体，而SO3的空间构型是平面正三角形。(6) Cl中含有5个原子，且其价电子数是32，与之互为等电子体的一种分子是CCl4或SiF4，而CCl4空间构型是正四面体形。(7) N2O与CO2互为等电子体，而CO2的电子式为，SCN-的电子式为。(8) S的原子数为5，价电子数为32，与之互为等电子体的一种分子是CCl4或SiF4。‎ ‎2. (1) N>O>C ‎(2) sp3、sp2‎ ‎(3) 8 mol ‎(4) N2O(或SCN-、等)‎ ‎【解析】　(1) 同周期元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但N元素原子的2p能级处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻的元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的排列顺序是N>O>C。(2) 配合物A分子中一种碳有CO键，碳的杂化方式为sp2杂化，另一种碳周围都是单键，碳的杂化方式为sp3杂化。(3) 共价单键为σ键，共价双键中一个是σ键、一个是π键，1个 H2N—CH2—COONa中含有8个σ键，所以1 mol氨基乙酸钠中含有σ键的数目为8 mol。(4) 一个二氧化碳分子中原子个数为3个，价电子数为16，原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体，则CO2的等电子体有N2O、SCN-、等。‎ ‎3. (1) sp2　90 mol　(2) ①> ②V形　(3) 如下图 ‎【解析】　(1) 根据富勒烯(C60)的结构可以知道，碳原子形成了两个碳碳单键和一个碳碳双键，没有孤对电子，所以碳原子的杂化类型为sp2；1 mol C60分子中σ键的数目60 mol×3÷2=90 mol。(2) As与Se 同周期，由于As原子结构中p轨道为半充满结构，比较稳定，所以第一电离能As大于Se；二氧化硒分子与二氧化硫互为等电子体，二氧化硫为V形分子，所以二氧化硒分子的空间构型也为V形。(3) 金属镁酞菁配合物存在两种形式的氮原子，一种氮原子形成氮碳双键，含有孤对电子与镁形成配位键；另一种氮原子形成氮碳单键，与镁形成共价键。‎ ‎4. (1) 3　(2) sp3　<　(3) O、H ‎【解析】　(1)由图(a)可知，1号C与另外3个碳原子形成3个σ键。(2)图(b)中1号C与3个碳原子、1个氧原子共形成4个σ键，其价层电子对数为4，C的杂化方式为sp3；该C与相邻C的键角约为109°28'，图(a)中1号C采取sp2杂化，碳原子间夹角为120°。(3)氧化石墨烯中“—OH”的O可与H2O中的H形成氢键，氧化石墨烯中“—OH”的H可与H2O中的O形成氢键，氧化石墨烯中可与H2O形成氢键的原子有O、H。‎ ‎5. (1) sp2、sp3　4，5(或5，4)　2　(2) ADE ‎【解析】　(1) 由图看出，阴离子中B原子的价键有平面形和四面体形，则硼原子轨道的杂化类型分别为sp2、sp3；4号B原子三个sp3杂化轨道与除5号外的三个O原子形成σ键后还有一个空轨道，而5号O原子提供孤电对形成配位键；数图中各原子个数写出其化学式为H4B4，H为+1价，B为+3价，O为-2价，据正、负化合价代数和为0可求m=2。(2) 硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成，则它们之间有离子键、范德华力和氢键，故选A、D、E。‎ ‎6. (1) AE　(2) BC　G　CE　ABD ‎【解析】　(1)干冰为分子晶体，熔化时只需破坏范德华力；乙酸、乙醇分子间均存在范德华力和氢键。与水分子间存在范德华力和氢键，因此B、C、D三者变化过程中均需克服两种作用力；碘为分子晶体，溶于四氯化碳的过程中只需克服范德华力；石英为原子晶体，熔融过程中共价键被破坏。(2)只含极性键的分子有CO2、CH2Cl2；既含离子键又含共价键的化合物必须是含“根”的离子化合物，只有NH4Cl符合；共价单键为σ键，双键或三键中有一个σ键、其余为π键，因此只存在σ键的分子有CH2Cl2、C2H6；同时存在σ键和π键的分子有N2、CO2、C2H4。‎ ‎7. (1) bc　(2) 平面三角形　S(或P或Cl或Si)　(3) sp2和sp3‎ ‎【解析】　(1) Al2Cl6中含有共价键和配位键。(2) COCl2分子中碳氧之间形成双键，碳氯之间形成单键，所以中心碳原子采取sp2杂化，空间构型是平面三角形；CCl4分子中原子个数是5，价电子数是32，与CCl4互为等电子体的离子为S或P或Cl或Si。(3) 分子③中有碳氧双键、碳碳双键，所以中心碳原子杂化类型为sp2，还有碳碳单键，中心碳原子杂化类型为sp3。‎ ‎8. (1) CO>C ‎(2) sp2、sp3‎ ‎(3) NH3中N原子含有1对孤对电子，N中N原子没有孤对电子，N中N—H键之间的排斥力较小 ‎【解析】　(1) 同周期元素自左而右第一电离能呈增大趋势，N元素原子的2p能级有3个电子，为半满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：N>O>C。(2) 由尿素分子的结构式可知，尿素分子中C原子成2个C—N键、1个CO键，没有孤对电子，杂化轨道数目为3，C原子采取sp2杂化；N原子成3个单键，含有1对孤对电子，杂化轨道数为4，N原子采取sp3杂化。(3) NH3中N原子含有1对孤对电子，N中N原子没有孤对电子，N中N—H键之间的排斥力较小，故N中H—N—H键角大。‎ ‎10. (1) sp2、sp3‎ ‎(2) CDF ‎(3) NA　NA ‎【解析】　(1) 氮原子在氯吡苯脲中以2种形式出现，N—C和NC，前者为sp3杂化，后者为sp2杂化。(3) 反应过程中，异氰酸苯酯断裂的是NC键中1个π键，2-氯-4-氨吡碇断裂的是1个σ键。‎ ‎ ‎