分子结构与性质知识归纳.docx
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分子结构与性质知识归纳
《分子结构与性质》知识归纳
一.共价键
1.共价键的本质及特征：
共价键的本质是在原子之间形成，其特征是具有和性。
2.共价键的类型①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键；②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键；③按原子轨道的重叠方式分为δ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。
注意①δ键由S轨道或p轨道“头碰头”重叠而成，有s-s型，s_p型和p_p型，δ键的强度较大，其中s-s型不具有方向性；②π键由两个p轨道“肩并肩”重叠形成，π键的电子云具有镜像对称性，不可以旋转，不如δ键牢固，较易断裂。
3.键参数①键能：
气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。
②键长：
形成共价键的两个原子之间的平均核间距，键长越短，键能越大，共价键越稳定。
③键角：
在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。
④键参数对分子性质的影响：
键长越短，键能越大，分子越稳定．（注意F-F、O=O键长小但键能也小的原因）
4.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，它们的许多性质相近，空间构型相同。
二.分子的立体构型
1．分子构型与杂化轨道理论当原子成键时，原子内部能量相近的价电子轨道相互混杂，形成一组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，形成分子的空间形状不同。
杂化轨道只能容纳孤电子对和σ键电子对。
杂化轨道类型有sp、sp2、sp3等。
判断杂化方式只需找出判断对象的孤电子对数和σ键电子对数，就是其杂化轨道数。
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
空间构型
实例
sp
BeCl2
sp2
BF3
sp3
CH4
2分子构型与价层电子对互斥模型
价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。
（1）当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；
（2）当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致，要考虑共用电子对的斥力小于孤电子对；⑶当原子结合几个原子时其δ键电子对数就是几，孤电子对数=（中心原子价电子数-结合原子所能接受电子数×结合原子的个数）/2。
价电子对=键电子对数+孤电子对数；⑷若所判断微粒为离子时，阳离子减去其所带电荷数，阴离子则加上所带电荷数。
电子对数
成键对数
孤对电子数
电子对空间构型
分子空间构型
实例
2
BeCl2
3
BF3
SnBr2
4
CH4
NH3
H2O
3.配位化合物
（1）配位键与极性键、非极性键的比较
⑵配位化合物①定义：
金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。
②组成：
如[Ag（NH3）2]OH，中心离子为Ag+，配体为NH3，配位数为2。
⑶形成配合物对物质性质的改变①颜色的改变，如Cu2+水分子和氨分子形成的配离子；②溶解度的改变，如AgCl形成[Ag（NH3）2]+。
⑷配合物的组成一般中心离子的配位数为2、4、6.内界较稳定，在溶液中一般不电离。
三.分子的性质
1.分子间作用力的比较
范德华力
氢键
共价键
概念
物质分子之间普遍存在的一种相互作用的力，又称分子间作用力
由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力
原子间通过共用电子对所形成的相互作用
作用粒子
分子或原子（稀有气体）
氢原子，氟、氮、氧原子（分子内、分子间）
原子
特征
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，氢键键能越大
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。
分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增大，分子内则反之。
①影响分子的稳定性
②共价键键能越大，分子稳定性越强
2．分子的极性
（1）极性分子：
正电中心和负电中心不重合，键的极性向量和不为零的分子．
（2）非极性分子：
正电中心和负电中心重合，键的极性向量和为零的分子。
⑶判断方法：
中心原子化合价法和合力为零法。
⑷极性分子可以含有非极性键，非极性分子可以含有极性键。
3．溶解性⑴外界条件：
温度、压强等；
（2）“相似相溶”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；⑶“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小；⑷若溶质和溶剂间能够形成氢键，则溶解度增大；⑸与溶剂发生反应也可以使溶解度增大。
4．手性:
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。
5．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（一般n＞2时为强酸），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（即非羟基氧个数越多酸性越强），如HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4.
注意特例H3PO3中有一个非羟基氧，
要点透析
类型一：
化学键与分子构型
例1、A、B、C、D四种元素处于同一短周期，在同族元素中，A的气态氢化物的沸点最高，B的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的，C的电负性介于A、B之间，D与B相邻。
（1）C的原子的价电子排布式为_______________________。
（2）在B的单质分子中存在___________个键，_____个_____键。
（3）已知B的气态氢化物很容易与H+结合，B原子与H+间形成的键叫_____，形成的离子的立体构型为__________，其中B原子采取的杂化方式是____________________。
（4）在A、B、C、D四种元素形成的电子数相同的四种氢化物中沸点最低的是_____（写分子式），其沸点显著低于其他三种氢化物的原因是：
_______________________________。
类型二：
微粒间作用力及对物质性质的影响
短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的最外层电子排布可表示为：
A：
asa，B：
bsbbpb，C：
csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素．回答下列问题：
（1）由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2 ②BA4 ③A2C2④BE4，其中属于极性分子的是________（填序号）．
（2）C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是_________________________________________.（3）B、C两元素能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式分别为________、________.DE4在前者中的溶解性________（填“大于”或“小于”）在后者中的溶解性．（4）BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为______________________________________（填化学式）．（5）A、C、E三种元素可形成多种含氧酸，如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等，以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为：
________________________________________（填化学式）．
高考真题
1.（2011·安徽高考）科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的
（如图所示）。
已知该分子中N-N-N键角都是108.1°，下列有关
的说法正确的是（）
A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键
B.分子中四个氮原子共平面
C.该物质既有氧化性又有还原性
D.15.2g该物质含有6.02×
个原子
2.（2011·海南高考）下列分子中，属于非极性的是（）
A．SO2B．BeCl2C．BBr3D．COCl2
3.（2010山东卷）下列说法正确的是（ ）
A．形成离子键的阴阳离子间只存在静电吸引力
B．HF、HCL、HBr、HI的热稳定性和还原性从左到右依次减弱
C．第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强
D．元素周期律是元素原子核外电子排布周期性变化的结果
4.（2010江苏卷）13．已知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A、E的单质在常温下呈气态，元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D的合金是日常生活中常用的金属材料。
下列说法正确的是（）（双选）
A．元素A、B组成的化合物常温下一定呈气态
B．一定条件下，元素C、D的最高价氧化物对应的水化物之间能发生反应
C．工业上常用电解法制备元素C、D、E的单质
D．化合物AE与CE古有相同类型的化学键
5.（09北京卷12）由短周期元素组成的中学常见无机物A、B、C、D、E、X存在如在右图转化关系（部分生成物和反应条件略去）下列推断不正确的是（）
A．若X是
，C为含极性键的非极性分子，则A一定是氯气，且D和E不反应
B．若A是单质，B和D的反应是
，则E一定能还原
C．若D为CO，C能和E反应，则A一定为
，其电子式是
D．若D为白色沉淀，与A摩尔质量相等，则X一定是铝盐
6.（2011·福建高考）氮元素可以形成多种化合物。
回答以下问题：
⑴基态氮原子的价电子排布式是__________________。
⑵C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_________________。
⑶肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。
①NH3分子的空间构型是________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_____________。
②肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是：
若该反应中有4molN—H键断裂，则形成的
键有___________mol。
③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。
N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内不存在（填标号）a.离子键b.共价键c.配位键d.范德华力
⑷图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点（见图2），分子内存在空腔，能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是________________（填标号）。
a.CF4b.CH4c.NH4+d.H2O
7.（2011·山东高考）氧是地壳中含量最多的元素。
（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为个.
（2）H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为。
（3）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用杂化。
H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大，原因为。
（4）CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构，已知CaO晶体密度为ag
cm-3,
表示阿伏加德罗常数，则CaO晶胞体积为Cm3。
8.（2010福建卷）
（1）中国古代四大发明之一——黑火药，它的爆炸反应为
（已配平）
①除S外，上列元素的电负性从大到小依次为。
②在生成物中，A的晶体类型为，含极性共价键的分子的中心原子轨道杂化类型为。
③已知
与
结构相似，推算HCN分子中
键与
键数目之比为。
（2）原子序数小于36的元素Q和T，在周期表中既处于同一周期又位于同一族，且原子序数
T比Q多2。
T的基态原子外围电子（价电子）排布为，
的未成对电子数是。
（3）在
的水溶液中，一定条件下存在组成为
（n和x均为正整数）的配离子，将其通过氢离子交换树脂（R-H），可发生离子交换反应：
交换出来的
经中和滴定，即可求出x和n,确定配离子的组成。
将含0．0015mol
的溶液，与R-H完全交换后，中和生成的
需浓度为0．1200mol·L-1NaOH溶液25．00ml,该配离子的化学式为。
模拟演练
1.（2011·沈阳模拟）
（1）CH3+、CH3—、CH3-都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是_________。
A.它们均由甲烷去掉一个氢原子所得
B.它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化
C.CH3-与NH3、H3O+互为等电子体，几何构型均为三角锥形
D.CH3+中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面
E.两个CH3—或一个CH3+和一个CH3-结合均可得到CH3CH3
（2）锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用。
①指出锌在周期表中的位置：
第______周期，第_____族，属于_______区。
②葡萄糖酸锌［CH2OH（CHOH）4COO］2Zn是目前市场上流行的补锌剂。
写出Zn2+基态电子排布式______；葡萄糖分子中碳原子杂化方式有__________。
③Zn2+能与NH3形成配离子[Zn（NH3）4]2+。
配位体NH3分子属于___________（填“极性分子”或“非极性分子”）；在[Zn（NH3）4]2+中，Zn2+位于正四面体中心，NH3位于正四面体
的顶点，试在左下图中表示出［Zn（NH3）4］2+中Zn2+与N之间的化学键。
④右上图表示锌与某非金属元素X形成的化合物晶胞，其中Zn和X通过共价键结合，该化合物的化学式为_____。
2.（2011·厦门模拟）A、B、C、D、E、F、G是前四周期的七种元素，其原子序数依次增大。
A的基态原子中没有成对电子；B的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；D及其同主族元素的氢化物沸点变化趋势如图（D的氢化物沸点最高）；F是地壳中含量最高的金属元素；G与F同主族。
请回答下列问题：
（1）写出F元素基态原子的核外电子排布式________；
（2）B、C、D三种元素电负性由大到小的顺序是_________
（用元素符号表示）；
（3）有关上述元素的下列说法，正确的是_____（填序号）；
①CA3沸点高于BA4，主要是因为前者相对分子质量较大
配合物Ni（BD）4常温下为液态，易溶于CCl4、苯等有机溶剂，因此固态Ni（BD）4属于离子晶体
③C的氢化物的中心原子采取sp2杂化
④F单质的熔点高于E单质，是因为F单质的金属键较强⑤比G的原子序数少1的元素第一电离能高于G
（4）CA3分子的空间构型为_______，1molB2A4分子中含有___________个σ键；
（5）ED是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似。
ED的熔点比NaCl高，其原因是__________________。
3.（2011·福建质检）硼酸能够吸收中子，屏蔽核辐射。
硼酸晶体具有层状结构，每一层结构如右图所示。
⑴硼酸晶体属于_______（填“离子晶体”、“分子晶体”或“原子晶体”），B元素的电负性_______元素（填“>”或“<”）。
⑵硼酸晶体中，B的杂化轨道类型是_______。
⑶硼酸晶体中，微粒间的作用力类型有_。
⑷硼酸是一元弱酸，呈酸性的机理是：
硼酸与水作用时，硼原子与水电离产生的OH_以配位键结合形成Y-离子，导致溶液中C（H+）>c（OH-）。
Y-的结构简式是_______；
硼酸与水作用时，每生成一个Y-,断裂_______个
键。
⑸三氟化硼（BF3）水解生成硼酸和氟硼酸（H[BF4]），BF4-的空间结构与CH4相似。
BF4-和BF3中的硼氟键的键长如下表所示：
从表中数据可以看出，BF3中硼氟键的键长比BF4-中硼氟键的键长短，原因可能是_______
。
4.（2011·银川一中模拟）微粒A、B、C为分子，D和F为阳离子，E为阴离子，它们都含有l0个电子；B溶于A后所得的物质可电离出D和E；C是重要的化石能源。
将A、B和含F离子的物质混合后可得D和一种白色沉淀。
G3+离子与Ar原子的电子层结构相同。
请回答：
⑴基态G原子的外围电子排布式是。
在A、B、C这三种分子中，属于非极性分子的有（写化学式）。
⑵下列有关B的说法中正确的是。
（填字母）
a．在配合物中可作为配体b．该分子的稳定性与氢键有关
c．分子中各原子最外层均为8e-的稳定结构d．含1molB的液体中有3mol氢键
⑶根据等电子体原理，D离子的空间构型是，其中心原子轨道的杂化类型是。
⑷构成C的中心原子可以形成多种单质，其中有一种为空间网状结构，右图立方体中心的“●”表示该晶体中的一个原子，请在该立方体的顶点上用“●”表示出与之紧邻的原子。
⑸光谱证实F与烧碱溶液反应有Na[F（OH）4]生成，则Na[F（OH）4]中不存在。
（填字母）
a．金属键b．离子键c．非极性键d．极性键f．配位键g．
键h．
键
答案
共用电子对饱和性方向
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
空间构型
实例
sp
2
180°
直线形
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109°28′
正四面体形
CH4
电子对数
成键对数
孤对电子数
电子对空间构型
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
例1、答案
（1）2s22p4
（2）1 σ 2 π（3）配位键 正四面体 sp3
（4）CH4只有CH4分子间不能形成氢键，其他三种分子间均形成氢键
【解析】根据题给信息，A为短周期元素，其气态氢化物的相对分子质量在同族元素氢化物中不是最大的，而沸点最高，说明A的氢化物可形成氢键，故A可能是N、O、F中的一种，则A、B、C、D为第二周期元素，B的最高价氧化物对应的水化物的酸性在同周期中是最强的，则B为N，C的电负性介于A、B之间，则C为O，A为F；D与B相邻则为碳。
[点评]单键只有σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中含有一个σ键和两个π键。
单键可以旋转，双键和三键不能旋转。
变式题则是从等电子体角度考查。
例2、【解析】 由题给条件可知：
A是H，B是C，C是O，D是Si，E是Cl.
（1）①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子．
（2）C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的重要原因．（3）B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中．（4）BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4>CCl4>CH4.（5）这四种酸分别为HClO、HClO2、HClO3、HClO4，含氧酸的通式可写为（HO）mClOn（m≥1；n≥0），n值越大，酸性越强，故其酸性由强到弱的顺序为：
HClO4>HClO3>HClO2>HClO.
【答案】
（1）③
（2）H2O分子间形成氢键 （3）C6H6 H2O 大于 （4）SiCl4>CCl4>CH4 （5）HClO4>HClO3>HClO2>HClO
高考真题
1、【答案】选C。
【解析】解答本题时应与熟悉的NH3的空间结构对比。
选项
具体分析
结论
A
分子中N、O间形成的共价键为不同元素原子之间形成的共价键，属于极性键
错误
B
的分子结构与NH3相似，分子中四个N原子构成三角锥形
错误
C
该分子的中心元素N呈＋3价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性
正确
D
因为1个
分子含有10个原子，15.2g该物质，即0.1mol含有6.02×1023个原子
错误
2、【答案】选B、C。
【解析】首先判断出分子的构型，然后根据结构是否对称判断分子的极性。
SO2是V形分子，其结构不高度对称，为极性分子；BeCl2的结构式为Cl－Be－Cl，是直线形分子，结构对称，为非极性分子；BBr3是平面正三角形分子，结构对称，为非极性分子；COCl2的结构式为Cl－
－Cl，其结构不高度对称，为极性分子。
３、答案D【解析】离子键是阴阳离子通过静电作用形成的，静电作用包括静电吸引和静电排斥，故A错；因同驻足元素从上到下的非金属性减弱，故HF、HCL、HBr、HI的热稳定性依次减弱，但HF、HCL、HBr、HI的还原性依次增强，故B错；根据元素的非金属性越强，其对应的最高价汉阳算得酸性越强，C错‘因为没有指明是最高价含氧酸；元素周期律的根本原因是元素原子核外电子排布的周期性变化，D正确。
４、【答案】BC【解析】本题主要考查的原子结构与元素周期律的应用。
从题目所给条件可以看出A为N元素、B为C元素、C为Na元素、D为Al元素、E为Cl元素，A项，由C、N元素组成的化合物，在常温下，一般形成的原子晶体，呈固态；B项，其对应的最高价氧化物对应的水化物为NaOH和Al（OH）3,能反应；C项，对于Na、Al、Cl2的制备，在工业上都采用电解的方法；D项，化合物AE和NCl3，为分子晶体，只有共价键，化合物CE为NaCl,是离子晶体，存在离子键。
综上分析可知，本题选C项。
5、【答案】A
6、解答本题要明确如下三点：
（1）肼与氨气的结构相似；
（2）氢键的形成条件和存
在；（3）结构式的书写方法及σ键和π键个数的判断方法。
【解析】
（1）氮原子的最外层有5个电子，其价电子排布式为2s22p3。
（3）①NH3分子中氮原子的杂化方式为sp3不等性杂化，其分子的空间构型为三角锥形；氨基（－NH2）中氮原子的杂化方式也为sp3不等性杂化，其分子的空间构型为V形。
N2H4的结构为H2N－NH2，相当于2个氨基，所以氮原子的杂化方式也为sp3不等性杂化。
②1个N2H4分子含有4个N－H键，有4molN－H键断裂同时生成1.5molN2，N2的结构式为N≡N，含1个σ键和2个π键，所以会形成3molπ键；③N2H6SO4和（NH4）2SO4都是离子晶体，N2H62+和SO42－之间存在离子键，N2H62+中N和H之间形成6个共价键（其中2个配位键），N和N之间形成共价键，SO42－中S和O之间形成共价键，不含范德华力。
（4）H原子连接电负性大，半径小有孤电子对的N、O、F原子时，能够形成氢键，所以CF4和CH4不能形成氢键，由图2可知，4个氮原子处于正四面体的顶点形成4个氢键，需要4个氢原子，所以NH4+能够被该有机化合物识别。
【答案】
（1）2s22p3
（2）N＞O＞C（3）①三角锥形sp3②3③d（4）c
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