高考化学二轮精品教学案132分子结构与性质.docx
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高考化学二轮精品教学案132分子结构与性质
2019高考化学二轮精品教学案：
13.2分子结构与性质
【2018高考考纲解读】
考纲导引
考点探究
1.了解共价键的主要类型
键和
键，能用键长、键能和键角等说明简单分子的某些性质
2.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离子的空间结构。
3.了解简单配合物的成键情况。
4.了解化学键合分子间作用力的区别。
5.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含氢键的物质。
1.共价键
2.分子的立体构型
3.分子的性质
【重点知识梳理】
一.共价键
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核间距，键长越短，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、
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。
二.分子的立体构型
1、分子构型与杂化轨道理论
杂化轨道的要点
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，形成分子的空间形状不同。
分子构型
杂化轨道理论
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
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。
分
子
构
型
价层
电子
对互
斥模
型
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
3.配位化合物
〔1〕配位键与极性键、非极性键的比较
〔2〕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。
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，如F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4
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，如熔沸点：
H2O＞H2S，HF＞HCl，NH3＞PH3
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的分子、
（2）非极性分子：
正电中心和负电中心重合的分子、
3、溶解性
（1）“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、假设存在氢键，那么溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好、
（2）“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、
【高频考点突破】
考点一：
化学键与分子构型
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。
（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
考点二：
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、回答以下问题：
（1）由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，以下分子①BC2②BA4③A2C2④BE4，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）、
（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）C6H6H2O大于（4）SiCl4>CCl4>CH4（5）HClO4>HClO3>HClO2>HClO
【高考真题解析】
【2018高考】
〔2018·上海〕4、PH3是一种无色剧毒气体，其分于结构和NH3相似，但P-H键键能比N—H键键能低。
以下判断错误的选项是
A、PH3分子呈三角锥形
B、PH3分子是极性分子
C、PH3沸点低于NH3沸点，因为P－H键键能低
D、PH3分子稳定性低于NH3分子，因为N－H键键能高
〔2018·福建〕30、[化学一物质结构与性质]〔13分〕
（1）元素的第一电离能：
Al＿Si〔填“>”或“<"〕。
（2）基态M矿＋的核外电子排布式为＿。
（3）硅烷〔SinH2n+2〕的沸点与其相对分子质量的变化关系如右图所示，呈现这种变化关系的原因是＿。
（4〕硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子Xm-〔含B、0、H三种元素〕的球棍模型如右下图所示：
①在Xm-中，硼原子轨道的杂化类型有；配位键存在于原子之间〔填原子的数字标号〕;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〔填序号〕。
A.离子键B.共价键C.金属键D.范德华力E.氢键
〔3〕硅烷形成的晶体是分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高。
〔4〕①由球棍模型可以看出，黑球为B原子，灰球为O原子，小黑球为H原子。
2号B原子形成3个键，采取sp2杂化，4号B原子形成4个键，采取sp3杂化；4号B原子三个sp3杂化轨道与除5号外三个O原子形成σ键后还有一个空轨道，而5号O原子能提供孤电子对而形成配位键；由图示可以看出该结构可以表示为[B4H4O9]m-，其中B为+3价，O为-2价，H为+1价，根据化合价可知m=2。
②在晶体中Na+与Xm+之间为离子键，H2O分子间存在范德华力，而该阴离子能与水分子形成氢键。
〔2018·海南〕[选修3——物质结构与性质]（20分）
19-I〔6分〕以下有关元素锗及其化合物的表达中正确的选项是
A、锗的第一电离能高于碳而电负性低于碳
B、四氯化锗与四氯化碳分子都是四面体构型
C、二氧化锗与二氧化碳都是非极性的气体化合物
D、锗和碳都存在具有原子晶体结构的单质
19-II（14分）铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。
回答以下问题：
（1）铜原子基态电子排布式为；
（2）用晶体的x射线衍射法可以测得阿伏加德罗常数。
对金属铜的测定得到以下结果：
晶胞为面心立方最密堆积，边长为361pm。
又知铜的密度为9.00g·cm-3，那么铜晶胞的体积是
cm3、晶胞的质量是g，阿伏加德罗常数为（列式计算，己知Ar（Cu）=63.6）；
（3）氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构（如下图），a位置上Cl原子的杂化轨道类型为。
其中一种化合物的化学式为KCuCl3，另一种的化学式为；
（4）金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是，反应的化学方应程式为。
【答案】〔1〕1s22s22p63s23p63d104s1；〔2〕4.70×10-23；4.23×10-22；NA=63.6g.mol-1/〔0.25×4.23×10-22g〕=6.01×10-23；〔3〕sp3；K2CuCl3；〔4〕过氧化氢为氧化剂，氨与Cu形成配离子，两者相互促进使反应进行；Cu+H2O2+4NH3=Cu（NH3）42++2OH-。
【解析】：
〔1〕根据铜元素在周期表中的位置：
第四周期第IB族，其核外电子排布式为：
1s22s22p63s23p63d104s1；〔2〕根据晶胞的边长，其体积为a3，即4.70×10-23cm3；晶胞的质量=体积×密度，故其质量为4.23×10-22g；在一个体心晶胞含4个铜原子，故铜的摩尔质量=1/4×晶胞质量×NA，可知NA=63.6g.mol-1/〔0.25×4.23×10-22g〕=6.01×10-23；〔3〕a位置上Cl原子的杂化轨道类型为：
sp3；一种化合物的化学式为KCuCl3，其中铜元素为+2价，故另一种化合物中铜为+1价，其化学式为：
K2CuCl3；〔4〕题中给出了两物质和铜单独不反应，而同时混合能反应，说明两者能互相促进，其中过氧化氢为氧化剂，氨与Cu形成配离子，两者相互促进使反应进行；方程式可表示为：
Cu+H2O2+4NH3=Cu（NH3）42++2OH-。
【考点定位】此题以铜元素及其化合物为载体，综合考查了物质结构与性质模块的主干知识。
〔2018·江苏〕A、[物质结构与性质]
一项科学研究成果说明，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。
Mn2＋基态的电子排布式可表示为。
NO3-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。
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。
1molCO2中含有的σ键数目为。
（3）向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）4]2-。
不考虑空间构型，[Cu（OH）4]2-的结构可用示意图表示为。
【答案】
〔2018·全国新课标卷〕37.【选修3物质结构与性质】〔15分〕
VIA族的氧、硫、硒（Se）、碲（Te）等元素在化合物中常表现出多种氧化态，含VIA族元素的化台物在研究和生产中有许多重要用途。
请回答以下问题：
〔1〕S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是；
〔2〕原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离
子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为；
〔3〕Se原子序数为，其核外M层电子的排布式为；
〔4〕H2Se的酸性比H2S〔填“强”或“弱”〕。
气态SeO3分子的立体构型
为，SO32-离子的立体构型为；
〔5〕H2SeO3的K1和K2分别为2.7xl0-3和2.5xl0-8，H2SeO4第一步几乎完全电离，
K2为1.2X10-2，请根据结构与性质的关系解释：
①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：
；
②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：
〔6〕ZnS在荧光体、光导体材料、涂料、颜料等行业中应用广泛。
立方ZnS晶体结构如下图所示，其晶胞边长为540.0pm、密度为〔列式并计算〕，a位置S2-离子与b位置Zn2+离子之间的距离为pm〔列示表示〕
【解析】〔1〕因为S8为环状立体结构，键角为120°，所以轨道杂化方式为SP3。
〔2〕根据同主族电离能变化规律，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为O＞S＞Se.〔3〕Se原子序数为34，其核外M层电子的排布式为3s23p63d10〔4〕原子半径越大，氢化物越容易电离出氢离子，所以H2Se的酸性比H2S强。
气态SeO3分子的立体构型为正四面体，SO32-离子的立体构型为平面三角形。
〔5〕①H2SeO4和H2SeO3第一步电离产生的氢离子抑制第二步电离，所以第一步电离程度大于第二步电离程度。
②H2SeO3中Se的化合价为+4，H2SeO4中Se的化合价为+6，正电性更高，导致Se-O-H中O的电子更向Se偏移，越易电离出氢离子。
〔6〕
【考点定位】原子的结构与性质、分子的结构与性质、晶体结构与性质、晶体的计算
〔2018·山东〕32、〔8分〕【化学——物质结构与性质】金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。
〔1〕以下关于金属及金属键的说法正确的选项是_______。
A、金属键具有方向性和饱和性
B、金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用
C、金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
D、金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
〔2〕Ni是元素周期表中第28号元素，第二周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是______。
〔3〕过渡金属配合物Ni〔CO〕的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，那么n=______。
CO与N2结构相似，CO分子内o-建于π键个数之比为________。
〔4〕甲醛〔H2C＝O〕在Ni催化作用下加氢可得甲醛〔CH2OH〕。
甲醛分子内C原子的杂化方式为________，甲醛分子内的O—C—H键角_______〔填“大于”“等于”或“小于”〕甲醛分子内的O—C—H键角。
1.〔2017·安徽高考·7〕科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的
〔如下图〕。
该分子中N-N-N键角都是108.1°，以下有关
的说法正确的选项是
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
【答案】选C。
【解析】解答此题时应与熟悉的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.〔2017·海南高考·19－I〕以下分子中，属于非极性的是
A、SO2B、BeCl2C、BBr3D、COCl2
3.〔2017山东卷〕以下说法正确的选项是
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.〔2017江苏卷〕13、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。
以下说法正确的选项是
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
【答案】BC
【解析】此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，此题选C项。
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〕
以下推断不正确的选项是
6.〔2017·福建高考·30〕[化学—物质结构与性质]
氮元素可以形成多种化合物。
回答以下问题：
〔1〕基态氮原子的价电子排布式是__________________。
〔2〕C、N、O三种元素第一电离能从大到小的顺序是_________________。
〔3〕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：
假设该反应中有4molN—H键断裂，那么形成的
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，那么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
（4）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。
以下分子或离子中，能被该有机化合物识别的是________________〔填标号〕。
a.CF4b.CH4c.NH4+d.H2O
7.〔2017·山东高考·32〕【化学-物质结构与性质】
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，CaO晶体密度为ag
cm-3,
表示阿伏加德罗常数，那么CaO晶胞体积为Cm3。
〔3〕SP3杂化。
因为孤电子对和孤电子对的排斥力大于孤电子对和成键电子的排斥力，水分子中有两对孤电子对，排斥力较大，水合氢离子中只有一对孤对电子，排斥力较小，所以H3O+中H-O-H键角比H2O中H-O-H键角大。
〔4〕因为CaO与NaCl的晶胞同为面心立方结构。
所以一个晶胞中有四个钙离子和四个氧离子，根据M（CaO）=56g/mol，那么一个CaO的质量m〔CaO〕=56/NAg。
V（CaO晶胞）=质量/密度=4×m〔CaO〕/ag·cm-3=224/aNA.cm3
8.〔2017福建卷〕30、[化学-物质结构与性质]〔13分〕
〔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
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。
〔3〕中和生成的
需要浓度为0.1200mol
溶液25.00ml，那么可以得出
的物质的量为0.12×25.00×10-3=0.0030mol，所以x=0.0030/0.0015=2；
的化合价为+3价，x=2可以得知n=1，即该配离子的化学式为
.
【当堂巩固】
【一】选择题
1、在乙烯分子中有5个σ键和1个π键，它们分别是（）
A、sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
B、sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
C、C—H之间是sp2杂化轨道形成σ键，C—C之间是未杂化的2p轨道形成π键
D、C—C之间是sp2杂化轨道形成σ键，C—H之间是未杂化的2p轨道形成π键
解析：
在乙烯分子中，每个碳原子的2s轨道与2个2p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道，其中2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成C—Hσ键，另外1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C—Cσ键；2个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成1个π键。
答案：
A
3、在硼酸[B（OH）3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。
那么分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是（）
A、sp，范德华力B、sp2，范德华力
C、sp2，氢键D、sp3，氢键
解析：
由石墨的晶体结构知C原子为sp2杂化，故B原子也为sp2杂化，但由于B（OH）3中B原子与3个羟基相连，羟基间能形成氢键，故同层分子间的主要作用力为氢键。
答案：
C
4、以下推论正确的选项是（）
A、SiH4的沸点高于CH4，可推测PH3的沸点高于NH3
B、NH
为正
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