选修三第二章分子结构及性质.docx

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选修三第二章分子结构及性质

1、共价键

化学键：

分子中相邻原子之间强烈的相互作用。

离子键：

阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。

共价键：

原子间通过共用电子对形成的化学键。

问1：

你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程吗？

问2：

为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？

一、共价键具有饱和性

按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就共价键的“饱和性”。

H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，

不能形成H3、H2Cl、Cl3分子

价键理论的要点：

1）电子配对原理：

两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对

2）最大重叠原理：

两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定

二、共价键的形成

电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了

1）σ键的形成

（a）.s-sσ键的形成

（b）.s-pσ键的形成

（c）、p-pσ键的形成

σ键：

“头顶头”

2）

π键的形成

π键：

“肩并肩”

镜像对称：

形成π键的电子称为π电子

价键轨道：

由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道

小结：

项 目键型

       σ键

  π键

成键方向

沿轴方向“头碰头”

平行方向“肩并肩”

电子云形状

轴对称

镜像对称

牢固程度

强度大，不易断裂

强度较小，易断裂

成键判断律

共价单键是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，另两个为π键。

三、课堂练习

（1）钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？

你能从原子的电负性差别来理解吗？

讨论后请填写表2-2：

原子

Na        Cl

 H        Cl 

 C      O

电负性

0.93.0

2.13.0

2.53.5

电负性之差（绝对值）

2.1

0.9

1.0

结论：

当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是_____键；而_____键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。

（2）乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个σ键和几个π键组成？

答：

乙烷分子中由7个σ键组成；乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成；乙烯分子中由3个σ键和2个π键组成

四、课堂总结

（1）σ键：

以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。

如H-H键。

类型：

s—sσ、s—pσ、p—pσ等。

（2）π键：

由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。

特点：

肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。

（3）由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道。

（4）判断共价键类型规律：

共价单键是σ键；而共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成

五、课堂小测

（1）下列说法正确的是（B）

A、含有共价键的化合物一定是共价化合物B、分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物

C、由共价键形成的分子一定是共价化合物D、只有非金属原子间才能形成共价键

（2）氮分子中的化学键是（B）

A、3个σ键B、1个σ键，2个π键C、个π键D、个σ键，1个π键

（3）下列说法中正确的是（C）

A、p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成σ键B、p轨道之间以“头对头”重叠可形成π键

C、s和p轨道以“头对头”重叠可形成σ键D、共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的

（4）在氯化氢分子中，形成共价键的原子轨道是（C）

A、氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道B、氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道

C、氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道D、氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道

（5）

2、分子结构与性质

1、形形色色的分子

O2HClH2OCO2

思考:

在O2、HCl这样的双原子分子中存在分子的立体结构问题吗？

何谓“分子的立体结构”？

所谓“分子的立体结构”指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。

1、分子的立体结构是怎样测定的？

分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。

所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。

当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。

通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。

2、分子的立体结构是怎样测定的？

测分子体结构：

红外光谱仪→吸收峰→分析

3、常见代表物结构构型

对ABn型分子，B围绕A成键，则A为中心原子，n值为中心原子结合的原子数

4、分析CO2，H2O，NH3，CH2O，CH4电子式的中心原子价电子层电子对成键情况。

结论：

成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型

孤对电子：

未用于形成共价键的电子对，例氮原子和氢原子形成氨分子时，N提供3个未成对电子与3个H形成3对共用电子对，还有1对电子未与其他原子共用，这对电子就称为孤对电子,例如黑点表示中心原子N与O的孤对电子，而中心原子C无孤对电子

5、填写孤对电子与分子的空间构型关系，中心原子结合的原子数（n值）与分子的空间构型关系

分子的空间构型各不同的原因：

由于分子中的成键电子对及中心原子上的孤对电子对相互排斥，结果趋向尽可能彼此远离，以减小斥力，从而影响了分子的空间构型

二、价层电子对互斥模型（VSEPR模型）

1、内容：

中心原子价电子层电子对（包括成键电子对和未成键的孤对电子对）的互相排斥作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型

注意：

价层电子对相互排斥作用的大小，决定于电子对之间的夹角和电子对的成键情况。

2、一般规律：

①电子对之间的夹角越小，排斥力越大；

②成键电子对受两个原子核的吸引，电子云比较紧缩；孤对电子对只受中心原子的吸引，

电子云较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大。

电子对之间斥力大小的顺序：

孤对电子对—孤对电子对＞孤对电子对—成键电子对＞成键电子对—成键电子对。

③三键、双键比单键包含的电子数目多，所以其斥力大小顺序为：

三键＞双键＞单键

3、电子对数和电子对空间构型的关系：

电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。

4、对于分子中有双键、叁键等多重键时，使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。

或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不包括π键电子。

二、价层电子对互斥模型

1、预测分子构型

一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：

ABn立体结构范例

n=2直线形CO2

n=3平面三角形CH2O

n=4正四面体形CH4

另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。

例如，H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的σ键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形

规律总结

（1）中心原子的价电子都用于成键（无孤对电子），其构型可用预测；n=2,为直线型n=3,为平面三角形n=4四面体形,

（2）中心原子有孤对电子，其要占据中心原子周围的空间，并与互相排斥，使分子呈现不同的立体构型。

三、课堂练习

1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有直线型形和V形，大多数四原子分子采取　　　　平面三角形和三角锥形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是正四面体形。

2、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是＿＿＿　D　

A、H2OB、H3O+C、NH3D、NH4+

3、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大的顺序为＿＿＿　3214　

4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′的是＿＿＿＿C

①CH4②NH4+③CH3Cl④P4⑤SO42-

A、①②③B、①②④C、①②⑤D、①④⑤

5、用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型＿＿＿　D　

A、正四面体形B、V形C、三角锥形D、平面三角形

三、分子的性质

一、键的极性和分子的极性

极性键与非极性键

（1）何谓共价键？

（2）何谓电负性？

（3）分别以H2、HCl为例，探究电负性对共价键有何影响？

1、极性分子与非极性分子

（1）由非极性键构成的分子，正电荷的中心和负电荷的中心怎样分布？

（2）以HCl和CH4为例，分析：

由极性键形成的分子，怎样找正电荷的中心和负电荷的中心？

（3）常见的极性分子和非极性分子有哪些？

如何简单判断？

2、键的极性与分子极性的关系

A、都是由非极性键构成的分子一定是非极性分子。

B、极性键结合形成的双原子分子一定为极性分子。

C、极性键结合形成的多原子分子，可能为非极性分子，也可能为极性分子。

D、多原子分子的极性，应有键的极性和分子的空间构型共同来决定

二、范德华力及其对物质性质的影响

（1）气体在加压或降温是为什么会变为液体、固体？

（2）仔细观察书中表2-4，结合分子结构的特点和数据，能得出什么结论？

（3）怎样解释卤素单质从F2-I2熔、沸点越来越高？

1、对范德华力的理解

①分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。

②分子间作用力只存在于由分子构成的物质之间，离子化合物、圆子化合物、金属之间不存在范德华力。

③分子间作用力范围很小，即分子充分接近时才有相互间的作用力。

④分子的大小、分子的极性对范德华力有显著影响。

结构相似的分子，相对分子质量越大范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越大。

三、氢键及其对物质性质的影响

1、氢键的本质

氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，H原子还能够跟另外一个电负性大的原子Y之间产生静电引力的作用，成为氢键，表示为：

X-H…Y（X、Y为N、O、F）。

2、氢键的特征

氢键既有方向性（X-H…Y尽可能在同一条直线上），又有饱和性（X-H只能和一个Y原子结合）。

氢键的大小，介于化学键与范德华力之间，不属于化学键。

但也有键长、键能。

3、氢键的存在

氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两大类。

一个分子中的X-H与另一个分子的Y结合而成的氢键成为分子间氢键。

如：

水分子之间、甲酸分子之间，以及氨分子与水分子之间等。

一般成直线型。

在某些分子里，如：

邻羟基苯甲醛分子中，O-H与相邻的醛基中的O形成的氢键在分子内部，故称分子内氢键。

不能在一条直线上

4、氢键的形成对化合物性质的影响

（1）对沸点和熔点的影响：

分子间氢键使物质熔、沸点升高。

而分子内氢键使物质的沸点和熔点降低。

（2）对溶解度的影响：

极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的氢键使溶质溶解度增大，而当溶质分子形成分子间氢键使恰好相反。

四、相似相容原理

“凡是分子结构相似的物质，都是易于互相溶解的。

”这是从大量事实总结出来的一条规律，叫做相似相溶原理。

由于分子的极性是否相似对溶解性影响很大，所以，相似相溶原理又可以理解为“极性分子易溶于极性溶剂中，非极性分子易溶于非极性溶剂中。

”

例如：

CCl4是非极性分子，作为溶剂它就是非极性溶剂；而H20是极性分子，所以它是极性溶剂。

Br2、I2等都是非极性分子，所以易溶于CCl4、苯等非极性溶剂，而在水这一极性溶剂中溶解度就很小。

相反，盐类（NaCl等）这些离子化合物可看做是极性最强的，它们就易溶于水而不溶于CCl4、苯等非极性溶剂。

HCl、H2S04是强极性分手，易溶于水而难溶于CCl4。

利用相似相溶原理，有助于我们判断物质在不同溶剂中的溶解性。

1、影响溶解度的因素

（1）内因：

相似相溶原理

（2）外因：

影响固体溶解度的主要因素是温度；影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。

（3）其他因素：

A）如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键越强，溶解性越好。

如：

NH3。

B）溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如：

SO2

5、手性：

一对分子，组成和原子的排列方式完全相同，但如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间无论如何旋转不能重叠，这对分子互称手性异构体。

有手性异构体的分子称为手性分子。

中心原子成为手性原子

1、例如:

乳酸分子CH3CHOHCOOH有以下两种异构体：

六、无机含氧酸分子的酸性

1、把含氧酸的化学式写成（HO）mROn，就能根据n值判断常见含氧酸的强弱。

n＝0，极弱酸，如硼酸（H3BO3）。

n＝1，弱酸，如亚硫酸（H2SO3）。

n＝2，强酸，如硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）。

n＝3，极强酸，如高氯酸（HClO4）

2、无机含氧酸强度的变化本质

含氧酸的强度取决于中心原子的电负性、原子半径、氧化数。

当中心原子的电负性大、原子半径小、氧化数高时，使O-H键减弱，酸性增强。

3、无机含氧酸强度的变化规律

同周期的含氧酸，自左至右，随中心原子原子序数增大，酸性增强

同一族的含氧酸，自上而下，随中心原子原子序数增大，酸性减弱

同一元素不同价态的含氧酸酸性高价强于低价

若用通式R-H表示无氧酸，则其酸性的强弱主要取决于R的电负性

如果R原子电负性大，对氢原子的束缚力强，则其酸性弱

如果R原子的电负性小，对氢原子的束缚力弱，则其酸性就强