届高考化学总复习第11章物质结构与性质第2讲分子结构与性质配套练习新人教版选修3.docx

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届高考化学总复习第11章物质结构与性质第2讲分子结构与性质配套练习新人教版选修3

第2讲　分子结构与性质

【2019·备考】

最新考纲：

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

（频数：

★☆☆　难度：

★☆☆）

1．本质

共价键的本质是在原子之间形成共用电子对（电子云的重叠）。

2．特征

具有饱和性和方向性。

3．类型

分类依据

类型

形成共价键的原

子轨道重叠方式

σ键

电子云“头碰头”重叠

π键

电子云“肩并肩”重叠

形成共价键的电子对是否偏移

极性键

共用电子对发生偏移

非极性键

共用电子对不发生偏移

原子间共用电子对的数目

单键

原子间有一对共用电子对

双键

原子间有两对共用电子对

三键

原子间有三对共用电子对

①只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电负性相差很大（大于1.7）时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。

②同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。

4．键参数

（1）概念

（2）键参数对分子性质的影响

①键能越大，键长越短，分子越稳定。

②

5．等电子原理

（1）等电子体：

原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。

如：

N2和CO、O3与SO2是等电子体，但N2与C2H2不是等电子体。

（2）等电子原理：

等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理，例如CO和N2的熔、沸点、溶解性等都非常相近。

（3）常见的等电子体：

N2与CO，CO2与N2O，O3、NO

与SO2，CO

、NO

与SO3，PO

、SO

与ClO

，

与B3N3H6（硼氮苯）等。

1．（RJ选修3·P344改编）已知N—N、NＦN和N≡N键能之比为1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C=C、C≡C键能之比为1.00∶1.77∶2.34。

下列说法正确的是（　　）

A．σ键一定比π键稳定

B．N2较易发生加成

C．乙烯、乙炔较易发生加成

D．乙烯、乙炔中的π键比σ键稳定

解析　N≡N，NＦN中π键比σ键稳定，难发生加成，C=C、C≡C中π键比σ键弱，较易发生加成。

答案　C

2．（溯源题）（2016·全国课标Ⅰ）Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、叁键，但Ge原子之间难以形成双键或叁键。

从原子结构角度分析，原因是________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

答案　Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p－p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键

探源：

本考题源于教材RJ选修3P29“科学探究”，考查的是能否形成共价键是由电负性决定的；共价键成单键是σ键，双键其中有一个σ键，一个π键，共价三键有一个σ键和两个π键。

题组一　化学键的分类

1．在下列物质中：

①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4

（1）只存在非极性键的分子是________；既存在非极性键又存在极性键的分子是________；只存在极性键的分子是________（填序号，下同）。

（2）只存在单键的分子是________，存在三键的分子是________，只存在双键的分子是________，既存在单键又存在双键的分子是________。

（3）只存在σ键的分子是________，既存在σ键又存在π键的分子是________。

（4）不存在化学键的是________。

（5）既存在离子键又存在极性键的是________；既存在离子键又存在非极性键的是________。

答案　

（1）②　⑤⑩　①③⑨　

（2）①③⑤

②　⑨　⑩　（3）①③⑤　②⑨⑩　（4）⑧　（5）⑥⑦　④

2．有以下物质：

①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN（H—C≡N）。

只有σ键的是________（填序号，下同）；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s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p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________。

答案　①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　⑦　①③⑤⑥⑧⑨　②④⑤⑥⑧⑨

【归纳总结】

1．在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等，有的只存在非极性键，如N2、H2等，有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。

2．在离子化合物中，一定存在离子键，有的存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。

3．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。

题组二　键能、键长、键角的应用

3．NH3分子的立体构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，解释该事实的充分理由是（　　）

A．NH3分子是极性分子

B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等

C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°

D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°

解析　A项，NH3为极性分子不能说明NH3一定为三角锥形；B项，三条N—H键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形；D项与事实不符。

答案　C

4．已知键能、键长部分数据如下表：

（1）下列推断正确的是________（填字母，下同）。

A．稳定性：

HF＞HCl＞HBr＞HI

B．氧化性：

I2＞Br2＞Cl2

C．沸点：

H2O＞NH3

D．还原性：

HI＞HBr＞HCl＞HF

（2）下列有关推断正确的是________。

A．同种元素形成的共价键，稳定性：

三键＞双键＞单键

B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍

C．键长越短，键能一定越大

D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强

（3）在HX分子中，键长最短的是________，最长的是________；O—O键的键长________（填“大于”“小于”或“等于”）O==O键的键长。

解析　

（1）根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3高，C项正确；还原性与失电子能力有关，还原性：

HI＞HBr＞HCl＞HF，D项正确。

（2）由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O==O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。

答案　

（1）ACD　

（2）A　（3）HF　HI　大于

题组三　等电子原理的应用

5．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NO

互为等电子体的分子有________、________。

解析　

（1）仅由第二周期元素组成的共价分子，即C、N、O、F组成的共价分子中，如：

N2与CO电子总数均为14个电子，N2O与CO2电子总数均为22个电子。

（2）依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO

为三原子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。

答案　

（1）N2　CO　N2O　CO2　

（2）SO2　O3

【归纳总结】

记忆等电子体，推测等电子体的性质

（1）常见的等电子体汇总

微粒

通式

价电子总数

立体构型

CO2、CNS－、NO

、N

AX2

16e－

直线形

CO

、NO

、SO3

AX3

24e－

平面三角形

SO2、O3、NO

AX2

18e－

V形

SO

、PO

AX4

32e－

正四面体形

PO

、SO

、ClO

AX3

26e－

三角锥形

CO、N2

AX

10e－

直线形

CH4、NH

AX4

8e－

正四面体形

（2）根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型，并推测其物理性质。

①（BN）x与（C2）x，N2O与CO2等也是等电子体；②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝（AlP）和砷化镓（GaAs）也是很好的半导体材料；③白锡（βSn2）与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl4、SiO

、SO

的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体形；⑤CO2、COS均为直线形结构；SO3、CO

为平面正三角形结构；NF3、PCl3均为三角锥形结构。

特别提醒　等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。

考点二　分子的立体结构

（频数：

★★☆　难度：

★★☆）

1．价层电子对互斥理论

（1）理论要点

①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。

②孤对电子的排斥力较大，孤对电子越多，排斥力越强，键角越小。

（2）价层电子对互斥理论与分子构型。

价电子

对数

成键数

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

CO2

3

3

0

三角形

三角形

BF3

2

1

V形

SO2

4

4

0

四面体形

正四面体形

CH4

3

1

三角锥形

NH3

2

2

V形

H2O

2.杂化轨道理论

（1）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，形成分子的空间结构不同。

（2）杂化轨道的三种类型与分子空间结构

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

109.5°

正四面体形

CH4

3.配位键和配合物

（1）配位键：

由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共价键。

（2）配位键的表示方法：

如A→B：

A表示提供孤对电子的原子，B表示接受孤对电子的原子。

（3）配位化合物

①组成。

②形成条件。

1．基础知识判断正误

（1）杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤对电子。

（　　）

（2）分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构。

（　　）

（3）NH3分子为三角锥形，氮原子发生sp2杂化。

（　　）

（4）只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。

（　　）

解析　

（1）杂化轨道的数目应根据σ键和孤对电子数进行确定，与π键无关。

（2）像H2O和NH3分子中心原子均为sp3杂化，但分子并不是正四面体结构。

（3）NH3分子中氮原子为sp3杂化。

（4）分子构型为平面三角形，则说明分子中中心原子不存在孤对电子，中心原子均为sp2杂化。

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√

2．（RJ选修3·P576改编）填表

孤电子对数

杂化类型

分子构型

CCl4

NH3

H2O

答案　0　sp3　正四面体　1　sp3　三角锥形　2　sp3　角形或V形

3．（溯源题）

（1）[2016·全国卷Ⅲ，37（3）]AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。

（2）[2016·全国卷Ⅰ，37（5）]Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是________。

（3）（2015·课标Ⅰ，37节选）CS2分子中C原子的杂化轨道类型是________，写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________。

（4）（2014·课标Ⅰ，37节选）新制备的Cu（OH）2可将乙醛（CH3CHO）氧化成乙酸，而自身还原成Cu2O。

乙醛中碳原子的杂化轨道类型为________。

答案　

（1）三角锥形　sp3　

（2）sp3　共价键

（3）sp　CO2、SCN－等　（4）sp3、sp2

探源：

本高考题组源于教材RJ选修3P41表2－6，是对价层电子对互斥理论和杂化轨道理论的考查。

题组一　价层电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用

1．（2018·衡水模拟）用价层电子对互斥理论（VSEPR）可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是（　　）

A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子

B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°

C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子

D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子

解析　A．SO2是V形分子；CS2、HI是直线形的分子，错误；B.BF3键角为120°，是平面三角形结构；而Sn原子价电子是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，错误；C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正确；D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，错误。

答案　C

2．（2017·青岛模拟）为了解释和预测分子的空间构型，科学家提出了价层电子对互斥（VSEPR）模型。

（1）利用VSEPR理论推断PO

的VSEPR模型是________。

（2）有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。

请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：

甲：

__________________________________________________；

乙：

__________________________________________________。

（3）按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式：

平面三角形分子：

________，三角锥形分子：

________，四面体形分子：

________。

（4）写出SO3常见的等电子体的化学式，一价阴离子：

________（写出一种，下同）；二价阴离子：

________，它们的中心原子采用的杂化方式都是________。

解析　

（1）PO

价层电子对个数为

（5＋3）＝4，根据价层电子对互斥理论知PO

空间构型为正四面体结构。

（2）甲的空间结构为平面三角形，则碳原子为sp2杂化，中心碳原子无孤对电子，因此价层电子对数为3，化学式为CH

，乙的空间结构为三角锥形，则碳原子为sp3杂化，中心碳原子有1个孤对电子，因此价层电子对数为4，化学式为CH

。

（3）由第二周期非金属元素构成的中性分子，第二周期元素为中心原子，通过sp2杂化形成中性分子，是平面形分子，该类型分子有BF3；第二周期元素为中心原子，通过sp3杂化形成中性分子，如果是三角锥形分子，则该分子中价层电子对数是4且含有一个孤对电子，该类型分子有NF3；如果该分子为正四面体结构，则该分子的价层电子对数是4且不含孤对电子，该类型分子有CF4。

（4）SO3的原子数为4，价电子数为24，分子中S价层电子对数为

＝3，杂化类型为sp2，分子构型为平面三角形。

与SO3互为等电子体的为NO

、CO

或BF3等，NO

、CO

、BF3中中心原子价层电子对数分别为

×（5＋1）、

×（4＋2）、

×（3＋3），均为3对，所以中心原子杂化方式都是sp2。

答案　

（1）正四面体结构　

（2）CH

　CH

（3）BF3　NF3　CF4　（4）NO

　CO

　sp2

【思维建模】

1．“三种”方法判断分子中心原子的杂化类型

（1）根据杂化轨道的空间分布构型判断

①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。

②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。

③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。

（2）根据杂化轨道之间的夹角判断

若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。

（3）根据等电子原理结构相似进行推断，如CO2是直线形分子，SCN－、NO

、N

和CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。

2．用价层电子对互斥理论推测分子或离子的思维程序

用价层电子对互斥理论推测简单分子（ABn型）、离子（AB

型）空间构型的方法

（1）键的电子对数的确定

由分子式确定键电子对数。

例如，H2O中的中心原子为O，O有2对键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对键电子对。

（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＝

（a－xb）。

式中a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为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”。

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＝

×（6－2×2）＝1。

题组二　配合物理论及应用

3．Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。

（1）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________。

（2）胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu（H2O）4]SO4·H2O，其结构示意图如下：

下列有关胆矾的说法正确的是________。

A．所有氧原子都采取sp3杂化

B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键

C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1

D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去

Ⅱ.经研究表明，Fe（SCN）3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数比配合。

请按要求填空：

（1）若所得Fe3＋和SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显红色。

该离子的离子符号是________。

（2）若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为_____________________________________________

_____________________________________________________________。

解析　Ⅰ.

（1）Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。

（2）A项，与S相连的氧原子没有杂化；B项，氢键不是化学键；C项，Cu2＋的价电子排布式为3d9；D项，由图可知，胆矾中有1个H2O与其他微粒靠氢键结合，易失去，有4个H2O与Cu2＋以配位键结合，较难失去。

答案　Ⅰ.

（1）

（2）D

Ⅱ.

（1）[Fe（SCN）]2＋

（2）FeCl3＋5KSCN===K2[Fe（SCN）5]＋3KCl

考点三　分子间作用力与分子的性质

（频数：

★★☆　难度：

★☆☆）

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。

（2）分类：

分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。

（3）强弱：

范德华力<氢键<化学键。

（4）范德华力：

范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。

范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。

一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大；分子的极性越大，范德华力也越大。

（5）氢键

①形成：

已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子（该氢原子几乎为裸露的质子）与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。

②表示方法：

A—H…B

a．A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。

b.A、B可以相同，也可以不同。

③特征：

具有一定的方向性和饱和性。

④分类：

氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。

⑤分子间氢键对物质性质的影响

主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。

2．分子的性质

（1）分子的极性。

①非极性分子与极性分子的判断

②键的极性、分子空间构型与分子极性的关系

类型

实例

键的极性

空间构型

分子极性

X2

H2、N2

非极性键

直线形

非极性分子

XY

HCl、NO

极性键

直线形

极性分子

XY2

（X2Y）

CO2、CS2

极性键

直线形

非极性分子

SO2

极性键

V形

极性分子

H2O、H2S

极性键

V形

极性分子

XY3

BF3

极性键

平面三角形

非极性分子

NH3

极性键

三角锥形

极性分子

XY4

CH4、CCl4

极性键

正四面体形

非极性分子

（2）溶解性。

①“相似相溶”的规律：

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。

若能形成氢键，则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（C2H5OH和H2O中的羟基相近），而戊醇在水中的溶解度明显减小。

（3）手性：

具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体，具有手性异构体的分子叫手性分子。

（4）无机含氧酸分子的酸性：

对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。

如果把含氧酸的通式写成（HO）mROn，R相同时，n值越大，酸性越强。

如酸性：

H2SO4＞H2SO3，HNO3＞HNO2，HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。

1．基础知识判断正误

（1）以极性键结合起来的分