高届高级步步高高中化学一轮复习全套课件学案第十二章第38讲.docx
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高届高级步步高高中化学一轮复习全套课件学案第十二章第38讲
第38讲 分子结构与性质
考纲要求
1.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。
2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型（sp、sp2、sp3）。
4.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立体构型。
5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。
6.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 共价键及其参数
1.本质
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.分类
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
特别提醒
（1）只有两原子的电负性相差不大时,才能形成共用电子对,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,而形成离子键。
（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
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和立体结构,许多性质相似,如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NH
等。
（1）共价键的成键原子只能是非金属原子（×）
（2）在任何情况下,都是σ键比π键强度大（×）
（3）分子的稳定性与分子间作用力的大小无关（√）
（4）s sσ键与s pσ键的电子云形状对称性相同（√）
（5）σ键能单独形成,而π键一定不能单独形成（√）
（6）σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转（√）
（7）碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍（×）
（8）键长等于成键两原子的半径之和（×）
1.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σ键的是________。
【参考答案】：
①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ ①③⑤⑥⑧⑨ ②④⑤⑥⑧⑨
2.与CCl4互为等电子体的分子或离子有____________________等。
【参考答案】：
SiCl4、CBr4、SO
、CF4（合理即可）
题组一 共价键的类别及判断
1.下列关于σ键和π键的理解不正确的是（ ）
A.含有π键的分子在进行化学反应时,分子中的π键比σ键活泼
B.在有些分子中,共价键可能只含有π键而没有σ键
C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键
D.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
【参考答案】：
B
【试题解析】：
同一分子中的π键不如σ键牢固,反应时比较容易断裂,A项正确；在共价单键中只含有σ键,而含有π键的分子中一定含有σ键,B项错误、D项正确；氢原子、氯原子等跟其他原子形成分子时只能形成σ键,C项正确。
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,COCl2分子的结构式为
每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为________。
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
【参考答案】：
（1）σ 极性
（2）1∶1 （3）30 （4）D
题组二 键参数及应用
3.（2018·漳州期末）下列物质性质的变化规律,与共价键的键能大小有关的是（ ）
A.F2、Cl2、Br2、I2的熔点、沸点逐渐升高
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次增强
C.金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅
D.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低
【参考答案】：
C
【试题解析】：
A项,F2、Cl2、Br2、I2属于分子晶体,影响熔沸点的因素是分子间作用力的大小,物质的相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高,与共价键的键能大小无关,错误；B项,HF、HI、HBr、HCl属于共价化合物,影响稳定性的因素是共价键,共价键的键能越大越稳定,与共价键的键能大小有关,但是HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,错误；C项,金刚石、晶体硅属于原子晶体,原子之间存在共价键,原子半径越小,键能越大,熔沸点越高,与共价键的键能大小有关,正确；D项,NaF、NaCl、NaBr、NaI属于离子晶体,离子半径越大,键能越小,熔沸点越低,与共价键的键能大小无关,错误。
4.（2018·安康期末）已知几种共价键的键能如下:
化学键
H—N
N≡N
Cl—Cl
H—Cl
键能/kJ·mol－1
391
946
328
431
下列说法错误的是（ ）
A.键能:
N≡N＞N==N＞N—N
B.H（g）＋Cl（g）===HCl（g） ΔH＝－431kJ·mol－1
C.H—N键能小于H—Cl键能,所以NH3的沸点高于HCl
D.2NH3（g）＋3Cl2（g）===N2（g）＋6HCl（g）
ΔH＝－202kJ·mol－1
【参考答案】：
C
【试题解析】：
A项,三键键长小于双键键长小于单键键长,键长越短,键能越大,所以键能:
N≡N＞N==N＞N—N,正确；B项,H（g）＋Cl（g）===HCl（g）的焓变为H—Cl键能的相反数,则ΔH＝－431kJ·mol－1,正确；C项,NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键,而HCl不能,键能不是主要原因,错误；D项,根据ΔH＝E（反应物）－E（生成物）,则2NH3（g）＋3Cl2（g）===N2（g）＋6HCl（g） ΔH＝6E（N—H）＋3E（Cl—Cl）－E（N≡N）－6E（H—Cl）＝－202kJ·mol－1,正确。
题组三 等电子原理的理解与应用
5.（2019·东河区期末）根据等电子原理判断,下列说法中错误的是（ ）
A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B.B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应
C.H3O＋和NH3是等电子体,均为三角锥形
D.CH4和NH
是等电子体,均为正四面体形
【参考答案】：
B
【试题解析】：
B3N3H6和苯是等电子体,其结构相似；C项,H3O＋和NH3是等电子体,根据氨气分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型；D项,CH4和NH
是等电子体,根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型。
6.回答下列问题
（1）根据等电子原理,仅由第二周期元素形成的共价分子中,互为等电子体的是________和________；__________和________。
（2）在短周期元素组成的物质中,与NO
互为等电子体的分子有________、________。
（3）与H2O互为等电子体的一种阳离子为__________（填化学式）,阴离子为________。
（4）与N2互为等电子体的阴离子是________,阳离子是________。
【参考答案】：
（1）N2 CO N2O CO2
（2）SO2 O3 （3）H2F＋ NH
（4）CN－（或C
） NO＋
考点二 分子的立体构型
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最远时,排斥力最小,体系的能量最低。
②孤电子对的排斥力较大,孤电子对越多,排斥力越强,键角越小。
（2）用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
其中:
a是中心原子的价电子数（阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数）,b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x是与中心原子结合的原子数。
（3）示例分析
电子
σ键电子
对数
孤电子
对数
电子对立体构型
分子立体构型
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
三角形
平面三角形
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）理论要点
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,形成分子的空间结构不同。
（2）杂化轨道与分子立体构型的关系
杂化
类型
杂化轨
道数目
杂化轨道
间夹角
立体构型
实例
sp
2
180°
直线形
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109°28′
四面体形
CH4
3.配位键
（1）孤电子对
分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。
（2）配位键
①配位键的形成:
成键原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道形成共价键。
②配位键的表示:
常用“―→”来表示配位键,箭头指向接受孤电子对的原子,如NH
可表示为
在NH
中,虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。
（3）配合物
如[Cu（NH3）4]SO4
配体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。
中心原子有空轨道,如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。
（1）杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对（√）
（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,N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（√）
（5）中心原子是sp杂化的,其分子构型不一定为直线形（×）
（6）价层电子对互斥理论中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数（√）
1.填表
序号
物质
中心原子上的
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR
模型名称
分子或离子
立体构型
中心原子杂化类型
①
CS2
②
HCHO
③
NCl3
④
SO
⑤
H3O＋
【参考答案】：
①0 2 直线形 直线形 sp
②0 3 平面三角形 平面三角形 sp2
③1 4 四面体形 三角锥形 sp3
④0 4 正四面体形 正四面体形 sp3
⑤1 4 四面体形 三角锥形 sp3
2.比较下列分子或离子中键角大小。
（1）H2O________H3O＋,NH3________NH
。
（2）SO3________CCl4,CS2________SO2。
【参考答案】：
（1）＜ ＜
（2）＞ ＞
【试题解析】：
（1）H2O与H3O＋,NH3与NH
的中心原子均采用sp3杂化,孤电子对数越多,斥力越大,键角越小。
（2）杂化不同,键角不同。
题组一 分子的立体构型及中心原子杂化类型的判断
1.（2019·瓦房店市校级期末）下列说法中正确的是（ ）
A.PCl3分子是三角锥形,这是因为P原子是以sp2杂化的结果
B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道
C.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体
D.AB3型的分子立体构型必为平面三角形
【参考答案】：
C
【试题解析】：
A项,PCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对,为sp3杂化,立体构型为三角锥形,错误；B项,能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道,错误；C项,凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体,而分子的立体构型还与含有的孤电子对数有关,正确；D项,AB3型的分子立体构型与中心原子的孤电子对数也有关,如BF3中B原子没有孤电子对,为平面三角形,NH3中N原子有1个孤电子对,为三角锥形,错误。
2.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子,如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。
下列说法正确的是（ ）
A.H2O2分子中的O为sp2杂化
B.CO2分子中C原子为sp杂化
C.BF3分子中的B原子为sp3杂化
D.CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化
【参考答案】：
B
【试题解析】：
A项,H2O2分子中氧原子形成2个σ键,含有2对孤电子对,采取sp3杂化,错误；B项,CO2分子中C原子形成2个σ键,没有孤电子对,采取sp杂化,正确；C项,BF3分子中的B原子的最外层电子数为3,形成3个σ键,没有孤电子对,采取sp2杂化,错误；D项,CH3COOH分子中有2个碳原子,其中甲基上的碳原子形成4个σ键,没有孤电子对,采取sp3杂化,错误。
3.BeCl2是共价分子,可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。
它们的结构简式如下,请写出单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型:
（1）Cl—Be—Cl:
________；
（2）
:
________；
（3）
:
________。
【参考答案】：
（1）sp杂化
（2）sp2杂化 （3）sp3杂化
“五方法”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）根据等电子原理进行判断
如CO2是直形线分子,CNS－、N
与CO2互为等电子体,所以分子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。
（4）根据中心原子的价电子对数判断
如中心原子的价电子对数为4,是sp3杂化,为3是sp2杂化,为2是sp杂化。
（5）根据分子或离子中有无π键及π键数目判断
如没有π键为sp3杂化,含1个π键为sp2杂化,含2个π键为sp杂化。
题组二 价层电子互斥理论与分子结构
4.为了解释和预测分子的立体构型,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________。
【参考答案】：
（1）正四面体结构
（2）CH
CH
（3）BF3 NF3 CF4
（4）NO
CO
sp2
5.NH3分子中∠HNH键角为107°,而配离子[Zn（NH3）6]2＋中∠HNH的键角为109°28′,配离子[Zn（NH3）6]2＋∠HNH键角变大的原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。
【参考答案】：
NH3分子中N原子的孤对电子进入Zn2＋的空轨道形成配离子后,原孤电子对对N—H键的成键电子对的排斥作用变为成键电子对之间的排斥,排斥作用减弱
题组三 配位理论及应用
6.（2018·徐州调研）向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水,先生成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色透明溶液。
下列对此现象的说法正确的是（ ）
A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B.沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子[Cu（NH3）4]2＋
C.配位化合物中只有配位键
D.在[Cu（NH3）4]2＋配离子中,Cu2＋给出孤电子对,NH3提供空轨道
【参考答案】：
B
【试题解析】：
NH3与Cu2＋形成配位键,Cu2＋提供空轨道,NH3提供孤电子对。
7.丁二酮肟镍是一种鲜红色沉淀,可用来检验Ni2＋,其分子结构如图所示。
该结构中C原子的杂化方式是___________________________________________________________________,
分子内微粒之间存在的作用力有________（填字母）。
a.离子键b.共价键
c.配位键d.氢键
【参考答案】：
sp2、sp3 bcd
8.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－结构可用示意图表示为________________。
（2）胆矾CuSO4·5H2O可写为[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________（填字母）。
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）若所得的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_____________________________________________________________________。
【参考答案】：
Ⅰ.
（1）
（2）D
Ⅱ.
（1）[Fe（SCN）]2＋
（2）FeCl3＋5KSCN===K2[Fe（SCN）5]＋3KCl
【试题解析】：
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。
考点三 分子间作用力与分子的性质
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。
（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
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
类型
非极性分子
极性分子
形成原因
正电中心和负电中心重合的分子
正电中心和负电中心不重合的分子
存在的共价键
非极性键或极性键
非极性键或极性键
分子内原子排列
对称
不对称
（2）分子的溶解性
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。
若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大。
②随着溶质分子中憎水基个数的增多,溶质在水中的溶解度减小。
如甲醇、乙醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
（3）分子的手性
①手性异构:
具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠的现象。
②手性分子:
具有手性异构体的分子。
③手性碳原子:
在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子。
含有手性碳原子的分子是手性分子,
如
。
（4）无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸的通式可写成（HO）mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,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,如酸性:
HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。
（1）可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子间形成了氢键（ ）
（2）乙醇分子和水分子间只存在范德华力（ ）
（3）氢键具有方向性和饱和性（ ）
（4）H2O2分子间存在氢键（ ）
（5）卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物（即CX4）的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大（ ）
（6）氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高（ ）
（7）H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键（ ）
【参考答案】：
（1）×
（2）× （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）×
【试题解析】：
（1）可燃冰中水分子间存在氢键,但CH4与H2O之间不存在氢键。
（2）乙醇分子、水分子中都有—OH,符合形成氢键的条件。
（4）H2O2分子中的H几乎成为“裸露”的质子,与水分子一样,H2O2分子间也存在氢键。
（5）卤素氢化物中,HF分子间能形成氢键,其熔、沸点最高。
（6）分子内氢键对物质的熔、沸点影响很小,能使物质的熔、沸点降低。
（7）H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能,而与氢键无关。
NH3极易溶于水的因素有哪些？
【参考答案】：
NH3为极性分子,NH3与H2O分子间可形成氢键。
题组一 共价键的极性与分子极性的判断
1.（2019·河南省实验中学模拟）膦又称磷化氢,化学式为PH3,在常温下是一种无
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