高中化學(xué)_分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、 分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【知識動脈】知識框架產(chǎn)生原因：共價鍵的方向性Sp3決定因素：雜化軌道方式sp2分子的空間構(gòu)型sp空間構(gòu)型的判斷：VSEPR理論空間構(gòu)型決定性質(zhì)等電子原理 手性分子配合物一、雜化軌道理論1. 雜化的概念：在形成多原子分子的過程中，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新的軌道，這個過程叫做軌道的雜化，產(chǎn)生的新軌道叫雜化軌道。思考：甲烷分子的軌道是如何形成的呢？形成甲烷分子時，中心原子的2s和2px，2py，2pz等四條原子軌道發(fā)生雜化，形成一組新的軌道，即四條sp3雜化軌道，這些sp3雜化軌道不同于s軌道，也不同于p軌道。根據(jù)參與雜化的s軌道與p軌道的數(shù)目，除了有s

2、p3雜化外，還有sp2 雜化和sp雜化，sp2 雜化軌道表示由一個s軌道與兩個p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個s軌道與一個p軌道雜化形成的。思考： 應(yīng)用軌道雜化理論，探究分子的立體結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)式雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)CH4C2H4BF3CH2OC2H2小結(jié)：引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納、總結(jié)多原子分子立體結(jié)構(gòu)的判斷規(guī)律，完成下表?；瘜W(xué)式中心原子孤對電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結(jié)構(gòu)CH4C2H4BF3CH2OC2H2思考：怎樣判斷有幾個軌道參與了雜化？討論總結(jié)：三種雜化軌道的軌道形狀，SP雜化夾角為 °的直線型雜化軌道，SP2 雜化軌道為 °的平面三角形，SP3雜化

3、軌道為 ° 的正四面體構(gòu)型。 小結(jié)：HCN中C原子以sp雜化，CH2O中C原子以sp2雜化；HCN中含有2個鍵和2鍵；CH2O中含有3鍵和1個鍵【例1】（09江蘇卷21 A部分）（12分）生物質(zhì)能是一種潔凈、可再生的能源。生物質(zhì)氣（主要成分為CO、CO2、H2等）與H2混合，催化合成甲醇是生物質(zhì)能利用的方法之一。甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為 。甲醛分子的空間構(gòu)型是 ；1mol甲醛分子中鍵的數(shù)目為 。 解析與評價：甲醛分子中含有碳氧雙鍵，故碳原子軌道的雜化類型為sp2雜化；分子的空間構(gòu)型為平面型；1mol甲醛分子中含有2mol碳?xì)滏I，1mol碳氧鍵，故含有鍵的數(shù)目為 3NA 答案：

4、sp2 平面型 3NA【變式訓(xùn)練1】（09寧夏卷38）化學(xué)選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（15分）已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成負(fù)一價離子。請回答下列問題：（1）X與Z可形成化合物XZ3，該化合物的空間構(gòu)型為_;2、價層電子對互斥模型 把分子分成兩大類：一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周圍的原子數(shù)來預(yù)測，概括如下： ABn立體結(jié)構(gòu)范例n=2直線型CO2n=3平面三角形CH2On=4正四

5、面體型CH4 另一類是中心原子上有孤對電子（未用于形成共價鍵的電子對）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角錐型。練習(xí)2、應(yīng)用VSEPR理論判斷下表中分子或離子的構(gòu)型。進(jìn)一步認(rèn)識多原子分子的立體結(jié)構(gòu)。化學(xué)式中心原子含有孤對電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)空間構(gòu)型H2SNH2-BF3CHCl3SiF43. 等電子原理等電子體：原子數(shù)相同，價電子數(shù)也相同的微粒，如：CO和N2，CH4和NH4+；等電子體具有相似的化學(xué)鍵特征，性質(zhì)相似。練習(xí)3、（09江蘇卷21 A）（12分）生物質(zhì)能是一種潔凈、可再生的能源。生物質(zhì)氣

6、（主要成分為CO、CO2、H2等）與H2混合，催化合成甲醇是生物質(zhì)能利用的方法之一。（1）根據(jù)等電子原理，寫出CO分子結(jié)構(gòu)式 ?！纠?】(09全國卷29部分）（15分）已知周期表中，元素Q、R、W、Y與元素X相鄰。Y的最高化合價氧化物的水化物是強(qiáng)酸，W的氯化物分子呈正四面體結(jié)構(gòu)，W與Q形成高溫陶瓷。這5個元素的氫化物分子中，立體結(jié)構(gòu)類型相同的氫化物的沸點(diǎn)從高到低排列次序是（填化學(xué)式） ，其原因是 ；電子總數(shù)相同的氫化物的化學(xué)式和立體結(jié)構(gòu)分別是 ；解析與評價：本題可結(jié)合問題作答。W的氯化物為正四體型，則應(yīng)為SiCl4或CCl4，又W與Q形成高溫陶瓷，故可推斷W為Si。顯然x為P元素。氫化物沸點(diǎn)順

7、序為NH3> AsH3 > PH3,因為前者中含有氫鍵后兩者構(gòu)型相同，分子間作用力不同。SiH4、PH3和H2S的電子數(shù)均為18。，結(jié)構(gòu)分別為正四面體，三角錐和V形。答案：NH3> AsH3 > PH3,因為前者中含有氫鍵,后兩者構(gòu)型相同，分子間作用力不同；電子數(shù)相同的有SiH4、PH3和H2S結(jié)構(gòu)分別為正四面體，三角錐和V形。二、分子的極性一般說來，同種原子形成的共價鍵中的電子對不發(fā)生偏移，是 。而由不同原子形成的共價鍵，電子對會發(fā)生偏移，是 。提出問題：（1）共價鍵有極性和非極性；分子是否也有極性和非極性？（2）由非極性鍵形成的分子中，正電荷的中心和負(fù)電荷的中心怎樣

8、分布？是否重合？（3）由極性鍵形成的分子中，怎樣找正電荷的中心和負(fù)電荷的中心？討論交流：利用教科書提供的例子，以小組合作學(xué)習(xí)的形式借助圖示以及數(shù)學(xué)或物理中學(xué)習(xí)過的向量合成方法，討論、研究判斷分子極性的方法。總結(jié)歸納：（1）由極性鍵形成的雙原子、多原子分子，其正電中心和負(fù)電中心重合，所以都是非極性分子。如： 。（2）含極性鍵的分子有沒有極性，必須依據(jù)分子中極性鍵的極性向量和是否等于零而定。當(dāng)分子中各個鍵的極性的向量和等于零時，是非極性分子。如： 。當(dāng)分子中各個鍵的極性向量和不等于零時，是極性分子。如： 。（3）引導(dǎo)學(xué)生完成下列表格分子共價鍵的極性分子中正負(fù)電荷中心結(jié)論舉例同核雙原子分子異核雙原子

9、分子異核多原子分子一般規(guī)律：a 以極性鍵結(jié)合成的雙原子分子是極性分子。如：HCl、HF、HBrb 以非極性鍵結(jié)合成的雙原子分子或多原子分子是非極性分子。如：O2、H2、P4、C60。c 以極性鍵結(jié)合的多原子分子，有的是極性分子也有的是非極性分子。d 在多原子分子中，中心原子上價電子都用于形成共價鍵，而周圍的原子是相同的原子，一般是非極性分子?！纠?】（08全國卷）下列敘述中正確的是（ ）ANH3、CO、CO2都是極性分子BCH4、CCl4都是含有極性鍵的非極性分子CHF、HCl、HBr、Hl的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)DCS2、H2O、C2H2都是直線型分子解析：分子的極性一般與物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，空間結(jié)

10、構(gòu)對稱，這屬于非極性分子，反之屬于極性分子，對于ABn分子，其經(jīng)驗規(guī)則是中心原子A的化合價的絕對值若等于最外層電子數(shù)，則屬于非極性分子，反之屬于極性分子。當(dāng)然根據(jù)分子的極性也可以判斷它的空間結(jié)構(gòu)。鍵的極性只與是否屬于同種非金屬有關(guān)，而物質(zhì)的穩(wěn)定性當(dāng)結(jié)構(gòu)相似的條件下，與原子半徑有關(guān)。所以選項A中CO2屬于非極性分子；選項C中HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性減弱；選項D中的H2O屬于V型結(jié)構(gòu)。答案：B。三、手性碳原子四、配位化合物1、配位鍵（1）概念（2）表示 （3）條件： 提問舉出含有配位鍵的離子或分子舉例： 2. 配位化合物講解金屬離子或原子與某些分子或離子以配位鍵結(jié)合而形成的化合物稱為配合

11、物?！纠?】（09福建卷30）化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（13分）Q、R、X、Y、Z五種元素的原子序數(shù)依次遞增。已知：Z的原子序數(shù)為29，其余的均為短周期主族元素；Y原子價電子（外圍電子）排布msnmpn R原子核外L層電子數(shù)為奇數(shù)；Q、X原子p軌道的電子數(shù)分別為2和4。請回答下列問題：（1）Z2+ 的核外電子排布式是 。（2）在Z(NH3)42+離子中，Z2+的空間軌道受NH3分子提供的 形成配位鍵。解析：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。29號為Cu。Y價電子：msnmpn中n只能取2，又為短周期，則Y可能為C或Si。R的核外L層為數(shù)，則可能為Li、B、N或F。Q、X的p軌道為2和4，則C（或Si）和O(或

12、S)。因為五種元素原子序數(shù)依次遞增。故可推出：Q為C，R為N，X為O，Y為Si。（1）Cu的價電子排布為3d104s1，失去兩個電子，則為3d9。（2）Cu2可以與NH3形成配合物，其中NH3中N提供孤對電子，Cu提供空軌道，而形成配位鍵。答案：（1）1s22s22p63s23p63d9 （2）孤對電子（孤電子對）【變式訓(xùn)練4】（09廣東化學(xué)27）（10分）銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。（1）膽礬CuSO4·5H2O可寫成Cu(H2O4)SO4 ·H2O，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：下列說法正確的是_（填字母）。A. 在上述

13、結(jié)構(gòu)示意圖中，所有氧原子都采用sp3雜化 B. 在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在配位鍵、共價鍵和離子鍵C. 膽礬是分子晶體，分子間存在氫鍵D. 膽礬中的水在不同溫度下會分步失去（2）往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成Cu(NH3)42配離子。已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2形成配離子，其原因是_?！靖呖颊骖}】（08江蘇卷）已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)ABCDE。其中A、B、C是同一周期的非金屬元素?；衔顳C的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)。AC2為非極性分子。B、C的氫化物的沸點(diǎn)比它們同族相鄰周期元素氫

14、化物的沸點(diǎn)高。E的原子序數(shù)為24，ECl3能與B、C的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質(zhì)的量之比為21，三個氯離子位于外界。請根據(jù)以上情況，回答下列問題：（答題時，A、B、C、D、E用所對應(yīng)的元素符號表示）(1）A、B、C的第一電離能由小到大的順序為 。(2）B的氫化物的分子空間構(gòu)型是 。其中心原子采取 雜化。(3）寫出化合物AC2的電子式 ；一種由B、C組成的化合物與AC2互為等電子體，其化學(xué)式為 。(4）E的核外電子排布式是 ，ECl3形成的配合物的化學(xué)式為 。(5）B的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的稀溶液與D的單質(zhì)反應(yīng)時，B被還原到最低價，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。感悟：分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

15、在選修部分出現(xiàn)，知識本身難度大，但考察難度較小，大約2-4分，只要熟記基礎(chǔ)知識，容易拿到分?！菊n后練習(xí)】一、選擇題1下列分子中，鍵的極性最強(qiáng)的是( )APH3 BH2SCHBrDHCl2有關(guān)乙炔分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是 （ ）A兩個碳原子采用sp雜化方式B兩個碳原子采用sp2雜化方式C每個碳原子都有兩個未雜化的2p軌道形成鍵D兩個碳原子形成兩個鍵3下列物質(zhì)中，難溶于CCl4的是 （ ）A碘單質(zhì) B 水 C 苯 D甲烷4下列分子或離子中，含有孤對電子的是 ( ) AH2O BCH4 CSiH4 DNH4+5既有離子鍵又有共價鍵和配位鍵的化合物是 （ ）ANH4NO3 BNaOH CH2SO4

16、 DH2O6下列粒子屬等電子體的是 （ ）ANO和O2 BCH4和NH4+ CNH2和H2O2 DHCl和H2O7有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述正確的是 ( )A每個碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個形成大鍵 B碳原子的三個sp2雜化軌道與其它形成三個鍵 每個碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大鍵 碳原子的未參加雜化的2p軌道與其它形成鍵8最近，中國科大的科學(xué)家們將C60分子組裝在一單層分子膜表面，在268時凍結(jié)分子的熱振蕩，并利用掃描隧道顯微鏡首次“拍攝”到能清楚分辨碳原子間單、雙鍵的分子圖像。下列化合物分子中一定既含單鍵又含雙鍵的是 ( ) ACO2 BCOCl2 CC2H4O DH2O29膦（P

17、H3）又稱磷化氫，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，電石氣的雜質(zhì)中常含有磷化氫。以下關(guān)于PH3的敘述正確的是 ( ) APH3分子中有未成鍵的孤對電子 BPH3是非極性分子C它的分子構(gòu)型是平面三角形 D磷原子采用sp2雜化方式 10關(guān)于氫鍵，下列說法正確的是 ( ) A每一個水分子內(nèi)含有兩個氫鍵 B冰、液氨和溴苯中都存在氫鍵C分子間形成的氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高DH2O是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于氫鍵所致11下列各組分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是 ( )A. CO2 H2S B C60 C2H4 C C2H4 CH4 NH3 HCl12氯化硼（BCl3）的熔點(diǎn)為-107，沸

18、點(diǎn)為12.5，在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120o，它能水解，有關(guān)敘述正確的是 （ ） 氯化硼液態(tài)時能導(dǎo)電而固態(tài)時不導(dǎo)電 氯化硼加到水中使溶液的pH升高 氯化硼分子呈正三角形，屬非極性分子 氯化硼B(yǎng)-Cl之間是sp3形成的鍵14據(jù)權(quán)威刊物報道，1996年科學(xué)家在宇宙中發(fā)現(xiàn)H3分子。甲、乙、丙、丁四位學(xué)生對此報道的認(rèn)識正確的是 （ ） A甲認(rèn)為上述發(fā)現(xiàn)絕對不可能，因為H3分子違背了共價鍵理論B乙認(rèn)為宇宙中還可能存在另一種氫單質(zhì)，因為氫元素有三種同位素必然有三種同素異形體C丙認(rèn)為H3分子實(shí)質(zhì)上是H2分子與H+以特殊共價鍵結(jié)合的產(chǎn)物，應(yīng)寫成H3+D丁認(rèn)為如果上述的發(fā)現(xiàn)存在，則證明傳統(tǒng)的價鍵理論有一定

19、的局限性有待繼續(xù)發(fā)展二、填空題（共31分）15（10分）在有機(jī)物分子中，當(dāng)一個碳原子連有4個不同的原子或原子團(tuán)時，這種碳原子被稱為“手性碳原子”，凡具有一個手性碳原子的化合物一定具有光學(xué)活性，常在某些物理性質(zhì)、化學(xué)變化或生化反應(yīng)中表現(xiàn)出奇特的現(xiàn)象。（1）如右圖：其中帶 * 號的碳原子即是手性碳原子，現(xiàn)欲使該物質(zhì)因不含手性碳原子而失去光學(xué)活性，下列反應(yīng)中不可能實(shí)現(xiàn)的是 A酯化反應(yīng) B水解反應(yīng) C氧化反應(yīng) D還原反應(yīng) E消去反應(yīng) F加成反應(yīng) G銀鏡反應(yīng)（2）某鏈烴B的分子式為C7H10，在B的各種結(jié)構(gòu)（不考慮CCC結(jié)構(gòu)）中，含有手性碳原子，且與足量H2發(fā)生反應(yīng)后仍具有光學(xué)活性的有機(jī)物有5種，已知其中一種的結(jié)構(gòu)簡式為：CHCCHCHCHCH3 則另外四種結(jié)構(gòu)簡式為： 【參考答案】¤課前練習(xí)：1、答案（9分）用VSEPR理論判斷：物質(zhì)孤對電子對數(shù)軌道雜化形式分子或離子的形狀SO30Sp2平面三角形NH4+0Sp3正四面體NCl31Sp3三角錐形2、答案（12分）（1）N2H62+2OHN2H4+2H2O（2） （3）22 （4）N2O CO2 CNO BeF2 CaH2 等 （5）直線型（1分） （6）