第2講分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、第 2 講分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【考綱點(diǎn)擊】1.化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)： (1)理解離子鍵的形成，能根據(jù)離子化合物的結(jié)構(gòu)特征解釋其物理性質(zhì)； (2)了解共價(jià)鍵的形成、極性、類型 ( 鍵和 鍵)，了解配位鍵的含義；(3)能用鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角等說(shuō)明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì)； (4)了解雜化軌道理論及簡(jiǎn)單的雜化軌道類型 (sp、sp2、sp3)；(5)能用價(jià)層電子對(duì)互斥理論或雜化軌道理論推測(cè)簡(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。 2.分子間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)： (1)了解范德華力的含義及對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響； (2)了解氫鍵的含義，能列舉存在氫鍵的物質(zhì)，并能解釋氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。一、 “兩大理論 ” 與微粒構(gòu)型1.中心原子雜化類型

2、和分子空間構(gòu)型的相互判斷分子(A 為中心原子孤中心原子分子構(gòu)型示例中心原子 )電子對(duì)數(shù)雜化方式0sp直線形BeCl2AB 21sp2V 形SO22sp3V 形H2OAB 30sp2平面三角形BF31sp3三角錐形NH 3AB 40sp3正四面體形CH42.等電子原理(1)等電子體特征原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子具有相似的化學(xué)鍵特征。物理性質(zhì)相似，化學(xué)性質(zhì)不同。(2)常見(jiàn)等電子體粒子通式價(jià)電子總數(shù)立體構(gòu)型AX 2直線形CO2、 SCN、NO2、N316e2AX 3平面三角形CO3 、NO3 、SO324eAX 2V 形SO2 、O3、 NO218e23AX 4正四面體形4432eSO

3、、 PO32AX 3三角錐形PO3、SO3、ClO 326eCO、N2AX10e直線形CH4、NHAX 4正四面體形48e二、分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.共價(jià)鍵(1)共價(jià)鍵的類型按成鍵原子間共用電子對(duì)的數(shù)目分為單鍵、雙鍵、三鍵。按共用電子對(duì)是否偏移分為極性鍵、非極性鍵。按原子軌道的重疊方式分為鍵和 鍵。(2)鍵參數(shù)鍵能：氣態(tài)基態(tài)原子形成1 mol 化學(xué)鍵釋放的最低能量，鍵能越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)定。鍵長(zhǎng)：形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距，鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越穩(wěn)定。鍵角：在原子數(shù)超過(guò)2 的分子中，兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，分子越穩(wěn)定。(3)鍵、 鍵的判斷由軌道重疊方式判斷“頭

4、碰頭”重疊為鍵，“肩并肩”重疊為鍵。由共用電子對(duì)數(shù)判斷單鍵為 鍵；雙鍵或三鍵，其中一個(gè)為鍵，其余為 鍵。由成鍵軌道類型判斷s 軌道形成的共價(jià)鍵全部是鍵；雜化軌道形成的共價(jià)鍵全部為鍵。2.配位鍵與配合物(1)配位鍵配位鍵的形成： 成鍵原子一方提供孤電子對(duì)， 另一方提供空軌道形成的共價(jià)鍵；配位鍵的表示：常用“”來(lái)表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對(duì)的原子，中，雖然有一個(gè) N H 鍵形成的過(guò)程如 NH 4 可表示為，在 NH4與其他 3 個(gè) NH 鍵形成的過(guò)程不同，但是一旦形成之后，4 個(gè)共價(jià)鍵就完全相同。(2)配合物如Cu(NH 3)4SO4配位體有孤電子對(duì)，如H2O、NH 3、 CO、F、 Cl、

5、CN等。中心原子有空軌道，如 Fe3 、Cu2 、Zn2 、Ag等。3.分子性質(zhì)(1)分子構(gòu)型與分子極性的關(guān)系(2)溶解性“相似相溶”規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑，若存在氫鍵，則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好?！跋嗨葡嗳堋边€適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。(3)無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性無(wú)機(jī)含氧酸可寫(xiě)成 (HO)mROn，如果成酸元素 R 相同，則 n 值越大， R 的正電性越高，使 RO H 中 O 的電子向 R 偏移，在水分子的作用下越易電離出 H，酸性越強(qiáng)，如 HClO<HClO 2<HClO 3

6、<HClO 4。4.范德華力、氫鍵、共價(jià)鍵的比較范德華力氫鍵共價(jià)鍵已經(jīng)與電負(fù)性很大的分子間普遍存在的一原子 (N、O、F)形成共價(jià)鍵的氫原子與另一原子間通過(guò)共用電子概念種相互作用力，但不是個(gè)電負(fù)性很大的原子對(duì)形成的化學(xué)鍵化學(xué)鍵(N、 O、 F)之間的作用力存在分子或原子 (稀有氣體 )氫原子與氟、氮、氧原相鄰原子間范圍之間子(分子內(nèi)、分子間 )特征無(wú)方向性、無(wú)飽和性有方向性、有飽和性有方向性、有飽和性強(qiáng)度共價(jià)鍵 >氫鍵 >范德華力比較隨著分子極性和相影響對(duì)分子質(zhì)量的增大而對(duì)于 AHB，A、成鍵原子半徑越小，鍵強(qiáng)度增大B 的電負(fù)性越大， B 原長(zhǎng)越短，鍵能越大，共的因組成和結(jié)構(gòu)

7、相似的子的半徑越小，氫鍵鍵價(jià)鍵越穩(wěn)定素物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越能越大大，范德華力越大影響物質(zhì)的熔沸點(diǎn)、影響分子的穩(wěn)定性，對(duì)物溶解度等物理性質(zhì)分子間氫鍵的存在，使共價(jià)鍵鍵能越大，分子質(zhì)性組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高，在穩(wěn)定性越強(qiáng)質(zhì)的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量水中的溶解度增大影響原子晶體的熔影響的增大，物質(zhì)的熔沸點(diǎn)沸點(diǎn)、硬度升高角度一“ 兩大理論 ”與微粒構(gòu)型1.(1)2019 ·課標(biāo)全國(guó) ，35(2) 乙二胺 (H 2NCH 2CH2 NH2)是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是_、_。乙二胺能與 Mg 2、Cu2 等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子，其原因是_，其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)

8、定性相對(duì)較高的是_(填“ Mg 2 ”或“ Cu2”)。(2) 2019 ·課標(biāo)全國(guó) ，35(1) 元素 As 與 N 同族。預(yù)測(cè) As 的氫化物分子的立體結(jié)構(gòu)為 _，其沸點(diǎn)比 NH 3 的 _(填“高”或“低” ) ，其判斷理由是_。答案 (1)sp3sp3乙二胺的兩個(gè) N 提供孤對(duì)電子給金屬離子形成配位鍵Cu2(2)三角錐形低NH 3 分子間存在氫鍵2.2018 ·全國(guó) ，35(3) LiAlH 4 是有機(jī)合成中常用的還原劑， LiAlH 4 中的陰離子空間構(gòu)型是 _、中心原子的雜化形式為 _。LiAlH 4 中存在 _(填標(biāo)號(hào) )。A.離子鍵B.鍵C.鍵D.氫鍵答案正

9、四面體sp3AB3.2018 ·全國(guó) ，35(2)(4) (1)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，H2S、SO2、 SO3 的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是_。(2)氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為_(kāi)形，其中共價(jià)鍵的類型有 _種；固體三氧化硫中存在如圖所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為 _。解析(1)價(jià)層電子對(duì)數(shù)包括成鍵電子對(duì)數(shù)和孤電子對(duì)數(shù)，H2S 中 S 的成鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為61×2 2，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4(或價(jià)層電子對(duì)數(shù)為261×2260×2324)，同理， SO 中 S 的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為23，SO

10、中 S 的價(jià)層電60×3子對(duì)數(shù)為3，H2S 中 S 的價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于SO2、SO3。2(2)氣態(tài) SO3 為單分子，分子中S 無(wú)孤電子對(duì)，其分子的立體構(gòu)型為平面三角形，S 和O 之間形成雙鍵，故共價(jià)鍵有鍵和 鍵兩種。固態(tài)SO3 為三聚分子，分子中每個(gè)S 與4 個(gè)O 成鍵， S 無(wú)孤電子對(duì)，故原子的雜化軌道類型為sp3。答案(1)H2S(2)平面三角2sp3 雜化4.2018 ·全國(guó) ，35(4) 中華本草等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石(ZnCO3)入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3 中，陰離子空間構(gòu)型為 _，C 原子的雜化形式為 _。解析CO23 中碳原子的價(jià)層

11、電子對(duì)數(shù)為3，中心碳原子采取sp2 雜化，故 CO23 的空間構(gòu)型為平面三角形。答案平面三角形sp2 雜化25.2018 ·江蘇化學(xué)，21(1)(3)(4) (1)SO4 中心原子軌道的雜化類型為_(kāi)；NO3的空間構(gòu)型為 _(用文字描述 )。(2)與 O3 分子互為等電子體的一種陰離子為_(kāi)(填化學(xué)式 )。(3)N 2 分子中 鍵與 鍵的數(shù)目比 n( )n( )_。2中 S 原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3中氮原子解析 (1)SO44，所以采取 sp 雜化。 NO3上無(wú)孤對(duì)電子，成鍵電子對(duì)數(shù)為3，即 N 采取 sp2的空間構(gòu)型為平面雜化， NO3正三角形。 (2)等電子體是指價(jià)電子總數(shù)和原子數(shù)均相

12、同的分子、離子或原子團(tuán)，分子中含有O3 與 NO2 均為 3 原子 18 價(jià)電子的粒子， 故二者互為等電子體。 (3)N 21 個(gè) 鍵和 2 個(gè) 鍵。答案 (1)sp3 平面 (正 )三角形(2)NO 2 (3)126.(1)2017 ·課標(biāo)全國(guó) ，35(3) X 射線衍射測(cè)定等發(fā)現(xiàn)， I3AsF6 中存在 I3離子。 I3離子的幾何構(gòu)型為 _，中心原子的雜化形式為_(kāi)。(2) 2017 ·課標(biāo)全國(guó) ， 35(2) CO2 和 CH3 OH 分子中 C 原子的雜化形式分別為_(kāi)和 _。(3)2016 ·全國(guó)卷 ，37(5) 節(jié)選 Ge 單晶具有金剛石結(jié)構(gòu)，其中Ge 原

13、子的雜化方式為 _。(4) 2016 ·全國(guó)卷 ，37(3) AsCl 3 分子的立體構(gòu)型為 _，其中 As 的雜化軌道類型為 _。答案(1)V 形sp3(2)spsp3(3)sp3(4)三角錐形sp3角度二微粒作用與分子性質(zhì)7.(1)2019 ·課標(biāo)全國(guó) ，35(2)(3) FeCl3 中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性，蒸汽狀態(tài)下以雙聚分子存在的FeCl3 的結(jié)構(gòu)式為 _，其中 Fe的配位數(shù)為 _。苯胺 ()的晶體類型是 _。苯胺與甲苯 ()的相對(duì)分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(5.9 )、沸點(diǎn) (184.4 )分別高于甲苯的熔點(diǎn) (95.0 )、沸點(diǎn) (110.6 )，原因是 _

14、。(2) 2018 ·課標(biāo)全國(guó) ，35(3) 如圖為 S8 的結(jié)構(gòu)，其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)要比二氧化硫的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)高很多，主要原因?yàn)?_。(3)2018 ·全國(guó)卷 ， 35(3) ZnF2具有較高的熔點(diǎn)(872 ) ，其化學(xué)鍵類型是_；ZnF不溶于有機(jī)溶劑而ZnCl 、ZnBr、ZnI能夠溶于乙醇、乙醚等有2222機(jī)溶劑，原因是。2 62與 NO 反應(yīng)生成的 Fe(NO)(H 252 中， NO 以 N 原子與 Fe2形成(4)Fe(H O) O) 配位鍵。請(qǐng)?jiān)?Fe(NO)(H 2O)52 結(jié)構(gòu)示意圖的相應(yīng)位置補(bǔ)填缺少的配體。Fe(NO)(H 2O)52 結(jié)構(gòu)示意圖(5) 2017

15、 ·課標(biāo)全國(guó) ，35(4) 硝酸錳是制備 CO23H2= CH3 OH H2O 反應(yīng)催化劑的原料， Mn(NO 3)2 中的化學(xué)鍵除了 鍵外，還存在 _。(6)2017 ·課標(biāo)全國(guó) ， 35(3) 研究發(fā)現(xiàn)，在CO2 低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2 3H2CH3OHH2O)所涉及的4 種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?，原因是。答?1)4分子晶體苯胺分子之間存在氫鍵(2)S8 相對(duì)分子質(zhì)量大，分子間作用力強(qiáng)(3)離子鍵ZnF2 為離子化合物， ZnCl2、ZnBr 2、ZnI 2 的化學(xué)鍵以共價(jià)鍵為主、極性較小(4)(5)離子鍵、 鍵(6)H 2O>CH3OH>CO2&

16、gt;H2水含氫鍵比甲醇中多； CO2 與 H2 均為非極性分子， CO2相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力大8.2017 ·課標(biāo)全國(guó) ， 35(3) 經(jīng) X 射線衍射測(cè)得化合物R 的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。(1) 從結(jié)構(gòu)角度分析， R 中兩種陽(yáng)離子的相同之處為_(kāi)，不同之處為_(kāi)。 (填標(biāo)號(hào) )A.中心原子的雜化軌道類型B.中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)C.立體結(jié)構(gòu)D.共價(jià)鍵類型n(2)R 中陰離子 N5 中的 鍵總數(shù)為 _個(gè)。分子中的大 鍵可用符號(hào) m表示，其中 m 代表參與形成大鍵的原子數(shù)，n 代表參與形成大鍵的電子數(shù) (如苯分子6中的大 鍵可表示為 6)，則 N5 中的大 鍵應(yīng)表示為 _。

17、(3)圖中虛線代表氫鍵，其表示式為(NH 4 )N HCl、_、_。答案 (1)ABD C (2)5 56)NH)3545(3)(H O )O HN(N(NHN(N9.2016 ·課標(biāo)全國(guó) ，37(2)(3) 鍺(Ge)是典型的半導(dǎo)體元素，在電子、材料等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)Ge 與 C 是同族元素， C 原子之間可以形成雙鍵、三鍵，但 Ge 原子之間難以形成雙鍵或三鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析，原因是 _。(2) 比較下列鍺鹵化物的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，分析其變化規(guī)律及原因。GeCl4GeBr4GeI4熔點(diǎn) /49.526146沸點(diǎn) /83.1答案(1)鍺的原子半徑大， 原子之間形成的

18、186約 400單鍵較長(zhǎng)， pp 軌道肩并肩重疊的程度很小或幾乎不能重疊，難以形成鍵(2)GeCl4、GeBr4、GeI4 的熔、沸點(diǎn)依次增高。原因是分子結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量依次增大，分子間作用力逐漸增強(qiáng)10.2016 ·課標(biāo)全國(guó) ，37(2) 硫酸鎳溶于氨水形成 Ni(NH 3)6SO4 藍(lán)色溶液。 Ni(NH 3)6SO4 中陰離子的立體構(gòu)型是 _。在 Ni(NH 3)62 中 Ni 2 與 NH 3 之間形成的化學(xué)鍵稱為 _，提供孤電子對(duì)的成鍵原子是 _。氨的沸點(diǎn) _(填“高于”或“低于”) 膦 (PH3)，原因是 _；氨是_分子 (填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜

19、化類型為_(kāi)。答案正四面體配位鍵N高于NH 3 分子間可形成氫鍵極性sp31.(1)“分子機(jī)器設(shè)計(jì)和合成”的研究對(duì)象之一為“分子開(kāi)關(guān)”，“分子開(kāi)關(guān)”與大環(huán)主體分子苯芳烴、杯芳烴等有關(guān)。上圖為對(duì)叔丁基杯4 芳烴，由4 個(gè)羥基構(gòu)成杯底，羥基間的相互作用力是_。對(duì)叔丁基杯 4 芳烴中碳原子的雜化方式有 _。杯芳烴可用于某些 B 族元素金屬離子如 573及 21 2的萃取，基態(tài) Sc2 核LaSc外電子排布式為 _。(2)SO2 與 SO3 的鍵角相比，鍵角更大的是 _，將純液態(tài) SO3 冷卻到 289.8 K時(shí)凝固得到一種螺旋狀單鏈結(jié)構(gòu)的固體，其結(jié)構(gòu)如圖，此固態(tài)SO3中 S 原子的雜化軌道類型是 _。

20、該結(jié)構(gòu)中 SO 鍵鍵長(zhǎng)有兩類，一類鍵長(zhǎng)約140 pm，另一類鍵長(zhǎng)約為 160 pm，較短的鍵為 _(填圖中字母 )。解析 (1) O 的非金屬性很強(qiáng)， 在羥基之間存在氫鍵； 對(duì)叔丁基杯 4 芳烴中含有苯環(huán)和飽和烴基，故碳原子的雜化方式有 sp2 和 sp3； Sc 是 21 號(hào)元素， Sc 原子核外有 21 個(gè)電子，失去 2 個(gè)電子變成 Sc2，根據(jù)構(gòu)造原理可知 Sc2核外電子排布式為 1s2 2s22p63s2 3p6 3d1 或Ar3d 1。2中 S原子采取2雜化，含有一對(duì)孤對(duì)電子，分子構(gòu)型為V 形，SO3中S(2)SOsp原子采取sp2 雜化，無(wú)孤對(duì)電子，分子構(gòu)型為平面三角形，孤對(duì)電子與

21、成鍵電子對(duì)間的排斥作用大于成鍵電子對(duì)間的排斥作用，故SO3 的鍵角大于 SO2；由圖可知，該固態(tài) SO3 中 S 原子形成 4 個(gè) 鍵，無(wú)孤對(duì)電子，采取sp3 雜化， a 為氧硫雙鍵，鍵能較大，鍵長(zhǎng)較短，另一類為配位鍵，為單鍵，鍵能較小，鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)，即較短的鍵為 a答案(1)氫鍵sp2、 sp3 1s22s22p63s23p63d1 或Ar3d 1(2)SO3sp3a2.(1)BF3 與一定量的水形成晶體Q(H 2O)2·BF3，Q 在一定條件下可轉(zhuǎn)化為R：晶體 Q 中各種微粒間的作用力不涉及_(填序號(hào) )。a.離子鍵b.共價(jià)鍵c.配位鍵d.金屬鍵e.氫鍵f. 范德華力(2)已知苯酚

22、()具有弱酸性，其Ka1.1×1010；水楊酸第一級(jí)電離形成的離子能形成分子內(nèi)氫鍵。 據(jù)此判斷，相同溫度下電離平衡常數(shù) Ka2水楊酸)_a苯酚)(填“ 或”“ ”)，(K (><其原因是。答案(1)ad(2)中形成分子內(nèi)氫鍵，使其更難電離出H3.碳、硫和釩的相關(guān)化合物，在藥物化學(xué)及催化化學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)基態(tài)釩原子原子的結(jié)構(gòu)示意圖為。3中 V 原子的孤電子對(duì)數(shù)為3中含有 _個(gè) 鍵。(2)VO 4_，一個(gè) VO 4(3)2巰基煙酸氧釩配合物 (圖 1)是副作用很小的有效調(diào)節(jié)血糖的新型藥物：該藥物中 N 原子的雜化方式是 _。X、Y、W三種物質(zhì)在水中的溶解性由大到小的順序?yàn)開(kāi)，原因是_。已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且這些原子有相互平行的p 軌道，則 p 電子可在