高中化學(xué)_分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、知識(shí)框架分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【知識(shí)動(dòng)脈】廠產(chǎn)生原因：共價(jià)鍵的方向性ISp3分子的空間構(gòu)型決定因素：雜化軌道方式sp2sp空間構(gòu)型的判斷：VSEPR理論r空間構(gòu)型決定性質(zhì)等電子原理手性分子配合物、雜化軌道理論1. 雜化的概念：在形成多原子分子的過(guò)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(gè)過(guò)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(shí)，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sp

2、3雜化外，還有sp2雜化和sp雜化，sp2雜化軌道表示由一個(gè)s軌道與兩個(gè)p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個(gè)s軌道與一個(gè)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(duì)電子對(duì)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(gè)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_(kāi)。的直線型雜化軌道，SP2雜化軌道為_(kāi)。的平面三角形，SP3雜化軌道為°的正四面體構(gòu)型

3、。小結(jié)：HCN中C原子以sp雜化，CH20中C原子以sp2雜化；HCN中含有2個(gè)鍵和2n鍵；CH2O中含有3b鍵和1個(gè)n鍵【例1】（09江蘇卷21A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b鍵的數(shù)目為。解析與評(píng)價(jià)：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)?鍵，1mol碳氧3鍵，故含有3鍵的數(shù)目為3Na答案：sp2平面型3Na【變式訓(xùn)練1】（09

4、寧夏卷38）化學(xué)一選修物質(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(gè)未成對(duì)電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成負(fù)一價(jià)離子。請(qǐng)回答下列問(wèn)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(jià)層電子對(duì)互斥模型把分子分成兩大類：一類是中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)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(lái)預(yù)測(cè)，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正四面體型CH4另一類是中心原子上有孤對(duì)電子.（未

5、用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì)）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤對(duì)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H20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(shí)多原子分子的立體結(jié)構(gòu)。化學(xué)式中心原子含有孤對(duì)電子對(duì)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(jià)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21A）（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

6、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(xiě)出CO分子結(jié)構(gòu)式。【例2】（09全國(guó)卷I29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(jià)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(gè)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(píng)價(jià)：本題可結(jié)合問(wèn)題作答。W的氯化物為正四體型，則應(yīng)為SiCl4或CC14，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)順序?yàn)镹H3>AsH3>PH3,因?yàn)榍罢咧泻?/p>

7、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?yàn)榍罢咧泻袣滏I，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(shuō)來(lái)，同種原子形成的共價(jià)鍵中的電子對(duì)不發(fā)生偏移，是。而由不同原子形成的共價(jià)鍵，電子對(duì)會(huì)發(fā)生偏移，是。提出問(wèn)題：（1）共價(jià)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

8、討論交流：利用教科書(shū)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(guò)的向量合成方法，討論、研究判斷分子極性的方法?？偨Y(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(méi)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(gè)鍵的極性的向量和等于零時(shí)，是非極性分子。如：。當(dāng)分子中各個(gè)鍵的極性向量和不等于零時(shí)，是極性分子。如：。(3)引導(dǎo)學(xué)生完成下列表格分子共價(jià)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：HCI、H

9、F、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：02、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(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵，而周圍的原子是相同的原子，一般是非極性分子。【例3】(08全國(guó)I卷)下列敘述中正確的是()A.NH3、CO、CO2都是極性分子B. CH4、CCI4都是含有極性鍵的非極性分子C. HF、HCI、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增強(qiáng)D. CS2、H20、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)構(gòu)對(duì)稱，這屬于非極性分子，反之屬于極性分子，對(duì)于ABn分子，其經(jīng)驗(yàn)

10、規(guī)則是中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)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(xiàng)A中CO2屬于非極性分子；選項(xiàng)C中HF、HCI、HBr、HI的穩(wěn)定性減弱；選項(xiàng)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(wèn)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物。申削配Em心復(fù)忖黒更擦it4g八II于子箍子F列說(shuō)法正確的是（填

11、字母）。A. 在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，所有氧原子都采用sp解析：本題考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。29號(hào)為Cu。Y價(jià)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L(zhǎng)i、B、N或F。Q、X的p軌道為2和4，貝UC（或Si）和0（或S）。因?yàn)槲宸N元素原子序數(shù)依次遞增。故可推出：Q為C，R為N，X為0，Y為Si。（1）Cu的價(jià)電子排布為3d104s*1，失去兩個(gè)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(duì)電子，Cu提供空軌道，而形成配位鍵。雜化B. 在上述結(jié)構(gòu)示意圖中，存在配位鍵、共價(jià)鍵和離子鍵C. 膽磯是分子晶體，分子間存在氫鍵D.

12、膽磯中的水在不同溫度下會(huì)分步失去(2) 往硫酸銅溶液中加入過(guò)量氨水，可生成Cu(NH3)4"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。【高考真題】(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)AvBvCvDvE。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(jià)陽(yáng)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化物的沸點(diǎn)高。E的原子序數(shù)為24,ECI3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2：1,三

13、個(gè)氯離子位于外界。請(qǐng)根據(jù)以上情況，回答下列問(wèn)題：(答題時(shí)，A、B、C、D、E用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示)(1) A、B、C的第一電離能由小到大的順序?yàn)椤?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(xiě)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,ECI3形成的配合物的化學(xué)式為。(5) B的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的稀溶液與D的單質(zhì)反應(yīng)時(shí)，B被還原到最低價(jià)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是。感悟：分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在選修部分出現(xiàn)，知識(shí)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(shí)，容易拿到分?！菊n后練習(xí)】、選擇題1.下列

14、分子中，鍵的極性最強(qiáng)的是()A.PH3B.H2SC.HBrD.HCI2.有關(guān)乙炔分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是()A.兩個(gè)碳原子采用sp雜化方式B.兩個(gè)碳原子采用sp2雜化方式C.每個(gè)碳原子都有兩個(gè)未雜化的2p軌道形成n鍵D.兩個(gè)碳原子形成兩個(gè)n鍵3.下列物質(zhì)中，難溶于CCI4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(duì)電子的是()567AH2OBCH4CSiH4D.NH4+既有離子鍵又有共價(jià)鍵和配位鍵的化合物是ANH4NO3BNaOHCH2SO4DH2O列粒子屬等電子體的是ANO和O2B.CH4和NH4+CNH2和H2O2DHCl和H2O有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述正確的是A

15、.每個(gè)碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個(gè)形成大n鍵B.碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道與其它形成三個(gè)C. 每個(gè)碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大8D.碳原子的未參加雜化的2p軌道與其它形成最近，中國(guó)科大的科學(xué)家們將C60分子組裝在一單層分子膜表面，在(T鍵268C時(shí)凍結(jié)分子的熱振蕩，并利A.甲認(rèn)為上述發(fā)現(xiàn)絕對(duì)不可能，因?yàn)镠3分子違背了共價(jià)鍵理論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ACO2BCOCl2CC2H4ODH2O29膦（PH3）又稱磷化氫，在常溫下是一種無(wú)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

16、敘述正確的是（）A.PH3分子中有未成鍵的孤對(duì)電子B.PH3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(shuō)法正確的是（）A每一個(gè)水分子內(nèi)含有兩個(gè)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.CO2H2SBC60C2H4CC2H4CH4DNH3HCl12氯化硼（BCI3）的熔點(diǎn)為-107C，沸點(diǎn)為C,在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120°,它能水解，有關(guān)敘述正確的是（）A.氯化硼液態(tài)時(shí)能導(dǎo)電而固態(tài)時(shí)不導(dǎo)電E. 氯化

17、硼加到水中使溶液的pH升高C. 氯化硼分子呈正三角形，屬非極性分子D. 氯化硼B(yǎng)-CI之間是sp3形成的t鍵14據(jù)權(quán)威刊物報(bào)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(duì)此報(bào)道的認(rèn)識(shí)正確的是B乙認(rèn)為宇宙中還可能存在另一種氫單質(zhì)，因?yàn)闅湓赜腥N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(jià)鍵結(jié)合的產(chǎn)物，應(yīng)寫(xiě)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(jià)鍵理論有一定的局限性有待繼續(xù)發(fā)展、填空題(共31分)15.(10分)在有機(jī)物分子中，當(dāng)一個(gè)碳原子連有4個(gè)不同的原子或原子團(tuán)時(shí)，這種碳原子被稱為手性碳原子”凡具有一個(gè)手性碳原子的化合物一定具有光

18、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(hào)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C=I“C=C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(jiǎn)式為：CHCCHCH=CHCH3則另外四種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：【參考答案】(2)C課前練習(xí):1、答案.(9分)用VSEPR理論判斷:物質(zhì)孤對(duì)電子對(duì)數(shù)軌道雜化形式分子或離子

19、的形狀SO30Sp2平面三角形NH4+0Sp22N2OCO2CNOBeF2CaH2等直線型(1分)(6)一個(gè)單位正電荷正四面體NCI31Sp3三角錐形2、答案.(12分)(1)N2H62+2OH=N2H4+2H2OC知識(shí)動(dòng)脈例1答案：sp2平面型3Na變式訓(xùn)練1、解析：X元素原子的4p軌道上有3個(gè)未成對(duì)電子，可通過(guò)寫(xiě)電子排布式得到X為33號(hào)元素As;(2)Y元素原子的最外層2p軌道上有2個(gè)未成對(duì)電子，同樣根據(jù)電子排布式得到Y(jié)為0;再根據(jù)X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42可得到Z為H答案：三角錐練習(xí)2、答案：化學(xué)式中心原子含有孤對(duì)電子對(duì)數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)空間構(gòu)型H2S22V形NH2-22V形BF303正三角形CHCl304四面體SiF404正四面體練習(xí)3、答案：C0(或C0)例2、答案：NH3>AsH3>PH3,因?yàn)榍罢咧泻袣滏I，后兩者構(gòu)型相同，分子間作用力不同；電子數(shù)