1、届高考化学一轮复习分子结构与性质学案第二单元微粒间作用力与物质的性质1了解共价键的形成、极性、类型(键和键)，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空间结构。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。共价键 知识梳理1共价键的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共价键的特征共价键具有饱和性和方向性。3共价键的类型分类依据类型形成共价键的原子轨
2、道重叠方式键电子云“头碰头”重叠键电子云“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叁键原子间有三对共用电子对4.键参数(1)概念(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。5等电子原理原子总数和价电子总数均相同的分子或离子具有相同的结构特征，它们的许多性质相似，如CO和N2。自我检测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)ss 键与sp 键的电子云形状对称性相同。()(2)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。()(3)键能单独形成，而键一定不能单独形
3、成。()(4)键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转。()答案：(1)(2)(3)(4)2某些共价键的键长数据如下所示：共价键键长(nm)CC0.1540.134CC0.120CO0.143C=O0.122NN0.146N=N0.120NN0.110根据表中有关数据，可以推断出影响共价键键长的因素主要有_，其影响结果是_。答案：原子半径、原子间形成共用电子对数目形成相同数目的共用电子对时，原子半径越小，共价键的键长越短；原子半径相同时，形成共用电子对数目越多，键长越短(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对即形成共价键；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
4、，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。(3)共价键的成键原子可以都是非金属原子，也可以是金属原子与非金属原子，如Al与Cl，Be与Cl等。(4)一般情况下键比键强度大，但有特殊情况，必要时须先进行键能计算，然后才能判断。(5)稀有气体分子中没有化学键。(1)2017高考全国卷，35(4)硝酸锰是制备某些反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了键外，还存在_。(2)2016高考全国卷，37(2)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_。(3)2015高考全
5、国卷，37(3)CS2分子中，共价键的类型有_。解析(1)Mn(NO3)2是离子化合物，存在离子键；此外在NO中，3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大键(键)，所以Mn(NO3)2中的化学键有键、键和离子键。(2)本题从单键、双键、叁键的特点切入，双键、叁键中都含有键，原子之间难以形成双键、叁键，实质是难以形成键，因为锗的原子半径较大，形成单键的键长较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，故锗原子难以形成键。答案(1)离子键和键(键)(2)Ge原子半径大，原子间形成的单键较长，pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成键(3)键和键键和键的判断技巧通过物质的结构
6、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：共价单键全为键，双键中有一个键和一个键，叁键中有一个键和两个键。 共价键的分类1(教材改编)已知NN、N=N和NN键能之比为 1.002.174.90，而CC、C=C、CC键能之比为 1.001.772.34。下列说法正确的是()A键一定比键稳定BN2较易发生加成C乙烯、乙炔较易发生加成D乙烯、乙炔中的键比键稳定解析：选C。NN、N=N中键比键稳定，难发生加成，C=C、CC中键比键弱，较易发生加成。2(1)石墨烯()中，1号C与相邻C形成键的个数为_。(2)1 mol乙醛分子中含有的键的数目为_。(3)O、N、C的氢化物分子中既含有
7、极性共价键、又含有非极性共价键的化合物是_(填化学式，写出两种)。(4)石墨晶体中，层内 CC 键的键长为142 pm，而金刚石中CC 键的键长为154 pm。其原因是金刚石中只存在 CC间的_共价键，而石墨层内的 CC间不仅存在_共价键，还有_键。解析：(1)由图可知，1号C与另外3个碳原子形成3个键。(2)CH3CHO 中单键为键，双键中含有1个键和1个键，即 1 mol CH3CHO 中含6 mol 键。(3)O、N、C的氢化物分子中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物有H2O2、N2H4、C2H6等。答案：(1)3(2)6NA(3)H2O2、N2H4(或其他合理答案)(4)(或
8、大 或pp )3(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物Zn(NH3)4Cl2，1 mol 该配合物中含有键的数目为_。(2)CaC2中C与O互为等电子体，O的电子式可表示为_；1 mol O中含有的键数目为_。(3)下列物质中，只含有极性键的分子是_，既含离子键又含共价键的化合物是_；只存在键的分子是_，同时存在键和键的分子是_。AN2 BCO2CCH2Cl2 DC2H4EC2H6 FCaCl2GNH4Cl解析：(1)1个Zn(NH3)42中Zn2与NH3之间以配位键相连，共4个键，加上4个NH3中的12个键，共16个键。(2)等电子体结构相似，则O的电子式与C相似，为OO2；1 mol O
9、中含有2 mol 键，即2NA个键。(3)C2H4、C2H6中含有CH键为极性键，CC 键为非极性键。答案：(1)16NA(2) OO22NA(3)BCGCEABD(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，有的存在非极性共价键，如Na2O2、CaC2等。 分子的空间构型 知识梳理一、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
10、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价层电子对数的确定方法价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括键电子对和中心原子上的孤电子对。3价层电子对互斥模型与分子空间构型的关系价层电子对数键电子对数孤电子对数电子对空间构型分子空间构型实例220直线形直线形CO2330三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O二、杂化轨道理论1杂化轨道的概念在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化。组合后形成的一组新的原子轨道叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。2杂化轨道的类型与分子空间构型杂
11、化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例sp2180直线形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp34109.5正四面体形CH43.由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型杂化轨道用来形成键和容纳孤电子对，即杂化轨道数中心原子的孤电子对数中心原子的键个数。代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型CO2022spCH2O033sp2CH4044sp3SO2123sp2NH3134sp3H2O224sp34.中心原子杂化类型和分子构型的相互判断分子组成(A为中心原子)中心原子的孤电子对数中心原子的杂化方式分子空间构型示例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平
12、面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4三、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。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NH键形成过程与其他3个NH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(1) (2)结构，如Zn(NH3)4SO4：电离方程式：Zn(NH3)4SO4=Zn(NH3)42SO_。自我检测1判断下列物质中中心原子的杂化轨道类型。BF3_；PF3_；SO2_；H2S_
13、。答案：sp2sp3sp2sp32填写下列表格。序号化学式孤电子对数键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的空间构型名称中心原子杂化类型CO2ClOHCNH2OSO3CONO答案：022直线形直线形sp314四面体形直线形sp3022直线形直线形sp224四面体形V形sp3033平面三角形平面三角形sp2033平面三角形平面三角形sp2033平面三角形平面三角形sp2(1)价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。(2)价层电子对互斥理
14、论能预测分子的空间构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的空间构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。(3)杂化轨道只用于形成键(以sp3杂化形成的都是键)或用来容纳孤电子对，如乙烯和二氧化碳中碳原子分别采取sp2、sp杂化，则杂化过程中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成键。(1)2017高考全国卷，35(3)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为_，中心原子的杂化形式为_。(2)2017高考全国卷，35(2)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_和_。(3)2016高考全国卷，3
15、7(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_。(4)2016高考全国卷，37(3)AsCl3分子的空间构型为_，其中As的杂化轨道类型为_。(5)2015高考全国卷，37(3)PCl3 的空间构型为_，中心原子的杂化轨道类型为_。(6)2015高考全国卷，37(3)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：_。解析(1)I中I原子为中心原子，则其孤电子对数为(7121)2，且其形成了2个键，中心原子采取sp3杂化，I为V形结构。(2)CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价
16、层电子对数为4，故为sp3杂化。(3)类比金刚石，晶体锗是原子晶体，每个锗原子与其周围的4个锗原子形成4个单键，故锗原子采用sp3杂化。微粒之间存在的作用力是共价键。(4)AsCl3 的中心原子(As原子)的价层电子对数为3(531)4，所以是sp3杂化。AsCl3分子的空间构型为三角锥形。(5)PCl3中磷形成了三个键，还有一对孤电子对，故磷原子采取sp3杂化，分子为三角锥形结构。(6)CS2与CO2是等电子体，结构式为S=C=S，分子中含2个键、2个键，因此碳原子为sp杂化。与CS2互为等电子体的分子或离子，一是同主族替换，如CO2、COS，二是“左右移位、平衡电荷”，如SCN、NO等。答
17、案(1)V形sp3(2)spsp3(3)sp3共价键(4)三角锥形sp3(5)三角锥形sp3(6)spCO2、SCN(或COS、NO等)(1)(2015高考江苏卷)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为_。(2)(2015高考山东卷)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为_，其中氧原子的杂化方式为_。(3)(2015高考海南卷) V2O5常用作SO2 转化为SO3的催化剂。SO2 分子中S原子价层电子对数是_对，分子的空间构型为_；SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为_；该结构中SO键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，较短的键
18、为_(填图中字母)，该分子中含有_个键。(4)金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为_、_。答案：(1)sp3和sp2(2)V形sp3(3)3V形sp3a12(4)sp3sp2杂化轨道类型的判断技巧利用中心原子的孤电子对数与相连的其他原子个数之和判断。若之和为2，则中心原子为sp杂化；若之和为3，则中心原子为sp2杂化；若之和为4，则中心原子为sp3杂化。例如：NH3中N原子有1对孤电子对，另外与3个氢原子成键，所以之和为134，为sp3杂化，理论构型为正四面体形，由于N原子有1对孤电子对，实际构型为三角锥形。再如CO2中C原子没有孤电子对，与2个氧原子成键，所以和为022，为s
19、p杂化。 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论1(1)已知图(a)为石墨烯结构，图(b)为氧化石墨烯结构。图(b)中，1号C的杂化方式是_，该C与相邻C形成的键角_(填“”“”或“”)图(a)中1号C与相邻C形成的键角。(2)乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_。(3)NH3分子中心原子的杂化方式为_。解析：(1)图(b)中1号C与3个碳原子、1个氧原子共形成4个键，其价层电子对数为4，C的杂化方式为sp3；该C与相邻C的键角约为109.5，图(a)中1号C采取sp2杂化，碳原子间夹角为120。(2)乙醛的结构式为，前面的碳原子形成4个键，C的杂化方式为sp3；后面的碳原子形成3个键，C的杂化方式为sp
20、2。(3)NH3分子中N原子价层电子对数为4，故为sp3杂化。答案：(1)sp3(2)sp3、sp2(3)sp32(1)在硅酸盐中，SiO四面体如图(a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构形式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为_，Si与O的原子数之比为_，化学式为_。(2)BCl3和NCl3中心原子的杂化方式分别为_和_。(3)在H2S分子中，S原子轨道的杂化类型是_。(4)S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是_。解析：(1)依据图(a)可知，SiO的结构类似于甲烷分子的结构，为正四面体结构，Si原子的
21、杂化形式和甲烷分子中碳原子的杂化形式相同，为sp3杂化；图(b)是一种无限长单链结构的多硅酸根，每个结构单元中两个氧原子与另外两个结构单元顶角共用，所以每个结构单元含有1个Si原子、3个氧原子，Si原子和O原子数之比为13，化学式可表示为SiO3或SiO。(2)根据价层电子对互斥理论可知，BCl3和NCl3中心原子含有的孤电子对数分别是(331)20、(531)21，所以前者是平面三角形，B原子是sp2杂化；后者是三角锥形，N原子是sp3杂化。(3)S原子与H原子形成了2个键，另外还有2个孤电子对，所以S为sp3杂化。(4)每个S原子与另外2个S原子形成2个共价单键，所以S原子的杂化轨道数键数
22、孤电子对数224，故S原子为sp3杂化。答案：(1)sp313SiO3 (或SiO)(2)sp2sp3(3)sp3(4)sp3配位键与配位化合物3下列物质中存在配位键的是()H3OB(OH)4CH3COONH3CH4A BC D解析：选A。水分子中各原子已达到稳定结构，H3O是H和H2O中的O形成配位键；B(OH)4是3个OH与B原子形成3个共价键，还有1个OH的O与B形成配位键；其他物质均不存在配位键。4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)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH3)42配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三
23、角锥形，但NF3不易与Cu2形成配离子，其原因是_。(2)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Cu(OH)42。不考虑空间构型，Cu(OH)42的结构可用示意图表示为_。(3)胆矾(CuSO45H2O)可写成Cu(H2O)4SO4H2O，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CCu2的外围电子排布式为3d84s1D胆矾中的水在不同温度下会分步失去解析：(2)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。(3)A项，SO中与S相连的氧原子并不全是sp3杂化；B项，氢键不是化学键；C项，Cu
24、2的外围电子排布式为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：(1)N、F、H三种元素的电负性：FNH，在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2形成配位键(2) (或)(3)D用价层电子对互斥理论推测分子或离子构型的思维程序 分子间作用力与分子的性质 知识梳理一、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。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、沸点越
25、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：XHY其中X、Y为电负性大而原子半径较小的非金属原子，一般为N、O、F三种元素的原子，X、Y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。二、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.分子的溶解性相似相溶原理：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。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用
