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第二節(jié)分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.了解粒子間作用(共價(jià)鍵、配位鍵、分子間作用力等)的類型、特征與實(shí)質(zhì)。了解共價(jià)鍵的極性與類型(σ鍵、π鍵)。2.能利用電負(fù)性判斷成鍵類型、共價(jià)鍵的極性,能結(jié)合分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)判斷分子的極性、手性,并據(jù)此解釋分子的一些典型性質(zhì)。3.了解雜化軌道理論及雜化軌道類型,能結(jié)合雜化軌道理論、價(jià)層電子對(duì)互斥模型推測(cè)分子或離子的空間結(jié)構(gòu),能利用鍵參數(shù)(鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角)4.了解分子間作用力(含氫鍵)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響,能列舉含氫鍵的物質(zhì)與其性質(zhì)特點(diǎn)。1.宏觀辨識(shí)與微觀探析:認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的本質(zhì),能多角度、動(dòng)態(tài)地分析化學(xué)鍵、分子的空間結(jié)構(gòu)及性質(zhì),并運(yùn)用相關(guān)理論解決實(shí)際問題。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:能運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型和雜化軌道理論等,解釋分子的空間結(jié)構(gòu)及性質(zhì),揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的問題,設(shè)計(jì)探究方案進(jìn)行探究分析,面對(duì)“異常”現(xiàn)象敢于提出自己的見解。[目標(biāo)導(dǎo)航][自主測(cè)評(píng)]1.易錯(cuò)易混辨析(正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)氯氣的化學(xué)式是Cl2
而不是Cl3,是由共價(jià)鍵的飽和性決定的。())(2)共價(jià)鍵只能是非金屬原子之間成鍵。((3)N2
分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比是2∶1。()(4)σ鍵能單獨(dú)形成,而π鍵一定不能單獨(dú)形成。()(5)只要分子結(jié)構(gòu)為平面三角形,中心原子均為sp2
雜化。((
)(6)中心原子是sp雜化的,其分子結(jié)構(gòu)不一定為直線形。
)答案:(1)√(2)×錯(cuò)因:某些金屬原子與非金屬原子間也可形成共價(jià)鍵,如AlCl3
中有共價(jià)鍵。錯(cuò)因:氮氮三鍵中有一個(gè)σ鍵兩個(gè)π鍵,個(gè)數(shù)比為(5)√錯(cuò)因:中心原子是sp雜化的,其分子結(jié)構(gòu)一定為直
(3)×1∶2。
(4)√ (6)×線形。2.(教材選擇性必修2P62第3題改編題)下列物質(zhì)中既有極性鍵又有非極性鍵的極性分子的是()B.CH4D.CH2==CH2A.CS2C.H2O2答案:C
(1)根據(jù)上面背景信息分析BCl3
的價(jià)層電子對(duì)數(shù)、價(jià)層電子對(duì)空間結(jié)構(gòu)、分子空間結(jié)構(gòu)是怎樣的?
(2)NF3
的價(jià)層電子對(duì)、價(jià)層電子對(duì)空間結(jié)構(gòu)、分子空間結(jié)構(gòu)是怎樣的?
(3)通過(1)、(2)兩例分析價(jià)層電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)一定相同嗎?二者之間有何規(guī)律存在?答案:(1)BCl3
的價(jià)層電子對(duì)數(shù)有3對(duì),價(jià)層電子對(duì)空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,分子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。(2)NF3
的價(jià)層電子對(duì)為4對(duì),價(jià)層電子對(duì)空間結(jié)構(gòu)為四面體形,分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。
(3)價(jià)層電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)不一定一致,分子的空間結(jié)構(gòu)指的是成鍵電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu),不包括孤電子對(duì)(未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì))。兩者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對(duì),當(dāng)中心原子上無孤電子對(duì)時(shí),兩者的空間結(jié)構(gòu)一致;當(dāng)中心原子上有孤電子對(duì)時(shí),兩者的空間結(jié)構(gòu)不一致。考點(diǎn)一共價(jià)鍵1.共價(jià)鍵共用電子對(duì)方向(1)共價(jià)鍵的本質(zhì)和特征形成由成鍵原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊形成類型s—s型H—H的s—sσ鍵的形成s—p型H—Cl的s—pσ鍵的形成p—p型Cl—Cl的p—pσ鍵的形成特征以形成化學(xué)鍵的兩原子核的________為軸做旋轉(zhuǎn)操作,共價(jià)鍵的電子云的圖形________,這種特征稱為________(2)共價(jià)鍵的類型(按成鍵原子的原子軌道重疊方式分類)①σ鍵連線不變軸對(duì)稱形成由兩個(gè)原子的p軌道“________”重疊形成p—pπ鍵p—pπ鍵的形成特征π鍵的電子云形狀與σ鍵的電子云形狀有明顯差別:每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成,它們互為________,這種特征稱為________;π鍵________旋轉(zhuǎn);不如σ鍵________,較易________肩并肩鏡像鏡面對(duì)稱不能牢固斷裂②π鍵2.鍵參數(shù)——鍵能、鍵長(zhǎng)與鍵角①概念穩(wěn)定性②鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響③鍵參數(shù)與分子穩(wěn)定性的關(guān)系大短鍵能越________,鍵長(zhǎng)越________,分子越穩(wěn)定??臻g結(jié)構(gòu)成的單質(zhì)是黑火藥的成分之一,下列說法錯(cuò)誤的是(考向1共價(jià)鍵極性及σ、π鍵
【練1】(2021年山東青島期末)原子序數(shù)依次增大的
V、W、X、Y、Z五種短周期元素,V與其他元素均不在同一周期,W元素形成的化合物種類最多,X元素的簡(jiǎn)單氫化物與它的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物能反應(yīng)生成鹽,Y與Z同主族,Z元素形)..A.V和W或V和Y形成的化合物均可能存在非極性共價(jià)鍵B.WY2
分子中各原子均滿足8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C.Y和Z形成的化合物均能使品紅溶液褪色D.僅由V、X、Y三種元素形成的化合物可能是離子化合物
解析:原子序數(shù)依次增大的V、W、X、Y、Z五種短周期元素,W元素形成的化合物種類最多,則W為C元素;X元素的簡(jiǎn)單氫化物與它的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物能反應(yīng)生成鹽,則X為N元素;Y與Z同主族,Z元素形成的單質(zhì)是黑火藥的成分之一,則Y為O元素、Z為S元素;V與其他元素均不在同一周期,則V為H元素。碳原子個(gè)數(shù)大于1的烴中含有碳碳非極性鍵,過氧化氫中含有氧氧非極性鍵,A正確;二氧化碳分子中的碳原子和氧原子均滿足8e-穩(wěn)定結(jié)構(gòu),B正確;三氧化硫不具有漂白性,不能使品紅溶液褪色,C錯(cuò)誤;硝酸銨和亞硝酸銨均是由H、N、O三種元素形成的離子化合物,D正確。答案:C
【練2】(2021年青島期末)短周期主族元素
X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,最外層電子數(shù)滿足Z=X+Y;化合物Y2X4
的電子總數(shù)為18個(gè);基態(tài)Z原子的電子總數(shù)是其最高能級(jí)電子數(shù)的2倍,且最高能級(jí)有兩個(gè)未成對(duì)電子;W的氫化物
是(
)A.X、Y、W三種元素能形成離子化合物B.X2Y—YX2
的水溶液呈堿性C.元素的電負(fù)性:Y<ZD.Y2Z分子中只含σ鍵,不含π鍵
解析:Y2X4
型常見化合物有N2O4、C2H4、N2H4,根據(jù)電子總數(shù)為18,推測(cè)Y2X4
為N2H4,即X為H,Y為N,Z的最外層=X最外層+Y最外層=6,故X可能為O或S,又Z電子總數(shù)是最高能級(jí)電子數(shù)的2倍,O和S最高能級(jí)均為4個(gè)電子,即np4,故Z的電子總數(shù)為8,故Z為O,W的氫化物為強(qiáng)酸,短周期滿足此要求的只有HCl,故W為Cl。X為H,Y為N,W為Cl,三者可形成離子化合物NH4Cl,A正確;該化合物X2Y—YX2
為兩個(gè)氨基相連,即N2H4(肼),肼溶于水能發(fā)生類似NH3
與水的反應(yīng),且生成物能電離出OH-,故溶液顯堿性,B正確;Y為N,Z為O,電負(fù)性:O>N,C正確;Y2Z即N2O,其等電子體為CO2,故兩者結(jié)構(gòu)相同,根據(jù)CO2
結(jié)構(gòu)式O==C==O,可知N2O結(jié)構(gòu)式為N==N==O,雙鍵中有一根為σ鍵,另一根為π鍵,D錯(cuò)誤。答案:D[歸納提升]
判斷共價(jià)鍵類型的方法(1)σ鍵與π鍵的判斷方法①軌道重疊方式形成σ鍵時(shí),原子軌道以“頭碰頭”的方式重疊;形成π鍵時(shí),原子軌道以“肩并肩”的方式重疊。
②電子云的對(duì)稱性,σ鍵的電子云是以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱,為軸對(duì)稱;π鍵的電子云是由兩塊組成,它們互為鏡像,為鏡面對(duì)稱。③原子間共用電子對(duì)數(shù)目,單鍵均為σ鍵,雙鍵含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,三鍵含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。④共價(jià)鍵強(qiáng)度,σ鍵強(qiáng)度較大,較穩(wěn)定;π鍵活潑,比較容易斷裂。注意:N≡N中π鍵較穩(wěn)定。
(2)極性鍵與非極性鍵的判斷,看形成共價(jià)鍵的兩原子,不同種元素的原子之間形成的是極性共價(jià)鍵,同種元素的原子之間形成的是非極性共價(jià)鍵。共價(jià)鍵H—HF—FH—FH—ClH—I鍵能E(kJ·mol-1)436157568432299考向2鍵參數(shù)的判斷與應(yīng)用【練3】(2021年石家莊模擬)已知各共價(jià)鍵的鍵能如表所示,下列說法正確的是()A.穩(wěn)定性:H—I>H—Cl>H—FB.表中看出F2能量最低C.432kJ·mol-1>E(H—Br)>299kJ·mol-1D.H2(g)+F2(g)===2HF(g)
ΔH=+25kJ·mol-1
解析:鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定,根據(jù)題表中數(shù)據(jù),H—F最穩(wěn)定,A錯(cuò)誤;鍵能越大,形成的分子越穩(wěn)定,能量越低。根據(jù)數(shù)據(jù),H—F最穩(wěn)定,HF能量最低,F(xiàn)—F最不穩(wěn)定,F(xiàn)2能量最高,B錯(cuò)誤;同主族從上往下半徑逐漸增大,即Br的半徑介于Cl和I之間,因此,H—Br的鍵能介于H—Cl和H—I之間,C正確;根據(jù)ΔH=反應(yīng)物的鍵能總和-生成物的鍵能總答案:C和=(436+157-2×568)kJ·mol-1=-543kJ·mol-1,D錯(cuò)誤?!揪?】(2021年菏澤期末)下列有關(guān)共價(jià)鍵的鍵參數(shù)的說
解析:CH4、C2H4、CO2
分別為正四面體形(109°28′)、平面三角形(120°)、直線形(180°),所以分子中的鍵角依次增大,A正確;原子半徑越大,形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)越長(zhǎng),O、S、Se的原子半徑依次增大,所以與H形成的共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)依次增大,B正確;非金屬性越強(qiáng),形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定,共價(jià)鍵的鍵能越大,則H2O、H2S、H2Se分子中的鍵能依次減小,C正確;影響分子晶體熔、沸點(diǎn)高低的因素是分子間作用力,分子間作用力越大,熔、沸點(diǎn)越高,與共價(jià)鍵的鍵能無關(guān),D錯(cuò)誤。答案:D考點(diǎn)二分子的空間結(jié)構(gòu)
1.分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
(1)紅外光譜工作原理 紅外線透過分子時(shí),分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的________相同的紅外線,再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫(kù)比對(duì),或通過量子化學(xué)計(jì)算,可以得知分子中含有何種________或官能團(tuán)的信息。
振動(dòng)頻率化學(xué)鍵(2)紅外光譜儀原理示意圖2.多樣的分子空間結(jié)構(gòu)直線形O==C==OⅤ形平面三角形三角錐形四面體形109°28′3.價(jià)層電子對(duì)互斥模型(1)價(jià)層電子對(duì)互斥模型排斥
分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價(jià)層電子對(duì)”相互________的結(jié)果。
(2)中心原子上價(jià)層電子對(duì)的計(jì)算①價(jià)層電子對(duì)σ鍵電子對(duì)中心原子上的孤電子對(duì)=—(a-xb)②計(jì)算23
σ鍵電子對(duì)的計(jì)算:由化學(xué)式確定,即中心原子形成幾個(gè)σ鍵,就有幾對(duì)σ鍵電子對(duì)。如H2O分子中,O有______個(gè)σ鍵電子對(duì),NH3
分子中,N有________個(gè)σ鍵電子對(duì)。 中心原子上的孤電子對(duì)的計(jì)算:中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)12價(jià)電子數(shù)中心原子的最外層電子數(shù)a.a表示中心原子的____________。對(duì)于主族元素:a=______________________。中心原子的價(jià)電子數(shù)離子的電荷數(shù)對(duì)于陽(yáng)離子:a=____________________-_____________。對(duì)于陰離子:a=____________________+________________________。中心原子的價(jià)電子數(shù)離子的電荷數(shù)b.x表示____________________________。(絕對(duì)值)
c.b表示與中心原子結(jié)合的原子_____________________,氫為________,其他原子=______________________。與中心原子結(jié)合的原子數(shù)最多能接受的電子數(shù)18-該原子的價(jià)電子數(shù)③VSEPR模型與分子或離子的空間結(jié)構(gòu)4.雜化軌道理論2s2psp3sp3σ
(1)用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成 在形成CH4
分子時(shí),碳原子的一個(gè)_____軌道和3個(gè)______軌道發(fā)生混雜,形成4個(gè)能量相同、方向不同的________雜化軌道。4個(gè)________雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊形成4個(gè)C—H________鍵,所以呈正四面體形的空間結(jié)構(gòu)。(2)雜化軌道的形成及其特點(diǎn)(3)雜化軌道類型及其空間結(jié)構(gòu)①sp3雜化軌道13正四面體形
sp3
雜化軌道是由____個(gè)s軌道和____個(gè)p軌道雜化形成的。sp3雜化軌道間的夾角是109°28′,空間結(jié)構(gòu)為______________。②sp2
雜化軌道12120°平面三角形
sp2
雜化軌道是由______個(gè)s軌道和______個(gè)p軌道雜化而成的。sp2
雜化軌道間的夾角是______,呈_____________。③sp雜化軌道11180°直線形
sp雜化軌道是由______個(gè)s軌道和______個(gè)p軌道雜化而成的。sp雜化軌道間的夾角是______,呈________。(4)VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型雜化軌道類型VSEPR模型典型分子VSEPR模型名稱spCO2直線形sp2SO2平面三角形sp3H2O四面體sp2SO3平面三角形sp3NH3四面體sp3CH4正四面體Ⅴ平面三角三角錐(5)中心原子雜化類型和分子構(gòu)型的相互判斷分子組成(A為中心原子)中心原子的孤電子對(duì)數(shù)中心原子的雜化方式分子立體構(gòu)型示例AB20sp直線形BeCl21sp2Ⅴ形SO22sp3________形H2OAB30sp2________形BF31sp3________形NH3AB40sp3正四面體形CH4
(6)由雜化軌道數(shù)判斷中心原子的雜化類型 雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子對(duì)。所以有公式:雜化軌道數(shù)=中心原子的孤電子對(duì)數(shù)+中心原子的σ鍵數(shù)。spsp2sp2代表物雜化軌道數(shù)中心原子雜化軌道類型CO20+2=2________HCHO0+3=3________CH40+4=4sp3SO21+2=3________NH31+3=4sp3H2O2+2=4sp3考向1價(jià)層電子對(duì)互斥理論及其應(yīng)用
【練1】(2021年合肥模擬)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測(cè)許多分子或離子的空間結(jié)構(gòu),有時(shí)也能用來推測(cè)鍵角大小,下列判斷正確的是()A.H2S、CS2、HI都是直線形的分子B.COCl2、BF3、SO2
都是平面三角形的分子C.BF3鍵角為120°,SnBr2
鍵角小于120°D.PCl3、NH3、PCl5
的VSEPR結(jié)構(gòu)相同結(jié)構(gòu),B錯(cuò)誤;BF3中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+—×(3-3×1)=3,為平面三角形結(jié)構(gòu),SnBr2中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+—×(4-2×1)=3,
解析:硫化氫分子呈Ⅴ形,CS2、HI都是直線形的分子,A錯(cuò)誤;二氧化硫?yàn)棰跣谓Y(jié)構(gòu),COCl2、BF3
中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)都是3且不含孤電子對(duì),所以這兩種分子都是平面三角形1212且含有一個(gè)孤電子對(duì),為Ⅴ形結(jié)構(gòu),孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥力大于成鍵電子對(duì)之間的排斥力,所以BF3
鍵角為120°,SnBr2
鍵角小于120°,C正確;NH3、PCl3
中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+—×(5-3×1)=4;且含有一個(gè)孤電子對(duì),所以NH3、PCl3為三角錐形結(jié)構(gòu),PCl5中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=5+—×(5-5×1)1212=5且不含孤電子對(duì),為三角雙錐結(jié)構(gòu),D錯(cuò)誤。答案:C
【練2】(2020年泰安二模)下列分子或離子中,VSEPR(價(jià)層電子對(duì)互斥理論)模型名稱與分子或離子的空間結(jié)構(gòu)名稱不.子對(duì)個(gè)數(shù)=4+—×(4-1×4)=4,VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu),含有2個(gè)孤電子對(duì),去掉孤電子對(duì)后,實(shí)際上其空間結(jié)構(gòu)是V形,VSEPR模型與空間結(jié)構(gòu)名稱不一致,C錯(cuò)誤;CCl4
分子中,中心原子C原子原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵電子對(duì)個(gè)數(shù)+孤電12中心原子不含有孤電子對(duì),為正四面體結(jié)構(gòu),VSEPR模型與空間結(jié)構(gòu)名稱一致,D正確。答案:C考向2分子的立體結(jié)構(gòu)及中心原子雜化類型的判斷
【練3】(2021年濟(jì)寧一模)向
K2[PtCl4]的稀鹽酸溶液中通入乙烯氣體可得到金黃色沉淀K[Pt(C2H4)Cl3],該沉淀的陰離子)結(jié)構(gòu)如圖所示.下列有關(guān)該沉淀的陰離子說法正確的是( A.該沉淀的陰離子所有原子共平面
B.乙烯分子中碳原子的雜化方式為sp2
雜化
C.配位鍵的形成均為電子給予體提供孤電子對(duì)
D.由其組成的物質(zhì)不能燃燒
解析:乙烯是平面形分子,而整個(gè)陰離子中所有原子不共平面,A錯(cuò)誤;乙烯分子中含有碳碳雙鍵,所以碳原子的雜化方式為sp2
雜化,B正確;在陰離子[Pt(C2H4)Cl3]-中,中心原子是Pt,分別與3個(gè)氯離子形成σ鍵和一個(gè)乙烯分子形成配位鍵,根據(jù)題圖可知,配位鍵中2個(gè)C原子各提供1個(gè)電子,C錯(cuò)誤;該物質(zhì)為有機(jī)配位化合物,可以燃燒,D錯(cuò)誤。答案:B
【練4】(2021年青島期末)偶氮苯(一種分子機(jī)器)作為光開關(guān),可對(duì)外部刺激(例如光或熱)作出響應(yīng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。下列分析正確的是()
A.分子中C和N原子均采用sp2
雜化方式
B.分子中所有原子一定處于同一平面上
C.1mol偶氮苯中含有7molπ鍵
D.該物質(zhì)所形成的晶體為分子晶體,其熔點(diǎn)主要取決于所含化學(xué)鍵的鍵能
解析:該分子中苯環(huán)上的C原子均形成3個(gè)σ鍵,且無孤電子對(duì),則C采取sp2
雜化,N原子形成2個(gè)σ鍵,且有1對(duì)孤電子對(duì),則價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,也采用sp2
雜化,A正確;苯環(huán)上的原子以及與苯環(huán)直接相連的原子是在同一平面上的,但是單鍵可以旋轉(zhuǎn),則分子中所有原子不一定處于同一平面上,B錯(cuò)誤;苯環(huán)不含有碳碳雙鍵,而是含有1個(gè)大π鍵,則1mol偶氮苯中含有3molπ鍵,C錯(cuò)誤;該物質(zhì)所形成的晶體為分子晶體,其熔點(diǎn)主要取決于分子間作用力,D錯(cuò)誤。答案:A考向3等電子體的判斷
【練5】(2021年日照期末)短周期主族元素
X、Y、Z、W的原子序數(shù)依次增大,X與Y同族但不相鄰,基態(tài)Z原子價(jià)電子排布nsn-1npn+1。下列說法正確的是()A.簡(jiǎn)單離子半徑:W>Z>Y>XB.簡(jiǎn)單陰離子還原性:Z>WC.電負(fù)性:Z>WD.Z與W的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物互為等電子體
解析:X與Y同族但不相鄰,又是短周期,X為H,Y為Na,基態(tài)Z原子價(jià)電子排布nsn-1npn+1,Z原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4,則Z為S,W為Cl,據(jù)此解題。離子半徑比較,先看電子層數(shù),同層原子序數(shù)小對(duì)應(yīng)離子半徑大,則離子半徑:Z>W>Y>X,A錯(cuò)誤;單質(zhì)非金屬性越強(qiáng)陰離子還原性越弱,還原性:Z>W,B正確;非金屬性越強(qiáng)電負(fù)性越強(qiáng),則電負(fù)性:W>Z,C錯(cuò)誤;H2S與HCl原子數(shù)不同,不是等電子體,D錯(cuò)誤。答案:B[歸納提升]等電子原理
(1)原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子(即等電子體)具有相似的化學(xué)鍵特征,它們的許多性質(zhì)相似,如CO和N2。
(2)常見的等電子體匯總考點(diǎn)三分子間的作用力與分子的性質(zhì)1.鍵的極性和分子的極性(1)鍵的極性(2)分子的極性發(fā)生偏移不發(fā)生偏移重合(3)鍵的極性、分子空間結(jié)構(gòu)與分子極性的關(guān)系極性非極性極性極性非極性類型實(shí)例鍵的極性空間結(jié)構(gòu)分子極性X2H2、N2非極性鍵直線形非極性分子XYHCl、NO極性鍵直線形________分子XY2(X2Y)CO2、CS2極性鍵直線形________分子SO2極性鍵Ⅴ形極性分子H2O、H2S極性鍵Ⅴ形________分子XY3BF3極性鍵平面正三角形非極性分子NH3極性鍵三角錐形________分子XY4CH4、CCl4極性鍵正四面體形________分子2.分子間作用力分子相互作用力弱
(1)范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。 ①概念:范德華力是______之間普遍存在的___________,它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。 ②特征:很________(比化學(xué)鍵的鍵能小1~2個(gè)數(shù)量級(jí)),無方向性和飽和性。大大物理高
③影響因素:a.結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越_____;b.分子的極性越大,范德華力越_____。 ④對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響:范德華力主要影響物質(zhì)的______性質(zhì),如熔點(diǎn)、沸點(diǎn),范德華力越大,熔、沸點(diǎn)越______。(2)氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。電負(fù)性氫原子
①概念:已經(jīng)與________很大的原子(如N、F、O)形成共價(jià)鍵的________與另一個(gè)________很大的原子之間的作用力。 ②表示方法:氫鍵通常用___________表示,其中A、B為______、______、______,“—”表示________,“…”表示形成的______。電負(fù)性A—H…BNOF共價(jià)鍵氫鍵③分類:氫鍵可分為________氫鍵和________氫鍵兩類。存在________氫鍵,存在________氫鍵。前者的沸點(diǎn)________后者。分子間分子內(nèi)④特征:氫鍵不屬于化學(xué)鍵,屬于一種較弱的作用力,比化學(xué)鍵的鍵能小1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。分子內(nèi)分子間低于⑤氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響:氫鍵主要影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn),分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)________。升高3.溶解性非極性極性易難易難
(1)相似相溶規(guī)律 非極性溶質(zhì)一般能溶于________溶劑,極性溶質(zhì)一般能溶于________溶劑。如蔗糖和氨________溶于水,____溶于四氯化碳。萘和碘________溶于四氯化碳,____溶于水。(2)影響物質(zhì)溶解性的因素溫度壓強(qiáng)好
①外界因素:主要有________、________等。 ②氫鍵:溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大,溶解性越________(填“好”或“差”)。
③分子結(jié)構(gòu)的相似性:溶質(zhì)和溶劑的分子結(jié)構(gòu)相似程度越大,其溶解性越________。如乙醇與水________,而戊醇在水中的溶解度明顯較小。好互溶增大大
④溶質(zhì)是否與水反應(yīng):溶質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng),溶質(zhì)的溶解度會(huì)________。如SO2
與水反應(yīng)生成的H2SO3
可溶于水,故SO2的溶解度________。4.分子的手性組成原子排列鏡像疊合
(1)手性異構(gòu)體:具有完全相同的________和____________的一對(duì)分子,如同左手和右手一樣互為________,卻在三維空間里不能________,互稱手性異構(gòu)體。
(2)手性分子:有____________的分子。
(3)手性碳原子:連接四個(gè)互不相同的原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。用*C來標(biāo)記。具有手性的有機(jī)物,是因?yàn)槠浜惺中蕴荚?。?R1、R2、R3、R4
是互不相同的原子或基團(tuán)。 判斷一種有機(jī)物是否具有手性異構(gòu)體,就看其含有的碳原子是否連有四個(gè)互不相同的原子或基團(tuán)。手性異構(gòu)體如圖所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(考向1鍵的極性和分子的極性【練1】(2021年泉州模擬)S2Cl2
的分子結(jié)構(gòu)與H2O2相似,)
A.S2Cl2
是極性分子
B.S2Cl2
分子中所有原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)
C.S2Cl2
分子中既含有極性鍵又含有非極性鍵
D.S2Cl2
的相對(duì)分子質(zhì)量比H2O2
大,熔、沸點(diǎn)高..
解析:該分子中,電荷的分布是不均勻的,不對(duì)稱的,正負(fù)電荷中心不重合,所以是極性分子,A正確;硫原子形成了2對(duì)共用電子對(duì),最外層有6個(gè)電子,故硫原子滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),氯原子形成了一個(gè)共用電子對(duì),氯原子最外層有7個(gè)電子,所以氯原子滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),B正確;S2Cl2
分子中S—S鍵為非極性鍵,S—Cl鍵為極性鍵,C正確;H2O2
分子間可以形成氫鍵,其熔、沸點(diǎn)高于S2Cl2,D錯(cuò)誤。答案:D【練2】(2021年廣東模擬)在下列物質(zhì)中:含非極性鍵的極性分子有()①H2O②NH3③NH3·H2O④乙醇⑤乙烯⑥CO2⑧甲烷⑨H2O2
B.③④⑦ D.③④⑧⑨⑦CuSO4·5H2O A.①②⑥ C.④⑨
答案:C[歸納提升]分子極性判斷(1)共價(jià)鍵的極性與分子極性的關(guān)系(2)判斷ABn
型分子極性的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律
若中心原子A的化合價(jià)的絕對(duì)值等于該元素所在的主族序數(shù),則為非極性分子,若不等于則為極性分子。如SO2
為極性分子,SO3
為非極性分子。考向2分子間作用力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響解釋的是()A.氯化氫易溶于水B.用CCl4
萃取碘水中的碘C.氯氣易溶于NaOH溶液D.苯與水混合靜置后分層
解析:氯化氫和水分子均是極性分子,根據(jù)“相似相溶”原理:極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑,A錯(cuò)誤;碘和四氯化碳都是非極性分子,根據(jù)“相似相溶”原理知,碘易溶于四氯化碳,B錯(cuò)誤;氯氣和氫氧化鈉之間發(fā)生反應(yīng)生成可溶性的鹽溶液,不符合“相似相溶”原理,C正確;溶液分層,說明苯不溶于水,D錯(cuò)誤。答案:C)【練4】(2021年長(zhǎng)沙模擬)下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是(①乙醇、乙酸可以和水以任意比互溶②NH3
的熔、沸點(diǎn)比PH3
的熔、沸點(diǎn)高③穩(wěn)定性:HF>HCl④冰的密度比液態(tài)水的密度?、菟肿痈邷叵乱埠芊€(wěn)定A.①②③④⑤C.①②④B.①②⑤D.①③④⑤
解析:①乙醇、乙酸與水分子之間能形成氫鍵,則可以和水以任意比互溶,故①選;②氨氣和磷化氫的結(jié)構(gòu)相似,但氨氣分子中存在氫鍵,磷化氫中只含分子間作用力,氫鍵的存在導(dǎo)致物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高,故②選;③HF、HCl的熱穩(wěn)定性依次減弱,是因?yàn)镠—X共價(jià)鍵穩(wěn)定性依次減弱,與氫鍵無關(guān),故③不選;④冰中存在氫鍵,其體積變大,則相同質(zhì)量時(shí)冰的密度比液態(tài)水的密度小,故④選;⑤水分子高溫下也很穩(wěn)定,其穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān),而與氫鍵無關(guān),故⑤不選。答案:C考向3手性分子的判斷【練5】(2021年南京模擬)維生素
C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是 ,它能防治壞血病,該分子中有幾個(gè)手性)碳原子( A.1 C.3B.2D.4
解析:該分子中屬于手性碳原子的是左邊第二、三號(hào)碳,它們均是連接四個(gè)不同原子或原子團(tuán)的碳原子,所以含有2個(gè)手性碳原子。答案:B的敘述錯(cuò)誤的是(【練6】(2021年日照期末)下列關(guān)于鏈狀葡萄糖(結(jié)構(gòu)如圖))A.分子中含有σ鍵和π鍵兩種共價(jià)鍵B.分子間存在氫鍵,使其熔、沸點(diǎn)較高C.2~6號(hào)碳原子價(jià)層電子對(duì)空間結(jié)構(gòu)為四面體形D.每個(gè)分子中有5個(gè)手性碳原子..
解析:由鏈狀葡萄糖的分子結(jié)構(gòu)可知,其官能團(tuán)為醛基、羥基,一個(gè)鏈狀葡萄糖的分子中含有5個(gè)羥基,一個(gè)醛基,由此分析。單鍵都是σ鍵,雙鍵中含有一個(gè)σ鍵、一個(gè)π鍵,故鏈狀葡萄糖的分子中含有σ鍵和π鍵兩種共價(jià)鍵,A正確;鏈狀葡萄糖的分子中含有羥基,氫原子直接與氧原子相連,可形成分子間氫鍵,使其熔、沸點(diǎn)較高,B正確;2~6號(hào)碳原子均成四個(gè)單鍵,價(jià)層電子對(duì)數(shù)都為4對(duì),空間結(jié)構(gòu)為四面體形,C正確;2~5號(hào)碳原子均連4個(gè)不同基團(tuán),為手性碳原子;但6號(hào)碳原子連兩個(gè)氫原子,連有相同基團(tuán),不是手性碳原子;1號(hào)碳原子連有三個(gè)基團(tuán),也不是手性碳原子,故每個(gè)分子中有4個(gè)手性碳原子,D錯(cuò)誤。答案:D
1.(2021年廣東卷節(jié)選)很多含巰基(—SH)的有機(jī)化合物是重金屬元素汞的解毒劑。例如,解毒劑化合物I可與氧化汞生成化合物Ⅱ。(1)基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為________。(2)H2S、CH4、H2O的沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)開___________。(3)汞的原子序數(shù)為80,位于元素周期表第_______周期第ⅡB族。(4)化合物Ⅲ也是一種汞解毒劑?;衔铫羰且环N強(qiáng)酸。下列說法正確的有________。
A.在Ⅰ中S原子采取sp3
雜化
B.在Ⅱ中S元素的電負(fù)性最大
C.在Ⅲ中C—C—C鍵角是180° D.在Ⅲ中存在離子鍵與共價(jià)鍵
E.在Ⅳ中硫氧鍵的鍵能均相等
(5)汞解毒劑的水溶性好,有利于體內(nèi)重金屬元素汞的解毒?;衔颕與化合物Ⅲ相比,水溶性較好的是________。
解析:(1)基態(tài)硫原子核外電子排布式為1s22s22p63s23p4,因此基態(tài)硫原子價(jià)電子排布式為3s23p4。(2)H2S、CH4、H2O均為分子晶體,H2O分子間存在氫鍵,沸點(diǎn)較高,H2S、CH4
的分子間范德華力隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增加,因此沸點(diǎn)由高到低順序?yàn)镠2O>H2S>CH4。(3)第六周期0族元素的原子序數(shù)為86,因此第80號(hào)元素汞位于第六周期第ⅡB族。(4)中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+6-2×1 2=4,因此S原子采取sp3雜化,A正確;中含有的元素為H、C、O、S、Hg,同周期元素從左至右元素的電負(fù)性逐漸增大,同主族元素從上至下元素的電負(fù)性逐漸減小,因此5種元素中電負(fù)性最大的為O元素,B錯(cuò)誤;中C原子成鍵均為單鍵,因此C原子采取sp3
雜化,所以C—C—C鍵角接近109°28′,C錯(cuò)誤;中存在C—H、C—C、與Na+之間的C—S、S==O、S—O、S—H共價(jià)鍵和離子鍵,D正確;中硫氧鍵分為硫氧單鍵和硫氧雙鍵,共價(jià)鍵種類不同,因此二者的鍵能不同,E錯(cuò)誤。 綜上所述,說法正確的是AD項(xiàng),故答案為AD。(5)
中羥基能與水分子之間形成分子間氫鍵, 為易溶于水的鈉鹽,溶于水后電離出的中O原子均能與水分子之間形成氫鍵,相同物質(zhì)的量?jī)煞N物質(zhì)溶于水后,形成的氫鍵更多,因此化合物Ⅲ更易溶于水。
答案:(1)3s23p4
(2)H2O>H2S>CH4(3)六(4)AD(5)化合物Ⅲ2.(2021年湖南卷節(jié)選)硅、鍺(Ge)及其化合物廣泛應(yīng)用于光電材料領(lǐng)域?;卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)硅原子最外層的電子排布圖為__________,晶體硅和碳化硅熔點(diǎn)較高的是________(填化學(xué)式);(2)硅和鹵素單質(zhì)反應(yīng)可以得到SiX4,SiX4
的熔、沸點(diǎn)如下表:項(xiàng)目SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔點(diǎn)/K183.0203.2278.6393.7沸點(diǎn)/K187.2330.8427.2560.7
①0℃時(shí),SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4
呈液態(tài)的是_______(填化學(xué)式),沸點(diǎn)依次升高的原因是____________________________________________________________________________,氣態(tài)SiX4
分子的空間構(gòu)型是________;反應(yīng)可以得到M2+,
②SiCl4
與N-甲基咪唑其結(jié)構(gòu)如圖所示:
N-甲基咪唑分子中碳原子的雜化軌道類型為________,H、C、N的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開_________,1個(gè)M2+中含有________個(gè)σ鍵。
解析:(1)硅元素的原子序數(shù)為14,價(jià)電子排布式為3s23p2,則價(jià)電子排布圖為;原子晶體的熔點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱,晶體硅和碳化硅都是原子晶體,碳原子的原子半徑小于硅原子,非金屬性強(qiáng)于硅原子,碳硅鍵的鍵能大于硅硅鍵、鍵長(zhǎng)小于硅硅鍵,則碳硅鍵強(qiáng)于硅硅鍵,碳化硅的熔點(diǎn)高于晶體硅。(2)①由題給熔、沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知,0℃時(shí),四氟化硅為氣為N>C>H;M2+離子的結(jié)構(gòu)中含有單鍵、雙鍵和配位鍵,單鍵態(tài),四氯化硅為液態(tài),四溴化硅、四碘化硅為固態(tài);分子晶體的沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小,SiX4
是結(jié)構(gòu)相似的分子晶體,相對(duì)分子質(zhì)量依次增大,分子間作用力依次增大,則SiX4的沸點(diǎn)依次升高;SiX4
分子中硅原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤
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