2019版高考化學 第37講 分子結構與性質課件.ppt

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1、第37講分子結構與性質課標版 化學 題組一共價鍵1.本質在原子之間形成共用電子對。教 材 研 讀2.基本特征具有飽和性和方向性。 分類依據(jù)類型形成共價鍵的原子軌道重疊方式鍵電子云“頭碰頭”重疊鍵電子云“肩并肩”重疊形成共價鍵的電子對是否偏移極性鍵共用電子對發(fā)生偏移非極性鍵共用電子對不發(fā)生偏移3.共價鍵的類型 4.判斷方法(1)鍵與鍵a.依據(jù)強度判斷:通常鍵的強度較大,較牢固;鍵強度較小,比較容易斷裂。b.一般規(guī)律:共價單鍵是鍵;共價雙鍵中含有一個鍵和一個鍵;共價三鍵中含有一個鍵和兩個鍵。(2)極性鍵與非極性鍵不同種元素的原子之間形成的是極性共價鍵;同種元素的原子之間形成的是 非極性共價鍵。 (

2、1)鍵能氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學鍵釋放的最低能量。鍵能越大,化學鍵越穩(wěn)定。(2)鍵長形成共價鍵的兩個原子之間的核間距。鍵長越短,共價鍵越穩(wěn)定。(3)鍵角在原子數(shù)超過2的分子中,兩個共價鍵之間的夾角。如OCO鍵角為180,HOH鍵角為 105。5.鍵參數(shù)原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子(即等電子體)具有相似的化學鍵特征,它們的許多性質相似,如CO和N2。6.等電子原理 題組二分子的立體構型1.價層電子對互斥理論(1)價層電子對在球面上彼此相距最遠時,排斥力最小,體系的能量最低。(2)孤電子對間的排斥力較大,孤電子對越多,排斥力越強,鍵角越小。電子對數(shù)成鍵對數(shù)孤電子對數(shù)價層電子對立體構型分子

3、立體構型實例鍵角2 2 0直線形直線形BeCl 21803 3 0三角形平面三形BF31202 1V形SnBr21054 4 0四面體形正四面體形CH4109283 1三角錐形NH 31072 2 V形H2O 105 2.雜化軌道理論當原子成鍵時,原子的價電子軌道相互混雜,形成與原軌道總數(shù)相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)不同,軌道間的夾角不同,形成分子的空間結構不同。 3.配位鍵(1)孤電子對分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對稱孤電子對。(2)配位鍵a.配位鍵的形成:一方提供孤電子對,另一方提供空軌道形成共價鍵。b.配位鍵的表示:常用“”來表示配位鍵,箭頭指向接受孤電子對的原子,如N

4、可表示為,在N中,雖然有一個NH鍵形成過程4H 4H與其他3個NH鍵形成過程不同,但是一旦形成之后,4個共價鍵就完全相同。(3)配合物金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結合形成的化合物。 題組三分子的性質1.分子的極性非極性分子極性分子形成原因分子中正電中心和負電中心重合分子中正電中心和負電中心不重合存在的共價鍵非極性鍵或極性鍵極性鍵分子內原子排列對稱不對稱 范德華力氫鍵共價鍵概念物質分子之間普遍存在的一種相互作用力,又稱分子間作用力由已經(jīng)與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另一個分子中電負性很大的原子形成的作用力相鄰原子間通過共用電子對所形成的相互作用作用微粒分子或原子

5、(稀有氣體)氫原子、電負性很大的原子原子強度比較共價鍵氫鍵范德華力 影響強度的因素(1)隨著分子極性和相對分子質量的增大而增大(2)組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,范德華力越大對于AH B,A、B的電負性越大,B原子的半徑越小,作用力越大成鍵原子半徑越小,鍵長越短,鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定對物質性質的影響(1)影響物質的熔沸點、溶解度等物理性質(2)組成和結構相似的物質,隨相對分子質量的增大,物質的熔沸點升高,如熔沸點:F 2Cl2Br2H2S,HFHCl,NH 3PH3 (1)影響分子的穩(wěn)定性(2)共價鍵鍵能越大,分子穩(wěn)定性越強 3.溶解性(1)“相似相溶”的規(guī)律:非極性溶質一般能溶于

6、非極性溶劑,極性溶質一般能溶于極性溶劑。如果存在氫鍵,則溶劑與溶質之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。(2)“相似相溶”還適用于分子結構的相似性。如乙醇與水互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小。(3)如果溶質與水發(fā)生反應,將增大物質的溶解度,如SO 2等。 易電離出H+,酸性越強,如酸性:H2SO3NH3H2O,請分析可能的原因是。 (4)由于電荷的作用,陰、陽離子形成化合物時離子的電子云會發(fā)生變化,使離子鍵逐漸向共價鍵過渡。陽離子電荷數(shù)越多,陰離子半徑越大時,電子云變化越大,導致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知,四種鹵化銀(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的順

7、序為。答案(1)平面三角形三角錐形(2) CH2CH2、CH3CH3(其他合理答案均可) (3)CH4分子中的C原子沒有孤電子對,NH3分子中N原子上有1對孤電子對,H2O分子中O原子上有2對孤電子對,對成鍵電子對的排斥作用增大,故鍵角減小(4)AgFAgClAgBrAgI解析(1)BF3分子中的B原子采取sp2雜化,所以其分子的立體結構為平面三角形;NF 3分子中的N原子采取sp3雜化,其中一個雜化軌道中存在一對孤電子對,所以其分子的立體結構為三角錐形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3雜化,乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2雜化,乙炔分子中的碳原子采取sp雜化;同時含有三種不同雜化方式的碳

8、原子的有機物分子中應該同時含有烷基(或環(huán)烷基)、碳碳雙鍵(或苯環(huán))和碳碳三鍵。 7.下列無機含氧酸分子中酸性最強的是()A.HNO2B.H2SO3C.HClO3D.HClO4答案DHNO2、H2SO3、HClO3中的中心元素N、S、Cl都未達到其最高價,其酸性不夠強,只有D選項中的HClO4中的Cl為+7價,是Cl的最高價,使HOClO3中HO中O原子的電子向Cl原子偏移,在水分子作用下,容易電離出H +,酸性最強。 題組三分子的性質 8.下列各組分子中,都屬于含極性鍵的非極性分子的是()A.CO2、H2SB.C2H4、CH4C.Cl2、C2H2D.NH3、HCl答案BH2S和NH3、HCl都

9、是含有極性鍵的極性分子;Cl2是含有非極性鍵的非極性分子;CO2、CH4是含有極性鍵的非極性分子;C2H4和C2H2是含有極性鍵和非極性鍵的非極性分子。 9.NH3分子的空間構型是三角錐形,而不是正三角形的平面結構,能充分說明此種現(xiàn)象的理由是()NH3是極性分子分子內3個NH鍵的鍵長相等,3個鍵角都等于107分子內3個NH鍵的鍵長相等、鍵角相等NH3分子內3個NH鍵的鍵長相等,3個鍵角都等于120A.B.C.D.答案ANH 3分子中的NH鍵屬于極性共價鍵,所以其分子的極性完全由分子的空間構型確定,反過來分子的極性驗證分子的空間構型。中NH3分子為極性分子,說明分子的空間構型不對稱、不均勻,三角

10、錐形符合這種構型;中3個NH鍵的鍵長相等,3個鍵角都等于107,正好也屬于三角錐形的特征;中3個NH鍵的鍵長相等、鍵角相等并不能反映出分子的極性;中說明NH 3分子為非極性分子,不符合事實。 重難一分子空間構型與雜化方式的判斷典例1(2014河北唐山一中調研)已知A、B、C、D和E5種分子所含原子的數(shù)目依次為1、2、3、4和6,且都含有18個電子。又知B、C和D是由兩種元素的原子組成。請回答:(1)組成A分子的原子的核外電子排布式是。(2)B和C的分子式分別是和;C分子中中心原子的雜化軌道類型是,C分子的立體結構呈形,該分子屬于分子(填“極性”或“非極性”)。(3)若向D的稀溶液中加入少量二氧

11、化錳,有無色氣體生成。則D的分子式重 難 突 破 是,該反應的化學方程式是。(4)若將1molE在氧氣中完全燃燒,只生成1molCO2和2molH2O,則E的分子式是?？疾閮热莺送怆娮优挪际?、分子的極性、雜化方式、分子立體構型等。解題關鍵解答本題的關鍵是根據(jù)所給信息推斷出各分子,再根據(jù)雜化類型和孤電子對數(shù)判斷出分子的立體構型。 解析A是單原子分子,且有18個電子,是Ar;B是兩種元素組成的雙原子18電子分子,是HCl;C是兩種元素組成的3原子18電子分子,是H2S;D是兩種元素組成的4原子18電子分子,且向D的稀溶液中加入二氧化錳有無色氣體產 生,是H2O2;E是6原子18電子分子,且n(E)

12、 n(C) n(H)=1 1 4,則E的分子式為CH4O。(1)Ar原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p6。(2)H2S中中心原子采用sp3雜化,是V形極性分子。(3)D是H2O2,反應的化學方程式為2H2O22H2O+O2。答案(1)1s22s22p63s23p6(2)HClH 2Ssp3V極性(3)H2O22H2O22H2O+O2(4)CH4O 1-1(2014江西五校聯(lián)考)下列描述中正確的是()A.CS2為V形的極性分子B.Cl的空間構型為平面三角形C.SF6中有6對完全相同的成鍵電子對D.SiF4和S的中心原子均為sp2雜化答案C 解析CS2為直線形非極性分子;Cl的空間構

13、型為三角錐形;SF6中含有6個SF鍵,完全相同;SiF4和S的中心原子均采用sp3雜化。3O 23O 3O23O 1-2(2014山東濰坊月考)下列中心原子的雜化軌道類型和分子幾何構型不正確的是()A.PCl3中P原子采用sp3雜化,為三角錐形B.BCl3中B原子采用sp2雜化,為平面三角形C.CS2中C原子采用sp雜化,為直線形D.H 2S中S原子采用sp雜化,為直線形答案D解析PCl3中P原子為sp3雜化,與NH3、NCl3中N原子相似,分子構型為三角錐形;BCl3與BF3相似,B原子為sp2雜化,分子構型為平面三角形;CS2和CO2相似,C原子為sp雜化,分子構型為直線形;H2S和H2O

14、相似,H2O中O原子為sp3雜化,分子構型為V形,故H 2S中S原子也是sp3雜化,分子構型為V形。 1.依據(jù)價層電子對互斥理論推斷分子構型(1)價層電子對互斥理論認為,分子的立體構型是“價層電子對”相互排斥的結果。價層電子對是指分子中的中心原子上的電子對,包括鍵電子對和中心原子上的孤電子對。價層電子對在球面上彼此相距最遠時,排斥力最小,體系的能量最低,可用來預測分子、離子的空間構型。(2)用價層電子對互斥理論推測分子的空間構型的關鍵是判斷分子中的中心原子上的價層電子對數(shù)。對于AB m型分子,價層電子對數(shù)=中心原子形成鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù)。 (3)價層電子對立體構型與分子的立體構

15、型關系價層電子對立體構型分子的立體構型當中心原子無孤電子對時,兩者的立體構型一致。當中心原子有孤電子對時,兩者的立體構型不一致。 雜化類型雜化軌道空間構型中心原子孤電子對數(shù)分子空間構型實例sp直線形0直線形CO2sp2平面三角形0平面三角形BF31 V形SnBr 2sp3四面體形0正四面體形CCl41三角錐形NH32 V形H2S 2.依據(jù)雜化軌道空間構型推斷分子構型 3.依據(jù)等電子體理論推斷分子構型(1)等電子體微粒有著相同的分子構型,中心原子也有相同的雜化方式。如:CO2是直線形分子,CNS-、N、與CO2是等電子體,所以分子構型均為直線形,中心原子均采用sp雜化。2O 3N 微粒價電子總數(shù)

16、立體構型CO2、CNS-、N、 16直線形C、N、SO3 24平面三角形SO2、O3、N 18 V形S、P 32正四面體形P、S、Cl 26三角錐形CO、N 2 10直線形CH4、N 8正四面體形 2O 3N23O 3O 2O24O 34O 33O 23O 3O4H(2)常見等電子體與空間立體構型 重難二分子的性質典例2(2014福建福州二模).已知A、B、C、D四種分子所含原子的數(shù)目依次為1、3、6、6,且都含有18個電子,B、C都是由兩種元素的原子組成,且分子中兩種原子的個數(shù)比均為1 2,D是一種有毒的有機物。(1)組成A分子的原子的元素符號是。(2)從B分子的立體結構判斷,該分子屬于分子

17、(填“極性”或“非極性”)。(3)C分子中包含個鍵。(4)D的熔、沸點比CH 4的熔、沸點高,其主要原因是(須指明D是何物質):。 AB AB CO 357.7 798.9 1071.9N2 154.8 418.4 941.7.CO的結構可表示為,N2的結構可表示為。(5)下表是兩者的鍵能數(shù)據(jù)(單位kJ/mol):結合數(shù)據(jù)說明CO比N2活潑的原因:。.Fe、Co、Ni、Cu等金屬能形成配合物與這些金屬原子的電子層結構有關。(6)基態(tài)Ni原子的核外電子排布式為,基態(tài)Cu原子的價電子排布式為。(7)Fe(CO) 5常溫下呈液態(tài),熔點為-20.5 ,沸點為103 ,易溶于非極性溶劑,據(jù)此可判斷Fe(

18、CO)5晶體屬于(填晶體類型)。 解題關鍵解答本題的關鍵是了解常見18電子微粒的特點。解析.由A分子所含原子的數(shù)目為1,且含有18個電子,可推知A為Ar;由B分子所含原子的數(shù)目為3,且含有18個電子,B由兩種元素的原子組成,且分子中兩種原子的個數(shù)比為1 2可推知B為H2S,H2S是極性分子;由C分子所含原子的數(shù)目為6,且含有18個電子,C由兩種元素的原子組成,且分子中兩種原子的個數(shù)比為1 2,可推知C為N 2H4,N2H4分子中含有4個NH鍵和一個NN鍵,共5個鍵;由D分子所含原子的數(shù)目為6,且含有18個電子,D是一種有毒的有機物,可推知D為CH3OH,CH3OH分子之間能形成氫鍵,所以CH3

19、OH的熔、沸點比CH4的熔、沸點高。.CO打開第一個鍵需要能量1071.9kJ/mol-798.9kJ/mol=273kJ/mol,而N2 考查內容物質的推斷、分子的極性、共價鍵的類型、基態(tài)原子的核外電子排布式等。 打開第一個鍵需要能量941.7kJ/mol-418.4kJ/mol=523.3kJ/mol。 答案(1)Ar(2)極性(3)5(4)D是CH3OH,分子之間能形成氫鍵(5)CO中第一個鍵的鍵能是273kJ/mol,N2中第一個鍵的鍵能是523.3kJ/mol,所以CO的第一個鍵比N2更容易斷開(6)1s22s22p63s23p63d84s2或Ar3d84s23d104s1(7)分子

20、晶體 2-1(2014寧夏銀川一中月考)(1)某短周期主族元素的原子M層上有一個半充滿的亞層,這種原子的質子數(shù)是,外圍電子排布圖是。(2)A族的硒(Se)在化合物中常表現(xiàn)出多種氧化態(tài),H2SeO4比H2SeO3酸性(填“強”或“弱”),H2Se的酸性比H2S(填“強”或“弱”)。(3)固體A的化學式為NH 5,它的所有原子的最外層都符合相應稀有氣體原子的最外電子層結構,則下列有關說法中正確的是()A.NH5中既有離子鍵又有共價鍵B.NH5的熔、沸點高于NH3 C.NH5固體投入少量水中,可產生兩種氣體D.0.1molNH5中含有0.5molNH鍵(4)用氫鍵表示式寫出HF溶液中存在的所有氫鍵。

21、答案(1)11或15或(2)強強(3)ABC(4)FH F、FH O、OH F、OH O 解析(1)某短周期主族元素的原子M層上有一個半充滿的亞層,這種原子的質子數(shù)是11或15,它的外圍電子排布圖為或。13s 23s 33p 13s 23s 33p (2)同一元素含氧酸中化合價越高酸性越強,故H2SeO4比H2SeO3酸性強;氫化物水溶液的酸性與元素非金屬性相反,故H2Se的酸性比H2S強。(3)固體A的化學式為NH5,它的所有原子的最外層都符合相應稀有氣體原子的最外電子層結構,應該是離子化合物NH4H,故既有離子鍵又有共價鍵;NH3為分子晶體,故NH5的熔、沸點高于NH3;NH4H與水反應產

22、生氨氣和氫氣兩種氣體;0.1molNH 5中含有0.4molNH鍵。 1.共價鍵的極性與分子的極性的關系 (1)雙原子分子的極性雙原子分子的極性取決于成鍵原子之間的共價鍵是否有極性,以極性鍵結合的雙原子分子是極性分子;以非極性鍵結合的雙原子分子為非極性分子。由此可知,對雙原子分子來說,鍵的極性與分子的極性是一致的?；瘜W鍵有極性,分子就有極性;反之,化學鍵無極性,通常分子也無極性。(2)多原子分子的極性多原子分子的極性與分子中鍵的極性的關系比較復雜。如果組成分子的所有化學鍵均為非極性鍵,則分子通常為非極性分子,如白磷分子(P 4)。以極性鍵結合的多原子分子,分子是否有極性取決于分子的空間構 2.

23、分子極性的判斷 型。如水分子、氨分子等是極性分子;二氧化碳分子、甲烷分子等是非極性分子。 分子式中心原子分子極性元素符號化合價絕對值所在主族序數(shù)CO2 C 4非極性BF3 B 3非極性CH 4 C 4非極性NH3 N 3極性SO2 S 4極性SO3 S 6非極性 3.判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗規(guī)律若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù),則為非極性分子,反之則為極性分子,如下表: 分子式中心原子分子極性元素符號化合價絕對值所在主族序數(shù)PCl3 P 3極性PCl5 P 5非極性特別提示判斷分子的極性主要是把握住鍵的極性與分子的構型。任何一個分子必定存在正電中心和負電中心,如果分子中正電中心和負電中心重合,該分子就是非極性分子。如果分子中正電中心和負電中心不重合,該分子就是極性分子。分子中正電中心和負電中心相距越遠,分子的極性就越大。