第十三章學案64分子結構與性質(zhì)

1、 中小學個性化教育中心學案64分子結構與性質(zhì)考綱要求1.了解共價鍵的形成，能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)。2.了解雜化軌道理論及常見的雜化軌道類型(sp，sp2，sp3)。3.能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測常見的簡單分子或離子的空間結構。4.了解化學鍵和分子間作用力的區(qū)別。5.了解氫鍵的存在對物質(zhì)性質(zhì)的影響，能列舉含有氫鍵的物質(zhì)。知識點一共價鍵1本質(zhì)原子之間形成_。2特征具有_性和_性。3分類分類依據(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4.鍵參數(shù)(1)

2、鍵能鍵能：氣態(tài)基態(tài)原子形成_化學鍵釋放的最低能量。單位：_，用EAB表示，如HH鍵的鍵能為436.0 kJ·mol1，NN鍵的鍵能為946 kJ·mol1。應為氣態(tài)基態(tài)原子：保證釋放能量最低。鍵能為衡量共價鍵穩(wěn)定性的參數(shù)：鍵能越大，即形成化學鍵時釋放的能量越_，形成的化學鍵越_。結構相似的分子中，化學鍵鍵能越大，分子越穩(wěn)定。(2)鍵長鍵長：形成共價鍵的兩個原子之間的_為鍵長。因成鍵時原子軌道發(fā)生重疊，鍵長小于成鍵原子的原子半徑之和。鍵長是衡量共價鍵穩(wěn)定性的另一個參數(shù)。鍵長越短，鍵能越_，共價鍵越_。(3)鍵角鍵角：在原子數(shù)超過2的分子中，兩個共價鍵之間的夾角稱為鍵角。鍵角決

3、定了分子的_。多原子分子中共價鍵間形成鍵角，表明共價鍵具有_性。常見分子中的鍵角：CO2分子中的鍵角為_，為_形分子；H2O分子中鍵角為105°，為_形(或_形)分子；CH4分子中鍵角為109°28，為_形分子。5等電子原理原子總數(shù)、價電子總數(shù)均相同的分子具有相似的化學鍵特征，具有許多相近的性質(zhì)。這樣的分子(或微粒)互稱為_。問題思考1怎樣判斷原子間所形成的化學鍵是離子鍵，還是共價鍵，是極性鍵還是非極性鍵？2所有的共價鍵都有方向性嗎？3鍵和鍵哪個活潑？知識點二分子的立體構型1價層電子對互斥模型的兩種類型價層電子對互斥模型說明的是_的空間構型，而分子的空間構型指的是_的空間構

4、型，不包括孤電子對。(1)當中心原子無孤電子對時，兩者的構型_；(2)當中心原子有孤電子對時，兩者的構型_。2雜化軌道理論當原子成鍵時，原子的價軌道相互混雜，形成與原軌道數(shù)相等的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，形成分子的立體構型不同。3價層電子對互斥模型、雜化軌道理論與分子立體構型的關系(1)雜化軌道理論雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道間夾角立體構型實例spBeCl2sp2BF3sp3CH4(2)價層電子對互斥模型電子對數(shù)成鍵對數(shù)孤電子對數(shù)電子對空間構型分子立體構型實例220直線形直線形BeCl2330三角形正三角形BF321V形SnBr2440四面體形正四面體形CH431三

5、角錐形NH322V形H2O4.配位化合物(1)配位鍵：成鍵原子一方提供孤對電子，另一方提供空軌道。(2)配位化合物：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。(3)組成：如對于Ag(NH3)2OH，中心離子為Ag，配體為NH3，配位數(shù)為2。問題思考4CH4和H2O的雜化方式是否相同？怎樣理解其分子立體結構的不同？知識點三分子的結構與性質(zhì)1鍵的極性和分子極性(1)極性鍵和非極性鍵極性鍵：_的共價鍵。非極性鍵：_的共價鍵。(2)極性分子和非極性分子極性分子：正電中心和負電中心_的分子。非極性分子：正電中心和負電中心_的分子。2范德華力及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)概念_與

6、_之間存在著的一種把分子聚集在一起的作用力。(2)特點范德華力_，約比化學鍵的鍵能小12個數(shù)量級。(3)影響因素_越大，則范德華力越大。_越大，則范德華力越大。(4)對物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的_性質(zhì)，化學鍵主要影響物質(zhì)的_性質(zhì)。3氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)概念氫鍵是一種_，它是由已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個分子中_的原子之間的作用力。其表示方法為_。(2)特點大?。航橛赺和_之間，約為化學鍵的_分之幾，不屬于化學鍵。存在：氫鍵不僅存在于_，有時也存在于_。氫鍵也和共價鍵一樣具有_性和_性。(3)對物質(zhì)性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為使物質(zhì)的熔、沸點_，對電離和溶解等產(chǎn)生

7、影響。4溶解性(1)“相似相溶”的規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于_，極性溶質(zhì)一般能溶于_。如果存在氫鍵，則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性_。(2)“相似相溶”還適用于分子結構的相似性。如乙醇與水_，而戊醇在水中的溶解度明顯_。(3)如果溶質(zhì)與水發(fā)生反應，將增加物質(zhì)的溶解度，如_等。問題思考5由極性鍵形成的分子一定是極性分子嗎？6氫鍵是化學鍵嗎？怎樣理解氫鍵的強、弱對分子熔、沸點的影響？一、范德華力、氫鍵、共價鍵的比較完成下列表格范德華力氫鍵共價鍵概念物質(zhì)分子之間普遍存在的一種相互作用力，又稱分子間作用力原子間通過共用電子對所形成的相互作用分類分子內(nèi)氫鍵、分子間氫鍵極性共價鍵、非極性共價鍵存

8、在范圍雙原子或多原子的分子或共價化合物和某些離子化合物特征(有、無方向性和飽和性)強度比較影響強度的因素對于AHB，A、B的電負性越大，B原子的半徑越小，鍵能越大對物質(zhì)性質(zhì)的影響影響物質(zhì)的熔、沸點、溶解度等物理性質(zhì)組成和結構相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔、沸點升高。如熔、沸點F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸點：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3典例導悟1已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第1個長周期，短周期元素Y原子的最外層電

9、子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少3，它們所形成化合物的分子式是XY4。試回答：(1)若X、Y兩元素電負性分別為2.1和2.85，則XY4中X與Y之間的化學鍵為_(填“共價鍵”或“離子鍵”)。(2)該化合物的立體構型為_，中心原子的雜化類型為_，分子為_(填“極性分子”或“非極性分子”)。(3)該化合物在常溫下為液體，該化合物中分子間作用力是_。(4)該化合物的沸點與SiCl4 比較，_(填化學式)的高，原因是_。二、等電子原理及應用1常見的等電子體匯總(完成下表)微粒通式價電子總數(shù)立體構型CO2、CNS、NO、NAX2CO、NO、SO3AX3SO2、O3、NOAX2V形SO、POAX4PO、SO、ClOA

10、X3三角錐形CO、N2AX直線形CH4、NHAX42.應用根據(jù)已知的一些分子結構推測另一些與它等電子的微粒的立體結構，并推測其物理性質(zhì)。(1)(BN)x與(C2)x，N2O與CO2等也是等電子體；(2)硅和鍺是良好的半導體材料，他們的等電子體磷化鋁(AlP)和砷化鎵(GaAs)也是很好的半導體材料；(3)白錫(­Sn2)與銻化銦是等電子體，它們在低溫下都可轉變?yōu)槌瑢w；(4)SiCl4、SiO、SO的原子數(shù)目和價電子總數(shù)都相等，它們互為等電子體，中心原子都是sp3雜化，都形成正四面體形立體構型。特別提醒等電子體結構相同，物理性質(zhì)相近，但化學性質(zhì)不同。典例導悟21919年，Langmu

11、ir提出等電子原理：原子數(shù)相同、電子總數(shù)相同的分子，互稱為等電子體。等電子體的結構相似、物理性質(zhì)相近。(1)根據(jù)上述原理，僅由第二周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是：_和_；_和_。(2)此后，等電子原理又有所發(fā)展。例如，由短周期元素組成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱為等電子體，它們也具有相似的結構特征。在短周期元素組成的物質(zhì)中，與NO互為等電子體的分子有：_、_。12011·課標全國卷37(3)(4)(3)在BF3分子中，F(xiàn)BF的鍵角是_，B原子的雜化軌道類型為_，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4，BF的立體構型為_。(4)在與石墨結構

12、相似的六方氮化硼晶體中，層內(nèi)B原子與N原子之間的化學鍵為_，層間作用力為_。22011·福建理綜，30(3)(4)(3)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個氫原子被NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。NH3分子的空間構型是_；N2H4分子中氮原子軌道的雜化類型是_。肼可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應是：N2O4(l)2N2H4(l)=3N2(g)4H2O(g)H1 038.7 kJ·mol1若該反應中有4 mol NH鍵斷裂，則形成的鍵有_mol。肼能與硫酸反應生成N2H6SO4。N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同，則N2H6SO4的晶體內(nèi)不存在_(填標號)。a

13、離子鍵 b共價鍵c配位鍵 d范德華力(4)圖1表示某種含氮有機化合物的結構，其分子內(nèi)4個氮原子分別位于正四面體的4個頂點(見圖2)。分子內(nèi)存在空腔，能嵌入某離子或分子并形成4個氫鍵予以識別。下列分子或離子中，能被該有機化合物識別的是_(填標號)。aCF4 bCH4 cNH dH2O32011·山東理綜32(2)(3)(2)H2O分子內(nèi)的OH鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為_。的沸點比高，原因是_。(3)H可與H2O形成H3O，H3O中O原子采用_雜化。H3O中HOH鍵角比H2O中HOH鍵角大，原因為_。42010·山東理綜，32(1)(3)碳族元素包括C、Si、Ge

14、、Sn、Pb。(1)碳納米管由單層或多層石墨層卷曲而成，其結構類似于石墨晶體，每個碳原子通過_雜化與周圍碳原子成鍵，多層碳納米管的層與層之間靠_結合在一起。(3)用價層電子對互斥理論推斷SnBr2分子中SnBr鍵的鍵角_120°(填“>”、“<”或“”)。姓名：_班級：_學號：_5.2010·福建理綜，30(1)中國古代四大發(fā)明之一黑火藥，它的爆炸反應為：2KNO33CSAN23CO2(已配平)除S外，上列元素的電負性從大到小依次為_。在生成物中，A的晶體類型為_，含極性共價鍵的分子的中心原子軌道雜化類型為_。已知CN與N2結構相似，推算HCN分子中鍵與鍵數(shù)目之

15、比為_。62010·海南理綜，19，19(5).下列描述中正確的是()ACS2為V形的極性分子BClO的立體構型為平面三角形CSF6中有6對完全相同的成鍵電子對DSiF4和SO的中心原子均為sp3雜化.(5)丁二酮肟常用于檢驗Ni2：在稀氨水介質(zhì)中，丁二酮肟與Ni2反應可生成鮮紅色沉淀，其結構如圖所示。該結構中，碳碳之間的共價鍵類型是鍵，碳氮之間的共價鍵類型是_，氮鎳之間形成的化學鍵是_；該結構中，氧氫之間除共價鍵外還可存在_；該結構中，碳原子的雜化軌道類型有_。題組一共價鍵1下列物質(zhì)的分子中既有鍵，又有鍵的是()HClH2ON2H2O2C2H4C2H2A BC D2(2011

16、83;臺州質(zhì)檢)下列有關鍵的說法錯誤的是()A如果電子云圖象是由兩個s電子重疊形成的，即形成s­s 鍵Bs電子與p電子形成s­p 鍵Cp電子與p電子不能形成鍵DHCl分子里含一個s­p 鍵3(2011·青州調(diào)研)下列說法不正確的是()A雙鍵、三鍵中都有鍵B成鍵原子間原子軌道重疊愈多，共價鍵愈牢固C因每個原子未成對電子數(shù)是一定的，故配對原子個數(shù)也一定D所有原子軌道在空間都具有自己的方向性題組二分子的立體構型4(2011·蘭州調(diào)研)下列分子中，各原子均處于同一平面上的是()ANH3 BCCl4 CH2O2 DCH2O5下列推斷正確的是()ABF3是

17、三角錐形分子BNH的電子式：，離子呈平面形結構CCH4分子中的4個CH鍵都是氫原子的1s軌道與碳原子的p軌道形成的s­p 鍵DCH4分子中的碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個CH 鍵題組三分子的性質(zhì)6(2011·合肥模擬)下列各組分子中都屬于含極性鍵的非極性分子的是()ACO2、H2S BC2H4、CH4CCl2、C2H2 DNH3、HCl7(2011·成都模擬)已知CO2、BF3、CH4、SO3都是非極性分子，NH3、H2S、H2O、SO2都是極性分子，由此可推知ABn型分子是非極性分子的經(jīng)驗規(guī)律是()A分子中所有原子在同一平面內(nèi)

18、B分子中不含氫原子C在ABn分子中，A元素為最高正價D在ABn型分子中，A原子最外層電子不一定都成鍵題號1234567答案題組四綜合探究8均由兩種短周期元素組成的A、B、C、D化合物分子，都含有18個電子，它們分子中所含原子的數(shù)目依次為2、3、4、6。A和C分子中的原子個數(shù)比為11，B和D分子中的原子個數(shù)比為12。D可作為火箭推進劑的燃料。請回答下列問題：(1)A、B、C、D分子中相對原子質(zhì)量較大的四種元素第一電離能由大到小排列的順序為_(用元素符號回答)。(2)A與HF相比，其熔、沸點較低，原因是_。(3)B分子的空間構型為_形，該分子屬于_分子(填“極性”或“非極性”)。由此可以預測B分子

19、在水中的溶解度較_(“大”或“小”)。(4)A、B兩分子的中心原子的最高價氧化物對應的水化物的酸性強弱為_(填化學式)，若設A的中心原子為X，B的中心原子為Y，比較下列物質(zhì)的酸性強弱。HXO_HXO3_HXO4；H2YO3_H2YO4(5)D分子中心原子的雜化方式是_，由該原子組成的單質(zhì)分子中包含_個鍵，與該單質(zhì)分子互為等電子體的常見分子的分子式為_。學案64分子結構與性質(zhì)【課前準備區(qū)】知識點一1共用電子對2飽和方向4(1)1 molkJ·mol1多牢固(2)核間距大穩(wěn)定(3)空間構型方向180°直線角V正四面體5等電子體知識點二1價層電子對成鍵電子對(1)一致(2)不一致

20、3(1)2180°直線形3120°平面三角形4109°28四面體形知識點三1(1)電子對發(fā)生偏移電子對不發(fā)生偏移(2)不重合重合2(1)分子分子(2)很弱(3)相對分子質(zhì)量分子極性(4)物理化學3(1)除范德華力之外的另一種分子間作用力電負性很強AHB(2)范德華力化學鍵十分子間分子內(nèi)方向飽和(3)升高4(1)非極性溶劑極性溶劑越強(2)互溶減小(3)SO2與H2O問題思考1一般有兩種方法：經(jīng)驗判斷，活潑金屬與活潑的非金屬，強堿，多數(shù)鹽形成的是離子鍵，非金屬原子間、酸、弱堿等分子中形成的是共價鍵，同種元素間形成的是非極性鍵，不同種元素間形成的是極性鍵。電負性判斷：

21、當兩原子間的電負性相差很大(大于1.7)時，形成的為離子鍵；當原子間的電負性相差不大時形成的是共價鍵，電負性相同的原子形成的為非極性鍵，其余為極性鍵。2H2分子中的ss鍵無方向性。3鍵比鍵活潑，易斷開。4它們都是以sp3雜化的方式形成分子的，電子對空間構型都是四面體形，CH4分子中碳原子無孤對電子故其分子構型為正四面體，而H2O分子中氧原子有兩對未成鍵電子，而分子的空間構型是指成鍵電子對的空間構型，故其分子構型為V形。5不一定，如CH4、CCl4等，分子中全是極性鍵，但正負電荷中心重合，不顯極性。6氫鍵不是化學鍵，定位于一種較強的分子間作用力。若分子間形成氫鍵，造成分子間作用力增大，分子間距離

22、增大(如熔化、汽化)克服的能量較高，故熔、沸點升高。若僅分子內(nèi)形成氫鍵，則分子間的作用力減弱，則熔、沸點降低?！菊n堂活動區(qū)】一、由已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個分子中電負性很強的原子之間的作用力分子間某些含強極性鍵氫化物的分子間(如HF、H2O、NH3)或含F(xiàn)、N、O及H的化合物中或其分子間無方向性、無飽和性有方向性、有飽和性有方向性、有飽和性共價鍵>氫鍵>范德華力隨著分子極性和相對分子質(zhì)量的增大而增大；組成和結構相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分子間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)定影響分子的穩(wěn)定性；共價鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強二、1.

23、16e直線形24e平面三角形18e32e正四面體形26e10e8e正四面體形典例導悟1(1)共價鍵(2)正四面體形sp3雜化非極性分子(3)范德華力(4)GeCl4組成和結構相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，熔、沸點越高解析推斷出X為Ge，Y元素為Cl，與CCl4，SiCl4類比即可。2(1)N2CON2OCO2(2)SO2O3解析(1)僅由第二周期元素組成的共價分子中，即C、N、O、F組成的共價分子，如：N2與CO均為14個電子，N2O與CO2均為22個電子。(2)依題意，只要原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，即可互稱為等電子體，NO為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為

24、：56×2118，SO2、O3也為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為6×318?！菊n后練習區(qū)】高考集訓1(3)120°sp2正四面體形(4)共價鍵(或極性共價鍵)分子間作用力解析(3)BF3的空間構型為平面正三角形，故FBF的鍵角為120°；B原子的雜化類型為sp2雜化；根據(jù)價電子對互斥理論可知，BF的立體構型為正四面體形。(4)借助于石墨的結構可知，B與N原子之間的化學鍵為共價鍵，層與層之間依靠分子間作用力相結合。2(3)三角錐形sp33d(4)c解析(3)NH3的空間構型是三角錐形，N2H4分子可看作兩個NH3分子脫去一個H2分子所得，氮原子采用sp3

25、雜化方式結合。1 mol N2中含有2 mol 鍵，4 mol NH鍵斷裂即有1 mol N2H4反應，生成1.5 mol N2，則形成3 mol 鍵。硫酸銨晶體是離子晶體，則N2H6SO4晶體也是離子晶體，內(nèi)部不含有范德華力。(4)能被該有機物識別即能嵌入空腔形成4個氫鍵，則要求某分子或離子是正四面體結構且能形成氫鍵，只有c項符合題意。3(2)OH鍵、氫鍵、范德華力形成分子內(nèi)氫鍵，而形成分子間氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大(3)sp3H2O中O原子上有2對孤電子對，H3O中O原子上只有1對孤電子對，排斥力較小解析(2)水分子內(nèi)的OH鍵為化學鍵，氫鍵為分子間作用力；存在分子間氫鍵而存在分子

26、內(nèi)氫鍵，而分子間氫鍵主要影響物質(zhì)的熔、沸點(升高)。(3)H2O、H3O中的O原子均采取sp3雜化，孤電子對對成鍵電子對具有排斥作用，而孤電子對數(shù)多的H2O中排斥力大，鍵角小。4(1)sp2分子間作用力(3)<解析(1)石墨的每個碳原子采用sp2雜化與鄰近的三個碳原子以共價鍵結合，形成六邊形平面網(wǎng)狀結構，這些平面網(wǎng)狀結構再以分子間作用力結合形成層狀結構。(3)SnBr2分子中，Sn原子價電子對數(shù)目是3，配位原子數(shù)為2，故Sn原子含有孤對電子，SnBr2立體構型為V形，鍵角小于120°。5O>N>C>K離子晶體sp11解析由原子守恒可知A為K2S，其晶體類型為離子晶體，含有極性共價鍵的分子為CO2，其中心原子軌道雜化為sp雜化，N2中含有1個鍵和2個鍵，所以CN中也含有1個鍵和2個鍵，在HCN中又多了一個HC 鍵，所以在HCN中鍵和鍵各為2個。6.CD.(5)鍵、鍵配位鍵氫鍵sp2雜化、sp3雜化解析.(5)碳氮之間是共價雙鍵，一個是鍵，一個是鍵；氮鎳之間形成的是配位鍵，氮原子提供孤