分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件人教版選修3

1、第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)輕松學(xué)教材一共價(jià)鍵1.共價(jià)鍵的本質(zhì)及特征共價(jià)鍵的本質(zhì)是在原子之間形成共用電子對,其特征是具有飽和性和方向性2.共價(jià)鍵的類型(1)按成鍵原子間共用電子對的數(shù)目分為單鍵雙鍵三鍵(2)按共用電子對是否偏移分為極性鍵非極性鍵(3)按原子軌道的重疊方式分為鍵鍵,前者的電子云具有軸對稱性,后者的電子云具有鏡像對稱性3.鍵參數(shù)(1)鍵能:氣態(tài)基態(tài)原子形成1 mol 化學(xué)鍵釋放的最低能量,鍵能越大,化學(xué)鍵越穩(wěn)定(2)鍵長:形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距,鍵長越短,共價(jià)鍵越穩(wěn)定(3)鍵角:在原子數(shù)超過2的分子中,兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角4.等電子原理原子總數(shù)相同價(jià)電子總數(shù)相同的分子具有相似的

2、化學(xué)鍵特征,它們的許多性質(zhì)相近二分子的空間結(jié)構(gòu)1.價(jià)層電子對互斥模型的兩種類型價(jià)層電子對互斥模型說明的是價(jià)層電子對的空間構(gòu)型,而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對空間構(gòu)型,不包括孤對電子(1)當(dāng)中心原子無孤對電子時(shí),兩者的構(gòu)型一致;(2)當(dāng)中心原子有孤對電子時(shí),兩者的構(gòu)型不一致2.雜化軌道理論當(dāng)原子成鍵時(shí),原子的價(jià)電子軌道相互混雜,形成與原軌道數(shù)目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,形成分子的空間構(gòu)型不同3.價(jià)層電子對互斥模型雜化軌道理論與分子空間構(gòu)型的關(guān)系4.配合物理論簡介(1)配位鍵的形成條件提供共用電子對的原子有孤對電子,接受共用電子對的原子有空軌道(2)配位化合物定義

3、:金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物組成:如對于OH,中心原子為Ag,配體為NH3,配位數(shù)為2三分子的性質(zhì)1.范德華力氫鍵及共價(jià)鍵比較特別提醒:有氫鍵的分子間也有范德華力,但有范德華力的分子間不一定有氫鍵一個(gè)氫原子只能形成一個(gè)氫鍵,這就是氫鍵的飽和性氫鍵主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)2.分子的極性(1)極性分子:正電中心和負(fù)電中心不重合的分子(2)非極性分子:正電中心和負(fù)電中心重合的分子3.溶解性(1)“相似相溶”的規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑,極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑若存在氫鍵,則溶劑和溶質(zhì)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(jié)

4、構(gòu)的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小4.手性具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如左手和右手一樣互為鏡像,在三維空間里不能重疊的現(xiàn)象5.無機(jī)含氧酸分子的酸性無機(jī)含氧酸可寫成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n值越大,R的正電性越高,使ROH中O的電子向R偏移,在水分子的作用下越易電離出H+,酸性越強(qiáng),如HClOHClO2HClO3H2SO3解析:根據(jù)氫化物化學(xué)式H2X和X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可推知,X的相對原子質(zhì)量為16,則X為O,Y為S,則其氧化物分別為SO2SO3,根據(jù)雜化軌道理論易確定其分子構(gòu)型極性三種元素組成的化合物為H2SO3H2SO4,由無機(jī)含氧酸的判斷知酸性:

5、H2SO4H2SO3方法歸納:根據(jù)分子構(gòu)型可以判斷分子的極性,但必須注意鍵對極性的影響例如,同是直線形的O=C=O和HCN,前者為非極性分子,后者為極性分子;同是四面體形的CH4和CH3Cl,前者為非極性分子,后者為極性分子聚焦3 微粒間作用力及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響【例3】 ABCD四種元素處于同一短周期,在同族元素中,A的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)最高,B的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性在同周期中是最強(qiáng)的,C的電負(fù)性介于AB之間,D與B相鄰(1)C的原子的價(jià)電子排布式為_(2)在B的單質(zhì)分子中存在_個(gè)鍵,_個(gè)鍵(3)已知B的氣態(tài)氫化物很容易與H+結(jié)合,B原子與H+間形成的鍵叫_,形成的離子空間構(gòu)型為_,

6、其中B原子采取的雜化方式是_2s22p421配位鍵正四面體形sp3雜化(4)在ABCD四種元素形成的電子數(shù)相同的四種氫化物中沸點(diǎn)最低的是_(寫分子式),其沸點(diǎn)顯著低于其他三種氫化物的原因是_ CH4分子間只有范德華力沒有氫鍵,而NH3H2OHF分子間還存在氫鍵CH4解析:根據(jù)題給信息,A為短周期元素,其氣態(tài)氫化物的相對分子質(zhì)量在同族元素氫化物中不是最大的,而沸點(diǎn)最高,說明A的氫化物可形成氫鍵,故A可能是NOF中的一種,則ABCD為第二周期元素,B的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性在同周期中是最強(qiáng)的,則B為N,C的電負(fù)性介于AB之間,則C為O,A為F;D與B相鄰,則為碳(1)主族元素的價(jià)電子指最外

7、層電子,排布式為2s22p4;(2)B單質(zhì)即N2,其結(jié)構(gòu)式為NN,三鍵中有一個(gè)鍵,2個(gè)鍵;(3)NH3分子中N原子上有一對孤對電子,可與H+以配位鍵結(jié)合成NH+4,據(jù)價(jià)層電子對互斥模型該微粒為正四面體形,其中N的雜化方式為sp3雜化(4)F的氫化物只有HF一種,電子數(shù)為10,其他有10個(gè)電子的氫化物分別是NH3H2OCH4,其中CH4沸點(diǎn)最低,因?yàn)橹挥蠧H4,分子間不能形成氫鍵,其他三種分子間均形成氫鍵,故它們的氫化物沸點(diǎn)顯著高于CH4聚焦4 鍵的極性和分子極性【例4】 NH3和H2S是由極性鍵構(gòu)成的極性分子,而CO2與CCl4則是由極性鍵構(gòu)成的非極性分子,根據(jù)上述事實(shí)可推斷出ABn分子是非極

8、性分子的經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律應(yīng)是( )A.在ABn分子中,A原子最外層電子全部參與成鍵B.分子中不含有氫原子C.分子中每個(gè)共價(jià)鍵的鍵長都應(yīng)相等D.在ABn分子中,A的相對原子質(zhì)量應(yīng)小于B的相對原子質(zhì)量解析:判斷ABn型分子的極性,除根據(jù)鍵的極性及分子空間構(gòu)型外,還可根據(jù)中心原子(A)有無孤對電子判斷,也可根據(jù)中心原子(A)的最外層電子是否全部成鍵來判斷CO2CH4分子中,中心C原子有4個(gè)價(jià)電子,表現(xiàn)+4價(jià),即4個(gè)價(jià)電子全部參與成鍵,分子結(jié)構(gòu)對稱,為非極性分子;NH3H2S分子中,中心原子NS原子分別有5個(gè)6個(gè)價(jià)電子,分別表現(xiàn)-3-2價(jià),即價(jià)電子沒有全部參與成鍵,分子結(jié)構(gòu)不對稱,為極性分子答案:A聚焦5

9、配合物理論【例5】 下列化合物中不存在配位鍵的是( )A.NH4Cl B.CuSO45H2OC.Ag(NH3)2NO3 D.C2H5OH解析: 中均存在配位鍵,CuSO45H2O中也存在H2O中的氧提供孤對電子,Cu2+提供空軌道的配位鍵,但C2H5OH中不存在配位鍵答案:D高效作業(yè)1.下列說法中不正確的是( )A.鍵比鍵重疊程度大,形成的共價(jià)鍵強(qiáng)B.兩個(gè)原子之間形成共價(jià)鍵時(shí),最多有一個(gè)鍵C.氣體單質(zhì)中,一定有鍵,可能有鍵D.N2分子中有一個(gè)鍵,2個(gè)鍵答案:C解析:從原子軌道的重疊程度看,鍵軌道重疊程度比鍵重疊程度小,故鍵穩(wěn)定性低于鍵,A項(xiàng)正確;根據(jù)電子云有形狀和成鍵時(shí)的重疊原則,兩個(gè)原子形成

10、的共價(jià)鍵最多只有一個(gè)鍵,可能沒有鍵,也可能有1個(gè)或2個(gè)鍵,B正確;稀有氣體為單原子分子,不存在化學(xué)鍵,故C項(xiàng)錯(cuò)誤2.若ABn的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對電子,運(yùn)用價(jià)層電子對互斥模型,下列說法正確的是( )A.若n=2,則分子的立體結(jié)構(gòu)為V形B.若n=3,則分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形C.若n=4,則分子的立體結(jié)構(gòu)為正四面體形D.以上說法都不正確答案:C解析:若中心原子A上沒有未用于成鍵的孤對電子,則根據(jù)斥力最小的原則,當(dāng)n=2時(shí),分子結(jié)構(gòu)為直線形;n=3時(shí),分子結(jié)構(gòu)為平面三角形;n=4時(shí),分子結(jié)構(gòu)為正四面體形3.Co(+3價(jià))的八面體配合物CoClmnNH3,若1 mol配合物與AgN

11、O3作用生成1 mol AgCl沉淀,則mn的值是( )A.m=1,n=5B.m=3,n=4C.m=5,n=1D.m=4,n=5答案:B解析:由1 mol配合物生成1 mol AgCl知道1 mol配合物電離出1 mol Cl-,即配離子顯+1價(jià),外界有一個(gè)Cl-,又因?yàn)镃o顯+3價(jià),所以CoClm-1nNH3+中有兩個(gè)Cl-,即m=3,又因?yàn)槭前嗣骟w,所以n=6-2=44.下列分子中畫橫線的原子的雜化軌道類型屬于sp雜化的是( )A.CH4B.C2H4C.C2H2D.NH3答案:C解析:本題考查了雜化軌道理論的有關(guān)知識(shí)CH4分子中碳原子的雜化軌道是由一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道重新組合而成,屬

12、sp3雜化,C2H4分子中碳原子的雜化屬sp2雜化,C2H2分子中的碳原子的原子軌道發(fā)生的是sp雜化,NH3分子中的N原子的原子軌道發(fā)生的是sp3雜化5.下列敘述正確的是( )A.NH3是極性分子,分子中N原子處在3個(gè)H原子所組成的三角形的中心B.CCl4是非極性分子,分子中C原子處在4個(gè)Cl原子所組成的正方形的中心C.H2O是極性分子,分子中O原子不處在2個(gè)H原子所連成的直線的中央D.CO2是非極性分子,分子中C原子不處在2個(gè)O原子所連成的直線的中央答案:C解析:NH3是三角錐形的極性分子,A錯(cuò);CCl4是以C原子為中心的正四面體形結(jié)構(gòu),B錯(cuò);CO2是C原子在2個(gè)O原子中央的直線形分子,D錯(cuò)

13、;而水分子是O在兩個(gè)H中間的V形分子,即 ,故選C6.已知某些共價(jià)鍵的鍵能,試回答下列問題:共價(jià)鍵鍵能/(kJmol1)共價(jià)鍵鍵能/(kJmol1)HH436.0OH462.8ClCl242.7NN946CH413.4HCl431.6(1)HH鍵的鍵能為什么比ClCl鍵的鍵能大?(2)已知H2O在2 000 時(shí)有5%的分子分解,而CH4在1 000 時(shí)可以完全分解為C和H2,試解釋其中的原因(3)試解釋氮?dú)鉃槭裁茨茉诳諝庵蟹€(wěn)定存在答案:(1)因?yàn)镠原子半徑比Cl原子小,HH鍵鍵長比ClCl鍵鍵長短,故鍵能大(2)CH4分子不如H2O穩(wěn)定,因?yàn)镺H鍵鍵能大于CH鍵鍵能(462.8 kJmol-1

14、413.4kJmol-1)(3)因?yàn)镹N鍵能大,故分子的穩(wěn)定性強(qiáng)7.2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者在“手性催化氫化反應(yīng)”“手性催化氧化反應(yīng)”領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)在有機(jī)物A分子中,帶“*”碳原子連接著四個(gè)不同的原子或原子團(tuán),這種碳原子稱為手性碳原子凡有一個(gè)手性碳原子的物質(zhì)一定具有光學(xué)活性(1)如上所示的有機(jī)物A發(fā)生下列反應(yīng)后其生成物也有光學(xué)活性的是( )與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)與NaOH水溶液共熱與新制氫氧化銅反應(yīng)在催化劑存在下與H2作用在催化劑銅或銀存在的條件下被空氣氧化A.全部B.C.D.只有D(2)下列分子中,沒有光學(xué)活性的是_,含有兩個(gè)手性碳原子的是_A.乳酸 CH3CHOHCOOHB.甘油 CH2

15、OHCHOHCH2OHC.脫氧核糖CH2OHCHOHCHOHCH2CHOD.核糖CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOBC(3)有機(jī)物Y分子式為C4H8O3,它有多種同分異構(gòu)體其中屬于多羥基醛,且分子中只有一個(gè)手性碳原子的異構(gòu)體有數(shù)種,請寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式,并標(biāo)出手性碳原子解析:(1)與乙酸發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí),醇羥基反應(yīng)后,原手性碳原子連2個(gè)CH3COOCH2;與NaOH水溶液共熱時(shí)酯基水解,原手性碳原子連2個(gè)HOCH2;在催化劑存在下與H2作用,CHO變成CH2OH;在催化劑銅或銀存在的條件下被空氣氧化時(shí),CH2OH變成CHO;以上情況下所得產(chǎn)物均無手性碳原子,無光學(xué)活性,而與新制Cu(OH)

16、2反應(yīng)后,CHO變成COOH,原手性碳原子所連4個(gè)基團(tuán)仍然不相同,產(chǎn)物仍有光學(xué)活性(2)乳酸分子中有1個(gè)手性碳原子,甘油分子中無手性碳原子,脫氧核糖分子中有2個(gè)手性碳原子,核糖分子中有3個(gè)手性碳原子(3)符合題目要求的同分異構(gòu)體有3種:有2個(gè)手性碳原子,不合題意8.元素周期表中A族元素Y和A族元素X可形成離子 ,其結(jié)構(gòu)可表示為 的n值為_(2)X和Y還可形成二聚離子 ,其中的化學(xué)鍵只有XY鍵該二聚離子的結(jié)構(gòu)式為_49.ABCD分別代表四種不同的短周期元素A元素的原子最外層電子排布為ns1,B元素的原子價(jià)電子排布為ns2np2,C元素的最外層電子數(shù)是其電子層數(shù)的3倍,D元素原子的M電子層的p亞層

17、中有3個(gè)電子(1)C原子的電子排布式為_,若A元素的原子最外層電子排布為1s1,則按原子軌道的重疊方式,A與C形成的化合物中的共價(jià)鍵屬于鍵1s22s22p4 (2)當(dāng)n=2時(shí),B的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_,B與C形成的晶體屬于_晶體當(dāng)n=3時(shí),B與C形成的晶體中微粒間的作用力是_共價(jià)鍵(或極性共價(jià)鍵)分子(3)若A元素的原子最外層電子排布為2s1,B元素的原子價(jià)電子排布為3s23p2,元素A在周期表中的位置是_,ABCD四種元素的第一電離能由大到小的順序是_(用元素符號(hào)表示) OPSiLi第二周期A族10.如下圖,請用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況答案:在乙烯分子中C原子由一個(gè)s軌道和兩個(gè)

18、p軌道進(jìn)行雜化,組成三個(gè)等同的sp2雜化軌道,sp2軌道彼此成120角乙烯中兩個(gè)碳原子各用一個(gè)sp2軌道重疊形成一個(gè)CC 鍵外,又各以兩個(gè)sp2軌道和四個(gè)氫原子的1s軌道重疊,形成四個(gè)鍵,這樣形成的五個(gè)鍵在同一平面上,每個(gè)C原子還剩下一個(gè)py軌道,它們垂直于這五個(gè)鍵所在平面,且互相平行,它們側(cè)面重疊,形成一個(gè)鍵在乙炔分子中碳原子由一個(gè)2s軌道和一個(gè)2p軌道組成兩個(gè)sp雜化軌道兩個(gè)sp雜化軌道夾角為180,在乙炔分子中,兩個(gè)碳原子各以一個(gè)sp軌道互相重疊,形成一個(gè)CC 鍵,每一個(gè)碳原子又各以一個(gè)sp軌道分別與一個(gè)氫原子形成鍵,此外每個(gè)碳原子還有兩個(gè)互相垂直的未雜化的p軌道,它們與另一個(gè)碳的兩個(gè)p

19、軌道兩兩互相側(cè)面重疊形成兩個(gè)鍵11.通常,電負(fù)性差值小的兩種非金屬元素形成化合物時(shí),兩種元素的原子通過共用電子對形成共價(jià)鍵已知ClON三種原子的價(jià)電子排布分別為:a.Cl:3s23p5 b.O:2s22p4 c.N:2s22p3(1)寫出上述ac兩種元素與氫元素化合形成化合物的化學(xué)式:_它們所形成的共價(jià)鍵類型分別為_(填“極性鍵”或“非極性鍵”)HClNH3極性鍵極性鍵(2)寫出氧與氫元素形成化合物的化學(xué)式_,分子的極性為_(填“極性分子”或“非極性分子”)(3)通常情況下N2化學(xué)性質(zhì)不活潑的原因是_H2O,H2O2極性分子,極性分子氮分子中,兩個(gè)氮原子之間形成氮氮三鍵,鍵能很大12.20世紀(jì)

20、60年代美國化學(xué)家鮑林提出了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則:設(shè)含氧酸的化學(xué)式為HnROm,其中(m-n)為非羥基氧原子數(shù)鮑林認(rèn)為含氧酸的強(qiáng)弱與非羥基氧原子數(shù)(m-n)的關(guān)系見下表試簡要回答下列問題mn0123含氧酸強(qiáng)度弱酸中強(qiáng)強(qiáng)很強(qiáng)實(shí)例HClOH3PO4HNO3HClO4(1)按此規(guī)則判斷H3AsO4H2CrO4HMnO4酸性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開(2)H3PO3和H3AsO3的形式一樣,但酸性強(qiáng)弱相差很大已知H3PO3為中強(qiáng)酸,H3AsO3為弱酸,試推斷H3PO3和H3AsO3的分子結(jié)構(gòu)_HMnO4H2CrO4H3AsO4(3)按此規(guī)則判斷碳酸應(yīng)屬于_酸,與通常認(rèn)為的碳酸的強(qiáng)度是否一致?_其可能的原因是_中強(qiáng)不一

21、致溶于水的那部分CO2并不能完全轉(zhuǎn)化為H2CO313.已知ABCDE代表五種元素A元素的三價(jià)離子3d能級(jí)處于半充滿;B元素原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)的2倍;C的原子軌道中有2個(gè)未成對的電子,且與B可形成兩種常見的氣體;D的原子序數(shù)小于A,D與C可形成DC2和DC3兩種分子,且DC2是極性分子,DC3是非極性分子;E是短周期元素中除了稀有氣體外原子半徑最大的元素試回答下列問題:(1)寫出A元素基態(tài)原子的電子排布式_;(2)BCD三種元素的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)開(寫元素符號(hào));(3)E與C以11形成的物質(zhì)的電子式為_;1s22s22p63s23p63d64s2 OSC(4)用VSEPR理論

22、判斷DC3分子的空間立體結(jié)構(gòu)為_;(5)元素周期表中第一電離能最大的元素是_(填元素符號(hào))正三角形He解析:A元素的三價(jià)離子3d能級(jí)處于半充滿,即為3d5,則它的原子價(jià)電子構(gòu)型為3d64s2,故為Fe元素;由“B元素原子的最外層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)的2倍”推出,B為C元素;由“C的原子軌道中有2個(gè)未成對的電子,且與B可形成兩種常見的氣體”推出,C為O元素;由“D的原子序數(shù)小于A,D與C可形成DC2和DC3兩種分子,且DC2是極性分子,DC3是非極性分子”推出,D為S元素;由“E是短周期元素中除了稀有氣體外原子半徑最大的元素”推出,E為Na元素(1)A元素基態(tài)原子的電子排布式為:1s22s22p

23、63s23p63d64s2;(2)BCD分別對應(yīng)的是COS元素,它們的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)镺SC;14.DEXYZ是周期表中的前20號(hào)元素中的5種元素,且原子序數(shù)逐漸增大,它們的最簡氫化物分子的空間構(gòu)型依次是正四面體三角錐形正四面體角形(V形)直線形回答下列問題:(1)Y的最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為_;(2)上述5種元素中,能形成酸性最強(qiáng)的含氧酸的元素是_,寫出該元素的任意3種含氧酸的化學(xué)式:_;(3)D和Y形成的化合物,其分子的空間構(gòu)型為_;SO3Cl HClOHClO2HClO3HClO4(任寫三種酸)直線形(4)D和X形成的化合物,其化學(xué)鍵類型屬_,其晶體類型屬_;(5)金屬鎂和E的單質(zhì)在

24、高溫下反應(yīng)得到的產(chǎn)物是_,此產(chǎn)物與水反應(yīng)生成兩種堿,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是_;Mg3N2+8H2O=3Mg(OH)2+2NH3H2O(或Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3)共價(jià)鍵原子晶體Mg3N2 (6)試比較D和X的最高價(jià)氧化物熔點(diǎn)的高低并說明理由:_D的最高價(jià)氧化物是CO2,X的最高價(jià)氧化物是SiO2,前者比后者的熔點(diǎn)低,因?yàn)榍罢邽榉肿泳w,由分子間作用力結(jié)合,而后者為原子晶體,由共價(jià)健結(jié)合;共價(jià)鍵強(qiáng)度大于分子間作用力解析:本題主要利用元素周期律來考查物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)的性質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵等知識(shí)前20號(hào)元素的氫化物分子為正四面體形的有CH4和SiH4,三角錐形的有NH3和PH3,角形的有H2O和H2S,直線形的有HF和HCl由于原子序數(shù)是DEXYZ的5種元素依次增加,這樣就可以確定D為CE為NX為SiY為SZ為ClY的最高價(jià)氧化物為三氧化硫5種元素最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物酸性最強(qiáng)的是HClO4,該元素可以形成多種含氧酸:H