專題12物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第38講分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)案蘇教版2

第38講分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【課標(biāo)要求】1.了解共價(jià)鍵的形成、極性、類型(σ鍵和π鍵)。了解配位鍵的含義。2.能用鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角等說明簡(jiǎn)單分子的某些性質(zhì)。3.能用價(jià)電子對(duì)互斥理論或者雜化軌道理論推測(cè)簡(jiǎn)單分子或離子的空間構(gòu)型。4.了解雜化軌道理論及簡(jiǎn)單的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)。5.了解范德華力的含義及對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。6.了解氫鍵的含義，能列舉存在氫鍵的物質(zhì)，并能解釋氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響?？键c(diǎn)1共價(jià)鍵1．本質(zhì)：在原子之間形成共用電子對(duì)。2．特征：具有飽和性和方向性。3．分類分類依據(jù)類型形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊方式σ鍵電子云“頭碰頭”重疊π鍵電子云“肩并肩”重疊形成共價(jià)鍵的電子對(duì)是否偏移極性鍵共用電子對(duì)發(fā)生偏移非極性鍵共用電子對(duì)不發(fā)生偏移原子間共用電子對(duì)的數(shù)目單鍵原子間有一對(duì)共用電子對(duì)雙鍵原子間有兩對(duì)共用電子對(duì)三鍵原子間有三對(duì)共用電子對(duì)4.鍵參數(shù)(1)概念(2)鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響①②鍵參數(shù)與分子穩(wěn)定性的關(guān)系：鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，分子越穩(wěn)定。5．配位鍵(1)孤電子對(duì)分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對(duì)稱孤電子對(duì)。(2)配位鍵①定義：由一個(gè)原子提供一對(duì)電子與另一個(gè)接受電子的原子形成的共價(jià)鍵。②配位鍵的表示：常用“→”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對(duì)的原子，如NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))可表示為，在NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))中，雖然有一個(gè)N—H鍵形成過程與其他3個(gè)N—H鍵形成過程不同，但是一旦形成之后，4個(gè)共價(jià)鍵就完全相同。(3)配合物①定義：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。②形成條件eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(配體有孤電子對(duì)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(中性分子，如H2O、NH3和CO等,離子，如F－、Cl－、CN－等)),中心原子（或離子）有空軌道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等))③組成如[Cu(NH3)4]SO46．等電子原理(1)等電子體：原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的微?；シQ為等電子體。如：N2和CO、O3與SO2是等電子體，但N2與C2H2不是等電子體。(2)等電子原理：等電子體具有相似的化學(xué)鍵特征，它們的許多性質(zhì)相近，此原理稱為等電子原理，例如CO和N2的熔、沸點(diǎn)，溶解性等都非常相近。(1)在所有分子中都存在化學(xué)鍵。()(2)σ鍵比π鍵的電子云重疊程度大，形成的共價(jià)鍵強(qiáng)。()(3)σ鍵能單獨(dú)形成，而π鍵一定不能單獨(dú)形成。()(4)Zn的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為14NA。()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×題組一判斷共價(jià)鍵的類別1．含碳元素的物質(zhì)是化學(xué)世界中最龐大的家族，請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌崭瘛?1)CH4中的化學(xué)鍵從形成過程來看，屬于________(填“σ”或“π”)鍵，從其極性來看屬于________鍵。(2)已知CN－與N2結(jié)構(gòu)相似，推算HCN分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為________。(3)C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，且每個(gè)碳原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則C60分子中π鍵的數(shù)目為________。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的結(jié)構(gòu)式為，每個(gè)COCl2分子內(nèi)含有的σ鍵、π鍵數(shù)目為________(填字母)。A．4個(gè)σ鍵B．2個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵C．2個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵D．3個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵答案：(1)σ極性(2)1∶1(3)30(4)D題組二鍵參數(shù)2．NH3分子的空間構(gòu)型是三角錐形，而不是正三角形的平面結(jié)構(gòu)，解釋該事實(shí)的充分理由是()A．NH3分子是極性分子B．分子內(nèi)3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等，鍵角相等C．NH3分子內(nèi)3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等，3個(gè)鍵角都等于107°D．NH3分子內(nèi)3個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)相等，3個(gè)鍵角都等于120°答案：C3．結(jié)合事實(shí)判斷CO和N2相對(duì)更活潑的是________，試用下表中的鍵能數(shù)據(jù)解釋其相對(duì)更活潑的原因：__________________________________________________________________________________________________________________________。COC—OCOCeq\a\vs4\al(=←)O鍵能/(kJ·mol－1)357.7798.91071.9N2N—NNNNN鍵能/(kJ·mol－1)154.8418.4941.7解析：由斷開CO分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量[1071.9－798.9＝273.0(kJ·mol－1)]比斷開N2分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量[941.7－418.4＝523.3(kJ·mol－1)]小，可知CO相對(duì)更活潑。答案：CO斷開CO分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量(273.0kJ·mol－1)比斷開N2分子的第一個(gè)化學(xué)鍵所需要的能量(523.3kJ·mol－1)小題組三配位鍵和配合物4．(1)若BCl3與XYn通過B原子與X原子間的配位鍵結(jié)合形成配合物，則該配合物提供孤電子對(duì)的原子是________。(2)F－、K＋和Fe3＋三種離子組成的化合物K3FeF6，其中化學(xué)鍵的類型有________；該化合物中存在一個(gè)復(fù)雜離子，該離子的化學(xué)式為______________________，配體是__________。解析：(1)B原子與X原子形成配位鍵，因?yàn)锽為缺電子原子，只能做中心原子，故形成配位鍵時(shí)提供孤電子對(duì)的原子是X。(2)由化合物K3FeF6，知它是一種離子化合物，其中的化學(xué)鍵有離子鍵和配位鍵，復(fù)雜離子為[FeF6]3－，配位體是F－。答案：(1)X(2)離子鍵、配位鍵[FeF6]3－F－5．銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配離子。已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2＋形成配離子，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考慮空間構(gòu)型，[Cu(OH)4]2－的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為_____________________________________________________________。解析：(1)N、F、H三種元素的電負(fù)性大小順序：F>N>H，所以NH3中共用電子對(duì)偏向N原子，而在NF3中，共用電子對(duì)偏向F原子，偏離N原子。(2)Cu2＋中存在空軌道，而OH－中O原子有孤對(duì)電子，故O與Cu之間以配位鍵結(jié)合。答案：(1)N、F、H三種元素的電負(fù)性大小順序：F>N>H，在NF3中，共用電子對(duì)偏向F原子，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對(duì)難與Cu2＋形成配位鍵(2)6．Co的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[CoCl(NH3)5]Cl2，1mol該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為______________，含1mol[CoCl(NH3)5]Cl2的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成________molAgCl沉淀。解析：[CoCl(NH3)5]Cl2內(nèi)界中Co與Cl、NH3之間以配位鍵相連，配位鍵屬于σ鍵，共6個(gè)，加上5個(gè)NH3的15個(gè)σ鍵，共21個(gè)σ鍵。配合物內(nèi)界與外界之間是離子鍵，內(nèi)界中的Cl－并不能電離，故1mol[CoCl(NH3)5]Cl2中只有2molCl－能與AgNO3溶液反應(yīng)，所以1mol[CoCl(NH3)5]Cl2可生成2molAgCl沉淀。答案：21NA2考點(diǎn)2分子的立體構(gòu)型1．價(jià)電子對(duì)互斥理論(1)理論要點(diǎn)①價(jià)電子對(duì)在空間上彼此相距最遠(yuǎn)時(shí)，排斥力最小，體系的能量最低。②孤電子對(duì)的排斥力較大，孤電子對(duì)越多，排斥力越強(qiáng)，鍵角越小。(2)價(jià)電子對(duì)互斥理論與分子構(gòu)型電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)電子對(duì)立體構(gòu)型分子立體構(gòu)型實(shí)例220直線形直線形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面體形正四面體形CH431三角錐形NH322V形H2O2.雜化軌道理論(1)理論要點(diǎn)當(dāng)原子成鍵時(shí)，原子的價(jià)層電子軌道相互混雜，形成與原軌道數(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(jié)構(gòu)不同。(2)雜化軌道的類型與分子立體構(gòu)型的關(guān)系雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道間夾角空間構(gòu)型實(shí)例sp2180°直線形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28′正四面體形CH4(1)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。()(2)分子中中心原子若通過sp3雜化軌道成鍵，則該分子一定為正四面體結(jié)構(gòu)。()(3)NH3分子的空間構(gòu)型為三角錐形，N原子發(fā)生sp2雜化。()(4)只要分子構(gòu)型為平面三角形，中心原子均為sp2雜化。()(5)中心原子是sp雜化的，其分子構(gòu)型不一定為直線形。()(6)價(jià)電子對(duì)互斥理論中，π鍵電子對(duì)數(shù)不計(jì)入中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√題組一利用價(jià)電子對(duì)互斥理論確定分子立體構(gòu)型1．列式計(jì)算下列微粒的中心原子孤電子對(duì)數(shù)(1)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))；(2)AsCl3；(3)SO2。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：中心原子孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)(a－xb)式中a為中心原子的價(jià)電子數(shù)，x為中心原子結(jié)合的原子數(shù)；b為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)。(1)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的中心原子為N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)×(4－4×1)＝0。(2)AsCl3的中心原子為As，a＝5，b＝1，x＝3，所以中心原子孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)×(5－3×1)＝1。(3)SO2的中心原子為S，a＝6，b＝2，x＝2，所以中心原子孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)×(6－2×2)＝1。答案：(1)eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)×(4－4×1)＝0。(2)eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)×(5－3×1)＝1。(3)eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)×(6－2×2)＝12．列式計(jì)算價(jià)電子對(duì)數(shù)(1)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))；(2)AsCl3；(3)SO2。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的價(jià)電子對(duì)數(shù)＝4＋0＝4。(2)AsCl3的價(jià)電子對(duì)數(shù)＝3＋1＝4。(3)SO2的價(jià)電子對(duì)數(shù)＝2＋1＝3。答案：(1)4＋0＝4。(2)3＋1＝4。(3)2＋1＝33．確定下列微粒立體構(gòu)型(1)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))：_____________________________________________________________。(2)AsCl3：_____________________________________________________________。(3)SO2：_____________________________________________________________。答案：(1)正四面體形(2)三角錐形(3)V形題組二判斷雜化軌道的類型4．在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子與3個(gè)羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)。則分子中B原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是()A．sp，范德華力B．sp2，范德華力C．sp2，氫鍵 D．sp3，氫鍵解析：由石墨的晶體結(jié)構(gòu)知C原子為sp2雜化，故B原子也為sp2雜化，但由于B(OH)3中B原子與3個(gè)羥基相連，羥基間能形成氫鍵，故同層分子間的主要作用力為氫鍵。答案：C題組三利用等電子體原理確定分子的立體構(gòu)型5．已知CO2為直線形，SO3為平面正三角形，NF3為三角錐形，請(qǐng)推測(cè)COS、COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、PCl3的立體構(gòu)型。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：COS與CO2互為等電子體，其結(jié)構(gòu)與CO2相似，所以為直線形；COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))與SO3互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，所以COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))為平面正三角形；PCl3與NF3互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，所以PCl3為三角錐形。答案：COS為直線形；COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))為平面正三角形；PCl3為三角錐形[歸納提升]常見的等電子體匯總微粒通式價(jià)電子總數(shù)立體構(gòu)型CO2、CNS－、NOeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2))、Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))AX216e－直線形COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))AX218e－V形SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))、POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4))AX432e－正四面體形POeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(3))、SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))、ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))AX326e－三角錐形CO、N2AX10e－直線形CH4、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))AX48e－正四面體形分子中“大π鍵”的判斷方法一、認(rèn)識(shí)大π鍵在一個(gè)具有平面結(jié)構(gòu)的多原子分子內(nèi)，彼此相鄰的3個(gè)或多個(gè)原子中相互平行且未參與雜化的p軌道肩并肩地相互重疊形成的多電子π型化學(xué)鍵，稱為大π鍵，記作eq\i\pr\in(m,n,)，讀作“m中心n電子大π鍵”，其中m表示平行的p軌道數(shù)，即參與形成大π鍵的原子數(shù)；n表示平行p軌道中的電子總數(shù)，即參與形成大π鍵的電子數(shù)。二、判斷大π鍵的方法1．確定分子的空間構(gòu)型根據(jù)大π鍵的概念可知，只有平面型分子才能形成大π鍵，這是形成大π鍵的首要條件。那么，如何確定分子的空間構(gòu)型呢？對(duì)于有機(jī)分子，一般通過給定分子的結(jié)構(gòu)式來確定，有單雙鍵交替結(jié)構(gòu)的分子必有平面型結(jié)構(gòu)存在。例如，1，3-丁二烯的結(jié)構(gòu)式為，由于存在單雙鍵交替結(jié)構(gòu)，其分子結(jié)構(gòu)為平面型。對(duì)于ABm型無機(jī)分子或離子，用VSEPR理論確定其構(gòu)型。例如，在BF3分子中，B原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為eq\f(3＋1×3,2)＝3，分子構(gòu)型為平面正三角形。又如，在NH3中，N原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為eq\f(5＋1×3,2)＝4，N原子上有1個(gè)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為三角錐形，4個(gè)原子不共平面，無法形成大π鍵。2．確定大π鍵的原子數(shù)除了分子構(gòu)型為平面型外，相鄰原子中還必須有相互平行且未參與雜化的p軌道才能形成大π鍵，這就要求參與形成大π鍵的原子必須采取sp2雜化或sp雜化，這是形成大π鍵的第二個(gè)條件。那么，如何確定形成大π鍵的原子數(shù)呢？對(duì)于有機(jī)分子，依據(jù)化學(xué)鍵特征來確定。烷烴中只含有單鍵，中心原子為sp3雜化，無相互平行且未參與雜化的p軌道，無法形成大π鍵；若分子中存在單雙鍵交替結(jié)構(gòu)，形成碳碳雙鍵的碳原子為sp2雜化，原子中有相互平行且未參與雜化的p軌道，能形成大π鍵。例如，在1，3-丁二烯中，構(gòu)成單雙鍵交替結(jié)構(gòu)的4個(gè)碳原子都采取sp2雜化，4個(gè)碳原子提供4個(gè)相互平行且未參與雜化的p軌道可參與形成大π鍵。對(duì)于ABm型無機(jī)分子或離子，用雜化軌道理論來確定。例如，在BF3分子中，B原子采取sp2雜化，假設(shè)參與雜化的軌道是2s、2px、2py，則未參與雜化的2pz軌道與3個(gè)F原子的2pz軌道相互平行，4個(gè)原子提供4個(gè)相互平行且未參與雜化的p軌道，參與形成大π鍵。又如：在H2O中，O原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為eq\f(6＋1×2,2)＝4，O原子上有2個(gè)孤電子對(duì)，分子構(gòu)型為V形，3個(gè)相鄰原子雖然共平面，但由于O原子采取sp3雜化，分子中無相互平行且未參與雜化的p軌道，無法形成大π鍵。3．確定大π鍵的電子數(shù)由雜化軌道理論可知，若相互平行且未雜化的p軌道都已容納2個(gè)電子時(shí)不會(huì)重疊成鍵，所以形成大π鍵的每個(gè)p軌道有的容納2個(gè)電子，有的容納1個(gè)電子，有的是無電子的空軌道，由此可知形成大π鍵的第三個(gè)條件是p軌道上的電子總數(shù)小于p軌道數(shù)的2倍。那么，如何確定大π鍵的電子數(shù)呢？對(duì)于有機(jī)分子，可依據(jù)化學(xué)鍵的特征來確定。對(duì)于碳原子來說，有4個(gè)單電子，若形成3個(gè)σ鍵，則剩余1個(gè)電子參與形成大π鍵；若形成2個(gè)σ鍵，則剩余2個(gè)電子可能分別參與形成2個(gè)相互垂直的大π鍵。例如，在1，3-丁二烯中，每個(gè)碳原子均已形成3個(gè)σ鍵，剩余1個(gè)電子參與形成大π鍵，4個(gè)平行的p軌道肩并肩重疊形成了四中心四電子大π鍵，記作eq\i\pr\in(4,4,)。對(duì)于ABm型無機(jī)分子或離子，形成大π鍵的電子由中心原子和配位原子相互平行且未雜化的p軌道共同提供。中心原子提供的電子數(shù)＝中心原子的價(jià)電子數(shù)－參與雜化的電子數(shù)(包括孤電子對(duì)和成鍵電子)。配位原子提供的電子數(shù)可分為2種情況分析：若配位原子的單電子全部參與形成σ鍵，則每個(gè)配位原子提供2個(gè)電子；若配位原子的單電子部分參與形成σ鍵，為了達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，單電子優(yōu)先參與形成大π鍵，則每個(gè)配位原子提供1個(gè)電子。例如，在BF3分子中，B原子的3個(gè)價(jià)電子全部參與形成σ鍵，形成大π鍵時(shí)只提供空軌道，每個(gè)配位F原子僅有的1個(gè)單電子參與形成σ鍵，形成大π鍵時(shí)每個(gè)F原子分別提供2個(gè)電子，共有6個(gè)電子，滿足形成大π鍵第三個(gè)條件。最終，4個(gè)相互平行的p軌道肩并肩地重疊形成了四中心六電子大π鍵，記作eq\i\pr\in(4,6,)。三、經(jīng)典例題建模[典例]我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界首個(gè)五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)?；卮鹣铝袉栴}：經(jīng)X射線衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。分子中的大π鍵可用符號(hào)eq\i\pr\in(m,n,)表示，其中m代表參與形成的大π鍵原子數(shù)，n代表參與形成的大π鍵電子數(shù)(如苯分子中的大π鍵可表示為eq\i\pr\in(6,6,))，則Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))中的大π鍵應(yīng)表示為________。[解析]第一步：由題給球棍模型可知Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))應(yīng)為平面型結(jié)構(gòu)，滿足形成大π鍵的第一個(gè)條件。第二步：由Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))的平面型結(jié)構(gòu)可知N原子的雜化類型為sp2，即Neq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(5))中有5個(gè)相互平行且未參與雜化的p軌道，滿足形成大π鍵的第二個(gè)條件。第三步：每個(gè)N原子均有3個(gè)單電子，拿出2個(gè)單電子分別參與形成σ鍵，還剩余1個(gè)單電子參與形成大π鍵，再加上1個(gè)負(fù)電荷，共6個(gè)電子，滿足形成大π鍵的第三個(gè)條件。最終，5個(gè)相互平行的p軌道肩并肩地重疊形成了五中心六電子大π鍵，記作eq\i\pr\in(5,6,)。[答案]eq\i\pr\in(5,6,)[考能突破練]1．研究發(fā)現(xiàn)，在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，Co氧化物負(fù)載的Mn氧化物納米粒子催化劑具有高活性，顯示出良好的應(yīng)用前景?；卮鹣铝袉栴}：硝酸錳是制備上述反應(yīng)催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外，還存在________。解析：由于Mn(NO3)2為離子化合物，因此Mn2＋和NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))以離子鍵相結(jié)合。關(guān)鍵是如何判斷NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))中有大π鍵。第一步：用VSEPR理論確定NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))的空間構(gòu)型。N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為eq\f(5＋1,2)＝3，NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))為平面正三角形，滿足形成大π鍵的第一個(gè)條件。第二步：用雜化軌道理論確定大π鍵的原子數(shù)。N原子采取sp2雜化，假設(shè)參與雜化的軌道是2s、2px、2py，則N原子未參與雜化的2pz軌道與3個(gè)O原子的2pz軌道相互平行，4個(gè)原子提供4個(gè)相互平行且未參與雜化的p軌道，滿足形成大π鍵的第二個(gè)條件。第三步：確定大π鍵的電子數(shù)。N原子的3個(gè)單電子全部參與形成σ鍵，提供給大π鍵的電子數(shù)為5－3＝2；每個(gè)配位O原子2p軌道上有兩個(gè)單電子，其中1個(gè)單電子與N原子形成σ鍵，還剩余1個(gè)單電子參與形成大π鍵，再加上1個(gè)負(fù)電荷，共有6個(gè)電子，滿足形成大π鍵的第三個(gè)條件。最終，4個(gè)相互平行且未雜化的p軌道肩并肩地重疊形成了四中心六電子大π鍵，記作eq\i\pr\in(4,6,)。答案：離子鍵和大π鍵(eq\i\pr\in(4,6,)鍵)2．氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的立體構(gòu)型為________，其中共價(jià)鍵的類型有________種。解析：第一步：用VSEPR理論確定SO3的空間構(gòu)型。S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為eq\f(6＋0,2)＝3，SO3的空間構(gòu)型為平面正三角形，滿足形成大π鍵的第一個(gè)條件。第二步：用雜化軌道理論確定大π鍵的原子數(shù)。S原子采取sp2雜化，假設(shè)參與雜化的軌道是3s、3px、3py，則未參與雜化的3pz軌道與3個(gè)O原子的2pz軌道相互平行，4個(gè)原子提供4個(gè)相互平行且未參與雜化的p軌道，滿足形成大π鍵的第二個(gè)條件。第三步：確定大π鍵的電子數(shù)。S原子提供3個(gè)電子參與形成σ鍵，提供給大π鍵的電子數(shù)為6－3＝3，每個(gè)配位O原子2p軌道上有2個(gè)單電子，其中1個(gè)單電子與S原子形成σ鍵，剩余1個(gè)單電子參與形成大π鍵，共6個(gè)電子，滿足形成大π鍵的第三個(gè)條件。最終，4個(gè)相互平行且未雜化的p軌道肩并肩地重疊形成了四中心六電子大π鍵，記作eq\i\pr\in(4,6,)。答案：平面三角形2考點(diǎn)3分子間作用力與分子的性質(zhì)1．分子間作用力(1)概念：物質(zhì)分子之間普遍存在的相互作用力，稱為分子間作用力。(2)分類：分子間作用力最常見的是范德華力和氫鍵。(3)范德華力與物質(zhì)性質(zhì)定義固態(tài)和液態(tài)分子之間普遍存在的一種相互作用力實(shí)質(zhì)范德華力的實(shí)質(zhì)是電性作用，無飽和性和方向性影響范德華力的因素一般來說，結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，范德華力逐漸增強(qiáng)范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)(4)氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)定義已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力表達(dá)方式用A—H…B表示形成條件氫原子兩邊的A原子和B原子所屬元素通常具有很強(qiáng)的電負(fù)性和很小的原子半徑特征具有一定的方向性和飽和性對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高，對(duì)物質(zhì)電離、溶解等也產(chǎn)生影響分類氫鍵有分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵2.分子的性質(zhì)(1)分子的極性類型非極性分子極性分子形成原因正電中心和負(fù)電中心重合的分子正電中心和負(fù)電中心不重合的分子存在的共價(jià)鍵非極性鍵或極性鍵非極性鍵和極性鍵分子內(nèi)原子排列對(duì)稱不對(duì)稱(2)分子的溶解性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。若溶劑和溶質(zhì)分子之間可以形成氫鍵，則溶質(zhì)的溶解度增大。②隨著溶質(zhì)分子中憎水基的增大，溶質(zhì)在水中的溶解度減小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。(3)分子的手性①手性異構(gòu)：具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子，如同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。②手性分子：具有手性異構(gòu)體的分子。③手性碳原子：在有機(jī)物分子中，連有四個(gè)不同基團(tuán)或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。(4)無機(jī)含氧酸分子的酸性：無機(jī)含氧酸的通式可寫成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，則n值越大，R的正電性越高，使R—O—H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)，如酸性：HClO<HClO2<HClO3<HClO4。(1)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子與水分子間形成了氫鍵。()(2)乙醇分子和水分子間只存在范德華力。()(3)氫鍵具有方向性和飽和性。()(4)H2O2分子間存在氫鍵。()(5)鹵素單質(zhì)、鹵素氫化物、鹵素碳化物(即CX4)的熔、沸點(diǎn)均隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大。()(6)氫鍵的存在一定能使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。()(7)H2O比H2S穩(wěn)定是因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×(7)×題組一鍵的極性與分子的極性1．硫酸鎳溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4藍(lán)色溶液。(1)[Ni(NH3)6]SO4中陰離子的立體構(gòu)型是_____________________________________________________________。(2)氨的沸點(diǎn)________(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________；氨是________分子(填“極性”或“非極性”)，中心原子的軌道雜化類型為__________。解析：(1)SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))中S無孤電子對(duì)，立體構(gòu)型為正四面體形。(2)NH3分子間存在氫鍵，故沸點(diǎn)比PH3的高。NH3中N有一對(duì)孤電子對(duì)，立體構(gòu)型為三角錐形，因此NH3為極性分子，N的雜化軌道數(shù)為3＋1＝4，雜化類型為sp3。答案：(1)正四面體形(2)高于NH3分子間可形成氫鍵極性sp32.已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如圖所示：H2O2分子不是直線形的，兩個(gè)氫原子猶如在半展開的書的兩頁上，兩個(gè)氧原子在書脊位置上，書頁夾角為93°52′，而兩個(gè)O—H鍵與O—O鍵的夾角均為96°52′。試回答：(1)H2O2分子是含有________鍵和________鍵的_____________________________________________________________(填“極性”或“非極性”)分子。(2)H2O2難溶于CS2，簡(jiǎn)要說明理由：__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)H2O2中氧元素的化合價(jià)是__________，簡(jiǎn)要說明原因：_____________________________________________________________。答案：(1)極性非極性極性(2)因H2O2為極性分子，而CS2為非極性溶劑，根據(jù)相似相溶規(guī)律，H2O2難溶于CS2(3)－1價(jià)因O—O鍵為非極性鍵，而O—H鍵為極性鍵，共用電子對(duì)偏向氧，故氧為－1價(jià)題組二氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響3．按照要求填空：(1)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)已知苯酚()具有弱酸性，其K＝1.1×10－10；水楊酸第一級(jí)電離形成的離子能形成分子內(nèi)氫鍵。據(jù)此判斷，相同溫度下電離平衡常數(shù)K2(水楊酸)________K(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)化合物NH3的沸點(diǎn)比化合物CH4的高，其主要原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)H2O分子內(nèi)的O—H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強(qiáng)到弱依次為__________________；的沸點(diǎn)比高，原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)水分子與乙醇分子之間能形成氫鍵。(2)由于能形成分子內(nèi)氫鍵，所以水楊酸的第二級(jí)電離更困難，故K2(水楊酸)<K(苯酚)。(3)分子間氫鍵能使分子間作用力增大，使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。(4)氫鍵弱于共價(jià)鍵而強(qiáng)于范德華力。前者形成分子間氫鍵，后者形成分子內(nèi)氫鍵。答案：(1)水分子與乙醇分子之間能形成氫鍵(2)<易形成分子內(nèi)氫鍵，比苯酚—OH中的H難電離(3)NH3分子間能形成氫鍵(4)O—H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題組三無機(jī)含氧酸的酸性4．S有兩種常見的含氧酸，較高價(jià)的酸性比較低價(jià)的酸性________，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________。答案：強(qiáng)S的正電性越高，導(dǎo)致S—O—H中O的電子向S偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易電離出H＋，即酸性越強(qiáng)5．判斷含氧酸酸性強(qiáng)弱的一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律是含氧酸分子結(jié)構(gòu)中含非羥基氧原子數(shù)越多，該含氧酸的酸性越強(qiáng)，如下表所示：含氧酸酸性強(qiáng)弱與非羥基氧原子數(shù)的關(guān)系汈汈汈汈汈次氯酸磷酸硫酸高氯酸含氧酸Cl—OH非羥基氧原子數(shù)0123酸性弱酸中強(qiáng)酸強(qiáng)酸最強(qiáng)酸(1)亞磷酸H3PO3和亞砷酸H3AsO3分子式相似，但它們的酸性差別很大，H3PO3是中強(qiáng)酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱堿性。由此可推出它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為①________________，②________________。(2)H3PO3和H3AsO3與過量的NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式分別是①_____________________________________________________________，②_____________________________________________________________。解析：(1)已知H3PO3為中強(qiáng)酸，H3AsO3為弱酸，依據(jù)題給信息可知H3PO3中含1個(gè)非羥基氧原子，H3AsO3中不含非羥基氧原子。(2)與過量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫，需得知H3PO3和H3AsO3分別為幾元酸，從題給信息可知，含氧酸分子結(jié)構(gòu)中含幾個(gè)羥基氫，則該酸為幾元酸。故H3PO3為二元酸，H3AsO3為三元酸。答案：(1)①②(2)①H3PO3＋2NaOH=Na2HPO3＋2H2O②H3AsO3＋3NaOH=Na3AsO3＋3H2O題組四新素材命題6．在海洋深處的低氧環(huán)境中，細(xì)菌會(huì)分解有機(jī)物產(chǎn)生甲烷。由于海洋深處的溫度很低并且壓力很高，甲烷以及其他碳?xì)浠衔锞蜁?huì)與水結(jié)合成水合物，這就是可燃冰。正因?yàn)槿绱耍扇急鶕碛邢喈?dāng)高的能量密度，1立方米的可燃冰燃燒所釋放出的能量相當(dāng)于164立方米的天然氣燃燒所產(chǎn)生的能量。2019年，我國(guó)在南海首次成功實(shí)現(xiàn)了可燃冰的開采，這個(gè)事件具有里程碑的意義。未來如果能夠大規(guī)模開采這種儲(chǔ)量豐富、高能量密度的能源將有助于緩解能源危機(jī)。既然叫可燃冰，它是可燃的，其主要成分為甲烷，這也是天然氣的主要成分。可燃冰中的冰指的是水冰，水分子和甲烷在低溫高壓下結(jié)合成的固體。因此，可燃冰又稱甲烷水合物，其外形看起來像冰，并且能在空氣中燃燒。問題1.可燃冰是甲烷的結(jié)晶水合物，那么甲烷與水分子之間存在氫鍵嗎？提示：不存在。甲烷中是C—H鍵，水中是H—O鍵，不符合氫鍵的定義：X—H…X(X指N、O、F)。問題2.開采可燃冰有什么實(shí)際意義？提示：可以作為新能源，甲烷燃燒的產(chǎn)物為無污染的水。問題3.甲烷和水分別屬于什么分子？含有什么類型的化學(xué)鍵？提示：甲烷為非極性分子，水為極性分子。C—H、O—H鍵均為極性鍵。1．微粒間的相互作用(1)(2020·高考全國(guó)卷Ⅲ)NH3BH3分子中，N—B化學(xué)鍵稱為________鍵，其電子對(duì)由________提供。氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣：3NH3BH3＋6H2O=3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))＋9H2B3Oeq\o\al(\s\up1(3－),\s\do1(6))的結(jié)構(gòu)為。在該反應(yīng)中，B原子的雜化軌道類型由________變?yōu)開_______。(2)(2019·高考全國(guó)卷Ⅰ)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)能與Mg2＋、Cu2＋等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子，其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________，其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。(3)(2019·高考全國(guó)卷Ⅲ)①FeCl3中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性，蒸汽狀態(tài)下以雙聚分子存在的FeCl3的結(jié)構(gòu)式為____________________________，其中Fe的配位數(shù)為________。②苯胺與甲苯()的相對(duì)分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(－5.9℃)、沸點(diǎn)(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(－95.0℃)、沸點(diǎn)(110.6℃)，原因是___________________________________