高中化學(xué)選修3之知識講解-《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》全章復(fù)習(xí)與鞏固-提高

電解原理的應(yīng)用

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1、了解物質(zhì)中存在的作用及強弱判斷：

2、學(xué)會用價鍵理論預(yù)測和判斷分子的空間構(gòu)型;

3、掌握配合物的結(jié)構(gòu)和組成判斷；

4、理解分子性質(zhì)的預(yù)測和判斷方法。

【知識網(wǎng)絡(luò)】

鍵能

共價鍵——CT鍵和7T鍵鍵長鍵參數(shù)共價鍵

I鍵角J

分子結(jié)構(gòu)價層電子對互斥理論化學(xué)鍵微

分

分子的立體結(jié)構(gòu)離子鍵粒

子

雜化軌道理論間

結(jié)

等電子原理的

構(gòu)金屬鍵

相

與

配合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)-----------------------——配位鍵互

性

作

質(zhì)r極性分子1

分子的極性相似相溶原理用

I非極性分子J

分子的性質(zhì)熔、沸點1影響物質(zhì)的物理性質(zhì)「氫鍵

分子的物理性質(zhì)分子間作用力

溶解度范德華力

I手性分子和無機含氧酸的酸性

【要點梳理】

要點一、共價鍵與分子間作用力的本質(zhì)及對物質(zhì)性質(zhì)的影響

1、共價鍵的類型和成鍵方式

本質(zhì):原子之間形成共用電子對（或原子軌道重疊）

特征:具有方向性和飽和性

■鍵世”電子云呈軸對稱（如s-sCT鍵、s-pa鍵、p-pCT鍵）

成鍵方式’特征

共h鍵厘電子云分布的界面圖像關(guān)于通過鍵軸的一個平面對稱（如p-pT鍵）

價［共價單鍵——a鍵

鍵規(guī)律，共價雙鍵——1個。鍵、I個b鍵

,共價三鍵——1個。鍵、2個e鍵

/鍵能（鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定）

用于衡量共價鍵的穩(wěn)定性

鍵參數(shù)鍵長（鍵長越短，共價鍵越穩(wěn)定）

’決定分子的空間構(gòu)型

,鍵角（描述分子空間結(jié)構(gòu)的參數(shù)）

【注意】①s—s。鍵沒有方向性。

②通常情況下。鍵比n鍵穩(wěn)定，但N2分子中“鍵比。鍵穩(wěn)定。

2、共價鍵與分子間作用力的比較

共價鍵分子間作用力

比較、

非極性犍極性鍵配位鍵范德華力氫鍵

相鄰原子間通過共用電子對（電子云重登）與原子核間

本質(zhì)電性作用電性作用

的靜電作用

成鍵原子一方有

成鍵原子得、失電成鍵原子得、失電

孤電子對（配位有分子存在；分子間距離分子中存在H-X鍵,X為電

形成條件子能力相同（同子能力差別較小

體）,另一方有空適當(dāng)負(fù)性較大的F、O、N

種非金屬）（不同種非金屬）

軌道（中心原子）

特征有飽和性和方向性無飽和性和方向性有飽和性和方向性

強度共價鍵〉氫鍵〉范德華力

①隨分子極性的增大而增

對于A—H…B,A、B的電負(fù)

大;②組成和結(jié)構(gòu)相似的物

影響因素成鍵原子半徑越小，鍵長越短.鍵能越大,共價鍵越穩(wěn)定性越強，半徑越小，形成的氫

質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，分

鍵就越強

子間作用力越強

①影響物質(zhì)的熔點、沸點、

分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)

主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。共價鍵越強,分子越穩(wěn)定，溶解性等物理性質(zhì);②組成

對物質(zhì)性的熔、沸點升高，在水中的溶

化學(xué)性質(zhì)越不活潑。如Ei>>E—>E_,,穩(wěn)和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),隨著相

質(zhì)的影響u解性增大，如熔、沸點:凡0>

定性HF>HCl>HBr>HI對分子質(zhì)量的增加,物質(zhì)的

H,S,HE>HC1,NH>PH,

熔、沸點升高3

?A—H…B—

表示方法

0：：0H：C1：H：N：HA、B為電負(fù)性大的元素，如

（電子式）

N、O、F

單質(zhì)（如。2），共價

共價化合物（如離子化合物（如分子間（如HF、H?O、NH,及

化合物（如

存在HC1）,離子化合NH,C1）,配合物分子問含一0H的分子之間）、分子

耳。2）,離子化合

物（如NaOH）［如Fe（SCN）J內(nèi)（如對羥基苯甲醛）

物（如go?）

【注意】①氫鍵不是化學(xué)鍵（原因：氫鍵是分子間一種較弱的作用力）。

②共價鍵影響結(jié)構(gòu)特殊的物質(zhì)（如原子晶體，后面將學(xué)到）的物理性質(zhì)。

③化學(xué)鍵和分子間作用力都是電性作用。

要點二、分子空間構(gòu)型的判斷

雜化軌道理論、價層電子對互斥理論預(yù)測分子的空間構(gòu)型

價層電子成鍵電子孤電子電子對分子分子空間實例

價

層對數(shù)對數(shù)對數(shù)空間構(gòu)型類型構(gòu)型

電220直線型AB直線形BeCb、CO?、CS2

子2

對三角形平面直角形

330AB3BF3、SO3、BCI3

互21ABV形SnBf2

斥2

理四面體形正四面體形+

440AB4CH4、CCI4、NH4

論31三角錐形

AB3NH3、PC13、PH3

形

22AB2VH2O>H2S

雜雜化類型雜化軌道雜化軌道間夾角分子空間構(gòu)型實例

化數(shù)目類型

軌直線形

SP2180°AB2BeC12、CO2、CS2

道SP?平面三角形HCHO

3120°AB3

理V形SO

AB22

論Sp3正四面體形

4109°28'AB4CH4、CCI4

三角錐形+

AB3NH3、H3O

V形

AB2H2O

【注意】當(dāng)中心原子上沒有孤電子對時，雜化軌道理論和價層電子對互斥理論對分子空間構(gòu)型的預(yù)測結(jié)論一

致。

要點三、分子的性質(zhì)

1、分子類型與分子極性、空間構(gòu)型、共價鍵類型的關(guān)系

分子類型空間構(gòu)型鍵角鍵的極性分子極性常見物質(zhì)

A———非極性分子He>Ne、Ar等

直線（對稱）形—非極性鍵非極性分子。2、N2等

A2H2S

AB直線（非對稱）形—極性鍵極性分子HX、CO、NO等

直線（對稱）形極性鍵非極性分子CO,BeCb等

AB2180°2

V（不對稱）形極性鍵極性分子

A2B<180°H2O>H2s等

正三角（對稱）形極性鍵非極性分子BF3、SO3等

AB3120°

三角錐（不對稱）形極性鍵極性分子

AB3<120°N%、PCL等

正四面體（對稱）形極性鍵非極性分子CH,CCI4等

AB4109°28'4

【注意】①由成鍵原子的類型判斷鍵的極性，由分子空間構(gòu)型的對稱性判斷分子的極性。

②極性分子中一定有極性鍵，可能有非極性鍵（氏。2）;非極性分子中不一定有非極性鍵（CM）;只含非極

性鍵的分子一定是非極性分子。

③“相似相溶規(guī)律”：具有相同極性或結(jié)構(gòu)相似的溶質(zhì)和溶劑，溶質(zhì)在溶劑中的溶解性較大。

2、手性碳原子、手性異構(gòu)體與手性分子

CH,

HO—eC—COOH

①手性碳原子：連接四個不同原子或基團的碳原子，稱為手性碳原子，常用*C表示。如H。

②手性異構(gòu)體：具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間

里不能重疊，這對分子互稱為手性異構(gòu)體。

③手性分子：含有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。

3、無機含氧酸分子的酸性

對于同一種元素的不同含氧酸，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強。例如：酸性HC1O<HC1O2<

HC1O3<HC1O4,H2sO3VH2sO4等。

將含氧酸的化學(xué)式寫成（HO）mROn的形式，則n越大，含氧酸的酸性越強。

要點四、配合物理論

［配合物:金屬離子（或原子）與某些分子或離子以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位

、化合物，簡稱配合物。^Fe（SCN）3,Na3［AlFj^

定義配位鍵:一方提供孤電子對，另一方提供空軌道，形成的這類“電子對給予-接受鍵”

稱為配位鍵。配合物和H3（T、NH；、［CU（H2O）J2?等中含有配位鍵

,配位體:含有孤電子對的分子或離子，如NH-HQ'Cr、Br-、「、CN-等，提供孤電子

配對的原子叫配位原子

盒組成中心離子:一般是金屬離子，特別是過渡金屬離子，如Cu"、Fe'?等

配位數(shù):直接同中心原子（或離子）配位的含有孤電子對的分子（或離子）的數(shù)目

.內(nèi)界與外界:配離子稱為內(nèi)界，與內(nèi)界發(fā)生電性匹配的陽離子（或陰離子）稱為外界

結(jié)構(gòu):配合物中配位體有兩種或多種且在空間排列方式不同時會產(chǎn)生幾何異構(gòu)體［如

口（NHJHCU的順式和反式異構(gòu)體］

應(yīng)用:應(yīng)用于檢驗金屬離子、分離物質(zhì)、定量測定物質(zhì)的組成等實驗研究，染色、電鍍、硬水

軟化、金屬冶煉等生產(chǎn)領(lǐng)域，激光材料、超導(dǎo)材料、抗癌藥物、特殊催化劑等研究領(lǐng)域

要點五、分子中的原子的價層電子（主族元素）是否達(dá)到8e一結(jié)構(gòu)的判斷

分子中的原子的價層電子（主族元素）是否達(dá)到8e一結(jié)構(gòu)的判斷的要點:

1、H原子為2e—的結(jié)構(gòu)。

2、由電子式判斷（一目了然）。

3、由分子中各元素的化合價與各原子的價電子數(shù)判斷：

分子中原子的價層電子數(shù)=I化合價I+價電子數(shù)

【典型例題】

類型一、共價鍵類型的判斷

例1、1molCCh中含有的。鍵數(shù)目為。

【思路點撥】

1個單鍵1個雙鍵1個三鍵

。鍵數(shù)目111

”鍵數(shù)目012

【答案】2X6.02X1（）23個（或2mol）

【解析】1個CO2分子內(nèi)含有2個碳氧雙鍵，1個雙鍵中含有1個。鍵和1個頁鍵，則1molCO2中含有2moi

。鍵。

【總結(jié)升華】關(guān)于共價鍵的判斷，首先要分析成鍵兩原子電負(fù)性。當(dāng)成鍵兩原子電負(fù)性較大時，開成的鍵為

離子鍵；當(dāng)成鍵兩種非金屬原子電負(fù)性相同時.，成鍵為非極性共價鍵；只有兩原子電負(fù)性差別不大時才會形成極

性共價鍵。

舉一反三：

HCHO

【變式1】關(guān)于化合物OHCH，下列敘述正確的有。

A.分子間可形成氫鍵

B.分子中既有極性鍵又有非極性鍵

C.分子中有7個。鍵和1個“鍵

D.該分子在水中的溶解度大于2—丁烯

【答案】BD

【解析】該分子間不能形成氫鍵；該分子中有9個。鍵和3個“鍵，C項錯誤；該分子中含有醛基，其中的

氧原子與H2O中的氫原子間可形成氫鍵，所以其溶解度大于2—丁烯。

類型二、判斷分子或離子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化軌道類型

2

例2、(1)H2Se的酸性比H2s(填“強”或“弱氣態(tài)SeCh分子的立體構(gòu)型為，SO3

一離子的立體構(gòu)型為。

(2)N03-的空間構(gòu)型是(用文字描述)。

(3)在BF3分子中，F(xiàn)—B—F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,BFJ的立體構(gòu)型為。

【思路點撥】

中心原子的孤電子對數(shù)確定中心原子的雜化”|分子的立

軌道類型—>除構(gòu)型

和。鍵電子對數(shù)

【答案】(1)強平面三角形三角錐形

(2)平面三角形

(3)120°sp?正四面體

【解析】(1)SeO,中Se上的價層電子對數(shù)=1(6—3X2)+3=3(。鍵電子對數(shù)為3,孤電子對數(shù)為0),SO?

2

一中S上的價層電子對數(shù)=』(6+2—3X2)+3=4(。鍵電子對數(shù)為3,孤電子對數(shù)為1),由價層電子對互斥理論可

2

判斷出SeO?SO32-的立體構(gòu)型分別為平面三角形和三角錐形。

(2)NCH「中N原子上的價層電子對數(shù)='(5+1—3X2)+3=3,與NO「中。鍵電子對數(shù)相等，說明NO「中N

2

原子上無孤電子對，因此NO3一的空間構(gòu)型為平面三角形。

(3)依據(jù)價層電子對互斥理論可計算出中心原子的孤電子對數(shù)=」(3—3*1)=0,所以BF3分子為平面正三

2

角形結(jié)構(gòu),F—B—F的鍵角是120。，B原子的雜化軌道類型為sp?雜化;在BFJ中心原子上的孤電子對數(shù)=；(3+1

-4X1)=0,所以BFJ的立體構(gòu)型為正四面體。

【總結(jié)升華】判斷分子的立體結(jié)構(gòu)，經(jīng)常用到價層電子對互斥理論以及雜化軌道理論。在本題中，需要準(zhǔn)確

求算出分子或離子中的中心原子價層電子數(shù)，這是解答這一類題目的關(guān)鍵。然后再根據(jù)幾個模型就能以解答微粒

的構(gòu)型。

例3、石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其

平面結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯(圖乙)。

(1)圖甲中，1號C與相鄰C形成。鍵的個數(shù)為。

(2)圖乙中，1號C的雜化方式是,該C與相鄰C形成的鍵角(填“或“=")

圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。

(3)若將圖乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有(填

元素符號)。

(4)石墨烯可轉(zhuǎn)化為富勒烯(C60),某金屬M與C?)可制備一種低溫超導(dǎo)材料，晶胞如圖丙所示，M原子

位于晶胞的棱上與內(nèi)部。該晶胞中M原子的個數(shù)為,該材料的化學(xué)式為。(該問涉及知識點將

在第三章第一節(jié)學(xué)習(xí))

【答案】(1)3(2)sp3<(3)0、H(4)12M3c

【解析】(1)由題圖甲中1號C原子采取sp2雜化，形成平面正六邊形結(jié)構(gòu)可知，1號C與相鄰C形成3

個。鍵。

（2）題圖乙中1號C原子除結(jié)合原來的三個C原子外，還與一個0形成共價鍵，故以sp3方式雜化，其鍵

角小于sp2雜化時的120°。

（3）氧化石墨烯中的H、O原子可分別與H2O形成氫鍵。

（4）根據(jù)“均攤法”計算。晶胞中M的個數(shù)：12x'+9=12；C60的個數(shù)：8xl+6xl=4,所以其化

482

學(xué)式可表不為M3c60。

舉一反三：

【變式1】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W、X原子的最外層電子數(shù)之比為4：3,Z

原子比X原子的核外電子數(shù)多4。下列說法正確的是（）

A.W、Y、Z的電負(fù)性大小順序一定是Z>Y>W

B.W、X、Y、Z的原子半徑大小順序可能是W>X>Y>Z

C.Y、Z形成的分子的空間構(gòu)型可能是正四面體

D.WY2分子中盯鍵與百鍵的數(shù)目之比是2：1

【答案】C

【解析】本題考查元素周期表、元素周期律、分子結(jié)構(gòu)以及學(xué)生的分析推理能力。由題意可知：W為碳，X

為鋁，Z為氯，Y為硅、磷或硫。A項，若Y為硅，因同主族從上到下電負(fù)性依次減小，故電負(fù)性Y（硅）<W

（碳）；B項，原子半徑大小順序為X>Y>Z>W；C項，若Y為硅，與Z形成四氯化硅，其空間構(gòu)型為正四面

體，正確；D項，若Y為硫，與W形成CS2,則分子中。鍵與n鍵的數(shù)目之比為1：1。

舉一反三：

【變式2】氧元素與多種元素具有親和力，所形成化合物的種類很多。

（1）氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序為。氧元素與氟元素能形成OF2分子，該分子

的空間構(gòu)型為o

（2）根據(jù)等電子體原理，在NO?+中氮原子軌道雜化類型是；1mol02z+中含有的。鍵數(shù)目為

________個。

（3）氧元素和過渡元素可形成多種價態(tài)的金屬氧化物，如和格可生成。2。3、CrO3>CrO5等。C產(chǎn)基態(tài)核

外電子排布式為。

（4）下列物質(zhì)的分子與03分子的結(jié)構(gòu)最相似的是。

A.H2OB.CO2C.SO2D.BeCb

（5）。2分子是否為極性分子？。

【答案】（1）F>N>0V形（2）sp2NA（3）Is22s22P63s23P63d3（4）C（5）是

【解析】（1）由洪特規(guī)則的特例可知，氮元素的第一電離能大于氧元素（大于氮元素的“左鄰右舍”），小于

氟元素；由價層電子對互斥理論可知，OF2分子的空間構(gòu)型是V形。（2）根據(jù)等電子體原理，NO?+與C02互為

等電子體，兩者的結(jié)構(gòu)相似，NO?+中氮原子的雜化方式與CO2中碳原子的雜化方式相同，都是sp雜化；+與

M（其中有一個。鍵和兩個“鍵）互為等電子體，因此。2?+中有2個n鍵。（5）（6）可根據(jù)價層電子對互斥理論

分析，SO2與。3分子的結(jié)構(gòu)最相似，且都是極性分子。

舉一反三：

【變式3】（高考組合題）（1）硼砂是含結(jié)晶水的四硼酸鈉，其陰離子Xm-（含B、0、H三種元素）的球

棍模型如圖所示：

在xm-中，硼原子軌道的雜化類型有；配位鍵存在于原子之間(填原子的數(shù)字標(biāo)號)；m=(填

數(shù)字)。

(2)過渡金屬配合物Ni(CO)n的中心原子價電子數(shù)與配體提供電子總數(shù)之和為18,則n=oCO與

N2結(jié)構(gòu)相似，CO分子內(nèi)。鍵與兀鍵個數(shù)之比為?

(3)向CuSC)4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[CU(OH)4：T。不考慮空間構(gòu)型，[CU(OH)4「的結(jié)構(gòu)可用示

意圖表示為?

【答案】(1)sp2、sp34,5(或5,4)2

(2)41：2

【解析】(1)該離子中硼原子成鍵情況有兩種，形成三個。鍵的硼原子采取Sp2雜化，形成四個鍵的硼原子

采取的是sp3雜化。圖中有兩個硼原子分別與四個氧原子形成四個鍵，四個鍵中有一個為配位鍵，進而分析知4

號硼原子與5號氧原子間為配位鍵。

(2)Ni有10個價電子，即配體CO提供8個電子(或4對孤電子對)，故n=4。CO與N2互為等電子體,

故CO中存在三鍵，一個三鍵包含一個。鍵、兩個n鍵。

(3)C/+與OH「以配位鍵結(jié)合，[Cu(OH)4]2-的結(jié)構(gòu)為:

類型三、分子的性質(zhì)

例4、氧是地殼中含量最多的元素。

(1)比0分子內(nèi)的O—H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為。HO-<XcHO的沸點

0H

比高，原因是。

(2)H*可與H2O形成H3O+,H-Q*中O原子采用雜化。中H—O—H鍵角比H2O中H—0一

H鍵角大，原因為.

【思路點撥】掌握常見的極性分子和非極性分子；清楚氫鍵是一種較強的分子間作用力，影響物質(zhì)的熔點、

沸點和溶解性等物理性質(zhì)。

0H

【答案】(1)O-H鍵、氫鍵、范德華力形成分子內(nèi)氫鍵，而11形成分子間氫鍵,

分子間氫鍵使分子間作用力增大

(2)sp3H2O中O原子有2對孤對電子，比0+中O原子只有1對孤對電子，排斥力較小

【解析】(1)O—H鍵為化學(xué)鍵，是相鄰原子間強烈的相互作用，而范德華力為分子間微弱的作用力，氫鍵

0H

稍強于范德華力，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于化學(xué)鍵。HYD-CHO中存在分子間氫鍵。而中存在分子內(nèi)氫鍵，

導(dǎo)致前者沸點較高。

[H：6：H],

(2)HQ+的電子式為H，其中。原子采用sp3雜化，中心原子。只有一對孤對電子，而H?O分子

中的O原子有兩對孤對電子，從而導(dǎo)致H3O+中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大。

【總結(jié)升華】A、共價鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響：主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。共價鍵越強，分子越穩(wěn)定，化學(xué)性

質(zhì)越不活潑。

B、分子間作用力（包含范德華力及氫鍵）對物質(zhì)性質(zhì)的影響：影響物質(zhì)的熔點、沸點、溶解性等物理性質(zhì)；

作用力越強、熔沸點越高。

C、對于同一種元素的不同含氧酸，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強；將含氧酸的化學(xué)式寫成（HO）mROn

的形式，則n越大，含氧酸的酸性越強。

舉一反三：

【變式1]（2015?成都診斷）已知A、B、C、D四種分子所含原子的數(shù)目依次為1、3、6、2,且都含有

18個電子。B、C是由兩種元素的原子組成的，且分子中兩種原子的個數(shù)比均為1：2。D元素的氫化物能刻蝕玻

璃。

（1）A的分子式是,寫出A原子的價電子排布式。

（2）B分子的中心原子的雜化軌道類型是,分子空間構(gòu)型是,該分子屬于分子

（填“極性”或“非極性”）。

（3）C的化學(xué)式是,分子中含有的化學(xué)鍵類型是o

（4）D元素氫化物的沸點比HC1的沸點高，其主要原因是。

【答案】（1）Ar3s23P6