高三化学复习学案课时42分子结构与性质

1课时42分子结构与性质【课时导航】复习目标1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3.了解简单配合物的成键情况。4.了解“等电子原理”的含义，能结合实例说明“等电子原理”的应用。5.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间结构。6.了解化学键和分子间作用力的区别。7.了解氢键的存在对物质性质的影响，能列举含有氢键的物质。知识网络问题思考问题1：怎样书写物质对应的等电子体?问题2：键的极性和分子的极性有怎样的关系?【课前自测】1.(2015·安徽卷)碳酸亚乙烯酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂，其结构如右下图，下列有关该物质的说法正确的是()A.分子式为C3H2O3B.分子中含6个σ键C.分子中只有极性键D.8.6g该物质完全燃烧得到6.72LCO222.(2015·江苏卷)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶：2Cr22-7O+3CH3CH2OH+16H++13H2O4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH(1)Cr3+基态核外电子排布式为；配合物[Cr(H2O)6]3+中，与Cr3+形成配位键的原子是(填元素符号)。(2)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为(填离子符号)；H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为。3.(2015·海南卷节选)(1)下列物质的结构或性质与氢键无关的是(填字母)。A.乙醚的沸点B.乙醇在水中的溶解度C.氢化镁的晶格能D.DNA的双螺旋结构(2)钒(23V)是我国的丰产元素，广泛用于催化及钢铁工业。回答下列问题：①钒在元素周期表中的位置为，其价层电子排布图为。②V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是对，分子的立体构型为；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140pm，另一类键长约160pm，较短的键为(填图1中字母)，该分子中含有个键。(3)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图2所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为。4.(2015·福建卷)(1)下列关于CH4和CO2的说法正确的是(填字母)。a.固态CO2属于分子晶体3b.CH4分子中含有极性共价键，是极性分子c.因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp(2)在Ni催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为，该元素位于元素周期表的族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1molNi(CO)4中含有molσ键。(3)一定条件下，CH4和CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJ·mol-1CH40.43616.40CO20.51229.91①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是。②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是。【自主学习】考点1：共价键与配位键【基础梳理】1.共价键4共价键是常见的化学键之一，它在原子间形成。共价键的特征：(1)(2)。共价键有两种：和。其中极性共价键指形成的共价键，简称极性键；非极性共价键指形成的共价键，简称非极性键。键型及项目σ键π键成键方向沿轴方向“头碰头”平行或“肩并肩”电子云形状轴对称镜像对称牢固程度键强度大，不易断裂键强度较小，容易断裂成键判断规律共价单键全是σ键；共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价三键中一个是σ键，另两个是π键2.键参数键参数包括。是指气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量；是指形成共价键的两个原子之间的核间距；是指在原子个数超过2个的分子中，两个共价键之间的夹角。一般来说，键能越，键长越，分子越稳定。3.配位键一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是有能够接受孤对电子的空轨道的原子，两者之间形成的“电子对给予接受键”，这种化学键叫做。通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的一类化合物称为，简称。【举题说法】【例题1】(1)(2015·江西模拟)CO2和SiO2分别为C和Si的最高价氧化物，两种氧化物中含有π键的物质的电子式为，从原子半径大小的角度分析C或Si与氧原子形成π键难易程度的差异：。(2)(2014·江苏卷)醛基中碳原子的轨道杂化类型是，1mol乙醛分子中含有的σ键的数目为。(3)(2015·山西大学附中)微粒间存在非极性键、氢键及范德华力的是(填字母)。A.NH4Cl晶体B.Na3AlF6晶体5C.Na2CO3·10H2O晶体D.CuSO4溶液E.CH3COOH溶液【答案】(1)Si的原子半径较大，Si、O原子间距离较大，p-p轨道肩并肩重叠程度较小，不易形成稳定的π键，而C恰好相反(2)sp26mol(或6×6.02×1023个)(3)E【解析】(1)SiO2中只存在Si—O单键，不含有π键，CO2分子中C原子与O原子之间形成CO键，含有π键，其电子式为。(2)醛基中所有原子在同一平面上，因此中心原子为sp2杂化；所有的单键都是σ键，一个双键中含有1个σ键，1mol乙醛中共有6molσ键。(3)NH4Cl晶体、Na3AlF6晶体、Na2CO3·10H2O晶体、CuSO4溶液中都不存在非极性键；CH3COOH溶液中存在C—C非极性键、氢键、范德华力。【题组训练1】1.(高考题汇集)(1)1molCH3COOH分子中含有σ键的数目为。(2)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为。(3)1molCO2中含有的σ键数目为。(4)1molC2H2中含有σ键的数目为。2.含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。(1)CH4中的化学键从形成过程来看，属于(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于键。(2)已知CN-与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为。(3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。①COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为(填字母)。6A.4个σ键B.2个σ键、2个π键C.2个σ键、1个π键D.3个σ键、1个π键②Fe(CO)5在一定条件下能合成：Fe(s)+5COFe(CO)5，反应过程中，形成的化学键是。(5)有机物丁二酮肟常用于检验Ni2+：在稀氨水介质中，丁二酮肟与Ni2+反应可生成鲜红色沉淀，其结构如右图所示。①该结构中，碳碳之间的共价键类型是σ键，碳氮之间的共价键类型是，氮镍之间形成的化学键是。②该结构中，氧氢之间除共价键外还可存在。(6)尿素分子中碳原子的杂化方式为，1mol尿素分子中含有的σ键数为。【核心突破】1.共价键的分类(1)按键的极性分为非极性共价键和极性共价键。(2)按电子云的重叠方式分为σ键和π键。(3)按两原子间成键的数目分为单键(单键全是σ键)、双键(一个是σ键，另一个是π键)、三键(一个是σ键，另两个是π键)。2.形成配合物的条件是配体要有孤对电子、中心离子要有空轨道，配合物中中心离子和配体通过配位键形成配离子。一般，配体的数目称为配位数，配离子和另一带相反电荷的离子(称为外界离子)通过离子键组成配合物。配位化合物中中心原子(离子)与配体之间的单键是σ键。考点2：分子的极性与空间结构71.分子的极性(分子的正、负电荷)(1)对于ABm型分子，A为中心原子，若A上有未成键电子对(孤对电子)，则ABm分子为极性分子，如H2O、NH3中O、N上分别有2对、1对孤对电子；若A上无未成键电子对(孤对电子)，则ABm分子为非极性分子，如CH4、CO2、BF3中C、C、B上均无孤对电子。(2)多原子分子中，若中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数(最高正价)时，该分子为非极性分子。分子类型极性分子非极性分子典型分子键的极性分子构型典型分子键的极性分子构型三原子分子H2O、SO2极性键CS2、CO2极性键四原子分子NH3极性键BF3极性键五原子分子CH3Cl极性键CH4、CCl4极性键2.分子的空间结构(1)杂化轨道理论与分子的立体构型杂化轨道类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp1个s轨道、1个p轨道180°sp21个s轨道、2个p轨道120°平面正三角形平面形sp31个s轨道、3个p轨道109°28'107°105°(2)价层电子对互斥理论(VSEPR模型)对ABm型分子或离子的价层电子对数n=2m中心原子的价电子数每个配位原子提供的价电子数①当中心原子无孤对电子时，电子立体构型与分子立体构型一致。②当中心原子有孤对电子时，电子立体构型与分子立体构型不一致(即去掉孤对电子时即与分子立体构型一致)。价层电子对互斥理论(VSEPR)模型与分子空间构型的关系如下：8电子对数成键对数孤电子对数VSEPR模型名称分子空间构型实例220直线形直线形BeCl2330三角形三角形BF321V形SnBr2440四面体四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O【举题说法】【例题2】写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的结构式；根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的成键情况。分析分子内的原子总数、孤对电子数及空间结构。分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式结构式原子总数孤对电子数空间结构直线形V形三角锥形平面三角形正四面体【答案】分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式结构式OCOH—O—H原子总数33445孤对电子无21无无9数空间结构直线形V形三角锥形平面三角形正四面体【题组训练】23.用VSEPR理论预测H2O和BF3的立体结构，两个结论都正确的是()A.直线形，三角锥形B.V形，三角锥形C.直线形，正四面体形D.V形，平面三角形4.(高考题汇集)(1)醛基中碳原子的轨道杂化类型是。(2)在硫的氢化物(H2S)分子中，S原子轨道的杂化类型是；S2-4O的空间构型为(用文字描述)。(3)N-3O的空间构型是(用文字描述)；根据等电子体原理，CO分子的结构式为；H2O分子中O原子轨道的杂化类型为。(4)C2H2分子中，中心原子轨道的杂化类型为。(5)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3+的溶液中，原因是(用离子方程式表示)。(已知Al3-6F在溶液中可稳定存在)考点3：等电子体【基础梳理】1.等电子原理数相同、总数相同的分子或离子互称为等电子体。等电子体结构相似，物理性质相近、化学性质相近。2.常见的等电子体及空间构型等电子类型常见等电子体空间构型2原子10电子N2，CN-，2-2C，NO+直线形2原子14电子F2，2-2O，Cl2直线形103原子16电子CO2，N2O，CNO-，-3N，N2O，SCN-，HgCl2，BeCl2(g)直线形3原子18电子O3，SO2，N-2O折线形4原子8电子NH3，PH3，C-3H，H3O+三角锥形4原子24电子SO3(g)，C2-3O，N-3O，B3-3O，BF3平面三角形4原子26电子S2-3O，Cl-3O，Br-3O，I-3O，XeO3三角锥形5原子8电子CH4，SiH4，N4H，P4H，B-4H正四面体形5原子32电子CCl4，SiF4，Si4-4O，S2-4O，Cl-4O正四