第二章分子结构及性质资料(zhl)

8《分子结构及性质》zhl知知识识经经纬纬【专题内容】本专题所涉及的模块包括选修3第二章第一节至第三节，主要包括“共价键”“分子的立体结构”“分子的性质”等三部分的内容。【学习目标】1、知道共价键的主要类型δ键和π键，能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。2、知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用”。3、认识共价分子结构的多样性和复杂性；初步认识价层电子对互斥模型；并能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构。4、认识杂化轨道理论的要点，能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。5、了解配位键、配位化合物的概念及其表示方法。6、了解极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立体结构，判断极性分子和非极性分子；7、了解范德华力、氢键及其对物质性质的影响；能举例说明化学键和分子间作用力的区别。8、了解“手性分子”在生命科学等方面的应用，能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。【知识地图】“三点“聚焦【重点解读】一、三种化学键的比较离子键共价键金属键形成过程阴阳离子间的静电作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用金属阳离子与自由电子间的相互作用构成元素典型金属（含NH4+）和典型非金属、含氧酸根非金属金属特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性无方向性、无饱和性实例离子化合物，如典型金属氧化物、强碱、大多数盐多原子非金属单质、气态氢化物、非金属氧化物、酸等金属单质、合金你清楚了吗？9二、离子化合物与共价化合物的区别三、分子的极性1、极性分子和非极性分子(1)非极性分子：从整个分子看，分子里电荷分布是对称的。如：a．只由非极性键构成的同种元素的双原子分子：H2、Cl2、N2等。b．只由极性键构成，空间构型对称的多原子分子：CO2、CS2、BF3、CH4等。c．极性键非极性键都有的：CH2=CH2、CH≡CH、。(2)极性分子：整个分子电荷分布不对称。例如：a．不同元素的双原子分子如：HCl，HF等。b．V形分子如：H2O、H2S等。c．三角锥形分子如：NH3等。判断是否是极性分子，可以从分子空间构型是否对称，即分子中各键的空间排列是否对称，若对称，则正负电荷重心重合，分子为非极性分子。反之，是极性分子。2、共价键的极性和分子极性的关系：键的极性和分子的极性并非完全一致，只有极性键形成的分子不一定是极性分子，如CH4、CO2等。极性分子中也不一定不含非极性键。所以，二者不是因果关系。只含非极性键的分子是非极性分子，如H2、N2等；含极性键的分子，若分子空间构型是对称的是非极性分子，如CO2、CH4等，分子空间构型不对称的是极性分子。如H2O、NH3等。它们的关系表示如下：【深度挖掘】一、离子化合物、共价化合物的判断方法1、根据构成化合物的微粒间是以离子键还是共价键结合的来判断。2、根据物质的类型判断。绝大多数碱性氧化物、碱和盐都属于离子化合物。氢化物、非金属氧化物、含氧酸等都属于共价化合物。但要注意AlCl3等属于共价化合物，而NaH等属于离子化合物。3、根据化合物的性质判断。熔化状态下能导电的是离子化合物；熔、沸点低的化合物一般是共价化合物；溶解在水中不能电离的化合物是共价化合物等。4、离子化合物中一定含有离子键，但也有可能含有共价键（包括极性键、非极性键或离子化合物共价化合物化学键离子键或离子键与共价键共价键概念以离子键形成的化合物以共用电子对形成的化合物达到稳定结构的途径通过电子得失达到稳定结构通过形成共用电子对达到稳定结构构成微粒阴、阳离子原子表示方法电子式：(以NaCl为例)离子化合物的结构：Na＋[··Cl··]－NaCl的形成过程：Na·＋·Cl··―→Na＋[··Cl··]－以HCl为例：结构式：H—Cl电子式：H··Cl··HCl的形成过程：H·＋·Cl··―→H··Cl··10配位键）；共价化合物中一定不存在离子键，肯定含有共价键（包括极性键、非极性键或配位键）。二、用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型具体步骤：(1)确定中心原子A价层电子对数目对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定：n＝中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m2计算时注意：①中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数②配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算③氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作中心原子时可认为它提供所有的6个价电子。④如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO3－4中P原子价层电子数应加上3，而NH＋4中N原子的价层电子数应减去1。⑤如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。⑥双键、三键等多重键作为1对电子看待，如CO2、HCN中的双键、三键作为一对电子看待，C原子的价层电子对数为2，成键电子对数2，孤对电子对数为0。(2)确定价层电子对的空间构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系：价层电子对数目23456价层电子对构型直线形三角形四面体三角双锥八面体(3)分子空间构型确定根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如下表：A的电子对数成键电子对数孤电子对数几何构型中心原子A价层电子对的排列方式分子的几何构型实例220直线形··——A——··BeCl2HgCl2(直线形)CO2330平面三角形BF3BCl3(平面三角形)21三角形SnBr2PbCl2(V形)440正四面体形CH4CCl4(正四面体)31四面体形NH3(三角锥)22四面体形H2O(V形)这是很好的方法哦？11660正八面体形SF6(正八面体)42八面体形XeF4(平面正方形)三、ABm型杂化类型的判断1、公式：电子对数n＝12(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数×m±电荷数)2、根据n值判断杂化类型一般有如下规律：当n＝2，sp杂化；n＝3，sp2杂化；n＝4，sp3杂化。例如：SO2n＝12(6＋0)＝3sp2杂化NO－3n＝12(5＋1)＝3sp2杂化NH3n＝12(5＋3)＝4sp3杂化注意①当上述公式中电荷数为正值时取“－”，电荷数为负值时取“＋”。②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。四、关于无机含氧酸分子的酸性1、无机含氧酸分子之所以显酸性，是因为其分子中含有—OH，而—OH上的H在水分子的作用下能够电离出H＋，而显示一定的酸性。对同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。2、比较酸性强弱，如利用(HO)mROn，相比较的酸必须具有相同的“R”。酸性大小与—OH数目即m数值大小无关，与n的大小有关，n越大酸性越强，如H3PO4为中强酸，并非强酸，H2SO3与H2SO4中m均为2，但H2SO3的酸性弱于H2SO4。3、同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较，根据非金属性强弱比较，如HClO4H2SO4，H2SO4H2SeO4。4、比较酸性强弱的方法(1)根据元素周期表判断如：H4SiO4H3PO4HClO4(2)根据化合价判断如：H2SO4H2SO3；HClO4HClO3HClO2HClO(3)根据非羟基氧原子数判断HnROm：m－n＝0弱酸如HClO1中强酸如H2SO32强酸如HNO33最强酸如HClO4(4)根据电离度来判断如：α(H3PO4)α(HClO)，酸性H3PO4HClO(5)根据化学反应判断如H2SO4＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑，酸性：H2SO4H2SO3H2O＋CO2＋Ca(ClO)2===CaCO3↓＋2HClO，酸性：H2CO3HclO典例透析例1、据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60，已知N60分子中每个氮原子均以N—N键结合三个N原子而形成8电子稳定结构。已知N—N键键能为159kJ·mol－1，快来试一试吧！12试回答下列问题：(1)根据上述信息推测N60的结构特点：________________________________________________________________________。(2)1molN60分解成N2时__________(填“吸收”或“放出”)的热量是____kJ·mol－1。(已知N≡N的键能为946kJ·mol－1)(3)由(2)列举N60的一些用途：________________________________________________________________________。(4)若N60分子中只含x个五边形和y个六边形，则x＝________，y＝____________。(已知：多面体中，棱边数＝顶点数＋面数－2)【解析】(1)N60中化学键全部为N—N单键，共有60×3/2＝90个，即由90个N—N键构成一个N60分子。(2)ΔH＝30×946kJ·mol－1－90×159kJ·mol－1＝14070kJ·mol－1。(3)由于N60分解成N2时放出大量的热量，故可制作高能炸药。(4)N60的多面体分子共有90条棱边(N—N键)，则可得方程式：52x＋62y＝90，根据多面体欧拉定律可得方程式：60＋(x＋y)－90＝2，解上述方程式得x＝12，y＝20。【答案】(1)全部为N—N单键，共90个N—N单键构成一个N60(2)放出14070(3)N60可作炸药(4)1220【举一反三】1、某些化学键的键能如下表所示(单位kJ·mol－1)：键H—HBr—BrI—ICl—ClH—ClH—IH—Br键能436.0193.7152.7242.7431.8298.7366(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出的热量为____kJ。(2)在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的是________。A.Cl2Br2I2B．I2Br2Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在足量Cl2中燃烧放热______________(填“多”或“少”)。【解析】由题中键能数据求反应热：H2＋Cl2===2HClΔH＝436.0kJ·mol－1＋242.7kJ·mol－1－2×431.8kJ·mol－1＝－184.9kJ·mol－1H2＋Br2===2HBrΔH＝436.0kJ·mol－1＋193.7kJ·mol－1－2×366kJ·mol－1＝－102.3kJ·mol－1H2＋I2===2HIΔH＝436.0kJ·mol－1＋152.7kJ·mol－1－2×298.7kJ·mol－1＝－8.7kJ·mol－1【答案】(1)184.9(2)A多【举一反三】2、化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示。现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：P—P：198P—O：360O===O：498，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6的反应热ΔH为()A．－1638kJ·mol-1B．＋1638kJ·mol－1C．－126kJ·mol－1D．＋126kJ·mol－1【解析】由反应方程式知，该反应的能量变化包括1molP4和3molO2断键吸收的能量和1molP4O6成键放出的能量。由各物质的分子结构知1molP4含6molP—P键，3molO2含3molO===O键，1molP4O6含12molP—O键，故ΔH＝(198kJ·mol－1×6＋498kJ·mol－1×3)－360kJ·mol－1×12＝－1638kJ·mol－1【答案】A例2、1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、价电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：______和________；______和______。(2)此后，等电子原理又有所发展。