分子的结构与性质

1分子结构与性质弱科辅导一共价键的特征及类型1.共价键的特征(1)共价键的饱和性①按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。②共价键的饱和性决定了共价分子的组成。(2)共价键的方向性①共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现概率越大，形成的共价键就越牢固。电子所在的原子轨道都有一定的形状，所以要取得最大重叠，共价键必然有方向性。多原子分子的键角一定，也表明了共价键具有方向性。②共价键的方向性影响着共价分子的立体结构。2．共价键的类型(1)按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。(2)按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。(3)按原子轨道的重叠方式分为σ键、π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。【例1】下列物质的分子中既有σ键，又有π键的是()①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2A．①②③B．③④⑤⑥C．①③⑥D．③⑤⑥变式训练1下列说法中正确的是()A．分子中键能越大，键长越长，则分子越稳定B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间可能形成共价键C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180°D．H—O键能为463kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463kJ二分子的立体构型1.价层电子对互斥模型的两种类型价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的排斥的作用对分子空间构型的影响，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致。(2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。22．价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子空间构型的关系分子构型杂化轨道理论杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28′正四面体形CH4价层电子对互斥模型电子对数成键对数孤对电子数电子对空间构型分子空间构型实例220直线形直线形BeCl2330三角形平面三角形BF321V形SnBr2440四面体正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O【例2】用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的()A．直线形，三角锥形B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形D．V形；平面三角形【例3】在乙烯分子中有5个σ键和1个π键，它们分别是()A．sp2杂化轨道形成σ键，末杂化的2p轨道形成π键B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键C．C—H之间是sp2杂化轨道形成σ键，C—C之间是未杂化的2p轨道形成π键D．C—C之间是sp2杂化轨道形成σ键，C—H之间是未杂化的2p轨道形成π键三键的极性和分子的极性1.键的极性的判断(1)电负性差法：两原子电负性差为零，则为非极性键，两原子电负性差大于零，则为极性键。(2)组成元素法：A—A为非极性键，A—B为极性键。2．分子极性的判断(1)根据所含共价键类型及分子的空间构型判断①由非极性键形成的A—A型分子一定是非极性分子，如H2。②由极性键形成的A—B型分子一定是极性分子，如HCl。③由极性键形成的AB2型分子，除直线形结构(如CO2)为非极性分子外，其他均为极性分子④由极性键形成的AB3型分子，除平面正三角形结构(如BCl3)为非极性分子外，其他3均为极性分子。⑤由极性键形成的AB4型分子，除正四面体形(如CH4)及平面正四边形结构为非极性分子外，其他均为极性分子。(2)据中心原子最外层电子是否全部成键判断中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子，如CO2、BF3、CH4等；分子中的中心原子最外层电子若未全部成键，此分子一般为极性分子，如H2O、NH3等。常见分子的类型与形状比较分子类型分子形状键角键的极性分子极性代表物A球形非极性He、NeA2直线形非极性非极性H2、O2AB直线形极性极性HCl、NOABA直线形180°极性非极性CO2、CS2ABAV形≠180°极性极性H2O、SO2A4正四面体形60°非极性非极性P4AB3平面三角形120°极性非极性BF3、SO3AB3三角锥形≠120°极性极性NH3、NCl3AB4正四面体形109°28′极性非极性CH4、CCl4AB3C四面体形≠109°28′极性极性CH3Cl、CHCl3AB2C2四面体形≠109°28′极性极性CH2Cl2【例4】下列叙述中正确的是()A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子C．非极性分子只能是双原子单质分子D．非极性分子中，一定含有非极性共价键变式训练3下列叙述中不正确的是()A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越强B．以极性键结合的分子，一定是极性分子C．判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是，具有极性键且分子构型不对称、键角小于180°的非直线型结构D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合四范德华力氢键及共价键的比较范德华力氢键共价键概念分子之间普遍存在的一种相互作用力由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一电负性很强的原子之间形成的作用力原子间通过共用电子对所形成的强烈的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键作用微粒分子或原子(稀有气体)氢原子、原子原子特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键＞氢键＞范德华力4影响强度的因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于A—H……B—，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高，如F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O＞H2S，HF＞HCl，NH3＞PH3①影响分子的稳定性②共价键键能越大，分子稳定性越强①有氢键的物质分子间也有范德华力，但有范德华力的分子间不一定有氢键。②一个氢原子只能形成一个氢键，这是氢键的饱和性。③分子内氢键基本上不影响物质的物理性质。【例5】氧族元素的氢化物的沸点如下表：H2OH2SH2SeH2Te100℃－60.75℃－41.5℃－1.8℃变式训练4下列关于氧族元素氢化物的沸点高低的分析和推断中，正确的是()A．氧族元素氢化物沸点高低与范德华力的大小无关B．范德华力一定随相对分子质量的增大而减小C．水分子间存在氢键这一特殊的分子间作用力D．水分子间存在共价键，加热时较难断裂【例6】在硼酸[B(OH)3]分子中，B原子与3个羟基相连，其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是()A．sp，范德华力B．sp2，范德华力C．sp2，氢键D．sp3，氢键变式训练5下列现象与氢键有关的是()①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素氢化物的熔、沸点高②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小④尿素的熔、沸点比醋酸的高⑤邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的低⑥水分子在较高温度下也很稳定变式训练6氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为()5H3BO3的层状结构变式训练7下列关于范德华力的叙述中，正确的是()A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量【例7】正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连（如下图）.下列有关说法正确的是A.正硼酸晶体属于原子晶体B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关C.分子中硼原子最外层为8e－稳定结构D.含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键【例8】二茂铁[(C5H5)2Fe]分子是一种金属有机配合物，是燃料油的添加剂，用以提高燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如右图所示，下列说法正确的是（）A．二茂铁中Fe2+与环戊二烯离子（C5H5-）之间为离子键B．1mol环戊二烯（）中含有σ键的数目为5NAC．分子中存在π键D．Fe2＋的电子排布式为1s22s22p63s23p63d44s2变式训练8一定压强和温度下，取两份等体积氟化氢气体，在35℃和90℃时分别测得其摩尔质量分别为40.0g/mol和20.0g/mol.(1).35℃氟化氢气体的化学式为________________.(2).不同温度下摩尔质量不同的可能原因是__________________________________变式训练9图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子.下列有关说法正确的是A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体B.冰晶体具有空间网状结构，是原子晶体C.水分子间通过H－O键形成冰晶体D.冰晶体熔化时，水分子之间的空隙增大【例9】已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数ABCDE。其中A、B、C是同一周期的非金属元素。化合物DC的晶体为离子晶体，D的二价阳离子与C的阴离子具有相同的电子层结构。AC2为非极性分子，B、C的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高。E的原子序数为24，ECl3能与B、C的氢化物形成六配位的配合物，且两种配体的物质的量之比为21，三个氯离子位于外界。请根据以上情况，回答下列问题：(答题时，A、B、C、D、E用所对应的元素符号表示)(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为__________。(2)B的氢化物分子的空间构型是__________，其中心原子采取__________杂化。(3)写出化合物AC2的电子式__________；一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体，其化学式为__________。(4)E的核外电子排布式__________，ECl3形成的配合物的化学式为__________变式训练Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种，Q的低价氧化物与X的单质分子的电子总数相等，R与Q同族，Y和Z的离子与Ar原子的电子结构相同且Y的原子序数小于Z。(1)Q的最高价氧化物，其固态属于__________晶体，俗名叫__________；(2)R的氢化物分子的空间构型是__________，属于__________分子(填“极性”或“非极6性”)；它与X形成的化合物可作为一种重要的陶瓷材料，其化学式是__________；(3)X的常见氢化物的空间构型是__________，它的另一氢化物X2H4是火箭燃料的成分，其电子式是__________；(4)Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是__________和__________；Q与Y形成的分子的电子式是__________，属于__________分子(填“极性”或“非极性”)。变式训练10下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一种化学元素。(1)T3＋的核外电子排布式是____________。(2)Q、R、M的第一电离能由大到小的顺序是________(用元素符号表示)。(3)下列有关上述元素的说法中，正确的是________(填序号)。①G单质的熔点高于J单质是因为G单质的金属键较强②J比X活泼，所以J可以在溶液中置换出X③将J2M2溶于水要破坏离子键和共价键④RE