专题二化学键和分子结构(初静)

1物质结构与性质(选修)专题二化学键与分子结构【2011年考试说明】1、理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。2、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。3、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。4、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。5、了解简单配合物的成键情况。6、了解化学键和分子间作用力的区别。【化学键与分子结构考点在近三年高考题中呈现情况对比】：考点09年10年11年化学键●●配合物杂化轨道类型●●●价电子对互斥理论●●分子间作用力●●氢键●其中09、11年都考察了化学键，10、11都考查了：价层电子对互斥理论、分子间作用力。连续三年都考查了杂化方式。11年开始考查氢键。【复习建议】：教学过程中认真研读《考试说明》，反复研究近几年山东高考试题，坚持不懈地抓基础，抓主干知识，抓化学的核心内容，使学生融会贯通，不要做大量的偏题、怪题、难题。高度重视山东高考年年考的内容如杂化轨道类型等，还有一直没考的：配合物；以及刚刚崛起的氢键。加强规范性训练，减少答题中不必要的失分，象SP3、SP3均不给分；H2O分子内的O-H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为：顺序从弱到强不给分。【建议课时】1课时+05课时习题处理专题二化学键与分子结构【课前预习区】1、微粒间作用力：2离子晶体分子晶体原子晶体金属晶体构成微粒阴阳离子分子原子金属阳离子、自由电子微粒间作用力离子键分子间作用力共价键金属键物质类别活泼金属氧化物、强碱、绝大多数盐大多数非金属单质、气态氢化物、费金属氧化物、酸、绝大多数有机物金刚石、晶体硅、晶体硼等金属单质举例NaCl、MgCl2等干冰、硫酸等金刚石、晶体硅等铁、铜2、杂化轨道_理论和_价层电子对互斥__理论可解释或预测分子的空间构型。价电子对数杂化轨道/电子对空间构型轨道夹角实例成键电子对数孤对电子对数分子空间构型键角分子极性n=2直线形180°BeCl220直线形180°非极性n=3平面正三角形120°BF330平面正三角形120°非极性n=4正四面体形109.5°H2O22V形104.5°极性NH331三角锥形107.3°极性CH440正四面体109.5°非极性3、下列有机物中碳原子的杂化方式是：CH4__SP3__C2H4_SP2C2H2_SP1_苯__SP2_金刚石SP3_SiO2SP3_石墨SP2_4、共价键的参数有__键能_、__键长_和键角。从原子轨道重叠类型看共价键分为_б_键和п键_，从共价键的极性看共价健分为__极性共价键_和_非极性共价键__。H2O比H2S的稳定性_H2O＞H2S，原因是_水中O-H键的键长比H2S中S-H键的键长短，键能大，分子稳定_。5、等电子体具有相似的结构和物理性质。CO的等电子体__N2_；CO2的等电子体_N2O_；NH4+的等电子体__CH4__、__SiH4____等。判断正误：AlP和GaAs是等电子体_正确____，SiCl4、SiO44-、SO42-是等电子体__正确____6、配合物的概念：_含有配位键的物质_________配合物形成的条件和过程形成配合物的中心离子M必须存在__空轨道_，配位体L存在着__孤对电子_。当配位体接近中心离子时，为了增加成键能力，中心离子M用能量相近的空轨道形成杂化轨道_，配位体L的孤电子对填到_杂化轨道_中形成配离子。配离子的空间构型、配位数及稳定性等主要决定于杂化轨道的数目和类型。配合物的组成：[Zn（NH3）4]SO4【练习】（考察配合物）向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是(B)A.[Co(NH3)4Cl2]ClB.[Co(NH3)3Cl3]C.[Co(NH3)6]Cl3D.[Co(NH3)5Cl]Cl2【课堂互动区】3【典型例题1】、某些化学键的键能如表所示（kJ·mol-1）键Br—BrI—ICl—ClH—FH—ClH—BrH—I键能193151247565431356299（1）气态氢化物的稳定性HCl大于_HBr（填“大于”、“小于”或“等于”）（课前预习区）H2O比H2S的稳定性___H2O＞H2S_，原因是_水中O-H键的键长比H2S中S-H键的键长短，键能大，分子稳定_。（2）晶体的熔点Br2小于I2（填“大于”、“小于”或“等于”），原因二者均为分子晶体，当结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此Br2沸点高于I2（3）气态氢化物的熔沸点HF_大于__HCl（填“大于”、“小于”或“等于”），原因HF分子间除了范德华力外还存在较强的氢键作用，因此HF的沸点高于HCl_。【规律总结】1.分子的稳定性和熔沸点受哪些作用影响?如何影响?稳定性是化学性质与共价键的键能有关，键能越大，分子越稳定。熔沸点是物理性质与分子间作用力有关，分子间作用力越大，熔沸点越高2.如何比较共价键强弱？共价键的强弱与键能有关，键能的大小取决于键长，键长的大小又取决于半径3.共价键键能大小影响物质的哪些性质?试举例说明。①影响物质的稳定性②若为原子晶体,影响熔沸点【变式练习】1、已知：CH4SiH4NH3PH3沸点（K）101.7161.2239.7185.4分解温度（K）8737731073713.2分析上表中四种物质的相关数据，回答：（1）CH4和SiH4比较，沸点高低的原因是__二者均为分子晶体，结构相似时，相对分子质量越大，分子间作用力越大，因此SiH4沸点高于CH4_，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是__NH3分子间除了范德华力外还存在较强的氢键作用，因此NH3的沸点高于PH3_。（2）CH4和SiH4比较，分解温度高低的原因是_分解属于化学变化，化学键的断裂与化学键的键能大小有关，由于C－H键键能大于Si－H键，因此CH4分解温度高于SiH4_____，CH4和NH3分解温度高低的原因是_N－H键键能大于P－H键，因此NH3分解温度高于PH3___。【典型例题2】：氮是地球上极为丰富的元素。(1）N≡N的键能为942kJ·mol-1，N-N单键的键能为247kJ·mol-1，计算说明N2中的键比键稳定（填“＞”或“＜”）。(2）2008的秋天，毒奶粉事件震惊全国，这主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺下列关于三聚氰胺分子的说法中正确的是。A．所有碳原子采用sp2杂化，所有氮原子采用sp3杂化B．一个分子中共含有15个σ键C．属于极性分子，故极易溶于水4D．形成的晶体熔点较高【规律总结】：12、分子的极性:（1）定义：正负电荷重心重合的分子为非极性分子;正负电荷重心不重合的分子为极性分子（2）分子的极性除了与键的极性有关外还与分子的空间构型有关。（引出例题三分子空间构型的判断）【变式练习2】：、氧是底壳中含量最多的元素。（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为______个。（2）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用________杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_________。参考答案：（1）2（2）sp3；H2O中O原子有2对孤对电子，H3O＋只有1对孤对电子，排斥力较小；典型例题3：（2007海南）用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是（）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【规律总结】：确定分子空间构型的简易方法：价层电子对互斥理论+轨道杂化理论a、ABm型分子（A是中心原子）中价电子对数的计算公式[说明]⑴氧族元素作为配位原子时，认为不提供电子，但作为中心原子时可认为它提供6个价电子。卤族元素作为配体原子时，提供1个电子，作为中心原子时提供7个电子。⑵如果价层电子数出现奇数，可把这个单电子当作电子对。如NO2（3）对离子的价电子对数计算，阳离子、阴离子应分别减去或者加上其所带的电荷数（4）价电子对之间存在相互排斥作用，为减小斥力，相互之间尽可能远离，并尽可能采取对称的空间结构以减小斥力（5）相邻电子对间斥力大小顺序：孤对电子对孤对电子对孤对电子对成键电子对成键电子对成键电子对当n=2时，中心原子采用sp1杂化，分子构型为直线型当n=3时，中心原子采用sp2杂化，具体分子构型取决于分子中的孤对电子数当n=4时，中心原子采用sp3杂化，具体分子构型取决于分子中的孤对电子数共价键从原子轨道重叠类型分为б键和п键注意：单键均为б键，多重键只有一个б键，其余均为п键从键的极性分为极性共价键和非极性共价键注意：由极性键构成的分子不一定为极性分子，由非极性键构成的分子不一定为非极性分子中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m2n=5b、价层电子对数目与价层电子对构型关系BeCl2CO2BF3SO2CH4NH3H2OSO42-CO32-价电子对数成对电子数223244443孤对电子数000101200分子空间构型直线形直线形平面正三角形V形正四面体形三角锥形V形正四面体形平面形中心原子杂化类型SP1SP1SP2SP3SP3SP3SP3SP3SP2键角180°180°120°////109.5°107.3°104.5°//////分子极性非极性非极性非极性极性非极性极性极性//////【注意】当配位原子数＝＿价电子对数＿时，分子的空间构型与轨道的空间构型相同【变式练习3】：Ⅰ、（2010山东）碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。（1）碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过___________杂化与周围碳原子成键，多层碳纳米管的层与层之间靠________结合在一起。（2）CH4中共用电子对偏向C，SiH4中共用电子对偏向H，则C、Si、H的电负性由大到小的顺序为____________。（3）用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn-Br键的键角______120°（填或=）Ⅱ、（2011海南卷）参考答案：(1)sp2范德华力(2)C＞H＞Si(3)＜BC【典型例题4】、（考查等电子体）1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、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，仅第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：CO和_N2_；CO2和N2O。（2）由此，等电子体理论又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO2—互为等电子体的分子有：O3、SO2。【规律总结】等电子体的规律：1、互为等电子体的几种微粒：原子总数相同,电子总数或价电子总数相同.常见的等电子体有：CO和N2；CO2和N2O；NO2—和O3、SO2等2、互为等电子体的几种微粒，具有相似的结构特征，据此可以判断一些简单的分子或离子的空间结构【课堂检测】（2011山东卷）6氧是底壳中含量最多的元素。（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为______个。（2）H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_________。的沸点比高，原因是_________。（3）H+可与H2O形成H3O+，H3O+中O原子采用________杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_________。（1）2（2）O-H键、氢键、范德华力；邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛形成分子间氢键，分子间氢键是分子间作用力增大；【课后巩固区】1、金属能导电的原因是（）A、金属晶体中金属阳离子与自由电子间的作用较弱B、金属晶体中的自由电子在外加电场作用下可发生定向移动C、金属晶体中的金属阳离子在外加电场作用下可发生定向移动D、金属晶体在外加电场作用下可失去电子2、（2007广东）C、Si、Ge、Sn是同族元素，该族元素单质及其化合物在材料、医药等方