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第41讲分子结构与性质考点互动探究│考例考法直击考试说明第41讲分子结构与性质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.了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键),了解配位键的含义。3.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简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。5.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。6.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。7.了解氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。1.共价键的本质与特征(1)本质:在原子之间形成(电子云的重叠)。(2)特征:具有和。共价键的决定着分子的立体构型,共价键的决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目。考点互动探究知识梳理考点一共价键共用电子对方向性方向性饱和性饱和性2.共价键的分类依据类别特点成键原子轨道的重叠方式σ键原子轨道“”重叠π键原子轨道“”重叠成键电子对是否偏移极性键共用电子对非极性键共用电子对原子间共用电子对的数目单键原子间有个共用电子对双键原子间有个共用电子对三键原子间有个共用电子对考点互动探究头碰头肩并肩偏移1不偏移233.键参数——键能、键长、键角(1)概念:——键能:气态基态原子形成释放的最低能量。形成共价键的两个原子之间的—键长:。—键角:在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角。如:CH4分子中,键角为。考点互动探究1mol化学键核间距109°28'(2)键参数对分子性质的影响:①键能,键长,化学键越强、越牢固,分子越稳定。②考点互动探究越短越大立体构型稳定性4.配位键(1)孤电子对分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。(2)配位键①配位键的形成:成键原子一方提供,另一方提供形成共价键。②配位键的表示方法如A→B,其中A表示提供的原子,B表示提供的原子。如NH4+可表示为,在NH4+中,虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全。考点互动探究孤电子对空轨道孤电子对空轨道相同(3)配合物①组成:以[Cu(NH3)4]SO4为例②形成条件中心原子有,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。配位体有,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。考点互动探究内界外界中心原子配位体空轨道孤电子对5.等电子体相同、相同的分子具有相似的化学键特征。互为等电子体的物质其性质相近。考点互动探究原子总数价电子总数物理考点互动探究题组训练1.下列说法正确的是()A.π键是由两个p轨道以“头碰头”方式重叠而成B.σ键是镜面对称,而π键是轴对称C.乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含σ键和π键D.H2分子中含σ键,Cl2分子中含π键题组一共价键考点互动探究[答案]C[解析]乙烷分子中的键全为σ键而乙烯分子中含5个σ键和1个π键,故C正确。σ键是轴对称,而π键是镜面对称,故B错。π键是由两个p轨道以“肩并肩”方式重叠而成,故A错。H2、Cl2中含的都是σ键,故D错。考点互动探究2.下列说法中正确的是()A.分子的键长越长,键能越低,分子越稳定B.元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键C.水分子可表示为H—O—H,分子的键角为180°D.H—O键键能为462.8kJ·mol-1,即18gH2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×462.8kJ考点互动探究[答案]B[解析]键长越长,键能越小,分子越不稳定,A项错误;水分子中键的夹角不是180°,C项错误;断裂2molH—O键吸收2×462.8kJ能量,18g水分解成H2和O2时,断裂2molO—H键,同时还形成0.5molO—O键、1molH—H键,D项错误。考点互动探究3.关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是()A.配位体是Cl-和H2O,配位数是9B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+C.内界(作配体的)和外界中的Cl-的数目比是1∶2D.加入足量AgNO3溶液,所有Cl-均被完全沉淀考点互动探究[解析]配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,配位体是Cl-和H2O,配位数是6,A错误;中心离子是Ti3+,内界离子是Cl-,外界离子也是Cl-,B错误;配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,内界离子的Cl-为1,外界离子的Cl-为2,内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2,C正确;加入足量AgNO3溶液,外界离子Cl-与Ag+反应,内界离子Cl-不与Ag+反应,D错误。[答案]C考点互动探究4.有以下物质:①HF,②Cl2,③H2O,④N2,⑤C2H4,⑥C2H6,⑦H2,⑧H2O2,⑨HCN。(1)只含有极性键的分子是(填序号,下同),只含有非极性键的分子是,既含有极性键,又含有非极性键的分子是。(2)只有σ键的是;既有σ键,又有π键的是;含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是;含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是;含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是。①③⑨④⑤⑨①②③⑥⑦⑧⑤⑥⑧②④⑦⑦②④⑤⑥⑧⑨①③⑤⑥⑧⑨考点互动探究规律小结快速判断σ键、π键的方法通过物质的结构式,可以快速有效地判断键的种类及数目;判断成键方式时,需掌握:共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。考点互动探究1.[2017·石家庄二中月考]原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体,等电子体具有结构相似的特征。下列各对粒子中,空间结构相似的是()A.CS2与NO2B.C6H6与B3N3H6C.H2O与NH3D.PCl3与BF3题组二等电子体原理及应用考点互动探究[答案]B[解析]CS2与NO2分子中原子个数相等,价电子总数不相同,所以不是等电子体,则其空间构型不相似,A错误;C6H6与B3N3H6中原子个数相等,价电子总数相同,所以是等电子体,则其空间构型相似,B正确;H2O与NH3中原子个数不相等,所以不是等电子体,C错误;PCl3与BF3分子中原子个数相等,价电子总数不相同,所以不是等电子体,则其空间构型不相似,D错误。考点互动探究2.[2017·贵州铜仁一中期中]通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是()A.CH4和NH4+是等电子体,键角均为60°B.NO3-和CO32-是等电子体,均为平面三角形结构C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构D.B3N3H6和苯是等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道考点互动探究[答案]B[解析]甲烷是正四面体形结构,键角是109°28',A项错误;NO3-和CO32-是等电子体,均为平面三角形结构,B项正确;H3O+和PCl3的价电子总数不相等,C项错误;苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道,故B3N3H6分子中也存在,D项错误。考点互动探究3.[2017·山西运城康杰中学月考]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。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,它们也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、。N2CON2OCO2SO2O3考点互动探究[解析](1)仅由第二周期元素组成的共价分子,即C、N、O、F组成的共价分子中,如:N2与CO电子总数均为14,N2O与CO2电子总数均为22。(2)依题意,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,即可互称为等电子体,NO2-为三原子,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3也为三原子,各原子最外层电子数之和为6×3=18。考点互动探究规律小结常见等电子体与空间构型微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS-、NO2+、N3-AX216e-直线形CO32-、NO3-、SO3AX324e-平面三角形SO2、O3、NO2-AX218e-V形SiO44-、PO43-、SO42-、ClO4-AX432e-正四面体形PO33-、SO32-、ClO3-AX326e-三角锥形CO、N2AX10e-直线形CH4、NH4+AX48e-正四面体形考点互动探究知识梳理考点二分子的立体构型1.用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)判断分子中中心原子上的价层电子对数其中:a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数);b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子等于8-该原子的价电子数;x是与中心原子结合的原子数。考点互动探究(2)价层电子对互斥理论与分子构型价层电子对数成键电子对数孤电子对数价层电子对立体构型分子立体构型实例220直线形CO2330三角形BF321SO2440四面体形CH431NH322H2O考点互动探究2.VSEPR模型和分子(离子)立体构型与中心原子杂化类型化学式孤电子对数𝑎-𝑥𝑏2σ键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体构型名称中心原子杂化类型H2SSO2SO3CH4考点互动探究化学式孤电子对数𝑎-𝑥𝑏2σ键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体构型名称中心原子杂化类型NCl3HCNHCHONO3-ClO-H3O+(续)考点互动探究化学式孤电子对数𝑎-𝑥𝑏2σ键电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体构型名称中心原子杂化类型ClO3-PO43-CH≡CHCH2CH2C6H6CH3COOH(续)考点互动探究1.下列分子或离子中,VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是()A.CO2B.H2OC.CO32-D.CCl4题组训练题组一用价层电子对互斥理论预测分子构型考点互动探究[答案]B[解析]CO2分子中每个O原子和C原子形成两个共用电子对,所以C原子价层电子对数是2,且不含孤电子对,为直线形结构,VSEPR模型与分子立体结构模型一致,故A不选;水分子中价层电子对数=2+12×(6-2×1)=4,VSEPR模型为四面体结构,含有2个孤电子对,略去孤电子对后,实际上分子空间构型是V型,VSEPR模型与分子立体结构模型不一致,故B选;CO32-的中心原子C原子上含有3个σ键,中心原子上的孤电子对数=12(4+2-2×3)=0,所以CO32-的空间构型是平面三角形,VSEPR模型与离子立体结构模型一致,故C不选;CCl4分子中中心原子C原子价层电子对数=σ键个数+孤电子对数=4+12(4-1×4)=4,VSEPR模型为正四面体结构,中心原子不含有孤电子对,分子构型为正四面体结构,VSEPR模型与分子立体结构模型一致,故D不选。考点互动探究2.[2017·河南郑州质检]三氟化硼是平面正三角形,因此是非极性分子,推断三氯甲烷(碳原子位于分子结构中心)的结构和分子的极性情况是()A.正四面体,非极性分子B.平面三角形,非极性分子C.四面体,极性分子D.平面三角形,极性分子考点互动探究[答案]C[解析]甲烷是正四面体结构是由于四个碳氢键完全相同且互相排斥;而三氯甲烷(CHCl3)中由于氯原子有较强的吸引电子能力,故C—Cl键中的共用电子对偏向于Cl,使整个分子结构成为变形的四面体结构,因而正负电荷中心不能重合,是极性分子。考点互动探究3.[2017·石家庄调研]下列说法正确的是()A.凡是中心原子采取sp3杂化的分子,其立体构型都是正四面体形B.在SCl2中,中心原子S采取sp杂化轨道成键C.杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键考点互动探究[解析]中心原子采取sp3杂化的分子,其分子构型可以是正四面体形,也可以是三角锥形或