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第2讲分子结构与性质考点一共价键与配位键考点二分子的极性与空间结构总纲目录高考演练考点一共价键与配位键1.共价键的本质和特征(1)本质:原子之间形成①共用电子对。(2)特征:具有②方向性和③饱和性。2.共价键的分类分类依据类型及特点形成共价键的原子轨道重叠方式σ键原子轨道“头碰头”重叠π键原子轨道“肩并肩”重叠形成共价键的电子对是否偏移极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移 特别提醒一般认为:两成键元素间的电负性相差不大时,才能形成共用电子对,形成共价键;当两成键元素间的电负性相差很大(大于1.7)时,通常不会形成共用电子对,而形成离子键。3.键参数(1)概念(2)键参数对分子性质的影响键能越④大,键长越⑤短,分子越稳定。4.配位键和配合物(1)配位键由一个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的共用电子对。(2)配位键的表示方法用A→B表示,其中A表示提供⑥孤对电子的原子,B表示接受⑦共用电子对的原子。(3)配位化合物a.定义:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以⑧配位键结合形成的化合物。b.形成条件: c.组成:如[Cu(NH3)4]SO4 配位体有孤电子对,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)σ键可以绕键轴旋转,π键不能绕键轴旋转。 (√)(2)气体单质的分子中一定存在σ键,可能存在π键。 (✕)(3)只有非金属原子之间才能形成共价键。 (✕)(4)所有分子中都存在化学键。 (✕)(5)碳碳叁键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。 (✕)(6)键长等于成键两原子的半径之和。 (✕)2.【多维思考】在下列物质中:①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4。(1)只存在非极性键的分子是(填序号,下同);既存在非极性键又存在极性键的分子是;只存在极性键的分子是。(2)只存在单键的分子是,存在叁键的分子是,只存在双键的分子是,既存在单键又存在双键的分子是。(3)只存在σ键的分子是,既存在σ键又存在π键的分子是。(4)不存在化学键的是。(5)既存在离子键又存在极性键的是;既存在离子键又存在非极性键的是。答案(1)②⑤⑩①③⑨(2)①③⑤②⑨⑩(3)①③⑤②⑨⑩(4)⑧(5)⑥⑦④题组一σ键和π键1.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,从共用电子对是否偏移来看属于键。(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。A.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)+5CO Fe(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,该沉淀的结构如图所示。 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存在。答案(1)σ极性(2)1∶1(3)30(4)①D②配位键(5)①1个σ键、1个π键配位键②氢键解析(2)HCN分子结构是 ,1个HCN分子中有2个σ键和2个π键,所以σ键与π键数目之比为1∶1。(3)根据题意,可知每个碳原子形成的3个键中,必然有1个双键,这样每个碳原子最外层才满足8电子稳定结构,显然,双键数应该是C原子数的一半,而每个双键中有1个π键,故π键数目为30。(4)①1个COCl2分子中有2个单键(σ键),1个双键(1个σ键、1个π键)。②Fe(CO)5中Fe与CO形成配位键。(5)①在该结构中,1个碳氮双键中有1个σ键、1个π键;氮镍之间的键是由N原子提供孤电子对、Ni提供空轨道形成的配位键。②由于氧的电负性大,因此该结构中,氧氢之间除形成共价键外,还形成氢键。2.(1)下列分子中,只含有σ键的是(填序号,下同),既含有σ键又含有π键的是。①H2②HCl③NH3④H2O⑤CO2⑥N2⑦C2H4⑧C2H2⑨F2⑩CH3—CH3(2)在①乙烷(CH3—CH3)、②乙烯(CH2 CH2)、③乙炔( )分子中碳碳键键长大小顺序是(用序号表示)。答案(1)①②③④⑨⑩⑤⑥⑦⑧(2)①②③解析(1)原子间的共价单键是σ键,若出现了双键或三键则必有σ键和π键。在所给的物质中,⑤和⑦有双键,⑥和⑧有三键,故只有σ键的是①②③④⑨⑩,既含有σ键又含有π键的是⑤⑥⑦⑧。方法技巧σ键与π键的判断(1)由轨道重叠方式判断“头碰头”重叠为σ键,“肩并肩”重叠为π键。(2)由物质的结构式判断通过物质的结构式可以快速有效地判断共价键的种类及数目。共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,叁键中有一个σ键和两个π键。题组二配位键和配合物3.(1)NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4,该配合物中心离子的配体为。(2)[Cu(NH3)4]SO4·H2O中,与Cu2+形成配位键的原子是(填元素符号)。(3)锌盐水溶液中Zn2+可与H2O之间形成[Zn(H2O)6]2+,其中提供空轨道的是(填微粒符号)。答案(1)H2O、NO(2)N(3)Zn2+解析(1)根据配合物的化学式[Fe(NO)(H2O)5]SO4,确定其中心离子为Fe2+,配体有NO和H2O。(2)在[Cu(NH3)4]SO4·H2O配合物中,NH3为配体,氮原子提供孤电子对。(3)在[Zn(H2O)6]2+配离子中,H2O是配体,O原子提供孤电子对,中心离子Zn2+提供空轨道。4.Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为。(2)胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如下: 下列有关胆矾的说法中正确的是。A.所有氧原子都采取sp3杂化B.氧原子存在配位键和氢键两种化学键C.Cu2+的价电子排布式为3d84s1D.胆矾中的水在不同温度下会分步失去Ⅱ.经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合。请按要求填空:(1)若所得Fe3+和SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子显血红色。该离子的离子符号是。(2)若Fe3+与SCN-以个数比1∶5配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为。答案Ⅰ.(1) (2)DⅡ.(1)[Fe(SCN)]2+(2)FeCl3+5KSCN K2[Fe(SCN)5]+3KCl解析Ⅰ.(1)Cu2+中存在空轨道,而OH-中O原子有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。(2)A项,与S相连的氧原子没有杂化;B项,氢键不是化学键;C项,Cu2+的价电子排布式为3d9;D项,由题图可知,胆矾中有1个H2O与其他微粒靠氢键结合,易失去,有4个H2O与Cu2+以配位键结合,较难失去。反思归纳考点二分子的极性与空间结构1.用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型(1)用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的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,x是与中心原子结合的原子数。(2)价层电子对互斥理论与分子构型价电子对数成键数孤电子对数价电子对空间构型分子空间构型实例220①直线形直线形CO2330三角形三角形BF321V形SO2440②四面体型正四面体型CH431三角锥型NH322V形H2O2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角空间构型实例sp2180°③直线形BeCl2sp23120°④三角形BF3sp34109°28'⑤正四面体型CH43.等电子原理原子总数相同,⑥价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征,具有许多相近的性质,如CO和N2。4.溶解性(1)“相似相溶规则”非极性溶质一般易溶于非极性溶剂,极性溶质一般易溶于极性溶剂。若存在氢键,溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。(2)“相似相溶规则”还可用于推测分子结构的相似性,如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。5.分子的极性(1)分子构型与分子极性的关系 (2)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系类型实例键的极性空间构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形⑦极性分子XY2CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形⑧极性分子X2YH2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥型⑨极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体型非极性分子6.范德华力和氢键(1)范德华力:物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力比化学键弱得多。(2)氢键:由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢原子)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧原子)之间的作用力。7.手性分子具有完全相同的组成和原子排列方式的一对分子,如同左手与右手一样,镜面对称,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体,具有手性异构体的分子叫手性分子。 特别提醒(1)极性分子中可能含有非极性键,如H2O2为极性分子,但含有非极性共价键O—O键。(2)只含有极性键的分子可能是非极性分子,如CH4、CO2等分子中只含有极性键,属于非极性分子。1.【易错辨析】判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。(1)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。 (√)(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构。 (✕)(3)NH3分子为三角锥型,N原子为sp2杂化。 (✕)(4)只要分子构型为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。 (√)(5)中心原子是sp杂化的,其分子构型不一定为直线形。 (✕)(6)以极性键结合起来的分子不一定是极性分子。 (√)(7)碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键。 (✕)(8)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。 (✕)2.【多维思考】(1)用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构分别是什么构型?(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是CH4NH3H2O,请分析可能的原因是什么?答案(1)H2S分子中价电子对数为4,若无孤电子对存在,则其应为正四面体构型,但中心原子S上有两对孤电子对,故H2S为V形结构;BF3分子中,价电子对数为3,中心原子B上无孤电子对,因此BF3为平面三角形。(2)CH4分子中的C原子上没有孤电子对,NH3分子中N原子上有1对孤电子对,H2O分子中O原子上有2对孤电子对,随着孤电子对的增多,对成键电子对的排斥作用增大,故键角减小。题组一分子的极性的判断1.PH3是一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但P—H键键能比N—H键键能低。下列判断错误的是 (C)A.PH3分子呈三角锥型B.PH3分子是极性分子C.PH3沸点低于NH3沸点,因为P—H键键能低D.PH3分子稳定性低于NH3分子,因为N—H键键能高解析PH3的沸点低于NH3的沸点是因为NH3分子间存在氢键。2.下列叙述中正确的是 (B)A