2020年高考化学一轮复习 第二章 分子结构与性质课件 新人教版选修3

第二章分子结构与性质考向一共价键【通考点·融会贯通】1.物质中成键类别(1)在分子中,有的只存在极性键,如HCl、NH3等,有的只存在非极性键,如N2、H2等,有的既存在极性键又存在非极性键,如H2O2、C2H4等;有的不存在化学键,如稀有气体分子。(2)在离子化合物中,一定存在离子键,有的存在极性共价键,如NaOH、Na2SO4等;有的存在非极性键,如Na2O2、CaC2等。(3)通过物质的结构式,可以快速有效地判断键的种类及数目;共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。2.分子的空间构型与键参数键长、键能决定了共价键的稳定性,键长、键角决定了分子的空间构型,一般来说,知道了多原子分子中的键角和键长等数据,就可确定该分子的立体构型。3.记忆常见等电子体,推测等电子体的性质(1)常见的等电子体微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS-、N、AX216直线形C、N、SO3AX324平面三角形SO2、O3、NAX218V形S、PAX432正四面体形P、S、ClAX326三角锥形CO、N2AX10直线形CH4、NAX48正四面体形2O3N23O3O2O24O34O33O23O4H＋(2)根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构,并推测其物理性质。①(BN)x与(C2)x,N2O与CO2等也是等电子体;②硅和锗是良好的半导体材料,他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料;③白锡(β-Sn2)与锑化铟是等电子体,它们在低温下都可转变为超导体;④SiCl4、Si、S的原子数目和价电子总数都相等,它们互为等电子体,都形成正四面体形。注意:等电子体结构相同,物理性质相近,但化学性质不同。44O24O【通考法·一通百通】1.掌握化学键类型的判断方法(1)σ键和π键:π键的重叠程度小,不牢固;σ键的重叠程度大,比较牢固;两原子形成共价键时,先“头碰头”形成σ键,再“肩并肩”形成π键。单键都是σ键,双键有1个σ键和1个π键,三键有1个σ键和2个π键。(2)极性键和非极性键:X—X型、Y—Y型是非极性键;X—Y型是极性键。(3)配位键:可表示为X→Y,其中X是配体,提供孤对电子,Y是配位中心,通常是过渡金属原子或离子。2.大π键的形成与表示方法(1)含义:在多原子分子中,如有相互平行的p轨道,两个原子的轨道(p轨道)从垂直于成键原子的核间联线的方向接近,发生电子云重叠而成键,p电子在多个原子间运动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键,或共轭大π键,简称大π键。由于π电子的电子云不集中在成键的两原子之间,所以它们的键合远不如σ键牢固。(2)形成条件。①2个原子或多个原子共平面;②原子都提供平行的轨道;③提供的电子总数小于轨道数的2倍。是3个或3个以上原子形成的π键。(3)表示方法分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成的大π键原子数,n代表参与形成的大π键电子数,如苯分子中的大π键可表示为。【通考题·触类旁通】角度共价键类型判断(1)[2018·全国卷Ⅰ·35(3)]LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。LiAlH4中,存在________(填标号)。A.离子键B.σ键C.π键D.氢键(2)[2018·全国卷Ⅲ·35(3)]ZnF2具有较高的熔点(872℃),其化学键类型是________。(3)[2018·江苏高考·21(4)(5)]N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=________。[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。【解析】(1)阴阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,共价单键为σ键不存在双键和氢键。(2)ZnF2具有较高的熔点(872℃),可以判断其为离子化合物,所以一定存在离子键。(3)N2的结构式为N≡N,三键中含1个σ键和2个π键,N2分子中σ键与π键的数目比为n(σ)∶n(π)=1∶2。根据化学式,缺少的配体是NO和H2O,NO中N为配位原子,H2O中O上有孤电子对,O为配位原子,故为答案:(1)AB(2)离子键(3)1∶2【加固训练】1.(2017·全国卷Ⅲ·35节选)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2＝CH3OH+H2O)中需要催化剂,硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在______。【解析】硝酸锰是离子化合物,硝酸根和锰离子之间形成离子键,硝酸根中N原子与3个氧原子形成3个σ键,硝酸根中有一个氮氧双键,所以还存在π键。答案:离子键和π键2.(2019·武汉模拟)HN3称为叠氮酸,常温下为无色有刺激性气味的液体。也被称为类卤离子。用酸与叠氮化钠反应可制得叠氨酸。而叠氮化钠可从下列反应制得:NaNH2+N2O====NaN3+H2O。HN3、浓盐酸的混合液可溶解铜、铂、金等不活泼金属,如溶解铜生成CuC。铂的化合物在超导和医药上有重要应用,化学式为Pt(NH3)2Cl2的化合物有两种异构体,其中B异构体具有可溶性,可用于治疗癌症。3N2l试回答下列问题:(1)基态铜原子核外电子排布式为_____________。(2)元素N、S、P的第一电离能(I1)由大到小的顺序为________________。(3)的空间构型是__________,与互为等电子体的分子的化学式为______________________(写一种)。N的电子式为____________________,其中心原子的杂化类型是________。(4)CuC中的化学键类型为________。(5)可用于治疗癌症的药物B的空间构型为__________。3N2l2H3N【解析】(1)铜是29号元素,根据构造原理和洪特规则知,铜的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1。(2)周期表中同主族元素,从上到下第一电离能逐渐减小,氮原子的2p轨道和磷原子的3p轨道均处于半充满的稳定状态,第一电离能比硫的大。(3)的价电子数为16,其等电子体为CO2、CS2、BeCl2、N2O等,且结构相似,为直线形分子。N的电子式为[]-,氮原子的价电子对数为4,采取sp3杂化。(4)CuC中Cu+提供空轨道与Cl-形成配位键。(5)B为AB4型分子,AB4型分子为平面四边形结构时有两种同分异构体。3N2H2l答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1(2)NPS(3)直线形CO2(或CS2、N2O、BeCl2等)[]-sp3(4)配位键(5)平面四边形3.(2017·全国卷Ⅱ节选)我国科学家最近成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)。经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。(1)从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为________,不同之处为________。(填标号)A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.立体结构D.共价键类型(2)R中阴离子中的σ键总数为________个。分子中的大π键可用符号表示,其中m代表参与形成的大π键原子数,n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中的大π键可表示为),则中的大π键应表示为________。5N5N(3)图中虚线代表氢键,其表示式为(N)N-H—Cl、____________、____________。4H＋【解析】(1)根据图知,五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl阳离子是N和H3O+,N中心原子是N,含有4个σ键,孤电子对数为=0,价层电子对数为4,杂化类型为sp3,空间构型为正四面体形;H3O+中心原子是O,含有3个σ键,孤电子对数为=1,价层电子对数为4,杂化类型为sp3,空间构型为三角锥形,因此相同之处为ABD,不同之处为C。4H＋51412－－(613)2－－4H＋(2)根据图知中σ键总数为5个;根据信息,每个N有且只有一个p轨道与环平面垂直,一个p轨道中有1个电子,外来的1个电子也进入这种p轨道中,因此π电子总数为1×5+1=6个,所以大π键可表示为5N5N(3)根据图知N、H3O+中的H与、Cl-都可形成氢键,因此还有的氢键是(H3O+)O—H…N和(N)N—H…N。4H＋5N4H＋答案:(1)ABDC(2)5(3)(H3O+)O-H…N()(N)N-H…N()4H＋5N5N4.(1)(2019·绵阳模拟节选)开发新型储氢材料是氢能利用的重要研究方向。Ti(BH4)3是一种储氢材料,可由TiCl4和LiBH4反应制得。LiBH4由Li+和B构成,B的等电子体是__________________(写一种)。LiBH4中不存在的作用力有____________________(填序号)。A.离子键B.共价键C.金属键D.配位键4H4H(2)(2019·咸阳模拟节选)利用反应Cu2Cl2+C2H2+2NH3J→Cu2C2(乙炔亚铜,红色)+2NH4Cl可检验乙炔。乙炔分子中σ键与π键数目之比为________,NH4Cl中含有的化学键类型有________。【解析】(1)具有相同的价电子数和原子数的微粒互为等电子体,则B的等电子体为N或CH4等;Li+和B之间存在离子键,B原子和H原子之间存在共价键、配位键,所以该化合物中不含金属键4H4H4H＋(2)乙炔的结构式为H—C≡C—H,单键为σ键,三键含有1个σ键、2个π键,故乙炔分子中σ键与π键数目之比为3∶2;NH4Cl中铵根离子与氯离子之间存在离子键,氮与氢原子之间存在共价键和配位键;答案:(1)N或CH4等C(2)3∶2离子键、共价键、配位键(或离子键、共价键)4H＋考向二分子的立体结构【通考点·融会贯通】1.用价层电子对互斥理论推测简单分子(ABn型)、离子(型)立体构型的方法(1)σ键的电子对数的确定。由分子式确定σ键电子对数。如H2O中的中心原子为O,O有2对σ键电子对;NH3中的中心原子为N,N有3对σ键电子对。(2)中心原子上的孤电子对数的确定。中心原子上的孤电子对数=(a-xb),式中a为中心原子的价电子数,主族元素价电子数等于原子的最外层电子数;x为与中心原子结合的原子数;b为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”。例如,SO2的中心原子为S,S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6),则a=6;12与中心原子S结合的O的个数为2,则x=2;与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2,则b=2,所以SO2中的中心原子S上的孤电子对数=×(6-2×2)=1。122.“五方法”判断分子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则分子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断。若杂化轨道之间的夹角为109°28′,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。(3)根据等电子原理推断,如CO2是直线形分子,SCN-、N、和CO2是等电子体,所以分子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。(4)根据中心原子的价电子对数判断。如中心原子的价电子对数为4,是sp3杂化,中心原子的价电子对数为3是sp2杂化,中心原子的价电子对数为2是sp杂化。2O3N(5)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断。如没有π键为sp3杂化,含1个π键为sp2杂化,含2个π键为sp杂化。【通考法·一通百通】1.判断中心原子杂化轨道类型及分子的立体构型的方法(