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第2讲分子结构与性质最新考纲要求核心素养脉络1.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。2．能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3．了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3)。1.宏观辨识与微观探析：能从不同层次认识分子的构型，并对共价键进行分类，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2．变化观念与平衡思想：认识共价键的本质及类型，能多角度、动态地分析分子的立体结构及性质，并运用相关理论解决实际问题。4．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。5．了解范德华力的含义及对物质性质的影响。6．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。3．证据推理与模型认知：能运用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论等，解释分子的立体结构及性质，揭示现象的本质与规律。4．科学探究与创新意识：能发现和提出有探究价值的分子的结构、性质的问题，设计探究方案进行探究分析，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。考点一共价键一、共价键的本质与特征1．本质：两原子之间形成_______________。2．特征：具有方向性和______性。共用电子对饱和二、共价键的分类分类依据类型σ键原子轨道“_________”重叠形成共价键的原子轨道重叠方式π键原子轨道“_________”重叠极性键共用电子对______形成共价键的电子对是否偏移非极性键共用电子对_________单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对原子间共用电子对的数目三键原子间有三对共用电子对头碰头肩并肩偏移不偏移三、键参数1．定义2．键参数对分子性质的影响键能越___，键长越___，分子越稳定。大短四、等电子原理原子总数相同、_____________________的分子具有相似的化学键特征，具有许多相近的性质，如CO和N2。价电子总数相同[思维诊断]判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转()(2)气体单质中一定存在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)在所有分子中都存在化学键()(5)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强()(6)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成()(7)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍()(8)共价单键键长等于成键两原子的半径之和()√√√×××××(9)所有的共价键都有方向性()(10)O2分子中仅含非极性键()(11)CH4与NH＋4互为等电子体()(12)CS2分子中σ键与π键数目之比为2∶1()√×√×教材对接高考1．(RJ选修3·P57T8改编)实验室中可用乙醇在P2O5作用下脱水制备乙烯。(1)乙烯分子中碳原子为________杂化，分子中σ键和π键个数比为________。(2)乙醇分子中共价键的类型有________，1molC2H5OH含有σ键数目为________。解析：(1)乙烯的结构式为，碳原子为sp2杂化，分子中含有5个σ键和1个π键，因此σ键和π键个数比为5∶1。(2)乙醇分子中的碳碳键为非极性键，碳氢键、碳氧键、氧氢键均为极性键。1molC2H5OH含有8molσ键。答案：(1)sp25∶1(2)非极性键、极性键8NA2．(溯源题)填空(高考组合)(1)[2018·高考全国卷Ⅲ，35(3)]ZnF2具有较高的熔点，其化学键类型是________。(2)[2018·高考全国卷Ⅱ，35(4)]气态三氧化硫以单分子形式存在，其中共价键的类型有________种。(3)[2018·高考全国卷Ⅰ，35(3)]LiAlH4中存在________(填标号)。A．离子键B．σ键C．π键D．氢键答案：(1)离子键(2)2(3)AB探源本考题源于教材RJ选修3P29“科学探究”，考查的是能否形成共价键是由电负性决定的；共价键成单键是σ键，双键其中有一个σ键，一个π键，共价三键有一个σ键和两个π键。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；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。1．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥CH4，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)，只含有极性键的是________；只含有非极性键的是________；既有极性键，又有非极性键的是________；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________。答案：①③⑥⑨②④⑦⑤⑧①②③⑥⑦⑧④⑤⑨⑦2．已知：P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)ΔH＝akJ·mol－1，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)ΔH＝bkJ·mol－1，P4具有正四面体结构，PCl5中P—Cl键的键能为ckJ·mol－1，PCl3中P—Cl键的键能为1.2ckJ·mol－1。下列叙述正确的是()A．P—P键的键能大于P—Cl键的键能B．可求Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(s)的反应热ΔHC．Cl—Cl键的键能为(b－a＋5.6c)/4kJ·mol－1D．P—P键的键能为(5a－3b＋12c)/8kJ·mol－1C解析：选C。P原子半径大于Cl原子半径，P—P键的键长大于P—Cl键，故P—P键键能小于P—Cl键键能，A项错误；设P4(g)＋6Cl2(g)===4PCl3(g)ΔH＝akJ·mol－1……①，P4(g)＋10Cl2(g)===4PCl5(g)ΔH＝bkJ·mol－1……②，利用盖斯定律14(②－①)可得Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g)的ΔH，B项错误；Cl2(g)＋PCl3(g)===PCl5(g)ΔH＝14(b－a)kJ·mol－1，根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能，设Cl—Cl键键能为xkJ·mol－1，则：x＋3×1.2c－5c＝14(b－a)，x＝14(b－a＋5.6c)，C正确；①×5－②×3得2P4(g)＋12PCl5(g)===20PCl3(g)ΔH＝(5a－3b)kJ·mol－1，设P—P键键能为ykJ·mol－1，则：12y＋60c－72c＝5a－3b，y＝112(5a－3b＋12c)，D项错误。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．已知键能、键长部分数据如下表：共价键Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O键能(kJ·mol－1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长(pm)19822826796共价键C—CC===CC≡CC—HN—HN===OO—OO===O键能(kJ·mol－1)347.7615812413.4390.8607142497.3键长(pm)154133120109101(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。A．稳定性：HFHClHBrHIB．氧化性：I2Br2Cl2C．沸点：H2ONH3D．还原性：HIHBrHClHF(2)下列有关推断正确的是________。A．同种元素形成的共价键，稳定性：三键双键单键B．同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍C．键长越短，键能一定越大D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强(3)在HX分子中，键长最短的是________，最长的是________；O—O键的键长________(填“大于”“小于”或“等于”)O===O键的键长。解析：(1)根据表中数据，同主族气态氢化物的键能从上至下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；由表格数据知，EH—OEN—H，又因为rOrN，知H2O分子中H—O极性强于NH3中N—H，且水分子间氢键强于NH3分子间氢键，在常温下，H2O为液态而NH3为气体，所以H2O的沸点比NH3高，C项正确；还原性与失电子能力有关，还原性：HIHBrHClHF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O===O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。答案：(1)ACD(2)A(3)HFHI大于4．F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)ΔH＝－313kJ·mol－1，F—F键的键能为159kJ·mol－1，Cl—Cl键的键能为242kJ·mol－1，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol－1。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。解析：由反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g)ΔH＝－313kJ·mol－1可得：242kJ·mol－1＋3×159kJ·mol－1－E(Cl—F)×6＝－313kJ·mol－1，所以E(Cl－F)为172kJ·mol－1。ClF3和BrF3分子结构相似，而ClF3的相对分子质量小于BrF3的相对分子质量，ClF3的分子间作用力小于BrF3的分子间作用力，故ClF3的熔、沸点低于BrF3的熔、沸点。答案：172低1．常见的等电子体汇总粒子通式价电子总数立体构型CO2、CNS－、NO＋2、N－3AX216e－直线形CO2－3、NO－3、SO3AX324e－平面三角形SO2、O3、NO－2AX218e－V形SO2－4、PO3－4AX432e－正四面体形PO3－3、SO2－3、ClO－3AX326e－三角锥形CO、N2AX10e－直线形CH4、NH＋4AX48e－正四面体形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2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体。(4)SiCl4、SiO4－4、SO2－4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。等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。5．1919年，Langmuir提出等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，可互称为等电子体。等电子体的结构相似，物理性质相近。据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是()A．SO2和O3B．CO2和NO2C．CS2和NO2D．PCl3和BF3A解析：选A。A.只要其原子数相同，各原子的最外层电子数之和相同，可互称为等电子体，据此可以判断SO2与O3互称为等电子体，所以二者的空间结构相似，A正确；B.CO2与NO2价电子数不相等，前者是4＋2×6＝16，后者是5＋2×6＝17，二者不能互为等电子体，则空间结构不同，B不正确；C.CS2与NO2价电子数不相等，前者是4＋2×6＝16，后者是5＋2×6＝17，二者不能互为等电子体，则空间结构不同，C不正确；D.PCl3与BF3价电子数不相等，前者是5＋3×7＝26，后者是3＋3×7＝24，二者不能互为等电子体，则空间结构不同，D不正确。6．原子数相同、电子总数相同的粒子，互称为等电子体，硼元素可形成三个等电子