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专题七 化学键 分子结构与性质２１ 专题七化学键 分子结构与性质对应学生用书起始页码Ｐ５６考点一化学键高频考点 １.化学键的存在说明 ①离子化合物中一定含有离子键ꎬ离子键只能存在于离子化合物中ꎮ②共价键可存在于离子化合物、共价化合物和单质中ꎮ③熔融状态下能导电的化合物是离子化合物ꎬ如ＮａＣｌꎻ熔融状态下不能导电的化合物是共价化合物ꎬ如ＨＣｌꎮ２.共价键(１)共价键的键参数①键能:气态基态原子形成１ｍｏｌ化学键释放的最低能量ꎬ通常取正值ꎮ键能越大ꎬ化学键越稳定ꎮ②键长:形成共价键的两个原子之间的核间距ꎮ键长越短ꎬ键能越大ꎬ共价键越稳定ꎮ③键角:在多原子分子中ꎬ两个共价键之间的夹角ꎮ注意 键参数对分子性质的影响(２)共价键的类型注意 单键为σ键ꎬ双键含１个σ键和１个π键ꎬ三键含１个σ键和２个π键ꎮ ３.“三键一力”的比较离子键共价键非极性键极性键配位键金属键分子间作用力范德华力氢键本质阴、阳离子间通过静电作用形成相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成金属阳离子与自由电子间的作用静电作用成键条件(元素种类)成键原子的得、失电子能力差别很大成键原子相同成键原子不同ꎬ但得、失电子能力差别较小成键原子一方(配体)有孤电子对ꎬ另一方有空轨道金属单质或合金氢键形成的一般条件是分子中存在强极性的Ｎ—Ｈ、Ｏ—Ｈ或Ｆ—Ｈ键等特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性无方向性、无饱和性氢键有饱和性和方向性ꎬ范德华力无方向性、无饱和性表示方法电子式结构式Ｎａ＋[Ｃｌ]－ＨＨＨＣｌ[ＨＮＨＨＨ]＋Ｈ—ＨＨ—ＣｌＮＨＨＨＨ→éëêêêùûúúú＋———氢键:Ｘ—ＨＹ存在的表现形式(举例)离子化合物(离子晶体)非金属单质ꎬ部分共价化合物ꎬ部分离子化合物如Ｎａ２Ｏ２共价化合物ꎬ部分离子化合物部分离子化合物如ＮＨ４Ｃｌꎬ部分共价化合物如Ａｌ２Ｃｌ６金属单质晶体或合金分子间均存在范德华力ꎬ部分分子的分子间或分子内存在氢键２２ ５年高考３年模拟Ｂ版(教师用书)续表离子键共价键非极性键极性键配位键金属键分子间作用力范德华力氢键作用力大小比较一般阴、阳离子所带电荷数越多ꎬ半径越小ꎬ离子键越强成键原子电负性差值越大ꎬ键的极性越强ꎻ键能越大ꎬ键长越小ꎬ共价键越稳定(牢固)金属阳离子半径越小ꎬ价电子数越多ꎬ金属键越强相对分子质量和分子极性影响范德华力大小ꎬ电负性和原子半径影响氢键强弱化学键氢键范德华力 (２０１７课标Ⅱꎬ３５ꎬ１５分)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)ꎮ回答下列问题:(１)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为 ꎮ(２)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(Ｅ１)ꎮ第二周期部分元素的Ｅ１变化趋势如图(ａ)所示ꎬ其中除氮元素外ꎬ其他元素的Ｅ１自左而右依次增大的原因是 ꎻ氮元素的Ｅ１呈现异常的原因是 ꎮ(３)经Ｘ射线衍射测得化合物Ｒ的晶体结构ꎬ其局部结构如图(ｂ)所示ꎮ①从结构角度分析ꎬＲ中两种阳离子的相同之处为 ꎬ不同之处为 ꎮ(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②Ｒ中阴离子Ｎ－５中的σ键总数为 个ꎮ分子中的大π键可用符号∏ｎｍ表示ꎬ其中ｍ代表参与形成大π键的原子数ꎬｎ代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为∏６６)ꎬ则Ｎ－５中的大π键应表示为 ꎮ③图(ｂ)中虚线代表氢键ꎬ其表示式为(ＮＨ＋４)Ｎ—ＨＣｌ、 、 ꎮ(４)Ｒ的晶体密度为ｄｇｃｍ－３ꎬ其立方晶胞参数为ａｎｍꎬ晶胞中含有ｙ个[(Ｎ５)６(Ｈ３Ｏ)３(ＮＨ４)４Ｃｌ]单元ꎬ该单元的相对质量为Ｍꎬ则ｙ的计算表达式为 ꎮ本题涉及的考点有第一电离能、共价键类型及表示方法、氢键等ꎬ考查了考生从新信息、模型中提取信息的能力ꎬ体现了“证据推理与模型认知”学科核心素养ꎮ解析 (３)①Ｈ３Ｏ＋中σ键数为３ꎬ中心原子孤电子对数为１２×(６－１－３×１)＝１ꎬ价层电子对数为４ꎬ杂化轨道类型为ｓｐ３ꎬ立体结构为三角锥形ꎻＮＨ＋４中σ键数为４ꎬ中心原子孤电子对数为１２×(５－１－４×１)＝０ꎬ价层电子对数为４ꎬ杂化轨道类型为ｓｐ３ꎬ立体结构为正四面体形ꎻＨ３Ｏ＋和ＮＨ＋４中均含极性共价键和配位键ꎬ故两种阳离子的相同之处为Ａ、Ｂ、Ｄꎬ不同之处为Ｃꎮ②由图(ｂ)中Ｎ－５的结构可知Ｎ－５中的σ键数为５ꎻＮ－５中的５个原子参与形成大π键ꎬ每个原子中参与形成大π键的电子数为１(孤电子对不参与)ꎬ故参与形成大π键的电子数为５＋１＝６ꎬＮ－５中大π键应表示为∏６５ꎮ(４)晶体的密度为ｄｇｃｍ－３ꎬ晶胞的体积为(ａ×１０－７)３ｃｍ３ꎬ晶胞的质量为Ｍｇｍｏｌ－１ＮＡｍｏｌ－１×ｙꎬ则ＭＮＡ×ｙ＝ｄ×(ａ×１０－７)３ꎬｙ＝ｄ×(ａ×１０－７)３×ＮＡＭ＝ａ３ｄＮＡＭ×１０－２１ꎮ答案 (１)(２)同周期元素随核电荷数依次增大ꎬ原子半径逐渐变小ꎬ故结合一个电子释放出的能量依次增大 Ｎ原子的２ｐ轨道为半充满状态ꎬ具有额外稳定性ꎬ故不易结合一个电子(３)①ＡＢＤ Ｃ ②５ Π６５ ③(Ｈ３Ｏ＋)Ｏ—ＨＮ(Ｎ－５) (ＮＨ＋４)Ｎ—ＨＮ(Ｎ－５)(４)６０２ａ３ｄＭ(或ａ３ｄＮＡＭ×１０－２１)１.最近科学家发现使用钾和铜的微小尖峰可将二氧化碳和水转变为乙醇ꎮ下列有关化学用语表示正确的是( )Ａ.二氧化碳的比例模型:Ｂ.中子数为３４ꎬ质子数为２９的铜原子:６３３４ＣｕＣ.钾原子的结构示意图:Ｄ.乙醇的结构简式:ＣＨ３ＯＣＨ３１.答案 Ｃ Ｃ的原子半径比Ｏ大ꎬＡ项错误ꎻ中子数为３４ꎬ质子数为２９的铜原子:６３２９ＣｕꎬＢ项错误ꎻ乙醇的结构简式为ＣＨ３ＣＨ２ＯＨꎬＤ项错误ꎮ２.下列有关化学用语表示正确的是( )Ａ.四氯化碳分子的球棍模型:Ｂ.氢硫酸的电离:Ｈ２Ｓ２Ｈ＋＋Ｓ２－Ｃ.溴化铵的电子式:ＮＨ＋４[Ｂｒ]－Ｄ.含７８个中子的碘原子:１３１５３Ｉ２.答案 Ｄ Ａ项中的图示为比例模型ꎬ且氯原子的半径应大于碳原子ꎬＡ项错误ꎻ氢硫酸的电离:Ｈ２ＳＨ＋＋ＨＳ－ꎬＢ项错误ꎻ溴化铵的电子式:[ＨＮＨＨＨ]＋[Ｂｒ]－ꎬＣ项错误ꎻ含７８个中子的碘原子ꎬ质量数是１３１ꎬ符号是１３１５３ＩꎬＤ项正确ꎮ３.金属铁、铜及其化合物在科学研究和工业生产中具有重要的用途ꎮ图１表示铜与氯形成化合物Ａ的晶胞(黑球代表铜原专题七 化学键 分子结构与性质２３ 子)ꎮ图２是Ｆｅ３＋与乙酰乙酸乙酯形成的配离子Ｂꎮ图１图２回答下列问题:(１)基态Ｃｕ原子的核外电子排布式为 ꎮ(２)从原子结构角度分析ꎬ第一电离能Ｉ１(Ｆｅ)与Ｉ１(Ｃｕ)的关系是:Ｉ１(Ｆｅ) Ｉ１(Ｃｕ)(填“”“”或“＝”)ꎮ(３)化合物Ａ的化学式为 ꎬＣｌ原子的配位数是 ꎮ(４)Ｂ中碳原子的杂化轨道类型为 ꎬ含有的化学键为 (填字母)ꎮａ.离子键 ｂ.金属键 ｃ.极性键 ｄ.非极性键ｅ.配位键 ｆ.氢键 ｇ.σ键 ｈ.π键(５)化合物Ａ难溶于水ꎬ但易溶于氨水ꎬ其原因可能是 ꎻ与ＮＨ３互为等电子体的分子有 (写化学式ꎬ一种即可)ꎮＮＨ３的键角大于Ｈ２Ｏ的键角的主要原因是 ꎮ(６)已知化合物Ａ晶体的密度为ρｇｃｍ－３ꎬ阿伏加德罗常数的值为ＮＡꎬ则该晶体中两个Ｃｕ原子之间的最短距离为 ｎｍ(列出计算表达式即可)ꎮ３.答案 (１)[Ａｒ]３ｄ１０４ｓ１或１ｓ２２ｓ２２ｐ６３ｓ２３ｐ６３ｄ１０４ｓ１(２) (３)ＣｕＣｌ ４(４)ｓｐ２、ｓｐ３ ｃｄｅｇｈ(５)Ｃｕ＋可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子)ＰＨ３(或ＡｓＨ３等合理答案) ＮＨ３、Ｈ２Ｏ分子中Ｎ、Ｏ原子的孤电子对数分别是１、２ꎬ孤电子对数越多ꎬ对成键电子对的排斥力越强ꎬ键角越小(６)２２×３４×９９.５ρＮＡ×１０７解析 (１)Ｃｕ为２９号元素ꎬ核外电子排布式为[Ａｒ]３ｄ１０４ｓ１ꎬ具有３ｄ轨道的全充满稳定结构ꎮ(２)Ｆｅ和Ｃｕ第一电离能都是失去４ｓ轨道上的一个电子所需要的能量ꎬＦｅ的４ｓ轨道上有一对电子ꎬＣｕ的４ｓ轨道上有一个单电子ꎬ所以Ｆｅ失去４ｓ轨道上的电子需要额外拆开成对电子消耗能量ꎬ故第一电离能Ｉ１(Ｆｅ)与Ｉ１(Ｃｕ)的关系是:Ｉ１(Ｆｅ)Ｉ１(Ｃｕ)ꎮ(３)该晶胞中ꎬＣｌ占据晶胞的８个顶点和６个面心ꎬ有８×１８＋６×１２＝４个ꎬＣｕ都在晶胞内有４个ꎬ所以化学式为ＣｕＣｌꎮ(４)配离子Ｂ中有形成４个单键的碳原子ꎬ还有形成１个双键和２个单键的碳原子ꎬ所以碳原子为ｓｐ３和ｓｐ２杂化ꎮ根据图２可知ꎬＢ中存在配位键、非极性键和极性键ꎬ单键都是σ键ꎬ双键中含有π键ꎬ所以答案为ｃｄｅｇｈꎮ(注意氢键不是化学键ꎬ本题不用讨论)(５)化合物Ａ难溶于水ꎬ但易溶于氨水ꎬ其原因可能是其中的Ｃｕ＋和氨水中的ＮＨ３形成了配离子ꎮ等电子体的要求是原子数和价电子数都相同ꎬ所以最好的方法是进行同主族元素代换ꎮＮＨ３和Ｈ２Ｏ的中心原子都是ｓｐ３杂化ꎬ但是Ｎ有一对孤电子对ꎬＯ有两对孤电子对ꎬ所以Ｏ上孤电子对对成键电子对的排斥强于Ｎ上孤电子对对成键电子对的排斥ꎬ所以ＮＨ３的键角大于Ｈ２Ｏ的键角ꎮ(６)由图１可知ꎬ晶胞中两个Ｃｕ之间的最短距离应为晶胞面对角线长度的一半ꎮ１个晶胞中含有４个ＣｕＣｌꎬ所以质量为４×９９.５ＮＡｇꎮ晶体的密度为ρｇｃｍ－３ꎬ所以晶胞的体积为４×９９.５ρＮＡｃｍ３ꎬ晶胞的边长为３４×９９.５ρＮＡｃｍꎬ即３４×９９.５ρＮＡ×１０７ｎｍꎮ晶胞中两个Ｃｕ之间的最短距离为２２×３４×９９.５ρＮＡ×１０７ｎｍꎮ考点二分子结构与性质高频考点 １.分子构型、分子极性及手性分子分子分子构型判断实验测定理论推测杂化轨道理论ｓｐ杂化:直线形ｓｐ２杂化:平面三角形ｓｐ３杂化:正四面体形{价层电子对互斥理论σ键电子对中心原子上的孤电子对{}分子立体构型ìîíïïïïìîíïïïï分子极性决定因素共价键的极性分子空间构型{极性判断双原子分子:键的极性与分子的极性一致多原子分子非极性键→非极性分子极性键正电中心与负电中心重合→非极性分子正电中心与负电中心不重合→极性分子ìîíïïïïìîíïïïïïïìîíïïïïïïï相似相溶规则:极性分子构成的物质易溶于极性溶剂ꎬ非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂ìîíïïïïïïïïïïïï手性分子ìîíïïïïïïïïïïïïïïïïïïïï２.杂化轨道类型与轨道空间构型的关系及常见分子杂化类型轨道空间构型常见分子ｓｐ直线形ＢｅＣｌ２、ＨｇＣｌ２、ＢｅＨ２等ｓｐ２平面三角形ＢＦ３、ＢＣｌ３ｓｐ３正四面体形ＣＨ４、ＣＣｌ４、ＮＨ３(三角锥形) 一般来说ꎬ一个原子有几个轨道参与杂化就会形成几个能量相同的杂化轨道ꎬ就形成几个共价键ꎬ形成对应的一般分子构型ꎻ如果分子中存在孤对电子ꎬ分子构型会发生变化ꎬ如ＮＨ３、Ｈ２Ｏ等ꎮ另外ꎬ具有相同价电子数和相同原子数的分子(或离子)具有相似的结构特征和性质ꎬ称为等电子原理ꎮ３.用价层电子对互斥理论判断共价分子结构的一般２４ ５年高考３年模拟Ｂ版(教