1、第第 31 讲讲分子结构与性质分子结构与性质 高考备考导航 考试要求：1.了解共价键的形成、极性、类型(键和键)，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)。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。 名师点拨：本部分内容是高考的必考考点，主要考查形式有：键、键的特征和判断； 常见分子的立体构型及中心原子杂化类型的判断；范德华力、氢键、配位键的特点及其 对
2、物质性质的影响。其中共价键是一类重要的化学键，它使原子结合成可以独立存在的分子， 共价键是现代化学键理论的核心，分子的立体结构和分子之间的作用力也是理解分子结构与 性质关系的重要内容。今后高考中，化学键结合杂化轨道理论、分子构型的判断，依然是主 要的考查形式。 考点一共价键 核心知识梳理 1共价键 (1)共价键的本质与特征 本质：两原子之间形成_共用电子对_。 特征：具有_方向性_和_饱和_性。 (2)共价键类型 特别提醒 (1)只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电负 性相差很大(大于 1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。 (2)同种元素原子间形
3、成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。 (3)键参数 定义 键参数对分子性质的影响 键能越_大_，键长越_短_，化学键越强，越牢固，分子越稳定。 2配位键与配位化合物的结构 (1)配位键： 由 1 个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的_共价键_。 即： “电 子对给予接受键”称为配位键。 (2)配位键的表示方法 如：AB，其中 A 表示提供_孤电子对_的原子，B 表示提供_空轨道_的原子，即_接 受_电子对的原子。 (3)配位化合物 定义：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。组 成举例： 形成条件： 配位体有_孤电子对_ 中性
4、分子：如 H2O、NH3和 CO 等 离子：如 F 、Cl、CN等 中心离子有_空轨道_，如 Fe3 、Cu2、Zn2、Ag等 3键与键的判断方法 (1)依据轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为“”键，“肩并肩”重叠为“”键。 (2)依据单、双键进行判断：共价单键全是键，共价双键中含有一个键一个键；共价三 键中含有一个键和两个键。 (3)依据强度方式判断：键的强度较大，较稳定。键活泼，比较容易断裂(注意：NN 中的键强度较大)。 (4)由成键轨道类型判断。s 轨道形成的共价键全部是键；杂化轨道形成的共价键全部为 键。 4极性键与非极性键的判断 (1)看形成共价键的两原子：不同种元素的原子之间形成
5、的是极性共价键；同种元素的原 子之间形成的是非极性共价键。 (2)看电子对的偏移：有偏移的为极性键，无偏移的为非极性键。 (3)看电负性：成键原子电负性不同，即不同种元素形成的为极性键。 5等电子原理 _原子总数_相同、_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，它们 的许多性质_相似_，如 CO 和_N2_。 6常见的等电子体与空间构型 微粒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、
6、SO2 3、ClO 3AX326e 三角锥形 CO、N2AX10e 直线形 CH4、NH 4AX48e 正四面体形 7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构型，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(-Sn2)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、SO 2 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。 特别提醒 等电子体结构相同，物理性质
7、相近，但化学性质不同。 基础小题自测 1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)共价键的成键原子只能是非金属原子。() (2)在任何情况下，都是键比键强度大。() (3)所有分子中都存在化学键。() (4)气体单质中一定存在键，可能存在键。() (5)键比键的电子云重叠程度大，形成的共价键弱。() (6)H2O2分子中既有极性键，又有非极性键。() (7)CH4与 NH 4互为等电子体。() (8)H2分子中的共价键不具有方向性。() (9)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。() (10)通常键比键的电子云重叠程度大，形成的共价键强。() (11)ss 键与 sp 键的电子云形状对称
8、性相同。() (12)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的 2 倍。() (13)键能单独形成，而键一定不能单独形成。() (14)键可以绕键轴旋转，键一定不能绕键轴旋转。() (15)常温常压下 4.4 g 乙醛所含键数目为 0.7NA。() (16)CS2分子中键与键的数目之比是 21。() (17)Zn 的氯化物与氨水反应可形成配合物Zn(NH3)4Cl2， 1 mol 该配合物中含有键的数目 为 14NA。() (18)键长等于成键两原子的半径之和。() (19)乙炔分子中既有非极性键又有极性键，既有键又有键。() 2深度思考： (1)1 mol HOOCCH2CH2CHO 分子中含有_10
9、_mol 单键，_2_mol 双键；含有_2_mol 键，_12_mol 键。 (2)在Ag(NH3)2 中_NH3_的_N_原子提供孤电子对，_Ag_提供空轨道。 (3)用“”或“_HCl_HBr_HI，HC_HN_HO_HF。 键长：HF_HCl_HBr_HN_HO_HF。 分子稳定性：HF_HCl_HBr_HI，CH4_NH3_H2O_HClHBrHI B氧化性：I2Br2Cl2 C沸点：H2ONH3 D还原性：HIHBrHClHF 下列有关推断正确的是_A_。 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
10、的键能越大，其稳定性一定越强 在 HX 分子中，键长最短的是_HF_，最长的是_HI_；OO 键的键长_大于_(填“大 于”“小于”或“等于”)O=O 键的键长。 解析根据表中数据， 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，EHOENH，又因为 rOHBrHClHF，D 项正确。 由碳碳键的数据知 A 项正确；由 OO 键、O=O 键的键能知，B 项错误；CH 键的 键长大于 NH 键的键长，但是 NH 键的键能反而较小，C 项错误；由 CH、NH 的键
11、能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D 项错误。 对点集训 2(1)(2021天津高三检测)能用共价键键能大小来解释的是(D) A通常情况下，Br2呈液态，碘呈固态 BCH4分子是正四面体空间构型 CNH3分子内 3 个 NH 键的键长、键角都相等 DN2稳定性强于 O2 解析单质通常情况下的状态与键能大小无关；CH4分子是正四面体空间构型，与键角 键长有关，与键能无关；NH3分子内的 3 个 NH 键的键长、键角都相等与键能无因果关系； N2稳定性强于 O2，是因为氮气分子中的键能大于氧气分子中的键能，D 正确。 (2)(2021广西高三检测)NH3分子的立体构型是三角锥形，而不是正三角形
12、的平面结构， 其充分的理由是(C) A分子内 3 个 NH 键的键能相等 B分子内 3 个 NH 键的键长相等，键角相等 CNH3分子内 3 个 NH 键的键长相等，3 个键角都等于 107 DNH3分子内 3 个 NH 键的键长相等，3 个键角都等于 120 PH3与 NH3分子的立体构型相同，试比较(用“”或“”填空)： 键能：PH_NH，稳定性：PH3_NH3，得电子能力： P_NH3，酸性：H3PO4_P，故得电子能力：NP，非金属性：NP，再结合元素周期律知识可得出 相关结论。 微考点 3配位键及配位化合物 典例 3 (1)(2021山东潍坊高三检测)关于化学式为TiCl(H2O)5
13、Cl2H2O 的配合物， 下列说法中正确的是(C) A配体是 Cl 和 H2O，配位数是 8 B中心离子是 Ti4 ，配离子是TiCl(H2O)52 C内界和外界中 Cl 的数目比是 12 D加入足量 AgNO3溶液，所有 Cl 均被完全沉淀 解析在TiCl(H2O)5Cl2H2O 中，中心离子是 Ti3 ，配体是 Cl、H2O，配位数为 6，内 界和外界的 Cl 数目比是 12，配合物中，内界 Cl不与 Ag反应，外界中的 Cl与 Ag反应， A、B、D 错误。 (2)(2021湖北黄冈模拟)向盛有 CuSO4水溶液的试管里加入氨水，首先形成蓝色沉淀， 继续加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明
14、溶液，加入乙醇时，析出深蓝色的晶体。 则：A“首先形成蓝色沉淀”对应的离子方程式为_Cu2 2NH3H2O=Cu(OH)2 2NH 4_。 B实验过程中出现的“深蓝色的透明溶液”和“深蓝色的晶体”都是因为存在配离子 _Cu(NH3)42 _(填离子符号)。该配离子中存在的化学键有_共价键(或极性键)、配位键_；其 配体的中心原子的杂化类型为_sp3_。 Cu2 可形成多种配合物， 与 Cu2形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是_具有孤 电子对_。 已知 NF3与 NH3的空间构型都是三角锥形，但 NF3不易与 Cu2 形成配离子，其原因是 _F 的电负性比 N 大，NF 成键电子对向 F
15、偏移，导致 NF3中 N 原子核对其孤电子对的吸引 能力增强，难以形成配位键，故 NF3不易与 Cu2 形成配离子_。 解析硫酸铜溶液中加入氨水，先发生复分解反应，生成硫酸铵和氢氧化铜沉淀，然 后过量的氨水和氢氧化铜反应生成四氨合铜配离子，配离子中氨和铜之间是配位键，氨中氮 和氢原子间是极性共价键；配体氨中氮原子为 sp3杂化。 Cu2 具有空轨道，需要其他原子提供孤电子对形成配位键。 NF3与 NH3的差别在于前者氮元素呈3 价，后者氮元素呈3 价，分子中共用电子对 偏向不同，因此 NH3作配体能力比 NF3强得多，NF3不易与 Cu2 形成配离子。 对点集训 3(2021天津高三检测)以下
16、微粒含配位键的是(C) N2H 5CH4OH NH 4Fe(CO)5 Fe(SCN)3H3O Ag(NH3)2OHB(OH)4 AB CD全部 解析H 与 N2H4中的 1 个 N 原子形成配位键；CH4中只含共价键；OH中含极 性共价键；NH 4中 H 与 NH3中的 N 原子形成配位键；Fe 原子与 CO 形成配位键；Fe3 与 SCN形成配位键；H3O中 H与 H2O 中的 O 原子形成配位键；Ag与 NH3分子形成 配位键；B(OH)4 是 3 个 OH与 B 原子形成共价键，还有 1 个 OH中的 O 与 B 原子形成 配位键。 (2)(2021山东滨州高三检测)K 、Fe3、F三种
17、离子组成的化合物 K3FeF6，其中化学键 的类型有_离子键、配位键_；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_FeF63 _， 配体是_F _。 锌的氯化物与氨水反应可形成配合物Zn(NH3)4Cl2， 1 mol 该配合物中含有键的数目为 _166.021023_。 若 BCl3与 XYm通过 B 原子与 X 原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供 孤电子对的原子是_X_。 解析Zn(NH3)42 中 Zn 与 NH3之间以配位键相连，共 4 个键，加上 4 个 NH3的 12 个键，共 16 个键，即 1 mol 配合物中共有 16NA个键。 在 BCl3分子中 B 原子最
18、外层的 3 个电子与 Cl 原子形成键，所以在该配合物中提供孤 电子对的应该是 X 原子，B 原子提供空轨道。 微考点 4等电子体及其应用 典例 4 (1)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(B) ACH4和 NH 4是等电子体，键角均为 60 BNO 3和 CO 2 3是等电子体，均为平面三角形结构 CH3O 和 PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 DB3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 解析甲烷是正四面体形结构， 键角是 10928， A 项错误； NO 3和 CO 2
19、3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，不互为等电子体，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。 (2)写出与 CO 分子互为等电子体的两种离子的化学式_CN 、C2 2_。 CH 3的空间构型为_三角锥形_，与其互为等电子体的分子的电子式为_， 与其互为等电子体的一种阳离子的电子式为_。 写出与 NO 3互为等电子体的一种非极性分子的化学式_SO3_。 已知 CO2为直线形结构， SO3为平面正三角形结构， NF3为三角锥形结构， 请推测 COS、 CO2 3、PCl3的空间构型分别为_直线
20、形_、_平面正三角形_、_三角锥形_。 解析CO 分子中价电子数为 10，故 CN 、C2 2与其互为等电子体。 CH 3与 NH3互为等电子体，故结构相似，因此 CH 3为三角锥形；水合氢离子(H3O )也 与 CH 3、NH3互为等电子体。 NO 3与 SO3价电子数相同，二者互为等电子体； COS 与 CO2价电子总数相等，二者互为等电子体，结构相似；SO3与 CO 2 3互为等电子 体，结构相似；NF3与 PCl3互为等电子体，二者结构相似。 对点集训 4 (1)(2021宜昌模拟)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
21、相似的是(B) ACS2与 NO2BC6H6与 B3N3H6 CH2O 与 NH3DPCl3与 BF3 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 空间结构不相似，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，则其空间结构相似，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，则其空间结构 不相似，D 错误。 (2)(2021广西南宁调研)根据等电子原理判断，下列说法错误的是(B) AB3N3H6分子中所有原子均在同一平
22、面上 BB3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应 CH3O 和 NH3是等电子体，均为三角锥形 DCH4和 NH 4是等电子体，均为正四面体形 解析B3N3H6和苯是等电子体，二者结构相似，分子中所有原子处于同一平面上，则 B3N3H6分子中不存在双键，A 正确，B 错误；C 项，H3O 和 NH3是等电子体，根据氨气分子 的立体构型判断水合氢离子的立体构型为三角锥形，C 正确；D 项，CH4和 NH 4是等电子体， 根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型为正四面体形，故 D 正确。 考点二分子的立体构型 核心知识梳理 1价层电子对互斥理论 (1)理论要点 价层电子对在空间上彼此相距最远时
23、，排斥力_最小_，体系的能量_最低_。 孤电子对的排斥力较大，孤电子对_越多_，排斥力越强，键角_越小_。 (2)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。 (3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 价层电 子对数 成键 对数 孤电子 对数 电子对立 体构型 分子立体构型实例键角 220直线形_直线_形 BeCl2 CO2 180 3 30 三角形 _平面三角_形BF3120 21_V_形SnB
24、r2105 4 40 四面体形 _正四面体_形CH410928 31_三角锥_形NH3107 22_V_形H2O105 2杂化轨道理论 (1)杂化轨道的定义：在外界条件的影响下，原子内部能量_相近_的原子轨道重新组合的 过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。 (2)杂化轨道的类型与分子立体构型的关系 (3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成键和容纳孤电子对，所以有公式： 杂化轨道数中心原子的孤电子对数中心原子的键个数。 代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型 CO2022_sp_ CH2O033_sp2_ CH4044_sp3_ SO
25、2123_sp2_ NH3134_sp3_ H2O224_sp3_ (4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断 分子组成 (A 为中心原子) 中心原子的 孤电子对数 中心原子的 杂化方式 分子空间构型示例 AB2 0sp_直线形_BeCl2 1sp2_V 形_SO2 2sp3_V 形_H2O AB3 0sp2_平面三角形_BF3 1sp3_三角锥形_NH3 AB40sp3_正四面体形_CH4 3.判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法 (1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。 若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子或离子的中心原子发生 sp3 杂化。 若杂化轨道在空间的分布呈平
26、面三角形，则分子或离子的中心原子发生 sp2杂化。 若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子或离子的中心原子发生 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 109.5，则分子或离子的中心原子发生 sp3杂化；若杂化轨道之 间的夹角为 120，则分子或离子的中心原子发生 sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为 180，则 分子或离子的中心原子发生 sp 杂化。 (3)根据等电子原理进行判断。 如 CO2是直线形分子，CNS 、N 3与 CO2是等电子体，所以这些离子构型均为直线形， 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
27、数为 4，是 sp3杂化，价电子对数为 3，是 sp2杂化，价电子对数为 2，是 sp 杂化。 (5)根据分子或离子中有无键及键数目判断。 如没有键为 sp3杂化，含一个键为 sp2杂化，含两个键为 sp 杂化。 4判断分子或离子立体构型“三步曲” 第一步：确定中心原子上的价层电子对数 a 为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，b 为非中心原子所能接受的电子数，x 为非 中心原子的原子个数。 如NH 4的中心原子为N， a51， b1， x4， 所以中心原子孤电子对数1 2(axb) 1 2(4 41)0。 第二步：确定价层电子对的立体构型 由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地
28、相互远离，这样已知价层电 子对的数目，就可以确定它们的立体构型。 价层电子对数为 4，为四面体形；价层电子对数为 3，为平面三角形；价层电子对数为 2， 为直线形 第三步：分子或离子立体构型的确定 价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤 电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。 基础小题自测 1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)CH4、CH2=CH2、CHCH 分子中的碳原子均采用 sp3杂化。() (2)分子中中心原子通过 sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构。() (3)杂化轨道只用于形成键或用
29、于容纳未参与成键的孤电子对。() (4)N2分子中 N 原子没有杂化，分子中有 1 个键、2 个键。() (5)NH3分子为三角锥形，N 原子发生 sp2杂化。() (6)HCHO 分子中碳原子为 sp2杂化，分子为平面三角形。() (7)SO 2 4中中心原子孤电子对数为 0，中心原子为 sp3杂化。() (8)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。() (9)中心原子是 sp 杂化的，其分子构型不一定为直线形。() (10)价层电子对互斥理论中，键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。() (11)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为 sp2杂化。() 2深度思考： (1)比
30、较键角大小(填“”“”或“”)。 H2O_H3O NH3_SO2 3NH3_PH3NF3_NCl3 (2)甲醇分子内碳原子的杂化方式为_sp3_，甲醇分子内的 OCH 键角_小于_(填 “大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的 OCH 键角。 氯丙烯分子()中碳原子轨道杂化类型是_sp3和 sp2_。 在 BF3分子中，FBF 的键角是_120_，硼原子的杂化轨道类型为_sp2_，BF3和过 量 NaF 作用可生成 NaBF4，BF 4的立体构型为_正四面体形_。 SO 2 4的立体构型是_正四面体形_，其中硫原子的杂化轨道类型是_sp3_。 (3)写出下列分子或离子的中心原子的价层电子对数、
31、杂化类型、立体构型。 NCl3H3O CO2 3NO 3 (4)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。 提示(1)H2O 中孤电子对比 H3O 多， 键角小； NH3中孤电子对比 NH 4多， 键角小； CO 2 3的 C 为 sp2杂化，键角约为 120，SO 2 3的 S 为 sp3杂化，键角约为 10928；键长 NHPH，NH3中键角大；键长 NFNCl，NF3中键角大。 答案(3)31 2(531)4，sp 3杂化，三角锥形。 31 2(6131)4，sp 3杂化，三角锥形。 31 2(4232)3，sp 2杂化，平面三
32、角形。 31 2(5132)3，sp 2杂化，平面三角形。 (4)CH4分子中的 C 原子没有孤电子对，NH3分子中氮原子上有 1 个孤电子对，H2O 分子 中氧原子上有 2 个孤电子对，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。 考点突破提升 微考点 1粒子构型的判断 典例 1 (2021河北衡水模拟)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或 离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是(C) ASO2、CS2、HI 都是直线形的分子 BBF3键角为 120，SnBr2键角大于 120 CHCHO、BF3、SO3都是平面三角形的分子 DPCl3、
33、NH3、PCl5都是三角锥形的分子 解析SO2是 V 形分子，CS2、HI 是直线形的分子，A 错误；BF3键角为 120，是平面 三角形结构， 而 Sn 原子价电子数是 4， 在 SnBr2中 Sn 与 Br 形成 2 个键， 还有一对孤电子对， 对成键电子有排斥作用，使键角小于 120，B 错误；HCHO、BF3、SO3都是平面三角形分子， C 正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而 PCl5是三角双锥形分子，D 错误。 对点集训 1(2021经典习题汇编)完成下列填空。 (1)根据价层电子对互斥理论，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数不 同于其他分子的是_H2
34、S_。 (2)X 射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在 I 3离子。I 3离子的几何构型为_V 形_。 (3)氨分子的空间构型为_三角锥形_。 (4)AsCl3分子的立体构型为_三角锥形_。 (5)SO 2 4的空间构型为_正四面体_(用文字描述)。 解析(1)根据价层电子对互斥理论判断，H2S 的中心原子 S 的价层电子对数为 2 612 2 4，而 SO2的中心原子 S 的价层电子对数为 2622 2 3；SO3的中心原子 S 的价 层电子对数为 3623 2 3，故中心原子价层电子对数不同于其他分子的是 H2S。 (2) 3可改写为 2，中心原子的价层电子对数键电子对数孤电子对数2 7
35、112 2 4，价层电子对互斥模型为正四面体，中心原子的孤电子对数为7112 2 2，几何构型为 V 形。 (3)氨分子的中心原子为 N，键数为 3，孤电子对数531 2 1，价层电子对数为 31 4，依据 VSEPR 理论知，氨分子的空间构型为三角锥形。 (4)AsCl3分子的价层电子对数键电子对数孤电子对数3531 2 4， 由于有一对 孤电子对，分子空间构型为三角锥形。 (5)SO 2 4的中心原子为 S，键数为 4，孤电子对数6224 2 0，价层电子对数为 4 04，依据 VSEPR 理论知，SO 2 4的空间构型为正四面体形。 微考点 2杂化轨道类型的判断 典例 2 (2021湖北
36、十堰模拟)氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成， 已知其阴离子的立体构型为平面三角形，则其阳离子的立体构型和阳离子中氮的杂化方式为 (A) A直线形sp 杂化BV 形sp2杂化 C三角锥形sp3杂化D平面三角形sp2杂化 解析氮的最高价氧化物为 N2O5， 根据 N 元素的化合价为5 和原子组成可知， 阴离子 为 NO 3、阳离子为 NO 2，NO 2中 N 原子形成了 2 个键，孤电子对数目为 0，所以杂化类型 为 sp，立体构型为直线形，故 A 项正确。 (2)(2021经典习题汇编)完成下列填空。 I 3离子中心原子的杂化形式为_sp3_。 CO2和 CH3OH 分子中 C 原子
37、的杂化形式分别为_sp_和_sp3_。 NH3中 N 原子的杂化类型为_sp3_。 ZnCO3中，C 原子的杂化形式为_sp2_。 固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中 S 原子的杂化轨道类型为_sp3_。 解析I 3中心原子的价层电子对数键电子对数孤电子对数27112 2 4，为 sp3杂化。 CO2和 CH3OH 分子中 C 原子的价层电子对数分别为 2 和 4， 所以杂化形式分别为 sp 和 sp3。 氨分子的中心原子为 N，键数为 3，孤电子对数531 2 1，价层电子对数为 31 4，则氮原子采取 sp3杂化。 CO 2 3中 C 的价层电子对数为4232 2 33，则 C
38、 为 sp2杂化。 SO3分子形成三聚分子之中 S 原子形成 4 个共价键，因此为 sp3杂化。 对点集训 2回答下列问题： (1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是_sp3_、 _sp3_。乙二胺能与 Mg2 、Cu2等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_乙二胺的两个 N 提 供孤电子对给金属离子形成配位键_，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_Cu2 _(填“Mg2 ”或“Cu2”)。 (2)抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为_sp3、sp2_；推测抗 坏血酸在水中的溶解性：_易溶于水_(填“难溶于水”或“易溶于水
39、”)。 (3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是_正四面体_、中心 原子的杂化形式为_sp3_。LiAlH4中，存在_AB_(填标号)。 A离子键B键 C键D氢键 (4)中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面 创伤。ZnCO3中，阴离子空间构型为_平面三角形_，C 原子的杂化形式为_sp2_。 解析(1)乙二胺中 N 形成 3 个单键，含有 1 个孤电子对，属于 sp3杂化；C 形成 4 个单 键，不存在孤电子对，也是 sp3杂化；由于乙二胺的两个 N 可提供孤电子对与金属离子形成配 位键，因此乙二胺能与 Mg2 、C
40、u2等金属离子形成稳定的环状离子，由于铜离子的半径较大 且含有的空轨道多于镁离子，因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 Cu2 。 (2)根据抗坏血酸的分子结构，该结构中有两种碳原子，分别是全形成单键的碳原子和形 成双键的碳原子，全形成单键的碳原子为 sp3杂化，形成双键的碳原子为 sp2杂化；根据抗环 血酸分子结构，分子中含有 4 个OH，能与水形成分子间氢键，因此抗坏血酸易溶于水。 (3)LiAlH4中的阴离子是 AlH 4，中心原子铝原子含有的价层电子对数键电子对数孤 电子对数404，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是 sp3杂化。阴、 阳离子间存在离子键，Al 与
41、H 之间还有共价单键(即键)，不存在键和氢键。 (4)CO 2 3中碳原子的价层电子对数为42 2 3，故碳原子是 sp2杂化，且无孤电子对，故 CO 2 3的空间构型为平面三角形。 萃取精华： “三方法”判断分子中心原子的杂化类型 根据价层电子对数判断 价层电子对数234 杂化类型spsp2sp3 根据结构(简)式判断 在结构(简)式中，若 C、N 等原子形成单键时为 sp3杂化、双键时为 sp2杂化、三键时为 sp 杂化。 根据等电子原理进行判断 如 CO2是直线形分子，CNS 、N 3与 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。 考点三分子间作用力与分子性
42、质 核心知识梳理 1分子间作用力 (1)定义：物质分子间普遍存在的一种_相互作用力_。 (2)分类 (3)范德华力与物质性质 定义 固态和液态分子之间普遍存在的一种_相互作用力_，范德华力约比化 学键的键能小 12 个数量级 实质范德华力的实质是_电性_作用，无饱和性和_方向性_ 影响范德 华力的因素 一般来说，结构和组成相似的物质，随着_相对分子质量_的增大，范 德华力逐渐增强 范德华力与 物质的性质 范德华力主要影响物质的_熔点_、沸点等物理性质 (4)氢键与物质性质 定义 已经与_电负性很强_的原子形成共价键的_氢原子_与另一个_电负性很强 _的原子之间的作用力，称为氢键 表达方式 用
43、AHB 表示(A、B 是电负性很大的原子，一般为 N、O、F 三种元素的 原子，A、B 可以相同，也可以不同)。 形成条件 氢原子两边的 A 原子和 B 原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的_原 子半径_ 特征具有一定的_方向_性和_饱和_性 对物质性 质的影响 主要表现为物质的熔点和沸点_升高_，对物质的电离、溶解等也产生影响 分类氢键有_分子内氢键_和分子间氢键 注意：同分异构体中，存在分子间氢键的比存在分子内氢键的化合物的熔、沸点高。 2分子的极性 (1)非极性分子与极性分子的判断 (2)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系 类型实例键的极性立体构型分子极性 X2H2、N2非极性键
44、直线形非极性分子 XYHCl、NO极性键直线形_极性分子_ XY2 (X2Y) CO2、CS2极性键直线形_非极性分子_ SO2极性键V 形极性分子 H2O、H2S极性键V 形_极性分子_ XY3 BF3极性键平面三角形非极性分子 NH3极性键三角锥形_极性分子_ XY4CH4、CCl4极性键正四面体形_非极性分子_ (3)分子的溶解性。 “相似相溶”的规律：非极性溶质一般能溶于_非极性溶剂_，极性溶质一般能溶于_ 极性溶剂_。若能形成氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性_越好_。 “相似相溶”还适用于分子结构的相似性， 如乙醇和水_互溶_(C2H5OH 和 H2O 中的羟 基相近)
45、，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 如果溶质与水发生反应，将增大物质的溶解度，如 SO2等。 4无机含氧酸分子的酸性。 对于同一元素的无机含氧酸来说：该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。 无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素 R 相同，则 n 值越大，R 的正电性越_高_， 导致 ROH 中 O 的电子向_R_偏移， 在水分子的作用下越_易_电离出 H ， 酸性越_强_， 如 H2SO3_H2SO4，HClO_HClO2_HClO3_HClO4。 5分子的手性 (1)手性异构(对映异构)：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一 样互为_镜像_，却在三维空间里_不能
46、重叠_的现象。 (2)手性分子：具有_手性异构_体的分子。 (3)手性碳原子：在有机物分子中，连有_四_个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原 子的分子是手性分子，如。 基础小题自测 1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。 (1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。() (2)非极性分子中，一定含有非极性共价键。() 提示CH4、CO2，是非极性分子，但分子中只含极性键。 (3)极性分子中一定不含有非极性共价键。() 提示极性分子中可能含非极性键。如 H2O2为极性分子，但含有非极性共价键 OO 键。 (4)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即 CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而
47、 增大。() (5)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。() (6)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。() (7)H2O 比 H2S 稳定是因为水分子间存在氢键。() (8)可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子与水分子形成了氢键。() (9)氢键的存在一定使物质的熔、沸点升高。() (10)氢键具有方向性和饱和性。() (11)高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性。() (12)邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点。() (13)卤素氢化物中，HCl 的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小。() (14)因为碳氢键键能小于碳氧键，所以 CH4熔点低于 CO2。
48、() (15)BCl3与 NCl3均为三角锥形，为极性分子。() (16)H2O2分子间存在氢键。() (17)为手性分子。() (18)氨水中氨分子与水分子间形成了氢键。() 2(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_GeCl4、GeBr4、GeI4 的熔、沸点依次升高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增 强_。 GeCl4GeBr4GeI4 熔点/ 49.526146 沸点/ 83.1186约 400 (2)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。 Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是_正四面体_。 在Ni(NH3)62 中 N
49、i2与 NH3 之间形成的化学键称为_配位键_，提供孤电子对的成键 原子是_N_。 氨的沸点_高于_(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_NH3分子间可形成氢键_； 氨是_极性_(填“极性”或“非极性”)分子，中心原子的轨道杂化类型为_sp3_。 3按照要求填空： (1)H2O 在乙醇中的溶解度大于 H2S，其原因是_水分子与乙醇分子之间能形成氢键_。 (2)已知苯酚()具有弱酸性，其 K1.110 10；水杨酸第一级电离形成的离子 能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数 K2(水杨酸)_”或“氢键范 德华力_；的沸点比高，原因是_形成分子内氢键，而 形成分子间氢键，分子间
50、氢键使分子间作用力增大_。 4深度思考： (1)NH3极易溶于水的因素有哪些？ (2)下列事实与氢键的形成有关，试分析其中氢键的类型。 冰的硬度比一般的分子晶体的大； 甘油的黏度大； 邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15.9倍， 对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0.44 倍； 氨气极易溶于水； 氟化氢的熔点高于氯化氢。 提示(1)NH3分子和 H2O 分子都是极性分子，相似相溶；NH3分子与 H2O 分子之 间形成氢键；NH3与 H2O 反应生成 NH3H2O。 (2)、中存在分子间氢键；邻羟基苯甲酸中存在分子内氢键，对羟基苯甲酸中 存在分子间氢键；氟化氢中存在分子间氢键，氯化氢中没有氢键。
