1、第第 54 讲讲分子结构与性质分子结构与性质 复习目标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立体构型。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。 考点一考点一共价键及其参数共价键及其参数 1本质 在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。 2特征 具有饱和性和方向性。 3分类 分类依据类型 形成共价键的原 子轨
2、道重叠方式 键电子云“头碰头”重叠 键电子云“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 原子间共用电子 对的数目 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 三键原子间有三对共用电子对 特别提醒(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原 子的电负性相差很大(大于 1.7)时，不会形成共用电子对，而形成离子键。 (2)同种非金属元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种非金属元素原子间形成的共价键 为极性键。 4键参数 (1)概念 (2)键参数对分子性质的影响 键能越大，键长越短，分子越稳定。 5
3、等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。等电子体具有相似的结构特 征(立体结构和化学键类型)及相近的性质。确定等电子体的方法(举例)： CO 把 O 换成前一个原子N 少了 1 个电子，再得 1 个电子 CN 把 N 换成前一个原子C 少了 1 个电子，再得 1 个电子 C2 2 CO 把 C 换成后一个原子N多 1 个电子 把 O 换成前一个原子N少 1 个电子 N2 变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号方法示例 1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上 下交换，即可得到相应的等电子体 CO2与 CS2 O3与 SO2 2 横换：换相邻主族元
4、素，这时候价电子发生变 化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与 CO 3 可以将分子变换为离子， 也可以将离子变换为 分子 O3与 NO 2 CH4与 NH 4 CO 与 CN (1)共价键的成键原子只能是非金属原子() 错因：AlCl3中是共价键。 (2)在任何情况下，都是键比键强度大() 错因：在 N2分子中，键大于键。 (3)s-s 键与 s-p 键的电子云形状对称性相同() (4)键能单独形成，而键一定不能单独形成() (5)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() 错因：均比 3 倍、2 倍小。 (6)所有的共价键都有方向性() 错因：s-s_键无方向性
5、。 1NN 键的键能为 946 kJmol 1，NN 键的键能为 193 kJmol1，则一个键的平均键能 为_，说明 N2中_键比_键稳定(填“”或“”)。 答案376.5 kJmol 1 解析键的平均键能为946193kJmol 1 2 376.5 kJmol 1，所以 N2中键比键稳定。 2结合事实判断 CO 和 N2相对活泼的是_，试用下表中的键能数据解释其相对 活泼的原因：_。 COCOC=OCO 键能/(kJmol 1) 357.7798.91 071.9 N2NNN=NNN 键能/(kJmol 1) 154.8418.4941.7 答案CO断开 CO 分子的第一个化学键所需要的能
6、量(273.0 kJmol 1)比断开 N2 分子的第 一个化学键所需要的能量(523.3 kJmol 1)小 解析由断开 CO 分子的第一个化学键所需要的能量(1 071.9798.9) kJmol 1273.0 kJ mol 1比断开 N2分子的第一个化学键所需要的能量(941.7418.4) kJmol1523.3 kJmol1 小，可知 CO 相对活泼。 题组一用分类思想突破化学键的类别 1在下列物质中：HCl、N2、NH3、Na2O2、H2O2、NH4Cl、NaOH、Ar、 CO2、C2H4 (1)只存在非极性键的分子是_；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
7、_(填序号，下同)。 (2)只存在单键的分子是_，存在三键的分子是_，只存在双键的分子是 _，既存在单键又存在双键的分子是_。 (3)只存在键的分子是_，既存在键又存在键的分子是_。 (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)(2)(3)(4) (5) 2现有以下物质：HF，Cl2，H2O，N2，C2H4，C2H6，H2，H2O2， HCN(HCN)。只有键的是_(填序号，下同)；既有键，又有键的是_； 含有由两个原子的 s 轨道重叠形成的键的是_； 含有由一个原子的 s 轨道与另一个原 子的 p 轨道重叠形成的键的是_；含
8、有由一个原子的 p 轨道与另一个原子的 p 轨道 重叠形成的键的是_。 答案 (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 价单键全为键，双键中有一个键和一个键，三键中有一个键和两个键。 题组二键参数及应用 3(2019南京期末)已知几
9、种共价键的键能如下： 化学键HNNNClClHCl 键能/kJmol 1 390.8946242.7431.8 下列说法错误的是() A键能：NNN=NNN BH(g)Cl(g)=HCl(g)H431.8 kJmol 1 CHN 键能小于 HCl 键能，所以 NH3的沸点高于 HCl D2NH3(g)3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g) H463.9 kJmol 1 答案C 解析A 项，三键键长小于双键键长小于单键键长，键长越短，键能越大，所以键能：NN N=NNN，正确；B 项，H(g)Cl(g)=HCl(g)的焓变为 HCl 键能的相反数，则H 431.8 kJmol 1，正确；C 项
10、，NH3的沸点高于 HCl 是由于 NH3形成分子间氢键，而 HCl 不能，键能不是主要原因，错误；D 项，根据HE(反应物)E(生成物)，则 2NH3(g) 3Cl2(g)=N2(g)6HCl(g)H6E(NH)3E(ClCl)E(NN)6E(HCl)463.9 kJmol 1，正确。 4已知键能、键长部分数据如下表： 共价键ClClBrBrIIHFHClHBrHIHO 键能 (kJmol 1) 242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8 键长(pm)19822826796 共价键CCC=CCCCHNHN=OOOO=O 键能 (kJmol 1) 347.7615
11、812413.4390.8607142497.3 键长(pm)154133120109101 (1)下列推断正确的是_(填字母，下同)。 A稳定性：HFHClHBrHI B氧化性：I2Br2Cl2 C沸点：H2ONH3 D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的稳定性：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_；OO 键的键长_(填 “大于”“小于”或“等于)O=O 键的键长。 答案(1)ACD(2)A(3)HFHI大
12、于 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，EHOENH，又因为 rOrN，则 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 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 的键能知，CH4的键 能较大，而稳定性较弱，D 项错误。 (1)分
13、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、键角决定了分子的立体构型。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。 (2)反应热与键能：H反应物总键能生成物总键能。 题组三等电子原理 5原子数相同、价电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质 相近。 (1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是_和 _；_和_。 (2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各 原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期 元素组成的物质中，与
14、 NO 2互为等电子体的分子有_、_。 答案(1)N2CON2OCO2(2)SO2O3 解析(1)仅由第二周期元素组成的共价分子，即 C、N、O、F 组成的共价分子中，如：N2 与 CO 电子总数均为 14 个电子，N2O 与 CO2电子总数均为 22 个电子。 (2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，即可互称为等电子体，NO 2为 三原子，各原子最外层电子数之和为 562118，SO2、O3也为三原子，各原子最外层 电子数之和为 6318。 6按要求回答下列问题 (1)CaCN2中阴离子为 CN2 2，与 CN 2 2互为等电子体的分子有 N2O 和_(填化学式)，由 此可
15、以推知 CN 2 2的立体构型名称为_。 (2)已知 ClO 2为 V 形，中心氯原子周围有四对价层电子。写出一个 ClO 2的等电子体： _。 (3)已知 CS2与 CO2分子结构相似，CS2的电子式是_。 (4)H3O 的立体构型名称为_。 (5)CO 与 N2结构相似，CO 分子内键与键的个数之比为_。 答案(1)CO2直线形(2)Cl2O(或 OF2)(3)(4)三角锥形(5)12 7等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如 N2和 CO 为等电子体。下表 为部分元素等电子体分类、立体构型表。 等电子体类型代表物质立体构型名称 4 原子 24 电子等电子体SO3平面三角形
16、4 原子 26 电子等电子体SO2 3 三角锥形 5 原子 32 电子等电子体CCl4正四面体形 6 原子 40 电子等电子体PCl5三角双锥形 7 原子 48 电子等电子体SF6八面体形 试回答： (1)写出下面物质分子或离子的立体构型名称： BrO 3_，CO2 3_，ClO 4_。 (2)由第二周期元素组成，与 F2互为等电子体的离子有_。 (3)SF6的立体构型如图 1 所示，请再按照图 1 的表示方法在图 2 中表示 OSF4分子中 O、S、F 原子的空间位置。已知 OSF4分子中 O、S 间为共价双键，S、F 间为共价单键。 答案(1)三角锥形平面三角形正四面体形(2)O2 2 (
17、3) 解析(1)BrO 3为四原子 26 电子体，与 SO 2 3互为等电子体，由表格信息可知二者的立体构 型为三角锥形；CO 2 3为四原子 24 电子体，与 SO3互为等电子体，由表格信息可知二者的立 体构型为平面三角形；ClO 4为五原子 32 电子体，与 CCl4互为等电子体，由表格信息可知二 者的立体构型为正四面体形。 (2)F2为双原子 14 电子体，所以在与 F 同周期元素中，与 F2互为等电子体的离子为 O2 2。 (3)SF6为七原子 48 电子体，立体构型为八面体形，OSF4为六原子 40 电子体，其立体构型为 三角双锥形。 常见等电子体及立体构型 等电子体类型常见等电子体
18、立体构型 二原子 10 电子(价电子，下同)CO、N2、CN 、C2 2直线形 二原子 14 电子F2、O2 2、Cl2直线形 三原子 8 电子H2O、H2S、NH 2V 形 三原子 16 电子CO2、N2O、CNO 、N 3、直线形 SCN 、HgCl2、BeCl2(g) 三原子 18 电子O3、SO2、NO 2V 形 四原子 8 电子NH3、PH3、H3O 三角锥形 四原子 24 电子SO3(g)、CO2 3、NO 3、BF3平面三角形 四原子 26 电子SO2 3、ClO 3、BrO 3、IO 3、XeO3三角锥形 五原子 8 电子CH4、SiH4、NH 4、BH 4正四面体形 五原子
19、32 电子CCl4、SiF4、SiO4 4、SO2 4、ClO 4、PO3 4正四面体形 十二原子 30 电子C6H6、N3B3H6(俗称无机苯)平面六边形 七原子 48 电子AlF3 6、SiF2 6、PF 6、SF6八面体形 考点二考点二分子的立体构型分子的立体构型 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，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)
20、，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)示例分析 价层电 子对数 键电子对数 孤 电 子 对数 电子对立体 构型名称 分子立体构 型名称 实例 220直线形直线形CO2 3 30 三角形 平面三角形BF3 21V 形SO2 4 40 四面体形 正四面体形CH4 31三角锥形NH3 22V 形H2O 2.杂化轨道理论 (1)理论要点 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。 杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构也不同。 (2)杂化轨道与分子立体构型的关系 杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体
21、构型名称实例 sp2180直线形BeCl2 sp23120平面三角形BF3 sp3410928四面体形CH4 3.配位键 (1)孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 (2)配位键 配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。 配位键的表示：常用“”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如 NH 4可表 示为，在 NH 4中，虽然有一个 NH 键形成过程与其他 3 个 NH 键形成 过程不同，但是一旦形成之后，4 个共价键就完全相同。 (3)配合物 如Cu(NH3)4SO4 配体有孤电子对，如 H2O、NH3、CO、F 、Cl、CN等。 中心原
22、子有空轨道，如 Fe3 、Cu2、Zn2、Ag等。 (1)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() 错因：如 NH3、H2O 中心原子均为 sp3杂化，但分子构型均不是正四面体结构。 (2)中心原子是 sp 杂化的，其分子构型一定为直线形() (3)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() (4)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越大() 错因：孤电子对越多，孤电子对的排斥作用越强，键角越小。 1(1)填表 序号物质 中心原 子上的 孤电子 对数 价层 电子 对数 VSEPR 模型名称 分子或离子的 立体构型名称 中心原子 杂化
23、类型 CS2 HCHO NCl3 SO2 4 H3O 答案02直线形直线形sp 03平面三角形平面三角形sp2 14四面体形三角锥形sp3 04正四面体形正四面体形sp3 14四面体形三角锥形sp3 (2)比较下列分子或离子中键角大小。 H2O_H3O ，NH3_NH 4。 SO3_CCl4，CS2_SO2。 答案 解析H2O 与 H3O ，NH3与 NH 4的中心原子均采用 sp3杂化，孤电子对数越多，排斥力 越大，键角越小。 杂化不同，键角不同。 2NH3分子中HNH 键角为 107，而配离子Zn(NH3)62 中HNH 的键角为 10928，配 离子Zn(NH3)62 HNH 键角变大的
24、原因是_。 答案NH3分子中 N 原子的孤电子对进入 Zn2 的空轨道形成配离子后，原孤电子对对 NH 键的成键电子对的排斥作用变为成键电子对之间的排斥，排斥作用减弱 题组一价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的理解应用 1根据价层电子对互斥理论填空： (1)OF2分子中，中心原子上的键电子对数为_，孤电子对数为_，价层电子对数 为_，中心原子的杂化方式为_杂化，VSEPR 模型为_，分子的立 体构型为_。 (2)BF3分子中，中心原子上的键电子对数为_，孤电子对数为_，价层电子对 数为_，中心原子的杂化方式为_杂化，VSEPR 模型为_，分子的 立体构型为_。 答案(1)224sp3四面体形V
25、形 (2)303sp2平面三角形平面三角形 解析(1)O 原子最外层有 6 个电子，F 原子最外层有 7 个电子。OF2分子中， O 和 F 之间形 成单键，中心原子为 O 原子，与 2 个 F 原子形成键，故键电子对数为 2，孤电子对数为(6 2)2222，价层电子对数为键电子对数与孤电子对数之和，即 224，中心原子 的杂化方式为 sp3杂化，VSEPR 模型为四面体形，分子的立体构型为 V 形。 (2)B 的最外层有 3 个电子，F 的最外层有 7 个电子。BF3分子中，中心原子上的键电子对数 为 3，孤电子对数为 0，价层电子对数为 3，中心原子的杂化方式为 sp2杂化，VSEPR 模
26、型为 平面三角形，分子的立体构型为平面三角形。 2为了解释和预测分子的立体构型，科学家提出了价层电子对互斥(VSEPR)模型。 (1)利用 VSEPR 理论推断 PO 3 4的 VSEPR 模型是_。 (2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有 1 个碳原子和 3 个氢原子。请依据下面 给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式： 甲：_； 乙：_。 (3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式： 平面三角形分子： _， 三角锥形分子：_，四面体形分子：_。 (4)写出 SO3常见的等电子体的化学式，一价阴离子：_(写出一种，下同)；二价阴离 子：_，它们的中心原子采用的
27、杂化方式都是_。 答案(1)正四面体形 (2)CH 3CH 3 (3)BF3NF3CF4 (4)NO 3CO2 3sp2 3BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下，请写 出单体、二聚体和多聚体中 Be 的杂化轨道类型： (1)ClBeCl：_； (2)：_； (3)：_。 答案(1)sp 杂化(2)sp2杂化(3)sp3杂化 “五方法”判断分子中中心原子的杂化类型 (1)根据杂化轨道的立体构型判断 若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生 sp3杂化。 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。 若杂化
28、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 10928，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)根据等电子原理进行判断 如 CO2是直形线分子，CNS 、N 3与 CO2互为等电子体，所以其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，为 3 是 sp2杂化，为 2，则是 sp 杂化。 (5)根据
29、分子或离子中有无键及键数目判断 如没有键为 sp3杂化，含 1 个键为 sp2杂化，含 2 个键为 sp 杂化。 题组二配合物理论的理解应用 4 (1)配位化学创始人维尔纳发现， 取 CoCl36NH3(黄色)、 CoCl35NH3(紫红色)、 CoCl34NH3(绿 色)和 CoCl34NH3(紫色)四种化合物各 1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生 氯化银，沉淀的量分别为 3 mol、2 mol、1 mol 和 1 mol。 请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。 CoCl36NH3_，CoCl34NH3(绿色和紫色)_。 上述配合物中，中心离子的配位数都是_。 (
30、2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的 KSCN 溶液，溶液变成血红色，该反应在有的教材中 用方程式 FeCl33KSCN=Fe(SCN)33KCl 表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3 与 SCN 不仅能以 13 的个数比配合，还可以以其他个数比配合，请按要求填空： Fe3 与 SCN反应时，Fe3提供_，SCN提供_，二者通过配位键结合。 所得 Fe3 与 SCN的配合物中，主要是 Fe3与 SCN以个数比 11 配合所得离子显红色， 含该离子的配合物的化学式是_。 答案(1)Co(NH3)6Cl3Co(NH3)4Cl2Cl6 (2)空轨道孤电子对Fe(SCN)Cl2 解析(1
31、)每个 CoCl36NH3分子中有 3 个 Cl 为外界离子，配体为 6 个 NH3，化学式为 Co(NH3)6Cl3； 每个 CoCl34NH3(绿色和紫色)分子中有 1 个 Cl 为外界离子， 配体为 4 个 NH3 和 2 个 Cl ，化学式均为Co(NH3)4Cl2Cl。 这几种配合物的化学式分别是Co(NH3)6Cl3、Co(NH3)5ClCl2、Co(NH3)4Cl2Cl，其配位数 都是 6。 (2)Fe3 与 SCN反应生成的配合物中，Fe3提供空轨道，SCN提供孤电子对，二者通过配 位键结合。 Fe3 与 SCN以个数比 11 配合所得离子为Fe(SCN)2，故 FeCl3与
32、KSCN 在水溶液中反 应生成Fe(SCN)Cl2与 KCl。 5.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)42 。不考虑立体构型，Cu(OH)42 结构可用示意图表示为_。 (2)胆矾 CuSO45H2O 可写为Cu(H2O)4SO4H2O，其结构示意图如下： 下列有关胆矾的说法正确的是_(填字母)。 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 CCu2 的价电子排布式为 3d84s1 D胆矾中的水在不同温度下会分步失去 .经研究表明，Fe(SCN
33、)3是配合物，Fe3 与 SCN不仅能以 13 的个数比配合，还可以以其 他个数比配合。 若 Fe3 与 SCN以个数比 15 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.(1) (2)D .FeCl35KSCN=K2Fe(SCN)53KCl 解析.(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。 考点三考点三分子间作用力与分子的性质分子间作用力与分子的性质
34、1分子间作用力 (1)概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。 (2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。 (3)强弱：范德华力氢键化学键。 (4)范德华力 范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点 越高，硬度越大。一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力 逐渐增大。 (5)氢键 形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一 个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。 表示方法：AHB 特征：具有一定的方向性和饱和性。 分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。
35、分子间氢键对物质性质的影响 主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。 2分子的性质 (1)分子的极性 类型非极性分子极性分子 形成原因正电荷中心和负电荷中正电荷中心和负电荷中心 心重合的分子不重合的分子 存在的共价键非极性键或极性键非极性键或极性键 分子内原子排列对称不对称 (2)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。 若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。 随着溶质分子中憎水基个数的增多，溶质在水中的溶解度减小，如甲醇、乙醇和水以任意 比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 (3)无机含氧酸分子的酸
36、性 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素 R 相同，则 n 值越大，R 的正电性越高， 使 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，如酸性： HClOHClO2HClO3HClO4。 (4)分子的手性 手性异构：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， 在三维空间里不能重叠的现象。 手性分子：具有手性异构体的分子。 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。 (1)可燃冰(CH4nH2O，6n8)中甲烷分子与水分子间形成了氢键() 错因：可燃冰中水分子间
37、存在氢键，但 CH4与 H2O 之间不存在氢键。 (2)乙醇分子和水分子间只存在范德华力() 错因：乙醇分子、水分子中都有OH，符合形成氢键的条件。 (3)氢键具有方向性和饱和性() (4)H2O2分子间存在氢键() (5)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高() 错因：分子内氢键能使物质的熔、沸点降低。 (6)H2O 比 H2S 稳定是因为水分子间存在氢键() 错因：H2O 比 H2S 稳定是因为 OH 键键能大于 SH 键键能，而与氢键无关。 1NH3极易溶于水的原因有哪些？ 答案NH3是极性分子，易溶于极性分子 H2O 形成的溶剂中； NH3与 H2O 之间形成分子间氢键； NH3可与水
38、反应。 2按要求回答下列问题： (1)HCHO 分子的立体构型为_形，它与 H2加成后，加成产物的熔、沸点比 CH4的熔、 沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质)_。 答案平面三角加成产物 CH3OH 分子之间能形成氢键 (2)S 位于周期表中第_族，该族元素氢化物中，H2Te 比 H2S 沸点高的原因是 _， H2O 比 H2Te 沸点高的原因是_。 答案A两者均为分子晶体且结构相似，H2Te 相对分子质量比 H2S 大，分子间作用力更 强两者均为分子晶体，H2O 分子之间存在氢键 3 H2SeO3的K1和K2分别为2.710 3和2.5108， H2SeO4第一步几乎完全电离， K
39、2为1.210 2，请根据结构与性质的关系解释： (1)H2SeO3和 H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：_。 (2)H2SeO4比 H2SeO3酸性强的原因：_。 答案(1)第一步电离产生的 H 抑制第二步电离，第一步电离后生成的负离子较难再进一步 电离出带正电荷的氢离子 (2)H2SeO3和 H2SeO4可表示为(HO)2SeO 和(HO)2SeO2，H2SeO3中的 Se 为4 价，而 H2SeO4 中的 Se 为6 价，正电性更高，导致 SeOH 中 O 的电子更向 Se 偏移，在水分子作用下 越易电离出 H 题组一共价键的极性和分子极性 1下列叙述正确的是() ANH3
40、是极性分子，N 原子处在 3 个 H 原子所组成的三角形的中心 BCCl4是非极性分子，C 原子处在 4 个 Cl 原子所组成的正方形的中心 CH2O 是极性分子，O 原子不处在 2 个 H 原子所连成的直线的中央 DCO2是非极性分子，C 原子不处在 2 个 O 原子所连成的直线的中央 答案C 解析NH3是极性分子，N 原子处在三角锥形的顶点，3 个 H 原子处于锥底，A 错误；CCl4 是非极性分子，4 个 Cl 原子构成的是正四面体结构，C 原子处在 4 个 Cl 原子所组成的四面 体的中心，B 错误；H2O 是极性分子，是 V 形分子，O 原子不处在 2 个 H 原子所连成的直线 的中
41、央，C 正确；CO2是非极性分子，三个原子在一条直线上，C 原子处在 2 个 O 原子所连 成的直线的中央。 2 福州大学王心晨课题组以氨基氰(CH2N2)为原料制得类石墨相氮化碳(g-C3N4)， 其单层结构 如图所示。 氨基氰(CH2N2)分子中碳、氮原子均满足 8 电子稳定结构，则该分子的结构式为_；该 分子为_(填“极性”或“非极性”)分子。 答案极性 3如图所示是过氧化氢(H2O2)分子的空间结构示意图。 (1)写出过氧化氢分子的电子式：_。 (2)下列关于过氧化氢的说法中正确的是_(填序号)。 分子中有极性键分子中有非极性键氧原子的轨道发生了sp2杂化OO共价键 是 p-p 键 分
42、子是非极性分子 (3)过氧化氢难溶于二硫化碳，主要原因是_； 过氧化氢易溶于水，主要原因是_。 答案(1)(2)(3)H2O2分子是极性分子， CS2分子是非极性分子H2O2 分子与 H2O 分子之间形成氢键 解析在 HOOH 分子中，HO 键是极性键，OO 键是非极性键。由于 H2O2分子具 有图中所示的空间结构，所以 H2O2分子是极性分子。借助 H2O 分子中氧原子发生的原子轨 道杂化可知， H2O2分子中氧原子的原子轨道杂化方式是 sp3， 所以 OO 共价键不是 p-p 键。 HOOH 分子中的 OH 键决定了 H2O2分子之间存在氢键。H2O2分子是极性分子，CS2 分子是非极性分
43、子，H2O2分子和 CS2分子之间不能形成氢键，且 H2O2和 CS2不发生化学反 应，所以过氧化氢难溶于二硫化碳，可用“相似相溶”原理解释。H2O2分子和 H2O 分子中 都含有 OH 键，所以 H2O2分子与 H2O 分子之间可形成氢键，氢键的形成能增大物质的溶 解度。 题组二范德华力、氢键对物质性质的影响 4按要求回答下列问题 (1)H2O 在乙醇中的溶解度大于 H2S，其原因是_。 (2)关于化合物，下列叙述正确的是_(填字母)。 A分子间可形成氢键 B分子中既有极性键又有非极性键 C分子中有 7 个键和 1 个键 D该分子在水中的溶解度大于 2-丁烯 (3)已知苯酚()具有弱酸性，其
44、 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)_K(苯酚)(填“”或“”)，其原因是_。 (4)化合物 NH3的沸点比化合物 CH4的高，其主要原因是_。 (5)H2O 分子内的 OH 键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_。 的沸点比高，原因是_。 (6)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示， 呈现这种变化的原因是_。 (7)纳米 TiO2是一种应用广泛的催化剂， 其催化的一个实例如下图所示。 化合物乙的沸点明显 高于化合物甲，主要原因是_。 纳米 TiO2 NH3 化合物甲
45、化合物乙 答案(1)水分子与乙醇分子之间能形成氢键(2)BD(3)氢键范德华力 形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子 间作用力增大，沸点升高(6)硅烷为分子晶体，随相对分子质量增大，分子间作用力增强， 熔、沸点升高(7)化合物乙分子间存在氢键 解析(2)题给化合物不能形成分子间氢键，A 错误；是非极性键，CH、C=O 是极性键，B 正确；该有机物的结构式为，键数目为 9，键数目为 3，C 错误；该有机物与 H2O 能形成分子间氢键，D 正确。 (3)氧的电负性较大，则中形成分子内氢键，即 OHO(或COO 中双键氧与 羟基氢之间形成氢键)，其大小介于化学键和范德华力之间，使其更难
46、电离出 H ，则水杨酸 第二步电离常数小于苯酚的电离常数。 (4)分子间氢键能使分子间作用力增大，使物质的熔、沸点升高。 (5)氢键弱于共价键而强于范德华力。前者形成分子间氢键，后者形成分子内氢键。 题组三无机含氧酸的酸性 5 (2020长沙市明德中学检测)判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非 羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示： 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 名称次氯酸磷酸硫酸高氯酸 结构简式ClOH 非羟基氧原子数0123 酸性弱酸中强酸强酸最强酸 (1)亚磷酸 H3PO3和亚砷酸 H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，
47、H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为 _，_。 (2)H3PO3和 H3AsO3与过量的 NaOH 溶液反应的化学方程式分别是 _， _。 (3)在 H3PO3和 H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：_， 写出化学方程式：_。 答案(1) (2)H3PO32NaOH=Na2HPO32H2O H3AsO33NaOH=Na3AsO33H2O (3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应H3AsO33HCl=AsCl33H2O 解析此题属于无机含氧酸的结构、性质推断题，考查同学们运用题给信息推断物质结构和 性质的能力。(1)已知 H3PO3为中
48、强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知 H3PO3中含 1 个 非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量 NaOH 溶液反应的化学方程式的书 写，需得知 H3PO3和 H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知，含氧酸分子结构中含几个羟 基氢，则该酸为几元酸。故 H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。 (3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。 题组四手性分子 6下列说法正确的是() A甘油(CH2OHCHOHCH2OH)分子中含有 1 个手性碳原子 B互为手性异构体的化合物，所含化学键的种类和数目完全相同 C互为手性异构体的化合物，
49、在三维空间不能重合，但物理、化学性质却几乎完全相同 D互为手性异构体的化合物，分子组成不同，所以物理、化学性质也不同 答案B 解析CH2OHCHOHCH2OH 分子中不存在手性碳原子，故 A 错误；手性异构体为具有 完全相同的组成和原子排列的一对分子，所含化学键的种类和数目完全相同，故 B 正确；互 为手性异构体的化合物，物理性质不同，光学活性不同，故 C 错误；互为手性异构体的化合 物，分子组成相同，故 D 错误。 类型一共价键问题 1Ge 与 C 是同族元素，C 原子之间可以形成双键、三键，但 Ge 原子之间难以形成双键或 三键。从原子结构角度分析，原因是_。 答案Ge 原子半径大，原子间
50、形成的单键较长，p-p 轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能 重叠，难以形成键，不易形成双键或三键 2碳及其化合物广泛存在于自然界中，碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是 _。 答案C 原子有 4 个价电子且半径较小，难以通过得失电子达到稳定结构 3 硅是重要的半导体材料， 构成了现代电子工业的基础。 碳和硅的有关化学键键能如下所示， 简要分析和解释下列有关事实： 化学键CCCHCOSiSiSiHSiO 键能/(kJmol 1) 365413336226318452 (1)硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是 _。 (2)SiH4的稳定性小于CH4， 更易
