第二章 分子结构与性质 基础知识复习填空 -（2019新）人教版高中化学高二选择性必修二.rar

第二第二章章 分子结构与性质分子结构与性质一、共价键一、共价键（一）定义（一）定义：原子间通过 共用电子对 所形成的相互作用叫做共价键。（二）特征（二）特征特征概念作用存在情况 饱和 性每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原 子数目是一定的 饱和 性决定了 分子的组成。所有的共价键都 具有 饱和 性 方向 性在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间 出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共 价键将尽可能沿着电子出现 最大的方向形成， 所以共价键具有 性 方向 性决定了 分子的空间结构。并不是所有共价 键都具有 方向 性( 三三 ) 形成条件形成条件 ：通常电负性 相同或差值较 小 的 非金属 元素原子之间形成共价键，大多数电负性之 差 小 于1.7的 金属 与 非金属 原子之间形成共价键。（四）类型（四）类型 键键成键示意图(常见类型)原子轨道重叠方式“ 头碰头 ”重叠“ 肩并肩 ”重叠对称类型 轴 对称 镜面 对称原子轨道重叠程度 大 小键的强度轨道重叠程度 大 ，键的强度 较 大 ，键 越 牢固轨道重叠程度 较 小 ，键比较 容易断裂 ，不如键 牢固活泼性不活泼活泼成键规律共价单键是 键；共价双键中一个键是 键，另一个键是 键；共价三键中一 个键是 键，另外两个键是键旋转情况以形 成 键的两个原子核的连线为轴，任意一个 原子可以 绕轴旋转，并不破坏键的结构以形 成 键的两个原子核的连线为 轴，任意一个原子 并不能单独旋转， 若单独旋转则会破坏键的结构存在情况 能单独存在，可存在于任何含共价键的分子或 离子中 不能单独存在，必须与 键共 存，可存在于共价 双键和共价 三 键中联系只有在形成 键后，余下的p轨道才能形成 键实例CH4、OH- NN中既含有键，又含有键说明 ： 1 、 一般情况下， 键 比 键 牢固 ，但并不是所有分子中的 键都 比 键 牢固（例如 ： N2）2、并不是所有的分子都含有 键注：1、化学键包括： 共价键、 离子 键、 金属 键。2、共价键按照组成原子的种类分为： 极性 键和 非极性 键3 . 化学反应的本质是 旧化学键的断裂和新化学键形成 的过程。断裂化学键需要 吸收 能 量，形成化学键需要 放出 能量，导致化学反应过程中能量变化(吸热或放热)。4 . 由离子键构成的化合物叫做离子化合物，离子化合物中一定含有 离子 键，可能含有 共价 键。 以共用电子对形成的化合物叫做 共价化合物。共价化合物中只含有 共价键，只含共价键的物质 不一定 是共价化合物。5、并不是所有的物质都含有 化学 键，例如：稀有气体2.键参键参数数键能、键长与键角键能、键长与键角1.键能：键能：1、 概念： 气态分子中1mol化学键解离成气态原子所吸收 的能量称为键能。2、应用：（ 1 ） 判断共价键的稳定性 ： 原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越 多 ，释放能量越 多 ，形成共价键的键能越 大 ，共价键越 牢固 。（2）判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越 稳定 。（3）利用键能计算反应热：H= 反应物的键能总和- 生成物的键能总和。注：同种类型的共价键，键能大小为：单键 双键 双键键长 三键键长。（三）（三）键角键角1、概念：在多原子分子中， 两个相邻共价键之间 的夹角称为键角。2、意义：键角可反映分子的空间结构，多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向 性。3、测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射 实验获得小结：键参数对分子性质的影响：相同类型的共价化合物分子，成键原子半径越小，键长越 短 ，键能越 大 ，分子越 稳定三、分子结构的测定三、分子结构的测定1.分子结构测定的常用方法： 红外光谱 、晶体X射线衍射2.红外光谱的测定原理：分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红外线透 过分子时，分子会 吸收 跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现 吸收峰。红外光谱可分析出分子中含有何种化学键或官能团 的信息。四、多样的分子空间结构四、多样的分子空间结构1.三原子分子的空间结构三原子分子的空间结构化学式电子式结构式键角空间结构名称CO2O=C=O180直线型H2O105V形2.四原子分子常见的空间结构四原子分子常见的空间结构化学式电子式结构式键角空间结构名称CH2O约120平面三角形NH3107三角锥形C2H2 H- CC- H180直线型P460正四面体形（三）（三）五原子分子常见的空间结构五原子分子常见的空间结构化学式电子式结构式键角空间结构名称CH410928正四面体形五、阶层电子对互斥模型五、阶层电子对互斥模型（VSEPR）（一）应用：预测 分子的空间结构 （二）中心原子上的价层电子对数的计算中心原子上的价层电子对数= 键电子对数 + 中心原子上的孤电子对数1、 键电子对数的确定：由 化学式 确定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=公式中各字母的含义：a中心原子的价层电子数中心原子的价层电子数主族元素主族元素=最外层电子数最外层电子数阳离子阳离子=中心原子的价层电子中心原子的价层电子数数- 离子的电荷数离子的电荷数阴离子阴离子=中心原子的价层电子数中心原子的价层电子数+ +离子的电荷离子的电荷数数x与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子数b与中心原子结合的原子最多能接受的电子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数H=1其他原子其他原子=8- 该原子的价层电子数该原子的价层电子数（四）根据价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构1、中心原子不含孤电子对的分子(或离子)，VSEPR模型与分子(或离子)的空间结构 一致 。2 、中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥， 则 VSEPR模型与分子的空间结构不一致 。推测分子的立体模型必须略去 VSEPR模型中的孤电子对 。5.常见分子或离子的空间结构的推测分子或离子中心原子上的 孤电子对数中心原子上的 价层电子对数VSEPR模型名称空间结构名称CO2、BeCl202直线形直线形CO32、BF303平面三角形平面三角形SO2、PbCl21V形CH4、CCl404正四面体形正四面体形NH3、NF31四面体形三角锥形H2O、H2S2V形注 ： 1 、价层电子对互斥模型对分子空间结构的预测少有失误，但它不能用于预测以 过渡金属 为中 心原子的分子。2、氨气与水的VSEPR模型一致，但空间构型不同的原因是：孤电子对之间的斥力 孤电子对与成键电子对之间的斥力 成键电子对之间的斥力六、杂化轨道理论简介六、杂化轨道理论简介（一）杂化轨道的含义（一）杂化轨道的含义杂化轨道理论是一种价键理论，是 鲍林 为了解释分子的空间结构提出的。1 、轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生 混杂 ，重新组合成一组 的过程。2、杂化轨道：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做 杂化原子轨道 ，简称杂化轨道 。（二）杂化轨道理论的要点（二）杂化轨道理论的要点1.原子形成分子时，通常存在激发 、杂化 和轨道重叠 等过程。发生轨道杂化的原子一定是中心 原子。2.原子轨道的杂化只有在 形成分子的过程中才会发生，孤立的原子 不可能 发生杂化。3.只有 能量 相近的原子轨道才能杂化。4 . 杂化前后原子轨道数目 不变 ( 参加杂化的轨道数目 等 于形成的杂化轨道数 目 ) , 且杂化轨道的 能量 相同 。6 . 杂化轨道用于形成 键 或者用来容纳 未参与成键的孤电子对 。未参与杂化 的 p 轨道可用于形 成 键。分子的空间结构主要取决于原子轨道的 杂化类型 。7.杂化轨道成键时仍具有共价键的特征 方向 性和 饱和 性8.杂化轨道数= 中心原子上的孤电子对数 + 与中心原子结合的原子数。（三）杂化轨道类型（三）杂化轨道类型类型形成过程夹角空间结构sp3杂化轨道sp3杂化轨道是由 1个 s 轨道和 3 个 p轨道杂化形成的10928正四面体形sp2杂化轨道sp2杂化轨道是由 1 个s 轨道和 2 个 p 轨道杂化而成的120平面三角形sp杂化轨道sp杂化轨道是由 1 个 s 轨道和 1 个 p 轨道杂化而成的180直线形（四）杂化轨道类型的判断方法（四）杂化轨道类型的判断方法1.根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构，列表如下：价层电子对数杂化轨道类型成键电子对数孤电子对数杂化轨道数分子空间结构实例2BeCl2、CO2、HCN3BF3、SO3、CO32SnBr2、SO2、NO24CHCl3、SiCl4、PO43NH3、PCl3、SO32OF2、H2O、NH22. 根据杂化轨道间的夹角判断杂化轨道间的夹角杂化轨道类型10928sp3120sp2180sp3.根据分子或离子的空间结构判断分子或离子的空间结构杂化轨道类型正四面体形sp3平面三角形sp2直线形sp4.以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型(1)没有形成 键，为 sp3 杂化(2)形成一个 键，为 sp2 杂化(3)形成两个 键，为 sp 杂化七、共价键的极性七、共价键的极性（一）键的极性和分子的极性（一）键的极性和分子的极性1、键的极性：共价键极性共价键非极性共价键成键原子 不同 种原子（电负性 不 同） 同 种原子（电负性 相 同）电子对 发生 偏移 不发生偏移成键原子的电性一个原子呈正电性，一个原子呈 负 电性电 中 性注：（1）电负性差值越大的两原子形成的共价键的极性越 强（2）共用电子对偏移程度越大，键的极性越 强 2、分子的极性：(1 ) 极性分子：分子中的 正电中心和负电中心 不重合，使分子的某一个部分呈正电 性 ( +) , 另一部分 呈负电性(- ),这样的分子是极性分子。(2)非极性分子：分子中的 正电中心和负电中心 重合，这样的分子是非极性分子。3、分子极性的判断（1）可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断）可依据分子中化学键的极性的向量和进行判断分子的极性必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于 0 而定。当分子中各个键的极性的向 量和等于 0 时，是非极性分子，否则是极性分子。（ 2 ）化合价法AB n 型分子中， 中心原子的化合价的绝对值 等 于该元素的价层电子数时，该分子为非极性分子， 此时分子的空间结构是 对称 的 ；若中心原子的化合价的绝对值 不等于其价层电子数，则分子的空间结 构是 不对称 的，其分子为极性分子。具体实例如表所示：化学式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合价的绝对值中心原子价层电子数分子极性注：a、一般情况下，单质分子为 非极性 分子，但O3其空间结构 V 形，故O3为 极 性分子。 b、H2O2的结构式为 H- O- O- H ,空间结构是，为 极 性分子。（二）键的极性对化学性质的影响（二）键的极性对化学性质的影响1 、键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越 大，越 容易 电离出H+,则羧酸的酸性越 大 。2、与羧基相邻的共价键的极性越大，羧酸的酸性越大。3、一般地，烃基越长，推电子效应越 大 ，羧酸的酸性越 小 。八、分子间的作用力八、分子间的作用力（一）范德华力（一）范德华力1、特征（1）范德华力广泛存在于 分子 之间，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力。（2）范德华力很弱，比化学键的键能 小12 个数量级。（3）范德华力 没有 方向性和饱和性。2、影响范德华力的因素（1）一般地，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越 大 。（ 2 ）相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越 大 。 如 C O 为极性分子 ， N 2 为非 极性分子，范德华力：CO N2（3）分子组成相同，但结构不同的物质(即互为同分异构体),分子的对称性越强，范德华力越 小 。5、范德华力对物质性质的影响范德华力主要影响物质的熔、沸点 等物理性质。一般规律：范德华力越大，物质的熔、沸点 越 高 。化学键要影响物质的 化学 性质。（二）氢键及其对物质性质的影响（二）氢键及其对物质性质的影响1、概念：氢键是除范德华力之外的 另一种分子间作用力。2 、形成条件：它是由已经与 电负性很大的原子形成共价键的 氢原子与另一个 电负性很大的原子之间的 作用力。3 、常见类型： X一HY一。其 中 X 、 Y 为 N、O、F这样的电负性很大的原子 ， “ 一 ” 表示共价键 ， ” 表示形成的氢键。X、Y的电负性越大，氢键越强 ；Y原子的半径越小，氢键越强 。4、特征：（1）氢键是一种分子间作用力 ，但不同于范德华力，也不属于化学键。（ 2 ）氢键是一种较弱的作用力，比化学键的键能 小12 个数量级，与范德华力数量级相同，但比范德 华力明显的强 。（ 3 ）氢键具有方向性 （ X 一 H Y 尽可能在 同一条直线上）和 饱和 性（一 个 X 一 H 只能和一 个 Y 原子 结合），但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。5、氢键的键长：一般定义为 A一HB 的长度。6、存在范围：氢键不仅存在于 分子间 ，有时也存在于分子内 。7、对物质性质的影响：（1）对物质溶沸点的影响： 存在分子间氢键的物质，具有较 高 的熔、沸点。例如： NH3 、 H2O 和 HF 的熔、沸点比同主族 相邻元素氢化物的熔、沸点高。互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。（2）对物质溶解度的影响：溶质与溶剂之间若能形成分子间氢键，则溶质的溶解度明显的大。（三）溶解性（三）溶解性1、“相似相溶”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。2、影响溶解度的因素（1）内因如果溶剂和溶质之间存在氢键，则溶质在溶剂中的溶解度较 大 。溶质与溶剂发生反应可 增大 其溶解度。（2）外因温度：一般地，温度升高，固体物质的溶解度增大 ，气体物质的溶解度减小 。压强：一般地，压强越大，气体的溶解度越 大 。注：I、影响固体溶解度的主要因素是温度。常见物质中，Ca(OH)2的溶解度随温度的升高而 减小 。II、影响气体溶解度的主要因素是 温度 和 压强 。九、分子的手九、分子的手性性（一）手性异构体与手性分子（一）手性异构体与手性分子具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为 镜像 ，却在三维空间里 不能叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。有手性异构体的分子叫做手性分子。（二）手性分子的成因（二）手性分子的成因当 4 个 不同的原子或基团连接在同一个碳原子上时，这个碳原子是不对称原子。这种分子和 它 “ 在 镜中的像”不能重叠，因而表现为“手性”。手性分子中的不对称碳原子称为 手性 碳原子。（三）手性分子的判断（三）手性分子的判断有机物分子具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如 果 1 个碳原子所连接 的 4 个原子或基团各 不相同，那么该碳原子为手性碳原子，用 *C 来表示。如 ， R 1 、 R 2 、 R 3 、 R 4 是 互不相 同 的原子或基团。所以，判断一种有机物是否为手性分子，就看其含有的碳原子是否连 有 4 个 不同 的原子或基团。（四）手性分子的用途（四）手性分子的用途(1)构成生命体的有机分子绝大多数为 手性 分子。互为手性异构体的两个分子的性质不同 。(2)生产手性药物、手性催化剂(手性催化剂只催化或主要催化 一 种手性分子的合成)。