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第二单元 分子结构和性质


楚州中学 2010~2011 学年度第二学期高三化学第一轮复习导学案 主备人:王斌

审核人:沈天贵

N0.02

【考纲要求】 1.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的 简单分子或离子的空间结构. 2.了解简单配合物的成键情况. 3.了解微粒间

的作用及对物质性质的影响。

一、分子构型与物质的性质 1.分子的空间构型 (1)杂化轨道 ①杂化轨道: 指同一原子中同一能层的某些原子轨道, 在形成分子的成键过程中 成一系列 相同的新的轨道. ②杂化的过程及杂化轨道类型:对于非过渡元素,由于 ns、np 能级比较接近,往往采用 sp 型杂化.sp 型杂化 又分为 杂化、 、 . ③杂化轨道的成键及分子构型 :杂化轨道成键时,要满足价层电子对间最小排斥原理.分子的几何构型总是采取 作用最小的那种结构. a.当一个分子无孤电子对存在,则形成分子的空间构型由中心原子的 构型决定.例如 CH4、CCl4. b.当一个分子有孤电子对存在时,孤电子对对成键电子对有 作用,使键角 .例如 H2O、NH3. c.各种分子的空间构型 电子对数目 成键电子对数 孤电子对数 分子的空间构型 实例 2 2 0 HgCl2、BeCl2、CO2 3 0 BF3、BCl3 3 2 1 SnBr2、PbCl2 4 4 3 2 6 4 0 1 2 0 2 CH4、CCl4 NH3、NF3 H2O SF6 XeF4

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(2)等电子原理与分子构型判断 : ①等电子原理:具有相同 (指全部电子总数或加电子总数 )和相同 的分子或离子具有相同的结构特征. ②用等电子原理判断分子构型: 一般认为等电子体具有相同的 . 例如: — CF4、CCl4、SO42 、SiCl4 均为 . 2.分子的极性 (1)极性分子与非极性分子 ①极性分子——正负电荷重心 的分子. ②非极性分子——正负电荷重心 的分子. (2)双原子分子的极性: ①极性键——极性分子——化合物. ②非极性键——非极性分子——单质. (3)多原子分子的极性——看分子的空间构型 :①直线形、正四面体形、正三角形——一般为 ,(如 CO2、BF3、CCl4). ②V 形、三角锥形——一般为 .(如 H2O、NH3). (4)相似相溶规则—一般情况下,极性分子易溶于 溶剂,非极性分子易溶于 溶剂.如 NH3、 HCl 易溶于水,X2、苯易溶于 CCl4. 3.手性分子 :(1)手性异构体——如同左右手一样,不能重合,而分子组成和原子排列方式完全相同的一对分子. (2)手性碳原子——连有 4 个不同的原子或基团的碳原子. 二、配合物是如何形成的 1.配合物 :由提供 的配体与接受 的中心原子以 结合形成的化合物. 2.配合物的组成:(1)内界:由 与 通过配位键形成的复杂而又稳定的原子团. (2)外界:配合物内界以外的部分.(3)中心原子:有较多 的阳离子.常见的是过渡金属原子或离 子. (4)配位体:含有 对的分子或离子.(5)配位原子:提供 对的原子. (6)配位数:分配在中心原子四周向中心原子提供 对的原子数目. sp2 sp3

sp 型的三种杂化类型: sp

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楚州中学 2010~2011 学年度第二学期高三化学第一轮复习导学案 主备人:王斌 参与杂化的原子轨道 杂化轨道数 杂化轨道间夹角 空间构型 1 个 s+ 1个p 2 个 sp 杂化轨道 180° 直线 1 个 s+ 2个p 3 个 sp2 杂化轨道 120° 正三角形

审核人:沈天贵

N0.02

1 个 s+ 3个p 4 个 sp3 杂化轨道 109° 28' 正四面体

实例 BeCl2,C2H2 BF3,C2H4 CH4,CCl4 例 1: 已知 A、B、C、D、E 都是周期表中前四周期的元素,它们的核电荷数 A<B<C<D<E.其中 A、B、C 是 同一周期的非金属元素. 化合物 DC 的晶体为离子晶体, D 的二价阳离子与 C 的阴离子具有相同的电子层结构. AC2 为非极性分子.B、C 的氢化物的沸点比它们同族相邻周期元素氢化物的沸点高.E 的原子序数为 24,ECl3 能与 B、 C 的氢化物形成六配位的配合物,且两种配体的物质的量之比为 2∶1,三个氯离子位于外界.请根据以上情况,回 答下列问题:(答题时,A、B、C、D、E 用所对应的元素符号表示) (1)A、B、C 的第一电离能由小到大的顺序为______________________________. (2)B 的氢化物的分子空间构型 是________.其中心原子采取________杂化.(3)写出化合物 AC2 的电子式________;一种由 B、C 组成的化合物与 AC2 互为等电子体,其化学式为____________________.(4)E 的核外电子排布式是________________,ECl3 形成的 配合物的化学式为________.(5)B 的最高价氧化物对应的水化物的稀溶液与 D 的单质反应时,B 被还原到最低价, 该反应的化学方程式是____________________________.

1.指出下列分子或离子中的杂化轨道的类型及分子或离子的结构式、空间构型. (1)CO2 分子中的 C (2)BF3 分子中的 B (3)CH4 分子中的 C (4)NH3 分子中的 N

1.价层电子对互斥模型的两种类型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型,不包括孤 电子对.(1)当中心原子无孤对电子时,两者的构型一致;(2)当中心原子有孤对电子时,两者的构型不一致. 2.价层电子对互斥模型、杂化轨道理论与分子空间构型 的关系 杂化 类型 杂化轨道理论 sp sp2
3

杂化轨 道数目 2 3

杂化轨道间的夹 角 180° 120°

空间构型 直线形 平面三角形

实例 BeCl2 BF3

sp 4 109° 28′ 正四面体形 CH4 3.配合物理论简介 (1)配位键的形成条件: 提供共用电子对的原子有孤电子对,接受共用电子对的原子有空轨道. (2)配位化合物 :①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. ②组成:如对于[Ag(NH3)2]OH,中心原子为 Ag,配体为 NH3,配位数为 2. 例 2:(2008· 海南高考)四种元素 X、Y、Z、W 位于元素周期表的前四周期,已知它们的核电荷数依次增加,且 核电荷数之和为 51;Y 原子的 L 层 p 轨道中有 2 个电子;Z 与 Y`原子的价层电子数相同;W 原子的 L 层电子数与 最外层电子数之比为 4∶1,其 d 轨道中的电子数与最外层电子数之比为 5∶1. (1)Y、Z 可分别与 X 形成只含一个中心原子的共价化合物 a、b,它们的分子式分别是________、________;杂 化轨道分别是________、________;a 分子的立体结构是______;(2)Y 的最高价氧化物和 Z 的最高价氧化物的晶体 类型分别是 __________ 晶体、 __________ 晶体; (3)X 的氧化物与 Y 的氧化物中,分子极性较小的是 ( 填分子 式)________;(4)Y 与 Z 比较,电负性较大的是(填元素符号)______;(5)W 的元素符号是________,其+2 价离子的 核外电子排布式是________.

2.元素 X 和 Y 属于同一主族.负二价的元素 X 和氢的化合物在通常状况下是一种液体,其中 X 的质量分数为 88.9%;元素 X 和元素 Y 可以形成两种化合物,在这两种化合物中,X 的质量分数分别为 50%和 60%. (1)确定 X、Y 两种元素在周期表中的位置_____________.(2)在 X 和 Y 两种元素形成的化合物中,写出 X 质量 分 数 为 50% 的 化 合 物 的 化 学式 ________ ; 该 分 子 中 中 心原 子 以 ________ 杂 化 , 是 ________ 分 子 , 分 子 构 型 ______________.写出 X 的质量分数为 60%的化合物的化学式________________;该分子中中心原子以________杂 2

楚州中学 2010~2011 学年度第二学期高三化学第一轮复习导学案 主备人:王斌 化,是________分子,分子构型 ___________________.

审核人:沈天贵

N0.02

1.分子的极性与非极性 (1)键的极性与分子的极性 键的类型 双原子 分子 三原子 分子 A2 AB AB2 非极性键 极性键 极性键 键的类型 AB3 四原子分子 A2B2 五原子 分子 AB4 ABC3 AB2 极性键 极性键 极性键、 非极性键 极性键 极性键 极性键 分子的类型 非极性分子 极性分子 非极性分子 极性分子 分子的类型 非极性分子 极性分子 非极性分子 极性分子 非极性分子 极性分子 极性分子 空间构型 直线 直线 V形 空间构型 平面正三角形 三角锥形 直线 折线形 正四面体 四面体形 四面体形 实例 O2 HCl CO2 H2O 实例 BF3 NH3 C2H2 H2O2 CH4 ClH CCl2

(2)判断 ABn 型分子极性的经验规律 ①化合价法 ABn 型分子中中心原子 A 的化合价的绝对值等于该元素所在主族的序数即该主族元素的价电子数时,该分子为 非极性分子;若中心原子的化合价的绝对值不等于该元素所在主族的序数即该主族元素的价电子数时,该分子为极 性分子.具体实例见下表: 化学式 中心原子化 合价绝对值 中心原子 价电子数 分子极性 BF3 3 3 非极性 CO2 4 4 非极性 PCl5 5 5 非极性 SO3 6 6 非极性 H2O 2 6 极性 NH3 3 5 极性 SO2 4 6 极性

②ABn 型的多原子分子是否有极性,常用观察分子中是否有孤对电子来判断.如果中心原子的价层电子对全部为成 键电子对,该分子一般为非极性分子;如果中心原子的价层电子既有成键电子对,又有孤电子对,该分子常为极性 分子. 根据分子构型可以判断分子的极性,但必须注意键对极性的影响.例如,同是直线形的 O === C === O 和 H—C≡N, 前者为非极性分子,后者为极性分子;同是四面体形的 CH4 和 CH3Cl,前者为非极性分子,后者为极性分子. 例 3:(2008· 宁夏高考)X、Y、Z、Q、E 五种元素中,X 原子核外的 M 层中只有两对成对电子,Y 原子核外的 L 层电子数是 K 层的两倍,Z 是地壳内含量 ( 质量分数 ) 最高的元素,Q 的核电荷数是 X 与 Z 的核电荷数之和,E 在元素周期表中的各元素中电负性最大.请回答下列问题: (1)X、Y 的元素符号依次为________、________;(2)XZ2 与 YZ2 分子的立体结构分别是______和_______,相同条件 下两者在水中的溶解度较大的是________(写分子式),理由是_____________________________;(3)Q 的元素符号是 ________,它属于第________周期,它的核外电子排布式为___________________,在形成化合物时它的最高化合价 为________;(4)用氢键表示式写出 E 的氢化物溶液中存在的所有氢键_____________________________.

3.(2010· 潍坊一摸) A、B、C 都是短周期元素.B、C 的离子核外电子排布相同,组成 B2C 型离子化合物.A、B 元素的化合价相同,A、C 元素组成的化合物中 A 占 11.11%,在标准状况下 0.04 mol B 元素的单质与水完全反应 放出 448 mL H2. (1)写出各元素的符号:A________,B________,C_________.(2)写出 A 元素组成的单质的电子式 ______,属______分子.(填“极性”或“非极性”) (3)写出 A 和 C 化合的形成过程(用电子式表示)______________________________,属于________分子;该分子中, 3

楚州中学 2010~2011 学年度第二学期高三化学第一轮复习导学案 主备人:王斌

审核人:沈天贵

N0.02

中心原子进行的是________杂化. (4)A、C 还可以形成另外一种化合物,该化合物是一种氧化剂,其水溶液有弱酸性,试写出其分子式__________, 电子式____________. 分子中的化学键有_________共价键和____________共价键, 是________________分子(填 “极 性”或“非极性”). 四 微粒间的作用及对物质性质的影响 氢键 由已经与电负性很强的原 子形成共价键的氢原子与 另一个分子中电负性很强 的原子之间的作用力 分子内氢键、分子间氢键 对于 A—H· · · · · ·B,A、B 的电负性越大, B 原子的半 径越小,键能越大 分子间氢键的存在, 使物质 的熔沸点升高, 在水中的溶 解度增大,如熔沸点:H2O ﹥H2S,HF﹥HCl,NH3﹥PH3 共价键 原子间通过共用电子对所 形成的相互作用 极性共价键、 非极性共价键 成键原子半径越小, 键长越 短,键能越大,共价键越稳 定 ① ② 影响分子的稳定性 共价键键能越大, 分子 稳定性越强

范德华力 概念 分类 强度比较 影响强度 的因素 对物质性 质的影响 物质分子之间普遍存在的一种相互作用 力,又称分子间作用力。

共价键﹥氢键﹥范德华力 ① 随着分子极性和相对分子质量的增大 而增大②组成和结构相似的物质,相 对分子质量越大,分子间作用力越大 ① 影响物质的熔沸点、溶解度等物理性 质②组成和结构相似的物质,随相对 分子质量的增大,物质的熔沸点升高, 如 F2﹤Cl2﹤Br2﹤I2, CF4﹤CCl4﹤CBr4

四、对点训练 1.(2008· 海南高考)在硼酸[B(OH)3]分子中,B 原子与 3 个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构.则分子中 B 原子杂化轨道的类型及同层分子间的主要作用力分别是 ( ) A.sp,范德华力 B.sp2,范德华力 C.sp2,氢键 D.sp3,氢键 2.关于原子轨道的说法正确的是 ( ) A.凡是中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子,其几何构型都是正四面体 B.CH4 分子中的 sp3 杂化轨道是由 4 个 H 原子的 1s 轨道和 C 原子的 2p 轨道混合起来而形成的 C.sp3 杂化轨道是由同一个原子中能量最近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道 D.凡 AB3 型的共价化合物,其中心原子 A 均采用 sp3 杂化轨道成键 3. Co(Ⅲ)的八面体配合物 CoClm· nNH3, 若 1 mol 配合物与 AgNO3 作用生成 1 mol AgCl 沉淀, 则 m、 n 的值是 ( ) A.m=1,n=5 B.m=3,n=4 C.m=5,n=1 D.m=4,n=5 4.关于氢键,下列说法正确的是 ( ) A.每一个水分子内含有两个氢键 B.CH4、H2O、NH3、F 的熔沸点明显高于同主族其他非金属元素气态氢化物的 熔沸点是由于它们的分子间有氢键的存在 C.H2O 是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致 D.氨气极易溶于 水,重要的原因之一是由于氨分子与水分子之间能形成氢键 5(2009· 黄冈一摸)60 年代美国化学家鲍林提出了一个经验规则:设含氧酸的化学式为 HnROm,其中(m-n)为非羟基 氧原子数.鲍林认为含氧酸的强弱与非羟基氧原子数 (m-n)的关系见下表. m-n 含氧酸强度 0 弱 1 中强 2 强 3 很强

实例 HClO H3PO4 HNO3 HClO4 试简要回答下列问题: (1)按此规则判断 H3AsO4、H2CrO4、HMnO4 酸性由弱到强的顺序为_________________________________. (2)H3PO3 和 H3AsO3 的形式一样,但酸性强弱相差很大.已知 H3PO3 为中强酸,H3AsO3 为弱酸,试推断 H3PO3 和 H3AsO3 的分子结构_________________________________. (3)按此规则判断碳酸应属于________酸, 与通常认为的 碳酸的强度是否一致?______.其可能的原因是____________________________________. 6.A、B、C、D 是四种短周期元素,E 是过渡元素.A、B、 C 同周期,C、D 同主族,A 的原子结构示意图为? ? B 是同周期第一电离能最小的元素,C 的最外层有三个成单电子,E 的外围电子排布式为 3d64s2.回答下列问题: (1)写出下列元素的符号:A________,B________,C________,D________. (2)用化学式表示上述五种元素的最高价氧化物对应水化物中酸性最强的是________,碱性最强的是________. (3)用元素符号表示 D 所在周期第一电离能最大的元素________,电负性最大的元素________. (4)E 元素原子的核电荷数是________,E 元素位于周期表的第________周期,________族,已知元素周期表可按电 子排布分为 s 区、p 区等,则 E 元素位于________区.(5)画出 D 元素原子的核外电子排布轨道表示式________,这 样的排布遵循了________原理和________规则. 4


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