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高考化学专题复习 专题十一 物质结构与性质_第2讲 分子结构与性质课件PPT
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这是一份高考化学专题复习 专题十一 物质结构与性质_第2讲 分子结构与性质课件PPT，文件包含第1课时分子结构参数及立体构型pptx、第2课时粒子间作用力与分子的性质pptx、第1课时分子结构参数及立体构型docx、第2课时粒子间作用力与分子的性质docx等4份课件配套教学资源，其中PPT共74页， 欢迎下载使用。
第2课时 粒子间作用力与分子的性质
一、粒子间作用力
1.配位键和配合物(1)孤电子对:分子或离子中没有与其他原子共用的电子对。(2)配位键a.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。
b.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 N 可表示为[ ]+。
(3)配位化合物配合物的组成包括中心原子、配体和配位原子、配位数等,以[Cu(NH3)4]SO4 为例说明。
配体有 孤电子对 ,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。中心原子(或离子)有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。
2.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
(4)氢键与物质性质
二、分子的性质
1.分子的极性(1)对称性及形成原因
(2)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系
(3)非极性分子与极性分子的判断
2.分子的溶解性(1)“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。若溶剂和溶质之间可以形成氢键,则溶质的溶解 度 增大 。(2)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.分子的手性(1)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。(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。 如:
4.无机含氧酸分子的酸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,导致R—O—H中O的电子向R偏移,因而在水分子的作用下,也就越 容易电离出H+,即酸性越强,如酸性:HNO3>HNO2,HClO4>HClO3>HClO2> HClO。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(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 ( )(3)极性分子中一定不含有非极性共价键 ( )(4)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键( )(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)卤素单质由F2到I2,熔、沸点逐渐升高 ( )(8)氢键的存在一定使物质的熔、沸点升高 ( )
✕
√
✕
2.下列叙述中正确的是 ( )A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子C.非极性分子只能是双原子单质分子D.非极性分子中一定含有非极性共价键
解析 以极性键结合起来的分子不一定是极性分子,若分子构型对称,正电中 心和负电中心重合,就是非极性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等,B项错误;某 些多原子化合物分子,如CO2、C2H4等也是非极性分子,C项错误;非极性分子 中不一定含有非极性键,如CH4、CO2,D项错误。
A
3.已知含氧酸可用通式(HO)mXOn来表示,如X是S,当m=2,n=2时就表示H2SO4。一般而言,该式中n大的是强酸,n小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强 的是 ( )A.HClO2 B.H2SeO3 C.H3BO3 D.HMnO4
解析 A、B、C、D四个选项中的化学式可分别改写成(HO)ClO、(HO)2SeO、(HO)3B、(HO)MnO3,其n依次为1、1、0、3,n最大的是HMnO4,则HMnO4酸性最强。
D
4.下列事实与氢键的形成有关,试分析其中氢键的类型。(1)冰的硬度比一般的分子晶体的大;(2)甘油的黏度大;(3)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;(4)氨气极易溶于水;(5)氟化氢的熔点高于氯化氢。
答案 (1)(2)(4)中存在分子间氢键;(3)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;(5)氟化氢中存在分子间氢键,氯化氢中没有氢键。
考点 粒子间作用力与分子的性质
题组一 配位键、配合物
1.丁二酮肟镍是一种鲜红色沉淀,可用来检验Ni2+,其分子结构如图所示。该结构中C原子的杂化方式是 sp2、sp3 ,分子内微粒之间存在的作用力有 bcd (填字母)。a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.氢键
2.(1)K+、Fe3+、F-三种离子组成的化合物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 [FeF6]3- ,配体是 F- 。(2)锌的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1 mol该配合物中含有 σ键的数目为 16NA或16×6.02×1023 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。(3)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 (2)[Zn(NH3)4]2+中Zn与NH3之间以配位键相连,共4个σ键,加上4个NH3的12个σ键,共16个σ键,即1 mol配合物中共有16NA个σ键。(3)在BCl3分子中B原子最外层的3个电子与Cl原子形成σ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。
题组二 分子间作用力
3.若不断升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变 化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是( )A.氢键;范德华力;极性键 B.氢键;氢键;非极性键C.氢键;极性键;范德华力 D.范德华力;氢键;非极性键
A
4.(1)乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 CH3COOH分子间存在氢键 。(2)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是 H2O分子与CH3CH2OH分子间 易形成氢键,H2S分子与CH3CH2OH分子不能形成氢键 。
题组三 分子的性质
5.(1)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是 硅烷的相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高 。
(2)第ⅥA族元素O、S、Se的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:①H2Se的酸性比H2S 强 (填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型 为 平面三角形 ,S 的立体构型为 三角锥形 。②H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10-3和2.5×10-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为 1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因: H2SeO3和H2SeO4可分别表示为(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Se—O—H中O的电子更向Se偏移,从而更易电离出H+ 。
(3)试比较H2O和H2S的沸点高低: H2O>H2S ,解释原因: H2O分子间存在氢键,H2S分子间只存在范德华力,强度:氢键>范德华力,故H2O的沸点比H2S的高 。
6.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素,N在第二周期,P在第三周期。 NH3分子呈三角锥形,氮原子位于锥顶,3个氢原子位于锥底,N—H键间的夹角 是107°。(1)PH3分子与NH3分子的构型 相似 (填“相同”“相似”或“不相似”), P—H键 有 (填“有”或“无”,下同)极性,PH3分子 有 极性。(2)NH3、PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是 D (填序号)。A.键的极性N—H比P—H强 B.分子的极性NH3比PH3强C.相对分子质量PH3比NH3大 D.NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
1.(1)(2020课标Ⅱ)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。CaTiO3的晶胞如图所示,其组成元素的电负性大小顺序是 O>Ti>Ca ;金属离子与氧离子间的作用力为 离子键 ,Ca2+的配位数是 12 。
(2)(2020课标Ⅲ)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是 N>H>B 。与NH3BH3原子总数相 等的等电子体是 CH3CH3 (写分子式),其熔点比NH3BH3 低 (填“高” 或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在 Hδ+与Hδ-的静电引力 ,也称 “双氢键”。
解析 (1)元素的非金属性越强,电负性越大,所以Ca、Ti、O三种元素中,O电 负性最大,Ca的金属性强于Ti,则Ti的电负性强于Ca;阴、阳离子间的作用力 为离子键;距离Ca2+最近的为O2-,共有12个O2-与位于体心处的Ca2+距离相等且 最近,故Ca2+的配位数为12。(2)电负性指原子对键合电子的吸引力,吸引力越大,电负性越大,反之越小。 由N—H键中N显负电、H显正电,可知吸引共用电子对的能力N>H,故电负性 N>H;同理可知电负性H>B,综上可知电负性N>H>B。CH3CH3分子之间不存 在氢键,只存在范德华力,NH3BH3分子之间既存在氢键,又存在Hδ+与Hδ-的静电 引力即“双氢键”,故NH3BH3熔点高于CH3CH3。
2.(1)(2018江苏)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子 与Fe2+形成配位键。请在 结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 [Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图
答案
(2)(2018海南)四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示。
Cu+的配位数为 4 ,S2-的配位数为 4 。
第2课时 粒子间作用力与分子的性质
一、粒子间作用力
1.配位键和配合物(1)孤电子对:分子或离子中没有与其他原子共用的电子对。(2)配位键a.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。
b.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 N 可表示为[ ]+。
(3)配位化合物配合物的组成包括中心原子、配体和配位原子、配位数等,以[Cu(NH3)4]SO4 为例说明。
配体有 孤电子对 ,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。中心原子(或离子)有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。
2.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
(4)氢键与物质性质
二、分子的性质
1.分子的极性(1)对称性及形成原因
(2)键的极性、分子空间构型与分子极性的关系
(3)非极性分子与极性分子的判断
2.分子的溶解性(1)“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。若溶剂和溶质之间可以形成氢键,则溶质的溶解 度 增大 。(2)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.分子的手性(1)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。(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。 如:
4.无机含氧酸分子的酸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,导致R—O—H中O的电子向R偏移,因而在水分子的作用下,也就越 容易电离出H+,即酸性越强,如酸性:HNO3>HNO2,HClO4>HClO3>HClO2> HClO。
1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(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 ( )(3)极性分子中一定不含有非极性共价键 ( )(4)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键( )(5)乙醇分子和水分子间只存在范德华力 ( )
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(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)卤素单质由F2到I2,熔、沸点逐渐升高 ( )(8)氢键的存在一定使物质的熔、沸点升高 ( )
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2.下列叙述中正确的是 ( )A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子C.非极性分子只能是双原子单质分子D.非极性分子中一定含有非极性共价键
解析 以极性键结合起来的分子不一定是极性分子,若分子构型对称,正电中 心和负电中心重合,就是非极性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等,B项错误;某 些多原子化合物分子,如CO2、C2H4等也是非极性分子,C项错误;非极性分子 中不一定含有非极性键,如CH4、CO2,D项错误。
A
3.已知含氧酸可用通式(HO)mXOn来表示,如X是S,当m=2,n=2时就表示H2SO4。一般而言,该式中n大的是强酸,n小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强 的是 ( )A.HClO2 B.H2SeO3 C.H3BO3 D.HMnO4
解析 A、B、C、D四个选项中的化学式可分别改写成(HO)ClO、(HO)2SeO、(HO)3B、(HO)MnO3,其n依次为1、1、0、3,n最大的是HMnO4,则HMnO4酸性最强。
D
4.下列事实与氢键的形成有关,试分析其中氢键的类型。(1)冰的硬度比一般的分子晶体的大;(2)甘油的黏度大;(3)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;(4)氨气极易溶于水;(5)氟化氢的熔点高于氯化氢。
答案 (1)(2)(4)中存在分子间氢键;(3)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;(5)氟化氢中存在分子间氢键,氯化氢中没有氢键。
考点 粒子间作用力与分子的性质
题组一 配位键、配合物
1.丁二酮肟镍是一种鲜红色沉淀,可用来检验Ni2+,其分子结构如图所示。该结构中C原子的杂化方式是 sp2、sp3 ,分子内微粒之间存在的作用力有 bcd (填字母)。a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.氢键
2.(1)K+、Fe3+、F-三种离子组成的化合物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 [FeF6]3- ,配体是 F- 。(2)锌的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1 mol该配合物中含有 σ键的数目为 16NA或16×6.02×1023 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。(3)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 (2)[Zn(NH3)4]2+中Zn与NH3之间以配位键相连,共4个σ键,加上4个NH3的12个σ键,共16个σ键,即1 mol配合物中共有16NA个σ键。(3)在BCl3分子中B原子最外层的3个电子与Cl原子形成σ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。
题组二 分子间作用力
3.若不断升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变 化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是( )A.氢键;范德华力;极性键 B.氢键;氢键;非极性键C.氢键;极性键;范德华力 D.范德华力;氢键;非极性键
A
4.(1)乙酸的沸点明显高于乙醛,其主要原因是 CH3COOH分子间存在氢键 。(2)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S,其原因是 H2O分子与CH3CH2OH分子间 易形成氢键,H2S分子与CH3CH2OH分子不能形成氢键 。
题组三 分子的性质
5.(1)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是 硅烷的相对分子质量越大,分子间作用力越大,沸点越高 。
(2)第ⅥA族元素O、S、Se的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:①H2Se的酸性比H2S 强 (填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型 为 平面三角形 ,S 的立体构型为 三角锥形 。②H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10-3和2.5×10-8,H2SeO4第一步几乎完全电离,K2为 1.2×10-2,请根据结构与性质的关系解释H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因: H2SeO3和H2SeO4可分别表示为(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Se—O—H中O的电子更向Se偏移,从而更易电离出H+ 。
(3)试比较H2O和H2S的沸点高低: H2O>H2S ,解释原因: H2O分子间存在氢键,H2S分子间只存在范德华力,强度:氢键>范德华力,故H2O的沸点比H2S的高 。
6.已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素,N在第二周期,P在第三周期。 NH3分子呈三角锥形,氮原子位于锥顶,3个氢原子位于锥底,N—H键间的夹角 是107°。(1)PH3分子与NH3分子的构型 相似 (填“相同”“相似”或“不相似”), P—H键 有 (填“有”或“无”,下同)极性,PH3分子 有 极性。(2)NH3、PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是 D (填序号)。A.键的极性N—H比P—H强 B.分子的极性NH3比PH3强C.相对分子质量PH3比NH3大 D.NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
1.(1)(2020课标Ⅱ)钙钛矿(CaTiO3)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料。CaTiO3的晶胞如图所示,其组成元素的电负性大小顺序是 O>Ti>Ca ;金属离子与氧离子间的作用力为 离子键 ,Ca2+的配位数是 12 。
(2)(2020课标Ⅲ)NH3BH3分子中,与N原子相连的H呈正电性(Hδ+),与B原子相连的H呈负电性(Hδ-),电负性大小顺序是 N>H>B 。与NH3BH3原子总数相 等的等电子体是 CH3CH3 (写分子式),其熔点比NH3BH3 低 (填“高” 或“低”),原因是在NH3BH3分子之间,存在 Hδ+与Hδ-的静电引力 ,也称 “双氢键”。
解析 (1)元素的非金属性越强,电负性越大,所以Ca、Ti、O三种元素中,O电 负性最大,Ca的金属性强于Ti,则Ti的电负性强于Ca;阴、阳离子间的作用力 为离子键;距离Ca2+最近的为O2-,共有12个O2-与位于体心处的Ca2+距离相等且 最近,故Ca2+的配位数为12。(2)电负性指原子对键合电子的吸引力,吸引力越大,电负性越大,反之越小。 由N—H键中N显负电、H显正电,可知吸引共用电子对的能力N>H,故电负性 N>H;同理可知电负性H>B,综上可知电负性N>H>B。CH3CH3分子之间不存 在氢键,只存在范德华力,NH3BH3分子之间既存在氢键,又存在Hδ+与Hδ-的静电 引力即“双氢键”,故NH3BH3熔点高于CH3CH3。
2.(1)(2018江苏)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子 与Fe2+形成配位键。请在 结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 [Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图
答案
(2)(2018海南)四方晶系CuFeS2晶胞结构如图所示。
Cu+的配位数为 4 ,S2-的配位数为 4 。
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