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2022版高考化学选考山东专用一轮总复习课件：专题八化学键分子结构与性质 —基础篇
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这是一份2022版高考化学选考山东专用一轮总复习课件：专题八化学键分子结构与性质 —基础篇，共28页。
考点一 化学键、电子式1.化学键 (1)概念:相邻原子间的强相互作用。这种强相互作用既包括静电吸引作 用,又包括静电排斥作用。(2)化学键的存在
说明 a.离子化合物中一定含有离子键,离子键只能存在于离子化合物 中。b.共价键可存在于离子化合物、共价化合物和单质中。c.熔融状态下离子键断裂,共价键不断裂,可以通过在熔融状态下是否导 电来区分离子化合物和共价化合物。d.既有化学键断裂又有化学键形成的变化才是化学变化。2.共价键(1)共价键的类型
注意 a.单键为σ键,双键含1个σ键和1个π键,三键含1个σ键和2个π键。b.成键原子半径越大,π键越难形成,如Si、O之间难形成双键。c.并不是所有的共价键都有方向性,如s-s σ键没有方向性。d.原子形成共价健时优先形成σ键。(2)共价键的键参数a.键能:气态基态原子形成1 ml化学键释放的最低能量,通常取正值。键 能越大,化学键越稳定。b.键长:形成共价键的两个原子之间的⑤ 核间距 。键长越短,键能越 大,共价键越稳定。c.键角:在多原子分子中,两个共价键之间的夹角。
注意 共价键的键参数对分子性质的影响 键能越大、键长越短,分子越稳定。3.配位键(1)概念:成键的两个原子一方提供孤电子对,一方提供空轨道而形成的化 学键。(2)形成条件和表示方法:一方(A)是能够提供孤电子对的原子,另一方(B)
是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子,用符号A→B表示。(3)配位化合物(简称配合物)a.概念:组成中含有配位键的物质;b.构成:由中心原子或中心离子[金属的原子或离子(有空轨道)]与配体[含 有孤电子对的分子(如NH3、H2O)或离子(如Cl-、OH-)]通过配位键构成。(4)配合物的制备与应用a.制备[Cu(NH3)4](OH)2Cu2++2NH3·H2O Cu(OH)2↓+2N Cu(OH)2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-b.制备银氨溶液Ag++NH3·H2O AgOH↓+N
AgOH+2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++OH-+2H2Oc.有些配合物显现出特征颜色,从而可用于物质的检验,如用SCN-检验Fe3 +,NH3与Cu2+配位生成[Cu(NH3)4]2+呈现更深的蓝色。d.利用金属离子与其配合物的性质不同,进行溶解、沉淀、萃取等操作 来达到分离提纯、分析检测等目的。4.金属键(1)概念:金属中“自由电子”和金属阳离子之间存在的强相互作用。本 质上是一种电性作用。(2)特征a.金属键没有方向性和饱和性;b.金属键中的电子在整个三维空间里运动,属于整块固态金属。
(3)金属不透明,具有金属光泽及良好的导电性、导热性和延展性,这些性 质都与金属键密切相关。
点拨 金属导电是由于自由电子的定向移动,属于物理变化,电解质溶液 导电是由于阴、阳离子在溶液中定向移动并在阳极、阴极放电的过程, 是化学变化。5.电子式(1)概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式 子。(2)书写方法
(3)用电子式表示化合物的形成过程a.离子化合物,如NaCl: b.共价化合物,如HCl:H×+· ·· H·× ··
考点二 分子的空间结构与分子性质1.用价层电子对互斥(VSEPR)理论推测分子的空间结构(1)用价层电子对互斥理论推测分子的空间结构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。(2)价层电子对互斥理论与分子的空间结构
2.杂化轨道理论(1)杂化轨道理论概述当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数量相等的能 量相同的杂化轨道。参与杂化的轨道不同,杂化轨道间的夹角不同,形成 分子的空间结构不同。(2)杂化轨道三种类型
3.手性分子具有完全相同的组成和原子排列方式的一对分子,如同左手与右手一样, 镜面对称,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体,具有手性异构体的 分子叫手性分子。4.分子极性(1)分子构型与分子极性的关系
(2)键的极性、分子空间结构与分子极性的关系
特别提醒 (1)极性分子中可能含有非极性键,如H2O2为极性分子,但含有 非极性共价键O—O键。(2)只含有极性键的分子可能是非极性分子,如CH4、CO2等分子中只含有 极性键,属于非极性分子。5.分子间作用力 (1)概念:物质分子之间存在着多种相互作用力,统称为分子间作用力。(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a.概念:是分子之间普遍存在的一种相互作用力,它使许多物质能以一定 的凝聚态存在。
b.对物质性质的影响: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a.形成:已经与电负性很大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大的原子之间的作用力,称为氢 键。b.表示方法:A—H…Bc.特征:具有一定的方向性和饱和性。d.分类:氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。e.氢键对物质性质的影响:对物质的熔点、沸点、电离、溶解等产生影响。
分子间氢键使物质的熔、沸点升高,分子内氢键可降低物质的熔、沸 点。6.溶解性(1)“相似相溶”规律非极性溶质一般易溶于非极性溶剂,极性溶质一般易溶于极性溶剂。若 存在氢键,溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。(2)“相似相溶”规律还可用于推测分子结构的相似性,如乙醇和水互溶 (C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。
“四方法”判断分子中心原子的杂化类型1.根据杂化轨道的空间分布构型判断
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是直线形分子,SCN-、 与CO2互为等电子体,分子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。4.根据中心原子的价层电子对数判断若中心原子的价层电子对数为4,则是sp3杂化,若为3,则是sp2杂化,若为2, 则是sp杂化。
例1 下列各组分子中,中心原子的杂化轨道类型相同,分子的空间构型 也相同的是 ( )A.BeCl2、CO2 B.H2O、SO2C.SO2、CH4 D.NF3、SO3
解题导引 根据中心原子价层电子对数进行判断,若价层电子对数相同, 孤电子对数也相同,则中心原子的杂化轨道类型相同,分子的空间构型也 相同。
解析 BeCl2中Be价层电子对数为2,中心原子无孤电子对,CO2中C原子价 层电子对数为2,中心原子无孤电子对,二者都是采取sp杂化方式,分子构 型为直线形,A正确;水分子中O原子价层电子对数为4,中心原子有两对孤 电子对,采用sp3杂化,分子构型为V形,SO2中S原子价层电子对数为3,中心 原子孤电子对数为1,采取sp2杂化,分子构型为V形,B错误;CH4中C原子价 层电子对数为4,无孤电子对,中心原子采用sp3杂化,分子构型为正四面体 形,C错误;NF3中N原子价层电子对数为4,采用sp3杂化,孤电子对数为1,分 子构型为三角锥形,SO3分子中S原子价层电子对数为3,采取sp2杂化方式, 分子构型为平面三角形,D错误;故选A。
例2 a、b、c、d为周期表前四周期的元素,原子序数依次增大。a的核 外电子总数与其周期数相同;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高 能级轨道为半充满状态;c的最外层电子数是内层电子数的3倍;d的原子 序数是c的两倍。回答下列问题:(1)b单质分子中σ键与π键的个数比为 ,b2a4分子中极性键与非极 性键的个数比为 。(2)a与c可形成两种二元化合物分子,两种物质可以以任意比互溶。其中 一种化合物不稳定,可分解产生c的单质,该化合物分子中的c原子的孤电 子对数为 ,杂化方式为 ;这两种物质的互溶物中,存在的 化学键有 (填序号)。
①极性共价键 ②非极性共价键 ③离子键 ④金属键 ⑤氢键 ⑥ 范德华力(3)这些元素形成的含氧酸中,分子内中心原子的价层电子对数为4的酸是 (填化学式,下同);酸根离子呈正三角形的酸是 ,试从结构特点判断酸分子与酸根离子的稳定性:酸分子 酸根 离子(填“>”或“<”)。
解析 周期表前四周期的元素a、b、c、d,原子序数依次增大。a的核外 电子总数与其周期数相同,a为H;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最 高能级轨道为半充满状态,即最高能级为2p,核外电子排布式为1s22s22p3, 则b为N;c的最外层电子数是内层电子数的3倍,则c为O;d的原子序数是c 的两倍,d为S。(1)b单质为氮气,氮气分子中σ键与π键的个数比为1∶2,b2a4为N2H4,N2H4分 子中极性键与非极性键的个数比为4∶1。(2)a与c可形成两种二元化合物,分别为水和过氧化氢,过氧化氢不稳定,可 分解产生O2,过氧化氢的结构式为H—O—O—H,每个氧原子形成2个σ键, 还有2对孤电子对,因此O原子的杂化方式为sp3;水和过氧化氢互溶物中, 水中有极性共价键,过氧化氢中有极性共价键、非极性共价键,分子之间
考点一 化学键、电子式1.化学键 (1)概念:相邻原子间的强相互作用。这种强相互作用既包括静电吸引作 用,又包括静电排斥作用。(2)化学键的存在
说明 a.离子化合物中一定含有离子键,离子键只能存在于离子化合物 中。b.共价键可存在于离子化合物、共价化合物和单质中。c.熔融状态下离子键断裂,共价键不断裂,可以通过在熔融状态下是否导 电来区分离子化合物和共价化合物。d.既有化学键断裂又有化学键形成的变化才是化学变化。2.共价键(1)共价键的类型
注意 a.单键为σ键,双键含1个σ键和1个π键,三键含1个σ键和2个π键。b.成键原子半径越大,π键越难形成,如Si、O之间难形成双键。c.并不是所有的共价键都有方向性,如s-s σ键没有方向性。d.原子形成共价健时优先形成σ键。(2)共价键的键参数a.键能:气态基态原子形成1 ml化学键释放的最低能量,通常取正值。键 能越大,化学键越稳定。b.键长:形成共价键的两个原子之间的⑤ 核间距 。键长越短,键能越 大,共价键越稳定。c.键角:在多原子分子中,两个共价键之间的夹角。
注意 共价键的键参数对分子性质的影响 键能越大、键长越短,分子越稳定。3.配位键(1)概念:成键的两个原子一方提供孤电子对,一方提供空轨道而形成的化 学键。(2)形成条件和表示方法:一方(A)是能够提供孤电子对的原子,另一方(B)
是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子,用符号A→B表示。(3)配位化合物(简称配合物)a.概念:组成中含有配位键的物质;b.构成:由中心原子或中心离子[金属的原子或离子(有空轨道)]与配体[含 有孤电子对的分子(如NH3、H2O)或离子(如Cl-、OH-)]通过配位键构成。(4)配合物的制备与应用a.制备[Cu(NH3)4](OH)2Cu2++2NH3·H2O Cu(OH)2↓+2N Cu(OH)2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-b.制备银氨溶液Ag++NH3·H2O AgOH↓+N
AgOH+2NH3·H2O [Ag(NH3)2]++OH-+2H2Oc.有些配合物显现出特征颜色,从而可用于物质的检验,如用SCN-检验Fe3 +,NH3与Cu2+配位生成[Cu(NH3)4]2+呈现更深的蓝色。d.利用金属离子与其配合物的性质不同,进行溶解、沉淀、萃取等操作 来达到分离提纯、分析检测等目的。4.金属键(1)概念:金属中“自由电子”和金属阳离子之间存在的强相互作用。本 质上是一种电性作用。(2)特征a.金属键没有方向性和饱和性;b.金属键中的电子在整个三维空间里运动,属于整块固态金属。
(3)金属不透明,具有金属光泽及良好的导电性、导热性和延展性,这些性 质都与金属键密切相关。
点拨 金属导电是由于自由电子的定向移动,属于物理变化,电解质溶液 导电是由于阴、阳离子在溶液中定向移动并在阳极、阴极放电的过程, 是化学变化。5.电子式(1)概念:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式 子。(2)书写方法
(3)用电子式表示化合物的形成过程a.离子化合物,如NaCl: b.共价化合物,如HCl:H×+· ·· H·× ··
考点二 分子的空间结构与分子性质1.用价层电子对互斥(VSEPR)理论推测分子的空间结构(1)用价层电子对互斥理论推测分子的空间结构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。(2)价层电子对互斥理论与分子的空间结构
2.杂化轨道理论(1)杂化轨道理论概述当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数量相等的能 量相同的杂化轨道。参与杂化的轨道不同,杂化轨道间的夹角不同,形成 分子的空间结构不同。(2)杂化轨道三种类型
3.手性分子具有完全相同的组成和原子排列方式的一对分子,如同左手与右手一样, 镜面对称,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体,具有手性异构体的 分子叫手性分子。4.分子极性(1)分子构型与分子极性的关系
(2)键的极性、分子空间结构与分子极性的关系
特别提醒 (1)极性分子中可能含有非极性键,如H2O2为极性分子,但含有 非极性共价键O—O键。(2)只含有极性键的分子可能是非极性分子,如CH4、CO2等分子中只含有 极性键,属于非极性分子。5.分子间作用力 (1)概念:物质分子之间存在着多种相互作用力,统称为分子间作用力。(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a.概念:是分子之间普遍存在的一种相互作用力,它使许多物质能以一定 的凝聚态存在。
b.对物质性质的影响: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a.形成:已经与电负性很大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大的原子之间的作用力,称为氢 键。b.表示方法:A—H…Bc.特征:具有一定的方向性和饱和性。d.分类:氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。e.氢键对物质性质的影响:对物质的熔点、沸点、电离、溶解等产生影响。
分子间氢键使物质的熔、沸点升高,分子内氢键可降低物质的熔、沸 点。6.溶解性(1)“相似相溶”规律非极性溶质一般易溶于非极性溶剂,极性溶质一般易溶于极性溶剂。若 存在氢键,溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。(2)“相似相溶”规律还可用于推测分子结构的相似性,如乙醇和水互溶 (C2H5OH和H2O中的羟基相近),而戊醇在水中的溶解度明显减小。
“四方法”判断分子中心原子的杂化类型1.根据杂化轨道的空间分布构型判断
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是直线形分子,SCN-、 与CO2互为等电子体,分子构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。4.根据中心原子的价层电子对数判断若中心原子的价层电子对数为4,则是sp3杂化,若为3,则是sp2杂化,若为2, 则是sp杂化。
例1 下列各组分子中,中心原子的杂化轨道类型相同,分子的空间构型 也相同的是 ( )A.BeCl2、CO2 B.H2O、SO2C.SO2、CH4 D.NF3、SO3
解题导引 根据中心原子价层电子对数进行判断,若价层电子对数相同, 孤电子对数也相同,则中心原子的杂化轨道类型相同,分子的空间构型也 相同。
解析 BeCl2中Be价层电子对数为2,中心原子无孤电子对,CO2中C原子价 层电子对数为2,中心原子无孤电子对,二者都是采取sp杂化方式,分子构 型为直线形,A正确;水分子中O原子价层电子对数为4,中心原子有两对孤 电子对,采用sp3杂化,分子构型为V形,SO2中S原子价层电子对数为3,中心 原子孤电子对数为1,采取sp2杂化,分子构型为V形,B错误;CH4中C原子价 层电子对数为4,无孤电子对,中心原子采用sp3杂化,分子构型为正四面体 形,C错误;NF3中N原子价层电子对数为4,采用sp3杂化,孤电子对数为1,分 子构型为三角锥形,SO3分子中S原子价层电子对数为3,采取sp2杂化方式, 分子构型为平面三角形,D错误;故选A。
例2 a、b、c、d为周期表前四周期的元素,原子序数依次增大。a的核 外电子总数与其周期数相同;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最高 能级轨道为半充满状态;c的最外层电子数是内层电子数的3倍;d的原子 序数是c的两倍。回答下列问题:(1)b单质分子中σ键与π键的个数比为 ,b2a4分子中极性键与非极 性键的个数比为 。(2)a与c可形成两种二元化合物分子,两种物质可以以任意比互溶。其中 一种化合物不稳定,可分解产生c的单质,该化合物分子中的c原子的孤电 子对数为 ,杂化方式为 ;这两种物质的互溶物中,存在的 化学键有 (填序号)。
①极性共价键 ②非极性共价键 ③离子键 ④金属键 ⑤氢键 ⑥ 范德华力(3)这些元素形成的含氧酸中,分子内中心原子的价层电子对数为4的酸是 (填化学式,下同);酸根离子呈正三角形的酸是 ,试从结构特点判断酸分子与酸根离子的稳定性:酸分子 酸根 离子(填“>”或“<”)。
解析 周期表前四周期的元素a、b、c、d,原子序数依次增大。a的核外 电子总数与其周期数相同,a为H;基态b原子的核外电子占据3个能级,且最 高能级轨道为半充满状态,即最高能级为2p,核外电子排布式为1s22s22p3, 则b为N;c的最外层电子数是内层电子数的3倍,则c为O;d的原子序数是c 的两倍,d为S。(1)b单质为氮气,氮气分子中σ键与π键的个数比为1∶2,b2a4为N2H4,N2H4分 子中极性键与非极性键的个数比为4∶1。(2)a与c可形成两种二元化合物,分别为水和过氧化氢,过氧化氢不稳定,可 分解产生O2,过氧化氢的结构式为H—O—O—H,每个氧原子形成2个σ键, 还有2对孤电子对,因此O原子的杂化方式为sp3;水和过氧化氢互溶物中, 水中有极性共价键,过氧化氢中有极性共价键、非极性共价键,分子之间
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