2022届高考化学一轮复习讲义学案（新教材人教版）第五章 第29讲 化学键　分子结构与性质

这是一份2022届高考化学一轮复习讲义学案（新教材人教版）第五章 第29讲 化学键　分子结构与性质，共42页。
第29讲　化学键　分子结构与性质
复习目标　1.了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。2.了解共价键的类型、共价键的参数及作用。3.了解价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。4.了解范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响。5.了解配位键、超分子的含义。
考点一　化学键及化合物类型

1．化学键

2．离子键与共价键
(1)概念
①离子键：带相反电荷离子之间的相互作用。
②共价键：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
(2)对比

离子键
共价键
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键方式
得失电子形成阴、阳离子
形成共用电子对
成键条件
活泼金属元素与活泼非金属元素
一般在非金属原子之间
作用力实质
静电作用
存在举例
存在于离子化合物中，如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等
①非金属单质，如H2、O2等；②共价化合物，如HCl、CO2、CH4等；③某些离子化合物，如NaOH、Na2O2等

易错警示　①由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键，如AlCl3中Al—Cl键为共价键。
②非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键，如NH4Cl等。
3．离子化合物与共价化合物
项目
离子化合物
共价化合物
定义
由离子键构成的化合物
以共用电子对形成分子的化合物
构成微粒
阴、阳离子
原子
化学键类型
一定含有离子键，可能含有共价键
只含有共价键
物质类别
①强碱
②绝大多数盐
③金属氧化物
①含氧酸
②弱碱
③气态氢化物
④非金属氧化物
⑤极少数盐，如AlCl3

4.电子式的书写方法
(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
①离子化合物
如NaCl：。
②共价化合物
如HCl：H×＋。
5．离子化合物和共价化合物的判断
(1)根据化学键的类型来判断
凡含有离子键的化合物，一定是离子化合物；只含有共价键的化合物，一定是共价化合物。
(2)根据化合物的类型来判断
大多数碱性氧化物、强碱和盐都属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸都属于共价化合物。
(3)根据化合物的性质来判断
熔融状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl；熔融状态下不能导电的化合物是共价化合物，如HCl。

(1)只含共价键的物质一定是共价化合物(×)
错因：只含共价键的物质可能是单质，如H2、O2等。
(2)NaHSO4在熔融状态下电离，破坏了离子键与共价键(×)
错因：在熔融状态下，NaHSO4===Na＋＋HSO，只破坏了离子键，没有破坏共价键。
(3)非极性键只存在于双原子的单质分子中(×)
错因：非极性键可能存在于化合物中，如过氧化氢、过氧化钠中含非极性共价键。
(4)非金属元素的原子之间一定形成共价键(×)
错因：非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键，如NH4Cl。
(5)含有共价键的化合物一定是共价化合物(×)
错因：含有共价键的化合物不一定是共价化合物，如NaHSO4。

有以下8种物质：①Ne　②HCl　③P4　④H2O2　⑤Na2S　⑥NaOH　⑦Na2O2　⑧NH4Cl，请用上述物质的序号填空：
(1)不存在化学键的是______。
(2)只存在极性共价键的是______。
(3)只存在非极性共价键的是______。
(4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是______。
(5)只存在离子键的是______。
(6)既存在离子键又存在共价键的是______。
(7)属于离子化合物的是______。
答案　(1)①　(2)②　(3)③　(4)④　(5)⑤　(6)⑥⑦⑧　(7)⑤⑥⑦⑧

题组一　电子式的书写
1．请写出下列微粒的电子式
(1)原子：Na________________，Cl____________________。
(2)简单离子：Na＋______________，F－_____________________。
(3)复杂离子：NH______________，OH－______________________。
(4)离子化合物：MgCl2____________，Na2O______________，Na2O2___________。
(5)非金属单质及共价化合物：N2_________________，H2O_____________________，H2O2__________________。
答案　(1)Na·　　(2)Na＋　
(3)　
(4)　　
(5)N⋮⋮N　　
2．已知NaH、NaCN、NaBH4均为离子化合物，分别写出三者的电子式：
(1)NaH______________；(2)NaCN________________；
(3)NaBH4____________。
答案　(1)Na＋[H]－　(2)Na＋[C⋮⋮N]－
(3)
题组二　化学键类型与物质类别的关系
3．(2020·桂林兴安县第三中学开学考试)下列各组中每种物质都既有离子键又有共价键的一组是(　　)
A．NaOH　BaSO4　(NH4)2SO4
B．MgO　Na2SO4　HNO3
C．Na2O2　KOH　Na3PO4
D．HCl　Al2O3　MgCl2
答案　AC
解析　MgO中只含离子键，HNO3中只含共价键，B错误；HCl中只含共价键，Al2O3、MgCl2中只含离子键，D错误。
4．(2020·四川自贡市田家炳中学高三开学考试)下列说法中正确的是(　　)
A．离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力
B．NH4NO3晶体中含共价键，是离子化合物
C．H2O2、N2H4分子中只含有极性共价键
D．某化合物熔融状态能导电，可以证明该化合物内一定存在离子键
答案　BD
解析　离子键是阴、阳离子间的静电作用，包括引力和斥力，故A错误；硝酸铵是离子化合物，含有离子键和共价键，故B正确；H2O2的结构式为H—O—O—H，含有极性共价键和非极性共价键，N2H4中也是含有极性共价键和非极性共价键，故C错误；离子化合物在熔融状态下导电，共价化合物在熔融状态下不导电，因此区分是离子化合物还是共价化合物，看熔融状态下是否导电，故D正确。
5．(2020·北京高三质检)全氮类物质具有高密度、超高能量及爆炸产物无污染等优点。中国科学家成功合成全氮阴离子N，N是制备全氮类物质NN的重要中间体，下列说法不正确的是(　　)
A．全氮类物质属于绿色能源
B．每个N中含有35个质子
C．每个N中含有35个电子
D．NN结构中含共价键
答案　C
解析　N的质子数为7×5＝35，B正确；N含有的电子数为5×7＋1＝36，C错误；N、N中均含有5个氮原子，氮原子间以共价键结合，D正确。
6．(2020·华南师大附中高三专题练习)下列说法错误的是(　　)
A．含有共价键的化合物一定是共价化合物
B．在共价化合物中一定含有共价键
C．含有离子键的化合物一定是离子化合物
D．双原子单质分子中含有的共价键一定是非极性共价键
答案　A
解析　只含有共价键的化合物是共价化合物，离子化合物中也可能含有共价键，如氯化铵，故A错误；根据共价化合物的定义，只含有共价键的化合物是共价化合物，只要是共价化合物一定含有共价键，故B正确；含有离子键的化合物就是离子化合物，在离子化合物中可以含有共价键，但共价化合物中不能含有离子键，故C正确；由同一种非金属元素的原子形成的共价键是非极性共价键，故D正确。

化学键与物质类别的关系

考点二　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道重叠方式
σ键
电子云“头碰头”重叠
π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
①键能越大，键长越短，分子越稳定。
②


(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σ键比π键强度大(×)
错因：在N2分子中，π键大于σ键。
(3)s-s σ键与s-p σ键的电子云形状对称性相同(√)
(4)σ键能单独形成，而π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 σ键无方向性。

1．N≡N键的键能为946 kJ·mol－1，N—N键的键能为193 kJ·mol－1，则一个π键的平均键能为__________，说明N2中________键比________键稳定(填“σ”或“π”)。
答案　376.5 kJ·mol－1　π　σ
解析　π键的平均键能为＝376.5 kJ·mol－1，所以N2中π键比σ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：___________________________________________________________。
CO
C—O
C==O
C≡O
键能/(kJ·mol－1)
357.7
798.9
1 071.9
N2
N—N
N==N
N≡N
键能/(kJ·mol－1)
154.8
418.4
941.7

答案　CO　断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(273.0 kJ·mol－1)比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量(523.3 kJ·mol－1)小
解析　由断开CO分子的第一个化学键所需要的能量[(1 071.9－798.9) kJ·mol－1＝273.0 kJ·
mol－1]比断开N2分子的第一个化学键所需要的能量[(941.7－418.4) kJ·mol－1＝523.3 kJ·mol－1]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：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4
(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__________(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σ键的分子是__________，既存在σ键又存在π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)②　⑤⑩　①③⑨　(2)①③⑤　②　⑨　⑩　(3)①③⑤　②⑨⑩　(4)⑧　(5)⑥⑦　④
2．现有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。只有σ键的是________(填序号，下同)；既有σ键，又有π键的是________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ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σ键的是________；含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是________________________。
答案　①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　⑦　①③⑤⑥⑧⑨　②④⑤⑥⑧⑨

(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σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。
题组二　键参数及应用
3．(2019·南京期末)已知几种共价键的键能如下：
化学键
H—N
N≡N
Cl—Cl
H—Cl
键能/kJ·mol－1
390.8
946
242.7
431.8

下列说法错误的是(　　)
A．键能：N≡N＞N==N＞N—N
B．H(g)＋Cl(g)===HCl(g)　ΔH＝－431.8 kJ·mol－1
C．H—N键能小于H—Cl键能，所以NH3的沸点高于HCl
D．2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH＝－463.9 kJ·mol－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：N≡N＞N==N＞N—N，正确；B项，H(g)＋Cl(g)===HCl(g)的焓变为H—Cl键能的相反数，则ΔH＝－431.8 kJ·mol－1，正确；C项，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ΔH＝E(反应物)－E(生成物)，则2NH3(g)＋3Cl2(g)===N2(g)＋6HCl(g)　ΔH＝6E(N—H)＋3E(Cl—Cl)－E(N≡N)－6E(H—Cl)＝
－463.9 kJ·mol－1，正确。
4．已知键能、键长部分数据如下表：
共价键
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
H—O
键能(kJ·mol－1)
242.7
193.7
152.7
568
431.8
366
298.7
462.8
键长(pm)
198
228
267




96
共价键
C—C
C==C
C≡C
C—H
N—H
N==O
O—O
O==O
键能(kJ·mol－1)
347.7
615
812
413.4
390.8
607
142
497.3
键长(pm)
154
133
120
109
101




(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。
A．稳定性：HF＞HCl＞HBr＞HI
B．氧化性：I2＞Br2＞Cl2
C．沸点：H2O＞NH3
D．还原性：HI＞HBr＞HCl＞HF
(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________；O—O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)HF　HI　大于
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，EH—O＞EN—H，又因为rO＜rN，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：HI＞HBr＞HCl＞HF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O==O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。

(1)分子的空间结构与键参数
键长、键能决定了共价键的稳定性，键长、键角决定了分子的空间结构。一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的空间结构。

(2)反应热与键能：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能。
考点三　分子的空间结构　配位键

1．价层电子对互斥模型
(1)理论要点
①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。
②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)用价层电子对互斥模型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(对于主族元素等于原子的最外层电子数)，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。
(3)示例分析
电子对数
σ键电子对数
孤电子对数
电子对空间结构名称
分子空间结构名称
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
三角形
平面三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面体形
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V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)杂化轨道与分子空间结构的关系
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
空间结构名称
实例
sp
2
180°
直线形
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109°28′
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
①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。
②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可表示为，在NH中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H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)4]SO4

配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。
中心原子有空轨道，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)价层电子对互斥模型中，π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
中心原子上的价层电子对数
VSEPR模型名称
分子或离子的空间结构名称
中心原子杂化类型
①
CS2





②
HCHO





③
NCl3





④
SO





⑤
H3O＋






答案　①0　2　直线形　直线形　sp
②0　3　平面三角形　平面三角形　sp2
③1　4　四面体形　三角锥形　sp3
④0　4　正四面体形　正四面体形　sp3
⑤1　4　四面体形　三角锥形　sp3
(2)比较下列分子或离子中键角大小。
①H2O________H3O＋，NH3________NH。
②SO3________CCl4，CS2________SO2。
答案　①＜　＜　②＞　＞
解析　①H2O与H3O＋，NH3与NH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。
②杂化不同，键角不同。
2．NH3分子中∠HNH键角为107°，而配离子[Zn(NH3)6]2＋中∠HNH的键角为109°28′，配离子[Zn(NH3)6]2＋∠HNH键角变大的原因是_________________________________________。
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N—H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　价层电子对互斥模型、杂化轨道理论的理解应用
1．根据价层电子对互斥模型填空：
(1)OF2分子中，中心原子上的σ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____________，分子的空间结构为______________。
(2)BF3分子中，中心原子上的σ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____________，分子的空间结构为____________。
答案　(1)2　2　4　sp3　四面体形　V形
(2)3　0　3　sp2　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σ键，故σ键电子对数为2，孤电子对数为[(6＋2)－2×2]÷2＝2，价层电子对数为σ键电子对数与孤电子对数之和，即2＋2＝4，中心原子的杂化方式为sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，分子的空间结构为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σ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模型为平面三角形，分子的空间结构为平面三角形。
2．为了解释和预测分子的空间结构，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：__________。
答案　(1)正四面体形　(2)CH　CH　(3)BF3　NF3　CF4
3．BeCl2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)Cl—Be—Cl：________；
(2)：________；
(3)：________。
答案　(1)sp杂化　(2)sp2杂化　(3)sp3杂化

“四方法”判断分子中中心原子的杂化类型
(1)根据杂化轨道的空间结构判断
①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。
②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。
③若杂化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109°28′，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。
(4)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断
如没有π键为sp3杂化，含1个π键为sp2杂化，含2个π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CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(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。
①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3________________________________________________________________________，CoCl3·4NH3(绿色和紫色)________________。
②上述配合物中，中心离子的配位数都是______________________________________。
(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FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合，请按要求填空：
①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供________，SCN－提供________，二者通过配位键结合。
②所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1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)①[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)4Cl2]Cl　②6
(2)①空轨道　孤电子对　②[Fe(SCN)]Cl2
解析　(1)①每个CoCl3·6NH3分子中有3个Cl－为外界离子，配体为6个NH3，化学式为[Co(NH3)6]Cl3；每个CoCl3·4NH3(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)4Cl2]Cl。
②这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl，其配位数都是6。
(2)①Fe3＋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。
②Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。
5．Ⅰ.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)4]2－。不考虑空间结构，[Cu(OH)4]2－结构可用示意图表示为________________。
(2)胆矾CuSO4·5H2O可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O，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
C．Cu2＋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
Ⅱ.经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3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1∶5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　Ⅰ.(1)

(2)D
Ⅱ.FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl
解析　Ⅰ.(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。
考点四　分子间作用力　氢键　超分子

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
①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。
②表示方法：X—H…Y—
③特征：具有一定的方向性和饱和性。
④分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。
⑤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
正电中心和负电中心重合的分子
正电中心和负电中心不重合的分子
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
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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，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，如同左手与右手一样互为镜像，在三维空间里不能叠合的现象。
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。含有手性碳原子的分子是手性分子，
如。
3．超分子
(1)概念
超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
(2)超分子内分子间的作用力
超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
(3)超分子的应用
在分子水平上进行分子设计，有序组装甚至复制出一些新型的分子材料。

(1)可燃冰(CH4·nH2O，6≤n≤8)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O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关。

1．NH3极易溶于水的原因有哪些？
答案　①NH3是极性分子，易溶于极性分子H2O形成的溶剂中；
②NH3与H2O之间形成分子间氢键；
③NH3可与水反应。
2．按要求回答下列问题：
(1)HCHO分子的空间结构为________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　ⅥA　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

题组一　共价键的极性和分子极性
1．下列叙述正确的是(　　)
A．NH3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
B．CCl4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
C．H2O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
D．CO2是非极性分子，C原子处在2个O原子所连成的直线的中央
答案　CD
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央，C错误；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，D正确。
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)。
①分子中有极性键　②分子中有非极性键　③氧原子的轨道发生了sp2杂化　④O—O共价键是p-p σ键　⑤分子是非极性分子
(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)HH　(2)①②　(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H—O—O—H分子中，H—O键是极性键，O—O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O—O共价键不是p-p σ键。H—O—O—H分子中的O—H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O—H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σ键和1个π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K＝1.1×10－10；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“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，C—H、C==O是极性键，B正确；该有机物的结构式为，σ键数目为9，π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O—H…O(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　手性分子
5．下列说法正确的是(　　)
A．甘油(CH2OH—CHOH—CH2OH)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，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　CH2OH—CHOH—CH2OH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。
题组四　超分子
6．(2020·福建龙岩高三一模)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。

(1)Li＋的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。
①基态锂离子核外能量最高的电子所处电子层符号为 ________。
②W中Li＋与孤电子对之间的作用属于________(填字母)。
A．离子键 B．共价键
C．配位键 D．氢键
E．以上都不是
(2)冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构。理由是________________________________________________________________________。
(3)烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。
①水分子中键角________(填“>”“成键电子对间的排斥力，所以由于孤电子对的排斥，键角要小于没有孤电子对排斥的CH4的键角，且孤电子对越多，排斥力越大
6．高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______Si—N—Si(填“>”“　N原子上有孤电子对，由于孤电子对与成键电子对的排斥力更大，使得Si—N—Si键角较小
7．两种三角锥形气态氢化物膦(PH3)和氨(NH3)的键角分别为93.6°和107°，试分析PH3的键角小于NH3的原因：___________________________________________________。
答案　N原子的电负性强于P原子，对成键电子对吸引能力更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小，排斥力更大致使键角更大，因而PH3的键角小于NH3或N原子的电负性强于P原子，PH3中P周围的电子密度小于NH3中N周围的电子密度，故PH3的键角小于NH3
8．NF3的键角______NH3的键角(填“>”“C>W　C原子半径比O大，电负性小，对孤电子对吸引较弱，所以C原子更易提供孤电子对，更容易形成配位键　(4)AB
解析　(1)Co元素是27号元素，核外电子排布式为[Ar]3d74s2,3d上有3个未成对电子，则其价电子的轨道表示式为；石墨是平面层状结构、石墨烯可看作单层石墨，单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，则碳原子均形成3个C—C键，杂化轨道为3，碳原子杂化方式为sp2。
(2)甲硫醛(CH2S)与甲醛具有相同的结构特征，故它们中C原子形成3个σ键，1个π键，VSEPR构型名称为平面三角形，正负电荷中心不重合，属于极性分子。
(3)同周期主族元素自左而右电负性增大，一般非金属性越强电负性越大，故电负性：O>C>W；在六羰基钨[W(CO)6]分子中，W是中心原子，CO是配体，由于C原子半径比O大，电负性小，对孤电子对的吸引力较弱，更容易形成配位键，所以配体CO中与W形成配位的原子是C而不是O。
(4)已知信息：多原子分子中各原子若在同一平面内，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”，苯分子中每个碳原子都采用sp2杂化，则6个碳原子均有未参与杂化的相互平行的p轨道，故苯环上的C原子可以形成“离域π键”，其“离域π键”为π，选A；二氧化硫分子中S上的孤电子对数为＝1，价层电子对数为2＋1＝3，故中心原子为sp2杂化，空间结构为V形，中心原子S与两个O原子中有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”，其“离域π键”为π，选B；四氯化碳分子中只存在σ键，不存在π键，不选C；环己烷分子中只存在σ键，不存在π键，不选D。
13．碳、氮和磷元素是几乎所有的生物体中均含有的生命元素。回答下列问题：
(1)叠氮酸(HN3)是一种弱酸，在水中能微弱电离出H＋和N，分子中的大π键可用符号π表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π)，则N中的大π键应表示为______________。
(2)2001年德国专家从硫酸铵中检出一种组成为N4H4(SO4)2的物质，经测定，该物质易溶于水，在水中以SO和N4H两种离子的形式存在。N4H中N原子均为sp3杂化，请推测N4H的结构式：_______________________________________________________________。
(3)ATP(三磷酸腺苷)是一种高能磷酸化合物，在细胞中，它与ADP的相互转化实现贮能和放能，从而保证了细胞各项生命活动的能量供应。ATP的结构简式如图所示。

分子中属于sp2杂化的N原子有________个。
答案　(1)π　(2) 　(3)3
解析　(2)N4H中N原子均为sp3杂化，且该离子带4个正电荷，说明含有氢离子和N原子形成的配位键，则应是4个N原子处于正四面体的4个顶点，每个N原子形成3个N—N键，还含有1对孤电子对，H＋有空轨道，与N原子形成配位键，所以结构式为。
(3)形成双键的N原子为sp2杂化，所以属于sp2杂化的N原子有3个。
14．明朝《天工开物》中有世界上最早的“火法”炼锌技术的记载，锌是生命体必需的微量元素，被称为“生命之花”。(已知阿伏加德罗常数的值为NA)
(1)基态Zn原子核外的最高能层符号是________，基态Zn2＋最外层电子排布式为____________________。
(2)乳酸锌是一种很好的食品锌强化剂，其中存在的作用力有________(填字母)。1 mol乳酸锌中含有________个σ键。
A．离子键 B．极性共价键
C．金属键 D．配位键
E．范德华力
(3)一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，结构简式如图所示。其中所涉及的非金属元素的电负性由大到小的顺序是________，H2O分子的空间结构为________形，Zn2＋的配位数为________。甘氨酸(H2N—CH2—COOH)中N原子的杂化轨道类型为________；甘氨酸易溶于水，试从结构角度解释____________________________________________________。

答案　(1)N　3s23p63d10　(2)AB　20NA　(3)O＞N＞C＞H　V　5　sp3　甘氨酸为极性分子，且分子中的氨基和羧基都能与水分子形成氢键
解析　(1)锌是30号元素，位于第四周期，共有四层电子，基态Zn原子核外的最高能层符号是N，基态Zn2＋的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，基态Zn2＋最外层电子排布式为3s23p63d10。
(2)乳酸锌属于离子化合物，分子中含有乳酸根离子和锌离子，以离子键结合，乳酸分子中存在碳碳之间，碳氢之间，碳氧之间，氢氧之间的极性键，故乳酸锌分子中存在的作用力有离子键和极性共价键，一个乳酸根中含有10个σ键和1个π键，故1 mol乳酸锌中含有20 mol σ键，故含有20NA个σ键。
(3)一水合甘氨酸锌中所涉及的非金属元素有C、O、N、H元素，元素的非金属性越强，其电负性越大，非金属性大小顺序为O＞N＞C＞H，则电负性大小顺序为O＞N＞C＞H；H2O分子中氧形成了两对共用电子对，剩余2对孤电子对，价层电子对为4对，VSEPR模型名称为四面体形，H2O的空间结构为V形；从一水合甘氨酸锌的结构简式可看出Zn2＋的配原子为O、N原子，根据图知，一水合甘氨酸锌中Zn2＋的配位数为5；甘氨酸(H2N—CH2—COOH)中N原子的成键电子对数为3对，孤电子对为一对，价层电子对数为4对，杂化轨道类型为sp3杂化；甘氨酸为极性分子，且氨基和羧基都能和水分子形成分子间氢键，导致甘氨酸易溶于水。