高中化學_分子的結構與性質

1、知識框架分子的結構與性質【知識動脈】廠產生原因：共價鍵的方向性ISp3分子的空間構型決定因素：雜化軌道方式sp2sp空間構型的判斷：VSEPR理論r空間構型決定性質等電子原理手性分子配合物、雜化軌道理論1. 雜化的概念：在形成多原子分子的過程中，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合，形成一組新的軌道，這個過程叫做軌道的雜化，產生的新軌道叫雜化軌道。思考：甲烷分子的軌道是如何形成的呢形成甲烷分子時，中心原子的2s和2px,2py，2pz等四條原子軌道發(fā)生雜化，形成一組新的軌道，即四條sp3雜化軌道，這些sp3雜化軌道不同于s軌道，也不同于p軌道。根據(jù)參與雜化的s軌道與p軌道的數(shù)目，除了有sp

2、3雜化外，還有sp2雜化和sp雜化，sp2雜化軌道表示由一個s軌道與兩個p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個s軌道與一個p軌道雜化形成的。思考：應用軌道雜化理論，探究分子的立體結構?；瘜W式雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結構CH4C2H4BF3CH2OC2H2小結：引導學生分析、歸納、總結多原子分子立體結構的判斷規(guī)律，完成下表?；瘜W式中心原子孤對電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型分子結構CH4C2H4BF3CH2OC2H2思考：怎樣判斷有幾個軌道參與了雜化討論總結:三種雜化軌道的軌道形狀，SP雜化夾角為_。的直線型雜化軌道，SP2雜化軌道為_。的平面三角形，SP3雜化軌道為°的正四面體構型

3、。小結：HCN中C原子以sp雜化，CH20中C原子以sp2雜化；HCN中含有2個鍵和2n鍵；CH2O中含有3b鍵和1個n鍵【例1】（09江蘇卷21A部分）（12分）生物質能是一種潔凈、可再生的能源。生物質氣（主要成分為CO、CO2、H2等）與H2混合，催化合成甲醇是生物質能利用的方法之一。甲醛分子中碳原子軌道的雜化類型為。甲醛分子的空間構型是;1mol甲醛分子中b鍵的數(shù)目為。解析與評價：甲醛分子中含有碳氧雙鍵，故碳原子軌道的雜化類型為sp2雜化；分子的空間構型為平面型；1mol甲醛分子中含有2mol碳氫3鍵，1mol碳氧3鍵，故含有3鍵的數(shù)目為3Na答案：sp2平面型3Na【變式訓練1】（09

4、寧夏卷38）化學一選修物質結構與性質（15分）已知X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42。X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成負一價離子。請回答下列問題：（1）X與Z可形成化合物XZ3，該化合物的空間構型為;2、價層電子對互斥模型把分子分成兩大類：一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它們的立體結構可用中心原子周圍的原子數(shù)來預測，概括如下：ABn立體結構范例n=2直線型CO2n=3平面三角形CH2On=4正四面體型CH4另一類是中心原子上有孤對電子.（未

5、用于形成共價鍵的電子對）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。因而H20分子呈V型,NH3分子呈三角錐型。練習2、應用VSEPR理論判斷下表中分子或離子的構型。進一步認識多原子分子的立體結構。化學式中心原子含有孤對電子對數(shù)中心原子結合的原子數(shù)空間構型H2SNH2-BF3CHCl3SiF43. 等電子原理等電子體：原子數(shù)相同，價電子數(shù)也相同的微粒，如：CO和N2,CH4和NH4+；等電子體具有相似的化學鍵特征，性質相似。練習3、（09江蘇卷21A）（12分）生物質能是一種潔凈、可再生的能源。生物質氣（主要成分為CO、CO2、H2等）與H2混合，催

6、化合成甲醇是生物質能利用的方法之一。（1）根據(jù)等電子原理，寫出CO分子結構式?！纠?】（09全國卷I29部分）（15分）已知周期表中，元素Q、R、W、Y與元素X相鄰。Y的最高化合價氧化物的水化物是強酸，W的氯化物分子呈正四面體結構，W與Q形成高溫陶瓷。這5個元素的氫化物分子中，立體結構類型相同的氫化物的沸點從高到低排列次序是（填化學式），其原因是;電子總數(shù)相同的氫化物的化學式和立體結構分別是;解析與評價：本題可結合問題作答。W的氯化物為正四體型，則應為SiCl4或CC14，又W與Q形成高溫陶瓷，故可推斷W為Si。顯然x為P元素。氫化物沸點順序為NH3>AsH3>PH3,因為前者中含

7、有氫鍵后兩者構型相同，分子間作用力不同。SiH4、PH3和H2S的電子數(shù)均為18。，結構分別為正四面體，三角錐和V形。答案：NH3>AsH3>PH3,因為前者中含有氫鍵，后兩者構型相同，分子間作用力不同；電子數(shù)相同的有SiH4、PH3和H2S結構分別為正四面體，三角錐和V形。二、分子的極性一般說來，同種原子形成的共價鍵中的電子對不發(fā)生偏移，是。而由不同原子形成的共價鍵，電子對會發(fā)生偏移，是。提出問題：（1）共價鍵有極性和非極性；分子是否也有極性和非極性（2）由非極性鍵形成的分子中，正電荷的中心和負電荷的中心怎樣分布是否重合（3）由極性鍵形成的分子中，怎樣找正電荷的中心和負電荷的中心

8、討論交流：利用教科書提供的例子，以小組合作學習的形式借助圖示以及數(shù)學或物理中學習過的向量合成方法，討論、研究判斷分子極性的方法?？偨Y歸納：（1）由極性鍵形成的雙原子、多原子分子，其正電中心和負電中心重合，所以都是非極性分子。如：。（2）含極性鍵的分子有沒有極性，必須依據(jù)分子中極性鍵的極性向量和是否等于零而定。當分子中各個鍵的極性的向量和等于零時，是非極性分子。如：。當分子中各個鍵的極性向量和不等于零時，是極性分子。如：。(3)引導學生完成下列表格分子共價鍵的極性分子中正負電荷中心結論舉例同核雙原子分子異核雙原子分子異核多原子分子一般規(guī)律：a.以極性鍵結合成的雙原子分子是極性分子。如：HCI、H

9、F、HBrb.以非極性鍵結合成的雙原子分子或多原子分子是非極性分子。如：02、H2、P4、C60。c. 以極性鍵結合的多原子分子，有的是極性分子也有的是非極性分子。d. 在多原子分子中，中心原子上價電子都用于形成共價鍵，而周圍的原子是相同的原子，一般是非極性分子?！纠?】(08全國I卷)下列敘述中正確的是()A.NH3、CO、CO2都是極性分子B. CH4、CCI4都是含有極性鍵的非極性分子C. HF、HCI、HBr、HI的穩(wěn)定性依次增強D. CS2、H20、C2H2都是直線型分子解析：分子的極性一般與物質的空間結構有關，空間結構對稱，這屬于非極性分子，反之屬于極性分子，對于ABn分子，其經驗

10、規(guī)則是中心原子A的化合價的絕對值若等于最外層電子數(shù)，則屬于非極性分子，反之屬于極性分子。當然根據(jù)分子的極性也可以判斷它的空間結構。鍵的極性只與是否屬于同種非金屬有關，而物質的穩(wěn)定性當結構相似的條件下，與原子半徑有關。所以選項A中CO2屬于非極性分子；選項C中HF、HCI、HBr、HI的穩(wěn)定性減弱；選項D中的H2O屬于V型結構。答案：B。三、手性碳原子四、配位化合物1、配位鍵(1) 概念(2) 表示(3) 條件：提問舉出含有配位鍵的離子或分子舉例:2.配位化合物講解金屬離子或原子與某些分子或離子以配位鍵結合而形成的化合物稱為配合物。申削配Em心復忖黒更擦it4g八II于子箍子F列說法正確的是（填

11、字母）。A. 在上述結構示意圖中，所有氧原子都采用sp解析：本題考查物質結構與性質。29號為Cu。Y價電子：msnmpn中n只能取2，又為短周期，則Y可能為C或Si。R的核外L層為數(shù)，則可能為Li、B、N或F。Q、X的p軌道為2和4，貝UC（或Si）和0（或S）。因為五種元素原子序數(shù)依次遞增。故可推出：Q為C，R為N，X為0，Y為Si。（1）Cu的價電子排布為3d104s*1，失去兩個電子，則為3d9。（2）Cu2+可以與NH3形成配合物，其中NH3中N提供孤對電子，Cu提供空軌道，而形成配位鍵。雜化B. 在上述結構示意圖中，存在配位鍵、共價鍵和離子鍵C. 膽磯是分子晶體，分子間存在氫鍵D.

12、膽磯中的水在不同溫度下會分步失去(2) 往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成Cu(NH3)4"配離子。已知NF3與NH3的空間構型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2+形成配離子，其原因是?！靖呖颊骖}】(08江蘇卷)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它們的核電荷數(shù)AvBvCvDvE。其中A、B、C是同一周期的非金屬元素?；衔顳C的晶體為離子晶體，D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構。AC2為非極性分子。B、C的氫化物的沸點比它們同族相鄰周期元素氫化物的沸點高。E的原子序數(shù)為24,ECI3能與B、C的氫化物形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2：1,三

13、個氯離子位于外界。請根據(jù)以上情況，回答下列問題：(答題時，A、B、C、D、E用所對應的元素符號表示)(1) A、B、C的第一電離能由小到大的順序為。(2) B的氫化物的分子空間構型是。其中心原子采取雜化。(3) 寫出化合物AC2的電子式;一種由B、C組成的化合物與AC2互為等電子體，其化學式為。(4) E的核外電子排布式是,ECI3形成的配合物的化學式為。(5) B的最高價氧化物對應的水化物的稀溶液與D的單質反應時，B被還原到最低價，該反應的化學方程式是。感悟：分子結構與性質在選修部分出現(xiàn)，知識本身難度大，但考察難度較小，大約2-4分，只要熟記基礎知識，容易拿到分?！菊n后練習】、選擇題1.下列

14、分子中，鍵的極性最強的是()A.PH3B.H2SC.HBrD.HCI2.有關乙炔分子中的化學鍵描述不正確的是()A.兩個碳原子采用sp雜化方式B.兩個碳原子采用sp2雜化方式C.每個碳原子都有兩個未雜化的2p軌道形成n鍵D.兩個碳原子形成兩個n鍵3.下列物質中，難溶于CCI4的是()A.碘單質B.水C.苯D.甲烷4下列分子或離子中，含有孤對電子的是()567AH2OBCH4CSiH4D.NH4+既有離子鍵又有共價鍵和配位鍵的化合物是ANH4NO3BNaOHCH2SO4DH2O列粒子屬等電子體的是ANO和O2B.CH4和NH4+CNH2和H2O2DHCl和H2O有關苯分子中的化學鍵描述正確的是A

15、.每個碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個形成大n鍵B.碳原子的三個sp2雜化軌道與其它形成三個C. 每個碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大8D.碳原子的未參加雜化的2p軌道與其它形成最近，中國科大的科學家們將C60分子組裝在一單層分子膜表面，在(T鍵268C時凍結分子的熱振蕩，并利A.甲認為上述發(fā)現(xiàn)絕對不可能，因為H3分子違背了共價鍵理論用掃描隧道顯微鏡首次“拍攝”到能清楚分辨碳原子間單、雙鍵的分子圖像。下列化合物分子中一定既含單鍵又含雙鍵的是ACO2BCOCl2CC2H4ODH2O29膦（PH3）又稱磷化氫，在常溫下是一種無色有大蒜臭味的有毒氣體，電石氣的雜質中常含有磷化氫。以下關于PH3的

16、敘述正確的是（）A.PH3分子中有未成鍵的孤對電子B.PH3是非極性分子C.它的分子構型是平面三角形D磷原子采用sp2雜化方式10關于氫鍵，下列說法正確的是（）A每一個水分子內含有兩個氫鍵B.冰、液氨和溴苯中都存在氫鍵C.分子間形成的氫鍵使物質的熔點和沸點升高DH2O是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于氫鍵所致11下列各組分子中，都屬于含極性鍵的非極性分子的是（）A.CO2H2SBC60C2H4CC2H4CH4DNH3HCl12氯化硼（BCI3）的熔點為-107C，沸點為C,在其分子中鍵與鍵之間的夾角為120°,它能水解，有關敘述正確的是（）A.氯化硼液態(tài)時能導電而固態(tài)時不導電E. 氯化

17、硼加到水中使溶液的pH升高C. 氯化硼分子呈正三角形，屬非極性分子D. 氯化硼B(yǎng)-CI之間是sp3形成的t鍵14據(jù)權威刊物報道,1996年科學家在宇宙中發(fā)現(xiàn)H3分子。甲、乙、丙、丁四位學生對此報道的認識正確的是B乙認為宇宙中還可能存在另一種氫單質，因為氫元素有三種同位素必然有三種同素異形體C.丙認為H3分子實質上是H2分子與H+以特殊共價鍵結合的產物，應寫成H3+D丁認為如果上述的發(fā)現(xiàn)存在，則證明傳統(tǒng)的價鍵理論有一定的局限性有待繼續(xù)發(fā)展、填空題(共31分)15.(10分)在有機物分子中，當一個碳原子連有4個不同的原子或原子團時，這種碳原子被稱為手性碳原子”凡具有一個手性碳原子的化合物一定具有光

18、學活性，常在某些物理性質、化學變化或生化反應中表現(xiàn)出奇特的現(xiàn)象。(1)如右圖：其中帶*號的碳原子即是手性碳原子，現(xiàn)欲使該物質因不含手性碳原子而失去光學活性，下列反應中不可能實現(xiàn)的是A.酯化反應B.水解反應C.氧化反應D.還原反應-E. 消去反應F.加成反應G.銀鏡反應(2)某鏈烴B的分子式為C7H10，在B的各種結構(不考慮C=I“C=C結構)中，含有手性碳原子，且與足量H2發(fā)生反應后仍具有光學活性的有機物有5種，已知其中一種的結構簡式為：CHCCHCH=CHCH3則另外四種結構簡式為：【參考答案】(2)C課前練習:1、答案.(9分)用VSEPR理論判斷:物質孤對電子對數(shù)軌道雜化形式分子或離子

19、的形狀SO30Sp2平面三角形NH4+0Sp22N2OCO2CNOBeF2CaH2等直線型(1分)(6)一個單位正電荷正四面體NCI31Sp3三角錐形2、答案.(12分)(1)N2H62+2OH=N2H4+2H2OC知識動脈例1答案：sp2平面型3Na變式訓練1、解析：X元素原子的4p軌道上有3個未成對電子，可通過寫電子排布式得到X為33號元素As;(2)Y元素原子的最外層2p軌道上有2個未成對電子，同樣根據(jù)電子排布式得到Y為0;再根據(jù)X、Y和Z三種元素的原子序數(shù)之和等于42可得到Z為H答案：三角錐練習2、答案：化學式中心原子含有孤對電子對數(shù)中心原子結合的原子數(shù)空間構型H2S22V形NH2-22V形BF303正三角形CHCl304四面體SiF404正四面體練習3、答案：C0(或C0)例2、答案：NH3>AsH3>PH3,因為前者中含有氫鍵，后兩者構型相同，分子間作用力不同；電子數(shù)