第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 【知識(shí)精講+高效備課】高二化學(xué) （人教版2019選擇性必修2）

走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界2022-2023選擇性必修2章末復(fù)習(xí)第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

學(xué)習(xí)

目標(biāo)PART01PART02能從分子結(jié)構(gòu)的視角說(shuō)明共價(jià)鍵的特征、規(guī)律及分子的立體構(gòu)型,能根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)說(shuō)明或預(yù)測(cè)化學(xué)鍵的成鍵方式及規(guī)律,評(píng)估所作說(shuō)明或預(yù)測(cè)的合理性能說(shuō)明分子的立體構(gòu)型的理論解釋等模型建立的重要證據(jù)及推理過(guò)程;能說(shuō)出與分子的立體構(gòu)型、分子性質(zhì)有關(guān)的重要參數(shù)的含義與適用范圍,能采用模型、符號(hào)等多種方式對(duì)分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行綜合表征一、共價(jià)鍵1、分類（1）按共用電子對(duì)數(shù)分單鍵雙鍵三鍵（2）按極性分極性鍵非極性鍵（3）按成鍵方式分2、鍵參數(shù)σ鍵π鍵鍵能鍵長(zhǎng)鍵角衡量化學(xué)鍵的穩(wěn)定性描述分子的立體構(gòu)型的重要因素

一般地，形成的共價(jià)鍵的鍵能越大，鍵長(zhǎng)越短，共價(jià)鍵越穩(wěn)定，含有該鍵的分子越穩(wěn)定，化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定。（共價(jià)鍵極性強(qiáng)弱的比較：電負(fù)性差值越大，極性越強(qiáng)）3、特殊的共價(jià)鍵—配位鍵成鍵特點(diǎn)：一方提供孤對(duì)電子，一方提供空軌道配離子：中心離子、配體、配位原子、配位數(shù)成鍵判斷規(guī)律牢固程度電子云形狀成鍵方向π鍵σ鍵項(xiàng)目鍵型沿軸方向“頭碰頭”平行或“肩并肩”軸對(duì)稱鏡面對(duì)稱σ鍵強(qiáng)度大，不容易斷裂π鍵強(qiáng)度較小，容易斷裂共價(jià)單鍵是σ鍵，共價(jià)雙鍵中一個(gè)是σ鍵，另一個(gè)是π鍵，共價(jià)三鍵中一個(gè)是σ鍵，另兩個(gè)為π鍵。σ鍵與π鍵的對(duì)比說(shuō)明：①一般情況下，σ鍵比π鍵牢固，但并不是所有分子中的σ鍵都比π鍵牢固②并不是所有的分子都含有σ鍵2、特征特征概念作用存在情況飽和性每個(gè)原子所能形成的共價(jià)鍵的總數(shù)或以單鍵連接的原子數(shù)目是一定的飽和性決定了分子的組成所有的共價(jià)鍵都具有飽和性方向性在形成共價(jià)鍵時(shí)，原子軌道重疊的越多，電子在核間出現(xiàn)的概率越大，所形成的共價(jià)鍵就越牢固，因此共價(jià)鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成，所以共價(jià)鍵具有方向性方向性決定了分子的空間結(jié)構(gòu)。并不是所有共價(jià)鍵都具有方向性3、鍵參數(shù)——鍵能、鍵長(zhǎng)與鍵角小結(jié)：鍵參數(shù)對(duì)分子性質(zhì)的影響：相同類型的共價(jià)化合物分子，成鍵原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，分子越穩(wěn)定例1.下列物質(zhì)的分子中，既有σ鍵又有π鍵的是(

)①HCl

②H2O

③N2

④H2O2

⑤C2H4

⑥C2H2A．①②③

B．④⑤⑥

C．①③⑥

D．③⑤⑥【答案】D【解析】當(dāng)兩個(gè)原子間能形成多個(gè)共用電子對(duì)時(shí)，先形成一個(gè)σ鍵，另外的原子軌道只能形成π鍵。其中HCl、H2O、H2O2三種分子中只存在σ鍵；N2、C2H4、C2H2三種分子中既存在σ鍵，又存在π鍵?！痉椒记伞繉?duì)于原子能否形成π鍵可依據(jù)原子的價(jià)電子數(shù)確定。若達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)只差一個(gè)電子，如H、Cl，則只能形成σ鍵；若達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)差兩個(gè)及兩個(gè)以上電子，如O、N等，則既能形成σ鍵，又能形成π鍵，H2O中氧原子只形成σ鍵，而O2中既有σ鍵，又有π鍵。例2．分析下列化學(xué)式中畫有橫線的元素，選出符合要求的物質(zhì)，用相應(yīng)的字母代號(hào)填空。A．NH3

B．H2O

C．HCl

D．CH4

E．C2H6

F．N2(1)所有的價(jià)電子都參與形成共價(jià)鍵的是__________；(2)只有一個(gè)價(jià)電子參與形成共價(jià)鍵的是_________；(3)最外層有未參與成鍵的電子對(duì)的是__________；(4)既有σ鍵又有π鍵的是__________?！敬鸢浮?1)D、E

(2)C

(3)A、B、C、F

(4)F例3．下列關(guān)于化合物

的敘述正確的是(

)A．該分子是手性分子B．分子中既有極性鍵又有非極性鍵C．分子中有7個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵D．該分子在水中的溶解度小于2－丁烯【解析】選B。有機(jī)物不含手性碳原子，A錯(cuò)誤；分子中含有碳碳非極性鍵、碳?xì)錁O性鍵和碳氧極性鍵，B正確；分子中含有9個(gè)σ鍵、3個(gè)π鍵，C錯(cuò)誤；分子中含有醛基，溶解度大于2－丁烯，D錯(cuò)誤。二、分子的空間構(gòu)型兩個(gè)重要理論σ鍵對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)分子的立體構(gòu)型VSEPR模型價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道類型孤電子對(duì)數(shù)σ鍵個(gè)數(shù)

（a-xb）/2234spsp2sp3234直線形平面三角形四面體直線形平面三角形四面體形BeCl2、CO2BF3、SO3

CH4、NH4+、SO42-中心原子不含孤對(duì)電子三角錐形V形H2O、H2SNH3、H3O+中心原子有孤對(duì)電子雜化類型的推斷①確定價(jià)層電子對(duì)數(shù)②判斷雜化軌道數(shù)③判斷雜化類型分子空間構(gòu)型的推斷①確定價(jià)層電子對(duì)數(shù)②判斷VSEPR模型③再次判斷孤電子對(duì)數(shù)確立分子的立體構(gòu)型例1．下列分子或離子中,中心原子價(jià)層電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)為四面體形,且分子或離子的空間結(jié)構(gòu)為V形的是(

)A.NH4+

B.PH3 C.H3O+ D.OF2解析:中心原子價(jià)層電子對(duì)的空間結(jié)構(gòu)為四面體形,且分子或離子的空間結(jié)構(gòu)為V形的只能是由3個(gè)原子組成的分子,中心原子有2對(duì)孤電子對(duì)。OF2分子為V形結(jié)構(gòu);NH4+是三角錐形的NH3結(jié)合一個(gè)H+后形成的正四面體形結(jié)構(gòu);H3O+是V形的H2O結(jié)合一個(gè)H+后形成的三角錐形結(jié)構(gòu);PH3中P原子上有一對(duì)孤電子對(duì),呈三角錐形。D例2．下列分子中,中心原子雜化軌道類型相同,分子的空間結(jié)構(gòu)也相同的是(

)A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2C.H2O、NH3 D.NH3、CH2O解析:各選項(xiàng)分子中中心原子的雜化軌道類型和分子空間結(jié)構(gòu)分別為:A項(xiàng),H2O分子中心原子采取sp3雜化,V形;SO2分子中心原子采取sp2雜化,V形。B項(xiàng)中BeCl2和CO2分子中心原子都是采取sp雜化,直線形。C項(xiàng),NH3分子中心原子采取sp3雜化,三角錐形;H2O分子中心原子采取sp3雜化,V形。D項(xiàng),CH2O分子中心原子采取sp2雜化,平面三角形;NH3分子中心原子采取sp3雜化,三角錐形。例3

(1)磷酸根離子的空間結(jié)構(gòu)為

,其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為

、雜化軌道類型為

。

(2)氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣:

的結(jié)構(gòu)為

。在該反應(yīng)中,B原子的雜化軌道類型由

變?yōu)?/p>

。

正四面體4

sp3Sp3

sp2解析(1)PO43-的中心原子P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤電子對(duì)數(shù)為0,中心原子P為sp3雜化,故PO43-的空間結(jié)構(gòu)為正四面體。解析NH3BH3中B形成4個(gè)σ鍵,為sp3雜化,B3O63-中B形成3個(gè)σ鍵,為sp2雜化。(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物,分子中氮、碳的雜化類型分別是

、

。

(4)LiAlH4是有機(jī)合成中常用的還原劑,LiAlH4中的陰離子空間結(jié)構(gòu)是

、中心原子的雜化形式為

。

(5)①根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型,H2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中,中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是

。

②氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在,其分子的空間結(jié)構(gòu)為

形,固體三氧化硫中存在如圖所示的三聚分子,該分子中S原子的雜化軌道類型為

。

sp3

sp3乙二胺中N形成3個(gè)單鍵,含有1對(duì)孤電子對(duì),屬于sp3雜化;C形成4個(gè)單鍵,不存在孤電子對(duì),也是sp3雜化。正四面體sp3H2S

平面三角sp3分子或離子中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型VSEPR模型名稱空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱CO2、BeCl202直線形直線形CO32—、BF303平面三角形平面三角形SO2、PbCl21V形CH4、CCl404正四面體形正四面體形NH3、NF31四面體形三角錐形H2O、H2S2V形常見(jiàn)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測(cè)三、鍵的極性和分子的性質(zhì)1、鍵的極性：共價(jià)鍵極性共價(jià)鍵非極性共價(jià)鍵成鍵原子不同種原子（電負(fù)性不同）同種原子（電負(fù)性相同）電子對(duì)發(fā)生偏移不發(fā)生偏移成鍵原子的電性一個(gè)原子呈正電性(δ+)，一個(gè)原子呈負(fù)電性（δ—）電中性示例H2、O2、Cl2等注：（1）電負(fù)性差值越大的兩原子形成的共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)（2）共用電子對(duì)偏移程度越大，鍵的極性越強(qiáng)(3)鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響①羧基中羥基的極性越大，越容易電離出H+,則羧酸的酸性越大。②與羧基相鄰的共價(jià)鍵的極性越大，羧酸的酸性越大。③一般地，烴基越長(zhǎng)，推電子效應(yīng)越大，羧酸的酸性越小。三、鍵的極性和分子的性質(zhì)1、鍵的極性：注：（1）電負(fù)性差值越大的兩原子形成的共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)（2）共用電子對(duì)偏移程度越大，鍵的極性越強(qiáng)(3)鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響①羧基中羥基的極性越大，越容易電離出H+,則羧酸的酸性越大。②與羧基相鄰的共價(jià)鍵的極性越大，羧酸的酸性越大。③一般地，烴基越長(zhǎng)，推電子效應(yīng)越大，羧酸的酸性越小。2、分子本身的性質(zhì)（1）分子的極性——本質(zhì)：正負(fù)電荷的中心能否重合*判斷方法矢量運(yùn)算法：向量和是否為零經(jīng)驗(yàn)判斷法：正負(fù)電荷中心是否重合（直線形、平面正三角形、正四面體）(2)n型分子中A原子沒(méi)有孤對(duì)電子一般為非極性分子；在ABn型分子中A原子化合價(jià)絕對(duì)值等于價(jià)電子數(shù)，一般為非極性分子；化學(xué)式BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2中心原子化合價(jià)的絕對(duì)值3456234中心原子價(jià)層電子數(shù)3456656分子極性非極性非極性非極性非極性極性極性極性2.分子與分子之間的作用定義作用微粒強(qiáng)弱對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響分子間普遍存在的作用力已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力分子間或分子內(nèi)氫原子與電負(fù)性很強(qiáng)的F、O、N之間分子之間弱較強(qiáng)范德華力越大，物質(zhì)熔沸點(diǎn)越高。1、極性越大，范德華力越大2、組成結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大對(duì)某些物質(zhì)的溶解性、熔沸點(diǎn)都產(chǎn)生影響分子間氫鍵越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高；溶質(zhì)與溶劑分子間能形成氫鍵，則能增加溶質(zhì)的溶解度原子之間通過(guò)共用電子對(duì)形成的化學(xué)鍵相鄰原子之間很強(qiáng)物質(zhì)的穩(wěn)定性

范德華力

氫鍵

共價(jià)鍵注：a、一般情況下，單質(zhì)分子為非極性分子，但O3是V形分子，其空間結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，O3中的共價(jià)鍵是極性共價(jià)鍵，O3為極性分子b、H2O2的結(jié)構(gòu)式為H—O—H,空間結(jié)構(gòu)是是不對(duì)稱的，為極性分子。c.溶解性“相似相溶”規(guī)律：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。說(shuō)明：（1）“相似”指的是分子的極性相似（2）這是一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，也會(huì)有不符合規(guī)律的例子，如CO、NO等極性分子均難溶于水，不少鹽類(如AgCl、PbSO4、BaCO3等)也難溶于水，H2、N2難溶于水也難溶于苯等。例1．下列說(shuō)法正確的是(

)A.HF的穩(wěn)定性很強(qiáng),是因?yàn)镠F分子之間能形成氫鍵B.水結(jié)成冰時(shí),H—O鍵的鍵長(zhǎng)變長(zhǎng),密度減小C.含氫元素的化合物中一定有氫鍵D.能與水分子形成氫鍵的物質(zhì)易溶于水解析:氫鍵是一種相對(duì)較強(qiáng)的分子間作用力,它主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì),如熔沸點(diǎn)、密度、溶解度等,而分子的穩(wěn)定性由分子內(nèi)共價(jià)鍵的強(qiáng)弱決定,與氫鍵無(wú)關(guān),A項(xiàng)錯(cuò)誤。在冰中,水分子之間以氫鍵結(jié)合,形成比較疏松的晶體,在晶體結(jié)構(gòu)中有許多空隙,造成冰的密度比水的密度小,B項(xiàng)錯(cuò)誤。形成氫鍵必須有電負(fù)性很大的非金屬元素的原子,如N、O、