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第03講分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)鍵目錄TOC\o"1-3"\h\u01考情透視·目標(biāo)導(dǎo)航 202知識導(dǎo)圖·思維引航 303考點(diǎn)突破·考法探究 4考點(diǎn)一化學(xué)鍵 4知識點(diǎn)1化學(xué)鍵的分類 4知識點(diǎn)2電子式 5知識點(diǎn)3化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系 7知識點(diǎn)4共價(jià)鍵的本質(zhì)和特征 9知識點(diǎn)5共價(jià)鍵的分類 9知識點(diǎn)6σ鍵與π鍵、極性鍵與非極性鍵的判斷 10知識點(diǎn)7共價(jià)鍵的鍵參數(shù)及其應(yīng)用 10考向1考查化學(xué)鍵的分類 11考向2考查化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系 11考向3考查共價(jià)鍵的類別及判斷 12考點(diǎn)二分子的空間結(jié)構(gòu) 13知識點(diǎn)1價(jià)層電子對互斥模型 13知識點(diǎn)2雜化軌道理論 14知識點(diǎn)3等電子原理 15考向1考查微??臻g結(jié)構(gòu)的判斷 16考向2考查雜化軌道類型的判斷 16考向3考查鍵角大小比較 17考點(diǎn)三分子的性質(zhì)及應(yīng)用 18知識點(diǎn)1分子的極性 18知識點(diǎn)2鍵的極性對物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響 19知識點(diǎn)3分子間作用力 20知識點(diǎn)4分子的手性 21考向1考查共價(jià)鍵的極性和分子極性的判斷 22考向2考查分子性質(zhì)的綜合應(yīng)用 23考點(diǎn)四配位鍵、配合物、超分子 24知識點(diǎn)1配位鍵的形成及配合物的性質(zhì) 24知識點(diǎn)2超分子 27考向1考查配位鍵、配合物性質(zhì) 28考向2考查超分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用 2904真題練習(xí)·命題洞見 31考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析化學(xué)鍵2024吉林卷2題,3分2023山東卷5題,2分2023湖北卷5題,3分2022天津卷4題,3分2022湖南卷2題,3分分析近三年高考試題,高考命題在本講有以下規(guī)律:1.從考查題型和內(nèi)容上看,高考的命題規(guī)律主要為非選擇題,在新高考試題中也會以選擇題的形式考查,考查內(nèi)容主要有以下三個(gè)方面:(1)借助具體的化學(xué)物質(zhì)考查化學(xué)鍵類型(離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵和金屬鍵)的判斷及形成,特別是σ鍵和π鍵的判斷等;(2)考查微粒(分子或離子)的空間結(jié)構(gòu)以及中心原子的雜化類型,尤其是雜化類型的判斷是高考命題的重點(diǎn);(3)考查分子的極性、溶解性、手性分子的性質(zhì)與應(yīng)用;(4)考查范德華力、氫鍵、配位鍵的特點(diǎn)及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響。(5)考查配位鍵的特點(diǎn)及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響。(6)考查超分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用2.從命題思路上看,命題側(cè)重結(jié)合新科技,新能源等社會熱點(diǎn)為背景,考查σ鍵、π鍵、雜化方式、分子或離子的空間結(jié)構(gòu)(價(jià)層電子對互斥模型)、氫鍵、配位鍵、超分子等必備知識。3.根據(jù)高考命題的特點(diǎn)和規(guī)律,在復(fù)習(xí)本部分內(nèi)容時(shí)要注意以下幾點(diǎn):(1)從不同的角度認(rèn)識化學(xué)鍵及共價(jià)鍵的類型,尤其是σ鍵和π鍵的判斷等。(2)價(jià)層電子對互斥模型和雜化軌道理論的主要要點(diǎn)和應(yīng)用。(3)分子極性、溶解性、手性的判斷與應(yīng)用。(4)利用微粒之間的作用力等解釋物質(zhì)的性質(zhì),如溶解性、熔沸點(diǎn)、空間結(jié)構(gòu)等。(5)從形成方式上認(rèn)識配位鍵的特點(diǎn)及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響。(6)利用微粒之間的作用力等解釋配合物、超分子的性質(zhì)。分子的空間結(jié)構(gòu)2024河北卷9題,3分2024湖北卷5題,3分2024河北卷8題,3分2023全國新課標(biāo)卷9題,6分2022湖北卷11題,3分分子的性質(zhì)及應(yīng)用2024·北京卷9題,3分2024·浙江6月卷14題,2分2023湖南卷4題,3分2022江蘇卷5題,3分配位鍵、配合物、超分子2024·甘肅卷11題,3分2024·湖北卷15題,3分2023遼寧卷9題,3分2022湖北卷10題,3分復(fù)習(xí)目標(biāo):1.能列舉、描述、辨識銅及其化合物重要的物理和化學(xué)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。2.了解合金的組成及其重要應(yīng)用,能根據(jù)合金的性質(zhì)分析生產(chǎn)、生活及環(huán)境中的某些常見問題。3.能根據(jù)金屬活動性順序分析化學(xué)問題。11550考點(diǎn)一化學(xué)鍵知識點(diǎn)1化學(xué)鍵的分類1.化學(xué)鍵的概念:使離子相結(jié)合或原子相結(jié)合的強(qiáng)烈作用力。根據(jù)成鍵粒子和粒子間的相互作用,可分為離子鍵和共價(jià)鍵。2.化學(xué)鍵的分類3.離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵(1)概念①離子鍵:帶相反電荷離子之間的強(qiáng)烈相互作用。②共價(jià)鍵:原子間通過共用電子對所形成的強(qiáng)烈相互作用。③金屬鍵:金屬陽離子、自由電子所形成的強(qiáng)烈相互作用。(2)對比離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵成鍵粒子陰、陽離子原子金屬陽離子、自由電子成鍵實(shí)質(zhì)陰、陽離子的靜電作用(不是靜電吸引)共用電子對與成鍵原子間的電性作用金屬陽離子與自由電子間的電性作用方向性與飽和性無方向性;無飽和性有方向性;有飽和性無方向性;無飽和性成鍵表征符號電子式(例CaCl2形成過程電子式為):電子式或結(jié)構(gòu)式:HCl結(jié)構(gòu)式為:H—Cl,HCl形成過程電子式為:無形成條件通常活潑金屬與活潑非金屬經(jīng)電子得失,形成離子鍵;銨根離子與酸根離子之間形成離子鍵同種元素原子之間成非極性鍵不同種元素原子之間成極性鍵金屬原子之間形成金屬鍵形成的物質(zhì)離子化合物如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等非金屬單質(zhì)如H2、Cl2、N2(稀有氣體除外);某些共價(jià)化合物(如H2O2)或離子化合物(如Na2O2)共價(jià)化合物如HCl、CO2、CH4或離子化合物如NaOH、NH4Cl金屬單質(zhì)、合金4.化學(xué)鍵類型的判斷(1)從物質(zhì)構(gòu)成角度判斷(2)從物質(zhì)類別角度判斷物質(zhì)類別含化學(xué)鍵情況非金屬單質(zhì),如Cl2、N2、I2、P4、金剛石等只有共價(jià)鍵非金屬元素構(gòu)成的化合物,如H2SO4、CO2、NH3、HCl、CCl4、CS2等活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物,如NaCl、CaCl2、K2O等只有離子鍵含有原子團(tuán)的離子化合物,如Na2SO4、Ba(OH)2、NH4Cl、Na2O2等既有離子鍵又有共價(jià)鍵稀有氣體,如Ne、Ar等沒有化學(xué)鍵【特別提醒】①由活潑金屬與活潑非金屬形成的化學(xué)鍵不一定都是離子鍵,如AlCl3中Al—Cl鍵為共價(jià)鍵。②非金屬元素的兩個(gè)原子之間一定形成共價(jià)鍵,但多個(gè)原子間也可能形成離子鍵,如NH4Cl等。③影響離子鍵強(qiáng)弱的因素是離子半徑和所帶電荷數(shù):離子半徑越小,離子所帶電荷數(shù)越多,離子鍵越強(qiáng),熔、沸點(diǎn)越高。④離子鍵中“靜電作用”包括靜電吸引和靜電排斥,且二者達(dá)到平衡。知識點(diǎn)2電子式1.概念:在元素符號周圍用“·”或“×”來表示原子的最外層電子的式子。2.電子式的書寫粒子的種類電子式的表示方法注意事項(xiàng)舉例原子元素符號周圍標(biāo)有價(jià)電子價(jià)電子少于4時(shí)以單電子分布,多于4時(shí)多出部分以電子對分布陽離子單核離子符號右上方標(biāo)明電荷Na+多核元素符號緊鄰鋪開,周圍標(biāo)清電子分布用“[]”,并標(biāo)明電荷陰離子單核元素符號周圍合理分布價(jià)電子及所得電子用“[]”,右上方標(biāo)明電荷多核元素符號緊鄰鋪開,合理分布價(jià)電子及所得電子相同原子不得加和,用“[]”,右上方標(biāo)明電荷單質(zhì)及化合物離子化合物用陽離子電子式和陰離子電子式組成同性不相鄰,離子合理分布單質(zhì)及共價(jià)化合物各原子緊鄰鋪開,標(biāo)明價(jià)電子及成鍵電子情況原子不加和,無“[]”,不標(biāo)明電荷3.電子式書寫常見的6大誤區(qū)內(nèi)容實(shí)例誤區(qū)1漏寫未參與成鍵的電子N2的電子式誤寫為,應(yīng)寫為誤區(qū)2化合物類型不清楚,漏寫或多寫[]及錯寫電荷數(shù)NaCl誤寫為,應(yīng)寫為;HF誤寫為,應(yīng)寫為誤區(qū)3書寫不規(guī)范,錯寫共用電子對N2的電子式誤寫為或或,應(yīng)寫為誤區(qū)4不考慮原子間的結(jié)合順序HClO的電子式誤寫為,應(yīng)寫為誤區(qū)5不考慮原子最外層有幾個(gè)電子,均寫成8電子結(jié)構(gòu)CHeq\o\al(+,3)的電子式誤寫為,應(yīng)寫為誤區(qū)6不考慮AB2型離子化合物中2個(gè)B是分開寫還是一起寫CaBr2的電子式應(yīng)為CaC2的電子式應(yīng)為4.用電子式表示化合物的形成過程①離子化合物:左邊是原子的電子式,右邊是離子化合物的電子式,中間用“―→”連接,相同的原子或離子不合并。如NaCl:。②共價(jià)化合物:左邊是原子的電子式,右邊是共價(jià)化合物的電子式,中間用“―→”連接。如HCl:。5.陌生電子式書寫方法①確定該物質(zhì)是屬于共價(jià)化合物還是離子化合物;②確定該物質(zhì)中各原子的成鍵方式;③根據(jù)各原子最外層電子數(shù)和成鍵后各原子達(dá)到最外層8(或2)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的要求,分析各原子共用電子對的情況;④根據(jù)化合物類型、成鍵方式和原子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的分析,書寫電子式。知識點(diǎn)3化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系1.離子化合物與共價(jià)化合物(1)離子化合物與共價(jià)化合物的比較項(xiàng)目離子化合物共價(jià)化合物定義含有離子鍵的化合物只含有共價(jià)鍵的化合物構(gòu)成微粒陰、陽離子原子化學(xué)鍵類型一定含有離子鍵,可能含有共價(jià)鍵只含有共價(jià)鍵物質(zhì)類別①強(qiáng)堿②絕大多數(shù)鹽③金屬氧化物個(gè)例:NaH、CaC2、Mg3N2①含氧酸②弱堿③非金屬氣態(tài)氫化物④非金屬氧化物⑤極少數(shù)鹽,如AlCl3⑥多數(shù)有機(jī)物(2)離子化合物和共價(jià)化合物的判斷方法【特別提醒】熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物一定是離子化合物,水溶液中能導(dǎo)電的化合物不一定是離子化合物,如HCl。2.化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系(1)只含有極性共價(jià)鍵的物質(zhì)一般是不同種非金屬元素形成的共價(jià)化合物,如SiO2、HCl、CH4等。(2)只含有非極性共價(jià)鍵的物質(zhì)是同種非金屬元素形成的單質(zhì),如Cl2、P4、金剛石等。(3)既有極性鍵又有非極性鍵的共價(jià)化合物一般由多個(gè)原子組成,如H2O2、C2H4等。(4)只含離子鍵的物質(zhì)主要是由活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物,如Na2S、CaCl2、NaCl等。(5)既有離子鍵又有極性共價(jià)鍵的物質(zhì),如NaOH、K2SO4等;既有離子鍵又有非極性共價(jià)鍵的物質(zhì),如Na2O2等。(6)僅由非金屬元素形成的離子化合物,如NH4Cl、NH4NO3等。(7)金屬元素和非金屬元素間可能存在共價(jià)鍵,如AlCl3等。3.化學(xué)鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對物理性質(zhì)的影響①金剛石、晶體硅、石英、金剛砂等物質(zhì)硬度、熔點(diǎn),就是因?yàn)槠渲械墓矁r(jià)鍵很強(qiáng),破壞時(shí)需消耗很多的能量。②NaCl等部分離子化合物,也有很強(qiáng)的離子鍵,故熔點(diǎn)也。(2)對化學(xué)性質(zhì)的影響①N2分子中有很強(qiáng)的共價(jià)鍵,故在通常狀況下,N2性質(zhì)很。②H2S、HI等分子中的共價(jià)鍵較弱,故它們受熱時(shí)易。(3)物質(zhì)熔化、溶解時(shí)化學(xué)鍵的變化①離子化合物的溶解或熔化過程離子化合物溶于水或熔化后均電離成自由移動的陰、陽離子,離子鍵被破壞。②共價(jià)化合物的溶解過程A.有些共價(jià)化合物溶于水后,能與水反應(yīng),其分子內(nèi)共價(jià)鍵被破壞,如CO2和SO2等。B.有些共價(jià)化合物溶于水后,與水分子作用形成水合離子,從而發(fā)生電離,形成陰、陽離子,其分子內(nèi)的共價(jià)鍵被破壞,如HCl、H2SO4等。C.某些共價(jià)化合物溶于水后,其分子內(nèi)的共價(jià)鍵不被破壞,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。③單質(zhì)的溶解過程某些活潑的非金屬單質(zhì)溶于水后,能與水反應(yīng),其分子內(nèi)的共價(jià)鍵破壞,如Cl2、F2等。知識點(diǎn)4共價(jià)鍵的本質(zhì)和特征1.本質(zhì):在原子之間形成共用電子對(電子云的重疊)。2.特征:具有飽和性和方向性。知識點(diǎn)5共價(jià)鍵的分類1.根據(jù)成鍵原子電子云重疊方式可分為σ鍵和π鍵σ鍵H2的σ鍵形成:HCl的σ鍵形成:Cl2的σ鍵形成:π鍵大π鍵苯分子中的6個(gè)碳原子都以σ鍵與氫原子結(jié)合,每個(gè)碳原子再以2個(gè)σ鍵與其他碳原子結(jié)合,形成了一個(gè)以6個(gè)碳原子為中心的大π鍵,這種結(jié)構(gòu)使任意兩個(gè)相鄰碳原子間共價(jià)鍵的鍵能和核間距離完全相同2.從不同角度對共價(jià)鍵分類分類依據(jù)類型形成共價(jià)鍵的原子軌道重疊方式σ鍵電子云“頭碰頭”重疊π鍵電子云“肩并肩”重疊形成共價(jià)鍵的電子對是否偏移極性鍵共用電子對發(fā)生偏移,可能為σ鍵或π鍵非極性鍵共用電子對不發(fā)生偏移,可能為σ鍵或π鍵原子間共用電子對的數(shù)目單鍵原子間有一對共用電子對,為σ鍵雙鍵原子間有兩對共用電子對,為1個(gè)σ鍵,1個(gè)π鍵三鍵原子間有三對共用電子對,為1個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵知識點(diǎn)6σ鍵與π鍵、極性鍵與非極性鍵的判斷1.σ鍵與π鍵①依據(jù)鍵強(qiáng)度判斷:σ鍵的強(qiáng)度較大,較穩(wěn)定;π鍵活潑,比較容易斷裂。②由物質(zhì)結(jié)構(gòu)式判斷:共價(jià)單鍵都是σ鍵,共價(jià)雙鍵中含有1個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵,共價(jià)叁鍵中含有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵。③由成鍵軌道類型判斷:s軌道形成的共價(jià)鍵全部是σ鍵;雜化軌道形成的共價(jià)鍵全部為σ鍵。2.極性鍵與非極性鍵看形成共價(jià)鍵的兩原子,不同種元素的原子之間形成的是極性共價(jià)鍵,同種元素的原子之間形成的是非極性共價(jià)鍵?!咎貏e提醒】(1)只有兩原子的電負(fù)性相差不大時(shí),才能形成共用電子對,形成共價(jià)鍵,當(dāng)兩原子的電負(fù)性相差很大(大于1.7)時(shí),不會形成共用電子對,而形成離子鍵。(2)同種元素原子間形成的共價(jià)鍵為非極性鍵,不同種元素原子間形成的共價(jià)鍵為極性鍵。(3)通過物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式,可以快速有效地判斷鍵的種類及數(shù)目;判斷成鍵方式時(shí),需掌握:共價(jià)單鍵全為σ鍵,共價(jià)雙鍵中有一個(gè)σ鍵和一個(gè)π鍵,共價(jià)三鍵中有一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵。知識點(diǎn)7共價(jià)鍵的鍵參數(shù)及其應(yīng)用1.概念①鍵能:氣態(tài)基態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵釋放的最低能量。②鍵長:形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距。③鍵角:兩個(gè)共價(jià)鍵之間的夾角。2.鍵參數(shù)對分子性質(zhì)的影響①鍵能越大,鍵長越短,分子越穩(wěn)定。②(3)利用鍵能(E)計(jì)算ΔH的公式:ΔH=E(反應(yīng)物)-E(生成物)?!練w納總結(jié)】比較鍵角大小的三種思維模型(1)雜化軌道類型不同:sp>sp2>sp3。(2)(3)在同一分子中,π鍵電子斥力大,鍵角大??枷?考查化學(xué)鍵的分類例1(2024·浙江杭州·模擬預(yù)測)下列物質(zhì)只含有極性鍵的是A. B. C.NaCl D.【變式訓(xùn)練1】(2024·浙江溫州·三模)下列物質(zhì)含共價(jià)鍵的強(qiáng)電解質(zhì)是A. B. C. D.【變式訓(xùn)練2】(2024·浙江·三模)下列物質(zhì)只含有共價(jià)鍵且其水溶液顯酸性的是A.HCl B. C. D.考向2考查化學(xué)鍵與物質(zhì)類別的關(guān)系例2(2024·河南南陽·二模)物質(zhì)是由微粒構(gòu)成的。下列物質(zhì)的構(gòu)成微粒與二氧化碳的構(gòu)成微粒相同的是A.金剛石、五氧化二磷 B.硫酸銅、氯化鈉C.氨氣、甲烷 D.硝酸鉀、氯化氫【思維建?!竣俸泄矁r(jià)鍵的分子不一定是共價(jià)化合物。例如H2、O2等單質(zhì)。②含有共價(jià)鍵的化合物不一定是共價(jià)化合物。例如NaOH、Na2O2。③離子化合物中可能含有共價(jià)鍵,共價(jià)化合物中一定不含離子鍵,只有共價(jià)鍵?!咀兪接?xùn)練1】(23-24高三上·浙江·階段考試)加熱煮沸的濃NaOH溶液和白磷反應(yīng)可制PH3,該過程同時(shí)可獲得P2H4.其中一個(gè)反應(yīng)為。下列說法不正確的是A.穩(wěn)定性:P2H4大于N2H4B.反應(yīng)過程中有極性鍵、非極性鍵的斷裂,也有極性鍵、離子鍵的形成C.P4、PH3與P2H4的晶體類型相同D.PH3分子中鍵角∠HPH小于NH3分子中∠HNH【變式訓(xùn)練2】(2024·湖南長沙·三模)吡咯()、呋喃()、噻吩()都是常見雜環(huán)化合物。下列關(guān)于三種物質(zhì)的說法錯誤的是A.三種分子中化學(xué)鍵類型相同B.三種分子均易溶于水C.N、O、S原子雜化方式相同D.沸點(diǎn):吡咯>噻吩>呋喃考向3考查共價(jià)鍵的類別及判斷例3(2024·河北·模擬預(yù)測)三氯化六氨合鈷是一種重要的化工產(chǎn)品,實(shí)驗(yàn)室用氧化溶液制備,其化學(xué)方程式為。下列敘述錯誤的是A.、的空間結(jié)構(gòu)相同B.分子中含有極性和非極性共價(jià)鍵C.1mol中含6mol配位鍵D.和分別與的配位能力:【思維建?!竣僖孕纬搔益I的兩個(gè)原子核的連線為軸,任意一個(gè)原子可以繞軸旋轉(zhuǎn),并不破壞σ鍵的結(jié)構(gòu);以形成π鍵的兩個(gè)原子核的連線為軸,任意一個(gè)原子并不能單獨(dú)旋轉(zhuǎn),若單獨(dú)旋轉(zhuǎn)則會破壞π鍵的結(jié)構(gòu)。②一般情況下,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(例如:N2)。③并不是所有的分子都含有σ鍵,如稀有氣體分子。④不存在s-sπ鍵、s-pπ鍵等。⑤分子中存在π鍵,則一定存在σ鍵,但若存在σ鍵,則不一定存在π鍵。【變式訓(xùn)練1】(2024·北京·三模)下列化學(xué)用語或圖示表達(dá)正確的是A.HCl的電子式: B.的VSEPR模型:C.分子的結(jié)構(gòu)模型: D.乙烯中鍵與鍵的數(shù)量比為4∶1【變式訓(xùn)練2】(2024·貴州貴陽·模擬預(yù)測)工業(yè)上可用如下反應(yīng):將丁烷經(jīng)過催化裂解轉(zhuǎn)化為更有工業(yè)價(jià)值的乙烯。下列說法正確的(為阿伏伽德羅常數(shù)的值)A.乙烷中的軌道與的軌道相互重疊形成鍵B.室溫,下,乙烯中的鍵數(shù)目為C.丁烷放入密閉容器充分反應(yīng)后,所得的混合物中含有的電子數(shù)目為D.每生成乙烯,轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為考點(diǎn)二分子的空間結(jié)構(gòu)知識點(diǎn)1價(jià)層電子對互斥模型先確定中心原子上的價(jià)層電子對數(shù),得到含有孤電子對的VSEPR模型,再根據(jù)存在孤電子對的情況最后確定分子的立體構(gòu)型。1.理論要點(diǎn)①價(jià)層電子對在空間上彼此相距最遠(yuǎn)時(shí),排斥力最小,體系的能量最低。②孤電子對與成鍵電子對的排斥力較大,孤電子對越多,排斥力越強(qiáng),鍵角越小。2.判斷分子中的中心原子上的價(jià)層電子對數(shù)的方法(1)方法I:用價(jià)層電子對互斥理論推測分子的立體構(gòu)型的關(guān)鍵是判斷分子中的中心原子上的價(jià)層電子對數(shù)。其中:a是中心原子的價(jià)電子數(shù)(陽離子要減去電荷數(shù)、陰離子要加上電荷數(shù)),b是與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù),x是與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。(2)方法II:說明:(1)中心原子配位的原子總數(shù)是指與中心原子直接結(jié)合的原子個(gè)數(shù),氧族元素原子作配位原子時(shí),不計(jì)算配位原子個(gè)數(shù)。(2)粒子的電荷數(shù)是離子所帶電荷數(shù),陽離子用“”,陰離子用“”。(3)計(jì)算結(jié)果為中心原子的價(jià)層電子對數(shù),根據(jù)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)可以確定價(jià)層電子對互斥模型。(4)孤電子對數(shù)=價(jià)層電子對數(shù)-中心原子配位的原子總數(shù)。3.價(jià)層電子對互斥理論與分子構(gòu)型價(jià)層電子對數(shù)σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)電子對的排列方式VSEPR模型名稱分子或離子的空間結(jié)構(gòu)名稱實(shí)例220直線形直線形CO2、CS2、BeCl2330平面三角形平面三角形21V形SO2、O3、N440四面體形正四面體形CH4、CCl4、N31三角錐形NF3、NH3、H3O+22V形H2O、H2S【易錯提醒】價(jià)層電子對互斥模型說的是價(jià)層電子對的空間結(jié)構(gòu),而分子的空間結(jié)構(gòu)指的是成鍵電子對的空間結(jié)構(gòu),不包括孤電子對。(1)當(dāng)中心原子無孤電子對時(shí),兩者的空間結(jié)構(gòu)一致;(2)當(dāng)中心原子有孤電子對時(shí),兩者的空間結(jié)構(gòu)不一致。知識點(diǎn)2雜化軌道理論1.理論要點(diǎn)當(dāng)原子成鍵時(shí),原子的價(jià)電子軌道相互混雜,形成與原軌道數(shù)相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)不同,軌道間的夾角不同,形成分子的空間結(jié)構(gòu)不同。2.雜化軌道與分子立體構(gòu)型的關(guān)系雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道間夾角立體構(gòu)型實(shí)例sp2180°直線形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28′四面體形CH43.由雜化軌道數(shù)判斷中心原子的雜化類型雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子對,所以有關(guān)系式:雜化軌道的數(shù)目=中心原子上的孤電子對數(shù)+中心原子的σ鍵電子對數(shù)(與中心原子直接相連的原子個(gè)數(shù))=中心原子的價(jià)層電子對數(shù)4.分子(ABn型)、離子(ABeq\o\al(m±,n)型)的空間結(jié)構(gòu)分析示例實(shí)例價(jià)層電子對數(shù)(即雜化軌道數(shù))σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)中心原子的雜化軌道類型VSEPR模型分子或離子的空間結(jié)構(gòu)BeCl2220sp直線形直線形CO2直線形直線形BF3330sp2平面三角形平面三角形SO221V形CH4440sp3四面體形正四面體形NH331三角錐形H2O22V形COeq\o\al(2-,3)330sp2平面三角形平面三角形NHeq\o\al(+,4)440sp3四面體形正四面體形【歸納總結(jié)】判斷分子中中心原子的雜化軌道類型的方法(1)根據(jù)VSEPR模型、中心原子價(jià)層電子對數(shù)判斷如(ABm型)中心原子的價(jià)層電子對數(shù)為4,中心原子的雜化軌道類型為sp3;價(jià)層電子對數(shù)為3,中心原子的雜化軌道類型為sp2;價(jià)層電子對數(shù)為2,中心原子的雜化軌道類型為sp。(2)根據(jù)等電子體原理進(jìn)行判斷如CO2是直線形分子,SCN-、Neq\o\al(-,3)與CO2是等電子體,所以分子的空間結(jié)構(gòu)均為直線形,結(jié)構(gòu)式類似,中心原子均采用sp雜化。(3)根據(jù)分子或離子中有無π鍵及π鍵數(shù)目判斷沒有π鍵的為sp3雜化,如CH4中的C原子;含1個(gè)π鍵的為sp2雜化,如甲醛中的C原子以及苯環(huán)中的C原子;含2個(gè)π鍵的為sp雜化,如二氧化碳分子和乙炔分子中的碳原子。知識點(diǎn)3等電子原理1.含義:原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子(或離子)互為等電子體。2.特點(diǎn):等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征(立體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵類型)及相近的性質(zhì)。3.確定等電子體的方法同主族代換或同周期相鄰元素替換,交換過程中注意電荷變化。4.常見的等電子體匯總等電子類型常見等電子體空間結(jié)構(gòu)2原子10電子N2,CN-,C22-,NO+直線形2原子14電子F2,O22-,Cl2直線形3原子16電子CO2,N2O,CNO-,N3-,NO2+,SCN-,HgCl2,BeCl2(g)直線形3原子18電子O3,SO2,NO2-V形4原子8電子NH3,PH3,CH3?,H3O+三角錐形4原子24電子SO3(g),CO32-,NO3-,BO33-,BF3平面三角形4原子26電子SO32-,ClO3-,BrO3-,IO3-,XeO3三角錐形5原子8電子CH4,SiH4,NH4+,PH4+,BH4-正四面體形5原子32電子CCl4,SiF4,SiO44-,SO42-,ClO4-正四面體形7原子48電子AlF63-,SiF62-,PF6-,SF6八面體形12原子30電子C6H6,N3B3H6(俗稱無機(jī)苯)平面六邊形考向1考查微粒空間結(jié)構(gòu)的判斷例1(2024·山東聊城·二模)價(jià)層電子對互斥理論可以預(yù)測某些微粒的空間結(jié)構(gòu)。下列說法正確的是A.是平面結(jié)構(gòu)的分子B.和均為非極性分子C.和的空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形D.和的模型均為四面體形【思維建模】判斷分子或離子立體構(gòu)型“三步曲”第一步:確定中心原子上的價(jià)層電子對數(shù)第二步:確定價(jià)層電子對的立體構(gòu)型由于價(jià)層電子對之間的相互排斥作用,它們趨向于盡可能地相互遠(yuǎn)離,這樣已知價(jià)層電子對的數(shù)目,就可以確定它們的立體構(gòu)型。第三步:分子立體構(gòu)型的確定價(jià)層電子對有成鍵電子對和孤電子對之分,價(jià)層電子對的總數(shù)減去成鍵電子對數(shù),得孤電子對數(shù)。根據(jù)成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù),可以確定相應(yīng)的較穩(wěn)定的分子立體構(gòu)型?!咀兪接?xùn)練1】(2024·山東濰坊·三模)下列分子或離子中,空間構(gòu)型不為直線形的是A. B. C. D.【變式訓(xùn)練2】(2024·山東濰坊·二模)下列分子的空間結(jié)構(gòu)相同的是A.和 B.和 C.和 D.和考向2考查雜化軌道類型的判斷例2(23-24高三上·山東濟(jì)寧·期末)下列每組分子的中心原子雜化方式相同的是A. B. C. D.【思維建?!俊八姆椒ā迸袛嘀行脑拥碾s化類型(1)根據(jù)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)①直線形—sp,②平面三角形—sp2,③四面體形—sp3。(2)根據(jù)雜化軌道間的夾角①109°28′—sp3,②120°—sp2,③180°—sp。(3)利用價(jià)層電子對數(shù)確定三種雜化類型(適用于中心粒子)2對—sp雜化,3對—sp2雜化,4對—sp3雜化。(4)根據(jù)σ鍵數(shù)與孤電子對數(shù)(適用于結(jié)構(gòu)式已知的粒子)①含C有機(jī)化合物:2個(gè)σ—sp,3個(gè)σ—sp2,4個(gè)σ—sp3。②含N化合物:2個(gè)σ—sp2,3個(gè)σ—sp3。③含O(S)化合物:2個(gè)σ—sp3?!咀兪接?xùn)練1】(23-24高三下·上海·階段考試)中,中心原子的雜化方式和價(jià)層電子對數(shù)分別為A.sp
1 B.sp
2 C.sp2
2 D.sp3
4【變式訓(xùn)練2】(2024·山東濟(jì)寧·一模)以R-X為原料制備R-NH2(R為烴基)的反應(yīng)機(jī)理如圖所示,下列說法錯誤的是A.疊氮酸根N中存在兩套π大π鍵,N的中心氮原子采用sp雜化B.氮原子a、b、c雜化方式未發(fā)生變化C.R-N3分子中∠CNN=120°D.若R為甲基,則戊的堿性比NH3強(qiáng)考向3考查鍵角大小比較例3(23-24高三上·山東德州·期末)下列微粒中鍵角最大的是A. B. C. D.【思維建模】鍵角比較的三種思維模板(1)雜化類型不同→sp>sp2>sp3。(3)在同一分子中,π鍵電子斥力大,鍵角大【變式訓(xùn)練1】(23-24高三上·山東·開學(xué)考試)下列分子中鍵角最小的是A. B. C. D.【變式訓(xùn)練2】(23-24高三上·寧夏·階段考試)下列分子或離子中鍵角由大到小排列的是①BCl3
②NH3
③H2O
④PCl4+⑤BeCl2A.⑤④①②③ B.④①②⑤③ C.⑤①④②③ D.③②④①⑤考點(diǎn)三分子的性質(zhì)及應(yīng)用知識點(diǎn)1分子的極性1.非極性分子與極性分子的比較類型非極性分子極性分子形成原因正電中心和負(fù)電中心重合的分子正電中心和負(fù)電中心不重合的分子存在的共價(jià)鍵非極性鍵或極性鍵非極性鍵或極性鍵分子內(nèi)原子排列對稱不對稱2.非極性分子與分子極性的判斷3.鍵的極性、分子空間構(gòu)型與分子極性的關(guān)系類型實(shí)例鍵的極性空間構(gòu)型分子極性X2H2、N2XYHCl、NOXY2(X2Y)CO2、CS2SO2H2O、H2SXY3BF3NH3XY4CH4、CCl44.多原子分子極性的判斷方法A.孤對電子法:如為ABn型,若中心原子A中沒有孤對電子,為非極性分子,中心原子A中有孤對電子,則為極性分子。B.幾何對稱法:如為ABn型,如果各極性鍵在平面內(nèi)或空間均勻排列,呈中心對稱或呈正多邊形、正多面體分布,該分子一定是非極性分子,反之為極性分子。通常有以下幾種情況:線型對稱,如CO2等(鍵角180°);正三角形分子,如BF3(鍵角120°);正四面體型分子,如CCl4、CH4(鍵角109°28′)。以上幾類均為非極性分子,而NH3分子為三角錐型(鍵角107°18′),H2O分子為V型(鍵角104.5°)等均為極性分子。C.中心原子化合價(jià)法: 如為ABn型,若中心原子A的化合價(jià)的絕對值等于A的主族序數(shù),則為非極性分子;若中心原子A的化合價(jià)的絕對值不等于A的主族序數(shù),則為極性分子;D.如為AxBYCZ這種類型的多原子分子絕大部分是極性分子。5.分子的溶解性①“相似相溶”的規(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。②若溶劑和溶質(zhì)分子之間可以形成氫鍵,則溶質(zhì)的溶解度增大。③隨著溶質(zhì)分子中憎水基個(gè)數(shù)的增多,溶質(zhì)在水中的溶解度減小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小。知識點(diǎn)2鍵的極性對物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響1.有機(jī)羧酸的酸性鍵的極性對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有重要影響。例如,羧酸是一大類含羧基(—COOH)的有機(jī)酸,羧基可電離出H+而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小來衡量,pKa越小,酸性越強(qiáng)。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān),如下表所示:不同羧酸的pKa羧酸pKa丙酸(C2H5COOH)4.88乙酸(CH3COOH)4.76甲酸(HCOOH)3.75氯乙酸(CH2ClCOOH)2.86二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29三氯乙酸(CCl3COOH)0.65三氟乙酸(CF3COOH)0.23①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。③一般地,飽和烴基越長,推電子效應(yīng)越,羧酸的酸性越小。2.無機(jī)含氧酸分子的酸性無機(jī)含氧酸的通式可寫成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n值越大,R的正電性越高,使R—O—H中O的電子向R偏移,在水分子的作用下越易電離出H+,酸性越強(qiáng),如酸性:HClO<HClO2<HClO3<HClO4。知識點(diǎn)3分子間作用力1.分子間作用力(1)概念:物質(zhì)分子之間普遍存在的相互作用力,稱為分子間作用力。(2)分類:分子間作用力最常見的是范德華力和氫鍵。(3)強(qiáng)弱:范德華力<?xì)滏I<化學(xué)鍵。2.范德華力①范德華力約比化學(xué)鍵的鍵能小1~2個(gè)數(shù)量級。②范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、硬度等物理性質(zhì)。范德華力越強(qiáng),物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高,硬度越大。③一般來說,組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),隨著相對分子質(zhì)量的增加,范德華力逐漸增大。3.氫鍵1)形成:已經(jīng)與電負(fù)性很強(qiáng)的原子形成共價(jià)鍵的氫原子(該氫原子幾乎為裸露的質(zhì)子)與另一個(gè)分子中電負(fù)性很強(qiáng)的原子之間的作用力,稱為氫鍵。2)表示方法:A—H…B3)特征:具有一定的方向性和飽和性。4)分類:氫鍵包括分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵兩種。5)分子間氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對物質(zhì)溶沸點(diǎn)的影響:①存在分子間氫鍵的物質(zhì),具有較高的熔、沸點(diǎn)。例如:NH3、H2O和HF的熔、沸點(diǎn)比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點(diǎn)高,這種反?,F(xiàn)象是由于它們各自的分子間形成了氫鍵。②互為同分異構(gòu)體的物質(zhì),能形成分子內(nèi)氫鍵的,其熔、沸點(diǎn)比能形成分子間氫鍵的物質(zhì)的低。例如:鄰羥基苯甲醛能形成分子內(nèi)氫鍵,而對羥基苯甲醛能形成分子間氫鍵,當(dāng)對羥基苯甲醛熔化時(shí),需要較多的能量克服分子間氫鍵,所以對羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)高于鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)。(2)對物質(zhì)溶解度的影響:溶質(zhì)與溶劑之間若能形成分子間氫鍵,則溶質(zhì)的溶解度明顯的大;分子內(nèi)氫鍵的形成導(dǎo)致溶解度減小。6)分子間作用力(范德華力)與氫鍵的比較范德華力氫鍵存在分子間普遍存在已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子之間特征無方向性、無飽和性具有一定的方向性和飽和性強(qiáng)度共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力影響其強(qiáng)度的因素①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大;②分子的極性越大,范德華力越大對于A—H…B,A、B的電負(fù)性越大,B原子的半徑越小,氫鍵鍵能越大對物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì),如熔、沸點(diǎn)等。范德華力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高分子間氫鍵的存在,使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高,分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低,對電離、溶解度等產(chǎn)生影響知識點(diǎn)4分子的手性1.手性異構(gòu)體與手性分子具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如同左手與右手一樣互為鏡像,卻在三維空間里不能疊合,互稱手性異構(gòu)體(或?qū)τ钞悩?gòu)體)。有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。2.手性分子的成因當(dāng)4個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接在同一個(gè)碳原子上時(shí),這個(gè)碳原子是不對稱原子。這種分子和它“在鏡中的像”不能重疊,因而表現(xiàn)為“手性”。手性分子中的不對稱碳原子稱為手性碳原子。3.手性分子的判斷有機(jī)物分子具有手性是由于其分子中含有手性碳原子。如果1個(gè)碳原子所連接的4個(gè)原子或基團(tuán)各不相同,那么該碳原子為手性碳原子,用*C來表示。如,R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基團(tuán)。所以,判斷一種有機(jī)物是否為手性分子,就看其含有的碳原子是否連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)。4.手性分子的用途(1)構(gòu)成生命體的有機(jī)分子絕大多數(shù)為手性分子?;槭中援悩?gòu)體的兩個(gè)分子的性質(zhì)不同。(2)生產(chǎn)手性藥物、手性催化劑(手性催化劑只催化或主要催化一種手性分子的合成)??枷?考查共價(jià)鍵的極性和分子極性的判斷例1(23-24高三上·福建龍巖·階段考試)下列敘述中正確的是A.以非極性鍵結(jié)合起來的分子一定是非極性分子B.鍵角:NH3>PH3C.NCl3與BF3均為三角錐形結(jié)構(gòu),均為極性分子D.非極性分子中一定含有非極性鍵【思維建?!糠肿訕O性的判斷方法(1)只含非極性鍵的分子一定是非極性分子,如H2、P4等。(2)含極性鍵的雙原子分子一定是極性分子,如HCl、CO等。(3)ABn(n≥2)型分子:①根據(jù)分子結(jié)構(gòu)判斷若分子是對稱的(直線形、正三角形、正四面體形等),極性鍵的極性向量和等于零時(shí),為非極性分子,否則是極性分子。如CH4、CO2等含有極性鍵,是非極性分子;H2O、NH3等含有極性鍵,是極性分子。②利用孤電子對判斷若中心原子A中無孤電子對,則為非極性分子;若有孤電子對,則為極性分子。③利用化合價(jià)判斷若中心原子A的化合價(jià)的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù),則為非極性分子;若不等,則為極性分子。如BCl3、CO2是非極性分子;SO2、NF3是極性分子?!咀兪接?xùn)練1】(2024·貴州貴陽·一模)甲烷催化重整法制甲酸的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程如圖所示。有關(guān)分析錯誤的是A.反應(yīng)過程中,既有極性鍵的斷裂與形成,又有非極性鍵的形成與斷裂B.物質(zhì)轉(zhuǎn)化總反應(yīng)為C.反應(yīng)Ⅱ前后,物質(zhì)中所含鍵的總數(shù)未變D.均為非極性分子,均為極性分子【變式訓(xùn)練2】(2024·河南·模擬預(yù)測)甲酸甲酯作為潛在的儲氫材料受到關(guān)注,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)使用配合物催化劑可以使甲酸甲酯溫和釋氫,其可能的反應(yīng)過程如下圖所示。下列說法錯誤的是A.為極性分子,為非極性分子B.每消耗生成C.總反應(yīng)為D.反應(yīng)涉及鍵斷裂和鍵形成考向2考查分子性質(zhì)的綜合應(yīng)用例3(23-24高三上·安徽·階段考試)物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)性質(zhì)。下列性質(zhì)差異與結(jié)構(gòu)因素匹配錯誤的是選項(xiàng)性質(zhì)差異結(jié)構(gòu)因素A酸性:強(qiáng)于羥基極性B熔點(diǎn):高于晶體類型C沸點(diǎn):正丁烷高于異丁烷分子間作用力D在水中的溶解度:大于烴基基團(tuán)大小【名師拓展】誘導(dǎo)效應(yīng)是指因分子中原子或基團(tuán)的電負(fù)性不同而引起成鍵電子云向某一方向移動的效應(yīng)。一般以氫為標(biāo)準(zhǔn),如果取代基的推電子能力比氫強(qiáng),即為推電子基團(tuán);如果取代基的吸電子能力比氫強(qiáng),即為吸電子基團(tuán)。推電子基團(tuán)一般對外表現(xiàn)負(fù)電場,成鍵電子云向與該基團(tuán)相連的原子移動。如CH3OH中,甲基為推電子基團(tuán),電子云向0原子移動,從而減弱了O-H鍵的極性?!咀兪接?xùn)練1】(2024·湖北襄陽·一模)下列關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的說法正確的是A.臭氧是由極性鍵構(gòu)成的極性分子,因此其在水中的溶解度大于在四氯化碳中的溶解度B.O—H…O的鍵能大于F—H…F的鍵能,因此水的沸點(diǎn)高于氟化氫的沸點(diǎn)C.石墨層間靠范德華力維系,因此石墨的熔點(diǎn)較低D.水晶內(nèi)部微觀粒子呈現(xiàn)周期性有序排列,因此水晶不同方向的導(dǎo)熱性不同【變式訓(xùn)練2】(2024·河北·三模)分子結(jié)構(gòu)決定分子的性質(zhì),下列關(guān)于分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的說法正確的是A.乙醚是非極性分子,乙醇是極性分子,因此乙醚在水中的溶解度比乙醇小B.中的氫鍵鍵能小于,因此的沸點(diǎn)比高C.從葡萄中提取的酒石酸鹽具有光學(xué)活性,因此酒石酸鹽中含有手性碳原子D.是吸電子基團(tuán),是推電子基團(tuán),因此的酸性強(qiáng)于考點(diǎn)四配位鍵、配合物、超分子知識點(diǎn)1配位鍵的形成及配合物的性質(zhì)1.孤電子對分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對稱孤電子對。2.配位鍵①配位鍵定義:屬于“電子對給予-接受”鍵,由一個(gè)原子提供孤電子對與另一個(gè)接受孤電子對的原子形成的共價(jià)鍵。配位鍵屬于σ鍵。②配位鍵的形成:成鍵原子一方提供孤電子對,另一方提供空軌道形成共價(jià)鍵。③成鍵的性質(zhì):共用電子對對兩個(gè)原子的電性作用。④配位鍵的表示:常用“→”來表示配位鍵,箭頭指向接受孤電子對的原子,如NHeq\o\al(+,4)可表示為,在NHeq\o\al(+,4)中,雖然有一個(gè)N—H鍵形成過程與其他3個(gè)N—H鍵形成過程不同,但是一旦形成之后,4個(gè)共價(jià)鍵就完全相同。⑤配位鍵的形成條件:a.配體有孤電子對,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。b.中心原子有空軌道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。3.配合物如[Cu(NH3)4]SO4:(1)中心原子:提供軌道接受孤對電子的原子叫中心原子。中心原子一般是帶正電荷的金屬離子(此時(shí)又叫中心離子),過渡元素最常見,如:Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+。(2)配位體:含有并提供孤電子對的分子或離子,即電子對的給予體。常見的配位體:H2O、NH3、SCN-、CO、N2、X-、OH-、CN-。(3)配位原子:配體中提供孤對電子的原子叫配位原子,如:H2O中的O原子,NH3中的N原子。(4)配離子:由中心原子(或離子)和配位體組成的離子叫做配離子,如:[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+。(5)配位數(shù):作為配位體直接與中心原子結(jié)合的離子或分子的數(shù)目,即形成的配位鍵的數(shù)目稱為配位數(shù)。如:[Cu(NH3)4]2+的配位數(shù)為4,[Ag(NH3)2]+的配位數(shù)為2。(6)配離子的電荷數(shù):配離子的電荷數(shù)等于中心離子和配位體電荷數(shù)的代數(shù)和。(7)內(nèi)界和外界:配合物分為內(nèi)界和外界,其中配離子稱為內(nèi)界,與內(nèi)界發(fā)生電性匹配的陽離子(或陰離子)稱為外界,如:[Cu(NH3)4]SO4的內(nèi)界是[Cu(NH3)4]2+,外界是SOeq\o\al(2-,4),配合物在水溶液中電離成內(nèi)界和外界兩部分。即:[Cu(NH3)4]SO4=[Cu(NH3)4]2++SOeq\o\al(2-,4),而內(nèi)界很難電離,其電離程度很小,[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3。4.螯合物螯合物是配合物的一種,具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物叫螯合物或內(nèi)配合物。一種配位體有兩個(gè)或兩個(gè)以上的配位原子同時(shí)與一個(gè)中心離子結(jié)合,螯合物中配體數(shù)目少,形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)較簡單配合物穩(wěn)定,而且形成的環(huán)越多越穩(wěn)定,其中以五元環(huán)或六元環(huán)最為穩(wěn)定。在螯合物的結(jié)構(gòu)中,一定有一個(gè)或多個(gè)多齒配體提供多對電子與中心體形成配位鍵?!膀敝阁π返拇筱Q,此名稱比喻多齒配體像螃蟹一樣用兩只大鉗緊緊夾住中心體。這種提供螯合物配體的試劑被稱為螯合劑。例:乙二胺(H2N-CH2-CH2-NH2)與Cu2+形成如下的螯合物:乙二胺分子中的氨基氮原子只提供孤電子對以滿足中心離子的配位數(shù)。氨基乙酸的酸根氧離子(H2N-CH2-COO—)與Cu2+形成如下的螯合物:其中Cu2+離子的配位數(shù)仍舊是4,氧提供孤電子對與中心離子配位,又有負(fù)電荷可以中和中心離子的正電荷,生成中性分子的“內(nèi)配鹽”。5.多齒配體、二茂鐵、羰基化合物如果一個(gè)配位體中有幾個(gè)配位原子能直接和同一個(gè)金屬離子配位,這種配體稱為多齒配體,形成具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物稱為螯合物,如:乙二胺配體中有兩個(gè)配位原子、乙二胺四乙酸(EDTA)配體中有6個(gè)配位原子。還有其他特殊配體:CO、環(huán)戊二烯基(C5H5金屬EDTA(乙二 Fe(C5H5)2二環(huán)戊 Ni(CO)4四羰胺四乙酸)螯合物 二烯合鐵(二茂鐵) 基鎳(楔形式)6.化學(xué)配合物的配位數(shù)可按如下方法判斷:1)配合物的配位數(shù)等于配位原子及配位體的數(shù)目,有兩種情況:(1)配位原子數(shù)目、配位體數(shù)目、中心離子與配位原子形成的配位鍵鍵數(shù)均相等,例如[Ag(NH3)2]NO3、[Cu(NH3)4]SO4、[Cu(H2O)4]2+、[Zn(NH3)4]2+、K3[Fe(SCN)6]、[FeF6]3-、Ni(CO)4、Fe(CO)5、[Co(NH3)4(H2O)2]Cl2、[CrCl(H2O)5]Cl2等配合物或配離子,它們配位體的數(shù)目以及中心離子與配位原子形成的配位鍵鍵數(shù)相等。其中Ag+離子的配位數(shù)為2,Cu2+離子與Zn2+離子的配位數(shù)均為4,F(xiàn)e3+離子的配位數(shù)為6。Ni(CO)4、Fe(CO)5等羰基化合物中Ni、Fe原子的配位數(shù)分別為4、5,[Co(NH3)4(H2O)2]Cl2、[CrCl(H2O)5]Cl2中Co2+離子與Cr3+離子的配位數(shù)均為6。(2)配位原子、配位體的數(shù)目均不等于中心離子與配位原子形成的配位鍵鍵數(shù),例如[BF4]-、[B(OH)4]-、[AlCl4]-、[Al(OH)4]-等配離子中,B、Al原子均缺電子,它們形成的化學(xué)鍵,既有共價(jià)鍵,又有配位鍵,配位數(shù)與配位鍵的鍵數(shù)不相等,配位數(shù)均為4。又如Al2Cl6(下圖)中Al原子的配位數(shù)為4。2)配位數(shù)等于配位原子的數(shù)目,但不等于配位體的數(shù)目存在多基配體時(shí)有這種情況,例如[Cu(en)2]中的en是乙二胺(NH2CH2CH2NH2)的簡寫,屬于雙基配體,每個(gè)乙二胺分子有2個(gè)N
原子與Cu2+離子配位,故Cu2+離子的配位數(shù)是4而不是2。3)配合物的配位數(shù)可以按中心離子電荷數(shù)的兩倍來計(jì)算如果不知道配合物的化學(xué)式,一般可按此規(guī)律計(jì)算。例如前面提到的,Ag+離子的配位數(shù)為2,Cu2+離子與Zn2+離子的配位數(shù)均為4,F(xiàn)e3+離子的配位數(shù)為6,等等。不過應(yīng)注意,某些配合物不符合以上規(guī)律,如[Co(NH3)4(H2O)2]Cl2、[CrCl(H2O)5]Cl2中Co2+離子與Cr3+離子的電荷數(shù)分別為2、3,但配位數(shù)都是6。若配合物中的中心原子呈電中性,如金屬的羰基化合物,其配位數(shù)只能在已知化學(xué)式的基礎(chǔ)上判斷。有些配合物,當(dāng)中心離子(或原子)與不同量的配位體配合時(shí),其配位數(shù)并不確定。配位數(shù)多少與中心離子和配體的性質(zhì)(如電荷數(shù)、體積大小、電子層結(jié)構(gòu)等)以及它們之間相互影響、配合物的形成條件(如濃度、溫度等)有關(guān)。配位數(shù)由1到14均可能,其中最常見的配位數(shù)為4和6。例如硫氰合鐵絡(luò)離子隨著配離子SCN-濃度的增大,中心離子Fe3+與SCN-
可以形成配位數(shù)為1~6的配合物:[Fe(SCN-)n]3-n(n=1~6)。7.配合物的形成對性質(zhì)的影響①溶解性:一些難溶于水的金屬氯化物、溴化物、碘化物等可溶于含過量的氯離子、溴離子、碘離子和氨的溶液中,形成可溶的配合物。如:②顏色:當(dāng)簡單離子形成配合物時(shí),顏色往往會發(fā)生變化。如黃色的鐵離子溶液與硫氰酸根配合,就形成紅色的溶液。③穩(wěn)定性增強(qiáng):對于配位化合物穩(wěn)定性由配位鍵的強(qiáng)弱決定;配位鍵的強(qiáng)弱取決于配位體給電子的能力,配位體給出電子能力越強(qiáng),則配位體與中心離子形成的配位鍵就越強(qiáng),配合物也就越穩(wěn)定,如:N元素電負(fù)性比O元素電負(fù)性小,N原子提供孤電子對的傾向更大,與Co2+形成的配位鍵更強(qiáng)。配位鍵的強(qiáng)弱還與中心粒子空軌道的數(shù)目、空間構(gòu)型,配體空間結(jié)構(gòu)等因素有關(guān),如果形成環(huán)狀配離子或配體體積較大,則空軌道數(shù)目較多的原子或陽離子才能形成穩(wěn)定的配離子。8.配合物的應(yīng)用超過百萬種的配合物在醫(yī)藥科學(xué)、化學(xué)催化劑、新型分子材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。(1)在生命體中的應(yīng)用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(葉綠素——的配合物,血紅素——的配合物,酶——含的配合物,維生素B12——配合物))(2)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(王水溶金——,電解氧化鋁的助熔劑——,熱水瓶膽鍍銀——))(3)在醫(yī)藥中的應(yīng)用——抗癌藥物、。知識點(diǎn)2超分子1.概念:由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體?!疽族e提醒】超分子定義中的分子是廣義,包括離子。2.微粒間作用力—非共價(jià)鍵:超分子內(nèi)部分子之間通過非共價(jià)鍵結(jié)合,主要是靜電作用、范德華力和氫鍵、疏水作用以及一些分子與金屬離子之間形成的弱配位鍵。3.分子聚集體的大小:超分子這種分子聚集體,有的是有限的,有的是無限伸展的。4.特征(1)分子識別(2)自組裝:超分子組裝的過程稱為分子自組裝(Molecularself-assembly),自組裝過程(Self-organization)是使超分子產(chǎn)生高度有序的過程。5.應(yīng)用實(shí)例(1)“杯酚”分離C60和C70:杯酚與C60通過范德華力相結(jié)合,通過尺寸匹配實(shí)現(xiàn)分子識別。向C60和C70的混合物中加入一種空腔大小適配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶劑,溶解未裝入“杯酚”的C70,過濾后分離C70;再向不溶物中加入氯仿,溶解“杯酚”而將不溶解的C60釋放出來并沉淀。(2)冠醚識別堿金屬離子:冠醚是皇冠狀的分子,有不同大小的空穴,能與正離子,尤其是堿金屬離子絡(luò)合,并隨環(huán)的大小不同而與不同的金屬離子絡(luò)合,利用此性質(zhì)可以識別堿金屬離子。冠醚環(huán)的大小與金屬離子匹配,將陽離子以及對應(yīng)的陰離子都帶入有機(jī)溶劑,因而成為有機(jī)反應(yīng)中很好的催化劑。(3)細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜:細(xì)胞膜的兩側(cè)都是水溶液,水是極性分子,而構(gòu)成膜的兩性分子的頭基是極性基團(tuán)而尾基是非極性基團(tuán)。頭基為親水基團(tuán),頭部會朝向水溶液一側(cè),從而實(shí)現(xiàn)自組裝。(4)DNA分子:核酸的雙螺旋結(jié)構(gòu)是靠氫鍵來保持的。6.超分子的未來發(fā)展通過對超分子研究,人們可以模擬生物系統(tǒng),復(fù)制出一些新材料,如:新催化劑、新藥物、分子器件、生物傳感器等功能材料??枷?考查配位
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