新人教版高中化学选择性必修2第二章分子结构与性质本章整合课件

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第二章内容索引知识网络·系统构建专题归纳·素养整合知识网络·系统构建专题归纳·素养整合1.根据分子的空间结构判断杂化轨道理论认为,中心原子轨道采取一定的杂化方式后,其空间结构和键角如下:由于常考的分子或离子的空间结构多为直线形、平面三角形、V形、正四面体形、三角锥形等,故可根据上述常见的几种空间结构进行判断。微点拨:常见的C2H4、C6H6为平面形分子,键角为120°,可推断其碳原子的杂化轨道类型为sp2。2.根据价层电子对互斥模型判断根据价层电子对互斥模型能够比较容易而准确地判断ABn型共价分子或离子的空间结构和中心原子的杂化轨道类型,其关系如下表。运用该理论的关键是准确计算中心原子的价层电子对数,其计算方法如下:微点拨:对于阳离子,a=中心原子的价电子数-离子电荷数;对于阴离子,a=中心原子的价电子数+|离子电荷数|。3.根据共价键类型判断从杂化轨道理论可知,原子之间成键时,未杂化轨道形成π键,杂化轨道形成σ键。对于能够明确结构式的分子、离子,可直接用下式判断其中心原子的杂化轨道类型:杂化轨道数n=中心原子的σ键数+中心原子的孤电子对数(双键、三键中只有一个σ键,其余均为π键)。(1)SiF4分子中硅原子的杂化轨道类型分析:基态硅原子有4个价电子,与4个氟原子恰好形成4个σ键,无未成键电子,n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。(2)基态碳原子有4个价电子,在HCHO分子中,碳原子与2个氢原子形成2个σ键,与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键,碳原子无未成键电子,n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。(3)三聚氰胺(结构简式如下图所示)中有两种环境的氮原子,环外氮原子分别形成3个σ键,用去基态氮原子5个价电子中的3个,余下1对孤电子对,n=4,则环外氮原子采用sp3杂化;环内氮原子分别形成2个σ键、1个π键,用去基态氮原子5个价电子中的3个,余下1对孤电子对,n=3,则环内氮原子采用sp2杂化。4.应用取代法判断以中学常见的、熟悉的基础物质分子为原型,用其他原子或原子团取代原型分子中的部分原子或原子团,得到的新分子的中心原子与原型分子对应的中心原子的杂化轨道类型相同。如:(1)CH3CH=CH2分子可看成乙烯基取代了甲烷分子中的一个氢原子,则甲基碳原子采用sp3杂化;也可看成甲基取代了乙烯分子中的一个氢原子,故两个不饱和碳原子均采用sp2杂化。(2)(CH3)3N可看成三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子,所以其分子中氮原子采用sp3杂化。(3)H2O2可看成羟基取代了H2O分子中的一个氢原子,故H2O2中氧原子应采用sp3杂化。(4)B(OH)3可看成三个羟基取代了BF3中的氟原子,可知B(OH)3中硼原子采用sp2杂化。【例题1】 如图所示,在乙烯分子中有5个σ键和一个π键,它们分别是(　　)。A.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键B.sp2杂化轨道形成π键,未杂化的2p轨道形成σ键C.C—H之间是sp2杂化轨道形成的σ键,C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键D.C—C之间是sp2杂化轨道形成的σ键,C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键答案:A解析:在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形,所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化,C—H是碳原子的杂化轨道与氢原子的s轨道形成的σ键,C=C一个是sp2杂化轨道形成的σ键,另一个是未杂化的2p轨道形成的π键。答案:BC 解析:A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键,氮原子有一对孤电子对,而碳原子没有孤电子对,故氮原子是sp3杂化,而碳原子是sp2杂化,A项错误,B项正确;A分子中有一个碳氧双键,故1个A分子中有12对共用电子对,11个σ键,C项正确;由于氮原子为sp3杂化,故编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子形成的是三角锥形结构,不可能共平面,D项错误。(3)BF3和NF3都是四原子分子,BF3的中心原子是　　　　　　(填元素符号,下同),NF3的中心原子是　　　　;BF3分子的空间结构是平面三角形,而NF3分子的空间结构是三角锥形,其原因是　 　。 【例题4】 下表是元素周期表的一部分,表中所列的字母分别代表一种化学元素。试回答下列问题(答案中涉及字母均用具体元素符号作答)。(1)I的元素符号为　　　　,K的元素名称为　　　,J在周期表中的位置是　　　　　　　　　　　　　。 (2)基态时J元素原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　　,N元素原子的简化电子排布式为　　　　　　　　　　。 答案:(1) Cr　镓　第四周期第Ⅷ族(2)1s22s22p63s23p63d64s2　[Ar]3d104s24p5(3)Al>Si>C>N　F>N>O>C　F>O>N>C　HNO3>H2CO3>H2SiO3>Al(OH)3(4)sp2　平面三角形　sp3　三角锥形解析:(1)由元素在周期表中位置可知,I为Cr,K为Ga,J为Fe,Fe在周期表中的位置是第四周期第Ⅷ族。(2)J为Fe,核外电子数为26,核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2;N为Br,核外电子数为35,简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5。(3)A为碳,B为氮,C为氧,D为氟,G为铝,H为硅。同周期主族元素自左而右原子半径逐渐减小,同主族元素自上而下原子半径逐渐增大,故原子半径:Al>Si>C>N;一般来说,同周期随原子序数增大,元素第一电离能呈增大趋势,但N元素的第一电离能高于同周期相邻元素的第一电离能,故第一电离能:F>N>O>C;一般来说,同周期主族元素随原子序数增大,电负性依次增大,故电负性:F>O>N>C;非金属性AlAl(OH)3。1.思维程序 2.思维模型(1)根据键的类型及分子的空间结构判断。非极性分子、极性分子的判断,首先看键是否有极性,然后再看各键的空间排列状况。①一般来说,键无极性,分子必无极性(O3除外)。②键有极性,各键空间排列均匀,使键的极性相互抵消,分子无极性;键有极性,各键空间排列不均匀,不能使键的极性相互抵消,分子有极性。③共价键的极性与分子极性的关系可总结如下: (2)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断。若分子的中心原子最外层电子全部成键,则此分子一般为非极性分子;若分子的中心原子最外层电子未全部成键,则此分子一般为极性分子。如:CH4、BF3、CO2等分子的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子;而H2O、NH3、NF3等分子的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。(3)判断ABn型分子极性的经验规律。若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子,若不相等,则为极性分子。【例题5】 S2Cl2是橙黄色液体。少量泄漏会产生窒息性气体,喷水雾可减慢其挥发,并产生酸性悬浊液。其分子结构如图所示。下列关于S2Cl2的说法错误的是(　　)。A.为非极性分子B.分子中既含有极性共价键又含有非极性共价键C.与S2Br2结构相似,熔点、沸点:S2Br2>S2Cl2D.与水反应的化学方程式可能为:2S2Cl2+2H2O══SO2↑+3S↓+4HCl答案:A解析:根据S2Cl2的分子结构形状可知,它属于极性分子,A项错误;S—Cl属于极性共价键,S—S属于非极性共价键,B项正确;由于与S2Br2结构相似,而S2Br2的相对分子质量大,则熔点、沸点:S2Br2>S2Cl2,C项正确;由于S2Cl2少量泄漏会产生窒息性气体,喷水雾可减慢其挥发,并产生酸性悬浊液,则与水反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2O══SO2↑+3S↓+4HCl,D项正确。(3)在①苯　②CH3OH　③HCHO　④CS2　⑤CCl4五种有机溶剂中,碳原子采取sp2杂化的分子有　　　　(填序号),CS2分子的空间结构是　　　。CO2与CS2相比,　　　　的熔点较高。 (4)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液体Ni(CO)4,呈正四面体构型。Ni(CO)4易溶于下列　　　　(填字母)。 A.水 B.CCl4 C.C6H6(苯) D.NiSO4溶液(5)甲醛、甲醇和甲酸等分子中的碳原子个数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水,而甲烷、甲酸甲酯难溶于水,试解释其原因: 　 。 答案:(1)D　(2)非极性　(3)①③　直线形　CS2　(4)BC　(5)甲醛、甲醇和甲酸等分子中的碳原子个数较少的醛、醇、羧酸都能与H2O形成分子间氢键,而CH4、HCOOCH3与H2O难形成分子间氢键解析:(1)NH3极易溶于水主要是因为NH3分子与H2O分子之间形成氢键,另外NH3和H2O都是极性分子,NH3和H2O能够发生化学反应。NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键,而不是NH3分子与H2O分子之间的作用力。(2)CCl4、CS2是非极性溶剂,根据“相似相溶”可知,CrO2Cl2是非极性分子。(3)苯、CH3OH、HCHO、CS2、CCl4分子中碳原子的杂化方式分别是sp2、sp3、sp2、sp、sp3。CS2、CO2分子的空间结构都是直线形,根据结构相似,相对分子质量越大,分子间的范德华力越大,物质的熔点、沸点越高,故CS2的熔点高于CO2的。(4)由常温下Ni(CO)4易挥发,可知Ni(CO)4为共价化合物分子,由于Ni(CO)4为正四面体形,所以Ni(CO)4为非极性分子,根据“相似相溶”可知,Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。(5)由有机化合物分子与H2O分子之间能否形成氢键的角度思考其原因。