第二节 分子结构与性质（考点考法剖析）-【高考引领教学】高考化学一轮针对性复习方案（全国通用）

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第二节 分子结构与性质【必备知识要求】1.了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键),了解配位键的含义。2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3)。4.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。6.了解氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。【关键能力及高考要求】关键能力要求：理解辨析能力、分析推理能力、微观想象能力、探究创新能力。高考要求：高考在本节内容的主要考查形式有：1.σ键、π键的特征和判断；2.常见分子的立体构型及中心原子杂化类型的判断；3.范德华力、氢键、配位键的特点及其对物质性质的影响。【学科核心素养解析】1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识有机物的多样性。能按不的标准对有机物进行分类并认识有机物的组成、结构、性质和变化形成“结決定性质，性质反映结构”的观念，能认识官能团与物质性质间的辩证关系。2.证据推理与模型认知:根据不同的数据条件推测有机物的组成和结构。根据不同的结构判断性质，建立典的结构模型，能运用模型解释化学现象，揭示本质和规律。必备知识点1共价键及其参数一.共价键本质在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。.特征具有饱和性和方向性。二、共价键的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三、.共价键类型的判断(1)σ键与π键①依据强度判断:σ键的强度较大,较稳定;π键活泼,比较容易断裂。②共价单键都是σ键,共价双键中含有1个σ键、1个π键,共价叁键中含有1个σ键、2个π键。(2)极性键与非极性键看形成共价键的两原子,不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。四、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。②五、.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）配位键定义：由一个原子提供孤电子对与另一个接受孤电子对的原子形成的共价键。配位键属于σ键。（2）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。（3）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。(4)配位键的形成条件：①配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。②中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。六、.等电子原理(1)含义：原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。(2)特点：等电子体具有相似的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质。(3)确定等电子体的方法同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。(4)常见的等电子体汇总【知识理解提点】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.同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。3.σ键、π键的判断：单键只有一个σ键；双键是一个σ键一个π键；三键是一个σ键两个π键。4.成键原子半径越大，越难形成π键，如Si等难形成双键。5.σ键与π键由于原子轨道的重叠程度不同从而导致了两者的稳定性不同，一般σ键比π键稳定，但N2中π键较稳定。6.并不是所有的共价键都有方向性，如s－s σ键没有方向性。7.原子形成共价键时优先形成σ键。8.配位键也属于σ键。【惑点辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。1.共价键的成键原子只能是非金属原子。(　　)2.共价键键长是成键的两个原子半径之和。(　　)3.所有的共价键都有方向性。(　　)4.s-s σ键与s-p σ键的电子云形状对称性相同。(　　)5.σ键能单独形成,而π键一定不能单独形成。(　　)6.σ键比π键的电子云重叠程度大,因此σ键一定比π键强度大。(　　)7.σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转。(　　)8.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。(　　)9.HF和NH3都是10电子分子,互为等电子体。(　　)10.乙烷分子中既存在非极性键又存在极性键,从成键方式看只存在σ键。(　　)11.H3O+、Fe(SCN)3中都含有配位键,因此都属于配位化合物。(　　)12.若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则配位原子一定是X。(　　)13.向含有配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2 1 mol的水溶液中加入足量AgNO3溶液可生成3 mol AgCl沉淀。(　　)【夯基例析·跟踪演练】【基础例析】共价键类型的判断及应用例1．下列有八种物质：①CH4　②CH3CH2OH　③N2　④HCl　⑤CO2⑥CH3CH3　⑦C2H4　⑧C2H2。请按要求回答下列问题(填写编号)：(1)只有σ键的有________________，既有σ键又有π键的有__________。(2)只含有极性键的化合物有______，既含有极性键，又含有非极性键的化合物有___。(3)含有双键的有__________，含有叁键的有__________。 【跟踪演练】1.有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2O2，⑧HCN(H-C≡N)。(1)只含有极性键的是______。(2)只含有非极性键的是______。(3)既有极性键，又有非极性键的是______。(4)只有σ键的是______。(5)既有σ键，又有π键的是______。 必备知识点2 分子的立体构型一、分子的立体构型 1.价层电子对互斥理论先确定中心原子上的价层电子对数,得到含有孤电子对的VSEPR模型,再根据存在孤电子对的情况最后确定分子的立体构型。(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)判断分子中的中心原子上的价层电子对数的方法用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型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(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，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)价层电子对互斥理论与分子构型价层电子对数σ键电子对数孤电子对数电子对立体构型分子立体构型实例220直线形直线形CO2330三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O2..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不同。(2)杂化轨道与分子立体构型的关系杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角立体构型实例sp2180°直线形BeCl2sp23120°平面三角形BF3sp34109°28′四面体形CH4(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对,计算公式为杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子的σ键个数代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型CO20+2=2spCH2O0+3=3sp2CH40+4=4sp3SO21+2=3Sp2NH31+3=4sp3H2O2+2=4sp3(4)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断分子组成(A为中心原子)中心原子的孤电子对数中心原子的杂化方式分子立体构型示例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4二.配位化合物①概念:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配位体)以配位键结合形成的化合物。②形成条件中心原子(或离子):有空轨道,一般是带正电的金属阳离子,特别是过渡金属离子,如F、Cu2+、Zn2+、Ag+,但也有电中性的原子等。配位体:其中的配位原子(配位体中直接同中心原子配合的原子)有孤电子对。配位体可以是分子如CO、NH3、H2O等,也可以是离子如F-、Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-、OH-等。③组成:如[Cu(NH3)4]SO4 【知识理解提点】1.杂化类型的判断方法(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断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)根据中心原子的价层电子对数判断如中心原子的价层电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2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，含一个π键为sp2杂化，含两个π键为sp杂化。2.分子(ABn型)、离子(A型)空间结构分析示例实例价层电子对数(即杂化轨道数)σ键电子对数孤电子对数中心原子杂化类型VSEPR构型分子空间结构BeCl2220sp直线形直线形CO2直线形直线形BF3330sp2三角形平面三角形SO221V形CH4440sp3正四面体形正四面体形NH331三角锥形H2O22V形C330sp2三角形平面三角形N440sp3四面体形正四面体形【惑点辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。1.价层电子对互斥理论中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。(　　)2.sp2杂化轨道是由任意的1个s轨道和2个p轨道混合形成的3个sp2杂化轨道。(　　)3.中心原子通过形成杂化轨道以容纳外围成键电子。(　　)4.只要分子构型为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。(　　)5.PCl3分子是三角锥形,这是磷原子以sp2形式杂化的结果。(　　)6.凡中心原子采取sp3杂化的分子,其VSEPR模型都是四面体形,但分子不一定为四面体结构。(　　) 【夯基例析·跟踪演练】【基础例析】分子(离子)立体结构的判断例2． （2022·山东潍坊市·高三三模）缺电子化合物是指分子中的原子通过共享电子，其价层电子数未达到8(H原子除外)的一类化合物。下列说法错误的是A．B2H6是缺电子化合物B．BeCl2的二聚体是平面分子C．AlCl3的二聚体中有配位键，中心原子的杂化方式为sp2D．化合物BF3与NH3形成的配位化合物为H3N→BF3 【跟踪演练】2.（2022·上海高三二模）下列分子的空间构型错误的是A．CH4：三角锥形 B．BF3：平面正三角形C．CO2：直线形 D．H2O：折线形 必备知识点3 分子间作用力与分子性质一.分子间作用力分子间作用力分类 范德华力氢键概念物质分子之间普遍存在的相互作用力，已经与电负性很强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强的原子之间的作用力，称为氢键。影响因素一般来说，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。与分子中A—H的极性和分子之间能够形成氢键的多少有关对物质性质的影响范德华力越强，物质的熔点、沸点越高，硬度越大。使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。特征：无方向性和饱和性。1.氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。2.具有一定的方向性和饱和性。表示方法无表示方法：A—H…B 强弱：范德华力＜氢键＜化学键，范德华力约比化学键的键能小1～ 2个数量级。二.分子的性质1.分子的极性（1）非极性分子与极性分子的比较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）非极性分子与分子极性的判断（3）键的极性、分子空间构型与分子极性的关系类型实例键的极性空间构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2(X2Y)CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子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，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。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。4.无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，使R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下越易电离出H＋，酸性越强，如酸性：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4。【知识理解提点】1.键的极性、分子空间结构与分子极性的关系类型实例键的极性空间构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2(X2Y)CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子2.多原子分子极性的判断方法A.孤对电子法:如为ABn型，若中心原子A中没有孤对电子，为非极性分子，中心原子A中有孤对电子，则为极性分子。B.几何对称法: 如为ABn型，如果各极性键在平面内或空间均匀排列，呈中心对称或呈正多边形、正多面体分布，该分子一定是非极性分子，反之为极性分子。通常有以下几种情况：线型对称，如CO2等（键角180°）；正三角形分子，如BF3（键角120°）；正四面体型分子，如CCl4、CH4（键角109°28′）。以上几类均为非极性分子，而NH3分子为三角锥型（键角107°18′），H2O分子为V型（键角104.5°）等均为极性分子。C.中心原子化合价法: 如为ABn型，若中心原子A的化合价的绝对值等于A的主族序数，则为非极性分子；若中心原子A的化合价的绝对值不等于A的主族序数，则为极性分子；D.如为AxBYCZ这种类型的多原子分子绝大部分是极性分子。【惑点辨析】判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。1.以极性键结合起来的分子一定是极性分子。(　　)2.碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键。(　　)3.为手性分子。(　　)4.非极性分子中,一定含有非极性共价键。(　　)5.卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。(　　)6.氢键具有方向性和饱和性。(　　)7.氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高(　　)8.BCl3与NCl3均为三角锥形,为极性分子。(　　)【夯基例析·跟踪演练】【基础例析】分子间作用力与分子的性质例3．（2022·山东高三三模）下列关于Si、P、S、Cl及其化合物结构与性质的论述错误的是A．中心原子的半径依次减小是H4SiO4、H3PO4、H2SO4、HClO4中羟基的数目依次减小的原因之一B．结构简式为Cl-的物质中含有不对称原子P，该物质可能有旋光性C．SiCl4、PCl3、SCl2中键角最大的是PCl3D．实验测定分子的极性大小可以区别顺—1，2—二氯乙烯和反—1，2—二氯乙烯 【跟踪演练】3.（2022·辽宁高三二模）下列表述正确的是A．键角：H2O>NH3B．用原子轨道描述氯化氢分子中化学键的形成：C．电负性：N>O>C>HD．冰的密度比水小的性质与氢键无关  【高考应用】高频考点1考查配位键及配合物1.配位原子的判断2.配位数的判断【高考实例】例1．（2021·全国乙卷试题）过渡金属元素铬是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：（2）三价铬离子能形成多种配位化合物。中提供电子对形成配位键的原子是_______，中心离子的配位数为_______。（3）中配体分子、以及分子的空间结构和相应的键角如图所示。中P的杂化类型是_______。的沸点比的_______，原因是_______，的键角小于的，分析原因_______。 【考点演练】1．（2020年新课标Ⅲ）氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题：（2）NH3BH3分子中，N—B化学键称为____键，其电子对由____提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3+6H2O=3NH3++9H2，的结构如图所示：；在该反应中，B原子的杂化轨道类型由______变为______。（3）NH3BH3分子中，与N原子相连的H呈正电性(Hδ+)，与B原子相连的H呈负电性(Hδ-)，电负性大小顺序是__________。与NH3BH3原子总数相等的等电子体是_________(写分子式)，其熔点比NH3BH3____________(填“高”或“低”)，原因是在NH3BH3分子之间，存在____________________，也称“双氢键”。 高频考点2分子结构及性质1.分子空间结构的判断2.杂化轨道的判断3.熔沸点高低的比较及原因4.分子中键角的大小及原因5.能量角度，判断稳定性大小及其原因6.溶解性比较及其原因【高考实例】例2．（2021·湖南高考试题）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：（2）硅和卤素单质反应可以得到，的熔沸点如下表： 熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.7①0℃时，、、、呈液态的是____(填化学式)，沸点依次升高的原因是_____，气态分子的空间构型是_______；②与N-甲基咪唑反应可以得到，其结构如图所示：N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_______，H、C．N的电负性由大到小的顺序为_______，1个中含有_______个键； 【考点演练】2．（2021·河北高考试题）KH2PO4晶体具有优异的非线性光学性能。我国科学工作者制备的超大KH2PO4晶体已应用于大功率固体激光器，填补了国家战略空白。回答下列问题（3）已知有关氨、磷的单键和三键的键能(kJ•mol-1)如表：N—NN≡NP—PP≡P193946197489从能量角度看，氮以N2、而白磷以P4(结构式可表示为)形式存在的原因是___。（4）已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为___，其中P采取___杂化方式。（5）与PO电子总数相同的等电子体的分子式为__。（6）磷酸通过分子间脱水缩合形成多磷酸，如：如果有n个磷酸分子间脱水形成环状的多磷酸，则相应的酸根可写为___。