高考化学一轮总复习优化设计 第五单元 第3节 化学键 分子结构与性质课件PPT

这是一份高考化学一轮总复习优化设计 第五单元 第3节 化学键 分子结构与性质课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊，共用电子对，非极性，带相反电荷的离子，最外层电子，关键能力考向突破，答案D，答案C，答案AB，共价键的分类等内容，欢迎下载使用。
1.了解共价键的形成、极性和类型(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模型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,能列举含有氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。
1.宏观辨识与微观探析:从不同层次认识分子的空间结构,并对共价键进行分类,从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.变化观念与平衡思想:认识共价键的本质及类型,多角度、动态地分析分子的空间结构及性质,并运用相关理论解决实际问题。3.证据推理与模型认知:运用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论等,解释分子的空间结构及性质,揭示现象的本质与规律。4.科学探究与创新意识:发现和提出有探究价值的分子的结构、性质的问题,设计探究方案进行探究分析,面对异常现象敢于提出自己的见解。
知识梳理1.化学键(1)定义:相邻的原子之间强烈的相互作用叫做化学键。(2)分类:
(3)离子键、共价键的比较:
2.化学键的表示方法——电子式(1)定义:在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的　　　　　　(价电子)的式子。 (2)电子式的书写:
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)化学键是相邻离子或原子间的强烈的作用力,既包括静电吸引力,又包括静电排斥力。(　　)(2)所有物质中都存在化学键。(　　)(3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键。(　　)(4)原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时,所形成的化学键一定是离子键。(　　)(5)非金属元素的两个原子之间形成的一定是共价键,但多个原子间也可能形成离子键。(　　)(6)离子化合物中可能含有共价键,共价化合物中一定不含离子键。(　　)
答案 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
2.写出下列常见微粒的电子式。(1)原子:Na　　　　　　,Cl　　　　　　。 (2)简单离子:Na+　　　　　　,F-　　　　　　。 (3)复杂离子:N 　　　　　,OH-　　　　　。 (4)离子化合物:CaCl2　　　　　　　　　　　, Na2O　　　　　　　　　　　。 (5)含共价键的分子:N2　　　　　　,H2O　　　　　　,CO2　　　　　　,HClO　　　　　　,CCl4　　　　　　,H2O2　　　　　　,NH3　　　　　　。 
考向1　电子式的书写与正误判断【典例1】 下列表达正确的是(　　)
对点演练1下列电子式正确的是(　　)
误区警示 电子式书写的四个误区
考向2　物质类别与化学键类型的判断【典例2】(双选)(2020山东烟台一中月考)下列各组物质中都既含有离子键又含有共价键的是(　　)A.NaOH、CaC2、NH4ClB.KOH、Na2O2、(NH4)2SC.MgO、CaBr2、NaClD.Na2SO4、HCl、MgCl2
解析 既含有离子键又含有共价键的化合物肯定是离子化合物。MgO、CaBr2、NaCl三种物质中都只含离子键,无共价键,C项不符合题意;HCl中只含共价键,MgCl2中只含离子键,D项不符合题意。
对点演练2下列关于NaHSO4的说法正确的是(　　)A.因为NaHSO4是离子化合物,所以NaHSO4固体能够导电B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1C.NaHSO4固体熔融时破坏的是离子键和共价键D.NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键
答案 D　解析 虽然NaHSO4是离子化合物,但其固体中不存在能自由移动的阴离子和阳离子,因而不能导电;NaHSO4固体中阳离子(Na+)和阴离子(HS )的个数比是1∶1;NaHSO4固体熔融时破坏的只是离子键,而溶于水时电离出Na+、H+和S ,破坏的是离子键和共价键。
规律方法1.判断离子化合物和共价化合物的三种方法
2.物质所含化学键类型的判断方法
考向3　化学反应中化学键的断裂与形成【典例3】 (2020黑龙江哈师大附中期中)下列过程中共价键被破坏的是(　　)①碘升华　②溴蒸气被木炭吸附　③酒精溶于水　④HCl气体溶于水　⑤冰融化　⑥NH4Cl受热　⑦氢氧化钠熔化　⑧(NH4)2SO4溶于水A.④⑥ B.④⑥⑧C.①②④⑤D.①④⑥⑦
答案 A　解析 ①碘升华破坏的是分子间作用力;②溴蒸气被木炭吸附不会破坏共价键;③酒精是非电解质,溶于水不发生电离,破坏的是分子间作用力;④HCl气体溶于水,发生电离,HCl中的共价键被破坏;⑤冰融化不会破坏共价键;⑥NH4Cl受热分解,发生化学变化,生成氨气和HCl,有共价键被破坏;⑦氢氧化钠熔化时只有离子键被破坏;⑧(NH4)2SO4溶于水发生电离,离子键被破坏。综上所述,④⑥符合题意,A项正确。
对点演练3在下列变化过程中,既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是(　　)A.将SO2通入水中B.烧碱溶于水C.将HCl通入水中D.硫酸氢钠溶于水
归纳总结 物质的溶解或熔化与化学键变化(1)离子化合物的溶解或熔化过程。离子化合物溶于水或熔化后会电离成自由移动的阴离子、阳离子,离子键被破坏。(2)共价化合物的溶解过程。①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如CO2和SO2等。②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴离子、阳离子,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等。③有些共价化合物溶于水后,其分子内的共价键不被破坏,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
(3)单质的溶解过程。某些活泼的非金属单质溶于水后,能与水反应,其分子内的共价键被破坏,如Cl2、F2等。
知识梳理1.共价键的本质与特征(1)本质:原子之间形成共用电子对。(2)特征:具有方向性和饱和性。
3.π键与σ键的比较(1)电子云形状不同:σ键的电子云呈轴对称,π键的电子云呈镜面对称。(2)强度不同,一般情况下,π键不如σ键牢固。如乙烯、乙炔分子中的π键不如σ键牢固,比较容易断裂,因而含有π键的乙烯、乙炔与只含σ键的乙烷的化学性质不同。
4.键参数(1)定义①键能:指气态分子中1 ml化学键解离成 所吸收的能量。键能通常是298.15 K、101 kPa条件下的标准值。键能可通过实验测定,更多的却是推算获得的。键能可用于估算化学反应热效应。②键长:构成化学键的两个原子的核间距。③键角:在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角称为键角。多原子分子的键角一定,表明共价键具有方向性。
(2)键参数对分子性质的影响。
键能越大,键长越短,分子越稳定。
5.等电子原理原子总数相同,价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征,具有许多相似的性质,如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与N 等。
自我诊断1.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)在任何情况下,都是σ键比π键强度大。(　　)(3)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。(　　)(4)s-sσ键与s-pσ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键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转。(　　)(7)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。(　　)(8)键长等于成键两原子的半径之和。(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√(7)×　(8)×
2.实验室中可用乙醇在P2O5作用下脱水制备乙烯。(1)乙烯分子中碳原子为　　　　　杂化,分子中σ键和π键个数比为　　　　　。 (2)乙醇分子中共价键的类型有　　　　　　　　　,1 ml C2H5OH含有σ键数目为　　　　。 
答案 (1)sp2　5∶1　(2)非极性键、极性键　8NA
解析 (1)乙烯的结构式为 ,碳原子为sp2杂化,分子中含有5个σ键和1个π键,因此σ键和π键个数比为5∶1。(2)乙醇分子中的碳碳键为非极性键,碳氢键、碳氧键、氧氢键均为极性键。1 ml C2H5OH含有8 ml σ键。
考向1　共价键类别分析【典例1】 (2020广东电白第一中学模拟)下列关于σ键和π键的理解不正确的是(　　)A.含有π键的分子在进行化学反应时,分子中的π键比σ键活泼B.在有些分子中,共价键可能只含有π键而没有σ键C.有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键,不能形成π键D.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键
答案 B　解析 同一分子中的π键不如σ键牢固,反应时比较容易断裂,A项正确;π键不能单独存在,含有π键的分子中一定含有σ键,B项错误,D项正确;氢原子、氯原子等跟其他原子形成分子时只能形成σ键,C项正确。
对点演练1含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族。(1)CH4中的化学键从形成过程来看,属于　　　(填“σ”或“π”)键,从化学键是否具有极性来看属于　　　　键。 (2)已知CN-与N2结构相似,推算HCN分子中σ键与π键数目之比为　　　　。 (3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键,且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构,则C60分子中π键的数目为　　　　。 
(4)利用CO可以合成化工原料COCl2,COCl2分子的结构式为 ,每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目为　　　　。 A.4个σ键B.2个σ键、2个π键C.2个σ键、1个π键D.3个σ键、1个π键
答案 (1)σ　极性　(2)1∶1　(3)30　(4)D
归纳总结 (1)在分子中,有的只存在极性键,如HCl、NH3等,有的只存在非极性键,如N2、H2等,有的既存在极性键又存在非极性键,如H2O2、C2H4等;有的不存在化学键,如稀有气体分子。(2)在离子化合物中,一定存在离子键,有的存在极性共价键,如NaOH、Na2SO4等;有的存在非极性共价键,如Na2O2、CaC2等。(3)通过物质的结构式,可以快速有效地判断化学键的种类及数目;根据成键方式判断化学键数目时要注意共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。
考向2　分子空间结构与键参数【典例2】 已知键能、键长部分数据如下表:
(1)下列推断正确的是　　　　(填字母,下同)。 A.稳定性:HF>HCl>HBr>HIB.氧化性:I2>Br2>Cl2C.沸点:H2O>NH3D.还原性:HI>HBr>HCl>HF(2)下列有关推断正确的是　　　　。 A.同种元素形成的共价键,键能:三键>双键>单键B.同种元素形成双键键能一定小于单键的2倍C.键长越短,键能一定越大D.氢化物中化学键的键能越大,其稳定性越弱
(3)在HX(X表示卤素原子)分子中,键长最短的是　　　　,最长的是　　　　;O—O键的键长　　　　(填“大于”“小于”或“等于”)O==O键的键长。 
答案 (1)ACD　(2)A　(3)HF　HI　大于
解析 (1)根据表中数据,同主族元素气态氢化物的键能从上至下逐渐减小,稳定性逐渐减弱,A项正确;从键能看,氯气、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱,由原子结构知,氧化性也逐渐减弱,B项错误;水分子间氢键强于NH3分子间氢键,在常温下,H2O为液态而NH3为气体,所以H2O的沸点比NH3高,C项正确;还原性与失电子能力有关,还原性:HI>HBr>HCl>HF,D项正确。(2)由碳碳键的数据知A项正确;由O—O、O=O的键能知,B项错误;C—H的键长大于N—H的键长,但是N—H的键能反而较小,C项错误;一般来说,氢化物中键能越大,氢化物稳定性越强,D项错误。
下列说法错误的是(　　)A.键能:N≡N>N==N>N—NB.H(g)+Cl(g) ==HCl(g)　ΔH=-431.8 kJ·ml-1C.H—N键能小于H—Cl键能,所以NH3的沸点高于HClD.2NH3(g)+3Cl2(g) ==N2(g)+6HCl(g)　ΔH=+202kJ·ml-1
对点演练2(双选)(2020山东潍坊高密一中模拟)已知几种共价键的键能如下:
答案 CD　解析 三键键长小于双键键长小于单键键长,键长越短,键能越大,所以键能:N≡N>N=N>N—N,A项正确;H(g)+Cl(g)==HCl(g)的焓变ΔH=-431.8 kJ·ml-1,B项正确;NH3的沸点高于HCl是由于NH3分子间存在氢键,而HCl分子间不存在氢键,C项错误;反应2NH3(g)+3Cl2(g) ==N2(g)+6HCl(g)的反应热ΔH=6E(N—H)+3E(Cl—Cl)-E(N≡N)-6E(H—Cl)=-463.9 kJ·ml-1,D项错误。
归纳总结 键长、键能决定了分子的稳定性,键长、键角决定了分子的立体构型,一般来说,已知多原子分子中的键角和键长等数据,就可确定该分子的立体构型。常见几种分子的立体构型及键角如下:
知识梳理1.分子结构的测定(1)测定分子结构的现代仪器和方法有:　　　　光谱、晶体X射线衍射等。 (2)用　　　　　测定分子的相对分子质量。 
2.多样的分子空间结构
3.价层电子对互斥模型(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)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构的关键是判断粒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(阳离子中心原子的价电子数要减去离子的电荷个数;阴离子中心原子的价电子数要加上离子的电荷个数),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。
4.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,形成与原轨道总数相等、能量相同、方向不同的杂化轨道。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)杂化轨道与分子空间结构的关系。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。(　　)(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构。(　　)(3)NH3分子为三角锥形,氮原子发生sp3杂化。(　　)(4)只要分子空间结构为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。(　　)(5)中心原子是sp杂化的,其分子空间结构不一定为直线形。(　　)(6)价层电子对互斥模型中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。(　　)(7)中心原子杂化轨道类型相同时,孤电子对数越多,键角越小。(　　)
答案 (1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√(7)√
2.根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论填写下表。
答案 ①0　2　直线形　直线形　sp②0　3　平面三角形　平面三角形　sp2③1　4　四面体形　三角锥形　sp3④0　4　正四面体形　正四面体形　sp3⑤1　4　四面体形　三角锥形　sp3
考向1　价层电子对互斥模型、杂化轨道理论的理解和应用【典例】 回答下列问题。(1)(2020江苏化学,21节选)NH3分子中氮原子的杂化轨道类型是　　　。 (2)(2020全国1,35节选)磷酸根离子的立体结构为　　　　　　,其中P的价层电子对数为　　　　　　,杂化轨道类型为　　　　　　。 
(3)(2019全国1,35节选)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是　　　　、　　　　　。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是　　　　　(填“Mg2+”或“Cu2+”)。 
(4)(2019江苏化学,21节选)抗坏血酸的分子结构如图所示,分子中碳原子的杂化轨道类型为　　　　;推测抗坏血酸在水中的溶解性:　　　　　　　(填“难溶于水”或“易溶于水”)。 
(5)(2018全国1,35节选)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间结构是　　　　,中心原子的杂化轨道类型为　　　　。LiAlH4中存在　　　　　(填标号)。 A.离子键B.σ键C.π键 D.氢键
(6)(2018全国2,35节选)①根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是　　　　　。 
②气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体结构为　　　　形,其中共价键的类型有　　　　种;固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子,该分子中硫原子的杂化轨道类型为　　　　。 
(7)(2018全国3,35节选)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子立体结构为　　　　,碳原子的杂化轨道类型为　　　　。 
答案 (1)sp3　(2)正四面体形　4　sp3(3)sp3　sp3　乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键　Cu2+(4)sp3、sp2　易溶于水(5)正四面体形　sp3　AB(6)①H2S　②平面三角　2　sp3(7)平面三角形　sp2
解析 (1)NH3分子中氮原子上有1个孤电子对,价层电子对数为1+3=4,则氮原子为sp3杂化。(2)P 的中心原子不含孤电子对,成键电子对数为4,价层电子对数为4,因此其空间结构为正四面体形,磷原子是采用sp3杂化方式形成4个sp3杂化轨道。(3)乙二胺中氮原子形成3个单键,含有1个孤电子对,属于sp3杂化;碳原子形成4个单键,不存在孤电子对,也是sp3杂化;由于乙二胺的两个氮原子可提供孤电子对与金属离子形成配位键,因此乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定的环状离子,由于铜离子的半径较大且含有的空轨道多于镁离子,因此与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是Cu2+。
(4)根据抗坏血酸的分子结构,该结构中有两种碳原子,分别是全形成单键的碳原子和形成双键的碳原子,全形成单键的碳原子为sp3杂化,形成双键的碳原子为sp2杂化;根据抗环血酸分子结构,分子中含有4个—OH,能与水形成分子间氢键,因此抗坏血酸易溶于水。(5)LiAlH4中的阴离子是Al ,中心原子铝原子含有的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=4+0=4,所以空间结构是正四面体形,中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化。阴离子、阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键(即σ键),不存在π键和氢键。
(7)C 中碳原子的价层电子对数为3,故碳原子采取sp2杂化,且无孤电子对,故C 的空间结构为平面三角形。
(6)①根据价层电子对互斥模型分析,H2S分子中硫原子有2个成键电子对和2个孤电子对,价层电子对数为4;SO2分子中硫原子有2个成键电子对和1个孤电子对,价层电子对数为3;SO3分子中硫原子有3个成键电子对,不含孤电子对,价层电子对数为3。②气态SO3分子中硫原子周围有3个成键电子对,不含孤电子对,则硫原子采取sp2杂化,分子的空间结构为平面三角形:三氧化硫分子中所含共价键有两种,分别为σ键和π键。由固体三氧化硫的三聚分子结构可知,每个硫原子形成4个σ键,则硫原子采取sp3杂化。
对点演练(2020山东化学,7)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是(　　)A.其熔点主要取决于所含化学键的键能B.形成大π键的电子全部由N提供C.分子中B和N的杂化方式相同D.分子中所有原子共平面
解析 由题意知,无机苯与苯结构相似,应属于分子晶体,其熔点取决于范德华力,A项错误;分子中所有原子共平面,D项正确;根据价键原理和题干信息,无机苯的结构式为 ,该分子属于平面形分子,分子中氮原子和硼原子都属于sp2杂化,N形成4个价键,故大π键的电子全部由氮原子提供。
知识梳理1.共价键的极性(1)键的极性。①极性键:由不同原子形成的共价键,电子对会发生偏移;②非极性键:同种原子形成的共价键,电子对不发生偏移。
(2)分子的极性。①非极性分子与极性分子的比较:
②只含非极性键的分子一定是　　　　　分子;含有极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性的向量和是否为零而定。 
(3)键的极性对化学性质的影响。①羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量,相同条件下pKa越小,酸性　　　。 ②羧酸的酸性强弱与其分子的组成和结构有关。a.三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸,这是因为氟的电负性　　　　氯的电负性,F—C的极性大于Cl—C的极性,使F3C—的极性大于Cl3C—的极性,导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性　　　　,更易电离出氢离子。 b.烃基(符号R—)是推电子基团,烃基越长推电子效应　　　　,使羧基中的羟基的极性　　　　,羧酸的酸性　　　　,则甲酸的酸性强于乙酸的酸性,乙酸的酸性大于丙酸。 
2.分子间作用力(1)定义。分子间存在的相互作用力,称为分子间作用力。(2)分类。分子间作用力最常见的是　　　　　　和　　　　。 (3)分子间作用力与化学键的强弱。范德华力　　氢键　　化学键。 
(4)范德华力。①含义:物质分子间普遍存在的作用力。范德华力很弱,比化学键的键能小1~2个数量级。相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力也越大。②对性质的影响。范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强,物质的熔点、沸点越高,硬度越大。
(5)氢键。①氢键的形成:已经与　　　　　　　的原子形成共价键的　　　　与另一个分子中　　　　　　　的原子之间的作用力,称为氢键。 ②表示方法:X—H…Y—(X、Y为N、O、F,“—”表示共价键,“…”表示形成的氢键)
③特征:具有一定的　　　　性和　　　性。 ④分类:氢键包括　　　　　氢键和　　　　　氢键两种。 ⑤分子间氢键对物质性质的影响:主要表现为使物质的熔、沸点　　　　。此外氢键对物质的溶解性也产生影响。 
微点拨(1)有氢键的分子间也有范德华力,但有范德华力的分子间不一定有氢键。(2)一个氢原子只能形成一个氢键,这就是氢键的饱和性。(3)氢键主要影响物质的物理性质。
3.分子的溶解性(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于　　　　　溶剂,极性溶质一般能溶于　　　　溶剂。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解性　　　　。 (2)随着溶质分子中憎水基个数的增多,溶质在水中的溶解性减弱。如甲醇、乙醇与水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解性明显减弱。
4.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,如同左手与右手一样互为　　　　,却在三维空间里　　　　　　,互称手性异构体。 (2)手性分子:有　　　　　　的分子。 
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)可燃冰(CH4·8H2O)中,甲烷分子与水分子间形成了氢键。(　　)(2)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。(　　)(3)氢键具有方向性和饱和性。(　　)(4)H2O2分子间存在氢键。(　　)(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)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高。(　　)(7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×(7)×
2.(2018海南化学,19节选)(1)在较低温度下CuFeS2与浓硫酸作用时,有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。①X分子的空间结构是　　　　　,中心原子杂化轨道类型为　　　　,属于　　　　(填“非极性”或“极性”)分子。 ②X的沸点比水低的主要原因是　　　　　　　　　　　　　。 (2)CuFeS2与氧气反应生成SO2,SO2中心原子的价层电子对数为　　　　,共价键的类型有　　　　　　。 
答案 (1)①V形(角形)　sp3　极性　②水分子间存在氢键　(2)3σ键和π键
解析 (1)①臭鸡蛋气味的气体是H2S,其结构与H2O相似,中心原子硫原子采取sp3杂化,因存在2个孤电子对,使分子空间结构呈V形,属于极性分子。②水分子间可以形成氢键,导致H2O的沸点高于H2S。(2)SO2中硫原子的价层电子对数为3。共价键有σ键和π键。
考向1　共价键的极性与分子极性的判断【典例1】 (2020安徽铜陵模拟)下列有关分子的结构和性质的说法正确的是(　　)A.H2O2和C2H2均为直线形的非极性分子B.NF3和PCl3均为极性分子,中心原子均采取sp3杂化C.H3BO3和H3PO3均为三元酸,结构简式均为 (X=B,P)D.CH4和白磷(P4)分子均为正四面体形非极性分子,键角均为109°28'
解析 C2H2中4个原子在同一直线上,为直线形的非极性分子,但H2O2中4个原子不在同一直线上,属于极性分子,A项错误;NF3和PCl3中N、P均有1个孤电子对,杂化轨道数均为4,故均为三角锥形极性分子,中心原子采取sp3杂化,B项正确;H3BO3的结构简式为 ,其溶液呈酸性是因为H3BO3与水电离出的OH-结合为[B(OH)4]-:H3BO3+H2O [B(OH)4]-+H+,因此H3BO3为一元酸,H3PO3的结构简式为 ,为二元酸,C项错误;CH4和白磷(P4)分子均为正四面体形非极性分子,但键角分别为109°28'和60°,D项错误。
对点演练1S2Cl2是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构如图所示。常温下,S2Cl2是一种橙黄色的液体,遇水易水解,并产生能使品红溶液褪色的气体。下列说法中错误的是(　　)
B.S2Cl2为含有极性键和非极性键的非极性分子C.S2Br2与S2Cl2结构相似,熔、沸点:S2Br2>S2Cl2D.S2Cl2与H2O反应的化学方程式可能为2S2Cl2+2H2O==SO2↑+3S↓+4HCl
答案 B　解析 根据结构式知,该分子中每个氯原子和硫原子之间形成1个共用电子对,两个硫原子之间形成1个共用电子对,每个原子都达到8电子稳定结构,该分子的电子式为 ,A正确;S—Cl是极性键、S—S是非极性键,该分子结构不对称,是极性分子,B错误;S2Br2、S2Cl2都是分子晶体,且相对分子质量S2Br2>S2Cl2,所以熔、沸点:S2Br2>S2Cl2,C正确;S2Cl2易水解,并产生能使品红溶液褪色的气体,说明生成SO2,S2Cl2中硫呈+1价,在反应过程中硫元素可升高到+4价(生成SO2),S2Cl2中氯元素化合价为-1价,不能发生还原反应,只能是部分硫元素化合价降低到0价(生成S),所以化学方程式为2S2Cl2+2H2O==SO2↑+3S↓+4HCl,D正确。
方法归纳分子极性判断的方法(1)化合价法。ABn型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该原子的价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子的空间结构不对称,其分子为极性分子,具体实例如下:
(2)根据化学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,首先看分子中的化学键是否有极性,然后再看各化学键的空间排列状况。化学键都无极性,分子必无极性(O3除外);有极性化学键,各化学键空间排列均匀,使化学键的极性相互抵消,分子无极性;有极性化学键,各化学键空间排列不均匀,不能使化学键的极性相互抵消,分子有极性。
共价键的极性与分子极性的一般关系可总结如下:
(3)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断。分子中的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子若未全部成键,此分子一般为极性分子。CH4、BF3、CO2等分子中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等分子中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。
考向2　范德华力、氢键对物质性质的影响【典例2】 完成下列各题。(1)(2020全国3,35节选)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”。 
(2)(2019全国1,35节选)一些氧化物的熔点如下表所示:
解释表中氧化物之间熔点差异的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)(2019全国2,35节选)元素As与N同主族。预测As的氢化物分子的空间结构为　　　　　,其沸点比NH3的　　　　　(填“高”或“低”),其判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)(2019全国3,35节选)苯胺( )的晶体类型是　　　　　。苯胺与甲苯( )的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(-95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)N>H>B　CH3CH3　低　Hδ+与Hδ-的静电引力(2)Li2O、MgO为离子晶体,P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O,分子间作用力(相对分子质量)P4O6>SO2(3)三角锥形　低　NH3分子间存在氢键(4)分子晶体　苯胺分子之间存在氢键
解析 (1)NH3BH3分子中,与氮原子相连的H呈正电性(Hδ+),说明N的电负性大于H;与硼原子相连的H呈负电性(Hδ-),说明H的电负性大于B,因此3种元素的电负性由大到小的顺序为N>H>B。NH3BH3分子中有8个原子,其价电子总数为14,N和B的价电子数的平均值为4,依据等量代换的原则,可以找到其等电子体为CH3CH3。由于NH3BH3分子属于极性分子,而CH3CH3属于非极性分子,两者相对分子质量接近,但是极性分子的分子间作用力较大,故CH3CH3熔点比NH3BH3低。NH3BH3分子间存在“双氢键”,类比氢键的形成原理,说明其分子间存在Hδ+与Hδ-的静电引力。
(2)离子晶体的熔点通常高于分子晶体的熔点;Li2O和MgO为离子晶体,晶格能MgO>Li2O;P4O6、SO2为分子晶体,分子间作用力P4O6>SO2,所以熔点由高到低的顺序为MgO、Li2O、P4O6、SO2。(3)因为N与As位于同一主族,因此NH3与AsH3属于等电子体,两者结构相似,NH3分子的空间结构为三角锥形,则AsH3分子的空间结构也为三角锥形;由于NH3分子间存在氢键,因此NH3的沸点高。(4)苯胺是由分子构成的物质,其晶体属于分子晶体。由于苯胺分子中的氮原子可与相邻苯胺分子中的氨基上的氢原子间形成氢键,而甲苯分子间只存在分子间作用力,导致苯胺的熔、沸点高于甲苯的熔、沸点。
对点演练2(2020山东化学,17节选)CdSnAs2是一种高迁移率的新型热电材料,回答下列问题:(1)Sn为ⅣA族元素,单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。常温常压下SnCl4为无色液体,SnCl4空间结构为　　　　　　　　　　,其固体的晶体类型为　　　　　　　　。 (2)NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为　　　　　　　　　　　(填化学式,下同),还原性由强到弱的顺序为　　　　　　　　　,键角由大到小的顺序为　　　　　　　　　　　。 
(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1 ml 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有　　　　 ml ,该螯合物中N的杂化方式有　　　种。 
答案 (1)正四面体形　分子晶体　(2)NH3、AsH3、PH3　AsH3、PH3、NH3　NH3、PH3、AsH3　(3)6　1
解析 (1)Sn为第ⅣA族元素,SnCl4的结构式为 ,空间结构应为正四面体形。常温常压下为液体,熔点较低,属于分子晶体。(2)NH3分子间存在氢键,相对分子质量AsH3>PH3,故沸点:NH3>AsH3>PH3。N、P、As同主族,从上到下,原子半径依次增大,非金属性依次减弱,则NH3、PH3、AsH3的还原性依次增强,键角依次减小。
(3)根据配位键形成的条件:一方提供空轨道(图中Cd2+),一方提供孤电子对。由题图可知,1 ml该配合物中通过螯合作用形成6 ml 配位键。分子中氮原子均采取sp2杂化。
易错警示氢键除影响物质的熔、沸点外,还影响物质的溶解度(如乙醇和水能以任意比互溶)以及物质的密度(如冰的密度比水小);但氢键只是一种分子间较强的作用力,不能影响分子的化学性质。
1.共价键的本质为原子之间形成共用电子对,共价键具有方向性和饱和性。2.判断σ键、π键的一般规律:共价单键为σ键;共价双键中有一个σ键、一个π键;共价三键有一个σ键和两个π键。3.掌握等电子原理:原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征,它们的许多性质是相近的。4.价层电子对互斥模型的基本内容:分子或离子中中心原子的价层电子对(成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离。
5.杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数,再由杂化轨道数判断杂化类型。6.氢键是由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。7.“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。如蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳;萘和碘易溶于四氯化碳,难溶于水。