第二章 分子结构与性质-【知识清单】2023-2024学年高二化学单元复习知识清单（人教版2019选择性必修2）

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第二章 分子结构与性质考点01 共价键1．共价键的概念和特征(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。(2)特征：①饱和性：决定分子的组成②方向性：决定了分子的立体构型；并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。2．共价键的类型按成键原子的原子轨道重叠方式分类，分为σ键和π键。(1)σ键(2)π键(3)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，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键构成。3．乙烷、乙烯、乙炔成键情况考点02 键参数——键能、键长与键角1．键能(1)概念：键能是指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。键能的单位是kJ·mol－1。键能通常是298.15K、101kPa条件下的标准值。(2) 键能的应用①表示共价键的强弱：键能越大，断开化学键时需要的能量越多，则化学键越稳定。②判断分子的稳定性：结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。③判断化学反应的能量变化：在化学反应中，旧化学键的断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为ΔH＝反应物键能总和－生成物键能总和；ΔH＜0时，为放热反应；ΔH＞0时，为吸热反应。2．键长(1)概念：键长是构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)键长与共价键的稳定性之间的关系：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。(3)键长的比较方法①根据原子半径比较，同类型的共价键，成键原子的原子半径越小，键长越短。②根据共用电子对数比较，相同的两个原子间形成共价键时，单键键长＞双键键长＞三键键长。3．键角(1)键角是指在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。在多原子分子中的键角是一定的，这表明共价键具有方向性。键角是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。(2)常见分子的键角与空间结构考点03 分子结构的测定1．分子结构的测定方法(1)分子结构的最早测定方法：早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律，再推测分子的结构。(2)现代的分子结构测定方法：科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等现代仪器方法测定分子的结构。2．红外光谱工作原理(1)原理：红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。(2)红外光谱仪原理示意图3．质谱法：相对分子质量的测定用高能电子流轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间因相对质量而先后有别，其结果被记录为质谱图。如甲苯分子的质谱图：读谱：相对分子质量＝最大质荷比，甲苯的相对分子质量为92。考点04 多样的分子空间结构1．三原子分子的立体构型三原子分子的立体构型有直线形和V形两种。2．四原子分子的立体构型四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型。3．五原子分子的立体构型五原子分子的立体构型更多，最常见的是四面体形。考点05 价层电子对互斥模型1．价层电子对互斥模型分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。2．价层电子对VSEPR的“价层电子对”是指分子中中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。3．价层电子对确定方法价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。其中，σ键电子对数＝B原子的个数(以ABx型分子为例，σ键电子对数＝x)，孤电子对数＝ eq \f(1,2) (a－xb)(1)a表示中心原子的价电子数。对于主族元素：a＝原子的最外层电子数。对于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。对于阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)。(2)x表示与中心原子结合的原子数。(3)b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。4．VSEPR模型与分子或离子的空间结构考点06 利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构1．价层电子对互斥模型要点(1)对于ABx型分子中，几何构型主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。(2)中心原子的价层电子对数和立体构型的关系(3)价层电子对之间相互排斥作用大小孤电子对—孤电子对＞孤电子对—成键电子对＞成键电子对—成键电子对2．用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子立体构型(1)确定中心原子的价层电子对数①对于ABx型分子，σ键电子对＝B原子的个数，如H2O的中心原子是O，有2对σ键电子对。②中心原子上的孤电子对数＝ eq \f(1,2) (a－xb)，其中a为中心原子的价电子数，x为B原子的个数，b为B最多能接受的电子数。③对于阳(或阴)离子来说，a为中心原子的价电子数减去(或加上)离子的电荷数。④中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数(2)根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型(3)略去孤电子对，确定分子构型σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数eq \o(―――――→,\s\up7(价层电子对),\s\do7(互斥理论))VSEPR模型eq \o(――――――→,\s\up7(略去孤电子对))分子或离子的空间结构。3．价层电子对之间的斥力大小(1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价层电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。(2)孤电子对数越多，与成键电子对斥力越大，成键原子所形成的键角越小。例如H3O＋和H2O键角大小，H3O＋中O只有一个孤电子对，而H2O中O有两个孤电子对，所以H3O＋的键角大于H2O分子的键角。(3)结构相同的物质，元素的电负性越大，吸引电子的能力越强，成键电子对距离中心原子较近，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。例如NH3、PH3、AsH3中，中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，NH3分子的中心原子N的电负性大，成键电子对距离中心原子较近，键角越大，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3。考点07 杂化轨道理论1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生混杂，得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—Hσ键，呈现正四面体的空间结构。2．杂化轨道的形成及其特点(1)杂化轨道的形成：杂化原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程，杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。(2)杂化轨道的特点：①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数。②杂化改变了原子轨道的形状、方向。③杂化使原子轨道的成键能力增强。3．杂化轨道类型及其空间结构(1)sp3杂化轨道(2)sp2杂化轨道(3)sp杂化轨道考点08 杂化类型及分子空间结构的判断1．杂化类型与分子构型(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。在杂化轨道的基础上，略去孤电子对，即为分子的立体构型。(3)sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。3．中心原子轨道杂化类型的判断(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断成为分子构型的思路：价层电子对eq \o(—————→,\s\up7(判断))VSEPR模型eq \o(—————→,\s\up7(判断))杂化轨道构型。(2)根据VSEPR模型判断：(3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。4．等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子，具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。满足等电子原理的分子称为等电子体。例如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。考点09 共价键的极性1．共价键的极性和分子的极性(1)共价键的极性(2)极性分子和非极性分子极性分子：正电中心和负电中心不重合的分子。非极性分子：正电中心和负电中心重合的分子。2．化学键极性和分子极性的关系3．分子极性的判断方法(1)只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多数是非极性分子。如O2、H2、P4、C60。(2)含有极性键的双原子分子都是极性分子。如HCl、HF、HBr。(3)含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。(4)判断ABn型分子极性的经验规律：①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；若不等，则为极性分子。②若中心原子有孤电子对，则为极性分子；若无孤电子对，则为非极性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3为极性分子。4．键的极性对化学性质的影响(1)共价键的极性越强，键的活泼性也越强，容易发生断裂，易发生相关的化学反应。(2)成键元素的原子吸引电子能力越强，电负性越大，共价键的极性就越强，在化学反应中该分子的反应活性越强，在化学反应中越容易断裂。5．羧酸的酸性比较羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关。(1)三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3—C的极性大于Cl3—C的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大，更易电离，酸性更强。(2)烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的烃基的极性越小，羧酸的酸性越弱。甲酸的酸性大于乙酸的，乙酸的酸性大于丙酸的……随着烃基加长，酸性的差异越来越小。考点10 分子间作用力1．范德华力(1)概念及实质范德华力是普遍存在于分子之间的一种作用力，其实质是电性作用。(2)特征范德华力很弱，比化学键弱得多。范德华力没有方向性和饱和性。(3)影响因素①分子结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。②分子的极性越大，范德华力越大。(4)对物质性质的影响范德华力主要影响物质的物理性质，范德华力越强，物质的熔点、沸点越高。2．氢键(1)概念：氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间形成的作用力。(2)表示方法：通常用X—H…Y—表示氢键，其中X、Y为N、O、F，“—”表示的共价键，“…”表示的氢键。例如：(3)氢键的分类及其特征①氢键分为分子间氢键和分子内氢键；②氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，比化学键的键能小1～2个数量级。(4)氢键对物质性质的影响当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。考点11 分子间作用力对物质性质的影响1．范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①通常组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：F2