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人教版2022届高中化学一轮复习 选修3 第2节 分子结构与性质 课件
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这是一份人教版2022届高中化学一轮复习 选修3 第2节 分子结构与性质 课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识自主预诊，共价键的分类，关键能力考向突破，答案A，形成条件，答案B，网络构建，核心速记等内容，欢迎下载使用。
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:气态基态原子形成1 ml化学键释放的最低能量。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之间的核间距。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 分子立体结构与键参数【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。
对点演练2(2020山东潍坊高密一中模拟)已知几种共价键的键能如下:
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=-463.9 kJ·ml-1
答案 C 解析 A项,同一元素的原子形成的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,正确;B项,H(g)+Cl(g)==HCl(g)的焓变ΔH=-431.8 kJ·ml-1,正确;C项,NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键,而HCl不能,与键能无关,错误;D项,根据ΔH=E(反应物键能总和)-E(生成物键能总和),则2NH3(g)+3Cl2(g) ==N2(g)+6HCl(g) ΔH=6E(N—H)+3E(Cl—Cl)-E(N≡N)-6E(H—Cl)=-463.9 kJ·ml-1,正确。
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:
考向3 等电子体、等电子原理的应用【典例3】 (1)写出与CO分子互为等电子体的两种离子的化学式: 。 (2)C 的立体构型为 ,与其互为等电子体的分子的电子式为 ,与其互为等电子体的一种阳离子的电子式为 。 (3)写出与N 互为等电子体的一种非极性分子的化学式: 。 (4)已知CO2为直线形结构,SO3为平面三角形结构,NF3为三角锥形结构,请推测COS、C 、PCl3的立体构型分别为 、 、 。
归纳总结 常见等电子体与立体构型
对点演练3互为等电子体的微粒结构相似、物理性质也相近。根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其原子总数和价电子总数相同,均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是( )
答案 C 解析 C选项中,CO2与N 具有相同的原子总数,但价电子总数不同,CO2为16,而N 为18,故二者不能互称为等电子体。
知识梳理1.价层电子对互斥理论(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孤电子对对成键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)用价层电子对互斥理论(VSEPR理论)推测分子立体构型的关键是判断分子中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的立体构型。
微点拨 价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。
2.杂化轨道理论(1)杂化轨道的定义:在外界条件的影响下,原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化,组合后形成的一组新的原子轨道,叫杂化轨道。
(2)杂化轨道的类型与分子立体构型的关系。
(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,所以有公式:杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子形成的σ键个数。
3.配位键与配位化合物(1)配位键。①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。②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N 可表示为[ ]+,在N 中,虽然有一个N—H与其他3个N—H形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同了。
(2)配位化合物。①定义:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。②形成条件:
③组成:以[Cu(NH3)4]SO4为例:
自我诊断1.已知H2O、NH3、CH4三种分子的键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O,请分析可能的原因是 。
提示 CH4分子中的碳原子没有孤电子对,NH3分子中氮原子上有1个孤电子对,H2O分子中氧原子上有2个孤电子对,随着孤电子对的增多,对成键电子对的排斥作用增大,故键角减小。
2.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sp2杂化。( )(4)只要分子立体构型为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。( )(5)中心原子是sp杂化的,其分子立体构型不一定为直线形。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
答案 0 sp3 正四面体 1 sp3 三角锥形 2 sp3 V形
考向1 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用【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中的阴离子立体结构是 ,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,因此其立体结构为正四面体形,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,所以立体结构是正四面体形,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。
(6)①根据价层电子对互斥理论分析,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,分子的立体结构为平面三角形: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。(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 的立体结构为平面三角形。
对点演练1(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。
方法技巧 “四方法”判断分子或离子中心原子的杂化轨道类型(1)根据杂化轨道的立体结构判断。①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子或离子的中心原子发生sp杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断。①若杂化轨道之间的夹角为109°28',则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子或离子的中心原子发生sp杂化。(3)根据中心原子的价层电子对数判断。①若中心原子的价层电子对数为4,是sp3杂化。②若中心原子的价层电子对数为3,是sp2杂化。③若中心原子的价层电子对数为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。若没有π键为sp3杂化,含1个π键为sp2杂化,含2个π键为sp杂化。
考向2 配位键、配合物理论【典例2】 Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水合硫酸铜可用作杀菌剂。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑立体构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。 (2)胆矾(CuSO4·5H2O)可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如下:
下列有关胆矾的说法正确的是 。 A.所有氧原子都采取sp3杂化B.氧原子存在配位键和氢键两种化学键C.Cu2+的价层电子排布式为3d84s1D.胆矾中的水会在不同温度下分步失去
Ⅱ.经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合。请按要求回答问题:(1)所得Fe3+和SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子显红色。该离子的离子符号是 。 (2)若Fe3+与SCN-以个数比1∶5配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为 。
(2)DⅡ.(1)[Fe(SCN)]2+ (2)FeCl3+5KSCN==K2[Fe(SCN)5]+3KCl
解析 Ⅰ.(1)Cu2+中存在空轨道,而OH-中氧原子有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。(2)A项,与S相连的氧原子没有杂化;B项,氢键不是化学键;C项,Cu2+的价层电子排布式为3d9;D项,由图可知,胆矾中有H2O与其他粒子以氢键结合,易失去,也有H2O与Cu2+以配位键结合,较难失去。Ⅱ.(1)Fe3+与SCN-按1∶1配合所得离子的化学式为[Fe(SCN)]2+。(2)根据题意分析可得,FeCl3与KSCN反应的化学方程式为FeCl3+5KSCN==K2[Fe(SCN)5]+3KCl。
对点演练2(1)配位化学创始人维尔纳发现,取CCl3·6NH3(黄色)、CCl3·5NH3(紫红色)、CCl3·4NH3(绿色)和CCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 ml ,分别溶于水,加入足量硝酸银溶液,立即产生氯化银白色沉淀,沉淀的量分别为3 ml 、2 ml 、1 ml 和1 ml 。①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CCl3·6NH3 ,CCl3·4NH3(绿色和紫色) 。 ②上述配合物中,中心离子的配位数都是 。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色,该反应在有的教材中用化学方程式FeCl3+3KSCN==Fe(SCN)3+3KCl表示。经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合,请按要求填空:Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供 ,SCN-提供 ,二者通过配位键结合。
答案 (1)①[C(NH3)6]Cl3 [C(NH3)4Cl2]Cl ②6(2)空轨道 孤电子对解析 (1)根据题意分析可知,每个CCl3·6NH3分子中有3个Cl-为外界离子,配体为6个NH3,则该配合物化学式为[C(NH3)6]Cl3;每个CCl3·4NH3(绿色和紫色)中有1个Cl-为外界离子,配体为4个NH3和2个Cl-,则该配合物化学式均为[C(NH3)4Cl2]Cl。②题给几种配合物的化学式分别是[C(NH3)6]Cl3、[C(NH3)5Cl]Cl2、[C(NH3)4Cl2]Cl、[C(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6。(2)Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤电子对,二者通过配位键结合。
归纳总结 配位化合物的形成条件
形成 条件—
深度指津 1.判断分子或离子立体构型的“三步曲”第一步:确定中心原子上的价层电子对数
a为中心原子的价电子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N,a=5,b=1,x=3,所以NH3的中心原子孤电子对数
第二步:确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能地相互远离,因此根据已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。第三步:分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,用价层电子对的总数减去成键电子对数可得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应粒子的较稳定的立体构型。
2.“五方法”判断分子或离子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。
(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)根据等电子原理进行判断。如CO2是直线形分子,CNS-、 均与CO2互为等电子体,所以CNS-、 的立体构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。
知识梳理1.分子间作用力(1)定义:物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为分子间作用力。(2)分类:分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。(3)强弱:范德华力<氢键<化学键。(4)范德华力: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。一般来说,组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增大,范德华力逐渐增大;分子的极性越大,范德华力也越大。
(5)氢键。①形成: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。②表示方法:A—H…B(A、B为电负性很强的原子,一般为N、O、F三种元素的原子,A、B可以相同,也可以不同)。③特征:具有一定的方向性和饱和性。④分类:氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。⑤分子间氢键对物质性质的影响。主要表现为使物质的熔、沸点升高,对电离和溶解度等产生影响。
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。
2.分子的性质(1)分子的极性。
微点拨①对于ABn型分子的极性,一般情况下,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,则该分子为非极性分子,否则为极性分子。②键的极性、分子立体构型与分子极性的关系。
(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所占的比例的增大,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:在有机化合物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子,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
(2)S有两种常见的含氧酸,较高价的酸性比较低价的酸性 ,理由是 。
提示 (1)不一定,如果形成的氢键是分子内氢键,则对物质的熔、沸点影响较小。(2)强 S的正电性越高,导致S—O—H中O的电子向S偏移,因而在水分子的作用下,也就越容易电离出H+,即酸性越强
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)以极性键结合起来的分子不一定是极性分子。( )(2)非极性分子中,一定含有非极性共价键。( )(3)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。( )(4)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。( )(5)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。( )(6)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
3.下图是两种具有相同分子式的有机化合物——邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的结构简式。
请回答:(1)邻羟基苯甲酸易形成 氢键。 (2)沸点较高的是 。
答案 (1)分子内 (2)对羟基苯甲酸
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'
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,此时分子的立体结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子的立体结构不对称,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立体结构判断。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,与氮原子相连的H呈正电性(Hδ+),与硼原子相连的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的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
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分子的立体结构为三角锥形,则AsH3分子的立体结构也为三角锥形;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为第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立体结构为 ,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 ,立体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。
考向3 无机含氧酸的酸性【典例3】 (2020湖南长沙调研)下列叙述正确的是( )A.能电离出H+的化合物除水外都是酸,分子中含有几个氢原子,该物质就是几元酸B.无机含氧酸分子中含有几个羟基,它就属于几元酸C.同一元素的含氧酸,该元素的化合价越高,其酸性越强,氧化性也越强D.H3PO4和H2CO3分子中非羟基氧的个数均为1,但它们的酸性不相近,H3PO4是中强酸而H2CO3是弱酸
答案 D 解析 由NaHSO4、CH3COOH、H3BO3等示例可判断A、B均错误;由HClO的酸性很弱而氧化性很强可判断C错误;H3PO4和H2CO3的非羟基氧原子数均为1,但H2CO3的酸性比H3PO4弱很多,D项正确。
易错警示 (1)由HNO3、H2SO4、H3PO4的相关知识而误认为酸分子中有几个H或几个羟基就属于几元酸;由氧化性:HNO3>HNO2、H2SO4>H2SO3而混淆酸的酸性与氧化性,误认为酸性越强的酸其氧化性也越强。(2)误认为氢原子数就是含氧酸的元数。如磷元素的几种含氧酸的名称、分子式、结构式、磷元素的化合价、酸的元数如下表:
(3)同种元素的含氧酸,中心原子的价态越高,含氧酸的氧化性不一定越强。如酸性:HClO4>HClO3>HClO,氧化性:HClO4
答案 D 解析 把A~D选项中的化学式可改写成ClO(OH)、SeO(OH)2、B(OH)3、MnO3(OH),其中m的值依次为1、1、0、3,m值最大的是HMnO4,则HMnO4酸性最强。
对点演练4判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多,该含氧酸的酸性越强。如下表所示:含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
(1)亚磷酸(H3PO3)和亚砷酸(H3AsO3)分子式相似,但它们的酸性差别很大,H3PO3是中强酸,H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为 ,(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是:① , ② 。 (3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸,分析反应情况: ,写出化学方程式: 。
(2)①H3PO3+2NaOH==Na2HPO3+2H2O ②H3AsO3+3NaOH==Na3AsO3+3H2O(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应,H3AsO3可与盐酸反应 H3AsO3+3HCl==AsCl3+3H2O
解析 (1)已知H3PO3为中强酸,H3AsO3为弱酸,依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子,H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写,需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸,从题给信息可知,含氧酸分子结构中含几个羟基氢,则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸,H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应;H3AsO3为两性物质,可与盐酸反应。
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.价层电子对互斥理论的基本内容: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。
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:气态基态原子形成1 ml化学键释放的最低能量。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之间的核间距。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 分子立体结构与键参数【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。
对点演练2(2020山东潍坊高密一中模拟)已知几种共价键的键能如下:
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=-463.9 kJ·ml-1
答案 C 解析 A项,同一元素的原子形成的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,正确;B项,H(g)+Cl(g)==HCl(g)的焓变ΔH=-431.8 kJ·ml-1,正确;C项,NH3的沸点高于HCl是由于NH3形成分子间氢键,而HCl不能,与键能无关,错误;D项,根据ΔH=E(反应物键能总和)-E(生成物键能总和),则2NH3(g)+3Cl2(g) ==N2(g)+6HCl(g) ΔH=6E(N—H)+3E(Cl—Cl)-E(N≡N)-6E(H—Cl)=-463.9 kJ·ml-1,正确。
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:
考向3 等电子体、等电子原理的应用【典例3】 (1)写出与CO分子互为等电子体的两种离子的化学式: 。 (2)C 的立体构型为 ,与其互为等电子体的分子的电子式为 ,与其互为等电子体的一种阳离子的电子式为 。 (3)写出与N 互为等电子体的一种非极性分子的化学式: 。 (4)已知CO2为直线形结构,SO3为平面三角形结构,NF3为三角锥形结构,请推测COS、C 、PCl3的立体构型分别为 、 、 。
归纳总结 常见等电子体与立体构型
对点演练3互为等电子体的微粒结构相似、物理性质也相近。根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其原子总数和价电子总数相同,均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是( )
答案 C 解析 C选项中,CO2与N 具有相同的原子总数,但价电子总数不同,CO2为16,而N 为18,故二者不能互称为等电子体。
知识梳理1.价层电子对互斥理论(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孤电子对对成键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)用价层电子对互斥理论(VSEPR理论)推测分子立体构型的关键是判断分子中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的立体构型。
微点拨 价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。
2.杂化轨道理论(1)杂化轨道的定义:在外界条件的影响下,原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化,组合后形成的一组新的原子轨道,叫杂化轨道。
(2)杂化轨道的类型与分子立体构型的关系。
(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,所以有公式:杂化轨道数=中心原子的孤电子对数+中心原子形成的σ键个数。
3.配位键与配位化合物(1)配位键。①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。②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N 可表示为[ ]+,在N 中,虽然有一个N—H与其他3个N—H形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同了。
(2)配位化合物。①定义:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。②形成条件:
③组成:以[Cu(NH3)4]SO4为例:
自我诊断1.已知H2O、NH3、CH4三种分子的键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O,请分析可能的原因是 。
提示 CH4分子中的碳原子没有孤电子对,NH3分子中氮原子上有1个孤电子对,H2O分子中氧原子上有2个孤电子对,随着孤电子对的增多,对成键电子对的排斥作用增大,故键角减小。
2.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sp2杂化。( )(4)只要分子立体构型为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。( )(5)中心原子是sp杂化的,其分子立体构型不一定为直线形。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×
答案 0 sp3 正四面体 1 sp3 三角锥形 2 sp3 V形
考向1 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用【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中的阴离子立体结构是 ,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,因此其立体结构为正四面体形,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,所以立体结构是正四面体形,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。
(6)①根据价层电子对互斥理论分析,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,分子的立体结构为平面三角形: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。(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 的立体结构为平面三角形。
对点演练1(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。
方法技巧 “四方法”判断分子或离子中心原子的杂化轨道类型(1)根据杂化轨道的立体结构判断。①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子或离子的中心原子发生sp杂化。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断。①若杂化轨道之间的夹角为109°28',则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子或离子的中心原子发生sp杂化。(3)根据中心原子的价层电子对数判断。①若中心原子的价层电子对数为4,是sp3杂化。②若中心原子的价层电子对数为3,是sp2杂化。③若中心原子的价层电子对数为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。若没有π键为sp3杂化,含1个π键为sp2杂化,含2个π键为sp杂化。
考向2 配位键、配合物理论【典例2】 Ⅰ.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水合硫酸铜可用作杀菌剂。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑立体构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。 (2)胆矾(CuSO4·5H2O)可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构示意图如下:
下列有关胆矾的说法正确的是 。 A.所有氧原子都采取sp3杂化B.氧原子存在配位键和氢键两种化学键C.Cu2+的价层电子排布式为3d84s1D.胆矾中的水会在不同温度下分步失去
Ⅱ.经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合。请按要求回答问题:(1)所得Fe3+和SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子显红色。该离子的离子符号是 。 (2)若Fe3+与SCN-以个数比1∶5配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为 。
(2)DⅡ.(1)[Fe(SCN)]2+ (2)FeCl3+5KSCN==K2[Fe(SCN)5]+3KCl
解析 Ⅰ.(1)Cu2+中存在空轨道,而OH-中氧原子有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。(2)A项,与S相连的氧原子没有杂化;B项,氢键不是化学键;C项,Cu2+的价层电子排布式为3d9;D项,由图可知,胆矾中有H2O与其他粒子以氢键结合,易失去,也有H2O与Cu2+以配位键结合,较难失去。Ⅱ.(1)Fe3+与SCN-按1∶1配合所得离子的化学式为[Fe(SCN)]2+。(2)根据题意分析可得,FeCl3与KSCN反应的化学方程式为FeCl3+5KSCN==K2[Fe(SCN)5]+3KCl。
对点演练2(1)配位化学创始人维尔纳发现,取CCl3·6NH3(黄色)、CCl3·5NH3(紫红色)、CCl3·4NH3(绿色)和CCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 ml ,分别溶于水,加入足量硝酸银溶液,立即产生氯化银白色沉淀,沉淀的量分别为3 ml 、2 ml 、1 ml 和1 ml 。①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CCl3·6NH3 ,CCl3·4NH3(绿色和紫色) 。 ②上述配合物中,中心离子的配位数都是 。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色,该反应在有的教材中用化学方程式FeCl3+3KSCN==Fe(SCN)3+3KCl表示。经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合,请按要求填空:Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供 ,SCN-提供 ,二者通过配位键结合。
答案 (1)①[C(NH3)6]Cl3 [C(NH3)4Cl2]Cl ②6(2)空轨道 孤电子对解析 (1)根据题意分析可知,每个CCl3·6NH3分子中有3个Cl-为外界离子,配体为6个NH3,则该配合物化学式为[C(NH3)6]Cl3;每个CCl3·4NH3(绿色和紫色)中有1个Cl-为外界离子,配体为4个NH3和2个Cl-,则该配合物化学式均为[C(NH3)4Cl2]Cl。②题给几种配合物的化学式分别是[C(NH3)6]Cl3、[C(NH3)5Cl]Cl2、[C(NH3)4Cl2]Cl、[C(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6。(2)Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤电子对,二者通过配位键结合。
归纳总结 配位化合物的形成条件
形成 条件—
深度指津 1.判断分子或离子立体构型的“三步曲”第一步:确定中心原子上的价层电子对数
a为中心原子的价电子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N,a=5,b=1,x=3,所以NH3的中心原子孤电子对数
第二步:确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能地相互远离,因此根据已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。第三步:分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,用价层电子对的总数减去成键电子对数可得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应粒子的较稳定的立体构型。
2.“五方法”判断分子或离子中心原子的杂化类型(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。
(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)根据等电子原理进行判断。如CO2是直线形分子,CNS-、 均与CO2互为等电子体,所以CNS-、 的立体构型均为直线形,中心原子均采用sp杂化。
知识梳理1.分子间作用力(1)定义:物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为分子间作用力。(2)分类:分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。(3)强弱:范德华力<氢键<化学键。(4)范德华力: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。一般来说,组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增大,范德华力逐渐增大;分子的极性越大,范德华力也越大。
(5)氢键。①形成: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。②表示方法:A—H…B(A、B为电负性很强的原子,一般为N、O、F三种元素的原子,A、B可以相同,也可以不同)。③特征:具有一定的方向性和饱和性。④分类:氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。⑤分子间氢键对物质性质的影响。主要表现为使物质的熔、沸点升高,对电离和溶解度等产生影响。
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。
2.分子的性质(1)分子的极性。
微点拨①对于ABn型分子的极性,一般情况下,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,则该分子为非极性分子,否则为极性分子。②键的极性、分子立体构型与分子极性的关系。
(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所占的比例的增大,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:在有机化合物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子,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
(2)S有两种常见的含氧酸,较高价的酸性比较低价的酸性 ,理由是 。
提示 (1)不一定,如果形成的氢键是分子内氢键,则对物质的熔、沸点影响较小。(2)强 S的正电性越高,导致S—O—H中O的电子向S偏移,因而在水分子的作用下,也就越容易电离出H+,即酸性越强
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)以极性键结合起来的分子不一定是极性分子。( )(2)非极性分子中,一定含有非极性共价键。( )(3)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。( )(4)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。( )(5)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。( )(6)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。( )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
3.下图是两种具有相同分子式的有机化合物——邻羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸的结构简式。
请回答:(1)邻羟基苯甲酸易形成 氢键。 (2)沸点较高的是 。
答案 (1)分子内 (2)对羟基苯甲酸
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'
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,此时分子的立体结构对称;若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数,则分子的立体结构不对称,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立体结构判断。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,与氮原子相连的H呈正电性(Hδ+),与硼原子相连的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的氢化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH3的 (填“高”或“低”),其判断理由是 。
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分子的立体结构为三角锥形,则AsH3分子的立体结构也为三角锥形;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为第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立体结构为 ,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 ,立体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。
考向3 无机含氧酸的酸性【典例3】 (2020湖南长沙调研)下列叙述正确的是( )A.能电离出H+的化合物除水外都是酸,分子中含有几个氢原子,该物质就是几元酸B.无机含氧酸分子中含有几个羟基,它就属于几元酸C.同一元素的含氧酸,该元素的化合价越高,其酸性越强,氧化性也越强D.H3PO4和H2CO3分子中非羟基氧的个数均为1,但它们的酸性不相近,H3PO4是中强酸而H2CO3是弱酸
答案 D 解析 由NaHSO4、CH3COOH、H3BO3等示例可判断A、B均错误;由HClO的酸性很弱而氧化性很强可判断C错误;H3PO4和H2CO3的非羟基氧原子数均为1,但H2CO3的酸性比H3PO4弱很多,D项正确。
易错警示 (1)由HNO3、H2SO4、H3PO4的相关知识而误认为酸分子中有几个H或几个羟基就属于几元酸;由氧化性:HNO3>HNO2、H2SO4>H2SO3而混淆酸的酸性与氧化性,误认为酸性越强的酸其氧化性也越强。(2)误认为氢原子数就是含氧酸的元数。如磷元素的几种含氧酸的名称、分子式、结构式、磷元素的化合价、酸的元数如下表:
(3)同种元素的含氧酸,中心原子的价态越高,含氧酸的氧化性不一定越强。如酸性:HClO4>HClO3>HClO,氧化性:HClO4
答案 D 解析 把A~D选项中的化学式可改写成ClO(OH)、SeO(OH)2、B(OH)3、MnO3(OH),其中m的值依次为1、1、0、3,m值最大的是HMnO4,则HMnO4酸性最强。
对点演练4判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多,该含氧酸的酸性越强。如下表所示:含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系
(1)亚磷酸(H3PO3)和亚砷酸(H3AsO3)分子式相似,但它们的酸性差别很大,H3PO3是中强酸,H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为 ,(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是:① , ② 。 (3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸,分析反应情况: ,写出化学方程式: 。
(2)①H3PO3+2NaOH==Na2HPO3+2H2O ②H3AsO3+3NaOH==Na3AsO3+3H2O(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应,H3AsO3可与盐酸反应 H3AsO3+3HCl==AsCl3+3H2O
解析 (1)已知H3PO3为中强酸,H3AsO3为弱酸,依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子,H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写,需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸,从题给信息可知,含氧酸分子结构中含几个羟基氢,则该酸为几元酸。故H3PO3为二元酸,H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸,不与盐酸反应;H3AsO3为两性物质,可与盐酸反应。
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.价层电子对互斥理论的基本内容: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。
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