还剩25页未读，
继续阅读
2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第31讲 分子结构与性质 Word版含解析
展开
这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第31讲 分子结构与性质 Word版含解析，共28页。
www.ks5u.com
第31讲 分子结构与性质
高考备考导航
考试要求：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。
名师点拨：本部分内容是高考的必考考点，主要考查形式有：①σ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。其中共价键是一类重要的化学键，它使原子结合成可以独立存在的分子，共价键是现代化学键理论的核心，分子的立体结构和分子之间的作用力也是理解分子结构与性质关系的重要内容。今后高考中，化学键结合杂化轨道理论、分子构型的判断，依然是主要的考查形式。
考点一 共价键
核心知识梳理
1．共价键
(1)共价键的本质与特征
①本质：两原子之间形成_共用电子对__。
②特征：具有_方向性__和_饱和__性。
(2)共价键类型
特别提醒
(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能通过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，这时形成离子键。
(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)键参数
①定义
②键参数对分子性质的影响
键能越_大__，键长越_短__，化学键越强，越牢固，分子越稳定。
2．配位键与配位化合物的结构
(1)配位键：由1个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的_共价键__。即：“电子对给予—接受键”称为配位键。
(2)配位键的表示方法
如：A→B，其中A表示提供_孤电子对__的原子，B表示提供_空轨道__的原子，即_接受__电子对的原子。
(3)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。组成举例：
②形成条件：
3．σ键与π键的判断方法
(1)依据轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为“σ”键，“肩并肩”重叠为“π”键。
(2)依据单、双键进行判断：共价单键全是σ键，共价双键中含有一个σ键一个π键；共价三键中含有一个σ键和两个π键。
(3)依据强度方式判断：σ键的强度较大，较稳定。π键活泼，比较容易断裂(注意：N≡N中的π键强度较大)。
(4)由成键轨道类型判断。s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
4．极性键与非极性键的判断
(1)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。
(2)看电子对的偏移：有偏移的为极性键，无偏移的为非极性键。
(3)看电负性：成键原子电负性不同，即不同种元素形成的为极性键。
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，它们的许多性质_相似__，如CO和_N2__。
6．常见的等电子体与空间构型
微粒
通式
价电子总数
立体构型
CO2、CNS－、NO、N
AX2
16e－
直线形
CO、NO、SO3
AX3
24e－
平面三角形
SO2、O3、NO
AX2
18e－
V形
SO、PO
AX4
32e－
正四面体形
PO、SO、ClO
AX3
26e－
三角锥形
CO、N2
AX
10e－
直线形
CH4、NH
AX4
8e－
正四面体形
7．根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型，并推测其物理性质。
(1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；
(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；
(3)白锡(β-Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；
(4)SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体形。
特别提醒
等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
基础小题自测
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)所有分子中都存在化学键。( × )
(4)气体单质中一定存在σ键，可能存在π键。( × )
(5)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键弱。( × )
(6)H2O2分子中既有极性键，又有非极性键。( √ )
(7)CH4与NH互为等电子体。( √ )
(8)H2分子中的共价键不具有方向性。( √ )
(9)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。( √ )
(10)通常σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强。( √ )
(11)s－s σ键与s－p σ键的电子云形状对称性相同。( √ )
(12)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。( × )
(13)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。( √ )
(14)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转。( √ )
(15)常温常压下4.4 g乙醛所含σ键数目为0.7NA。( × )
(16)CS2分子中σ键与π键的数目之比是2∶1。( × )
(17)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为14NA。( × )
(18)键长等于成键两原子的半径之和。( × )
(19)乙炔分子中既有非极性键又有极性键，既有σ键又有π键。( √ )
2．深度思考：
(1)1 mol HOOCCH2CH2CHO分子中含有_10__mol单键，_2__mol双键；含有_2__mol π键，_12__mol σ键。
(2)在[Ag(NH3)2]＋中_NH3__的_N__原子提供孤电子对，_Ag＋__提供空轨道。
(3)用“>”或“<”填空。
①键能：H—F_>__H—Cl_>__H—Br_>__H—I，H—C_<__H—N_<__H—O_<__H—F。
②键长：H—F_<__H—Cl_<__H—Br_<__H—I，H—C_>__H—N_>__H—O_>__H—F。
③分子稳定性：HF_>__HCl_>__HBr_>__HI，CH4_<__NH3_<__H2O_<__HF。
3．(1)Co的氯化物与氨水反应可形成配合物[CoCl(NH3)5]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为_21NA__，含1 mol [CoCl(NH3)5]Cl2的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成_2__mol AgCl沉淀。
(2)下列物质中，①只含有极性键的分子是_B、C__，②既含离子键又含共价键的化合物是_G__；③只存在σ键的分子是_A、C、E __，④同时存在σ键和π键的分子是_B、D__。
A．H2 B．CO2 C．CH2Cl2 D．C3H6 E．C2H6 F．CaCl2 G．(NH4)2SO4
考点突破提升
微考点1 共价键的类型及判断
典例1 (1)(2021·山东青岛高三检测)下列有关化学键类型的叙述正确的是( D )
A．化合物NH5所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，则1 mol NH5中含有5NA个N—H σ键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B．乙烯酮的结构简式为CH2===C===O，其分子中含有极性共价键和非极性共价键，且σ键与π键数目之比为1∶1
C．已知乙炔的结构简式为CH≡CH，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键
[解析] NH5即NH4H，为离子化合物，1 mol NH5中含有4NA个σ键，还含有离子键，A项错误；乙烯酮分子中σ键与π键之比为2∶1，B项错误；1个乙炔分子中存在3个σ键和2个π键，C项错误。
(2)完成下列填空：
①NH4H2PO4中，电负性最高的元素是_O__；P的_sp3__杂化轨道与O的2p轨道形成_σ__键。
②N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝_1∶2__。
③1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为_9NA__。
④GaAs的熔点为1 238 ℃，Ga与As以_共价__键键合。
⑤Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键和三键。从原子结构角度分析，原因是_Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p—p轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键__。
[解析] 单键均为σ键，双键中σ键和π键数目之比为1∶1，三键中σ键与π键数目之比为1∶2。
〔对点集训1〕 (1)(2021·山东滨州高三检测)现有以下物质：①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4；⑥C2H6；⑦H2；⑧H2O2；⑨HCN(H—C≡N)。只有σ键的是_①②③⑥⑦⑧__(填序号，下同)；既有σ键，又有π键的是_④⑤⑨__；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是_⑦__；含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_①③⑤⑥⑧⑨__；含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_②④⑤⑥⑧⑨__。
(2)(2021·河北衡水高三检测)现有下列物质：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4。
ⅰ.只存在非极性键的分子是_②__；既存在非极性键又存在极性键的分子是_⑤⑩__；只存在极性键的分子是_①③⑨__。
ⅱ.只存在单键的分子是_①③⑤__，存在三键的分子是_②__，只存在双键的分子是_⑨__，既存在单键又存在双键的分子是_⑩__。
ⅲ.只存在σ键的分子是_①③⑤__，既存在σ键又存在π键的分子是_②⑨⑩__。
ⅳ.不存在化学键的是_⑧__。
ⅴ.既存在离子键又存在极性键的是_⑥⑦__；既存在离子键又存在非极性键的是_④__。
微考点2 共价键的键参数
典例2 (1)(2021·山东滨州高三检测)下列说法中正确的是( B )
A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定
B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间易形成离子键
C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°
D．H—O键键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ
[解析] 键长越长，键能越小，分子越不稳定，A错误；共价键一般形成于非金属元素之间，而第ⅠA族元素(H除外)均是活泼金属元素，第ⅦA族元素均是活泼非金属元素，二者易形成离子键，B正确；水分子立体构型为Ⅴ形，两个H—O键的键角约为105°，C错误；断裂2 mol H—O键吸收2×462.8 kJ能量，而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量，D错误。
(2)(2021·河北衡水高三检测)已知键能、键长部分数据如下表：
共价键
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
H—O
键能
(kJ·mol－1)
242.7
193.7
152.7
568
431.8
366
298.7
462.8
键长(pm)
198
228
267
96
共价键
C—C
C===C
C≡C
C—H
N—H
N===O
O—O
O===O
键能
(kJ·mol－1)
347.7
615
812
413.4
390.8
607
142
497.3
键长(pm)
154
133
120
109
101
①下列推断错误的是_B__(填字母，下同)。
A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI
B．氧化性：I2>Br2>Cl2
C．沸点：H2O>NH3
D．还原性：HI>HBr>HCl>HF
②下列有关推断正确的是_A__。
A．同种元素形成的共价键，稳定性：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．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强
③在HX分子中，键长最短的是_HF__，最长的是_HI__；O—O键的键长_大于__(填“大于”“小于”或“等于”)O===O键的键长。
[解析] ①根据表中数据，同主族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；由表格数据知，EH—O>EN—H，又因为rOHBr>HCl>HF，D项正确。
②由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O===O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。
〔对点集训2〕 (1)(2021·天津高三检测)能用共价键键能大小来解释的是( D )
A．通常情况下，Br2呈液态，碘呈固态
B．CH4分子是正四面体空间构型
C．NH3分子内3个N—H键的键长、键角都相等
D．N2稳定性强于O2
[解析] 单质通常情况下的状态与键能大小无关；CH4分子是正四面体空间构型，与键角键长有关，与键能无关；NH3分子内的3个N—H键的键长、键角都相等与键能无因果关系；N2稳定性强于O2，是因为氮气分子中的键能大于氧气分子中的键能，D正确。
(2)(2021·广西高三检测)①NH3分子的立体构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其充分的理由是( C )
A．分子内3个N—H键的键能相等
B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等
C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°
D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°
②PH3与NH3分子的立体构型相同，试比较(用“>”或“<”填空)：
键能：P—H_<__N—H，键长：P—H_>__N—H，稳定性：PH3_<__NH3，得电子能力：P_<__N，还原性：PH3_>__NH3，酸性：H3PO4_<__HNO3。
[解析] ①三个N—H键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形，故只有C项符合题意。
②电负性：N>P，故得电子能力：N>P，非金属性：N>P，再结合元素周期律知识可得出相关结论。
微考点3 配位键及配位化合物
典例3 (1)(2021·山东潍坊高三检测)关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物，下列说法中正确的是( C )
A．配体是Cl－和H2O，配位数是8
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
[解析] 在[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中，中心离子是Ti3＋，配体是Cl－、H2O，配位数为6，内界和外界的Cl－数目比是1∶2，配合物中，内界Cl－不与Ag＋反应，外界中的Cl－与Ag＋反应，A、B、D错误。
(2)(2021·湖北黄冈模拟)①向盛有CuSO4水溶液的试管里加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，加入乙醇时，析出深蓝色的晶体。
则：A．“首先形成蓝色沉淀”对应的离子方程式为_Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH__。
B．实验过程中出现的“深蓝色的透明溶液”和“深蓝色的晶体”都是因为存在配离子_[Cu(NH3)4]2＋__(填离子符号)。该配离子中存在的化学键有_共价键(或极性键)、配位键__；其配体的中心原子的杂化类型为_sp3__。
②Cu2＋可形成多种配合物，与Cu2＋形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是_具有孤电子对__。
③已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是_F的电负性比N大，N—F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子__。
[解析] ①硫酸铜溶液中加入氨水，先发生复分解反应，生成硫酸铵和氢氧化铜沉淀，然后过量的氨水和氢氧化铜反应生成四氨合铜配离子，配离子中氨和铜之间是配位键，氨中氮和氢原子间是极性共价键；配体氨中氮原子为sp3杂化。
②Cu2＋具有空轨道，需要其他原子提供孤电子对形成配位键。
③NF3与NH3的差别在于前者氮元素呈＋3价，后者氮元素呈－3价，分子中共用电子对偏向不同，因此NH3作配体能力比NF3强得多，NF3不易与Cu2＋形成配离子。
〔对点集训3〕 (2021·天津高三检测)以下微粒含配位键的是( C )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)5
⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧Ag(NH3)2OH ⑨[B(OH)4]－
A．①②④⑦⑧⑨ B．③④⑤⑥⑦⑨
C．①④⑤⑥⑦⑧⑨ D．全部
[解析] ①H＋与N2H4中的1个N原子形成配位键；②CH4中只含共价键；③OH－中含极性共价键；④NH中H＋与NH3中的N原子形成配位键；⑤Fe原子与CO形成配位键；⑥Fe3＋与SCN－形成配位键；⑦H3O＋中H＋与H2O中的O原子形成配位键；⑧Ag＋与NH3分子形成配位键；⑨[B(OH)4]－是3个OH－与B原子形成共价键，还有1个OH－中的O与B原子形成配位键。
(2)(2021·山东滨州高三检测)①K＋、Fe3＋、F－三种离子组成的化合物K3FeF6，其中化学键的类型有_离子键、配位键__；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_[FeF6]3－__，配体是_F－__。
②锌的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为_16×6.02×1023__。
③若BCl3与XYm通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子对的原子是_X__。
[解析] ②[Zn(NH3)4]2＋中Zn与NH3之间以配位键相连，共4个σ键，加上4个NH3的12个σ键，共16个σ键，即1 mol配合物中共有16NA个σ键。
③在BCl3分子中B原子最外层的3个电子与Cl原子形成σ键，所以在该配合物中提供孤电子对的应该是X原子，B原子提供空轨道。
微考点4 等电子体及其应用
典例4 (1)通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是( B )
A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°
B．NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构
C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构
D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
[解析] 甲烷是正四面体形结构，键角是109°28′，A项错误；NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构，B项正确；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C项错误；苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道，故B3N3H6分子中也存在，D项错误。
(2)①写出与CO分子互为等电子体的两种离子的化学式_CN－、C__。
②CH的空间构型为_三角锥形__，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NO互为等电子体的一种非极性分子的化学式_SO3__。
④已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO、PCl3的空间构型分别为_直线形__、_平面正三角形__、_三角锥形__。
[解析] ①CO分子中价电子数为10，故CN－、C与其互为等电子体。
②CH与NH3互为等电子体，故结构相似，因此CH为三角锥形；水合氢离子(H3O＋)也与CH、NH3互为等电子体。
③NO与SO3价电子数相同，二者互为等电子体；
④COS与CO2价电子总数相等，二者互为等电子体，结构相似；SO3与CO互为等电子体，结构相似；NF3与PCl3互为等电子体，二者结构相似。
〔对点集训4〕 (1)(2021·宜昌模拟)原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体，等电子体具有结构相似的特征。下列各对粒子中，空间结构相似的是( B )
A．CS2与NO2 B．C6H6与B3N3H6
C．H2O与NH3 D．PCl3与BF3
[解析] CS2与NO2分子中原子个数相等，价电子总数不相同，所以不是等电子体，则其空间结构不相似，A错误；C6H6与B3N3H6中原子个数相等，价电子总数相同，所以是等电子体，则其空间结构相似，B正确；H2O与NH3中原子个数不相等，所以不是等电子体，C错误；PCl3与BF3分子中原子个数相等，价电子总数不相同，所以不是等电子体，则其空间结构不相似，D错误。
(2)(2021·广西南宁调研)根据等电子原理判断，下列说法错误的是( B )
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形
D．CH4和NH是等电子体，均为正四面体形
[解析] B3N3H6和苯是等电子体，二者结构相似，分子中所有原子处于同一平面上，则B3N3H6分子中不存在双键，A正确，B错误；C项，H3O＋和NH3是等电子体，根据氨气分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型为三角锥形，C正确；D项，CH4和NH是等电子体，根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型为正四面体形，故D正确。
考点二 分子的立体构型
核心知识梳理
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)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系
价层电
子对数
成键
对数
孤电子
对数
电子对立
体构型
分子立体构型
实例
键角
2
2
0
直线形
_直线__形
BeCl2
CO2
180°
3
3
0
三角形
_平面三角__形
BF3
120°
2
1
_V__形
SnBr2
105°
4
4
0
四面体形
_正四面体__形
CH4
109°28′
3
1
_三角锥__形
NH3
107°
2
2
_V__形
H2O
105°
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，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。
(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＋中心原子的σ键个数。
代表物
杂化轨道数
中心原子杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
_sp__
CH2O
0＋3＝3
_sp2__
CH4
0＋4＝4
_sp3__
SO2
1＋2＝3
_sp2__
NH3
1＋3＝4
_sp3__
H2O
2＋2＝4
_sp3__
(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
分子空间构型
示例
AB2
0
sp
_直线形__
BeCl2
1
sp2
_V形__
SO2
2
sp3
_V形__
H2O
AB3
0
sp2
_平面三角形__
BF3
1
sp3
_三角锥形__
NH3
AB4
0
sp3
_正四面体形__
CH4
3.判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法
(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。
若杂化轨道之间的夹角为109.5°，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子或离子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据等电子原理进行判断。
如CO2是直线形分子，CNS－、N与CO2是等电子体，所以这些离子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。
(4)根据中心原子的价电子对数判断。
如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，价电子对数为3，是sp2杂化，价电子对数为2，是sp杂化。
(5)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。
4．判断分子或离子立体构型“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减去离子的电荷数，b为非中心原子所能接受的电子数，x为非中心原子的原子个数。
如NH的中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝(a－xb)＝×(4－4×1)＝0。
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，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。
价层电子对数为4，为四面体形；价层电子对数为3，为平面三角形；价层电子对数为2，为直线形
第三步：分子或离子立体构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)CH4、CH2===CH2、CH≡CH 分子中的碳原子均采用sp3杂化。( × )
(2)分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构。( × )
(3)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。( √ )
(4)N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键。( √ )
(5)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。( × )
(6)HCHO分子中碳原子为sp2杂化，分子为平面三角形。( √ )
(7)SO中中心原子孤电子对数为0，中心原子为sp3杂化。( √ )
(8)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。( √ )
(9)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。( × )
(10)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。( √ )
(11)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。( √ )
2．深度思考：
(1)比较键角大小(填“>”“＝”或“<”)。
①H2O_<__H3O＋ ②NH3_<__NH ③CO_>__SO ④NH3_>__PH3 ⑤NF3_>__NCl3
(2)①甲醇分子内碳原子的杂化方式为_sp3__，甲醇分子内的O—C—H键角_小于__(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。
②氯丙烯分子()中碳原子轨道杂化类型是_sp3和sp2__。
③在BF3分子中，F—B—F的键角是_120°__，硼原子的杂化轨道类型为_sp2__，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构型为_正四面体形__。
④SO的立体构型是_正四面体形__，其中硫原子的杂化轨道类型是_sp3__。
(3)写出下列分子或离子的中心原子的价层电子对数、杂化类型、立体构型。
①NCl3 ②H3O＋ ③CO ④NO
(4)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因。
[提示] (1)①H2O中孤电子对比H3O＋多，键角小；②NH3中孤电子对比NH多，键角小；③CO的C为sp2杂化，键角约为120°，SO的S为sp3杂化，键角约为109°28′；④键长N—H
②3＋(6－1－3×1)＝4，sp3杂化，三角锥形。
③3＋(4＋2－3×2)＝3，sp2杂化，平面三角形。
④3＋(5＋1－3×2)＝3，sp2杂化，平面三角形。
(4)CH4分子中的C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。
考点突破提升
微考点1 粒子构型的判断
典例1 (2021·河北衡水模拟)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( C )
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．HCHO、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
[解析] SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中Sn与Br形成2个σ键，还有一对孤电子对，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，B错误；HCHO、BF3、SO3都是平面三角形分子，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形分子，D错误。
〔对点集训1〕 (2021·经典习题汇编)完成下列填空。
(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_H2S__。
(2)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为_V形__。
(3)氨分子的空间构型为_三角锥形__。
(4)AsCl3分子的立体构型为_三角锥形__。
(5)SO的空间构型为_正四面体__(用文字描述)。
[解析] (1)根据价层电子对互斥理论判断，H2S的中心原子S的价层电子对数为2＋＝4，而SO2的中心原子S的价层电子对数为2＋＝3；SO3的中心原子S的价层电子对数为3＋＝3，故中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S。
(2)Ⅰ可改写为Ⅱ，中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝2＋＝4，价层电子对互斥模型为正四面体，中心Ⅰ原子的孤电子对数为＝2，几何构型为V形。
(3)氨分子的中心原子为N，σ键数为3，孤电子对数＝＝1，价层电子对数为3＋1＝4，依据VSEPR理论知，氨分子的空间构型为三角锥形。
(4)AsCl3分子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋＝4，由于有一对孤电子对，分子空间构型为三角锥形。
(5)SO的中心原子为S，σ键数为4，孤电子对数＝＝0，价层电子对数为4＋0＝4，依据VSEPR理论知，SO的空间构型为正四面体形。
微考点2 杂化轨道类型的判断
典例2 (2021·湖北十堰模拟)氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的立体构型为平面三角形，则其阳离子的立体构型和阳离子中氮的杂化方式为( A )
A．直线形 sp杂化 B．V形 sp2杂化
C．三角锥形 sp3杂化 D．平面三角形 sp2杂化
[解析] 氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为＋5和原子组成可知，阴离子为NO、阳离子为NO，NO中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，立体构型为直线形，故A项正确。
(2)(2021·经典习题汇编)完成下列填空。
①I离子中心原子的杂化形式为_sp3__。
②CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_sp__和_sp3__。
③NH3中N原子的杂化类型为_sp3__。
④ZnCO3中，C原子的杂化形式为_sp2__。
⑤固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_sp3__。
[解析] ①I中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝2＋＝4，为sp3杂化。
②CO2和CH3OH分子中C原子的价层电子对数分别为2和4，所以杂化形式分别为sp和sp3。
③氨分子的中心原子为N，σ键数为3，孤电子对数＝＝1，价层电子对数为3＋1＝4，则氮原子采取sp3杂化。
④CO中C的价层电子对数为＋3＝3，则C为sp2杂化。
⑤SO3分子形成三聚分子之中S原子形成4个共价键，因此为sp3杂化。
〔对点集训2〕 回答下列问题：
(1)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_sp3__、_sp3__。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键__，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_Cu2＋__(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。
(2)抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为_sp3、sp2__；推测抗坏血酸在水中的溶解性：_易溶于水__(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是_正四面体__、中心原子的杂化形式为_sp3__。LiAlH4中，存在_AB__(填标号)。
A．离子键 B．σ键
C．π键 D．氢键
(4)《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，阴离子空间构型为_平面三角形__，C原子的杂化形式为_sp2__。
[解析] (1)乙二胺中N形成3个单键，含有1个孤电子对，属于sp3杂化；C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N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＋。
(2)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。
(3)LiAlH4中的阴离子是AlH，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，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化。阴、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。
(4)CO中碳原子的价层电子对数为＝3，故碳原子是sp2杂化，且无孤电子对，故CO的空间构型为平面三角形。
萃取精华：
“三方法”判断分子中心原子的杂化类型
根据价层电子对数判断
价层电子对数
2
3
4
杂化类型
sp
sp2
sp3
根据结构(简)式判断
在结构(简)式中，若C、N等原子形成单键时为sp3杂化、双键时为sp2杂化、三键时为sp杂化。
根据等电子原理进行判断
如CO2是直线形分子，CNS－、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。
考点三 分子间作用力与分子性质
核心知识梳理
1．分子间作用力
(1)定义：物质分子间普遍存在的一种_相互作用力__。
(2)分类
(3)范德华力与物质性质
定义
固态和液态分子之间普遍存在的一种_相互作用力__，范德华力约比化学键的键能小1～2个数量级
实质
范德华力的实质是_电性__作用，无饱和性和_方向性__
影响范德
华力的因素
一般来说，结构和组成相似的物质，随着_相对分子质量__的增大，范德华力逐渐增强
范德华力与
物质的性质
范德华力主要影响物质的_熔点__、沸点等物理性质
(4)氢键与物质性质
定义
已经与_电负性很强__的原子形成共价键的_氢原子__与另一个_电负性很强__的原子之间的作用力，称为氢键
表达方式
用A—H…B表示(A、B是电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子，A、B可以相同，也可以不同)。
形成条件
氢原子两边的A原子和B原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的_原子半径__
特征
具有一定的_方向__性和_饱和__性
对物质性
质的影响
主要表现为物质的熔点和沸点_升高__，对物质的电离、溶解等也产生影响
分类
氢键有_分子内氢键__和分子间氢键
注意：同分异构体中，存在分子间氢键的比存在分子内氢键的化合物的熔、沸点高。
2．分子的极性
(1)非极性分子与极性分子的判断
(2)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
立体构型
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
非极性分子
XY
HCl、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__
XY3
BF3
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__
XY4
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
_非极性分子__
(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_非极性溶剂__，极性溶质一般能溶于_极性溶剂__。若能形成氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性_越好__。
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水_互溶__(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
③如果溶质与水发生反应，将增大物质的溶解度，如SO2等。
4．无机含氧酸分子的酸性。
对于同一元素的无机含氧酸来说：该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。
无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越_高__，导致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H2SO3_<__H2SO4，HClO_<__HClO2_<__HClO3_<__HClO4。
5．分子的手性
(1)手性异构(对映异构)：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__，却在三维空间里_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。
基础小题自测
1．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)非极性分子中，一定含有非极性共价键。( × )
[提示] CH4、CO2，是非极性分子，但分子中只含极性键。
(3)极性分子中一定不含有非极性共价键。( × )
[提示] 极性分子中可能含非极性键。如H2O2为极性分子，但含有非极性共价键O—O键。
(4)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。( × )
(5)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。( × )
(6)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。( × )
(7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。( × )
(8)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子形成了氢键。( × )
(9)氢键的存在一定使物质的熔、沸点升高。( × )
(10)氢键具有方向性和饱和性。( √ )
(11)高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性。( × )
(12)邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点。( √ )
(13)卤素氢化物中，HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小。( √ )
(14)因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2。( × )
(15)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。( × )
(16)H2O2分子间存在氢键。( √ )
(17)为手性分子。( × )
(18)氨水中氨分子与水分子间形成了氢键。( √ )
2．(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次升高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增强__。
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/ ℃
－49.5
26
146
沸点/ ℃
83.1
186
约400
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是_正四面体__。
②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为_配位键__，提供孤电子对的成键原子是_N__。
③氨的沸点_高于__(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_NH3分子间可形成氢键__；氨是_极性__(填“极性”或“非极性”)分子，中心原子的轨道杂化类型为_sp3__。
3．按照要求填空：
(1)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_水分子与乙醇分子之间能形成氢键__。
(2)已知苯酚()具有弱酸性，其K＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数K2(水杨酸)_<__K(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因是_易形成分子内氢键，—OH中的H难电离__。
(3)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是_NH3分子间能形成氢键__。
(4)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_O—H键>氢键>范德华力__；的沸点比高，原因是_形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大__。
4．深度思考：
(1)NH3极易溶于水的因素有哪些？
(2)下列事实与氢键的形成有关，试分析其中氢键的类型。
①冰的硬度比一般的分子晶体的大；
②甘油的黏度大；
③邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15.9倍，对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0.44倍；
④氨气极易溶于水；
⑤氟化氢的熔点高于氯化氢。
[提示] (1)①NH3分子和H2O分子都是极性分子，相似相溶；②NH3分子与H2O分子之间形成氢键；③NH3与H2O反应生成NH3·H2O。
(2)①、②、④中存在分子间氢键；③邻羟基苯甲酸中存在分子内氢键，对羟基苯甲酸中存在分子间氢键；⑤氟化氢中存在分子间氢键，氯化氢中没有氢键。
考点突破提升
微考点1 分子间作用力对物质性质的影响
典例1 (2021·河北衡水检测)(1)一些氧化物的熔点如下表所示：
氧化物
Li2O
MgO
P4O6
SO2
熔点/℃
1 570
2 800
23.8
－75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因_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__。
(2)苯胺()的晶体类型是_分子晶体__。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_苯胺分子之间存在氢键__。
[解析] (1)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。
(2)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N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。
〔对点集训1〕 (1)(2021·山东青岛高三检测)下列现象与氢键有关的是( B )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素氢化物的高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔、沸点比醋酸的高
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥水分子高温下很稳定
A．①②④⑤⑥ B．①②③④⑤
C．①③④⑥ D．①②④⑤
[解析] 水分子在高温下很稳定是因为水分子内的共价键较强，与氢键无关。
(2)(2021·经典习题汇编)以下有关叙述不正确的是_②③__(填序号)
①范德华力较弱，破坏它所需能量较少
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氢键是化学键
④水分子间既存在范德华力，又存在氢键
⑤稀有气体原子间存在分子间作用力
[解析] 范德华力是分子间作用力，是分子间较弱的作用力，破坏它所需能量较少，故①正确，不符合题意。碘化氢与氯化氢都属于分子晶体，组成、结构相似，碘化氢相对分子质量较大，分子间作用力强，沸点较高，与氢键无关，故②错误，符合题意。氢键是分子间作用力，不是化学键，故③错误，符合题意。水分子间既存在范德华力，又存在氢键，故④正确，不符合题意。稀有气体是单原子分子，其晶体类型为分子晶体，晶体中微粒间的作用力是分子间作用力，故⑤正确，不符合题意。
(3)(2021·经典习题汇编)完成下列填空。
①元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_三角锥形__，其沸点比NH3的_低__(填“高”或“低”)，其判断理由是_NH3分子间存在氢键__。
②H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键__。
③如图为S8的结构。其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_S8分子的相对分子质量大，分子间范德华力大__。
[解析] ①AsH3中As原子价层电子对数为4，其中有一对孤电子对，故AsH3立体结构为三角锥形。NH3分子间可以形成氢键，导致NH3沸点高于AsH3。
②H2O与CH3CH2OH都为极性分子，且二者之间能形成氢键，故二者互溶。
③S8和SO2形成晶体均是分子晶体，由于S8分子的相对分子质量大，分子间范德华力大，因此熔、沸点高。
萃取精华：
范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响
范德华力
氢键
共价键
对物质性质的影响
①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质；②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：F2
NH3>PH3
①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子的稳定性越强
微考点2 分子极性与共价键的极性关系
典例2 (1)(2021·河北衡水高三检测)下列叙述中正确的是( A )
A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C．非极性分子只能是双原子单质分子
D．非极性分子中，一定含有非极性共价键
[解析] 由非极性键结合的双原子分子为非极性分子，如氧气、氮气、氯气等，故A项正确；以极性键结合起来的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等，故B项错误；非极性分子可能为多原子分子，如甲烷、二氧化碳等，故C项错误；非极性分子中，可能不含非极性键，如甲烷等，故D项错误。
(2)(2021·经典习题汇编)完成下列填空。
①氨是_极性__分子(填“极性”或“非极性”)。
②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，X分子属于_极性__(填“非极性”或“极性”)分子。
③H与C的氧化物中，分子极性较小的是_CO2__。
[解析] ①氨是极性分子。
②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，X为H2S气体，H2S的分子构型为V形，属于极性分子。
③H的氧化物为H2O、H2O2，均为极性分子，C的氧化物为CO和CO2，CO为极性分子，CO2为非极性分子，所以分子极性较小的是CO2。
萃取精华：
分子极性的判断技巧
共价键的极性与分子极性的关系
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，若不等则为极性分子。如SO2为极性分子，SO3为非极性分子。
〔对点集训2〕 (1)下列各组分子均属于含有极性键的非极性分子的是( B )
①H2S ②N2 ③CO2 ④HCl ⑤BF3 ⑥NH3 ⑦SiCl4 ⑧HClO ⑨C2H2 ⑩NH4Cl
A．②③⑤⑦ B．③⑤⑦⑨
C．③⑤⑧⑨ D．⑤⑦⑨⑩
[解析] H2S、HCl、NH3、HClO均属于含有极性键的极性分子，N2是含有非极性键的非极性分子，NH4Cl是离子化合物，不存在分子。
(2)膦又称磷化氢，化学式为PH3，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，它的分子呈三角锥形。以下关于PH3的叙述中正确的是( B )
A．PH3是非极性分子
B．PH3中有未成键电子对
C．PH3是一种强氧化剂
D．PH3分子中P—H键是非极性键
[解析] A项，正负电荷中心不重合的分子为极性分子，正负电荷中心重合的分子为非极性分子，A错误；B项，PH3分子中有1个未成键的孤电子对，B正确；C项，根据P元素的化合价分析，C错误；D项，同种非金属元素之间存在非极性键，不同种非金属元素之间存在极性键，D错误。
微考点3 手性分子与无机含氧酸的酸性
典例3 (1)(2021·经典习题选萃)已知含氧酸可用通式XOm(OH)n表示，一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是( D )
A．H2CrO4 B．H3PO4
C．H3AsO4 D．HBrO4
[解析] 含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，式中m大的是强酸，m小的是弱酸，据此可知，非羟基氧原子数目越大，酸性越强。H2CrO4可以改写为CrO2(OH)2，非羟基氧原子数目为2。H3PO4可以改写为PO1(OH)3，非羟基氧原子数目为1。H3AsO4可以改写为AsO1(OH)3，非羟基氧原子数目为1。HBrO4可以改写为BrO3(OH)1，非羟基氧原子数目为3。HBrO4中非羟基氧原子数目最多，酸性最强，故D项符合题意。
(2)(2021·山东滨州高三检测)当一个碳原子连接四个不同原子或原子团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是( C )
[解析] A、B、D三项中化合物均只含有1个手性碳原子，C项中，附着*的碳原子为手性碳原子，C项符合题意。
〔对点集训3〕 (1)下列分子中含有“手性碳原子”的是( D )
A．CBr2F2 B．CH3CH2CH2OH
C．CH3CH2CH3 D．CH3CH(NO2)COOH
[解析] 在有机物分子中，当一个碳原子连有4个不同的原子或原子团时，这种碳原子被称为“手性碳原子”，题目所给4个选项中，只有CH3CH(NO2)COOH的第2个C原子连接了4个不同的原子或原子团。故选D。
(2)(2021·湖北黄石模拟)①下表列出了含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系。
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
含氧酸结构
Cl—OH
非羟基氧原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
比硫酸酸性更强
由此可得出的判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是_含氧酸分子结构中非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强__。
②磷有三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4，其中磷元素均以sp3杂化与相邻原子形成四个σ键，则H3PO3的结构式是___，写出H3PO2与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：_NaOH＋H3PO2===NaH2PO2＋H2O__。
③磷的三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4的酸性强弱顺序为H3PO2
萃取精华：
无机含氧酸的酸性判断及比较
根据非羟基氧的个数判断
利用元素周期律判断
→→
→→
本讲要点速记：
1．共价键的三种分类
(1)极性键和非极性键；
(2)π键和σ键；
(3)单键、双键、三键
2．极性分子和非极性分子的区别
3．原子轨道杂化的三种常见方式
sp杂化，sp2杂化，sp3杂化
4．作用力大小比较的一种关系
共价键>氢键>范德华力
5．判断微粒构型的一种方法
价层电子对互斥理论
www.ks5u.com
第31讲 分子结构与性质
高考备考导航
考试要求：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。
名师点拨：本部分内容是高考的必考考点，主要考查形式有：①σ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。其中共价键是一类重要的化学键，它使原子结合成可以独立存在的分子，共价键是现代化学键理论的核心，分子的立体结构和分子之间的作用力也是理解分子结构与性质关系的重要内容。今后高考中，化学键结合杂化轨道理论、分子构型的判断，依然是主要的考查形式。
考点一 共价键
核心知识梳理
1．共价键
(1)共价键的本质与特征
①本质：两原子之间形成_共用电子对__。
②特征：具有_方向性__和_饱和__性。
(2)共价键类型
特别提醒
(1)只有两原子的电负性相差不大时，才能通过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，这时形成离子键。
(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)键参数
①定义
②键参数对分子性质的影响
键能越_大__，键长越_短__，化学键越强，越牢固，分子越稳定。
2．配位键与配位化合物的结构
(1)配位键：由1个原子提供一对电子与另一个接受电子的原子形成的_共价键__。即：“电子对给予—接受键”称为配位键。
(2)配位键的表示方法
如：A→B，其中A表示提供_孤电子对__的原子，B表示提供_空轨道__的原子，即_接受__电子对的原子。
(3)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。组成举例：
②形成条件：
3．σ键与π键的判断方法
(1)依据轨道重叠方式判断：“头碰头”重叠为“σ”键，“肩并肩”重叠为“π”键。
(2)依据单、双键进行判断：共价单键全是σ键，共价双键中含有一个σ键一个π键；共价三键中含有一个σ键和两个π键。
(3)依据强度方式判断：σ键的强度较大，较稳定。π键活泼，比较容易断裂(注意：N≡N中的π键强度较大)。
(4)由成键轨道类型判断。s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
4．极性键与非极性键的判断
(1)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。
(2)看电子对的偏移：有偏移的为极性键，无偏移的为非极性键。
(3)看电负性：成键原子电负性不同，即不同种元素形成的为极性键。
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，它们的许多性质_相似__，如CO和_N2__。
6．常见的等电子体与空间构型
微粒
通式
价电子总数
立体构型
CO2、CNS－、NO、N
AX2
16e－
直线形
CO、NO、SO3
AX3
24e－
平面三角形
SO2、O3、NO
AX2
18e－
V形
SO、PO
AX4
32e－
正四面体形
PO、SO、ClO
AX3
26e－
三角锥形
CO、N2
AX
10e－
直线形
CH4、NH
AX4
8e－
正四面体形
7．根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型，并推测其物理性质。
(1)(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；
(2)硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；
(3)白锡(β-Sn2)与锑化铟是等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；
(4)SiCl4、SiO、SO的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都形成正四面体形。
特别提醒
等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
基础小题自测
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)所有分子中都存在化学键。( × )
(4)气体单质中一定存在σ键，可能存在π键。( × )
(5)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键弱。( × )
(6)H2O2分子中既有极性键，又有非极性键。( √ )
(7)CH4与NH互为等电子体。( √ )
(8)H2分子中的共价键不具有方向性。( √ )
(9)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。( √ )
(10)通常σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强。( √ )
(11)s－s σ键与s－p σ键的电子云形状对称性相同。( √ )
(12)碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍。( × )
(13)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。( √ )
(14)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转。( √ )
(15)常温常压下4.4 g乙醛所含σ键数目为0.7NA。( × )
(16)CS2分子中σ键与π键的数目之比是2∶1。( × )
(17)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为14NA。( × )
(18)键长等于成键两原子的半径之和。( × )
(19)乙炔分子中既有非极性键又有极性键，既有σ键又有π键。( √ )
2．深度思考：
(1)1 mol HOOCCH2CH2CHO分子中含有_10__mol单键，_2__mol双键；含有_2__mol π键，_12__mol σ键。
(2)在[Ag(NH3)2]＋中_NH3__的_N__原子提供孤电子对，_Ag＋__提供空轨道。
(3)用“>”或“<”填空。
①键能：H—F_>__H—Cl_>__H—Br_>__H—I，H—C_<__H—N_<__H—O_<__H—F。
②键长：H—F_<__H—Cl_<__H—Br_<__H—I，H—C_>__H—N_>__H—O_>__H—F。
③分子稳定性：HF_>__HCl_>__HBr_>__HI，CH4_<__NH3_<__H2O_<__HF。
3．(1)Co的氯化物与氨水反应可形成配合物[CoCl(NH3)5]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为_21NA__，含1 mol [CoCl(NH3)5]Cl2的溶液中加入足量AgNO3溶液，生成_2__mol AgCl沉淀。
(2)下列物质中，①只含有极性键的分子是_B、C__，②既含离子键又含共价键的化合物是_G__；③只存在σ键的分子是_A、C、E __，④同时存在σ键和π键的分子是_B、D__。
A．H2 B．CO2 C．CH2Cl2 D．C3H6 E．C2H6 F．CaCl2 G．(NH4)2SO4
考点突破提升
微考点1 共价键的类型及判断
典例1 (1)(2021·山东青岛高三检测)下列有关化学键类型的叙述正确的是( D )
A．化合物NH5所有原子最外层均满足2个或8个电子的稳定结构，则1 mol NH5中含有5NA个N—H σ键(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B．乙烯酮的结构简式为CH2===C===O，其分子中含有极性共价键和非极性共价键，且σ键与π键数目之比为1∶1
C．已知乙炔的结构简式为CH≡CH，则乙炔中存在2个σ键(C—H)和3个π键(C≡C)
D．乙烷分子中只存在σ键，不存在π键
[解析] NH5即NH4H，为离子化合物，1 mol NH5中含有4NA个σ键，还含有离子键，A项错误；乙烯酮分子中σ键与π键之比为2∶1，B项错误；1个乙炔分子中存在3个σ键和2个π键，C项错误。
(2)完成下列填空：
①NH4H2PO4中，电负性最高的元素是_O__；P的_sp3__杂化轨道与O的2p轨道形成_σ__键。
②N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝_1∶2__。
③1 mol丙酮分子中含有σ键的数目为_9NA__。
④GaAs的熔点为1 238 ℃，Ga与As以_共价__键键合。
⑤Ge与C是同族元素，C原子之间可以形成双键、三键，但Ge原子之间难以形成双键和三键。从原子结构角度分析，原因是_Ge原子半径大，原子间形成的σ单键较长，p—p轨道“肩并肩”重叠程度很小或几乎不能重叠，难以形成π键__。
[解析] 单键均为σ键，双键中σ键和π键数目之比为1∶1，三键中σ键与π键数目之比为1∶2。
〔对点集训1〕 (1)(2021·山东滨州高三检测)现有以下物质：①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4；⑥C2H6；⑦H2；⑧H2O2；⑨HCN(H—C≡N)。只有σ键的是_①②③⑥⑦⑧__(填序号，下同)；既有σ键，又有π键的是_④⑤⑨__；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是_⑦__；含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_①③⑤⑥⑧⑨__；含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是_②④⑤⑥⑧⑨__。
(2)(2021·河北衡水高三检测)现有下列物质：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4。
ⅰ.只存在非极性键的分子是_②__；既存在非极性键又存在极性键的分子是_⑤⑩__；只存在极性键的分子是_①③⑨__。
ⅱ.只存在单键的分子是_①③⑤__，存在三键的分子是_②__，只存在双键的分子是_⑨__，既存在单键又存在双键的分子是_⑩__。
ⅲ.只存在σ键的分子是_①③⑤__，既存在σ键又存在π键的分子是_②⑨⑩__。
ⅳ.不存在化学键的是_⑧__。
ⅴ.既存在离子键又存在极性键的是_⑥⑦__；既存在离子键又存在非极性键的是_④__。
微考点2 共价键的键参数
典例2 (1)(2021·山东滨州高三检测)下列说法中正确的是( B )
A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定
B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间易形成离子键
C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°
D．H—O键键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ
[解析] 键长越长，键能越小，分子越不稳定，A错误；共价键一般形成于非金属元素之间，而第ⅠA族元素(H除外)均是活泼金属元素，第ⅦA族元素均是活泼非金属元素，二者易形成离子键，B正确；水分子立体构型为Ⅴ形，两个H—O键的键角约为105°，C错误；断裂2 mol H—O键吸收2×462.8 kJ能量，而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量，D错误。
(2)(2021·河北衡水高三检测)已知键能、键长部分数据如下表：
共价键
Cl—Cl
Br—Br
I—I
H—F
H—Cl
H—Br
H—I
H—O
键能
(kJ·mol－1)
242.7
193.7
152.7
568
431.8
366
298.7
462.8
键长(pm)
198
228
267
96
共价键
C—C
C===C
C≡C
C—H
N—H
N===O
O—O
O===O
键能
(kJ·mol－1)
347.7
615
812
413.4
390.8
607
142
497.3
键长(pm)
154
133
120
109
101
①下列推断错误的是_B__(填字母，下同)。
A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI
B．氧化性：I2>Br2>Cl2
C．沸点：H2O>NH3
D．还原性：HI>HBr>HCl>HF
②下列有关推断正确的是_A__。
A．同种元素形成的共价键，稳定性：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．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强
③在HX分子中，键长最短的是_HF__，最长的是_HI__；O—O键的键长_大于__(填“大于”“小于”或“等于”)O===O键的键长。
[解析] ①根据表中数据，同主族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；由表格数据知，EH—O>EN—H，又因为rO
②由碳碳键的数据知A项正确；由O—O键、O===O键的键能知，B项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H、N—H的键能知，CH4的键能较大，而稳定性较弱，D项错误。
〔对点集训2〕 (1)(2021·天津高三检测)能用共价键键能大小来解释的是( D )
A．通常情况下，Br2呈液态，碘呈固态
B．CH4分子是正四面体空间构型
C．NH3分子内3个N—H键的键长、键角都相等
D．N2稳定性强于O2
[解析] 单质通常情况下的状态与键能大小无关；CH4分子是正四面体空间构型，与键角键长有关，与键能无关；NH3分子内的3个N—H键的键长、键角都相等与键能无因果关系；N2稳定性强于O2，是因为氮气分子中的键能大于氧气分子中的键能，D正确。
(2)(2021·广西高三检测)①NH3分子的立体构型是三角锥形，而不是正三角形的平面结构，其充分的理由是( C )
A．分子内3个N—H键的键能相等
B．分子内3个N—H键的键长相等，键角相等
C．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°
D．NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120°
②PH3与NH3分子的立体构型相同，试比较(用“>”或“<”填空)：
键能：P—H_<__N—H，键长：P—H_>__N—H，稳定性：PH3_<__NH3，得电子能力：P_<__N，还原性：PH3_>__NH3，酸性：H3PO4_<__HNO3。
[解析] ①三个N—H键键能与键长分别相同，键角相等仍有可能为正三角形，故只有C项符合题意。
②电负性：N>P，故得电子能力：N>P，非金属性：N>P，再结合元素周期律知识可得出相关结论。
微考点3 配位键及配位化合物
典例3 (1)(2021·山东潍坊高三检测)关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物，下列说法中正确的是( C )
A．配体是Cl－和H2O，配位数是8
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
[解析] 在[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中，中心离子是Ti3＋，配体是Cl－、H2O，配位数为6，内界和外界的Cl－数目比是1∶2，配合物中，内界Cl－不与Ag＋反应，外界中的Cl－与Ag＋反应，A、B、D错误。
(2)(2021·湖北黄冈模拟)①向盛有CuSO4水溶液的试管里加入氨水，首先形成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，加入乙醇时，析出深蓝色的晶体。
则：A．“首先形成蓝色沉淀”对应的离子方程式为_Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH__。
B．实验过程中出现的“深蓝色的透明溶液”和“深蓝色的晶体”都是因为存在配离子_[Cu(NH3)4]2＋__(填离子符号)。该配离子中存在的化学键有_共价键(或极性键)、配位键__；其配体的中心原子的杂化类型为_sp3__。
②Cu2＋可形成多种配合物，与Cu2＋形成配合物的分子或离子应具备的结构特征是_具有孤电子对__。
③已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是_F的电负性比N大，N—F成键电子对向F偏移，导致NF3中N原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键，故NF3不易与Cu2＋形成配离子__。
[解析] ①硫酸铜溶液中加入氨水，先发生复分解反应，生成硫酸铵和氢氧化铜沉淀，然后过量的氨水和氢氧化铜反应生成四氨合铜配离子，配离子中氨和铜之间是配位键，氨中氮和氢原子间是极性共价键；配体氨中氮原子为sp3杂化。
②Cu2＋具有空轨道，需要其他原子提供孤电子对形成配位键。
③NF3与NH3的差别在于前者氮元素呈＋3价，后者氮元素呈－3价，分子中共用电子对偏向不同，因此NH3作配体能力比NF3强得多，NF3不易与Cu2＋形成配离子。
〔对点集训3〕 (2021·天津高三检测)以下微粒含配位键的是( C )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)5
⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧Ag(NH3)2OH ⑨[B(OH)4]－
A．①②④⑦⑧⑨ B．③④⑤⑥⑦⑨
C．①④⑤⑥⑦⑧⑨ D．全部
[解析] ①H＋与N2H4中的1个N原子形成配位键；②CH4中只含共价键；③OH－中含极性共价键；④NH中H＋与NH3中的N原子形成配位键；⑤Fe原子与CO形成配位键；⑥Fe3＋与SCN－形成配位键；⑦H3O＋中H＋与H2O中的O原子形成配位键；⑧Ag＋与NH3分子形成配位键；⑨[B(OH)4]－是3个OH－与B原子形成共价键，还有1个OH－中的O与B原子形成配位键。
(2)(2021·山东滨州高三检测)①K＋、Fe3＋、F－三种离子组成的化合物K3FeF6，其中化学键的类型有_离子键、配位键__；该化合物中存在一个复杂离子，该离子的化学式为_[FeF6]3－__，配体是_F－__。
②锌的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol该配合物中含有σ键的数目为_16×6.02×1023__。
③若BCl3与XYm通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤电子对的原子是_X__。
[解析] ②[Zn(NH3)4]2＋中Zn与NH3之间以配位键相连，共4个σ键，加上4个NH3的12个σ键，共16个σ键，即1 mol配合物中共有16NA个σ键。
③在BCl3分子中B原子最外层的3个电子与Cl原子形成σ键，所以在该配合物中提供孤电子对的应该是X原子，B原子提供空轨道。
微考点4 等电子体及其应用
典例4 (1)通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是( B )
A．CH4和NH是等电子体，键角均为60°
B．NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构
C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构
D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
[解析] 甲烷是正四面体形结构，键角是109°28′，A项错误；NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构，B项正确；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C项错误；苯的结构中存在“肩并肩”式的重叠轨道，故B3N3H6分子中也存在，D项错误。
(2)①写出与CO分子互为等电子体的两种离子的化学式_CN－、C__。
②CH的空间构型为_三角锥形__，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NO互为等电子体的一种非极性分子的化学式_SO3__。
④已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO、PCl3的空间构型分别为_直线形__、_平面正三角形__、_三角锥形__。
[解析] ①CO分子中价电子数为10，故CN－、C与其互为等电子体。
②CH与NH3互为等电子体，故结构相似，因此CH为三角锥形；水合氢离子(H3O＋)也与CH、NH3互为等电子体。
③NO与SO3价电子数相同，二者互为等电子体；
④COS与CO2价电子总数相等，二者互为等电子体，结构相似；SO3与CO互为等电子体，结构相似；NF3与PCl3互为等电子体，二者结构相似。
〔对点集训4〕 (1)(2021·宜昌模拟)原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体，等电子体具有结构相似的特征。下列各对粒子中，空间结构相似的是( B )
A．CS2与NO2 B．C6H6与B3N3H6
C．H2O与NH3 D．PCl3与BF3
[解析] CS2与NO2分子中原子个数相等，价电子总数不相同，所以不是等电子体，则其空间结构不相似，A错误；C6H6与B3N3H6中原子个数相等，价电子总数相同，所以是等电子体，则其空间结构相似，B正确；H2O与NH3中原子个数不相等，所以不是等电子体，C错误；PCl3与BF3分子中原子个数相等，价电子总数不相同，所以不是等电子体，则其空间结构不相似，D错误。
(2)(2021·广西南宁调研)根据等电子原理判断，下列说法错误的是( B )
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3是等电子体，均为三角锥形
D．CH4和NH是等电子体，均为正四面体形
[解析] B3N3H6和苯是等电子体，二者结构相似，分子中所有原子处于同一平面上，则B3N3H6分子中不存在双键，A正确，B错误；C项，H3O＋和NH3是等电子体，根据氨气分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型为三角锥形，C正确；D项，CH4和NH是等电子体，根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型为正四面体形，故D正确。
考点二 分子的立体构型
核心知识梳理
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)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系
价层电
子对数
成键
对数
孤电子
对数
电子对立
体构型
分子立体构型
实例
键角
2
2
0
直线形
_直线__形
BeCl2
CO2
180°
3
3
0
三角形
_平面三角__形
BF3
120°
2
1
_V__形
SnBr2
105°
4
4
0
四面体形
_正四面体__形
CH4
109°28′
3
1
_三角锥__形
NH3
107°
2
2
_V__形
H2O
105°
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，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。
(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＋中心原子的σ键个数。
代表物
杂化轨道数
中心原子杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
_sp__
CH2O
0＋3＝3
_sp2__
CH4
0＋4＝4
_sp3__
SO2
1＋2＝3
_sp2__
NH3
1＋3＝4
_sp3__
H2O
2＋2＝4
_sp3__
(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
分子空间构型
示例
AB2
0
sp
_直线形__
BeCl2
1
sp2
_V形__
SO2
2
sp3
_V形__
H2O
AB3
0
sp2
_平面三角形__
BF3
1
sp3
_三角锥形__
NH3
AB4
0
sp3
_正四面体形__
CH4
3.判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法
(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。
若杂化轨道之间的夹角为109.5°，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子或离子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据等电子原理进行判断。
如CO2是直线形分子，CNS－、N与CO2是等电子体，所以这些离子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。
(4)根据中心原子的价电子对数判断。
如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，价电子对数为3，是sp2杂化，价电子对数为2，是sp杂化。
(5)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。
4．判断分子或离子立体构型“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减去离子的电荷数，b为非中心原子所能接受的电子数，x为非中心原子的原子个数。
如NH的中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝(a－xb)＝×(4－4×1)＝0。
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，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。
价层电子对数为4，为四面体形；价层电子对数为3，为平面三角形；价层电子对数为2，为直线形
第三步：分子或离子立体构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
基础小题自测
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)CH4、CH2===CH2、CH≡CH 分子中的碳原子均采用sp3杂化。( × )
(2)分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构。( × )
(3)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。( √ )
(4)N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键。( √ )
(5)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。( × )
(6)HCHO分子中碳原子为sp2杂化，分子为平面三角形。( √ )
(7)SO中中心原子孤电子对数为0，中心原子为sp3杂化。( √ )
(8)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。( √ )
(9)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。( × )
(10)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。( √ )
(11)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。( √ )
2．深度思考：
(1)比较键角大小(填“>”“＝”或“<”)。
①H2O_<__H3O＋ ②NH3_<__NH ③CO_>__SO ④NH3_>__PH3 ⑤NF3_>__NCl3
(2)①甲醇分子内碳原子的杂化方式为_sp3__，甲醇分子内的O—C—H键角_小于__(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。
②氯丙烯分子()中碳原子轨道杂化类型是_sp3和sp2__。
③在BF3分子中，F—B—F的键角是_120°__，硼原子的杂化轨道类型为_sp2__，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构型为_正四面体形__。
④SO的立体构型是_正四面体形__，其中硫原子的杂化轨道类型是_sp3__。
(3)写出下列分子或离子的中心原子的价层电子对数、杂化类型、立体构型。
①NCl3 ②H3O＋ ③CO ④NO
(4)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因。
[提示] (1)①H2O中孤电子对比H3O＋多，键角小；②NH3中孤电子对比NH多，键角小；③CO的C为sp2杂化，键角约为120°，SO的S为sp3杂化，键角约为109°28′；④键长N—H
②3＋(6－1－3×1)＝4，sp3杂化，三角锥形。
③3＋(4＋2－3×2)＝3，sp2杂化，平面三角形。
④3＋(5＋1－3×2)＝3，sp2杂化，平面三角形。
(4)CH4分子中的C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。
考点突破提升
微考点1 粒子构型的判断
典例1 (2021·河北衡水模拟)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( C )
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．HCHO、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
[解析] SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中Sn与Br形成2个σ键，还有一对孤电子对，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，B错误；HCHO、BF3、SO3都是平面三角形分子，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形分子，D错误。
〔对点集训1〕 (2021·经典习题汇编)完成下列填空。
(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_H2S__。
(2)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I离子。I离子的几何构型为_V形__。
(3)氨分子的空间构型为_三角锥形__。
(4)AsCl3分子的立体构型为_三角锥形__。
(5)SO的空间构型为_正四面体__(用文字描述)。
[解析] (1)根据价层电子对互斥理论判断，H2S的中心原子S的价层电子对数为2＋＝4，而SO2的中心原子S的价层电子对数为2＋＝3；SO3的中心原子S的价层电子对数为3＋＝3，故中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S。
(2)Ⅰ可改写为Ⅱ，中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝2＋＝4，价层电子对互斥模型为正四面体，中心Ⅰ原子的孤电子对数为＝2，几何构型为V形。
(3)氨分子的中心原子为N，σ键数为3，孤电子对数＝＝1，价层电子对数为3＋1＝4，依据VSEPR理论知，氨分子的空间构型为三角锥形。
(4)AsCl3分子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋＝4，由于有一对孤电子对，分子空间构型为三角锥形。
(5)SO的中心原子为S，σ键数为4，孤电子对数＝＝0，价层电子对数为4＋0＝4，依据VSEPR理论知，SO的空间构型为正四面体形。
微考点2 杂化轨道类型的判断
典例2 (2021·湖北十堰模拟)氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的立体构型为平面三角形，则其阳离子的立体构型和阳离子中氮的杂化方式为( A )
A．直线形 sp杂化 B．V形 sp2杂化
C．三角锥形 sp3杂化 D．平面三角形 sp2杂化
[解析] 氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为＋5和原子组成可知，阴离子为NO、阳离子为NO，NO中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，立体构型为直线形，故A项正确。
(2)(2021·经典习题汇编)完成下列填空。
①I离子中心原子的杂化形式为_sp3__。
②CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为_sp__和_sp3__。
③NH3中N原子的杂化类型为_sp3__。
④ZnCO3中，C原子的杂化形式为_sp2__。
⑤固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_sp3__。
[解析] ①I中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝2＋＝4，为sp3杂化。
②CO2和CH3OH分子中C原子的价层电子对数分别为2和4，所以杂化形式分别为sp和sp3。
③氨分子的中心原子为N，σ键数为3，孤电子对数＝＝1，价层电子对数为3＋1＝4，则氮原子采取sp3杂化。
④CO中C的价层电子对数为＋3＝3，则C为sp2杂化。
⑤SO3分子形成三聚分子之中S原子形成4个共价键，因此为sp3杂化。
〔对点集训2〕 回答下列问题：
(1)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_sp3__、_sp3__。乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是_乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键__，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是_Cu2＋__(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。
(2)抗坏血酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为_sp3、sp2__；推测抗坏血酸在水中的溶解性：_易溶于水__(填“难溶于水”或“易溶于水”)。
(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是_正四面体__、中心原子的杂化形式为_sp3__。LiAlH4中，存在_AB__(填标号)。
A．离子键 B．σ键
C．π键 D．氢键
(4)《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，阴离子空间构型为_平面三角形__，C原子的杂化形式为_sp2__。
[解析] (1)乙二胺中N形成3个单键，含有1个孤电子对，属于sp3杂化；C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N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＋。
(2)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。
(3)LiAlH4中的阴离子是AlH，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，所以空间构型是正四面体，中心原子的杂化轨道类型是sp3杂化。阴、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。
(4)CO中碳原子的价层电子对数为＝3，故碳原子是sp2杂化，且无孤电子对，故CO的空间构型为平面三角形。
萃取精华：
“三方法”判断分子中心原子的杂化类型
根据价层电子对数判断
价层电子对数
2
3
4
杂化类型
sp
sp2
sp3
根据结构(简)式判断
在结构(简)式中，若C、N等原子形成单键时为sp3杂化、双键时为sp2杂化、三键时为sp杂化。
根据等电子原理进行判断
如CO2是直线形分子，CNS－、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。
考点三 分子间作用力与分子性质
核心知识梳理
1．分子间作用力
(1)定义：物质分子间普遍存在的一种_相互作用力__。
(2)分类
(3)范德华力与物质性质
定义
固态和液态分子之间普遍存在的一种_相互作用力__，范德华力约比化学键的键能小1～2个数量级
实质
范德华力的实质是_电性__作用，无饱和性和_方向性__
影响范德
华力的因素
一般来说，结构和组成相似的物质，随着_相对分子质量__的增大，范德华力逐渐增强
范德华力与
物质的性质
范德华力主要影响物质的_熔点__、沸点等物理性质
(4)氢键与物质性质
定义
已经与_电负性很强__的原子形成共价键的_氢原子__与另一个_电负性很强__的原子之间的作用力，称为氢键
表达方式
用A—H…B表示(A、B是电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子，A、B可以相同，也可以不同)。
形成条件
氢原子两边的A原子和B原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的_原子半径__
特征
具有一定的_方向__性和_饱和__性
对物质性
质的影响
主要表现为物质的熔点和沸点_升高__，对物质的电离、溶解等也产生影响
分类
氢键有_分子内氢键__和分子间氢键
注意：同分异构体中，存在分子间氢键的比存在分子内氢键的化合物的熔、沸点高。
2．分子的极性
(1)非极性分子与极性分子的判断
(2)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
立体构型
分子极性
X2
H2、N2
非极性键
直线形
非极性分子
XY
HCl、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__
XY3
BF3
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__
XY4
CH4、CCl4
极性键
正四面体形
_非极性分子__
(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_非极性溶剂__，极性溶质一般能溶于_极性溶剂__。若能形成氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性_越好__。
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水_互溶__(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
③如果溶质与水发生反应，将增大物质的溶解度，如SO2等。
4．无机含氧酸分子的酸性。
对于同一元素的无机含氧酸来说：该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。
无机含氧酸可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越_高__，导致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H2SO3_<__H2SO4，HClO_<__HClO2_<__HClO3_<__HClO4。
5．分子的手性
(1)手性异构(对映异构)：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__，却在三维空间里_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。
基础小题自测
1．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)非极性分子中，一定含有非极性共价键。( × )
[提示] CH4、CO2，是非极性分子，但分子中只含极性键。
(3)极性分子中一定不含有非极性共价键。( × )
[提示] 极性分子中可能含非极性键。如H2O2为极性分子，但含有非极性共价键O—O键。
(4)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。( × )
(5)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。( × )
(6)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。( × )
(7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。( × )
(8)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子形成了氢键。( × )
(9)氢键的存在一定使物质的熔、沸点升高。( × )
(10)氢键具有方向性和饱和性。( √ )
(11)高氯酸的酸性与氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性。( × )
(12)邻羟基苯甲醛的熔点低于对羟基苯甲醛的熔点。( √ )
(13)卤素氢化物中，HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小。( √ )
(14)因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4熔点低于CO2。( × )
(15)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。( × )
(16)H2O2分子间存在氢键。( √ )
(17)为手性分子。( × )
(18)氨水中氨分子与水分子间形成了氢键。( √ )
2．(1)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：_GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次升高。原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间作用力逐渐增强__。
GeCl4
GeBr4
GeI4
熔点/ ℃
－49.5
26
146
沸点/ ℃
83.1
186
约400
(2)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的立体构型是_正四面体__。
②在[Ni(NH3)6]2＋中Ni2＋与NH3之间形成的化学键称为_配位键__，提供孤电子对的成键原子是_N__。
③氨的沸点_高于__(填“高于”或“低于”)膦(PH3)，原因是_NH3分子间可形成氢键__；氨是_极性__(填“极性”或“非极性”)分子，中心原子的轨道杂化类型为_sp3__。
3．按照要求填空：
(1)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_水分子与乙醇分子之间能形成氢键__。
(2)已知苯酚()具有弱酸性，其K＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数K2(水杨酸)_<__K(苯酚)(填“>”或“<”)，其原因是_易形成分子内氢键，—OH中的H难电离__。
(3)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是_NH3分子间能形成氢键__。
(4)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_O—H键>氢键>范德华力__；的沸点比高，原因是_形成分子内氢键，而形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大__。
4．深度思考：
(1)NH3极易溶于水的因素有哪些？
(2)下列事实与氢键的形成有关，试分析其中氢键的类型。
①冰的硬度比一般的分子晶体的大；
②甘油的黏度大；
③邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15.9倍，对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0.44倍；
④氨气极易溶于水；
⑤氟化氢的熔点高于氯化氢。
[提示] (1)①NH3分子和H2O分子都是极性分子，相似相溶；②NH3分子与H2O分子之间形成氢键；③NH3与H2O反应生成NH3·H2O。
(2)①、②、④中存在分子间氢键；③邻羟基苯甲酸中存在分子内氢键，对羟基苯甲酸中存在分子间氢键；⑤氟化氢中存在分子间氢键，氯化氢中没有氢键。
考点突破提升
微考点1 分子间作用力对物质性质的影响
典例1 (2021·河北衡水检测)(1)一些氧化物的熔点如下表所示：
氧化物
Li2O
MgO
P4O6
SO2
熔点/℃
1 570
2 800
23.8
－75.5
解释表中氧化物之间熔点差异的原因_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__。
(2)苯胺()的晶体类型是_分子晶体__。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_苯胺分子之间存在氢键__。
[解析] (1)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。
(2)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N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。
〔对点集训1〕 (1)(2021·山东青岛高三检测)下列现象与氢键有关的是( B )
①NH3的熔、沸点比第ⅤA族其他元素氢化物的高
②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④尿素的熔、沸点比醋酸的高
⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低
⑥水分子高温下很稳定
A．①②④⑤⑥ B．①②③④⑤
C．①③④⑥ D．①②④⑤
[解析] 水分子在高温下很稳定是因为水分子内的共价键较强，与氢键无关。
(2)(2021·经典习题汇编)以下有关叙述不正确的是_②③__(填序号)
①范德华力较弱，破坏它所需能量较少
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氢键是化学键
④水分子间既存在范德华力，又存在氢键
⑤稀有气体原子间存在分子间作用力
[解析] 范德华力是分子间作用力，是分子间较弱的作用力，破坏它所需能量较少，故①正确，不符合题意。碘化氢与氯化氢都属于分子晶体，组成、结构相似，碘化氢相对分子质量较大，分子间作用力强，沸点较高，与氢键无关，故②错误，符合题意。氢键是分子间作用力，不是化学键，故③错误，符合题意。水分子间既存在范德华力，又存在氢键，故④正确，不符合题意。稀有气体是单原子分子，其晶体类型为分子晶体，晶体中微粒间的作用力是分子间作用力，故⑤正确，不符合题意。
(3)(2021·经典习题汇编)完成下列填空。
①元素As与N同族。预测As的氢化物分子的立体结构为_三角锥形__，其沸点比NH3的_低__(填“高”或“低”)，其判断理由是_NH3分子间存在氢键__。
②H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键__。
③如图为S8的结构。其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为_S8分子的相对分子质量大，分子间范德华力大__。
[解析] ①AsH3中As原子价层电子对数为4，其中有一对孤电子对，故AsH3立体结构为三角锥形。NH3分子间可以形成氢键，导致NH3沸点高于AsH3。
②H2O与CH3CH2OH都为极性分子，且二者之间能形成氢键，故二者互溶。
③S8和SO2形成晶体均是分子晶体，由于S8分子的相对分子质量大，分子间范德华力大，因此熔、沸点高。
萃取精华：
范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响
范德华力
氢键
共价键
对物质性质的影响
①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质；②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：F2
NH3>PH3
①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子的稳定性越强
微考点2 分子极性与共价键的极性关系
典例2 (1)(2021·河北衡水高三检测)下列叙述中正确的是( A )
A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B．以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C．非极性分子只能是双原子单质分子
D．非极性分子中，一定含有非极性共价键
[解析] 由非极性键结合的双原子分子为非极性分子，如氧气、氮气、氯气等，故A项正确；以极性键结合起来的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等，故B项错误；非极性分子可能为多原子分子，如甲烷、二氧化碳等，故C项错误；非极性分子中，可能不含非极性键，如甲烷等，故D项错误。
(2)(2021·经典习题汇编)完成下列填空。
①氨是_极性__分子(填“极性”或“非极性”)。
②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，X分子属于_极性__(填“非极性”或“极性”)分子。
③H与C的氧化物中，分子极性较小的是_CO2__。
[解析] ①氨是极性分子。
②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，X为H2S气体，H2S的分子构型为V形，属于极性分子。
③H的氧化物为H2O、H2O2，均为极性分子，C的氧化物为CO和CO2，CO为极性分子，CO2为非极性分子，所以分子极性较小的是CO2。
萃取精华：
分子极性的判断技巧
共价键的极性与分子极性的关系
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，若不等则为极性分子。如SO2为极性分子，SO3为非极性分子。
〔对点集训2〕 (1)下列各组分子均属于含有极性键的非极性分子的是( B )
①H2S ②N2 ③CO2 ④HCl ⑤BF3 ⑥NH3 ⑦SiCl4 ⑧HClO ⑨C2H2 ⑩NH4Cl
A．②③⑤⑦ B．③⑤⑦⑨
C．③⑤⑧⑨ D．⑤⑦⑨⑩
[解析] H2S、HCl、NH3、HClO均属于含有极性键的极性分子，N2是含有非极性键的非极性分子，NH4Cl是离子化合物，不存在分子。
(2)膦又称磷化氢，化学式为PH3，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，它的分子呈三角锥形。以下关于PH3的叙述中正确的是( B )
A．PH3是非极性分子
B．PH3中有未成键电子对
C．PH3是一种强氧化剂
D．PH3分子中P—H键是非极性键
[解析] A项，正负电荷中心不重合的分子为极性分子，正负电荷中心重合的分子为非极性分子，A错误；B项，PH3分子中有1个未成键的孤电子对，B正确；C项，根据P元素的化合价分析，C错误；D项，同种非金属元素之间存在非极性键，不同种非金属元素之间存在极性键，D错误。
微考点3 手性分子与无机含氧酸的酸性
典例3 (1)(2021·经典习题选萃)已知含氧酸可用通式XOm(OH)n表示，一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是( D )
A．H2CrO4 B．H3PO4
C．H3AsO4 D．HBrO4
[解析] 含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，式中m大的是强酸，m小的是弱酸，据此可知，非羟基氧原子数目越大，酸性越强。H2CrO4可以改写为CrO2(OH)2，非羟基氧原子数目为2。H3PO4可以改写为PO1(OH)3，非羟基氧原子数目为1。H3AsO4可以改写为AsO1(OH)3，非羟基氧原子数目为1。HBrO4可以改写为BrO3(OH)1，非羟基氧原子数目为3。HBrO4中非羟基氧原子数目最多，酸性最强，故D项符合题意。
(2)(2021·山东滨州高三检测)当一个碳原子连接四个不同原子或原子团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是( C )
[解析] A、B、D三项中化合物均只含有1个手性碳原子，C项中，附着*的碳原子为手性碳原子，C项符合题意。
〔对点集训3〕 (1)下列分子中含有“手性碳原子”的是( D )
A．CBr2F2 B．CH3CH2CH2OH
C．CH3CH2CH3 D．CH3CH(NO2)COOH
[解析] 在有机物分子中，当一个碳原子连有4个不同的原子或原子团时，这种碳原子被称为“手性碳原子”，题目所给4个选项中，只有CH3CH(NO2)COOH的第2个C原子连接了4个不同的原子或原子团。故选D。
(2)(2021·湖北黄石模拟)①下表列出了含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系。
次氯酸
磷酸
硫酸
高氯酸
含氧酸结构
Cl—OH
非羟基氧原子数
0
1
2
3
酸性
弱酸
中强酸
强酸
比硫酸酸性更强
由此可得出的判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是_含氧酸分子结构中非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强__。
②磷有三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4，其中磷元素均以sp3杂化与相邻原子形成四个σ键，则H3PO3的结构式是___，写出H3PO2与足量氢氧化钠溶液反应的化学方程式：_NaOH＋H3PO2===NaH2PO2＋H2O__。
③磷的三种含氧酸H3PO2、H3PO3、H3PO4的酸性强弱顺序为H3PO2
萃取精华：
无机含氧酸的酸性判断及比较
根据非羟基氧的个数判断
利用元素周期律判断
→→
→→
本讲要点速记：
1．共价键的三种分类
(1)极性键和非极性键；
(2)π键和σ键；
(3)单键、双键、三键
2．极性分子和非极性分子的区别
3．原子轨道杂化的三种常见方式
sp杂化，sp2杂化，sp3杂化
4．作用力大小比较的一种关系
共价键>氢键>范德华力
5．判断微粒构型的一种方法
价层电子对互斥理论
相关学案
2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第35讲 烃的含氧衍生物 Word版含解析： 这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第35讲 烃的含氧衍生物 Word版含解析，共30页。
2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第34讲 烃和卤代烃 Word版含解析： 这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第34讲 烃和卤代烃 Word版含解析，共35页。
2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第23讲 盐类的水解 Word版含解析： 这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习学案：第23讲 盐类的水解 Word版含解析，共29页。
