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1、1 了解共价键的形成 能用键能 键长 键角等说明简单分子的某些性质 2 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型 sp sp2 sp3 3 能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型 4 了解化学键和分子间作用力的区别 5 了解氢键的存在对物质性质的影响 能列举含有氢键的物质 第二讲分子结构与性质 1 共价键类型的判断及强弱比较 2 共价键 范德华力和氢键对物质性质的影响 3 杂化轨道类型的判断及利用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论对分子 离子立体构型的判断和解释 一 共价键1 共价键的本质和特征共价键的本质是在原子之间形成 电子云的 其特征是共价键具有和和 共用电子
2、对 重叠 饱和性 方向性 基础知识 2 共价键的类型 极性 非极性 单 双 三 头碰头 肩并肩 偏移 偏移 一对 两对 三对 3 键参数 1 键能 原子形成1mol化学键释放的最低能量 键能越 化学键越稳定 2 键长 形成共价键的两个原子之间的 键长越 往往键能越 共价键越稳定 3 键角 在原子数超过的分子中 两个共价键之间的夹角 是描述的重要参数 气态基态 大 核间距 短 大 2 分子立体结构 怎样判断化学键的类型和数目 提示 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 这时形成离子键 2 通过物质的结构式
3、可以快速有效地判断共价键的种类及数目 判断成键方式时 需掌握 共价单键全为 键 双键中有一个 键和一个 键 三键中有一个 键和两个 键 思考 二 分子的立体构型与性质1 杂化轨道理论 1 概念 在外界条件的影响下 原子内部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 能量相近 2 杂化轨道类型与分子立体构型 2 3 4 180 120 109 28 直线形 BeCl2 BF3 平面三角形 四面体形 CH4 重合 对称 不对称 不重合 2 分子的极性 根据中心原子的最外层电子是否可以判断分子的极性 提示分子中的中心原子的最外层电子若全部成键
4、 此分子一般为非极性分子 分子中的中心原子的最外层电子若未全部成键 此分子一般为极性分子 如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 思考 配位键 配位体 空轨道 直线形 平面三角形 5 结构和性质 光学 5 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 具有许多相近的性质 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 A CH4和NH4 是等电子体 键角均为60 B NO3
5、 和CO32 是等电子体 均为平面正三角形结构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2 根据等电子原理 下列各对粒子中 空间结构相似的是 A SO2与O3B CO2与NO2C CS2与NO2D PCl3与BF3 A B 四 分子间作用力与物质性质1 概念 物质分子之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 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 相似的物质 随着的增
6、加 范德华力逐渐 分子的极性越大 范德华力也越大 普遍 范德华力 氢键 组成和结构 相对分子质量 增大 5 氢键 1 形成 已经与的原子形成共价键的 该氢原子几乎为裸露的质子 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 A H B说明 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 电负性很强 氢原子 电负性很强 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 对电离和溶解度等产生影响 方向 饱和 分子内 分子间 升高 下列事实均与氢键的形成有关 试分析其中氢键的类型 1 冰
7、的硬度比一般的分子晶体的大 2 甘油的粘度大 3 邻硝基苯酚20 时在水中的溶解度是对硝基苯酚的0 39倍 4 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 5 氨气极易溶于水 6 氟化氢的熔点高于氯化氢 1 2 5 是分子间氢键 3 4 中邻硝基苯酚 邻羟基苯甲酸存在分子内氢键 对硝基苯酚 对羟基苯甲酸存在分子间氢键 6 中氟化氢存在分子间氢键 氯化氢无氢键 思考 6 相似相溶原理非极性溶质一般能溶于 极性溶质一般能溶于 如果存在氢键 则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大 溶解性 非极性溶剂 极性溶剂 越好 三点说明 1 s轨道与s轨道重叠形成 键时 电
8、子不是只在两核间运动 而是电子在两核间出现的概率增大 2 因s轨道是球形的 故s轨道和s轨道形成 键时 无方向性 两个s轨道只能形成 键 不能形成 键 3 两个原子间可以只形成 键 但不能只形成 键 一个关系键参数与分子性质的关系 一个模型价层电子对互斥模型 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 一个规律同种元素的含氧酸的强弱规律 其酸性具有如下规律 对于同一种元素的含氧酸来说 该元素的化合价越高 其含氧酸的酸性越强 一个公式利用价层电子对互斥理论判断分子的立体结构 中心原子 对ABn型分子 B围绕A成键 则A为中心原子 n值为中心原子结合
9、的原子数 中心原子上的孤电子对数 1 2 a 粒子所带电荷数 xb a 中心原子价电子数 X 与中心原子结合的原子数 b 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 杂化轨道数 键 孤电子对数 2中心原子上的孤电子对的确定 2 2 2 2 1 1 1 1 0 0 0 0 0 2 1 4 4 4 4 4 6 3 5 4 2 6 5 1 4 3 三点提醒氢键应用要注意 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 分子内氢键基本上不影响物质的性质 问题征解某些共价键的键长数据如下表 根据表中有关数据 你能推断出影响共价键键长的
10、因素主要有哪些 其影响的结果怎样 提示原子半径 原子间形成共用电子对数目 形成相同数目的共用电子对 原子半径越小 共价键的键长越短 原子半径相同 形成共用电子对数目越多 键长越短 杂化轨道的类型与常见分子的立体构型一 判断模型 例题1 元素X和元素Y属于同一主族 负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体 其中X的质量分数为88 9 元素X和元素Y可以形成两种化合物 在这两种化合物中 X的质量分数分别为50 和60 1 确定X Y两种元素在周期表中的位置 2 在元素X和元素Y两种元素形成的化合物中 写出X质量分数为50 的化合物的化学式 该分子的中心原子以sp2杂化 是 分子 分子构型为
11、 X 第二周期 A族 Y 第三周期 A族 SO2 极性 V形 3 写出X的质量分数为60 的化合物的化学式 该分子的中心原子以sp2杂化 是 分子 分子构型为 4 由元素氢 X Y三种元素形成的化合物常见的有两种 其水溶液均呈酸性 试分别写出其分子式 并比较酸性强弱 SO3 非极性 平面正三角形 H2SO3 5 由氢元素与X元素形成的化合物中 含有非极性键的是 写分子式 分子构型为V形的是 写分子式 答案 1 X 第二周期 A族 Y 第三周期 A族 2 SO2极性V形 3 SO3非极性平面正三角形 4 H2SO3H2SO4H2SO4 H2SO3 5 H2O2H2O 判断时需注意以下两点 1 价
12、层电子对互斥模型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 当中心原子无孤电子对时 两者的构型一致 当中心原子有孤电子对时 两者的构型不一致 2 价层电子对互斥模型能预测分子的几何构型 但不能解释分子的成键情况 杂化轨道理论能解释分子的成键情况 但不能预测分子的几何构型 两者相结合 具有一定的互补性 可达到处理问题简便 迅速 全面的效果 应用1 按下列要求写出第二周期非金属元素组成的中性分子的化学式及中心原子的杂化方式 电子对立体构型 平面正三角形分子 分子式 杂化方式是 电子对立体构型 三角锥形分子 分子式 杂化方式是 电子对立体构型 正四面体形
13、分子 分子式 杂化方式是 电子对立体构型 解析第二周期非金属元素有B C N O F 在BF3中成键电子对有3对 孤电子对为0 所以电子对立体构型为平面三角形 分子构型也为平面正三角形 中心原子采取sp2杂化 在NF3中成键电子对有3对 孤电子对有1对 所以电子对立体构型为四面体形 分子构型为三角锥形 中心原子采取sp3杂化 在CF4中 成键电子对有4对 没有孤电子对 所以电子对立体构型为正四面体形 分子构型也为正四面体形 中心原子采取sp3杂化 答案 BF3sp2平面正三角形 NF3sp3正四面体形 CF4sp3正四面体形 不同微粒间相互作用的比较1 三种化学键的比较 2 范德华力 氢键 共
14、价键的比较 例题2 短周期的5种非金属元素 其中A B C的特征电子排布可表示为 A asa B bsbbpb C csccp2c D与B同主族 E在C的下一周期 且是同周期元素中电负性最大的元素 回答下列问题 1 由A B C E四种元素中的两种元素可形成多种分子 下列分子 BC2 BA4 A2C2 BE4 其中属于极性分子的是 填序号 回答下列问题 1 由A B C E四种元素中的两种元素可形成多种分子 下列分子 BC2 BA4 A2C2 BE4 其中属于极性分子的是 填序号 2 C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高 其原因是 3 B C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂 其分子
15、式为 DE4在前者中的溶解性 填 大于 或 小于 在后者中的溶解性 4 BA4 BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为 填化学式 2 C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高 其原因是 3 B C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂 其分子式为 DE4在前者中的溶解性 填 大于 或 小于 在后者中的溶解性 4 BA4 BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为 填化学式 5 A C E三种元素可形成多种含氧酸 如AEC AEC2 AEC3 AEC4等 以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为 填化学式 解析由五种元素为短周期非金属元素 以及s轨道最多可容纳2个电子可得 a 1 b c 2 即A为H元
16、素 B为C元素 C为O元素 由D与B同主族 且为非金属元素得D为Si元素 由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl元素 1 分别为CO2 CH4 H2O2 CCl4 其中H2O2为极性分子 其他为非极性分子 2 C的氢化物为H2O H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因 3 B A两元素组成苯 C A两元素组成水 两者都为常见的溶剂 SiCl4为非极性分子 易溶于非极性溶剂苯中 4 BA4 BE4 DE4分别为CH4 CCl4 SiCl4 三者组成和结构相似 相对分子质量逐渐增大 分子间作用力逐渐增强 故它们的沸点顺序为SiCl4 CCl4 CH4 5 这四种酸分别为HClO HClO2 HClO3 HClO4 含氧酸的通式可写为 HO mROn m 1 n 0 n值越大 酸性越强 故其酸性由强到弱的顺序为HClO4 HClO3 HClO2 HClO 答案 1 2 H2O分子间可形成氢键 3 C6H6H2O大于 4 SiCl4 CCl4 CH4 5 HClO4 HClO3 HClO2 HClO 1 在对物质性质进行解释时 是用化学键知识解释 还是用范德华力或氢键
