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1、第二章 分子结构与性质轻松学教材一共价键键1.共价键键的本质质及特征共价键键的本质质是在原子之间间形成共用电电子对对,其特征是具有饱饱和性和方向性2.共价键键的类类型(1)按成键键原子间间共用电电子对对的数目分为单键为单键 双键键三键键(2)按共用电电子对对是否偏移分为为极性键键非极性键键(3)按原子轨轨道的重叠方式分为为键键键键,前者的电电子云具有轴对轴对 称性,后者的电电子云具有镜镜像对对称性4.等电电子原理原子总总数相同价电电子总总数相同的分子具有相似的化学键键特征,它们们的许许多性质质相近二分子的空间结间结 构1.价层电层电 子对对互斥模型的两种类类型价层电层电 子对对互斥模型说说明的
2、是价层电层电 子对对的空间间构型,而分子的空间间构型指的是成键电键电 子对对空间间构型,不包括孤对电对电 子(1)当中心原子无孤对电对电 子时时,两者的构型一致;(2)当中心原子有孤对电对电 子时时,两者的构型不一致2.杂杂化轨轨道理论论当原子成键时键时 ,原子的价电电子轨轨道相互混杂杂,形成与原轨轨道数目相等且能量相同的杂杂化轨轨道杂杂化轨轨道数不同,轨轨道间间的夹夹角不同,形成分子的空间间构型不同3.价层电层电 子对对互斥模型杂杂化轨轨道理论论与分子空间间构型的关系4.配合物理论简论简 介(1)配位键键的形成条件提供共用电电子对对的原子有孤对电对电 子,接受共用电电子对对的原子有空轨轨道(
3、2)配位化合物定义义:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为为配体)以配位键结键结 合形成的化合物组组成:如对对于OH,中心原子为为Ag,配体为为NH3,配位数为为2三分子的性质质1.范德华华力氢键氢键 及共价键键比较较特别别提醒:有氢键氢键 的分子间间也有范德华华力,但有范德华华力的分子间间不一定有氢键氢键 一个氢氢原子只能形成一个氢键氢键 ,这这就是氢键氢键 的饱饱和性氢键氢键 主要影响物质质的物理性质质2.分子的极性(1)极性分子:正电电中心和负电负电 中心不重合的分子(2)非极性分子:正电电中心和负电负电 中心重合的分子3.溶解性(1)“相似相溶”的规规律:非极性溶质质一般能溶于非极
4、性溶剂剂,极性溶质质一般能溶于极性溶剂剂若存在氢键氢键 ,则则溶剂剂和溶质质之间间的氢键氢键 作用力越大,溶解性越好(2)“相似相溶”还还适用于分子结结构的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显显减小4.手性具有完全相同的组组成和原子排列的一对对分子,如左手和右手一样样互为镜为镜 像,在三维维空间间里不能重叠的现现象5.无机含氧酸分子的酸性无机含氧酸可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则则n值值越大,R的正电电性越高,使ROH中O的电电子向R偏移,在水分子的作用下越易电电离出H+,酸性越强,如HClOHClO2HClO3H2SO3解析:根据氢氢化物化学式H2X和X的质质量分数
5、可推知,X的相对对原子质质量为为16,则则X为为O,Y为为S,则则其氧化物分别为别为 SO2SO3,根据杂杂化轨轨道理论论易确定其分子构型极性三种元素组组成的化合物为为H2SO3H2SO4,由无机含氧酸的判断知酸性:H2SO4H2SO3方法归纳归纳 :根据分子构型可以判断分子的极性,但必须须注意键键对对极性的影响例如,同是直线线形的O=C=O和HCN,前者为为非极性分子,后者为为极性分子;同是四面体形的CH4和CH3Cl,前者为为非极性分子,后者为为极性分子聚焦3 微粒间作用力及其对物质性质的影响【例3】 ABCD四种元素处处于同一短周期,在同族元素中,A的气态氢态氢 化物的沸点最高,B的最高
6、价氧化物对应对应 的水化物的酸性在同周期中是最强的,C的电负电负 性介于AB之间间,D与B相邻邻(1)C的原子的价电电子排布式为为_(2)在B的单质单质 分子中存在_个键键,_个键键(3)已知B的气态氢态氢 化物很容易与H+结结合,B原子与H+间间形成的键键叫_,形成的离子空间间构型为为_,其中B原子采取的杂杂化方式是_2s22p421配位键正四面体形sp3杂化(4)在ABCD四种元素形成的电电子数相同的四种氢氢化物中沸点最低的是_(写分子式),其沸点显显著低于其他三种氢氢化物的原因是_ CH4分子间间只有范德华华力没有氢键氢键 ,而NH3H2OHF分子间间还还存在氢键氢键CH4解析:根据题给
7、题给 信息,A为为短周期元素,其气态氢态氢 化物的相对对分子质质量在同族元素氢氢化物中不是最大的,而沸点最高,说说明A的氢氢化物可形成氢键氢键 ,故A可能是NOF中的一种,则则ABCD为为第二周期元素,B的最高价氧化物对应对应 的水化物的酸性在同周期中是最强的,则则B为为N,C的电负电负 性介于AB之间间,则则C为为O,A为为F;D与B相邻邻,则为则为 碳(1)主族元素的价电电子指最外层电层电 子,排布式为为2s22p4;(2)B单质单质 即N2,其结结构式为为NN,三键键中有一个键键,2个键键;(3)NH3分子中N原子上有一对对孤对电对电 子,可与H+以配位键结键结合成NH+4,据价层电层电
8、 子对对互斥模型该该微粒为为正四面体形,其中N的杂杂化方式为为sp3杂杂化(4)F的氢氢化物只有HF一种,电电子数为为10,其他有10个电电子的氢氢化物分别别是NH3H2OCH4,其中CH4沸点最低,因为为只有CH4,分子间间不能形成氢键氢键 ,其他三种分子间间均形成氢键氢键 ,故它们们的氢氢化物沸点显显著高于CH4聚焦4 键的极性和分子极性【例4】 NH3和H2S是由极性键键构成的极性分子,而CO2与CCl4则则是由极性键键构成的非极性分子,根据上述事实实可推断出ABn分子是非极性分子的经验经验 性规规律应应是( )A.在ABn分子中,A原子最外层电层电 子全部参与成键键B.分子中不含有氢氢
9、原子C.分子中每个共价键键的键长键长 都应应相等D.在ABn分子中,A的相对对原子质质量应应小于B的相对对原子质质量解析:判断ABn型分子的极性,除根据键键的极性及分子空间间构型外,还还可根据中心原子(A)有无孤对电对电 子判断,也可根据中心原子(A)的最外层电层电 子是否全部成键键来判断CO2CH4分子中,中心C原子有4个价电电子,表现现+4价,即4个价电电子全部参与成键键,分子结结构对对称,为为非极性分子;NH3H2S分子中,中心原子NS原子分别别有5个6个价电电子,分别别表现现-3-2价,即价电电子没有全部参与成键键,分子结结构不对对称,为为极性分子答案:A聚焦5 配合物理论论【例5】
10、下列化合物中不存在配位键键的是( )A.NH4Cl B.CuSO45H2OC.Ag(NH3)2NO3 D.C2H5OH解析: 中均存在配位键键,CuSO45H2O中也存在H2O中的氧提供孤对电对电 子,Cu2+提供空轨轨道的配位键键,但C2H5OH中不存在配位键键答案:D高效作业1.下列说说法中不正确的是( )A.键键比键键重叠程度大,形成的共价键键强B.两个原子之间间形成共价键时键时 ,最多有一个键键C.气体单质单质 中,一定有键键,可能有键键D.N2分子中有一个键键,2个键键答案:C解析:从原子轨轨道的重叠程度看,键轨键轨 道重叠程度比键键重叠程度小,故键稳键稳 定性低于键键,A项项正确;
11、根据电电子云有形状和成键时键时 的重叠原则则,两个原子形成的共价键键最多只有一个键键,可能没有键键,也可能有1个或2个键键,B正确;稀有气体为单为单 原子分子,不存在化学键键,故C项错误项错误 2.若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键键的孤对电对电 子,运用价层电层电 子对对互斥模型,下列说说法正确的是( )A.若n=2,则则分子的立体结结构为为V形B.若n=3,则则分子的立体结结构为为三角锥锥形C.若n=4,则则分子的立体结结构为为正四面体形D.以上说说法都不正确答案:C解析:若中心原子A上没有未用于成键键的孤对电对电 子,则则根据斥力最小的原则则,当n=2时时,分子结结构为为直线线形
12、;n=3时时,分子结结构为为平面三角形;n=4时时,分子结结构为为正四面体形3.Co(+3价)的八面体配合物CoClmnNH3,若1 mol配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀,则则mn的值值是( )A.m=1,n=5B.m=3,n=4C.m=5,n=1D.m=4,n=5答案:B解析:由1 mol配合物生成1 mol AgCl知道1 mol配合物电电离出1 mol Cl-,即配离子显显+1价,外界有一个Cl-,又因为为Co显显+3价,所以CoClm-1nNH3+中有两个Cl-,即m=3,又因为为是八面体,所以n=6-2=44.下列分子中画横线线的原子的杂杂化轨轨道类类型属于sp杂
13、杂化的是( )A.CH4B.C2H4C.C2H2D.NH3答案:C解析:本题题考查查了杂杂化轨轨道理论论的有关知识识CH4分子中碳原子的杂杂化轨轨道是由一个2s轨轨道和三个2p轨轨道重新组组合而成,属sp3杂杂化,C2H4分子中碳原子的杂杂化属sp2杂杂化,C2H2分子中的碳原子的原子轨轨道发发生的是sp杂杂化,NH3分子中的N原子的原子轨轨道发发生的是sp3杂杂化5.下列叙述正确的是( )A.NH3是极性分子,分子中N原子处处在3个H原子所组组成的三角形的中心B.CCl4是非极性分子,分子中C原子处处在4个Cl原子所组组成的正方形的中心C.H2O是极性分子,分子中O原子不处处在2个H原子所连
14、连成的直线线的中央D.CO2是非极性分子,分子中C原子不处处在2个O原子所连连成的直线线的中央答案:C解析:NH3是三角锥锥形的极性分子,A错错;CCl4是以C原子为为中心的正四面体形结结构,B错错;CO2是C原子在2个O原子中央的直线线形分子,D错错;而水分子是O在两个H中间间的V形分子,即 ,故选选C6.已知某些共价键键的键键能,试试回答下列问题问题 :共价键键键键能/(kJmol1)共价键键键键能/(kJmol1)HH436.0OH462.8ClCl242.7NN946CH413.4HCl431.6(1)HH键键的键键能为为什么比ClCl键键的键键能大?(2)已知H2O在2 000 时时
15、有5%的分子分解,而CH4在1 000 时时可以完全分解为为C和H2,试试解释释其中的原因(3)试试解释释氮气为为什么能在空气中稳稳定存在答案:(1)因为H原子半径比Cl原子小,HH键键长比ClCl键键长短,故键能大(2)CH4分子不如H2O稳定,因为OH键键能大于CH键键能(462.8 kJmol-1413.4kJmol-1)(3)因为NN键能大,故分子的稳定性强7.2001年诺贝诺贝 尔化学奖获奖获 得者在“手性催化氢氢化反应应”“手性催化氧化反应应”领领域作出突出贡贡献在有机物A分子中,带带“*”碳原子连连接着四个不同的原子或原子团团,这这种碳原子称为为手性碳原子凡有一个手性碳原子的物质
16、质一定具有光学活性(1)如上所示的有机物A发发生下列反应应后其生成物也有光学活性的是( )与乙酸发发生酯酯化反应应与NaOH水溶液共热热与新制氢氢氧化铜铜反应应在催化剂剂存在下与H2作用在催化剂铜剂铜 或银银存在的条件下被空气氧化A.全部B.C.D.只有D(2)下列分子中,没有光学活性的是_,含有两个手性碳原子的是_A.乳酸 CH3CHOHCOOHB.甘油 CH2OHCHOHCH2OHC.脱氧核糖CH2OHCHOHCHOHCH2CHOD.核糖CH2OHCHOHCHOHCHOHCHOBC(3)有机物Y分子式为为C4H8O3,它有多种同分异构体其中属于多羟羟基醛醛,且分子中只有一个手性碳原子的异构体有数种,请请写出它们们的结结构简简式,并标标出手性碳原子解析:(1)与乙酸发发生酯酯化反应时应时 ,醇羟羟基反应应后,原手性碳原子连连2个CH3COOCH2;与NaOH水溶液共热时酯热时酯 基水解,原手性碳原子连连2个HOCH2;在催化剂剂存在下与H2作用,CHO变变成CH2OH;在催化剂铜剂铜 或银银存在的条件下被空气氧化时时,CH2OH变变成CHO;以上情况下所得产产物均无手性碳原子,无光学
