专题05分子结构与性质-2021-2022学年高二化学疑难剖析与突破（人教版2019选择性必修2）【学科网名师堂】.docx

1、专题05 分子结构归纳与练习【重点归纳】一、共价键1共价键的类型(1)根据共用电子对是否偏移，共价键分为极性键和非极性键。(2)根据共用电子对数，共价键分为单键、双键、三键。(3)根据原子轨道的重叠方式不同，可分为键(头碰头重叠)和键(肩并肩重叠)。(4)配位键是一种特殊的共价键。它是成键元素原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道。2共价键的特征(1)共价键的饱和性：按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子

2、。共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。(2)共价键的方向性：共价键形成时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠，而且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现概率越大，形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都有一定的形状，所以要取得最大重叠，共价键必然有方向性。共价键的方向性决定了分子的立体构型。3共价键的参数(1)键参数对分子性质的影响(2)键参数与分子稳定性的关系：键长越短，键能越大，分子越稳定。4共价键的存在(1)非金属单质分子(稀有气体除外)。如：O2、F2、H2、C60等。(2)非金属元素形成的化合物中。如：H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。(3)某

3、些金属与非金属形成的化合物中。如：BeCl2、HgCl2、AlCl3等。(4)部分离子化合物中。如：Na2O2、NaOH、Na2SO4、NH4Cl等。5.共价键的强弱(1)由原子半径和共用电子对数判断：成键原子的半径越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有共价键的分子越稳定。如原子半径：FClBrHClHBrHI，稳定性：HFHClHBrHI。(2)由键能判断：共价键的键能越大，表示破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。(3)由键长判断：共价键的键长越短，破坏共价键消耗的能量越多，则共价键越牢固。6.配位化合物（1）配位键：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。常用“

4、”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH可表示为HNHHH，在NH中，虽然有一个NH键形成过程与其他3个NH键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag形成2个配位键；Cu2形成4个配位键等。（2）组成：把金属离子(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称为配位化合物，简称配合物。如Cu(NH3)4SO4、Ag(NH3)2OH、NH4Cl等均

5、为配合物。中心离子是提供空轨道接受孤电子对的离子，一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3、Ag、Cu2、Zn2等；配体是提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl、NH3、H2O等，配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子，配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等；配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。如Fe(CN)64中Fe2的配位数为6。（3）形成条件：成键原子一方能提供孤电子对，如分子有NH3、H2O、HF、CO等，离子有Cl、OH、CN、SCN等；成键原子另一方能提供空轨道，如H、Al3、B及过渡金属的原子或离子。78电

6、子稳定结构(1)分子中若含有氢元素，则氢原子不能满足8电子稳定结构。(2)某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8，则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构。如C原子最外层电子数为4，CO2中C为4价，二者之和为8；O原子最外层电子数为6，CO2中O为2价(绝对值是2)，二者之和为8，则CO2分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构；N原子最外层5个电子，NO2中，N为4价，二者之和为9，故N原子不满足最外层8电子稳定结构；B原子最外层3个电子，BF3中，B为3价，二者之和为6，故B原子不满足最外层8电子稳定结构。二、分子的立体构型1.价层电子对互斥理论(1)理论要点：价层电子对互斥模型

7、认为，在一个共价分子中，中心原子周围电子对排布的立体构型主要决定于中心原子的价电子层中电子对的数目。所谓价层电子对包括成键的电子对和未成键的孤电子对。价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能地远些，这样电子对彼此之间的排斥力最小，整个分子最为稳定。(2)判断分子中的中心原子上的价层电子对数的方法：对ABx型分子或AB型离子，其价层电子对数的判断方法为n(中心原子的价电子数每个配位原子提供的价电子数xm)。注意氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子；若为分子，电荷数为0；c.若为阳离子，则减去电荷数，如NH的n4；d.若为阴离子，则加上电荷数，如SO的n

8、4。中心原子上的孤电子对数(axb)，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。如SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b2，所以SO2中的中心原子S上的孤电子对数(622)1。(3)价层电子对互斥理论与分子构型：价层电子对互斥构型是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子

9、对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致。常见的分子立体构型有直线形、V形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。价层电子对数键电子对数中心原子上的孤电子对数VSEPR模型名称分子立体构型实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O2.杂化轨道理论(1)杂化轨道概念：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：杂化类型杂化轨

10、道数目杂化轨道间夹角分子立体构型实例sp2180直线形BeCl2sp23120平面三角形BF3sp3410928四面体形CH4(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键个数。代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型CO2022spCH2O033sp2CH4044sp3SO2123sp2NH3134sp3H2O224sp3（4）中心原子杂化轨道类型和分子立体构型的相互判断：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轨道类型分子立体构型实例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H

11、2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体CH43.等电子原理原子总数、价电子总数均相同的分子或离子具有相似的化学键特征，等电子体具有相似的杂化类型，相同的立体构型，等电子体物理性质相似，化学性质不同。常见等电子体如下：微粒通式价电子总数立体构型CO2、SCN、NO、NAX216e直线形CO、NO、SO3AX324e平面三角形SO2、O3、NOAX218eV形SO、POAX432e正四面体PO、SO、ClOAX326e三角锥形CO、N2AX10e直线形CH4、NHAX48e正四面体三、分子的性质1.极性分子和非性分子（1）只由非极性键构成或不含共价键的分子(

12、O3除外)一定是非极性分子；只含有极性键的分子可能是极性分子也可能是非极性分子；含有非极性键的分子也可能是极性分子；极性分子一定含有极性键，也可能含有非极性键等，这些说法应准确理解。（2）以极性键结合的多原子分子中，有些属于极性分子，有些属于非极性分子，这取决于分子中各键的空间排列，而键角是决定分子立体构型的因素之一。三原子分子CO2、CS2及四原子分子C2H2，虽然都含有极性键，但分子中键角均为180，因电荷分布完全对称，所以是非极性分子。而同样是三原子分子的H2O、H2S、HCN等分子，由于电荷分布不对称，都是极性分子。（3）看分子的对称性，如CH4分子的正四面体形和BF3分子的平面正三角

13、形都是完全对称的立体构型，虽然分子中有极性键，键有极性，但分子立体构型的对称性从整体看，键的极性相互抵消，分子没有极性。而CHCl3、NH3等分子因分子立体结构不对称而为极性分子。（4）分子内中心原子的化合价绝对值(或可理解为共价单键数目，一个双键看作两个单键)等于其主族序数(即最外层电子数)时，分子为非极性分子，如BF3、CH4、CO2、PCl5、SiCl4、SO3、BeCl2等均为非极性分子，其他的如NO2、CO、SO2、NH3、NF3等为极性分子。（5）分子内中心原子的最外层无孤电子对(非共用电子对)时，分子为非极性分子，如CO2、CS2、BeCl2、CCl4、BCl3、PCl5等均为非

14、极性分子。另外，上述分子中除了BeCl2、BCl3、PCl5分子外，其余的分子中所有成键原子的最外层均达8个电子的稳定结构。而BeCl2分子中的Be原子最外层只有4个电子，BCl3分子中的B原子最外层只有6个电子，PCl5分子中P原子的最外层电子肯定超过8个，但它们都能稳定存在，说明原子通过得失电子或共用电子对而达到稳定结构时不一定都要满足最外层2个电子或8个电子的饱和结构。2.范德华力和氢键(1)范德华力：物质分子间普遍存在的一种相互作用力称为范德华力。范德华力比化学键的键能小约12个数量级。(2)氢键：由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢原子)与另一个电负性很强的原子

15、(如水分子中的氧原子)之间的作用力。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的增多，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。4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CHCH3OHCO5无机含氧酸

16、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ROH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：HClOHClO2HClO3氢键范德华力影响强度的因素随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于AHB，A、B的电负性越大、B原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质，如熔、沸点：F2Cl2Br2I2，CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3。分子内氢键使物质的熔、沸点降低影响

17、分子的稳定性；共价键键能越大，分子稳定性越强【典例演练】例题1(1)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为_，其中氧原子的杂化方式为_。(2)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是_对，分子的立体构型为_；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_；SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为_；该结构中SO键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为_(填图中字母)，该分子中含有_个键。(3)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子

18、的球棍模型，写出相应的化学式：_；_。(4)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。平面三角形分子_，三角锥形分子_，四面体形分子_。【解析】(1)OF2分子中O与2个F原子形成2个键，O原子还有2对孤电子对，所以O原子的杂化方式为sp3，空间构型为V形。(2)SO2分子中硫原子价电子排布式为3s23p4，价层电子对数是3对，分子的立体构型为V形；SO3气态为单分子，该分子中硫原子的杂化轨道类型为sp2杂化；SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中硫原子形成4个键，该结构中硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中SO键长有两类，一类如图中a所示，含有双键的成分键能大，键长较短，另

19、一类为配位键，为单键，键能较小；由题给结构分析该分子中含有12个键。(3)AB3型分子，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的或者有一成单电子的呈三角锥形，所以化学式分别是CH、CH或CH3。(4)第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。【答案】(1)V形sp3(2)3V形sp2杂化sp3杂化a12(3)CHCH或CH3(4)BF3NF3CF4例题2下表中实线是元素周期表的部分边界，其中上边界并未用实线标出。根据信息回答下列问题：(1)周期表中基态Ga原子的最外层电子排布式为_。(2)Fe元素位于周期表的_分区；

20、Fe与CO易形成配合物Fe(CO)5，在Fe(CO)5中铁的化合价为_；已知：原子数目和电子总数(或价电子总数)相同的微粒互为等电子体，等电子体具有相似的结构特征。与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为_和_(填化学式)。(3)在CH4、CO、CH3OH中，碳原子采取sp3杂化的分子有_。(4)根据VSEPR理论预测ED离子的立体构型为_。B、C、D、E原子相互化合形成的分子中，所有原子都满足最外层8电子稳定结构的分子式为_(写2种)。【解析】配合物Fe(CO)5中铁原子是中心原子，一氧化碳是配体，铁的化合价是0价。10个价电子的双原子分子、离子分别是N2、CN。CO的结构式与N2相似。形成

21、4个单键的C原子采取sp3杂化。由A、B、C、D、E在元素周期表中的位置可知，它们分别是H、C、N、O、Cl。ClO中1个Cl原子结合4个氧原子，是正四面体形。B、C、D、E原子相互化合形成的分子中，所有原子都满足最外层8电子稳定结构的有CO2、NCl3、CCl4等。【答案】(1)4s24p1(2)d0N2CN(3)CH4、CH3OH(4)正四面体形CO2、NCl3、CCl4(任写2种即可)例题3从原子、分子水平上帮助我们认识物质构成的规律：以微粒之间不同的作用力为线索，研究不同类型物质的有关性质；从物质结构决定性质的视角预测物质的有关性质。(1)下列说法正确的是_(填序号)。A元素电负性由大

22、到小的顺序为FONB一个苯分子含3个键和6个键C第一电离能的大小为BrSeAs(2)根据等电子体原理，羰基硫(OCS)分子的结构式应为_。光气(COCl2)分子内各原子最外层都满足8电子稳定结构，则光气分子的立体构型为_(用文字描述)。(3)Cu2基态的电子排布式为_。向硫酸铜溶液中加入过量氨水，然后加入适量乙醇，溶液中会析出深蓝色的Cu(NH3)4SO4晶体，该物质中配位原子的杂化方式为_。【解析】(1)同一周期随原子序数的递增，电负性依次增大，A项正确；苯分子中不存在C=C键，只存在一个大键，B项错误；As属于A族，属于特殊情况，应该为BrAsSe，C项错误。(2)羰基硫与CO2是等电子体

23、，结构式类似于CO2；根据各原子的成键特点，可知光气中存在C=O键，碳原子采取sp2杂化，立体构型为平面三角形。(3)Cu2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或Ar3d9。Cu(NH3)42中配位原子氮原子形成4个键，采取sp3杂化。【答案】(1)A(2)O=C=S平面三角形(3)1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9)sp3杂化【单元过关】1.现有如下各说法：在水中氢、氧原子间均以化学键相结合；金属和非金属化合形成离子键；离子键是阳离子、阴离子的相互吸引；根据电离方程式：HCl=HCl，判断HCl分子里存在的离子键；H2分子和Cl2分子的反应过程是H2、Cl2分子

24、里共价键发生断裂生成H、Cl原子，而后H、Cl原子形成离子键的过程；任何物质内都存在化学键。上述各种说法正确的是()A正确 B都不正确 C正确，其他不正确 D仅不正确2.下列关于丙烯(CH3CH=CH2)的说法正确的是()A丙烯分子有8个键，1个键B丙烯分子中3个碳原子在同一直线上C丙烯分子不存在非极性键D丙烯分子中的所有原子均在同一平面上3.下列说法中正确的是()ANO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构BP4和CH4都是正四面体分子且键角都为10928CNH的电子式为，离子呈平面正方形结构DNH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的

25、排斥作用较强4.有关甲醛()、苯、二氧化碳及水的说法中不正确的是()A苯与B3N3H6互为等电子体，且分子中原子共平面B甲醛、苯和二氧化碳中碳原子均采用sp2杂化C苯、二氧化碳是非极性分子，水和甲醛是极性分子D水的沸点比甲醛的高得多，是因为水分子间能形成氢键，而甲醛分子间不能形成氢键5.下列关于SO2与CO2分子的说法正确的是()A都是直线形结构B中心原子都采取sp杂化CS原子和C原子上都没有孤电子对DSO2为V形结构，CO2为直线形结构6.下列分子中既存在键,又存在非极性键的是()A.HCNB.H2OC.HCHOD.苯7.已知次氯酸分子的结构为HOCl,下列有关说法中正确的是()A.O原子采

26、取sp杂化 B.OH键的极性比OCl键的强C.该分子为直线形分子 D.该分子为非极性分子8.由X、Y两种元素组成的某种化合物分子中,若X原子以sp3杂化成键,则该分子所对应的空间构型可能为()A.B.YXY(直线形) C.D.9.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60B.NO3-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10.据科学家报道,大气中

27、存在一种潜在的温室气体SF5CF3,虽然其数量有限,但它是已知气体中吸热能力最强的气体。下列关于SF5CF3的说法正确的是()A.分子中有键也有键 B.所有原子在同一平面内C.CF4与CH4都是正四面体结构D.0.1 mol SF5CF3分子中电子数为8 mol11.第A族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子,其立体结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时,分子结构如图所示,下列关于RCl5分子的说法中不正确的是()A. 分子中5个RCl键的键能不都相同 B. B.键角(ClRCl)有90、120、180几种C.RCl5受热后会分解生成分子立体结构呈三角锥形的RCl3 D.每个原子都达到8

28、电子稳定结构13.砷是氮族元素,黄砷(As4)是其一种单质,其分子结构与白磷(P4)相似,下列关于黄砷与白磷的比较叙述正确的是()A.分子中共价键的键角均为10928B.黄砷中共价键的键能大于白磷C.黄砷分子的极性大于白磷D.黄砷的熔点高于白磷12.下列现象与氢键有关的是()NH3的熔、沸点比第A族相邻元素的氢化物的高小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶冰的密度比液态水的密度小尿素的熔、沸点比醋酸的高邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低NH3分子加热难分解A.B. C.D.14.原子序数依次增大的短周期主族元素W、X、Y、Z和M中,W的最外层电子数为其周期数的两倍;X和Z的A2B型氢化物均

29、为V形分子,Y的+1价离子比M的-1价离子少8个电子。根据以上叙述,下列说法中正确的是()A.上述四种元素的原子半径大小为WXYZ“P,键长越长,键能越小,故B项错误;都为非极性分子,分子极性相同,故C项错误;形成的晶体都为分子晶体,相对分子质量越大,分子间作用力越强,则熔点越高,故D项正确。14.C【解析】原子序数依次增大的短周期元素W、X、Y、Z和M中,W的最外层电子数为其周期数的2倍,则W只能有2个电子层,最外层电子数为4,故W为碳元素;X和Z的A2B型氢化物均为V形分子,X为氧元素,Z为硫元素;Y的+1价离子比M的-1价离子少8个电子,Y为钠元素,M为氯元素。同周期元素随原子序数逐渐增

30、大,原子半径逐渐减小,同主族元素电子层数越多,原子半径越大,故原子半径:NaSClCO,即XWMZ（3）CuCl；4（4）sp2、sp3；cdegh（5）Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物（或配离子） PH3（或 AsH3等合理答案）；NH3、 H2O 分子中 N、 O 原子的孤电子对数分别是 1、2，孤电子对数越多，对成键电子对的排斥力越强，键角越小 【解析】（1）Cu为29号元素，核外电子排布为：Ar3d104s1（具有3d能级的全满稳定结构）。（2）Fe和Cu第一电离能都是失去4s上的一个电子需要失去的能量，Fe的4s上是一对电子，Cu的4s上是一个单电子，所以Fe失去4s上的电子需要

31、额外拆开成对电子消耗能量，所以第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是：I1(Fe)I1(Cu)。（3）晶胞图中，Cl占据晶胞的8个顶点和6个面心，有：818+612=4个，Cu都在晶胞内有4个，所以化学式为CuCl。（4）配离子B中有形成4个单键的C，还有形成一个双键的C，所以是sp3和sp2杂化。根据图示，其中存在用表示的配位键，碳碳之间的非极性键，大量的极性键，单键都是键，双键是键加键。所以答案为cdegh。注意：氢键不是化学键，本题不用讨论。（5）化合物A难溶于水，但易溶于氨水，其原因只可能是其中的Cu+和氨水中的NH3形成了配离子。等电子体的要求是原子数和价电子数都相同，所以最好的方法是进行同主族元素代换，所以答案为PH3等。NH3和H2O的中心原子都是sp3杂化，但是N有一个孤电子对，O有两个孤电子对，所以O对成键电子对的压迫应该强于N对成键电子对的压迫，所以NH3的键角大于H2O的键角。