2020届一轮复习新课改省份专版8-3认识层面分子结构与性质学案

2020届一轮复习新课改省份专版8-3认识层面分子结构与性质学案

第3课时　认识层面——分子结构与性质 知识点一　离子键与共价键 ‎1．离子键 ‎(1)概念：带相反电荷离子之间的相互作用。‎ ‎(2)成键粒子：阴、阳离子。‎ ‎(3)成键实质：阴、阳离子间的静电作用。‎ ‎(4)成键条件：非金属性强的元素与金属性强的元素经得失电子形成离子键。‎ ‎(5)存在：离子键存在于离子化合物中，如：NaCl、KCl、NaOH、NH4Cl等。‎ ‎(6)电子式：由阳离子和阴离子组成离子化合物的电子式，如：MgCl2： ‎ ‎2．共价键 ‎(1)本质和特征 共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。‎ ‎(2)分类 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 键 原子轨道“头碰头”重叠 键 原子轨道“肩并肩”重叠 形成共价键的电子对是否偏移 极性键 共用电子对发生偏移 非极性键 共用电子对不发生偏移 原子间共用电子对的数目 键 原子间有一对共用电子对 键 原子间有两对共用电子对 键 原子间有三对共用电子对 ‎(3)σ键和π键判断的一般规律 共价单键是σ键，共价双键中含有个σ键，个π键；共价三键中含有个σ键，个π键。‎ ‎(4)键参数 ‎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 键能越，键长越，分子越稳定。‎ ‎(5)等电子原理 ‎①含义：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，它们的许多性质相近，如CO和N2。‎ ‎②常见的等电子体归纳 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、SCN－、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 ‎3．电子式 ‎(1)电子式的书写 概念：在元素符号周围，用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子 粒子的 种类 电子式的表示方法 注意事项 举例 原子 元素符号周围标有价电子 价电子少于4时以单电子分布，多于4时多出部分以电子对分布 ‎·‎ 阳 离 子 单 核 离子符号 右上方标明电荷 Na＋‎ 多 核 元素符号紧邻铺开，周围标清电子分布 用“[　]”，并标明电荷 阴 离 子 单 核 用“[　]”，右上方标明电荷 元素符号周围合理分布价电子及所得电子 多 核 元素符号紧邻铺开，合理分布价电子及所得电子 相同原子不得加和，用“[　]”，右上方标明电荷 单 质 及 化 合 物 离子 化合 物 用阳离子电子式和阴离子电子式组成 同性不相邻，离子合理分布 单质 及共 价化 合物 各原子紧邻铺开，标明价电子及成键电子情况 原子不加和，无“[　]”，不标明电荷 ‎ ‎ ‎(2)电子式书写的常见错误 内容 实例 错误1‎ 漏写未参与成键的电子  错误2‎ 化合物类型不清楚，漏写或多写[　]及错写电荷数 错误3‎ 书写不规范，错写共用电子对 错误4‎ 不考虑原子间的结合顺序 错误5‎ 不考虑原子最外层有几个电子，均写成8电子结构 错误6‎ 不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写 ‎[对点训练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2018·全国卷Ⅱ)钠与N、O、Cl分别形成的化合物中只含有离子键(×)‎ ‎(2)(2018·全国卷Ⅲ)1 mol乙烷和1 mol乙烯中，化学键数相同(×)‎ ‎(3)(2018·全国卷Ⅲ)Na2O2与ClO2均含有非极性共价键(×)‎ ‎(4)(2018·江苏高考)由Na、O组成的化合物中均不含共价键(×)‎ ‎(5)(2017·天津高考)氢元素与其他元素可形成共价化合物或离子化合物(√)‎ ‎(6)(2016·江苏高考)由钠、氟两种元素组成的化合物是离子化合物(√)‎ ‎(7)乙炔分子中既有非极性键又有极性键，既有σ键又有π键(√)‎ ‎(8)σ键可以绕键轴旋转，π键不能绕键轴旋转(√)‎ ‎(9)在任何情况下，都是σ键比π键强度大(×)‎ ‎(10)ss σ键与sp σ键的电子云形状对称性相同(√)‎ ‎2．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(HCN)。只有σ键的是________________(填序号，下同)；既有σ键，又有π键的是__________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是________；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________；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_____________________________________________________。‎ 答案：①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　⑦　①③⑤⑥⑧⑨　‎ ‎②④⑤⑥⑧⑨‎ ‎3．书写下列物质的电子式。‎ ‎(1)(2018·天津高考)Mg(OH)2的电子式为_________________________________；‎ ‎(2)(2017·天津高考)NaOH的电子式为________________________________________；‎ ‎(3)(2017·海南高考)PH3的电子式为___________________________________________；‎ ‎(4)(2016·全国卷Ⅱ)联氨(N2H4)的电子式为______________________________；‎ ‎(5)(2015·全国卷Ⅰ)硼氢化钠(NaBH4)的电子式为______________________；‎ ‎(6)(2014·全国卷)光气的化学组成为COCl2，每个原子均达到8电子稳定结构，其电子式为________________________________________________________________________。‎ 知识点二　化学键与物质类别的关系　分子间作用力与氢键　　　　　　　　　　‎ ‎1．离子化合物与共价化合物的比较和判断 ‎(1)离子化合物与共价化合物的比较 项目 离子化合物 共价化合物 定义 含有离子键的化合物 只含有共价键的化合物 构成微粒 阴、阳离子 分子或原子 化学键类型 一定含有离子键，‎ 可能含有共价键 只含有共价键 与物质类 别的关系 ‎①强碱、②绝大多数盐、③活泼金属氧化物 ‎①酸、②弱碱、③气态氢化物、④非金属氧化物、⑤极少数盐 ‎(2)离子化合物和共价化合物的判断方法 ‎[提醒]　熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物，水溶液中能导电的化合物不一定是离子化合物，如HCl。‎ ‎2．化学键与物质类别的关系 ‎(1)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。‎ ‎(2)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。‎ ‎(3)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。‎ ‎(4)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。‎ ‎(5)既有离子键又有极性共价键的物质，如NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共价键的物质，如Na2O2等。‎ ‎(6)仅由非金属元素形成的离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。‎ ‎(7)金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。‎ ‎3．分子间作用力与氢键 ‎(1)概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，称之为分子间作用力。分为范德华力和氢键。‎ ‎(2)强弱 范德华力氢键化学键。‎ ‎(3)范德华力与物质性质 实质 范德华力的实质是电性作用，无饱和性和方向性 影响因素 ‎①一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增强；‎ ‎②相对分子质量相近的分子，分子的极性越大，范德华力越强 范德华力与 物质性质 范德华力主要影响物质的熔沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔沸点越高，硬度越大 ‎(4)氢键与物质性质 形成 由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形成的作用力 表示 方法 A—H…B ‎①A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。‎ ‎②A、B可以相同，也可以不同 特征 具有方向性和饱和性 分类 分子内氢键和分子间氢键 物质 性质 分子间氢键使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响 ‎[对点训练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)H2O2分子间存在氢键(√)‎ ‎(2)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键(×)‎ ‎(3)乙醇分子和水分子间只存在范德华力(×)‎ ‎(4)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(×)‎ ‎(5)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键(×)‎ ‎(6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高(×)‎ ‎(7)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(×)‎ ‎2．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是(　　)‎ A．氢键；范德华力；极性键 B．氢键；氢键；非极性键 C．氢键；极性键；范德华力 D．范德华力；氢键；非极性键 解析：选A　雪花水水蒸气氧气、氢气。‎ ‎3．下列物质沸点的比较，正确的是(　　)‎ A．乙烷＞丙烷 B．正戊烷＞异戊烷 C．丙烷＞乙醇 D．乙醇＞乙二醇 解析：选B　A项，烷烃的相对分子质量越大，沸点越高，则沸点：丙烷＞乙烷，错误；B项，戊烷的同分异构体有正戊烷、异戊烷和新戊烷，正戊烷、异戊烷、新戊烷支链逐渐增多，有机物同分异构体中，支链越多，沸点越低，则沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷，正确；C项，含有分子间氢键的物质比不含氢键的物质的沸点高，乙醇分子间存在氢键，丙烷分子间不形成氢键，则沸点：乙醇＞丙烷，错误；D项，氢键数目：乙二醇＞乙醇，故沸点：乙醇＜乙二醇，错误。‎ ‎4．(2018·浙江11月选考)下列说法正确的是(　　)‎ A．CaO与水反应过程中，有共价键的断裂和形成 B．H2O的热稳定性比H2S强，是由于H2O的分子间作用力较大 C．KCl、HCl、KOH的水溶液都能导电，所以它们都属于离子化合物 D．葡萄糖、二氧化碳和足球烯(C60)都是共价化合物，它们的晶体都属于分子晶体 解析：选A　A选项，CaO与H2O反应过程中，H2O分子中H—O键断裂，形成两个O—H键，正确；B选项，热稳定性为化学性质，分子间作用力影响物理性质，错误；C选项，HCl为共价化合物，错误；D选项，足球烯为单质，错误。‎ ‎5．(2017·海南高考)X、Y、L、M为核电荷数依次增大的前20号主族元素。X2是最轻的气体，Y、L与M三种元素的质子数均为5的倍数。回答下列问题：‎ ‎(1)X与L组成的最简单化合物的电子式为_________。‎ ‎(2)X与M组成的物质为__________(填“共价”或“离子”)化合物，该物质可作为野外工作的应急燃料，其与水反应的化学方程式为___________________________________。‎ ‎(3)Y在周期表中的位置是________________，其含氧酸的化学式为_______________。‎ ‎(4)L与M形成的化合物中L的化合价是________。‎ 解析：X2为最轻的气体，即X为H，Y、L、M三种元素的质子数为5的倍数，质子数等于原子序数，质子数可能为5、10、15、20中的三个，因四种元素为主族元素，故质子数为10舍去，即三种元素分别为B、P、Ca。(1)形成的最简单化合物是PH3，其电子式为。(2)形成的化合物是CaH2，属于离子化合物，与水发生的反应是CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。(3)Y为B，属于第二周期ⅢA族元素，其含氧酸为H3BO3。(4)形成的化合物是Ca3P2，其中P显－3价。‎ 答案：(1) ‎ ‎(2)离子　CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑‎ ‎(3)第二周期ⅢA族　H3BO3　(4)－3‎ 知识点三　分子的立体构型 对应学生用书P159 ‎ ‎1．用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 ‎(1)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。‎ ‎(2)价层电子对互斥理论与分子构型 价层电 子对数 σ键电 子对数 孤电子 对数 价层电子对 立体构型 分子立 体构型 实例 ‎2‎ ‎2‎ ‎0‎ 直线形 直线形 CO2‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ 平面三角形 平面三角形 BF3‎ ‎2‎ ‎1‎ V形 SO2‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎0‎ 四面体形 正四面体形 CH4‎ ‎3‎ ‎1‎ 三角锥形 NH3‎ ‎2‎ ‎2‎ V形 H2O ‎2．杂化轨道理论 ‎(1)杂化轨道理论概述 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。‎ ‎(2)杂化轨道三种类型 ‎(3)“五方法”判断分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 空间构型 杂化类型 若杂化轨道在空间的分布为正四面体形 分子的中心原子发生sp3杂化 若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形 分子的中心原子发生sp2杂化 若杂化轨道在空间的分布呈直线形 分子的中心原子发生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－、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。‎ ‎④根据中心原子的价层电子对数判断 如中心原子的价层电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，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，含二个π键为sp杂化。‎ ‎3．配位键和配合物 ‎(1)孤电子对：分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)配位化合物：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，如[Cu(NH3)4]SO4。‎ 配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子(或离子)有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化(×)‎ ‎(2)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化(√)‎ ‎(3)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(×)‎ ‎(4)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形(×)‎ ‎(5)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(√)‎ ‎(6)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(√)‎ ‎(7)N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键(√)‎ ‎(8)配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体和配位数分别为Cu2＋、NH3、4(√)‎ ‎2．(1)(2016·全国卷Ⅲ)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。‎ ‎(2)(2017·全国卷Ⅰ)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________，中心原子的杂化形式为________。‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅲ)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为________和________。‎ ‎(4)(2018·全国卷Ⅲ)《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________，C原子的杂化形式为 ‎________。‎ 解析：(1)As原子的价电子排布式为4s24p3，最外层有5个电子，则AsCl3分子中As原子形成3个As—Cl键，且含有1对未成键的孤对电子，则As的杂化轨道类型为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。(2)I中I原子为中心原子，则其孤电子对数为×(7－1－2)＝2，且其形成了2个σ键，中心原子采取sp3杂化，I空间构型为V形结构。(3)CO2中C的价层电子对数为2，故为sp杂化；CH3OH分子中C的价层电子对数为4，故为sp3杂化。(4)C原子价层电子对数n＝(4＋3×0＋2)/2＝3，因此C原子为sp2杂化，CO的空间构型为平面三角形。‎ 答案：(1)三角锥形　sp3　(2)V形　sp3　(3)sp　sp3　(4)平面三角形　sp2‎ 知识点四　分子的性质 ‎1．分子的极性 ‎(1)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 空间构型 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 形 极性分子 H2O、H2S 极性键 形 极性分子 XY3‎ BF3‎ 极性键 平面正三角形 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 ‎(2)非极性分子与极性分子的判断 ‎2．溶解性 ‎(1)“相似相溶”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个数的增大，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．无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，若成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，酸性越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理，酸性：HNO3＞HNO2，HClO4＞HClO3＞HClO2＞HClO。‎ ‎[对点训练]‎ ‎1．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是(　　)‎ A．CO2、H2S　　　　　　 B．C2H4、CH4‎ C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl 解析：选B　H2S和NH3、HCl都是含极性键的极性分子；Cl2是含有非极性键的非极性分子；CO2、CH4是只含有极性键的非极性分子；C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。‎ ‎2．下列叙述中正确的是(　　)‎ 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：选A　以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子构型对称，正电中心和负电中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等，B项错误；某些多原子化合物分子，如CO2、C2H4等也是非极性分子，C项错误；非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2，D项错误。‎ ‎3．(2019·西安模拟)已知含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，如X是S，当m＝2，n＝2，则这个式子就表示H2SO4。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(　　)‎ A．HClO2 B．H2SeO3‎ C．H3BO3 D．HMnO4‎ 解析：选D　把选项中的化学式改写成A.ClO(OH)，B.SeO(OH)2，C.B(OH)3，D.MnO3(OH)，其m依次为1,1,0,3，m最大的是HMnO4，则HMnO4酸性最强。‎