2019届高考化学一轮复习分子结构与性质学案

2019届高考化学一轮复习分子结构与性质学案

分子结构与性质  命题规律：‎ ‎1．题型：Ⅱ卷(选做)填空题。‎ ‎2．考向：本考点在高考中的常见命题角度有围绕某物质判断共价键的类型和数目，分子的极性，中心原子的杂化方式，微粒的立体构型，氢键的形成及对物质的性质影响等，考查角度较多，但各个角度独立性大，难度不大。‎  方法点拨：‎ ‎1．共价键类型与识别 ‎(1)共价键分类 ‎(2)配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A→B。‎ ‎(3)σ键和π键的判断方法：‎ 共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。‎ ‎2．利用键参数分析比较同类型分子性质 ‎3．中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子构型内在逻辑化 价层电子 对数 ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 杂化类型 sp sp2‎ sp3‎ 价层电子 对模型　‎ 直线形 平面三角形 四面体形 粒子组成 与构型　‎ AB2‎ 直线形 AB2‎ V形 AB3‎ 三角形 AB2‎ V形 AB3‎ 三角形 AB4‎ 正四面 体形 规律 当中心原子无孤电子对时，分子构型与价层电子对模型一致；当有孤电子对时，分子的模型为去掉孤电子对后剩余部分的空间构型 ‎4．等电子体原理认识分子(粒子)性质 ‎5．多视角理解三种作用力对物质性质影响的区别 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H与N、O、F 原子 强度比较 共价键>氢键>范德华力 强弱因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量大小 形成氢键元素的电负性大，原子半径小 原子半径 对物质 性质的影响 影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键长越短，键能越大，稳定性越强 ‎1．(1)(2018·全国卷Ⅰ)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 ‎(2)(2018·全国卷Ⅱ)硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示：‎ H2S S8‎ FeS2‎ SO2‎ SO3‎ H2SO4‎ 熔点/℃‎ ‎－85.5‎ ‎115.2‎ ‎600(分解)‎ ‎－75.5‎ ‎16.8‎ ‎10.3‎ 沸点/℃‎ ‎－60.3‎ ‎444.6‎ ‎－10.0‎ ‎45.0‎ ‎337.0‎ 回答下列问题：‎ ‎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图a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相对分子质量大，分子间范德华力强__###。‎ ‎③气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为！！！__平面三角__###形，其中共价键的类型有！！！__2__###种；固体三氧化硫中存在如图b所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为！！！__sp3__###。‎ ‎(3)(2017·全国卷Ⅱ) 经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。‎ ‎①从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为！！！__ABD__###，不同之处为！！！__C__###。(填标号)‎ A．中心原子的杂化轨道类型 B．中心原子的价层电子对数 C．立体结构 D．共价键类型 ‎②R中阴离子N中的σ键总数为！！！__5__###个。分子中的大π键可用符号π表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成的大π键电子数(如苯分子中的大π键可表示为π)，则N中的大π键应表示为！！！__π__###。‎ ‎③图中虚线代表氢键，其表示式为(NH)N－H…Cl、！！！__(H3O＋)O—H…N__###、！！！__(NH))N—H…N__###。‎ ‎(4)(2017·全国卷Ⅲ)①CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为！！！__sp__###和！！！__sp3__###。‎ ‎②在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为！！！__H2O>CH3OH>CO2>H2__###，原因是！！！__H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大__###。‎ ‎③硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在！！！__离子键和π键(或π键)__###。‎ ‎ 突破点拨 ‎(1)判断杂化方式、空间构型的思路为：确定价层电子对数→确定杂化方式→确定价层电子对空间构型→确定分子或离子的空间构型；(2)分子晶体熔沸点：先看有无氢键，再看相对分子质量大小，再看分子极性。‎ 解析　(1)LiAlH4中的阴离子是AlH，中心原子铝原子含有的价层电子对数是4，且不存在孤对电子，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，不存在双键和氢键；(2)①‎ 根据价层电子对互斥理论可知H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价层电子对数分别为2＋＝4,2＋＝3,3＋＝3，因此不同其他分子的是H2S。②S8和SO2均为分子晶体，但是S8的相对分子质量大，范德华力大，熔、沸点高。③气态三氧化硫以单分子形式存在，中心S原子含有的价层电子对数是3＋＝3，且不存在孤对电子，所以其分子的立体构型为平面三角形。分子中存在氧硫双键，因此其中共价键的类型有2种，即σ键、π键；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子形成4个共价键，因此其杂化轨道类型为sp3。(3)①根据图中原子种类确定，阳离子是NH和H3O＋，NH中心原子N含有4个σ键，孤电子对数为(5－1－4×1)/2＝0，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，空间构型为正四面体形，H3O＋中心原子是O，含有3个σ键，孤对电子对数为(6－1－3)/2＝1，价层电子对数为4，杂化类型为sp3，空间构型为三角锥形，因此ABD三项相同，C项不同；②N图中σ键总数为5个；根据信息，N的大π键应是表示为：π；③根据图示还有氢键是：(H3O＋)O—H…N、(NH)N—H…N；(4)①CO2和CH3OH的中心原子C原子的价层电子对数分别为2和4，所以CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为sp和sp3。②在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为H2O>CH3OH>CO2>H2，原因是常温下水和甲醇是液体而二氧化碳和氢气是气体，液体的沸点高于气体；H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多，所以水的沸点高于甲醇；CO2与H2均为非极性分子，CO2分子量较大、范德华力较大，所以CO2的沸点较高。③硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键，硝酸根中有一个氮氧双键，所以还存在π键。‎ ‎【变式考法】‎ ‎(1)(2018·江苏卷)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2＋催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。‎ ‎①SO中心原子轨道的杂化类型为！！！__sp3___###；NO的空间构型为！！！__平面(正)三角形__###(用文字描述)。②与O3分子互为等电子体的一种阴离子为！！！__NO__###(填化学式)。‎ ‎③ [Fe(H2O)6]2＋与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2＋中，NO以N原子与Fe2＋形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2＋结构示意图的相应位置补填缺少的配体。‎ ‎(2)(2018·开封期末)碳和硅的有关化学键键能如下所示，简要分析和解释下列有关事实：‎ 化学键 C—C C—H C—O Si—Si Si—H Si—O 键能/(kJ·mol－1)‎ ‎356‎ ‎413‎ ‎336‎ ‎226‎ ‎318‎ ‎452‎ ‎①硅与碳同族，也有系列氢化物，但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多，原因是！！！__C—C键和C—H键较强，所形成的烷烃稳定，而硅烷中Si—Si键和Si—H键的键能较低，易断裂，导致长链硅烷难以生成__###。‎ ‎②SiH4的稳定性小于CH4，更易生成氧化物，原因是！！！__C—H键的键能大于C—O键，C—H键比C—O键稳定；而Si—H键的键能却远小于Si—O键，所以Si—H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si—O键__###。‎ ‎③为何碳与碳原子易形成双键和三键，但是硅原子和硅原子难以形成双键及三键！！！__因为硅原子半径比碳原子半径要大，硅原子之间形成σ键后，原子间的距离比较大，p电子云之间进行难以进行“肩并肩”重叠或重叠程度小，所以难以形成稳定的双键及三键__###。‎ ‎(3)(2018·中原名校联考)① 叶绿素是以镁离子为中心的卟啉配合物，其结构如图。‎ Mg2＋与N原子形成的化学键为配位键的是！！！__b__###(填“a”或“b”)。叶绿素分子中C原子的杂化轨道类型有！！！__sp2、sp3__###。‎ ‎②已知：2UO2＋5NH4HF22UF4·NH4F＋3NH3↑＋ 4H2O ↑‎ HF的结构为[F－H…F]－‎ NH4HF2中含有的化学键有！！！__BCD__### (填选项字母)。‎ A．氢键　　B．配位键　　C．共价键　　D．离子键　　E．金属键 ‎③HSCN有两种结构，H—S—C≡N(硫氰酸)在水中的溶解度低于H—N＝C＝S(异硫氰酸) ，其原因是！！！__H—N＝C＝S与水分子间能形成氢键__###。羟基苯甲酸有多种同分异构体，其中对羟基苯甲酸()沸点高于邻羟基苯甲酸()的原因为：！！！__对羟基苯甲酸形成分子间氢键，而邻羟基苯甲酸形成分子内氢键__###。低级醇在水中溶解度较大，其中戊醇在水中溶解度！！！__大于__###(填“大于”或“小于”)‎ 庚醇，原因为：！！！__醇分子中含有羟基，与水结构相似，但随着碳原子数目增多，与水的相似程度减小，所以水中溶解度减小__###。‎ ‎(4)(2018·东北三校联考)二水合草酸镓的结构如图所示，其中镓原子的配位数为！！！__4__###，草酸根中碳原子的杂化方式为！！！__sp2__###。乙二胺(H2NCH2CH2NH3) 和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，其原因是！！！__乙二胺分子间能形成氢键，而三甲胺分子间不能形成氢键__###。氢氟酸中存在H2F2的原因是！！！__HF分子之间存在氢键__###。‎ 解析　(1)①SO中中心原子S的价层电子对数为(6＋2－4×2)＋4＝4，SO中S为sp3杂化。NO中中心原子N的孤电子对数为(5＋1－3×2)＝0，成键电子对数为3，价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，由于N原子上没有孤电子对，NO的空间构型为平面(正)三角形。②用替代法，与O3互为等电子体的一种阴离子为NO。③根据化学式，缺少的配体是NO和H2O，NO中N为配位原子，H2O中O上有孤电子对，O为配位原子，结合方式为： (2)①硅烷种类和数量主要取决于形成硅烷的化学键稳定性；②化学反应进行难易与反应物和生成物的相对稳定有关；③要形成双键和三键，关键要能发生电子云的肩并肩重叠；(3)①从结构图可知：在b中氮原子已经形成3条共价键，剩下的孤电子对与镁离子形成配位键，所以Mg2＋与N原子形成的化学键为配位键的是b; 根据杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数；叶绿素分子含有结构，杂化轨道数＝0＋3＝3，C原子的杂化轨道为sp2；叶绿素分子含有结构，杂化轨道数＝0＋4＝4，C原子的杂化轨道为sp3 。②已知HF的结构为[F－H…F]－，所以NH4HF2为离子化合物，即类似于铵盐，所以含有的化学键有离子键、共价键和配位键。③一般而言，同分异构体中，能与水形成氢键的水溶性加强；物质分子能够形成分子间氢键的熔、沸点高于形成分子内氢键的物质；醇分子中含有羟基，所以与水结构相似，但是随着碳原子数增多，相似度减小，溶解度也就减小。(4)根据结构图，Ga的配位数为4，C原子有3个σ键，无孤电子对，因此C的杂化类型为sp2；乙二胺分子间能形成氢键，而三甲胺分子间不能形成氢键。氢氟酸中存在H2F2的原因是HF分子之间存在氢键形成了缔合分子。‎ 答案　(1)③见解析　‎ ‎2．(1)(2018·河南六市联考)① S2O离子结构如图所示，其中心硫原子的杂化轨道类型为 ‎！！！__sp3__###。写出与S2O等电子体的离子和分子各一种！！！__CCl4(或SiCl4)和SO(或ClO或PO)__###。‎ ‎②Na3[Ag(S2O3)2]中存在的作用力有离子键、共价键、！！！__配位键__###。H2SO4的酸性比H2SO3的强，其原因是！！！__H2SO4分子中非羟基氧数大于H2SO3__###。‎ ‎③在空气中灼烧Ag2S生成Ag和SO2 ，SO2 分子中硫原子的价层电子对数为！！！__3__###，其分子空间构型为！！！__V形__###。 SO2易溶于水，原因是！！！__根据相似相溶原理，SO2和水均为极性分子，且SO2和水反应__###。‎ ‎(2)(2018·福州质检)①B易形成配离子，如[B(OH)4]－、[BH4]－等。[B(OH)4]－的结构式为 ‎ ‎！！！____###(标出配位键)，其中心原子的VSEPR模型名称为！！！__正四面体形__###，写出[BH4]－的两种等电子体！！！__CH4_、NH__###。‎ ‎②图1表示偏硼酸根的一种无限长的链式结构，其化学式可表示为！！！__(BO2)___###(以n表示硼原子的个数)，图2表示的是一种五硼酸根离子，其中B原子的杂化方式为！！！__sp3、_sp2__###。‎ 图1‎ 图2‎ 图3‎ ‎③硼酸晶体是片层结构，图3表示的是其中一层的结构。同一层微粒间存在的作用力有！！！__氢键、共价键、范德华力__###;_含1mol H3BO3的晶体中有！！！__3__###mol氢键。‎ ‎(3)(2018·江西八校联考)①工业上用合成气(CO、H2)制取乙醇反应为2CO＋4H2CH3CH2OH＋H2O。在用合成气制取乙醇反应所涉及的4种物质中，沸点从低到高的顺序为！！！__H2

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