2025届高三化学二轮复习 18.分子的结构与性质 课件

第五单元 第二节 分 子 结 构 与 性 质 1 课标要求 必修-3.2化学键 认识构成物质微粒之间存在相互作用。结合典型实例认识离子键和共价键的形成，建立化学键概念。知道分子存在一定的空间结构。认识化学键的断裂和形成是化学反应中物质变化的实质及能量变化的主要原因。 选必修-2.1微粒间的相互作用 认识物质是由原子、离子、分子等微粒构成的，微粒之间存在不同类型的相互作用。根据微粒的种类及微粒之间的相互作用，认识物质的性质与微观结构的关系。认识离子键、共价键的本质。结合常见的离子化合物和共价分子的实例，认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。知道配位键的特点，认识简单的配位化物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用。知道金属键的特点与金属某些性质的关系。 认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力，了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。 课标要求 选必修-2.2共价键的本质和特征 认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，了解共价键具有饱和性和方向性。知道根据原子轨道的重叠方式，共价键可分为σ键和π键等类型；知道共价键可分为极性和非极性共价键。共价键的键能、键长和键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。 选必修-2.3分子的空间结构 结合实例了解共价分子具有特定的空间结构。并可运用相关理论和模型进行解释和预测。知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。 知道分子可以分为极性分子和非极性分子。知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。 ☆化学作用力 带相反电荷的离子之间存在静电作用（引力和斥力） 一、离子键的形成过程 带相反电荷的离子之间的相互作用 二、共价键的形成与分类 通过共用电子对形成化学作用 正是由于电子在两个原子核之间出现的概率增大，使得它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成共价键。我们将原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。 二、共价键的形成与分类 原子轨道重叠法解析分子形成过程 二、共价键的形成与分类 原子轨道重叠法解析分子形成过程 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 σ键 电子云“头碰头”重叠 π键 电子云“肩并肩”重叠 思考：①所有的共价键都具有方向性吗？②同类原子σ键比π键，键能高，为什么？③如何判断共价键是σ键还是π键？ 二、共价键的形成与分类 ①H2O2 CO2 乙酸 中有几个σ键和几个π键？ ②已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为？ 二、共价键的形成与分类 分类依据 类型 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 单键 原子间有一对共用电子对 双键 原子间有两对共用电子对 三键 原子间有三对共用电子对 思考：如何判断共价键是极性键还是非极性键？ 三、共价键的三个键参数 （1）键能 在105Pa、298K条件，断开1molAB分子中的化学键，使其分别生成气态原子A、B所吸收的能量。 （2）键长 形成共价键的两个原子之间的核间距； （3）键角 在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角； 三、共价键的三个键参数 思考： ①我们已经知道，卤族氢化物的热稳定性从上到下逐渐降低，通过数据，请从键长、键能角度分析为什么卤化氢化物的稳定性从上到下逐渐降低？ ②聚四氟乙烯化学稳定性高于聚乙烯，从化学键角度解释原因？ 化学键 键长(10-12m) 键能(kJ/mol) H—Br 142 366 H—Cl 127 431 H—F 92 565 H—I 161 298 三、共价键的三个键参数 思考： ③从上表可知，C=C的键能要小于C—C的键能的两倍，而不等于C—C的键能的两倍，请从化学键类型角度思考其原因，并分析乙烯和溴发生加成反应时，乙烯分子双键中的一个键断裂，两个碳原子各与一个溴原子结合，乙烯断裂了什么类型的共价键？ ④防晒霜为什么能够有效地减轻紫外光对人体的伤害？ 四、离子键与共价键 四、离子键与共价键 根据化学键对化合物进行分类 1.离子化合物：由离子键构成的化合物 注：熔融状态能导电的一定是离子化合物 物质类别：强碱；绝大多数盐；金属氧化物 2.共价化合物：以共用电子对形成分子的化合物（分子内只有共价键） 物质类别：含氧酸；有机物(有机盐除外)；非金属氢化物；非金属氧化物；极少数盐，如AlCl3 BeCl2 FeCl3 四、离子键与共价键 思考提升： 1.所有的金属与非金属形成的化合物都是离子化合物吗？离子化合物一定由金属元素和非金属元素组成吗？ 2.如何通过实验鉴别离子化合物与共价化合物？ 3.共价化合物溶于水一定会破坏共价键吗？ 四、离子键与共价键 思考提升： 有以下9种物质：①Ne　②HCl　③P4　④H2O2　⑤Na2S　⑥NaOH　⑦Na2O2　⑧NH4Cl　⑨AlCl3 请用上述物质的序号填空： (1)不存在化学键的是 (2)只存在极性共价键的是 (3)只存在非极性共价键的是 (4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是 (5)只存在离子键的是 (6)既存在离子键又存在共价键的是 (7)属于共价化合物的是 答案： (1)①　 (2)②⑨　 (3)③ (4)④　 (5)⑤　 (6)⑥⑦⑧　 (7)②④⑨ 五、化学键的表示 电子式的书写 化学中常在元素符号周围用黑点“.”和叉“×”来表示元素原子的最外层电子。这种表示的物质的式子叫做电子式。 五、化学键的表示 电子式的书写 练习：Na2O2 NH4Cl HClO HCN H2O2 CO2 NH3 PH3 N2H4 CN- -OH OH- -CH3 CH3+ CH3- O2 N2 思考：所有原子都满足8电子稳定结构吗？ 六、化学键的性质 六、化学键的性质 （2）解释乙酸的酸性大于丙酸的酸性？ （3）解释为什么三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性？ 六、化学键的性质 六、化学键的性质 化学键的极性对物质化学性质的影响： 一般元素的电负性强，氧化性越强,说明其得电子能力较强,也就是吸引电子的能力强,那么形成最高价氧化物的水化物时,对羟基有强的吸引力,使得O-H键更容易断裂,电离出氢离子,所以其最高价氧化物的水化物酸性越强。 补充：等电子体原理 ☆分子的空间结构 ※分子结构的测定--测定方法 ※分子结构的解释--杂化轨道理论 ※分子结构的预测--价层电子对互斥理论 ※分子的性质--极性，手性... 一、分子结构的测定 肉眼看不到分子，科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、晶体X射线衍射等。 二、杂化轨道理论 C原子基态原子核外电子式为1s22s22p2，只有两个未成对电子，为什么在有机化合物中都能形成四个共价键？ 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。 二、杂化轨道理论 甲烷中C原子的杂化 能量相等 成分相同 杂化轨道的电子云一头大，一头小，成键时利用大的一头，可以使电子云重叠程度更大，从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键能力。 由于这四个杂化轨道的能量相同，碳原子中每个杂化轨道分别与一个氢原子的 1s 轨道重叠形成一个共价键，这样所形成的四个共价键是等同的，使甲烷分子具有正四面体形结构。 sp3杂化 二、杂化轨道理论 sp2杂化 同一个原子的1个 ns 轨道与2个 np 轨道进行杂化组合为 sp2 杂化轨道。sp2 杂化轨道间的夹角是120°，分子的几何构型为平面正三角形。 BF3为例 二、杂化轨道理论 sp杂化 同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个s 轨道和一个p 轨道杂化组合成2个新的sp杂化轨道。2个sp杂化轨道可形成2个σ键，剩下的两个未参与杂化的p轨道用于形成π键。 sp杂化轨道间的夹角是180°，分子的几何构型为直线型。 BeCl2为例 二、杂化轨道理论 图解乙烯中的σ键和π键 图解乙炔中的σ键和π键 二、杂化轨道理论 二、杂化轨道理论 2 3 4 杂化 轨道数 杂化方式 杂化情况 总结 二、杂化轨道理论 要点总结： 1.轨道杂化前后轨道的总数目不变 2.杂化后的轨道的成分完成相同，杂化轨道增强了成键能力。 3.形成π键的轨道不参与杂化 4.原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的 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。杂化轨道用来形成σ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σ键个数 三、价层电子对互斥理论 基本观点是： 分子中的中心原子的价电子对——成键电子对（bp）和孤电子对（lp）由于相互排斥作用，价层电子对各自占据的位置倾向于彼此分离得尽可能的远，此时电子对之间的斥力最小，整个分子最稳定。两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键，都看作一个空间取向；一对孤电子对可看作一个空间取向。 价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对，不包括成键的π电子对 ！ 又称：VSEPR理论 n=2、3、4、5、6 时，分子的空间结构分别为直线形、三角形、四面体形、三角双锥形和八面体形。图示的分别是二氯化汞、三氟化硼、四氯化碳、五氯化磷和六氟化硫的分子空间结构。 三、价层电子对互斥理论 中心原子价层电子对数的计算: 又称：VSEPR理论 （1）中心原子价层电子对数计算 价层电子对数＝(中心原子价电子数＋结合原子数)/2 ＝配位原子数＋孤电子对数 ＝σ键电子对数＋孤电子对数 中心原子上有孤电子对的分子：对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的空间结构。 三、价层电子对互斥理论 又称：VSEPR理论 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对空间结构 分子空间结构 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 不同点？ 三、价层电子对互斥理论 又称：VSEPR理论 注：价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。价层电子对=成键电子对+孤电子对 思考：VSEPR模型与分子模型构型有何不同？ C H H H H 109.5° 三、价层电子对互斥理论 又称：VSEPR理论 分子或离子 成键 电子对数 孤电子对数 价层 电子对数 杂化类型 VSEPR模型名称 分子的几何构型 键的极性 CO2 BF3 CO32— SO2 CH4 NH4+ NH3 H2O 三、价层电子对互斥理论 拓展提升 根据成键特点判断中心原子的杂化方式 总结：如何根据原子的成键特点判断其杂化方式？ 拓展提升 键角的比较 方法：先看杂化方式（sp>sp2>sp3）;看孤电子对数；比较电负性（成键电子对距离中心原子远，排斥力小，键角小），双键-单键>单键-单键 拓展提升 键角的比较 方法：先看杂化方式（sp>sp2>sp3）;看孤电子对数；比较电负性（成键电子对距离中心原子远，排斥力小，键角小），双键-单键>单键-单键 拓展提升 键角的比较 方法：先看杂化方式（sp>sp2>sp3）;看孤电子对数；比较电负性（成键电子对距离中心原子远，排斥力小，键角小），双键-单键>单键-单键 补充1：特殊的σ键--配位键 1.配位键 (1)概念：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予—接受”键。(2)表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。例:铵根离子的形成： 补充1：特殊的σ键--配位键 2.配合物【①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。】 核心考点： 1.中心离子/原子，配体 2.中心离子杂化轨道数 3.配体与配位键的个数 4.配位数 5.中心离子的化合价 补充1：特殊的σ键--配位键 分析以下配合物结构 补充1：特殊的σ键--配位键 分析以下物质配位数以及杂化类型 补充1：特殊的σ键--配位键 3.配合物的制备【教材提供的试剂以及实验目的】 （1）四氨合铜溶液的配制 实验操作 实验现象 实验原理 向4mL0.1mol/L CuSO4溶液试管里滴加几滴1 mol/L 氨水 形成难溶物 Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ 继续添加氨水并振荡试管 难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液 Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 再向试管中加入极性较小的溶剂(加8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁 析出深蓝色晶体 深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度 补充：特殊的σ键--配位键 3.配合物的制备 （2）二氨合银溶液的配制 补充1：特殊的σ键--配位键 4.配合物的性质 （1）配合物的稳定性 配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强对结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。例如：CO中C电负性比较小，作配体时C提供孤电子对;中心原子（离子）相同，配体电负性越小时，配合物越稳定。 补充1：特殊的σ键--配位键 4.配合物的性质 （1）配合物的稳定性 ①乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物乙二胺能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是？ 其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2＋”或“Cu2＋”)。 ②向硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子的原因是？ ③为什么甲胺比氨气的碱性更强？ 补充1：特殊的σ键--配位键 （2）配合物的内界是配位单元，外界是简单离子。内外界之间是完全电离的。 ①写出下列配合物在水溶液中的离子方程式： [Co(NH3)4Cl2]Cl [Co(NH3)6]Cl3 ②若有1moL的[Co(NH3)3Cl]Cl2配合物，与足量硝酸银溶液混合，则可得到多少mol的AgCl沉淀？ 补充1：特殊的σ键--配位键 （3）离子的显色原理 ①Cu2+ 在水溶液中与 H2O 结合形成水合铜离子 [Cu(H2O)4]2+，从而使溶液显蓝色。 ②Fe3+ 在水溶液中由于水解与 OH- 配位而显黄色，而在酸化抑制水解的情况下，生成的水合铁离子 [Fe(H2O)6]3+ 溶液为无色（非常浅的紫色，肉眼无法识别）。 ③当溶液中存在 Cl- 时，Cl- 可以与 Cu2+ 配位形成黄绿色的配离子[CuCl4]2-，与 Fe3+ 配位形成黄色的配离子 [FeCl4]-，Cl- 和 H2O 相互竞争引起平衡移动，从而使溶液颜色发生改变。 ④ SCN- 检验 Fe3+， SCN- 能够以不同的比例通过配位键与 Fe3+ 结合生成 [Fe(SCN)n]3-n（n=1～6）而呈现血红色；n 不同，配离子颜色的深浅也略有不同。 ⑤与OH- 相比，NH3 与 Cu2+ 配位生成的四氨合铜离子 [Cu(NH3)4]2+ 呈现更深的蓝色 补充1：特殊的σ键--配位键 （4）请用配位键理论解释下列事实。 ①NH3和BF3可以反应生成NH3·BF3 ②H3BO3是一元酸，与强碱反应的离子方程式为H3BO3+OH-=[B(OH)4]- 补充1：特殊的σ键--配位键 补充2：特殊的π键--大π键 (1)概念：在一个具有平面结构的多原子分子中，如果彼此相邻的3个或多个原子中有垂直于分子平面的、对称性一致的、未参与杂化的原子轨道，那么这些轨道可以相互重叠，形成多中心π键。这种不局限在两个原子之间的π键称为离域大π键或共轭大π键，简称大π键。(2)形成条件 (3)表示符号：πmn，m表示相互平行的p轨道的数目，n表示相互平行的p轨道里的电子数。理论计算证明n<2m时可形成大π键，解题时可作为验证大π键书写正误的方法。 形成大π键的条件 这些原子多数处于同一平面上 这些原子有相互平行的p轨道 p轨道上的电子总数小于p轨道数的2倍 补充2：特殊的π键--大π键 补充2：特殊的π键--大π键 补充2：特殊的π键--大π键 四、分子的性质 ①手性异构体：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，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体。 手性异构、对映异构、旋光异构 ②手性分子：有手性异构体的分子。 1.分子的手性 四、分子的性质 ③手性碳原子：连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有机物，是因为其含有手性碳原子。 1.分子的手性 四、分子的性质 2.分子的极性 （1）非极性分子与极性分子的判断 正、负电中心是否重合 四、分子的性质 练习：判断下列物质键的极性、分子空间结构与分子极性的关系 N2 HCl CS2 SO2 BF3 NH3 CCl4 2.分子的极性 四、分子的性质 （2）化学实验检测分子极性 由于丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，而水分子是极性分子，故当玻璃棒靠近水流时，先使水分子显负电的一端靠近玻璃棒(同性相斥，异性相吸)，带正电的一端远离玻璃棒，而水分子两极的电荷量相等，这就使带正电的玻璃棒对水分子显负电的一端引力大于对水分子显正电的一端的斥力．因此水分子所受的合力指向玻璃棒，故水流向靠近玻璃棒的方向偏移 四、分子的性质 总结：键的极性、分子空间结构与分子极性的关系 四、分子的性质 3.分子的溶解性 “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。如果存在氢键,则溶剂与溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。 溴在苯中易溶，在水中微溶？ 甲烷、乙烯是否易溶于CCl4? 乙醇和水任意比例互溶，原因? 五、分子间作用力与氢键 1.物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为分子间作用力。 分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。 强弱:范德华力<氢键<化学键。 2.范德华力---无方向性和饱和性 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,组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增大;相对分子质量相近的物质分子的极性越大,范德华力也越大。 五、分子间作用力与氢键 2.范德华力---无方向性和饱和性 五、分子间作用力与氢键 3.氢键 水分子间形成的氢键 + + + + - - 键的极性很强强 氢键 无内层电子，几乎成了“裸露”的质子 电负性大 半径小 在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。 五、分子间作用力与氢键 3.氢键 A —— H · · · B 化学键 氢键 强烈、距离近 微弱、距离远 A、B两原子可以相同,也可以不同 氢键的作用能:指A—H…B分解为 A—H和B所需要的能量。 F—H---F O—H--- O N—H--- N 氢键作用能 28.1 18.8 20.9 共价键键能 568 462.8 390.8 五、分子间作用力与氢键 3.氢键 形成 由已经与电负性很大【F O N】的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力 表示方法 A—H…B ①A、B为电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。②A、B可以相同，也可以不同 [注：—表示共价键；...表示形成的氢键] 特征 具有一定的方向性和饱和性 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，会对电离和溶解度等产生影响 五、分子间作用力与氢键 3.氢键 五、分子间作用力与氢键 3.氢键 分子内氢键、分子间氢键对物质性质的影响？ 五、分子间作用力与氢键 3.氢键 利用结构分析一个水分子可以形成几根氢键？ 五、分子间作用力与氢键 3.氢键 五、分子间作用力与氢键 思维升华---范德华力、氢键和共价键的比较 $$