第2章 分子结构与性质 单元整体教学设计与阶段验收评价（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版2019，浙江专版）

单元整体教学设计与阶段验收评价 第二章 目录 一、主干知识 在微点判断中澄清 二、综合思维 在知识融会中贯通 三、迁移应用 在课题活动中践行 在微点判断中澄清 一、主干知识 1.判断下列有关共价键叙述的正误 (1)双原子单质分子中一定既有σ键又有π键( ) (2)两原子间π键电子数越多,键长越短( ) (3)共价键都具有方向性和饱和性( ) (4)PCl3和PCl5中P—Cl的键长不同( ) × √ × √ (5)两碳原子间键能越大,共价键一定越牢固( ) (6)单质分子原子间都是非极性共价键 ( ) (7)未杂化的p轨道电子形成π键( ) (8)7.8 g Na2O2含有的共用电子对数为0.2NA ( ) (9)σ键能单独形成,而π键一定不能单独形成;σ键可以绕键轴旋转,π键一定不能绕键轴旋转( ) × × √ × √ (10)CH2 CH—CN中σ键与π键的个数比为2∶1( ) (11) 分子中只有极性键( ) (12)键能C—C>Si—Si、C—H>Si—H,因此C2H6稳定性大于Si2H6( ) √ × √ 2.判断下列有关分子空间结构叙述的正误 (1)三原子分子的空间结构都是V形( ) (2)四面体结构的微粒键角都是109°28'( ) (3)三角锥形的分子键角都是107°( ) (4)若中心原子价层电子全部参与成键时,则VSEPR模型与其空间结构一致( ) × × × √ (5)杂化轨道的作用是形成σ键和容纳孤电子对 ( ) (6)多原子单中心分子,中心原子周围电子云密度越大,键角越大( ) (7)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( ) (8)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道( ) (9)所有的烷烃中碳原子均采取sp3杂化( ) √ √ √ × √ (10)六氟化硫分子的空间结构呈正八面体形,其中心原子的价层电子对数为4( ) (11)只要分子的空间结构为平面三角形,中心原子均为sp2杂化( ) (12) 为四角锥结构,中心原子I没有孤电子对( ) × √ × 3.判断下列有关分子性质叙述的正误 (1)HF、HCl、HBr、HI熔、沸点依次升高( ) (2)NH3极易溶于水与氢键有关( ) (3)手性异构体中含有手性碳原子( ) (4)范德华力与氢键可同时存在于分子之间( ) × √ √ √ (5)范德华力的实质也是一种电性作用,所以范德华力是一种特殊的化学键( ) (6)CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变( ) (7)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关( ) (8)H2O2分子间存在氢键( ) × × √ √ (9)由于分子间作用力逐渐增加,甲烷、乙烷、丙烷的沸点逐渐升高 ( ) (10)醇的熔、沸点高于相应烃的熔、沸点,是因醇分子间形成氢键( ) (11)分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高外,对物质的溶解、电离等也都有影响 ( ) √ √ √ 二、综合思维 在知识融会中贯通 (一)共价键 特征 具有方向性和饱和性 成键 方式 σ键 电子云呈轴对称,如s⁃s σ键、s⁃p σ键、p⁃p σ键 π键 电子云分布的界面通过键轴的一个平面对称,如p⁃p π键 规律 共价单键 σ键 共价双键 1个σ键,1个π键 共价三键 1个σ键,2个π键 键参数 键能 键能越大,共价键越牢固 键长 键长越短,共价键越牢固 键角 描述分子空间结构的重要参数 类型 极性键 A—B 非极性键 A—A 续 表 [综合训练] √ 1.下列关于化学键的说法正确的是 (　　) A.s⁃s σ键与s⁃p σ键的电子云对称性不同 B.物质只有发生化学变化时才会有化学键的断裂 C.成键的原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固 D.非金属元素之间形成的化合物中只含有共价键 解析:s⁃s σ键与s⁃p σ键的电子云都是轴对称,对称性相同,A错误;有的物质溶于水或加热熔融时也会有化学键的断裂,例如氯化钠溶于水形成自由移动的阴阳离子,B错误;成键的原子间原子轨道重叠越多,成键原子的距离越小,共价键越牢固,C正确;NH4Cl中不仅含有共价键,还有离子键,D错误。 √ 2.下列说法中正确的是 (　　) A.分子中键能越大,键角越大,则分子越稳定 B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子可能形成共价键 C.水分子可表示为H—O—H,分子中键角为180° D.O—H的键能为462.8 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为926 kJ 解析:分子中键能越大,键角越大,分子越稳定,故A项正确;元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族都是典型的活泼金属和活泼非金属元素,它们形成的化学键都是离子键,故B项错误;水分子的空间结构是V形,键角是105°,故C项错误;O—H的键能为462.8 kJ·mol-1,18 g水即1 mol H2O分解成2 mol H和1 mol O时吸收的能量为926 kJ,但原子在重新形成氢气氧气时又放出能量,因此消耗能量小于926 kJ,故D项错误。 √ 3.已知:CH3COOH+Cl2 CH2ClCOOH+HCl。下列有关说法错误的是(　　) A.CH3COOH分子中只有σ键 B.Cl—Cl比I—I的键长短、键能大 C.CH2ClCOOH比CH3COOH酸性强 D.CH2ClCOOH比CH2ICOOH酸性强 解析:CH3COOH中碳氧双键中含有π键,A错误;原子半径:Cl<I,故键长:Cl—Cl<I—I,则Cl—Cl比I—I的键长短、键能大,B正确;CH2ClCOOH中Cl原子吸引电子能力比H原子强,使O—H的电子更向O原子集中,导致O—H更易断裂,所以CH2ClCOOH比CH3COOH酸性强,C正确;电负性:Cl>I,对O—H的共用电子对具有更强的吸引作用,导致O—H更易电离,故而酸性增加,即CH2ClCOOH的酸性比CH2ICOOH强,D正确。 4.(2024·江苏卷)反应PbS+4H2O2 PbSO4+4H2O可用于壁画修复。下列说法正确的是(　　) A.S2-的结构示意图为 B.H2O2中既含离子键又含共价键 C.S中S元素的化合价为+6 D.H2O的空间构型为直线形 √ 解析:S2-的最外层电子数为8,其结构示意图为 ,A错误;H2O2中只含有共价键,B错误;S中O为-2价,S为+6价,C正确;H2O为V形分子,D错误。 (二)分子的空间结构 理论 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论 分子的 空间 结构 sp杂化 直线形 sp2杂化 平面三角形或V形 sp3杂化 正四面体形、V形、三角锥形 [综合训练] √ 5.(2024·湖北卷)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是 (　　) A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律 C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子 D.sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成 解析:中心原子含有孤电子对的分子,其空间结构与VSEPR模型不同,A错误。 √ 6.(2024·江苏盐城高二期中)醋酸亚铜氨溶液常在工业上用于吸收CO,该反应的化学方程式为CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g) CH3COOCu(NH3)2CO(aq),下列有关说法正确的是(　　) A.基态O的电子排布式为 B.醋酸亚铜氨中C原子的杂化类型:sp2、sp3 C.NH3分子的VSEPR模型为平面三角形 D.用电子式表示H2O形成的过程: 解析:O为8号元素,基态O原子的电子排布式为1s22s22p4,故A错误;醋酸亚铜氨中的饱和C原子采用sp3杂化,连碳氧双键的C原子采用sp2杂化,故B正确;NH3中N原子的价层电子对数为3+=4,VSEPR模型为四面体,故C错误;H2O为共价化合物,故用电子式表示H2O的形成过程为 ,故D错误。 √ 7.(2023·湖北卷)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 (　　) A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体 B.S和C的空间构型均为平面三角形 C.CF4和SF4均为非极性分子 D.XeF2与XeO2的键角相等 解析:CH4和H2O的中心原子的价层电子对数均为4,故CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体,A正确;S的中心原子S的价层电子对数为3+=4,含有1个孤电子对,故S的空间构型为三角锥形,B错误;CF4的结构与甲烷相似,正负电荷中心重合,为非极性分子,SF4中S的价层电子对数为4+=5,含有1个孤电子对,SF4的结构不对称,正负电荷中心不重合,为极性分子,C错误;XeF2、XeO2中Xe的孤电子对数不同,F、O的电负性不同,故成键电子对间的排斥力不同,键角不相等,D错误。 √ 8.下图为一种结构有趣的“糖葫芦”分子,其中W、X、Y、Z四种元素位于同一主族的相邻周期,X的电负性大于Z,工业上利用沸点差异从空气中分离出Y的单质。E是短周期元素,E与Y的价电子数之和与Mg的质子数相同,W3-与E-的电子结构相同。下列说法错误的是 (　　) A.分子中W、Y的杂化轨道类型不相同 B.第一电离能:W>E>X C.X的氢化物XH3的VSEPR模型为四面体形 D.简单离子半径:W>E>Y 解析:此题可以从成键数出发进行推断,W、X、Y和Z均能与其他原子共用3个电子对,则它们均为第ⅤA族元素;工业上利用沸点差异从空气中分离出Y的单质,则Y是N;E是短周期元素,且W3-与E-的电子结构相同,则W是P,E是Cl;X的电负性大于Z,则X为As、Z为Sb。W为P,P的价层电子对数为3,采用sp2杂化,Y为N,N的价层电子对数为4,采用sp3杂化,故A正确。第一电离能:Cl>P>As,即E>W>X,故B错误。X是As,AsH3中As的价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形,故C正确。简单离子半径:r(P3-)>r(Cl-)>r(N3-),即W>E>Y,故D正确。 (三)分子结构与物质的性质 分子的极性 决定因素 判断及应用 分子间的作用力 范德华力 氢键 分子的手性 手性碳原子 手性异构体 手性分子 √ [综合训练] 9.下列对分子性质的解释中,不正确的是 (　　) A.F2、Cl2、Br2、I2的熔点随相对分子质量增大而升高 B.乳酸( )分子中含有2个手性碳原子 C.碘易溶于四氯化碳,甲烷难溶于水都可用“相似相溶”原理解释 D.氨气极易溶于水,邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛都能用氢键来解释 解析:F2、Cl2、Br2、I2是组成和结构相似的分子,熔点随相对分子质量增大而升高,故A正确; 中间碳原子上连有四个不一样的基团:氢原子、甲基、羧基和羟基,是手性碳原子,只有1个,故B错误;碘、四氯化碳、甲烷都为非极性分子,水为极性分子,分子极性相似的分子易溶,故C正确;氨气分子和水分子之间能形成氢键,所以氨气极易溶于水,邻羟基苯甲醛分子内存在氢键,而对羟基苯甲醛分子间存在氢键,所以邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛,故D正确。 10.超氧化钾(KO2)可在潜水艇中作制氧剂,原理为4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2。下列说法正确的是 (　　) A.KO2中只含有离子键 B.CO2为极性分子 C.C中所有原子共平面 D.生成1 mol O2上述反应转移3 mol e- √ 解析:超氧化钾是含有离子键和非极性键的离子化合物,故A错误;二氧化碳的空间结构是直线形,属于非极性分子,故B错误;碳酸根离子中碳原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,离子的空间结构为平面三角形,所以离子中所有原子共平面,故C正确;由方程式可知,反应生成3 mol O2时,转移3 mol电子,则反应生成1 mol O2时,转移1 mol电子,故D错误。 11.物质的结构决定其性质。下列实例与解释相符的是 (　　) 选项 实例 解释 A 酸性: CF3COOH<CCl3COOH CCl3COOH的相对分子质量大,酸性强 B 分子的极性:BF3<NF3 F—N的极性小于F—B的极性 C 热稳定性:H2O>H2S H2O分子间存在氢键,H2S分子间不存在氢键 D NH3比PH3易液化 NH3分子间能形成氢键 √ 解析:F的电负性强于Cl,C—F的极性强于C—Cl,从而导致CF3COOH中羧基上的羟基更易电离出氢离子,与相对分子质量无关,A错误;BF3中B为sp2杂化,空间结构为平面三角形,为非极性分子,NF3中N为sp3杂化,空间结构为三角锥形,为极性分子,分子的极性:BF3<NF3,与N—F的极性和B—F的极性无关,B错误;分子间氢键只能影响物理性质,不能影响化学性质,应是H—O的键长比H—S的键长短,H—O的键能大,所以热稳定性:H2O>H2S,C错误;含有分子间氢键的氢化物沸点高,易液化,NH3分子间存在氢键,PH3分子间不存在氢键,所以氨气易液化,D正确。 12.科学研究发现新型含碳化合物COS和C3O2,它们的结构类似CO2,均为直线形分子。下列结论中错误的是 (　　) A.COS和CO2分子中碳原子的杂化方式均为sp B.CO2是非极性分子,COS和C3O2也是非极性分子 C.COS、C3O2分子全部由双键构成 D.COS、C3O2分子中所有原子最外层均满足8电子稳定结构 √ 解析: COS的结构式为S===C===O，CO2的结构式为O===C===O，C的价层电子对数为2且无孤电子对，杂化方式均为sp杂化，故A正确；CO2正负电荷中心重合，为非极性分子，COS的结构不对称，正负电荷中心不重合，为极性分子，C3O2的结构式为O===C===C===C===O，正负电荷中心重合，为非极性分子，故B错误；两种分子全部由双键构成，故C正确；碳原子和氧原子最外层均满足8电子稳定结构，故D正确。 在课题活动中践行 三、迁移应用 课题活动　从分子结构视角认识生活中的物质 　　化学是自然科学的重要组成部分,其特征是从微观层次认识物质,在不同层面创造物质。化学的魅力是在自然界的基础上,创造一个全新的世界。 探究目标(一)　甲醇等典型物质的结构与性质 甲醇(CH3OH)是一种用途广泛的基础有机原料和优质燃料。用来制造农药、医药、塑料、合成纤维及有机化工产品,如甲醛、甲胺、氯甲烷、硫酸二甲酯等原料。甲醇中掺入汽油作替代燃料使用。 1.甲醇被氧化生成甲醛(HCHO),甲醇也可以生成乙酸甲酯(CH3COOCH3)。乙酸甲酯分子中σ键和π键的个数之比是多少?甲醇、甲醛中碳原子的杂化方式是哪种杂化类型? 提示:10∶1　sp3杂化、sp2杂化。甲醇中碳原子是饱和碳原子,是sp3杂化,甲醛中碳原子是sp2杂化。 2.请比较甲醇分子内O—C—H的键角与甲醛分子内O—C—H的键角的大小。 提示:甲醇中碳原子的杂化方式为sp3杂化,空间结构为四面体形,分子内O—C—H的键角接近109°28',甲醛中碳原子杂化方式为sp2杂化,空间结构为平面三角形,分子内O—C—H的键角接近120°,甲醇分子内O—C—H的键角小于甲醛分子内O—C—H的键角。 3.在一定条件下,甲醇(沸点64.7 ℃)转化为乙酸甲酯(CH3COOCH3,沸点57.1 ℃)。甲醇与乙酸甲酯的混合物因沸点接近而不易分离,工业上用蒸馏的方法分离二者时常先加适量水,为什么? 提示:乙酸甲酯不易与水形成氢键,而甲醇易与水形成氢键使甲醇沸点升高,使得乙酸甲酯容易从混合物中蒸出。 4.已知[Zn(CN)4]2-与甲醛在水溶液中发生反应可生成一种新物质HOCH2CN,判断HOCH2CN中碳原子的杂化方式? 提示:HOCH2CN中与羟基(—OH)相连的碳为饱和碳原子,价层电子对数是4,杂化轨道类型为sp3杂化,另外一碳原子与氮原子形成碳氮三键,三键含有1个σ键和2个π键,价层电子对数=2+0=2,所以碳原子杂化轨道类型为sp杂化。 探究目标(二)　分子结构中的对称美 许多物质形状与结构对称统一于一体,如金刚石晶体(外形为正八面体,结构为正四面体),石英晶体(外形为两端对称的六角棱柱体,结构为四面体)。它们都反映了物质内部多种(个)原子之间有序的结合,多种(个)原子在变化中趋于统一,在参差中趋于整齐,在“反复”中透着秩序,显示着节奏,尽显出化学中的对称美。生物分子都有手性,即分子形式的右撇子和左撇子(或左旋、右旋)。 1.八角茴香属于草本植物,是我国民间常用作烹调的香料。医学研究成果显示,从八角茴香中可以提取到莽草酸,莽草酸有抗炎、镇痛作用,是合成某些抗癌药物的中间体。莽草酸的分子结构模型 如图所示(分子中只有C、H、O三种原子)。其分子中有几个 手性碳原子? 提示:3。根据球棍模型写出其结构式为 ,连接羟基的碳原子是手性碳原子。 2.氨基乙酸(H2N—CH2—COOH)俗称甘氨酸,可用作调味剂、甜味剂,与DL⁃丙氨酸、枸橼酸等配合使用于含醇饮料中;合成清酒和精良饲料时用作酸味矫正剂、缓冲剂;在腌制咸菜、甜酱、酱油、醋和果汁时用作添加剂,以改善食品风味、味道、保持原味、提供甜味源等;氨基乙酸物质分子是不是手性分子? 提示:分子中间的碳原子连有两个氢,不具有手性。 [素养训练] 1.(2024·广东佛山高二下阶段练习)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂,其结构简式如图,它是经国家批准使用的植物生长调节剂。 (1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为　　　　。  解析:氯原子2p轨道上有5个电子,存在1个未成对电子。 1 (2)氯吡苯脲晶体中,氮原子的杂化轨道类型为　　　 　　　。  解析:氯吡苯脲中单键N杂化轨道类型为sp3杂化,双键N杂化轨道类型为sp2杂化。 sp2杂化和sp3杂化 (3)查文献可知,可用2⁃氯⁃4⁃氨基吡啶与异氰酸苯酯反应,生成氯吡苯脲,其反应方程式如图: 反应过程中,每生成1 mol氯吡苯脲,断裂　　　个σ键,断裂_____　　　　个π键。  NA NA 解析:每生成1分子氯吡苯脲,需要断裂异氰酸苯酯中1个碳氮双键中的π键和2⁃氯⁃4⁃氨基吡啶中的N—H σ键,故每生成1 mol氯吡苯脲,断裂NA个σ键和NA个π键。 (4)膨大剂能在动物体内代谢,其产物较为复杂,其中有H2O、NH3、CO2等。 ①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因为_______ ____________________________________________________________　　　　　　　　　　　　　　　　　 。  ②NH3分子的空间结构是　　　　　　,H2O中心原子的杂化类型是　 　　。  O原子 半径小于N原子,O与H原子形成的共价键键长小于N与H原子之间的 共价键,O—H的键能大于N—H的,故H2O分子比NH3稳定 三角锥形 sp3杂化 解析:①H2O比NH3稳定的主要原因是O—H的键长比N—H短,键长越短键能越大。②NH3中N的杂化方式为sp3杂化,空间结构为三角锥形;H2O中O原子上有两个σ键和两个孤电子对,故为sp3杂化。 2.(1)黄铜矿(主要成分为CuFeS2)是生产铜、铁和硫酸的原料。试回答下列问题: ①基态Cu原子的价层电子排布式为　　　　　。  解析:基态Cu原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1,故其价层电子排布式为3d104s1。 3d104s1 ②从原子结构角度分析,第一电离能I1(Fe)与I1(Cu)的关系是:I1(Fe)　　　　___(填“>”“<”或“=”) I1(Cu)。 解析:铁原子的价层电子排布式为3d64s2,4s2是全满状态,较稳定,所以铁原子不易失去1个电子,第一电离能较大,Cu原子失去1个电子后,价层电子排布式为3d10,为全充满状态,结构稳定,所以铜原子易失去1个电子,第一电离能较小,故I1(Fe)>I1(Cu)。 > (2)石墨烯(结构如图甲所示)是一种由单层碳原子构成的具有平面结构的新型碳材料,石墨烯中部分碳原子被氧化后,其平面结构会发生改变,转化为氧化石墨烯(结构如图乙所示)。 氧化石墨烯中2号C原子的杂化方式是　　　　,该C原子与相邻C原子形成的键角　 (填“>”“<”或“=”)石墨烯中1号C与相邻C形成的键角。  sp3杂化 　< 解析:氧化石墨烯中2号C原子形成3个C—C和1个C—O,C原子采取sp3杂化,该C原子和与其相连的4个原子形成四面体,而石墨烯中的1号C原子形成3个C—C,图甲为平面结构,C原子采取sp2杂化,该C原子和与其相连的3个原子形成平面三角形,则氧化石墨烯中2号C原子与相邻C原子形成的键角<石墨烯中1号C原子与相邻C原子形成的键角。 $$