第2章 分子结构与性质 体系构建 体验高考-【步步高】2023-2024学年高二化学选择性必修2 （人教版2019，鲁琼）

体系构建　体验高考 1．共价键和分子的空间结构 2．分子结构与物质的性质 (1)共价键的极性 (2)分子极性 (3)分子间的作用力→对物质性质的影响 (4)溶解性 (5)分子的手性 考向一　分子的结构 例1　[2022·全国甲卷，35(3)(4)]2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2==CH2)与四氟乙烯(CF2==CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答下列问题： (3)固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF)3的链状结构__________。 (4) CF2==CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为__________和________；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因_______________________________。 答案　(3)　(4)sp2　sp3　C—F的键能大于C—H的键能，键能越大，化学性质越稳定 解析　(3)HF中存在氢键，则(HF)3的链状结构为。(4)由于F元素的电负性较大，因此在与C原子结合的过程中形成的C—F的键能大于C—H的键能，键能的强弱决定物质的化学性质，键能越大，化学性质越稳定，因此聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯。 例2　[2022·全国乙卷，35(2)①②]卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题： (2)①一氯乙烯(C2H3Cl)分子中，C的一个____________杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl__________键，并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键(Π)。 ②一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中，C—Cl键长的顺序是 _____________________________________________________________________________， 理由：(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多，形成的C—Cl越强；(ⅱ)________________________。 答案　(2)①sp2　σ　②一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔　Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl越强 解析　①一氯乙烯的结构式为，碳原子采取sp2杂化，因此C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl σ键。②C的杂化轨道中s成分越多，形成的C—Cl越强，C—Cl的键长越短，一氯乙烷中碳采取sp3杂化，一氯乙烯中碳采取sp2杂化，一氯乙炔中碳采取sp杂化，sp杂化时s成分多，sp3杂化时s成分少；同时Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl的键长越短，一氯乙烯中Cl的3p轨道与C的2p轨道形成3中心4电子的大π键(Π)，一氯乙炔中Cl的3p轨道与C的2p轨道形成2个3中心4电子的大π键(Π)，因此三种物质中C—Cl键长的顺序为一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔。 考向二　微粒作用与分子性质 例3　Ⅰ.[2022·湖南，18(1)③(2)①]铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题： (1)③比较键角大小：气态SeO3分子________SeO离子(填“>”“<”或“＝”)，原因是 _______________________________________________________________________________。 (2)①富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示： 富马酸分子中σ键与π键的数目比为__________。 Ⅱ.[2022·北京，15(2)]比较SO和H2O分子中的键角大小并给出相应解释：______________ ______________________________________________________________________________。 答案　Ⅰ.(1)③＞　SeO3的空间结构为平面三角形，SeO的空间结构为三角锥形 (2)①11∶3　 Ⅱ.SO的键角大于H2O分子的键角，SO中S原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，H2O分子中O原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为V形 解析　Ⅰ.(1)三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，键角为120°；亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，离子的空间结构为三角锥形，键角小于120°。(2)由结构模型可知，富马酸的结构简式为HOOCCH==CHCOOH，分子中的单键为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，则分子中σ键和π键的数目比为11∶3。 考向三　分子的性质 例4　[2022·广东，20(2)(3)(4)(5)]硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光(AIE)效应以来，AIE在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含Se的新型AIE分子Ⅳ的合成路线如下： (2)H2Se的沸点低于H2O，其原因是________________________________________________。 (3)关于Ⅰ～Ⅲ三种反应物，下列说法正确的有__________。 A．Ⅰ中仅有σ键 B．Ⅰ中的Se—Se为非极性共价键 C．Ⅱ易溶于水 D．Ⅱ中原子的杂化轨道类型只有sp与sp2 E．Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大 (4)Ⅳ中具有孤电子对的原子有__________。 (5)硒的两种含氧酸的酸性强弱为H2SeO4__________(填“>”或“<”)H2SeO3。研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引起的中毒。SeO的空间结构为________。 答案　(2)由于水分子间存在氢键，沸点高　(3)BDE　(4)O、Se　(5)＞　正四面体形 解析　(3)Ⅰ中有σ键，还有大π键，故A错误；烃都难溶于水，因此Ⅱ难溶于水，故C错误；Ⅱ中苯环上的碳原子和碳碳双键上的碳原子杂化类型为sp2，碳碳三键上的碳原子杂化类型为sp，故D正确；根据同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，因此Ⅰ～Ⅲ含有的元素中，O电负性最大，故E正确。(4)分子Ⅳ中O、Se都有孤电子对，C、H、S都没有孤电子对。(5)SeO中Se的价层电子对数为4＋×(6＋2－2×4)＝4，其空间结构为正四面体形。 例5　[2021·全国乙卷，35(3)][Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示。 PH3中P的杂化类型是__________，NH3的沸点比PH3的________，原因是_______________。 H2O 的键角小于NH3的，分析原因________________________________________________。 答案　sp3　高　NH3存在分子间氢键　NH3含有1个孤电子对，而H2O含有2个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大 解析　PH3中P的价层电子对数为3＋1＝4，故PH3中P的杂化类型是sp3; N原子的电负性较强，NH3存在分子间氢键，因此NH3的沸点比PH3的高。 例6　[2022·山东，16(3)(4)(5)](3)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的Π大π键，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据________(填标号)。 A．2s轨道 B．2p轨道 C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道 (4)在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①__________________________________， ②____________________________________________________________________________。 (5)的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是__________。 答案　(3)D　(4)①吡啶能与H2O分子形成分子间氢键　②吡啶和H2O均为极性分子，相似相溶，而苯为非极性分子 (5) 解析　(3)已知吡啶中含有与苯类似的Π大π键，则说明吡啶中N原子也是采取sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。(4)已知苯分子为非极性分子，H2O分子为极性分子，且吡啶能与H2O分子形成分子间氢键，从而导致在水中的溶解度吡啶远大于苯。(5)已知—CH3为推电子基团，—Cl是吸电子基团，则N原子电子云密度大小顺序为，结合题干信息可知，其中碱性最弱的为。 学科网（北京）股份有限公司 $$