第二章 分子结构与性质（知识清单）化学人教版选择性必修2

第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 一、共价键 1．概念。原子间通过________电子对所形成的相互作用叫做共价键。 2．本质。高概率地出现在两个原子核之间的________与两个原子核之间的______________。共价键形成的原因是成键原子相互接近，原子轨道发生________，自旋方向________的未成对电子形成共用电子对。 3．形成元素。通常电负性相同或差值较小的________________原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于________的________与非金属原子之间形成共价键。 4．共价键特征 特征 概念 作用 存在情况 饱和性 每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是________的 饱和性决定了分子的________。 所有的________都具有饱和性 方向性 在形成共价键时，原子轨道重叠的________，电子在核间出现的概率________，所形成的共价键就________，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率________的方向形成，所以共价键具有方向性 方向性决定了分子的________结构。 并________所有共价键都具有方向性 5．表示方法 (1)用一条短线表示由________所形成的共价键，如H—H、H—Cl； (2)“”表示原子间共用________电子所形成的共价键(共价双键)，如C=C； (3)“≡”表示原子间共用________电子所形成的共价键(共价叁键)，如C≡C。 6．共价键的类型——σ键、π键 按成键原子的原子轨道重叠方式分类，分为_____键和______键。 (1)σ键 类型 形成过程 s­s型 H－H的s­s σ键的形成 s­p型 H－Cl的s­p σ键的形成 p­p型 Cl－Cl的p­p σ键的形成 (2)π键 形成 由两个原子的p轨道“________”重叠形成 p－p π键 特征 π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂 (3)判断σ键、π键的一般规律 共价单键为_____键；共价双键中有一个_____键，另一个是_____键；共价三键由一个_____键和两个_____键构成。 7．共价键的类型——极性键、非极性键 (1)分类标准：根据________________是否偏移。 (2)极性键和非极性键： 共价键 极性键 非极性键 形成元素 ________元素 ________元素 共用电子的偏移 共用电子偏向电负性________的原子 成键原子电负性相同，共用电子________ 原子电性 电负性________的原子显负电性，另一原子显正电性 两原子均不显电性 8．乙烷、乙烯、乙炔成键情况 名称 乙烷 乙烯 乙炔 分子结构 碳碳键成键方式 1个_____键 1个_____键、1个_____键 1个_____键、2个_____键 二、键参数——键能、键长与键角 1．键能 (1)概念：在101.3 kPa，298 K的条件下，断开________AB(g)分子中的化学键，使其分别生成________________和________________所吸收的能量，叫A—B键的键能。 (2)表示方式和单位：表示方式：________，单位：________。 (3)应用： ①判断共价键的________：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越_____，体系能量降低越_____，________能量越多，形成共价键的键能越_____，共价键越________。 ②判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越_____，分子越________。例如分子的稳定性：HF_____HCl>HBr_____HI。 ③利用键能计算反应热：△H=________的键能总和-________的键能总和。 (4)测定方法：键能通常是298.15K，100kPa条件下的标准值，可以通过实验测定，更多的却是推算获得的。 2．键长 (1)概念：构成化学键的两个原子的________叫做该化学键的键长。由于分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的________。 (2)应用： ①判断共价键的________：键长是衡量共价键稳定性的另一个重要参数。键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。 ②判断分子的________________：键长是影响分子空间结构的因素之一。 (3)定性判断键长的方法： ①根据________________进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 ②根据________________判断。相同的两原形成共价键时，单键键长>双键键长>三键键长。 3．键角 (1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的________称为键角。 (2)意义：键角可反映分子的________结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 多原子分子的________一定，表明共价键具有________。 (3)常见分子的键角及分子空间结构： 分子 键角 空间结构 CO2 (O=C=O)______° ________形 H2O (H-O)105° ______形(或称______形) NH3 (N-H)107° ________形 CH4 (C-H)109º28´ ________形 P4 (P-P)60º ________形 (4)测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 三、键参数与分子性质的关系 第二节 分子的空间结构 一、多样的分子空间结构 1．三原子分子的立体构型 三原子分子的立体构型有直线形和V形两种。 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CO2 O==C==O ________ ________ H2O ________ ________ 2．四原子分子的立体构型 四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型。 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH2O 约120° ________ NH3 ________ ________ 3．五原子分子的立体构型 五原子分子的立体构型更多，最常见的是四面体形。 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH4 ________ ________ CCl4 ________ ________ 4．其他多原子分子的空间结构 二、价层电子对互斥模型 1．应用：预测分子的________结构 2．理论要点：价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是“___________”相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的________________上的电子对，包括______________和中心原子上的______________。 3．内容： (1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取________结构。 (2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力________，从而________分子的空间结构。 (3)电子对之间的夹角越_____，相互之间的斥力越_____。 (4)成键电子对之间斥力由_____到_____的顺序：三键-三键_____三键-双键_____双键-双键_____双键-单键_____单键-单键。 (5)含孤电子对的斥力由_____到_____的顺序：孤电子对-孤电子对_____孤电子对-单键_____单键-单键。 4．中心原子上的价层电子对数的计算方法 (1)σ键电子对数的计算 σ键电子对数可由________确定，中心原子有几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中σ键电子对数为_____，NH3分子中σ键电子对数为_____。 (2)孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) a为________________________； x为________________________________； b为与中心原子结合的原子________________________。 (3)中心原子价层电子对个数=_____键个数+________________个数。 4．价层电子对互斥理论与分子构型 电子 对数 成键数 孤电子 对数 电子对空 间构型 分子空 间构型 实例 2 2 0 直线形 ________ CO2 3 3 0 三角形 三角形 BF3 2 1 ________ SO2 4 4 0 四面体形 正四面体形 CH4 3 1 ________ NH3 2 2 V形 H2O 三、利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构 1．价层电子对互斥模型要点 (1)对于ABx型分子中，几何构型主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。 (2)中心原子的价层电子对数和立体构型的关系 价层电子对数 2 3 4 5 6 立体构型 ______形 ________形 ________体 三角双锥 正八面体 (3)价层电子对之间相互排斥作用大小 孤电子对—孤电子对＞孤电子对—成键电子对＞成键电子对—成键电子对 2．用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子立体构型 (1)确定中心原子的价层电子对数 ①对于ABx型分子，σ键电子对＝B原子的个数，如H2O的中心原子是O，有2对σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)，其中a为中心原子的价电子数，x为B原子的个数，b为B最多能接受的电子数。 ③对于阳(或阴)离子来说，a为中心原子的价电子数减去(或加上)离子的电荷数。 ④中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数 (2)根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型 (3)略去孤电子对，确定分子构型 σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子或离子的空间结构。 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 电子对的排列方式 VSEPR模型 分子或离子的立体构型 实例 2 0 2 ________形 _______形 HgCl2、BeCl2、CO2 3 0 _______形 _______形 BF3、AlCl3 2 1 3 _______形 SnBr2、PbCl2 4 0 _______形 _______形 CH4、CCl4 3 1 4 _______形 NH3、NF3 2 2 _______形 H2O 3．价层电子对之间的斥力大小 (1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价层电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间的斥力_____孤电子对与成键电子对之间的斥力_____成键电子对与成键电子对之间的斥力。 (2)孤电子对数越多，与成键电子对斥力越_____，成键原子所形成的键角越_____。例如H3O＋和H2O键角大小，H3O＋中O只有一个孤电子对，而H2O中O有两个孤电子对，所以H3O＋的键角_______H2O分子的键角。 (3)结构相同的物质，元素的电负性越大，吸引电子的能力越_____，成键电子对距离中心原子较近，成键电子对之间的斥力越大，键角越_____。例如NH3、PH3、AsH3中，中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，NH3分子的中心原子N的电负性大，成键电子对距离中心原子较近，键角越大，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3_____PH3_____AsH3。 四、杂化轨道理论 1．轨道杂化 2．甲烷中碳原子的杂化类型 3．杂化轨道的形成及其特点 杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。 (1)轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部______________的原子轨道发生_______，重新_______成一组新的轨道的过程。 (2)杂化轨道：原子轨道_______后形成的一组新的____________，叫做_______原子轨道，简称____________。 (3)杂化轨道的特点 ①杂化轨道数_______参与杂化的原子轨道数； ②杂化改变了原子轨道的_______和_______； ③杂化使原子的成键能力_______； ④杂化轨道用于构建分子的_____轨道和______________轨道。 4．杂化轨道类型及其空间结构 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道和1个p轨道 1个s轨道和2个p轨道 1个s轨道和3个p轨道 杂化轨道的数目 _____ _____ _____ 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ 立体构型名称 _______形 _______形 _______形 实例 CO2、C2H2 BF3、HCHO CH4、CCl4 (1)sp3杂化轨道 (2)sp2杂化轨道 (3)sp杂化轨道 五、杂化类型及分子空间结构的判断 1．原子轨道的杂化过程 2．杂化类型与分子构型 (1)当杂化轨道全部用于形成σ键时 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 _____个ns和_____个np _____个ns和_____个np ____个ns和____个np 轨道夹角 _______ _______ _______ 杂化轨道示意图 实例 BeCl2 BF3 CH4 分子结构示意图 分子空间结构 _______形 _______形 _______形 (2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时 由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所_______。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个杂化轨道由______________占据，其分子不呈______________形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个杂化轨道由______________占据，氨分子不呈______________形，而呈_______形。 分子组成(A为中心原子) 中心原子的弧电子对数 中心原子的杂化方式 分子空间构型 示例 AB2 0 sp _______形 BeCl2 1 sp2 _______形 SO2 2 sp3 _______形 H2O AB3 0 sp2 _______形 BF3 1 sp3 _______形 NH3 AB4 0 sp3 _______形 CH4 3．中心原子轨道杂化类型的判断 (1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断成为分子构型的思路： 价层电子对VSEPR模型杂化轨道构型。 (2)根据VSEPR模型判断： VSEPR模型 四面体形 三角形 直线形 杂化类型 _______ _______ _______ (3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。 六、等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子，具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。满足等电子原理的分子称为等电子体。例如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。 1．含义：______________相同、______________相同的______________互为等电子体。 2．特点：等电子体具有相似的_______特征(立体结构和化学键类型)及_______的性质，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。 3．等电子原理的应用：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的_______构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是_______杂化，都是V形结构。 4．确定等电子体的方法：同主族_______或同周期_______元素替换，交换过程中注意_______变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同) _______交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2 2 横换：换_______主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO 3 可以将分子变换为_______，也可以将离子变换为_______ O3与NO、CH4与NH；CO与CN－ 第三节 分子结构与物质的性质 一、共价键的极性 1．极性键与非极性键 分类 极性共价键 非极性共价键 成键原子 _______元素的原子 _______元素的原子 电子对 发生偏移 不发生偏移 成键原子的电性 一个原子呈正电性(δ＋)，一个原子呈负电性(δ－) 电中性 2．分子的极性 (1)极性分子：分子中的正电中心和负电中心_______，使分子的某一个部分呈正电性(δ+)，另一部分呈负电性(δ-)，这样的分子是极性分子。 (2)非极性分子：分子中的正电中心和负电中心_______，这样的分子是非极性分子。 3．分子极性的判断方法 (1)只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多数是_______分子。如O2、H2、P4、C60。 (2)含有极性键的双原子分子都是_______分子。如HCl、HF、HBr。 (3)含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是_______分子；空间结构不对称的是_______分子。 (4)判断ABn型分子极性的经验规律： ①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为_______分子；若不等，则为_______分子。 ②若中心原子有孤电子对，则为_______分子；若无孤电子对，则为_______分子。如CS2、BF3、SO3、CH4为_______分子；H2S、SO2、NH3、PCl3为_______分子。 4．键的极性对化学性质的影响 (1)共价键的极性越强，键的活泼性也越强，容易发生断裂，易发生相关的化学反应。 (2)成键元素的原子吸引电子能力越强，电负性越_____，共价键的极性就越_____，在化学反应中该分子的反应活性越强，在化学反应中越容易断裂。 5．含氧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系 (1)规律：键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越_____，越_______电离出H+，则羧酸的酸性越_____。 (2)羧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系 ①羧酸酸性的表示方法：羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa＝－lgKa，pKa越小，酸性越_____。 ②与羧基相邻的共价键的极性越大，过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越_____。 (3)无机含氧酸酸性强弱与其分子组成和结构的关系。以P、S、Cl最高价含氧酸为例，它们的分子式为H3PO4、H2SO4、HClO4，结构式写作：，非羟基氧原子(指不与H结合的氧原子)是电负性大的原子，吸引电子能力强，三种酸分子中，P、S、Cl原子结合的非羟基氧原子个数依次增_____ (分别为1、2、3)，导致羟基的极性依次增_____，更易电离出氢离子，所以酸性：H3PO4_____H2SO4_____HClO4，这也正好与元素周期律的结论相吻合。再如H2SO3与H2SO4，结构式为，硫原子结合的非羟基氧原子个数分别为1、2，同理可分析出酸性：H2SO3_____H2SO4。 二、分子间作用力 1．分子间的作用力 (1)概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。 (2)分类：分子间作用力最常见的是______________和_______。 (3)强弱：范德华力_____氢键_____化学键。 2．范德华力及其对物质性质的影响 (1)概念：对气体加压降温可使其液化，对液体降温可使其凝固，这表明分子之间存在着相互作用力。_______是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力。 (2)存在范围：范德华力存在于由共价键形成的多数______________、绝大多数______________及没有化学键的______________分子间。但像二氧化硅晶体、金刚石等由共价键形成的物质中_______范德华力。 (3)特征： ①范德华力广泛存在于分子之间，但只有分子间_______时才有分子间的相互作用力。 ②范德华力很弱，比化学键的键能_____1~2个数量级。 ③范德华力_______方向性和饱和性。 (4)影响范德华力的因素 ①一般地，_______和_______相似的分子，相对分子质量越_____，范德华力越_____。 ②相对分子质量相同或相近时，分子的极性越_____，范德华力越_____。如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO_____N2。 ③分子组成相同，但结构不同的物质(即互为同分异构体)，分子的对称性越_____，范德华力越_____。 ④对于M相同、极性相似的分子，分子间接触面积越_____，范德华力越_____。如：正丁烷_____异丁烷。 (5)范德华力对物质性质的影响 范德华力主要影响分子构成的物质的熔、沸点等_______性质。一般规律：范德华力越_____，物质的熔、沸点越_____。而化学键主要影响分子构成的物质的_______性质。 3．氢键及其对物质性质的影响 (1)概念：氢键是除范德华力之外的另一种分子间作用力。 (2)形成条件：它是由已经与电负性很_____的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很_____的原子之间的作用力。 (3)表示方法：X-H…Y-。其中X、Y为N、O、F这样的电负性很大的原子，“-”表示共价键，…”表示形成的氢键。在X-H…Y中，X、Y的电负性越_____，氢键越_____；Y原子的半径越_____，氢键越_____。 (4)特征： ①氢键是一种分子间作用力，但不同于范德华力，也_______化学键。 ②氢键是一种较弱的作用力，比化学键的键能_____1~2个数量级，与范德华力数量级__________，但比范德华力明显的_____。 ③氢键具有_______性(X-H…Y尽可能在同一条直线上)和_______性(一个X-H只能和一个Y原子结合)，但本质上与共价键的_______性和_______性不同。 (5)氢键参数： ①键长：一般定义为X—H…Y的长度，而不是H…Y的长度。显然它与X—H的键长和Y的原子半径有关，X—H的键长越_____，Y的原子半径越_____，则氢键的键长越_____。F—H…F、O—H…O、N—H…N的氢键键长依次增大。 ②键能：氢键的键能一般不超过_____kJ/mol，比共价键的键能_____得多，而比范德华力略_____。氢键键能的大小，与X和Y的电负性大小有关，电负性越_____，则氢键越_____，键能也越_____；氢键键能也与Y原子的半径大小有关，半径越_____，则越能接近X—H键，氢键越强，键能越_____。例如键能：F—H…F>O—H…O>N—H…N。 (6)存在范围：氢键不仅存在于分子间，有时也存在于分子内。 (7)分类：氢键可分为_______氢键和_______氢键两类。 前者的沸点低于后者。 (8)对物质性质的影响： (1)氢键对物质熔、沸点的影响 分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏范德华力外，还需要消耗更多的能量，破坏分子间氢键，所以能形成分子间氢键的物质一般具有_______的熔点和沸点。 互为同分异构体的物质中，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的_____。如邻羟基苯甲醛能形成_______氢键，而对羟基苯甲醛能形成_______氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要吸收较多的能量，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点_____于邻羟基苯甲醛的。 (2)氢键对物质溶解度的影响 如果溶质与溶剂之间能形成_______，则溶解度_______。例如，由于氨分子与水分子间能形成氢键，且二者都是极性分子，所以NH3极易溶于水。低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子间形成氢键有关。 (3)氢键的存在引起密度的变化 由于水分子间存在氢键，水结冰时，体积变_____，密度变_____。冰熔化成水时，体积减_____，密度变大。在接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”，形成所谓“缔合分子”，这种水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大。 4．范德华力、氢键、共价键的比较 作用力 范德华力 氢键 共价键 概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用 分类 分子内氢键、分子间氢键 极性共价键、非极性共价键 特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素　 ①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，X、Y原子的半径越小，键能越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定 对物质性质的影响 影响物质的熔、沸点及溶解度等物理性质；如熔、沸点F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性 ②共价键键能越大，分子稳定性越强 四、分子的手性 1．手性异构体 具有完全相同的_______和______________的一对分子，如同左手与右手一样互为_______，却在三维空间里______________的一对分子互称手性异构体。 2．手性分子 有______________的分子叫做手性分子，如乳酸(CH3—CH—COOHOH)分子。 3．手性分子的确定 (1)两个分子具有完全相同的组成和原子排列； (2)两个分子互为_______； (3)两个分子在三维空间里不能重合。 (4)有机物分子中如果有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。 4．手性碳原子的确定 (1)碳原子连接了四个不同的原子或基团，形成的化合物存在手性异构，则该碳原子称为手性原子。如，其中*C即为_______原子。 (2)不饱和碳原子(如碳碳双键、—C≡C—等中的碳原子)一定不是手性碳原子。 ▁▃▅▇易错点01：σ键、π键易错点 1．一般情况下，σ键比π键牢固，但并不是所有分子中的σ键都比π键牢固(例如：N2)。 2．并不是所有的分子都含有σ键，如稀有气体分子。 3．不存在s-sπ键、s-pπ键等。 4．分子中存在π键，则一定存在σ键，但若存在σ键，则不一定存在π键。 ▁▃▅▇易错点02：利用价层电子对互斥理论判断分子的立体构型易错点 1．利用价层电子对互斥理论判断分子的立体构型时应注意：价层电子对互斥理论模型是电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。 2．二者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，二者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，二者的构型不一致。 ▁▃▅▇易错点03：杂化轨道易错点 1．杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。 3．杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。 3．sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 ▁▃▅▇易错点04：键的极性和分子的极性的关系 1．只含非极性键的分子一定是非极性分子(除O3)； 2．含有非极性键的分子不一定是非极性分子(如H2O2)； 3．极性分子中一定有极性键(如H2O)，非极性分子中不一定含有非极性键(如CO2)； 4．只含有极性键的分子不一定是极性分子(如CH4)； 5．极性分子不一定只含有极性键(如C2H5OH)； 6．含有极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定，等于零时是非极性分子。 ▁▃▅▇易错点05：范德华力、氢键和化学键比较的易错点 1．氢键属于分子间作用力，不属于化学键。 2．氢键存在则必然存在范德华力，但是存在范德华力的不一定有氢键存在。 3．分子间作用力(范德华力和氢键)影响物质的物理性质，而化学键决定分子的稳定性。 (4)分子间作用力存在于分子之间，而氢键只存在于电负性较大的N、O、F三种元素与氢元素之间，而化学键是存在于相邻原子或离子间的强烈相互作用。 【特别提示】 1．范德华力与氢键只影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。 2．氢键：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大。如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 3．影响物质水溶性的因素有氢键、极性相似相溶、结构相似相溶以及反应等。 ▁▃▅▇易错点06：范德华力的易错点 1．范德华力只影响物质的物理性质。 2．分子间充分接近时才产生范德华力。 3．范德华力也是一种电性作用(实质)。 4．范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子及稀有气体分子之间。 5．范德华力的作用范围很小，即分子充分接近(如固体和液体)时才有相互间的作用力。 ▁▃▅▇易错点07：相似相溶的易错点 1．“相似相溶”原理是从分子结构的角度，通过对实验的观察和研究而得出的关于物质溶解性的经验规律，也会有不符合此规律的例外情况。如CO、NO等极性分子均难溶于水。 2．“相似相溶”原理可以解释一些物质在某些溶剂中溶解的情况。 氢键影响物质的溶解性。如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键作用力越大，溶解性越好。如NH3极易溶于水、C2H5OH与水能以任意比混溶，上述事实分别与NH3和H2O分子间、C2H5OH和H2O分子间形成氢键密切相关。 ▁▃▅▇易错点08：含氧酸酸性的易错点 一般来说，含氧酸显酸性的原因有两种类型：一是酸分子中的羟基(－OH)电离出H＋，如次氯酸(HClO)：HClOH＋＋ClO－；二是酸分子自身不能电离出H＋，但酸分子中的中心原子具有空轨道，能接受OH－中氧原子的孤电子对而加合一个OH－，使得水分子释放出H＋而显酸性，如硼酸(H3BO3)：。 1．酸(HO)mROn的酸性强弱与m的大小无关。 2．含氧酸在水中电离出的H＋来源于酸分子中的－OH原子团，与中心原子相连的氢原子不能电离成H＋。 3．碳酸(H2CO3)为弱酸的原因： 碳酸[(HO)2CO]中非羟基氧的个数为1，理论上应是一个酸性与亚硝酸[(HO)NO]和磷酸[(HO)3PO]相近的中强酸，然而事实上通常认为它是弱酸，这是由于溶于水的二氧化碳分子中只有极少量与水结合成碳酸。 4．结构相似的含氧酸酸性强弱判断方法：酸分子中中心原子的原子半径越小，电负性越大，其相应酸的酸性越强，如酸性HClO3>HBrO3>HIO3。 5．常见无机无氧酸酸性的强弱关系为：HI>HBr>HCl>HF>H2S，其中HF、H2S为弱酸。 ■方法01共价键类型的判断方法 【解题通法】 (1)σ键与π键 ①依据强度判断：σ键的强度较大，较稳定；π键活泼，比较容易断裂。 ②共价单键都是σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，共价三键中含有一个σ键、两个π键。 (2)极性键与非极性键 不同种元素的原子之间形成的是极性共价键，同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。 【典型例题】石灰氮(CaCN2)是一种氮肥，与土壤中的H2O反应生成氰胺(H2N-C≡N)，氰胺可进一步转化为尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是 ( ) A．H2O的电子式为 B．1个H2N-C≡N分子中含3个σ键 C． H2N-C≡N分子中σ键与π键的个数之比为2∶1 D．已知CO(NH2)2中含有C=O键，1个CO(NH2)2分子中含有2个π键 ■方法02键参数的分析方法 【解题通法】 【典型例题】键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是( ) A．H—F的键长是H—X(X表示卤族元素)中最长的 B．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180° C．分子中通常键能越大，键长越短，分子越稳定 D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍 ■方法03分子结构的测定方法 【解题通法】 测定分子结构的现代仪器和方法 质谱：确定分子量，局部分子结构的质量。 红外光谱：确定化学键的类型，识别特定基团。 紫外光谱：确定特定的结构。 核磁共振氢谱：利用核磁共振仪记录下原子在共振下的有关信号绘制的图谱。 X射线衍射：测定晶体的结构。 【典型例题】下列说法中不正确的是( ) A．测定分子结构的现代仪器和方法有红外光谱、晶体X射线衍射等 B．红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱 C．红外光谱可测定分子中含有化学键或官能团的信息 D．当红外光束透过分子时，分子会吸收与它的某些化学键的振动频率相同的红外线 ■方法04孤电子对数的计算方法 【解题通法】 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 【典型例题】下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是( ) A．PCl5 B．NO3- C．SiCl4 D．PbCl2 ■方法05预测分子空间结构的方法 【解题通法】 方法I：计算出σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数，在确定了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数后，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子或离子的空间结构：σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构。 方法II：由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构。 价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构 (1)中心原子配位的原子总数是指与中心原子直接结合的原子个数，氧族元素原子作配位原子时，不计算配位原子个数。 (2)粒子的电荷数是离子所带电荷数，阳离子用“-”，阴离子用“+”。 (3)计算结果为中心原子的价层电子对数，根据中心原子的价层电子对数可以确定价层电子对互斥模型。 (4)孤电子对数=价层电子对数-中心原子配位的原子总数。 以CO2、NH4+、NF3为例： ①CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，配位原子数为2，即有2对σ键电子对数，中心C原子上的孤电子对数=[4-2x(8-6)]/2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。 ②NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-1-4x(2-1)]/2=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。 ③NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-3x(8-7)]/2=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。 【典型例题】用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是( ) A．CH4与CH2Cl2均为正四面体 B．BeCl2与SO2为直线形 C．BF3与PCl3为三角锥形 D．NO3-与CO32-为平面三角形 ■方法06判断分子或离子中中心原子杂化类型的方法 【解题通法】 1．根据价层电子对数判断 价层电子对数 2 3 4 杂化类型 sp sp2 sp3 2．根据分子的结构(简)式判断 在结构(简)式中，若C、N等原子形成单键时为sp3杂化，形成双键时为sp2杂化，形成三键时为sp杂化。 3．根据等电子原理判断 如CO2是直线形分子，SCN－、N与CO2是等电子体，离子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。 【典型例题】下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是( ) 选项 粒子 空间结构 解释 A 氨基负离子(N) 直线形 N原子采取sp杂化 B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采取sp3杂化 C 碳酸根离子(CO32-) 三角锥形 C原子采取sp3杂化 D 乙炔(C2H2) 直线形 C原子采取sp杂化且C原子的价电子均参与成键 ■方法07确定等电子体的方法 【解题通法】 1．把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换，即可得到相应的等电子体，如CO2与CS2、O3与SO2等； 2．换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等，如N2与CO等； 3．可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子，如O3与NO、CO与CN－等。 【典型例题】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，下列有关说法中正确的是( ) A．NH3和PH3是等电子体，键角相同 B．NO3-和SO3是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 ■方法07键的极性与分子的极性关系判断方法 【解题通法】 1．单质分子均为非极性分子(例外O3为极性分子)； 2．根据键的极性判断。共价键是否有极性是分子是否有极性的前提条件，如果分子中不存在极性键，该分子一定不是极性分子(例外O3为极性分子)；对于双原子分子来说，键的极性和分子的极性是一致的。 3．多原子分子： (1)孤对电子法：如为ABn型，若中心原子A中没有孤对电子，为非极性分子，中心原子A中有孤对电子，则为极性分子。 (2)几何对称法： 如为ABn型，如果各极性键在平面内或空间均匀排列，呈中心对称或呈正多边形、正多面体分布，该分子一定是非极性分子，反之为极性分子。通常有以下几种情况：线型对称，如CO2等(键角180°)；正三角形分子，如BF3(键角120°)；正四面体型分子，如CCl4、CH4(键角109°28′)。以上几类均为非极性分子，而NH3分子为三角锥型(键角107°18′)，H2O分子为V型(键角104.5°)等均为极性分子。 (3)中心原子化合价法： 如为ABn型，若中心原子A的化合价的绝对值等于A的主族序数，则为非极性分子；若中心原子A的化合价的绝对值不等于A的价层电子数，则为极性分子； 化学式 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2 中心原子化合价的绝对值 3 4 5 6 2 3 4 中心原子价层电子数 3 4 5 6 6 5 6 分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 【典型例题】下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( ) A．CH4和H2O B．CO2和HCl C．NH3和H2S D．HCN和BF3 ■方法08无机含氧酸分子的酸性强弱比较方法 【解题通法】 1．对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强 如：HClO<HClO2<HClO3<HClO4；HNO2<HNO3；H2SO3<H2SO4 解释：无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下也就越容易电离出H＋，即酸性越强 2．含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大，即：(HO)mROn中，n值越大，酸性越强 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 含氧酸 次氯酸 磷酸 硫酸 高氯酸 结构简式 Cl—OH 非羟基氧原子数 0 1 2 3 酸性 弱酸 中强酸 强酸 最强酸 (1)酸性强弱与—OH数目，即m数值大小无关 (2)酸的元数＝酸中羟基上的氢原子个数，不一定等于酸中的氢原子数，因为有的酸中有些氢原子不是连接在氧原子上 3．根据元素周期律比较含氧酸的酸性强弱 (1)同一主族，自上而下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱 (2)同一周期，从左到右，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强 【典型例题】已知含氧酸可用通式(HO)nXOm来表示，如X是S，则m＝2，n＝2，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．HClO4 B．H2SeO3 C．H3BO3 D．H3PO4 ■方法09判断手性碳原子的方法 【解题通法】 判断一种有机物是否存在手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子，饱和碳原子所连的原子或原子团必须不同。如中的C*就是手性碳原子。 【典型例题】下列化合物中，含有3个手性碳原子的是 ( ) A． B． C． D． ■方法10判断溶解性的方法 【解题通法】 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。若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。 “相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 2．相似相溶规律的适用范围 (1)“相似相溶”中“相似”指的是分子的极性相似。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。相反，无氢键作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。 (2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。低级羧酸如甲酸、乙酸等可以与水以任意比例互溶，而高级脂肪酸如硬脂酸、软脂酸和油酸等不溶于水。 (3)如果溶质与水发生化学反应则可增大其溶解度。 【典型例题】下列现象能用“相似相溶”规律解释的是( ) A．用纯碱洗涤油脂 B．溴易溶于四氯化碳 C．酸性：甲酸＞乙酸＞丙酸 D．碘易溶于浓碘化钾水溶液 ■方法11分子间作用力与物质性质的分析方法 【解题通法】 判断物质的性质受何种作用力影响时，首先弄清是物理性质还是化学性质，然后找出其影响因素。同时，也要能根据作用力的强弱分析物质性质变化的规律，如范德华力越大，物质的熔、沸点越高；如果存在分子间氢键，则物质的熔、沸点较高。 (1)分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，但不影响物质的化学性质。 (2)存在分子间氢键的物质，具有较高的熔、沸点。例如：NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。 (3)互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。例如：邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的熔、沸点。 【典型例题】下列对分子性质的解释中，不正确的是( ) A．F2、Cl2、Br2、I2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 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 一、共价键 1．概念。原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。 2．本质。高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。共价键形成的原因是成键原子相互接近，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对。 3．形成元素。通常电负性相同或差值较小的非金属元素原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。 4．共价键特征 特征 概念 作用 存在情况 饱和性 每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的 饱和性决定了分子的组成。 所有的共价键都具有饱和性 方向性 在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性 方向性决定了分子的空间结构。 并不是所有共价键都具有方向性 5．表示方法 (1)用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键，如H—H、H—Cl； (2)“”表示原子间共用两对电子所形成的共价键(共价双键)，如C=C； (3)“≡”表示原子间共用三对电子所形成的共价键(共价叁键)，如C≡C。 6．共价键的类型——σ键、π键 按成键原子的原子轨道重叠方式分类，分为σ键和π键。 (1)σ键 类型 形成过程 s­s型 H－H的s­s σ键的形成 s­p型 H－Cl的s­p σ键的形成 p­p型 Cl－Cl的p­p σ键的形成 (2)π键 形成 由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成 p－p π键 特征 π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂 (3)判断σ键、π键的一般规律 共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键构成。 7．共价键的类型——极性键、非极性键 (1)分类标准：根据共用电子对是否偏移。 (2)极性键和非极性键： 共价键 极性键 非极性键 形成元素 不同种元素 同种元素 共用电子的偏移 共用电子偏向电负性较大的原子 成键原子电负性相同，共用电子不偏移 原子电性 电负性较大的原子显负电性，另一原子显正电性 两原子均不显电性 8．乙烷、乙烯、乙炔成键情况 名称 乙烷 乙烯 乙炔 分子结构 碳碳键成键方式 1个σ键 1个σ键、1个π键 1个σ键、2个π键 二、键参数——键能、键长与键角 1．键能 (1)概念：在101.3 kPa，298 K的条件下，断开1_mol AB(g)分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量，叫A—B键的键能。 (2)表示方式和单位：表示方式：EA－B，单位：kJ·mol－1。 (3)应用： ①判断共价键的稳定性：原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，体系能量降低越多，释放能量越多，形成共价键的键能越大，共价键越牢固。 ②判断分子的稳定性：一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。例如分子的稳定性：HF>HCl>HBr>HI。 ③利用键能计算反应热：△H=反应物的键能总和-生成物的键能总和。 (4)测定方法：键能通常是298.15K，100kPa条件下的标准值，可以通过实验测定，更多的却是推算获得的。 2．键长 (1)概念：构成化学键的两个原子的核间距叫做该化学键的键长。由于分子中的原子始终处于不断振动之中，键长只是振动着的原子处于平衡位置时的核间距。 (2)应用： ①判断共价键的稳定性：键长是衡量共价键稳定性的另一个重要参数。键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定。 ②判断分子的空间构型：键长是影响分子空间结构的因素之一。 (3)定性判断键长的方法： ①根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。 ②根据共用电子对数判断。相同的两原形成共价键时，单键键长>双键键长>三键键长。 3．键角 (1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。 (2)意义：键角可反映分子的空间结构，是描述分子空间结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。 多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。 (3)常见分子的键角及分子空间结构： 分子 键角 空间结构 CO2 (O=C=O)180° 直线形 H2O (H-O)105° V形(或称角形) NH3 (N-H)107° 三角锥形 CH4 (C-H)109º28´ 正四面体形 P4 (P-P)60º 正四面体形 (4)测定方法：键长和键角的数值可通过晶体的X射线衍射实验获得 三、键参数与分子性质的关系 第二节 分子的空间结构 一、多样的分子空间结构 1．三原子分子的立体构型 三原子分子的立体构型有直线形和V形两种。 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CO2 O==C==O 180° 直线形 H2O 105° V形 2．四原子分子的立体构型 四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型。 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH2O 约120° 平面三角形 NH3 107° 三角锥形 3．五原子分子的立体构型 五原子分子的立体构型更多，最常见的是四面体形。 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH4 109°28′ 正四面体形 CCl4 109°28′ 正四面体形 4．其他多原子分子的空间结构 二、价层电子对互斥模型 1．应用：预测分子的空间结构 2．理论要点：价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 3．内容： (1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。 (2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同，从而影响分子的空间结构。 (3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小。 (4)成键电子对之间斥力由大到小的顺序：三键-三键>三键-双键>双键-双键>双键-单键>单键-单键。 (5)含孤电子对的斥力由大到小的顺序：孤电子对-孤电子对>孤电子对-单键>单键-单键。 4．中心原子上的价层电子对数的计算方法 (1)σ键电子对数的计算 σ键电子对数可由化学式确定，中心原子有几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中σ键电子对数为2，NH3分子中σ键电子对数为3。 (2)孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) a为中心原子的价电子数； x为与中心原子结合的原子数； b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。 (3)中心原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数。 4．价层电子对互斥理论与分子构型 电子 对数 成键数 孤电子 对数 电子对空 间构型 分子空 间构型 实例 2 2 0 直线形 直线形 CO2 3 3 0 三角形 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 三、利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构 1．价层电子对互斥模型要点 (1)对于ABx型分子中，几何构型主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。 (2)中心原子的价层电子对数和立体构型的关系 价层电子对数 2 3 4 5 6 立体构型 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥 正八面体 (3)价层电子对之间相互排斥作用大小 孤电子对—孤电子对＞孤电子对—成键电子对＞成键电子对—成键电子对 2．用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子立体构型 (1)确定中心原子的价层电子对数 ①对于ABx型分子，σ键电子对＝B原子的个数，如H2O的中心原子是O，有2对σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)，其中a为中心原子的价电子数，x为B原子的个数，b为B最多能接受的电子数。 ③对于阳(或阴)离子来说，a为中心原子的价电子数减去(或加上)离子的电荷数。 ④中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数 (2)根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型 (3)略去孤电子对，确定分子构型 σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子或离子的空间结构。 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 电子对的排列方式 VSEPR模型 分子或离子的立体构型 实例 2 0 2 直线形 直线形 HgCl2、BeCl2、CO2 3 0 三角形 平面三角形 BF3、AlCl3 2 1 3 V形 SnBr2、PbCl2 4 0 四面体形 正四面体形 CH4、CCl4 3 1 4 三角锥形 NH3、NF3 2 2 V形 H2O 3．价层电子对之间的斥力大小 (1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价层电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。 (2)孤电子对数越多，与成键电子对斥力越大，成键原子所形成的键角越小。例如H3O＋和H2O键角大小，H3O＋中O只有一个孤电子对，而H2O中O有两个孤电子对，所以H3O＋的键角大于H2O分子的键角。 (3)结构相同的物质，元素的电负性越大，吸引电子的能力越强，成键电子对距离中心原子较近，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。例如NH3、PH3、AsH3中，中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，NH3分子的中心原子N的电负性大，成键电子对距离中心原子较近，键角越大，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3。 四、杂化轨道理论 1．轨道杂化 2．甲烷中碳原子的杂化类型 3．杂化轨道的形成及其特点 杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。 (1)轨道的杂化：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 (2)杂化轨道：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 (3)杂化轨道的特点 ①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数； ②杂化改变了原子轨道的形状和方向； ③杂化使原子的成键能力增强； ④杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道。 4．杂化轨道类型及其空间结构 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道和1个p轨道 1个s轨道和2个p轨道 1个s轨道和3个p轨道 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ 立体构型名称 直线形 平面三角形 正四面体形 实例 CO2、C2H2 BF3、HCHO CH4、CCl4 (1)sp3杂化轨道 (2)sp2杂化轨道 (3)sp杂化轨道 五、杂化类型及分子空间结构的判断 1．原子轨道的杂化过程 2．杂化类型与分子构型 (1)当杂化轨道全部用于形成σ键时 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 1个ns和1个np 1个ns和2个np 1个ns和3个np 轨道夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道示意图 实例 BeCl2 BF3 CH4 分子结构示意图 分子空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 (2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时 由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个杂化轨道由孤电子对占据，其分子不呈正四面体形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个杂化轨道由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体形，而呈三角锥形。 分子组成(A为中心原子) 中心原子的弧电子对数 中心原子的杂化方式 分子空间构型 示例 AB2 0 sp 直线形 BeCl2 1 sp2 V形 SO2 2 sp3 V形 H2O AB3 0 sp2 平面三角形 BF3 1 sp3 三角锥形 NH3 AB4 0 sp3 正四面体形 CH4 3．中心原子轨道杂化类型的判断 (1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断成为分子构型的思路： 价层电子对VSEPR模型杂化轨道构型。 (2)根据VSEPR模型判断： VSEPR模型 四面体形 三角形 直线形 杂化类型 sp3 sp2 sp (3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。 六、等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子，具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。满足等电子原理的分子称为等电子体。例如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。 1．含义：原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。 2．特点：等电子体具有相似的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。 3．等电子原理的应用：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是V形结构。 4．确定等电子体的方法：同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2 2 横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO 3 可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子 O3与NO、CH4与NH；CO与CN－ 第三节 分子结构与物质的性质 一、共价键的极性 1．极性键与非极性键 分类 极性共价键 非极性共价键 成键原子 不同元素的原子 同种元素的原子 电子对 发生偏移 不发生偏移 成键原子的电性 一个原子呈正电性(δ＋)，一个原子呈负电性(δ－) 电中性 2．分子的极性 (1)极性分子：分子中的正电中心和负电中心不重合，使分子的某一个部分呈正电性(δ+)，另一部分呈负电性(δ-)，这样的分子是极性分子。 (2)非极性分子：分子中的正电中心和负电中心重合，这样的分子是非极性分子。 3．分子极性的判断方法 (1)只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多数是非极性分子。如O2、H2、P4、C60。 (2)含有极性键的双原子分子都是极性分子。如HCl、HF、HBr。 (3)含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的是极性分子。 (4)判断ABn型分子极性的经验规律： ①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子；若不等，则为极性分子。 ②若中心原子有孤电子对，则为极性分子；若无孤电子对，则为非极性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3为极性分子。 4．键的极性对化学性质的影响 (1)共价键的极性越强，键的活泼性也越强，容易发生断裂，易发生相关的化学反应。 (2)成键元素的原子吸引电子能力越强，电负性越大，共价键的极性就越强，在化学反应中该分子的反应活性越强，在化学反应中越容易断裂。 5．含氧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系 (1)规律：键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的极性而实现的，羧基中羟基的极性越大，越容易电离出H+，则羧酸的酸性越大。 (2)羧酸的酸性大小与其分子组成和结构的关系 ①羧酸酸性的表示方法：羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa＝－lgKa，pKa越小，酸性越强。 ②与羧基相邻的共价键的极性越大，过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸的酸性越大。 (3)无机含氧酸酸性强弱与其分子组成和结构的关系。以P、S、Cl最高价含氧酸为例，它们的分子式为H3PO4、H2SO4、HClO4，结构式写作：，非羟基氧原子(指不与H结合的氧原子)是电负性大的原子，吸引电子能力强，三种酸分子中，P、S、Cl原子结合的非羟基氧原子个数依次增多(分别为1、2、3)，导致羟基的极性依次增大，更易电离出氢离子，所以酸性：H3PO4<H2SO4<HClO4，这也正好与元素周期律的结论相吻合。再如H2SO3与H2SO4，结构式为，硫原子结合的非羟基氧原子个数分别为1、2，同理可分析出酸性：H2SO3<H2SO4。 二、分子间作用力 1．分子间的作用力 (1)概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力。 (2)分类：分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。 (3)强弱：范德华力氢键化学键。 2．范德华力及其对物质性质的影响 (1)概念：对气体加压降温可使其液化，对液体降温可使其凝固，这表明分子之间存在着相互作用力。范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力。 (2)存在范围：范德华力存在于由共价键形成的多数共价化合物分子、绝大多数非金属单质分子及没有化学键的稀有气体分子间。但像二氧化硅晶体、金刚石等由共价键形成的物质中不存在范德华力。 (3)特征： ①范德华力广泛存在于分子之间，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力。 ②范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级。 ③范德华力没有方向性和饱和性。 (4)影响范德华力的因素 ①一般地，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。 ②相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大。如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO>N2。 ③分子组成相同，但结构不同的物质(即互为同分异构体)，分子的对称性越强，范德华力越小。 ④对于M相同、极性相似的分子，分子间接触面积越大，范德华力越大。如：正丁烷>异丁烷。 (5)范德华力对物质性质的影响 范德华力主要影响分子构成的物质的熔、沸点等物理性质。一般规律：范德华力越大，物质的熔、沸点越高。而化学键主要影响分子构成的物质的化学性质。 3．氢键及其对物质性质的影响 (1)概念：氢键是除范德华力之外的另一种分子间作用力。 (2)形成条件：它是由已经与电负性很大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。 (3)表示方法：X-H…Y-。其中X、Y为N、O、F这样的电负性很大的原子，“-”表示共价键，…”表示形成的氢键。在X-H…Y中，X、Y的电负性越大，氢键越强；Y原子的半径越小，氢键越强。 (4)特征： ①氢键是一种分子间作用力，但不同于范德华力，也不属于化学键。 ②氢键是一种较弱的作用力，比化学键的键能小1~2个数量级，与范德华力数量级相同，但比范德华力明显的强。 ③氢键具有方向性(X-H…Y尽可能在同一条直线上)和饱和性(一个X-H只能和一个Y原子结合)，但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。 (5)氢键参数： ①键长：一般定义为X—H…Y的长度，而不是H…Y的长度。显然它与X—H的键长和Y的原子半径有关，X—H的键长越短，Y的原子半径越小，则氢键的键长越短。F—H…F、O—H…O、N—H…N的氢键键长依次增大。 ②键能：氢键的键能一般不超过40 kJ/mol，比共价键的键能小得多，而比范德华力略强。氢键键能的大小，与X和Y的电负性大小有关，电负性越大，则氢键越强，键能也越大；氢键键能也与Y原子的半径大小有关，半径越小，则越能接近X—H键，氢键越强，键能越大。例如键能：F—H…F>O—H…O>N—H…N。 (6)存在范围：氢键不仅存在于分子间，有时也存在于分子内。 (7)分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。 前者的沸点低于后者。 (8)对物质性质的影响： (1)氢键对物质熔、沸点的影响 分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏范德华力外，还需要消耗更多的能量，破坏分子间氢键，所以能形成分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。 互为同分异构体的物质中，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的低。如邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要吸收较多的能量，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的。 (2)氢键对物质溶解度的影响 如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大。例如，由于氨分子与水分子间能形成氢键，且二者都是极性分子，所以NH3极易溶于水。低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子间形成氢键有关。 (3)氢键的存在引起密度的变化 由于水分子间存在氢键，水结冰时，体积变大，密度变小。冰熔化成水时，体积减小，密度变大。在接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”，形成所谓“缔合分子”，这种水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大。 4．范德华力、氢键、共价键的比较 作用力 范德华力 氢键 共价键 概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用 分类 分子内氢键、分子间氢键 极性共价键、非极性共价键 特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素　 ①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，X、Y原子的半径越小，键能越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定 对物质性质的影响 影响物质的熔、沸点及溶解度等物理性质；如熔、沸点F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性 ②共价键键能越大，分子稳定性越强 四、分子的手性 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，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠的一对分子互称手性异构体。 2．手性分子 有手性异构体的分子叫做手性分子，如乳酸(CH3—CH—COOHOH)分子。 3．手性分子的确定 (1)两个分子具有完全相同的组成和原子排列； (2)两个分子互为镜像； (3)两个分子在三维空间里不能重合。 (4)有机物分子中如果有一个手性碳原子，则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。 4．手性碳原子的确定 (1)碳原子连接了四个不同的原子或基团，形成的化合物存在手性异构，则该碳原子称为手性原子。如，其中*C即为手性碳原子。 (2)不饱和碳原子(如碳碳双键、—C≡C—等中的碳原子)一定不是手性碳原子。 ▁▃▅▇易错点01：σ键、π键易错点 1．一般情况下，σ键比π键牢固，但并不是所有分子中的σ键都比π键牢固(例如：N2)。 2．并不是所有的分子都含有σ键，如稀有气体分子。 3．不存在s-sπ键、s-pπ键等。 4．分子中存在π键，则一定存在σ键，但若存在σ键，则不一定存在π键。 ▁▃▅▇易错点02：利用价层电子对互斥理论判断分子的立体构型易错点 1．利用价层电子对互斥理论判断分子的立体构型时应注意：价层电子对互斥理论模型是电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。 2．二者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，二者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，二者的构型不一致。 ▁▃▅▇易错点03：杂化轨道易错点 1．杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。 3．杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。 3．sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 ▁▃▅▇易错点04：键的极性和分子的极性的关系 1．只含非极性键的分子一定是非极性分子(除O3)； 2．含有非极性键的分子不一定是非极性分子(如H2O2)； 3．极性分子中一定有极性键(如H2O)，非极性分子中不一定含有非极性键(如CO2)； 4．只含有极性键的分子不一定是极性分子(如CH4)； 5．极性分子不一定只含有极性键(如C2H5OH)； 6．含有极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定，等于零时是非极性分子。 ▁▃▅▇易错点05：范德华力、氢键和化学键比较的易错点 1．氢键属于分子间作用力，不属于化学键。 2．氢键存在则必然存在范德华力，但是存在范德华力的不一定有氢键存在。 3．分子间作用力(范德华力和氢键)影响物质的物理性质，而化学键决定分子的稳定性。 (4)分子间作用力存在于分子之间，而氢键只存在于电负性较大的N、O、F三种元素与氢元素之间，而化学键是存在于相邻原子或离子间的强烈相互作用。 【特别提示】 1．范德华力与氢键只影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。 2．氢键：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大。如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3。 3．影响物质水溶性的因素有氢键、极性相似相溶、结构相似相溶以及反应等。 ▁▃▅▇易错点06：范德华力的易错点 1．范德华力只影响物质的物理性质。 2．分子间充分接近时才产生范德华力。 3．范德华力也是一种电性作用(实质)。 4．范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子及稀有气体分子之间。 5．范德华力的作用范围很小，即分子充分接近(如固体和液体)时才有相互间的作用力。 ▁▃▅▇易错点07：相似相溶的易错点 1．“相似相溶”原理是从分子结构的角度，通过对实验的观察和研究而得出的关于物质溶解性的经验规律，也会有不符合此规律的例外情况。如CO、NO等极性分子均难溶于水。 2．“相似相溶”原理可以解释一些物质在某些溶剂中溶解的情况。 氢键影响物质的溶解性。如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大，且氢键作用力越大，溶解性越好。如NH3极易溶于水、C2H5OH与水能以任意比混溶，上述事实分别与NH3和H2O分子间、C2H5OH和H2O分子间形成氢键密切相关。 ▁▃▅▇易错点08：含氧酸酸性的易错点 一般来说，含氧酸显酸性的原因有两种类型：一是酸分子中的羟基(－OH)电离出H＋，如次氯酸(HClO)：HClOH＋＋ClO－；二是酸分子自身不能电离出H＋，但酸分子中的中心原子具有空轨道，能接受OH－中氧原子的孤电子对而加合一个OH－，使得水分子释放出H＋而显酸性，如硼酸(H3BO3)：。 1．酸(HO)mROn的酸性强弱与m的大小无关。 2．含氧酸在水中电离出的H＋来源于酸分子中的－OH原子团，与中心原子相连的氢原子不能电离成H＋。 3．碳酸(H2CO3)为弱酸的原因： 碳酸[(HO)2CO]中非羟基氧的个数为1，理论上应是一个酸性与亚硝酸[(HO)NO]和磷酸[(HO)3PO]相近的中强酸，然而事实上通常认为它是弱酸，这是由于溶于水的二氧化碳分子中只有极少量与水结合成碳酸。 4．结构相似的含氧酸酸性强弱判断方法：酸分子中中心原子的原子半径越小，电负性越大，其相应酸的酸性越强，如酸性HClO3>HBrO3>HIO3。 5．常见无机无氧酸酸性的强弱关系为：HI>HBr>HCl>HF>H2S，其中HF、H2S为弱酸。 ■方法01共价键类型的判断方法 【解题通法】 (1)σ键与π键 ①依据强度判断：σ键的强度较大，较稳定；π键活泼，比较容易断裂。 ②共价单键都是σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，共价三键中含有一个σ键、两个π键。 (2)极性键与非极性键 不同种元素的原子之间形成的是极性共价键，同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。 【典型例题】石灰氮(CaCN2)是一种氮肥，与土壤中的H2O反应生成氰胺(H2N-C≡N)，氰胺可进一步转化为尿素[CO(NH2)2]。下列有关说法正确的是 ( ) A．H2O的电子式为 B．1个H2N-C≡N分子中含3个σ键 C． H2N-C≡N分子中σ键与π键的个数之比为2∶1 D．已知CO(NH2)2中含有C=O键，1个CO(NH2)2分子中含有2个π键 【答案】C 【解析】H2O是共价化合物，电子式为，A错误；单键都是σ键，三键中含有1个σ键，则1个H2N-C≡N分子中含4个σ键，B错误；1个H2N-C≡N分子中含4个σ键，2个π键，故σ键与π键的个数之比为2∶1，C正确；1个CO(NH2)2分子中只有1个双键，其余为单键，故1个CO(NH2)2分子中含有1个π键，D错误。 ■方法02键参数的分析方法 【解题通法】 【典型例题】键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是( ) A．H—F的键长是H—X(X表示卤族元素)中最长的 B．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180° C．分子中通常键能越大，键长越短，分子越稳定 D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍 【答案】C 【解析】A项，卤族元素中F的原子半径最小，则H—F的键长是H—X中最短的，A项错误；B项，水分子的结构式为H—O—H，H2O中中心原子O上的孤电子对数为×(6-2×1)=2、σ键电子对数为2、价层电子对数为4，H2O分子的空间结构为V形，分子中键角为105°，B项错误；C项，分子中通常键长越短、键能越大，分子越稳定，C项正确；D项，碳碳三键中含2个π键和1个σ键，碳碳双键中含1个π键和1个σ键，其中π键弱于σ键，故碳碳三键的键能比单键键能的3倍小，碳碳双键的键能比单键键能的2倍小，D项错误；故选C。 ■方法03分子结构的测定方法 【解题通法】 测定分子结构的现代仪器和方法 质谱：确定分子量，局部分子结构的质量。 红外光谱：确定化学键的类型，识别特定基团。 紫外光谱：确定特定的结构。 核磁共振氢谱：利用核磁共振仪记录下原子在共振下的有关信号绘制的图谱。 X射线衍射：测定晶体的结构。 【典型例题】下列说法中不正确的是( ) A．测定分子结构的现代仪器和方法有红外光谱、晶体X射线衍射等 B．红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱 C．红外光谱可测定分子中含有化学键或官能团的信息 D．当红外光束透过分子时，分子会吸收与它的某些化学键的振动频率相同的红外线 【答案】B 【解析】原子光谱是原子中的电子在不同能级轨道上跃迁时吸收或释放能量所得到的光谱，红外光谱不是原子光谱，属于分子光谱。故选B。 ■方法04孤电子对数的计算方法 【解题通法】 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 【典型例题】下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是( ) A．PCl5 B．NO3- C．SiCl4 D．PbCl2 【答案】D 【解析】A项，PCl5中心原子碳原子孤电子对个数=(5-5×1)=0，没有孤对电子，故A不选；B项，NO3-中心原子碳原子孤电子对个数=(5+1-3×2)=0，没有孤对电子，故B不选；C项，SiCl4中心原子碳原子孤电子对个数=(4-4×1)=0，没有孤对电子，故C不选；D项，PbCl2中心原子碳原子孤电子对个数=(4-2×1)=1，有孤对电子，故D选；故选D。 ■方法05预测分子空间结构的方法 【解题通法】 方法I：计算出σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数，在确定了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数后，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子或离子的空间结构：σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构。 方法II：由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构。 价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构 (1)中心原子配位的原子总数是指与中心原子直接结合的原子个数，氧族元素原子作配位原子时，不计算配位原子个数。 (2)粒子的电荷数是离子所带电荷数，阳离子用“-”，阴离子用“+”。 (3)计算结果为中心原子的价层电子对数，根据中心原子的价层电子对数可以确定价层电子对互斥模型。 (4)孤电子对数=价层电子对数-中心原子配位的原子总数。 以CO2、NH4+、NF3为例： ①CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，配位原子数为2，即有2对σ键电子对数，中心C原子上的孤电子对数=[4-2x(8-6)]/2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。 ②NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-1-4x(2-1)]/2=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。 ③NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子上的孤电子对数=[5-3x(8-7)]/2=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。 【典型例题】用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是( ) A．CH4与CH2Cl2均为正四面体 B．BeCl2与SO2为直线形 C．BF3与PCl3为三角锥形 D．NO3-与CO32-为平面三角形 【答案】D 【解析】A项，CH4分子中价层电子对个数= ，采用sp3杂化，不含孤电子对，所以其空间构型为正四面体，CH2Cl2分子中价层电子对个数=，采用sp3杂化，不含孤电子对，有H和Cl，所以其空间构型为四面体，A错误；B项，BeCl2分子中价层电子对个数= ，采用sp杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为直线型结构，SO2分子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，含1个孤电子对，所以其空间构型为V形结构，B错误；C项，BF3分子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，PCl3分子中价层电子对个数= ，采用sp3杂化，且含1个孤电子对，所以其空间构型为三角锥形结构，C错误；D项，NO3- 离子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，CO32- 离子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，D正确；故选D。 ■方法06判断分子或离子中中心原子杂化类型的方法 【解题通法】 1．根据价层电子对数判断 价层电子对数 2 3 4 杂化类型 sp sp2 sp3 2．根据分子的结构(简)式判断 在结构(简)式中，若C、N等原子形成单键时为sp3杂化，形成双键时为sp2杂化，形成三键时为sp杂化。 3．根据等电子原理判断 如CO2是直线形分子，SCN－、N与CO2是等电子体，离子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。 【典型例题】下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是( ) 选项 粒子 空间结构 解释 A 氨基负离子(N) 直线形 N原子采取sp杂化 B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采取sp3杂化 C 碳酸根离子(CO32-) 三角锥形 C原子采取sp3杂化 D 乙炔(C2H2) 直线形 C原子采取sp杂化且C原子的价电子均参与成键 【答案】D 【解析】NH2-中N原子采取sp3杂化，且孤电子对数为2，离子的空间结构为V形，A项错误；SO2中S原子的价层电子对数=σ键个数+孤电子对数=2+×(6-2×2)=3，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，孤电子对数为1，分子的空间结构为V形，B项错误； CO32-中C原子的价层电子对数=3+×(4+2-3×2)=3，不含孤电子对，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，离子空间结构为平面三角形，C项错误；C2H2中C原子采取sp杂化，且C原子的价电子均参与成键，所以分子的空间结构为直线形，D项正确。 ■方法07确定等电子体的方法 【解题通法】 1．把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换，即可得到相应的等电子体，如CO2与CS2、O3与SO2等； 2．换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等，如N2与CO等； 3．可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子，如O3与NO、CO与CN－等。 【典型例题】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，下列有关说法中正确的是( ) A．NH3和PH3是等电子体，键角相同 B．NO3-和SO3是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 【答案】B 【解析】A项，NH3和PH3原子总数和价电子总数相同，是等电子体，N和P的电负性不同，故键角不相同，A错误；B项，NO3-和SO3原子总数和价电子总数相同，是等电子体，NO3-的N和SO3中的S均为sp2杂化，故均为平面三角形结构，B正确；C项，H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错误；D项，已知B3N3H6和苯是等电子体，苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D错误； 故选B。 ■方法07键的极性与分子的极性关系判断方法 【解题通法】 1．单质分子均为非极性分子(例外O3为极性分子)； 2．根据键的极性判断。共价键是否有极性是分子是否有极性的前提条件，如果分子中不存在极性键，该分子一定不是极性分子(例外O3为极性分子)；对于双原子分子来说，键的极性和分子的极性是一致的。 3．多原子分子： (1)孤对电子法：如为ABn型，若中心原子A中没有孤对电子，为非极性分子，中心原子A中有孤对电子，则为极性分子。 (2)几何对称法： 如为ABn型，如果各极性键在平面内或空间均匀排列，呈中心对称或呈正多边形、正多面体分布，该分子一定是非极性分子，反之为极性分子。通常有以下几种情况：线型对称，如CO2等(键角180°)；正三角形分子，如BF3(键角120°)；正四面体型分子，如CCl4、CH4(键角109°28′)。以上几类均为非极性分子，而NH3分子为三角锥型(键角107°18′)，H2O分子为V型(键角104.5°)等均为极性分子。 (3)中心原子化合价法： 如为ABn型，若中心原子A的化合价的绝对值等于A的主族序数，则为非极性分子；若中心原子A的化合价的绝对值不等于A的价层电子数，则为极性分子； 化学式 BF3 CO2 PCl5 SO3 H2O NH3 SO2 中心原子化合价的绝对值 3 4 5 6 2 3 4 中心原子价层电子数 3 4 5 6 6 5 6 分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性 【典型例题】下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( ) A．CH4和H2O B．CO2和HCl C．NH3和H2S D．HCN和BF3 【答案】C 【解析】极性键是存在于不同元素原子之间的共价键；极性分子是分子的正电中心和负电中心不重合的分子。NH3是呈三角锥形的极性分子；CO2是呈直线形的非极性分子；H2O、H2S都是呈V形的极性分子；HCl、HCN都是呈直线形的极性分子；CH4是呈正四面体形的非极性分子；BF3是呈平面三角形的非极性分子。 ■方法08无机含氧酸分子的酸性强弱比较方法 【解题通法】 1．对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强 如：HClO<HClO2<HClO3<HClO4；HNO2<HNO3；H2SO3<H2SO4 解释：无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致R—O—H中O的电子向R偏移，在水分子的作用下也就越容易电离出H＋，即酸性越强 2．含氧酸的强度随着分子中连接在中心原子上的非羟基氧的个数增大而增大，即：(HO)mROn中，n值越大，酸性越强 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 含氧酸 次氯酸 磷酸 硫酸 高氯酸 结构简式 Cl—OH 非羟基氧原子数 0 1 2 3 酸性 弱酸 中强酸 强酸 最强酸 (1)酸性强弱与—OH数目，即m数值大小无关 (2)酸的元数＝酸中羟基上的氢原子个数，不一定等于酸中的氢原子数，因为有的酸中有些氢原子不是连接在氧原子上 3．根据元素周期律比较含氧酸的酸性强弱 (1)同一主族，自上而下，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐减弱 (2)同一周期，从左到右，非金属元素最高价含氧酸酸性逐渐增强 【典型例题】已知含氧酸可用通式(HO)nXOm来表示，如X是S，则m＝2，n＝2，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．HClO4 B．H2SeO3 C．H3BO3 D．H3PO4 【答案】A 【解析】根据题目所给通式，HClO4表示为(HO)ClO3，m＝3；H2SeO3表示为(HO)2SeO，m＝1；H3BO3表示为(HO)3B，m＝0；H3PO4表示为(HO)3PO，m＝1。HClO4的m值最大，酸性最强。 ■方法09判断手性碳原子的方法 【解题通法】 判断一种有机物是否存在手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子，饱和碳原子所连的原子或原子团必须不同。如中的C*就是手性碳原子。 【典型例题】下列化合物中，含有3个手性碳原子的是 ( ) A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A　含有3个手性碳原子，故A正确；含有1个手性碳原子，故B错误；含有2个手性碳原子，故C错误；含有1个手性碳原子，故D错误。 ■方法10判断溶解性的方法 【解题通法】 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。若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。 “相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 2．相似相溶规律的适用范围 (1)“相似相溶”中“相似”指的是分子的极性相似。如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。相反，无氢键作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。 (2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。低级羧酸如甲酸、乙酸等可以与水以任意比例互溶，而高级脂肪酸如硬脂酸、软脂酸和油酸等不溶于水。 (3)如果溶质与水发生化学反应则可增大其溶解度。 【典型例题】下列现象能用“相似相溶”规律解释的是( ) A．用纯碱洗涤油脂 B．溴易溶于四氯化碳 C．酸性：甲酸＞乙酸＞丙酸 D．碘易溶于浓碘化钾水溶液 【答案】B 【解析】A项，纯碱水解时溶液显碱性，油脂在碱性条件下能够发生反应产生可溶性物质，因此可以用纯碱洗涤油脂，不能“相似相溶”规律分析，A不符合题意；B项，Br2分子、CCl4分子都是非极性分子，则液溴Br2和四氯化碳CCl4都是由非极性分子构成的物质，根据由非极性分子构成的溶质易溶于由非极性分子构成的溶剂中，故溴易溶于四氯化碳，可以使用“相似相溶”规律解释，B符合题意；C项，甲酸、乙酸、丙酸都属于羧酸，结构简式是R-COOH。羧基-COOH中-OH极性越小，则羧基越难电离。烃基是推电子基团，烃基中含有的C原子数越多，烃基越长，推电子效应越大，使羧基中羟基极性变小，则羧基越难电离，羧酸酸性越弱，所以酸性：甲酸＞乙酸＞丙酸，不能用“相似相溶”规律解释，C不符合题意；D项，碘易溶于浓碘化钾水溶液是由于发生反应：I-+I2I3-，反应产生I3-，使I2的溶解度增大，与相似相溶原理无关，因此不能用“相似相溶”规律解释，D不符合题意；故选B。 ■方法11分子间作用力与物质性质的分析方法 【解题通法】 判断物质的性质受何种作用力影响时，首先弄清是物理性质还是化学性质，然后找出其影响因素。同时，也要能根据作用力的强弱分析物质性质变化的规律，如范德华力越大，物质的熔、沸点越高；如果存在分子间氢键，则物质的熔、沸点较高。 (1)分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，但不影响物质的化学性质。 (2)存在分子间氢键的物质，具有较高的熔、沸点。例如：NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。 (3)互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。例如：邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的熔、沸点。 【典型例题】下列对分子性质的解释中，不正确的是( ) A．F2、Cl2、Br2、I2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 【答案】B 【解析】A项，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；B项，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；C项，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；D项，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；故选B。 26 / 26 学科网（北京）股份有限公司 $