内容正文:
微专题 分子结构与性质
高考怎么考
高考考什么
命题角度一 两大理论与空间结构
命题角度二 微粒间作用与分子性质的关系
高考精准练
1
高考怎么考
1. [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
A
VSEPR模型
空间构型
分子的极性判断
键角的比较
涉及考点
价层电子对数
价层电子对数、孤电子对数
中心原子的化合价或孤电子对
价层电子对数(杂化类型)
思维建模
高考怎么考
2. [2022•全国乙卷节选] (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()。
sp2
[解析] (1)一氯乙烯的结构式为 ,存在碳碳双键,碳原子采取sp2杂化,杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对,因此C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl σ键。
σ
涉及考点
杂化类型
从结构式判断
成键方式
从键数判断
高考怎么考
(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键越强;(ⅱ) 。
[解析](2)根据题干信息:C的杂化轨道中s成分越多,形成的C—Cl越强,即C—Cl的键长越短;
同时Cl参与形成的大π键越多,键能越大,形成的C—Cl的键长越短。
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C—Cl键的键长越短
涉及考点
不同环境下同一键长的比较
高考新情境新信息题:具备对信息的提取、归纳、论证能力
最新考纲
1.了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键)和配位键的含义。
2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
3.了解杂化轨道理论和价层电子对互斥理论,并能利用两种理论推测简单分子或离子的立体构型。
4.了解范德华力、氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释范德华力和氢键对物质性质的影响。
【高频考点】共价键类型、杂化类型、价层电子对数、配位键、VSEPR模型、空间结构、分子极性、键角、键长、范德华力、氢键等。
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命题角度一 两大理论与空间结构
整合要点·夯实必备
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1. 共价键及键参数
(1)判断σ键、π键的两种方法
判断依据 判断方法
由共用电子对数判断 单键为σ键;双键或三键,其中一个为σ键,其余为π键
由成键轨道类型判断 s轨道形成的共价键全部是σ键;
杂化轨道形成的共价键全部为σ键
整合要点·夯实必备
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(2)大π键的形成及表示(拓展)
①简介:大π键一般是在同一平面或同一直线上三个或更多个原子间形成的,是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的π键。
②表达式:n代表参与形成大π键的原子数,m代表参与形成大π键的电子数。 如常见分子(或离子)中的大π键: 中大π键可表示为;
CH2 =CH—CH=CH2中的大π键可表示为;中的大π键可表示为,。
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(3)键参数
①键能:指气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量,键能越大,化学键越稳定。
②键长:指构成共价键的两个原子之间的核间距,键长越短,共价键越稳定。
③键角:在多原子分子中,两个相邻共价键之间的夹角。
[微点拨1] 键参数对分子性质的影响:键长越短,键能越大,分子越稳定。
2.杂化类型判断
(1)公式计算法
①适用范围:ABn型分子或 型离子。
②公式:价层电子对数 = 。
注意:氧族元素(如O、S)作配位体提供____个单电子。
卤素原子(如F、Cl)和H原子作配位体提供____个单电子。
0
1
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整合要点·夯实必备
价层电子对数=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对数
中心原子上孤电子对数= (a-xb)
价层电子对数 杂化类型 杂化轨道数目
2 sp 2
3 sp2 3
4 sp3 4
(2)根据有机物的成键特点判断
①单键C( ):_____杂化。
②双键C( ):____杂化;
③三键C(―C≡C―):_____杂化。
sp3
sp2
sp
(3)根据微粒构型判断
微粒构型 四面体形 三角锥形 平面形 V形 直线形
杂化方式 ____ ____ ____ ________ ____
sp3
sp3
sp2
sp3或sp2
sp
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吡啶
平面形结构
3.中心原子的杂化轨道类型和分子或离子空间结构的相互判断
常见
微粒 价层电
子对数 中心原子的
杂化方式 VSEPR模型 孤电子
对数 微粒的空
间结构 迁移
CH4 ____ _________ ____ __________
H2O ____ _________ ____ _____ H2S
NH3 ____ _________ ____ _________ H3O+
BF3
SO2
CO2 CS2、BeCl2
sp3
四面体形
0
正四面体形
sp3
四面体形
2
V形
sp3
四面体形
1
三角锥形
sp2
sp3
四面体形
0
正四面体形
sp2
平面三角形
0
平面三角形
平面三角形
1
V形
sp
直线形
0
直线形
4
4
4
4
3
3
2
整合要点·夯实必备
高考考什么
整合要点·夯实必备
高考考什么
[微点拨2]价层电子对互斥模型(VSEPR模型)反映价层电子对的空间结构,而分子的空间结构仅是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对。
当中心原子无孤电子对时,分子或离子的空间结构与VSEPR模型一致;
当有孤电子对时,分子或离子的空间结构为去掉孤电子对后剩余部分的空间结构,且孤电子对会对分子或离子的空间结构产生“挤压”效果,使键角变小。
4、键角大小比较
(1)杂化类型:sp杂化的键角>sp²杂化的键角>sp³杂化的键角。如CH4、BF3、CO2中心原子分别采取sp3、sp2和sp杂化,键角:CH4<BF3<CO2。
(2)孤电子对数:中心原子的孤电子对数多,斥力大,键角小,如H3O+的键角大于H2O的键角。
(3)电负性:中心原子电负性大,键角大,如H2O的键角大于H2S的键角;配位原子电负性大,键角小,如NH3的键角大于NF3的键角。
(4)化学键类型:双键间斥力>双键一单键的斥力>单键间的斥力,如HCHO中O—C—H键角(大于120°)要大于H—C—H键角(小于120°)。
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命题角度二 微粒间作用与分子性质的关系
整合要点·夯实必备
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1. 正确理解微粒间的作用力及对物质性质的影响
(1)强度:化学键>氢键>范德华力。
分子内的化学键主要影响物质的稳定性(如氢化物的稳定性),分子间作用力(范德华力和氢键)主要影响物质的物理性质
(2)范德华力与物质的组成、熔沸点:
由分子构成的物质,若组成和结构相似,一般来说,物质的相对分子质量越大,范德华力越强,熔沸点越高。如沸点:HI>HBr>HCl。
分子的极性越大,范德华力越大。如CO>N2。
相对分子质量相同的分子,支链越多,范德华力越小,熔沸点减小.如正戊烷>异戊烷>新戊烷。
整合要点·夯实必备
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(3)氢键对物质性质的影响
①熔、沸点:
分子间氢键使物质的熔、沸点升高;分子内氢键使物质的熔、沸点降低。
②水溶性:
分子与水分子间形成氢键,使水溶性增大。如NH3、C2H5OH、H2O2、CH3COOH等易溶于水。
③解释一些特殊现象:
液态水结冰时体积膨胀(水分子间形成氢键,体积大,密度小)。
物质的熔沸点与氢键的强弱和数目有关
整合要点·夯实必备
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2. 认识分子的性质
(1)空间结构与分子极性的关系
分子的极性与键的极性和分子的空间结构(对称性)有关
判断ABn型分子极性的两条经验规律
a.中心原子A化合价的绝对值等于该元素原子最外层电子数,
b.中心原子A没有孤电子对,则为非极性分子
整合要点·夯实必备
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(2)键的极性对化学性质——有机酸的酸性的影响
a.三氟乙酸(CF3COOH)的酸性大于三氯乙酸(CCl3COOH)的酸性,三氯乙酸(CCl3COOH)的酸性大于二氯乙酸(CHCl2COOH)的酸性;
b.烃基越大,羧酸的酸性越弱。
(3)分子极性与物理性质间的关系——溶解性
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。
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性,如乙醇和水互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
例1 (1)[2023•全国乙卷节选] SiCl4的空间结构为 。其中Si的轨道杂化形式为 。
(2)已知吡咯为平面型结构,如图所示,
则吡咯环中的大π键应表示为______。
正四面体
[解析] (1)SiCl4中心Si原子的价层电子对数=4+×(4-4×1)=4,故空间结构为正四面体,Si原子的杂化类型为sp3。
探究典例·提升能力
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sp3
[解析] (2)吡咯环中形成大π键的原子数为5个;氮原子中未参与成键的电子为1对,碳碳原子间除了形成σ键外,还有4个碳分别提供1个电子形成π键,共有电子数为6,所以吡咯环中的大π键应表示为
探究典例·提升能力
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例2 [2023•湖北卷] 物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是 ( )
D
选项 性质差异 结构因素
A 沸点:正戊烷(36.1 ℃)高于新戊烷(9.5 ℃) 分子间作用力
B 熔点:AlF3(1040 ℃)远高于AlCl3(178 ℃升华) 晶体类型
C 酸性:CF3COOH(pKa=0.23)远强于CH3COOH(pKa=4.76) 羟基极性
D 溶解度(20 ℃):Na2CO3(29 g)大于NaHCO3(8 g) 阴离子电荷
1. [2021•山东卷] 关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构与性质,下列说法错误的是 ( )
A.CH3OH为极性分子
B.N2H4空间结构为平面形
C.N2H4的沸点高于(CH3)2NNH2
D.CH3OH和(CH3)2NNH2中C、O、N杂化方式均相同
B
[解析]甲醇可看成是甲烷中的一个氢原子被羟基取代得到的,为四面体结构,是由极性键组成的极性分子,A正确; N2H4中N原子的杂化方式为sp3,不是平面形,B错误;
N2H4分子中连接N原子的H原子数多,存在氢键的数目多,而偏二甲肼[(CH3)2NNH2]只有一端可以形成氢键,另一端的两个甲基基团比较大,影响了分子的排列,其沸点较N2H4的低,C正确;
CH3OH为四面体结构,—OH结构类似于水的结构,(CH3)2NNH2的键线式为 ,两者分子中C、O、N杂化方式均为sp3,D正确。
高考精准练
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2.(1)[2020·浙江7月选考,26]气态氢化物热稳定性HF大于HCl的主要原因是_____________________________________。
原子半径:F<Cl,键能:F—H>Cl—H
(2).[2021·湖南,18(2)②节选]N-甲基咪唑( )中碳原子的杂化轨道类型为_________。
sp3、sp2
(3).[2020·山东,17(2)]NH3、PH3、AsH3的沸点由高到低的顺序为______________(填化学式,下同),键角由大到小的顺序为_________________。
NH3、AsH3、PH3
NH3、PH3、AsH3
高考精准练
AB
SO
PO、ClO
SO3、NO、
CO
O3、NO
NH、BH、
Π。
Π
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