内容正文:
主观题突破(三) 化学键、杂化类型与空间结构 分子结构与性质
优化探究
大单元三 物质结构与性质
提炼 核心知识
精研 高考真题
强化 关键能力
2
提炼 核心知识
3
提炼 核心知识
一、共价键类型
1.σ键与π键(按 分类)
原子轨道重叠方式
σ
1
1
1
2
键类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 沿键轴方向“头碰头”重叠 沿键轴方向“肩并肩”重叠
类型 s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键 p-p π键
原子轨道
重叠部分 两原子核之间,在键轴处 键轴上方和下方,键轴处为零
成键规律 共价单键为 键,共价双键为 个σ键和 个π键,共价三键为
个σ键和 个π键
4
2.极性键和非极性键(按 分类)
(1)同种元素形成 键。
(2)不同种元素形成 键。
(3)极性强弱:成键元素的电负性 越大,共用电子对偏移程度越大,极性越 。
共用电子对的偏移程度
非极性
极性
差别
强
5
3.配位键
(1)配位键的成键条件
① :能够接受孤电子对的离子或原子(含有空轨道)。
② :能够提供孤电子对的原子、分子或离子,也称配体。
(2)配位键的表示方法:常用“→”来表示配位键,箭头指向接受孤电子对的原子,即:电子对给予体→电子对接受体。
中心离子或原子
配位体
6
①金属和非金属间成键: 元素→ 元素。
②非金属和非金属间成键:需判断孤电子对提供者。
非金属
金属
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4.大π键
(1)简介:大π键一般是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:,m代表参与形成大π键的原子数,n代表参与形成大π键的电子数。
(3)常见分子和离子中的大π键
SO2、O3、N ;
SO3、C、N、BF3 ;
吡咯 。
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二、键参数的比较
1.共价键的键能的比较
(1)键能和键长的关系:键长越 ,键能越大。
(2)同种元素不同类型键能:三键 双键 单键。
(3)共价分子的键能和稳定性的关系
①共价单键:半径越 ,键能越 ,分子越稳定。
②三键或双键:断裂 个键的能量越大,越稳定。
短
>
>
小
大
1
9
2.共价键的键长的比较
(1)看成键原子上是否都有孤电子对
①无孤电子对:成键原子的半径之和越大,键长越长。
②有孤电子对:孤电子对数越多,排斥越大,键长越长。
③键长比较
微粒组 键长长短
NH3和PH3 N—H P—H
金刚石和晶体硅 C—C Si—Si
稳定性:H2O2<N2H4<CH3CH3 O—O N—N C—C
O2、 氧氧键:>>O2>
<
<
>
>
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(2)看能否形成π键:形成π键使键长变 。
①乙烷、苯和乙烯:C—C 特殊键 C==C。
②金刚石和石墨中的碳碳键长:金刚石 石墨。
③SO3的三聚体环状结构,键长:a b。
短
>
>
>
<
11
3.键角大小的比较
(1)求键角的大小:利用价层电子对互斥模型推断键角。
价层电子对数(n) 2 3 4
杂化方式 sp sp2 sp3
键角 _______ _______ ________
180°
120°
109°28'
12
(2)中心原子和配位原子均相同:中心原子上孤电子对越多,孤电子对对键角的压缩作用越大,键角 。
①∠H—O—H:H2O H3O+。
②∠H—N—H:N NH3 [Zn(NH3)6]2+。
③∠H—C—H:C —CH3 C。
④∠O—N—O:N NO2 N。
越小
<
<
<
>
>
>
>
13
(3)中心原子不同或配位原子不完全相同
①中心原子电负性大:中心原子的电负性越大,中心原子对键角的拉伸作用越大,键角 。
②配位原子电负性大:配位原子的电负性越大,配位原子对键角的压缩作用越大,键角 。
③实例:
微粒组 键角大小
NH3和PH3 ∠H—N—H ∠H—P—H
H2S和H2O ∠H—S—H ∠H—O—H
NCl3和NF3 ∠Cl—N—Cl ∠F—N—F
HCHO和COCl2 ∠H—C—H ∠Cl—C—Cl
越大
越小
>
<
>
>
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三、配位化合物
1.配合物的构成
(1)配位数:直接同中心离子(或原子)配位的原子的数目,不一定是配位体的个数。如[Cu(En)2]2+的配位数为 ,配位体的个数为 。
4
2
15
(2)配合物中的化学键
①内界和外界通过 键结合,一般较易电离。
②中心体和配位体通过 键结合,一般很难电离。
(3)配合物结构的确定
①1 mol [CoCl2(NH3)4]Cl mol AgCl。
②1 mol [CoCl(NH3)5]Cl2 mol AgCl。
离子
配位
1
2
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2.配合物的稳定性:提供孤电子对和空轨道的能力越强,越稳定。
(1)配位原子的半径越 ,越易提供孤电子对。
(2)过渡金属提供空轨道的能力 。
(3)判断
①血红蛋白:Mb·O2、Mb·CO、Mb·NO, 最稳定。
②稳定性:[Mg(NH3)4]2+ [Cu(NH3)4]2+。
大
Mb·CO
<
强
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四、杂化方式的判断
1.公式计算法
(1)公式:价层电子对数(n)=。
①适用范围:ABn型分子或A型离子。
②杂化方式:n=2, 杂化;n=3, 杂化;n=4, 杂化;n=5, 杂化;
n=6, 杂化。
sp
sp2
sp3
sp3d
sp3d2
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(2)特殊的处理方式
①O、S作中心原子提供6个价电子,作配位原子提供0个单电子。
②当出现单电子时,单电子算一对。如n=≈4。
③单取代基:如—CH3、—NH2、—OH,提供 个单电子。
④非常规型微粒
微粒 —CH3 —OH HCHO SOCl2 Al(CH3)3
杂化 ____ ____ ____ ____ ____
微粒 O3 S2
变形 OO2 I SS
杂化 ___ ___ ___
1
sp3
sp3
sp2
sp3
sp2
sp2
sp3
sp3
19
2.根据σ键电子对数和孤电子对数之和判断
(1)适用范围:多中心微粒、有结构图的微粒。
(2)轨道数(价层电子对数):n=σ键电子对数+孤电子对数。
n=σ键电子对数+孤电子对数 C N Al Cl S
__ __ __ __ __
杂化方式 __ __ ____ ___ ___
实例 H—C≡N
2
2
4
4
4
sp
sp
sp3
sp3
sp3
20
sp3
sp2
sp
sp
21
4.根据微粒空间结构判断
微粒空
间结构 四面体形 三角锥形 平面形 V形 直线形
杂化
方式 ____ ____ ____ 或____ ___
sp3
sp3
sp2
sp3
sp2
sp
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五、微粒的空间结构
1.轨道构型和微粒空间结构的区别
(1)轨道构型(VSEPR模型)
n 2 3 4
杂化方式 sp sp2 sp3
轨道构型
(理想化模型)
形 形 形
轨道夹角 180° 120° 109°28'
直线
平面正三角
正四面体
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(2)轨道构型(VSEPR模型)和微粒空间结构的关系
中心原子的杂化轨道类型 sp sp2 sp3
微粒的价层电子对数 2 3 4
σ键电子对数 2 3 2 4 3 2
中心原子上的孤电子对数 0 0 1 0 1 2
VSEPR模型名称 ______ ___________ ________
微粒的空间结构 ______ ______
________ ____ ____________ ____________ _____
实例 BeCl2 BF3 SnBr2 CH4 NH3 H2O
直线形
平面三角形
四面体形
直线形
平面
三角形
V形
正四面
体形
三角
锥形
V形
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2.分子极性判断
(1)结构判断
①对称性判断:高度对称的是非极性分子。
非极性分子
非极性分子
极性分子
非极性分子
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②孤电子对判断:中心原子上含孤电子对的一定是 分子。
③构型判断:分子构型和轨道构型完全一致的是 分子。
分子 HCHO PCl3 PCl5 SF6
轨道构型 _____________ ___________ ____________ ___________
分子构型 ____________ ________ ___________ ___________
分子类型 _________ ________ ___________ __________
极性
非极性
平面正三角形
正四面体形
三角双锥形
正八面体形
平面三角形
三角锥形
三角双锥形
正八面体形
极性分子
极性分子
非极性分子
非极性分子
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(2)AB2C2型分子
①立体结构:只有一种结构, 分子。
②平面结构:两种结构。
图示
分子类型 _________ ____________
极性
极性分子
非极性分子
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六、氢键与微粒性质
1.氢键的存在
(1)三种气态氢化物: 、 、 。
HF
H2O
NH3
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(2)含 物质:含氧酸、含氧酸的酸式盐、醇、酸、酚及它们的水溶液。
(3)含 物质:NH3、N2H4、DNA双螺旋体。
羟基
氨基
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2.氢键的类型
(1)分子间氢键;普遍存在。
(2)分子内氢键:含多个N、O、F原子,且为 关系,如
邻位
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3.氢键对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
①分子间氢键相当于增大了相对分子质量,故熔、沸点 。
②分子内氢键未增大相对分子质量,却降低了分子极性,故熔、沸点 。
③形成的分子间氢键越多,熔、沸点越 。
(2)对物质的电离的影响:酸性氢原子形成氢键,电离程度 ,酸性 。
(3)对液体的黏度的影响:有分子间氢键的液体,一般黏度较 ,如
升高
降低
高
变小
减弱
大
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七、键的极性对酸性强弱的影响
按要求回答问题:
1.酸性:CCl3COOH (填“>”或“<”)CHCl2COOH,其原因是
______________________________________________________________
。
2.酸性:CH3COOH (填“>”或“<”)CH3CH2COOH,其原因是
______________________________________________________________
。
>
Cl3C—的极性大于Cl2HC—的极性,导致CCl3COOH的羧基中的羟基的极性更大,更易电离出H+
>
烷基是推电子基团,烷基越长推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱
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精研 高考真题
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精研 高考真题
1.(2025·上海卷)1 mol 分子中σ键的数目为 (填字母)。
A.7NA B.12NA
C.13NA D.14NA
C
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2.(2025·河南卷)水分子的VSEPR模型与其空间结构模型不同,原因是
。
3.(2025·北京卷)NH3分子中H—N—H键角小于109°28',从结构角度解释原因:_________________________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
。
O原子上存在2个孤电子对
CH4中碳原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0;NH3中氮原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1;孤电子对对成键电子对的排斥能力大于成键电子对对成键电子对的排斥能力,CH4分子中H—C—H的键角为109°28',故NH3分子中H—N—H的键角小于109°28'
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4.(2025·山东卷)尿素分子(H2NCONH2)与Fe3+形成配离子的硝酸盐[Fe(H2NCONH2)6](NO3)3俗称尿素铁,既可作铁肥,又可作缓释氮肥。
(1)尿素分子中,C原子采取的轨道杂化方式为 。
sp2杂化
解析:尿素分子(H2NCONH2)中C原子形成3个σ键,无孤电子对,采取的轨道杂化方式为sp2杂化。
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(2)八面体配离子[Fe(H2NCONH2)6]3+中Fe3+的配位数为6,碳氮键的键长均相等,则与Fe3+配位的原子是 (填元素符号)。
O
解析:八面体配离子[Fe(H2NCONH2)6]3+中Fe3+的配位数为6,碳氮键的键长均相等,因此N原子不会参与形成配位键,说明C==O中O原子参与配位,所以与Fe3+配位的原子是O。
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5.(2025·安徽卷)将窝穴体a(结构如图所示)与K+形成的超分子加入“浸出液”(主要金属离子有Mg2+、Ca2+、Sr2+)中,能提取其中的Sr2+,原因是
______________________________________________________________
。
Sr2+具有更多的空轨道,能够与更多的N、O形成配位键,形成超分子后,结构更稳定
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6.(2024·北京卷)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2可被氧化得到SnCl4。
(1)SnCl2分子的VSEPR模型名称是 。
平面三角形
解析:SnCl2中Sn的价层电子对数为2+×(4-2×1)=3,故SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形。
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(2)SnCl4的Sn—Cl键是由锡的 轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
sp3杂化
解析: SnCl4中Sn的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4,有4个σ键、无孤电子对,故Sn采取sp3杂化,SnCl4的Sn—Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
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7.(2024·安徽卷)Cu位于元素周期表第 周期第 族。Na2S2O3可被I2氧化为Na2S4O6。从物质结构的角度分析S4的结构为(a)而不是(b)的原因:_______________________________________________
______________________________________________________________
。
四
ⅠB
(a)结构中电子云分布较均衡,结构较为稳定,(b)结构中正负电荷中心不重合,极性较大,较不稳定,且存在过氧根,过氧根的氧化性大于I2,则Na2S2O3不能被I2氧化成(b)结构
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强化 关键能力
强化 关键能力
1.碳和氧是构建化合物的常见元素。
某烃结构如图: ,分析带星号碳的杂化方式为
;带星号碳碳之间的键长比一般碳碳单键的键长要长,请从碳成键轨道的成分角度分析其原因:_______________________________
______________________________________________________________
。
sp2杂化
并环的碳碳单键是通过未杂化的两个p轨道形成的σ键,一般碳碳单键是sp3杂化轨道头碰头形成,p轨道比sp3杂化轨道伸展的更长,因此带星号碳碳之间的键长长
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2.氨硼烷(NH3BH3)具有良好的储氢能力,分子中有配位键。则氨硼烷中H—N—H的键角 (填“>”“<”或“=”)H—B—H的键角,理由是
______________________________________________________________
。
>
N和B的杂化方式相同,但N的电负性大于B,共用电子对偏向N,因此N附近的电子对排斥力大,使得H—N—H的键角较大
3.S2( )中的O—O比H2O2中的更 (填“难”
或“易”)断裂。其原因是_________________________________________
。
易
S2中的O—O与S相连,S的电负性大于H,即S对O—O中的电子对吸引力大于H,使O—O中O原子的电子云密度降低
4.含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS),是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料,可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题:
(1)SnC的空间结构为 ,其中心原子杂化方式为
。
三角锥形
sp3杂化
解析: Sn是第ⅣA族元素,SnC的中心原子Sn的价层电子对数为3+(4+1-3×1)=4,有1个孤电子对,中心原子是sp3杂化,SnC的空间结构是三角锥形。
(2)如图是硫的四种含氧酸根的结构:
根据组成和结构推断,能在酸性溶液中将Mn2+转化为Mn的是___
(填字母)。理由是______________________________________________
。
D
D中含有-1价的O,易被还原,具有强氧化性,能将Mn2+转化为Mn
解析: Mn2+转化为Mn需要氧化剂,且氧化性比Mn的强,由SO2使KMnO4溶液褪色可知H2SO4的氧化性弱于Mn,故A不符合;B、C中S的化合价比H2SO4低,氧化性更弱,故B、C均不符合;D中含有-1价的O,易被还原,具有强氧化性,能将Mn2+转化为Mn,故D符合。
3.根据有机物的成键特点判断
(1)单键C、N、O(、、—O—): 杂化。
(2)双键C、N、O(、、): 杂化;
双双键“==C==”: 杂化。
(3)三键C、N(—C≡C—、—C≡N): 杂化。
分子
分子
类型
___________
__________
_________
___________
硝酸
水杨醛
邻硝基苯酚
甘油
甘醇
H3PO4
浓硫酸
$