第二章 分子结构与性质 知识清单2025-2026学年高二下学期人教版化学选择性必修2

该高中化学第二章“分子结构与性质”知识清单系统梳理了分子结构与性质的核心内容，涵盖共价键、键参数、分子空间结构、VSEPR模型、杂化轨道理论等结构知识，以及分子极性、分子间作用力、溶解性、手性等性质范畴，搭建了从基础概念到模型应用再到性质分析的递进式学习支架。 清单采用“星级重难点标注”和“知识关联对比”呈现体系，如将共价键、分子间作用力标注为四星重点，通过σ键与π键对比表、键参数与分子稳定性关系表等设计，培养学生的化学观念和科学思维。特别包含等电子体实例分析、杂化类型与空间结构对应表等实用工具，不同层次学生可高效掌握结构决定性质的核心逻辑，教师可据此精准设计教学活动，提升课堂实效。

第二章 分子结构与性质 鸟瞰图 分子结构与性质 分 子 的 结 构 共价键 本质 成键原子之间形成共用电子对 类型 σ键和π键 特征 具有饱和性和方向性 键参数 键能（计算反应热） 决定 共价键的稳定性 决定 分子的空间结构 键长 键角（共价键的方向性） 分子的空间结构 价层电子对互斥（VSEPR）模型 杂化轨道理论 sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 决定 体现 分 子 的 性 质 分子的极性 极性分子：正负电荷中心不重合 非极性分子：正负电荷中心重合 键的极性对化学性质的影响 范德华力及其对物质性质的影响 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸越高 氢键及其对物质性质的影响 分子内氢键：熔、沸点降低 分子间氢键：熔、沸点升高 溶解性 “相似相溶”规律 手性 手性碳原子：同一碳原子上连有四个不同的原子或基团 知识1 共价键（covalent bond）☆☆☆☆ 1.定义、本质和形成条件☆ 项目 内容 定义 原子间通过共用电子对（shared electron pair）所形成的相互作用。 本质 原子轨道的重叠：成键原子相互接近时，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，两原子核间的电子云密度增加，体系能量降低。 形成条件 （1） 两原子电负性相同或相近。 （2） 一般成键原子有未成对电子。 （3）成键原子的原子轨道在空间上发生重叠。 存在范围 （1）大多数非金属单质：除稀有气体外的非金属单质中均存在共价键。 （2）共价化合物：共价化合物中均含有共价键。 （3）某些离子化合物：如铵盐中N和H原子之间形成的是共价键。 2.共价键的类型☆ 项目 σ键（σ bond） 定义 两原子在成键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。 类型 s-s σ键 s-p σ键 p-p σ键 基本特征 （1）轴对称性：形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如H—H键。 （2）能旋转：以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。 （3）稳定性较强：形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键具有较强的稳定性。 项目 π键（πbond） 定义 两原子在成键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。 类型 p—p π键 基本特征 （1）镜面对称性：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。 （2）不能旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。如以py—py键为例，若旋转其中一个成键原子，两个原子的py轨道不再重叠也就破坏了π键。 （3）稳定性较弱：通常情况下，形成π键时，原子轨道重叠程度小于σ键，因此π键一般没有σ键牢固。 3.σ键和π键的比较☆ 辨析 σ键 π键 电子云重叠方式 沿键轴方向相对重叠 沿键轴方向平行重叠 电子云重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零 电子云重叠程度 大 小 示意图 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 成键规律 共价单键是σ键；共价双键中一个σ键、一个π键；共价三键中一个σ键、两个π键 常见特殊点 稀有气体分子中不存在化学键；共价键一定有饱和性，但不一定有方向性；σ键的键能不一定比π键的键能大；键长短的键能不一定大 4.共价键具有饱和性和方向性的特征☆ 知识2 键参数（bond parameters）——键能、键长和键角☆☆☆ 1.键能（bond energy）☆ 项目 内容 定义 键能是指气态分子中1mol化学键解离形成气态原子所吸收的能量。 单位 kJ▪mol-1 测定标准 298.15K、101kPa条件下的标准值。例如，H—H键的键能为436.0kJ▪mol-1。 应用 （1）判断共价键的强弱：键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越稳定。 （2）判断分子的稳定性：结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 （3）判断化学反应的能量变化：在化学反应中，旧化学键断裂吸收能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为△H=反应物键能总和-生成物键能总和；△H<0时，为放热反应；△H>0时，为吸热反应。 2.键长（bond length）☆ 项目 内容 定义 构成化学键的两个原子的核间距叫作该化学键的键长。 影响因素 （1）原子半径：决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短，如键长为H—F<H—Cl<H—Br<H—I。 （2）共用电子对数：对于相同两原子形成的共价键而言，共用电子对数越多，键长越短。如键长为C—C>C=C>C≡C。 应用 （1）判断共价键的强弱：一般而言，共价键的键长越短，键能越大，共价键越牢固。 （2）分析分子空间结构：键长是影响分子空间结构的因素之一，如CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl的空间结构只是四面体而不是正四面体，因为C—H键的键长不等于C—Cl键的键长。 3.键角（bond angle）☆ 项目 内容 定义 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角 意义 （1）键角反应了分子空间结构（2）多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性 常见分子的键角 分子空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28’ CH4、CCl4 平面形 120° 苯、乙烯、BF3 三角锥形 107° NH3 V形（或角形） 105° H2O 直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH 4.等电子体☆拓展 项目 内容 定义 指两个或两个以上的分子或离子，它们的原子数目相同，价电子数目也相同，常具有相似的电子结构，相似的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。 注意：等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同。 举例 CO2、SCN﹣、NO2+、N3﹣具有相同的原子数3，并且价电子总数都为16，都为直线形结构． SO2、O3、NO2﹣具有相同的原子数3，总价电子数都为18，都为平面V形结构． CO32﹣、NO3﹣、SO3具有相同的原子数4，并且价电子数都为24，都为平面三角形结构． SO42﹣、PO43﹣具有相同的原子数5，总价电子数为32，都为正四面体结构． CH4、NH4+具有相同的原子数5，总价电子数为8，都为正四面体结构． 核外电子总数为2个电子的微粒：He、H﹣、Li+、Be2+ 核外电子总数为10个电子的微粒：Ne、HF、H2O、NH3、CH4 （分子类） Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+ （阳离子类）；N3﹣、O2﹣、F﹣、OH﹣、NH2﹣（阴离子类） 14个电子的等电子体：N2、C2H2、CO、HCN、NO+；它们具有相似的结构，都有三键：氮氮三键、碳碳三键、碳氧三键、碳氮三键。 知识3 分子结构的测定☆☆ 1.传统方法☆ 项目 内容 经验 早年的科学家主要对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构（只能推测简单分子的结构）。 2.现代方法☆ 项目 内容 红外光谱 可以初步判断有机物中含有的化学键或官能团的种类。 晶体X射线衍射 晶体有分立的斑点或明锐的衍射峰。 知识4 多样的分子空间结构☆ 1.分子的空间结构☆ 项目 内容 定义 大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构 2.常见的多原子分子的结构和空间结构☆ 项目 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 三原子分子 CO2 直线形 O=C=O 180° H2O V形 105° 四原子分子 CH2O 平面三角形 120° NH3 三角锥形 107° 五原子分子 CH4 正四面体形 109°28’ 知识5 价层电子对互斥模型（VSEPR model）☆☆☆ 1.价层电子对互斥模型☆ 项目 内容 内容 分子的空间结构式中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。 基本原则 分子中的中心原子的价层电子对由于斥力作用而趋向于尽可能远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。 2.中心原子上价层电子对及电子对数的计算☆ 项目 内容 内容 价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 计算 （1）σ键电子对的计算 由分子式确定（中心原子与几个原子相结合，就由几对σ键电子对），即中心原子形成几个σ键，就由几对σ键电子对 分子 中心原子 共价键 σ键 σ键电子对 H2O O O—H 2 2 NH3 N N—H 3 3 CO2 C C=O 2 2 （2）中心原子上的孤电子对的计算 = a表示中心原子的价电子数，情况如表 对象 公式 主族元素 a=原子的最外层电子数 阳离子 a=中心原子的价电子数-离子的电荷数 阴离子 a=中心原子的价电子数+离子的电荷数（绝对值） x表示与中心原子结合的原子数 b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 对象 公式 H b=1 其他原子 b=8-该原子的价电子数 举例 几种常见分子或离子的中心原子上的孤电子对数如表 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 SO2 S 6 2 2 1 NH3 N 5 3 1 1 NH4+ N 5-1=4 4 1 0 CO32- C 4+2=6 3 2 0 知识6 杂化轨道理论简介☆☆ 1.杂化轨道（hybrid orbital）☆ 项目 内容 提出 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 定义 原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫作杂化原子轨道，简称杂化轨道 2.杂化轨道类型☆ 项目 内容 sp杂化轨道 由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道的夹角是180°，呈直线形 sp2杂化轨道 由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道的夹角是120°，呈平面三角形 sp3杂化轨道 由1个s轨道和3个p轨道杂化而成的。sp3杂化轨道的夹角是109°28’，空间结构为正四面体形 3.VSEPR模型、中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构的区别和联系 中心原子上的 价层电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型 杂化轨道的空间结构 VSEPR模型 中心原子上的孤电子对数 分子的空间结构 实例 2 2 sp 直线形 直线形 0 直线形 CO2 3 3 sp2 平面三角形 平面三角形 0 平面三角形 SO3 sp2 平面三角形 平面三角形 1 V形 SO2 4 4 sp3 正四面体形 正四面体形 0 正四面体形 CH4 sp3 四面体形 四面体形 1 三角锥形 NH3 sp3 四面体形 四面体形 2 V形 H2O 知识7 共价键的极性☆☆ 1.键的极性和分子的极性☆ 项目 内容 键的 极性 极性键和非极性键的比较 项目 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-） 呈电中性 表示形式 A—B、A=B、A≡B等 A—A、A=A、A≡A等 实例 C—H、C=O、C≡N等 H—H、C=C、C≡C等 极性键和非极性键的存在 物质类别 共价化合物； 部分离子化合物 非金属单质；部分共价化合物；部分离子化合物 实例 HCl、NaOH、NH4Cl等 O2、H2O2、Na2O2等 分子的极性 极性分子 （polar molecule） 正电中心和负电中心不重合，键的极性的向量和不等于零（不具有对称中心）注意：O3特殊 非极性分子 （nonpolar molecule） 正电中心和负电中心重合，键的极性的向量和等于零（具有对称中心） 图示 极性分子 极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 图2.3-1 常见的极性分子和非极性分子 键的极性与分子极性之间的关系 从对称性的角度分析 极性键 空间不对称 极性 分子 双原子分子，如HCl、NO、IBr等 V形分子，如H2O、H2S、SO2等 三角锥形分子，如NH3、PH3等 非正四面体形分子，CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl等 空间对称 非极性 分子 单质分子，如Cl2、N2、P4、I2等 直线形分子，如CO2、CS2、C2H2等 正四面体形分子，如CH4、CCl4、CF4等 平面正三角形分子，如BF3、SO3等 非极性键 2.键的极性对化学性质的影响☆ 项目 内容 以羧酸为例 羧酸是一类含羧基（—COOH的有机酸，羧基可电离出H+而呈酸性） 影响 不同原子或原子团的影响 相同原子或原子团的影响 原子相同但原子个数不同，也会对化学性质产生影响，多个原子或原子团比1个原子或原子团的影响力大。 吸电子基团 三氟乙酸的酸性强于三氯乙酸，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，C—F的极性大于C—Cl的极性，导致三氟乙酸的羧基中的O—H的极性更大，更易电离出氢离子。 CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH 三者酸性关系 CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH 推电子基团 烃基（符号R—）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。所以酸性：甲酸>乙酸>丙酸 CH3CH2COOH>(CH3)2CHCOOH>(CH3)3CCOOH 总结 均涉及吸电子基团和推电子基团 知识8 分子间的作用力（intermolecular force）☆☆☆☆ 1.范德华力（van der Waals force）☆ 项目 内容 概念 物质的分子之间存在着相互作用力，把这类分子间作用力称为范德华力。 特征 （1）范德华力广泛存在于分子之间，只有分子间充分接近时才有范德华力。 （2）范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级。 （3）范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。 影响因素 （1）相对分子质量：一般来说，相对分子质量越大，范德华力越大。 （2）分子的极性：分子的极性越大，范德华力也越大。 2.范德华力对物质性质的影响☆ 项目 内容 对物质熔点、沸点的影响 物质特点 影响规律 具体实例（熔、沸点） 组成和结构相似 随着相对分子质量的增大→范德华力增大→熔、沸点升高 F2<Cl2<Br2<I2 同分异构体 分子对称性越高→范德华力越小→熔、沸点越低 新戊烷<异戊烷<正戊烷(沸点) 相对分子质量接近 分子极性越小→范德华力越小→熔、沸点越低 F2<CO 对物质溶解性的影响 溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质的溶解度越大。如溴、碘与苯之间的范德华力较大，所以溴和碘易溶于苯中，而水与苯之间的范德华力较小，故水难溶于苯中。 3.氢键（hydrogen bond）及其对物质性质的影响☆ 项目 内容 概念 氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个电负性很大的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。 表示方法 氢键可用X—H…Y—表示，式中X和Y表示N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。 形成条件 能形成氢键的元素主要是N、O、F。 特征 （1）氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。 （2）氢键具有一定的方向性和饱和性。 类型 （1）分子间氢键：如对羟基苯甲醛分子间的氢键（两个水分子之间形成氢键，一个水分子的氧和另一个水分子的氢形成氢键）如下图2.3-4所示。 （2）分子内氢键：如邻羟基苯甲醛分子间的氢键（两个羟基之间形成氢键）如下图2.3-5所示。 分子间氢键 分子内氢键 图2.3-4 邻羟基苯甲醛 图2.3-5 对羟基苯甲醛 对物质性质的影响 （1）对物质熔、沸点的影响：比同主族相邻元素的氢化物高。 （2）对物质溶解度的影响：溶解度增大。 （3）对密度的影响：水结冰时体积变大而密度变小。 （4）对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1与对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1相差较大。 4.溶解性☆ 项目 内容 相似相溶 （like dissolves like） 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。如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；而萘和碘却易溶于四氯化碳，难溶于水。 知识9 分子的手性（chirality）☆ 项目 内容 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叠合，互称手性异构体（或对应异构体）。 手性分子 有手性异构体的分子叫作手性分子如：CHBrClF是一个简单的手性分子 图2.3-7 互为镜像的两个分子 图2.3-8 左右手互为镜像 图2.3-9 左手和右手不能叠合 说明：对于有机物，有手性碳原子的不一定是手性分子，没有手性碳原子的一定不是手性分子，有一个手性碳原子的一定是手性分子，构成生命体的有机物绝大多数为手性分子，两个手性分子的性质不同，手性有机物中必定含手性碳原子。 手性碳原子 如果1个碳原子所连接的4个原子或基团各不相同，那么该碳原子为手性碳原子，用*C来表示。所以判断一种有机物是否含有手性碳原子，就看该有机物含有的演员自是否连有四个互不相同的原子或基团。如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团，中心碳原子即为手性碳原子。 选择性必修2《第2章 分子结构与性质》单元测试卷（ 一、选择题（共14小题，每小题3分，满分42分） 1．（3分）下列物质发生状态变化时，克服了分子间相互作用力的是（　　） A．食盐熔化 B．晶体硅熔化 C．碘升华 D．氢氧化钠熔化 【解答】解：A．食盐是离子晶体，微粒间的作用力是离子键，故A错误； B．晶体硅是原子晶体熔化克服的是共价键，故B错误； C．碘升华是分子晶体克服的是分子间作用力，故C正确； D．氢氧化钠是离子晶体，熔化发生离子键键的断裂，克服的是离子键，故D错误。 故选：C。 2．（3分）下列分子中，各分子的空间构型和中心原子的杂化方式均正确的是（　　） A．NH3 平面三角形 sp3杂化 B．CCl4 正四面体 sp3杂化 C．H2O V形 sp2杂化 D．CO32﹣ 三角锥形 sp3杂化 【解答】解：A、NH3中心原子的价层电子对数＝3（5﹣3×1）＝4，杂化方式为sp3，含有一个孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，故A错误； B、CCl4中心原子的价层电子对数＝4（4﹣4×1）＝4，杂化方式为sp3，没有孤电子对，分子的立体构型为正四面体，故B正确； C、H2O中心原子的价层电子对数＝2（6﹣2×1）＝4，杂化方式为sp3，含有两个孤电子对，分子的立体构型为V形，故C错误； D、CO32﹣ 中心原子的价层电子对数＝3（4+2﹣3×2）＝3，杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，故D错误； 故选：B。 3．（3分）下列不属于共价键成键因素的是（　　） A．共用电子对在两原子核之间高概率出现 B．共用的电子必有成对 C．成键后体系能量降低，趋于稳定 D．两原子核体积大小要适中 【解答】解：形成共价键时原子之间以共用电子对结合，共用电子对在两原子核之间出现的概率高，成键使能量降低，形成稳定的物质，则与选项D无关， 故选：D。 4．（3分）对SO2与CO2说法正确的是（　　） A．都是直线形结构 B．中心原子都采取sp1杂化 C．硫原子和碳原子上都没有孤对电子 D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构 【解答】解：A．二氧化碳中C原子价层电子对个数＝22，所以采用sp杂化，直线形结构，二氧化硫分子中S原子价层电子对个数＝23，所以采用sp2杂化，V形结构，故A错误； B．二氧化硫分子中S原子价层电子对个数＝23，所以采用sp2杂化，二氧化碳中C原子价层电子对个数＝22，所以采用sp杂化，故B错误； C．S原子有一个孤对电子，C原子没有孤对电子，故C错误； D．SO2采用sp2杂化，为V形结构，CO2采用sp杂化，为直线形结构，故D正确； 故选：D。 5．（3分）最近意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子，其分子结构如图所示，已知断裂1mol N﹣N吸收167kJ热量，生成1mol N≡N放出942kJ热量，则下列说法正确的是（　　） A．1mol N4气体转变为N2放出882kJ热量 B．P4（白磷）沸点低于N4 C．N4与N2互为同分异构体 D．N4与N2具有相似的化学性质 【解答】解：A、1molN4气体中含有6molN﹣N键，可生成2molN2，形成2molN≡N键，则1molN4气体转变为N2化学键断裂断裂吸收的热量为：6×167kJ＝1002kJ，形成化学键放出的热量为1884kJ，所以反应放热，放出的热量为：1884kJ﹣1002kJ＝882kJ，故应为放出882kJ热量，故A正确； B、N4和P4都是分子晶体，并且结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，所以白磷的沸点高，故B错误； C、N4与N2是由同一种元素组成的不同单质，互为同素异形体，故C错误； D、N4中N﹣N键键能小，分子能量远高于N2，所以N4性质远比N2活泼，化学性质不相似，故D错误； 故选：A。 6．（3分）下列说法不正确的是（　　） ①含﹣OH的有机物属于醇类 ②CH≡CH和C6H6含碳量相同 ③能够快速、微量、精确的测定相对分子质量的物理方法是核磁共振氢谱法 ④正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐变低 ⑤生产医用口罩的主要原料聚丙烯（PP）属于天然高分子化合物 ⑥乙烯分子中碳原子为sp2杂化 A．①⑤⑥ B．①③⑥ C．①③⑤ D．②④⑥ 【解答】解：①当﹣OH连在链烃基或苯环侧链上时为醇，当直接连在苯环上时则为酚，故含﹣OH的有机物不一定为醇，故错误； ②CH≡CH和C6H6的最简式均为CH，故两者的含碳量相同，故正确； ③测定相对分子质量的物理方法是质谱法，核磁共振氢谱法是测定有机物中的H原子的种类和比例的，故错误； ④互为同分异构体的烷烃，分子极性越强，分子间作用力越强，熔沸点越高，故正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐变低，故正确； ⑤聚丙烯（PP）是合成高分子化合物，不是天然的，故错误； ⑥乙烯的结构简式为CH2＝CH2，分子中碳原子的价层电子对有3对，故碳原子为sp2杂化，故正确。 故选：C。 7．（3分）下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子是（　　） A．二氧化硫 B．四氯化碳 C．二氧化碳 D．乙炔 【解答】解：A．二氧化硫分子中共价键为硫氧极性键，不存在非极性键，故A错误； B．CCl4分子中共价键为碳氯极性键，不存在非极性键，故B错误； C．CO2分子中共价键为碳氧极性键，不存在非极性键，故C错误； D．CH≡CH中含有碳氢极性键和碳碳非极性键，由于CH≡CH分子结构对称，CH≡CH分子为非极性分子，故D正确； 故选：D。 8．（3分）下列物质中σ键和π键数目比为1：2的是（　　） A．O2 B．HCN C．CO2 D．N2 【解答】解：A．O2中含有一个双键，则含有1个σ键和1个π键，σ键和π键数目比为1：1，故A错误； B．HCN的结构为H﹣C≡N，分子中含有一个单键和一个三键，则σ键和π键数目比为1：1，故B错误； C．CO2中含有2个双键，则σ键和π键数目比为1：1，故C错误； D．氮气的结构式为N≡N，分子中含有三键含有1个σ键和2个π键，则σ键和π键数目比为1：2，故D正确； 故选：D。 9．（3分）下列分子内部都存在着极性键的一组物质是（　　） A．H2S、NH3、SO3 B．CO2、NH4Cl、Na2O2 C．N2、CS2、NO D．CaO、H2O2、CH4 【解答】解：A．H2S中H和S形成极性键；NH3中N、H形成极性键；SO3中S、O形成极性键，故A正确； B．CO2中C、O形成极性键、NH4Cl中N、H形成极性键，铵根离子与氯离子形成离子键、Na2O2中O、O键形成非极性共价键，钠离子与过氧根离子形成离子键，故B错误； C．N2中N、N形成非极性共价键；CS2中C、S形成极性键；NO中N、O形成极性键，故C错误； D．CaO中钙离子与阳离子形成离子键；H2O2中H、O形成极性键，O、O形成非极性键；CH4中C、H形成极性键，故D错误； 故选：A。 10．（3分）X、Y、Z、M四种短周期元素，原子序数依次增大。X元素的焰色反应呈黄色，Z是地壳中含量最多的金属元素，M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法正确的是（　　） A．X、Y、Z分别和M形成的化合物熔点依次增大 B．第一电离能：M＞Y＞Z C．X元素在周期表中位于p区 D．M元素最高价氧化物对应的水化物中M原子的杂化方式为sp2 【解答】解：结合分析可知，X为Na，Y为Mg，Z为Al，M为Cl元素， A．氯化钠、氯化镁形成晶体为离子晶体，而氯化铝形成晶体为分子晶体，离子晶体的熔点大于分子晶体，则氯化铝的熔点最低，故A错误； B．同一周期从左向右第一电离能呈增大趋势，Mg的3s电子为全满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，则第一电离能：M＞Y＞Z，故B正确； C．钠在周期表中位于第ⅠA族，属于s区，故C错误； D．M元素最高价氧化物对应的水化物为HClO4，HClO4中Cl原子的杂化方式为sp3，故D错误； 故选：B。 11．（3分）下列说法正确的是（　　） A．离子化合物中不可能存在共价键 B．干冰溶于水时有共价键生成 C．σ键和π键都只能存在于共价化合物中 D．除H2、X2（X为F、Cl、Br、I）和稀有气体外，其他非金属单质中都存在π键 【解答】解：A.含有离子键的化合物是离子化合物，离子化合物中可能含有共价键，如NaOH属于离子化合物含有共价键，故A错误； B.干冰与水反应生成碳酸，生成物碳酸中只含有共价键，有共价键生成，故B正确； C.单质中也可能含有σ键和π键，如氮气，氮气中含有2个π键和1个σ键，故C错误； D.单质中只含有单键时，只含有σ键，如白磷、金刚石等单质中只含有单键，只含有σ键，没有π键，故D错误。 故选：B。 12．（3分）下列分子中，属于极性分子的是（　　） A．CO2 B．BeCl2 C．BBr3 D．COCl2 【解答】解：A．CO2为直线形结构，结构对称，正负电荷中心重叠为非极性分子，故A错误； B．BeCl2为极性键，形成的非极性分子，故B错误； C．BBr3为极性键，形成的非极性分子，故C错误； D．COCl2分子中正负电荷中心不重合，为极性分子，故D正确。 故选：D。 13．（3分）分析下表中数据，判断下列有关说法，其中正确的是（　　） 化学键 H﹣H Cl﹣Cl H﹣Cl 键能/（kJ•mol﹣1） 436 243 431 A．H﹣Cl键断裂需要吸收的热量为431kJ B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣183kJ•mol﹣1 C．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣183kJ•mol﹣1 D．H2、Cl2、HCl三种分子的稳定性最强的是Cl2 【解答】解：A．有表中数据可知，H﹣Cl键的键能是431kJ/mol，则断裂1molH﹣Cl键需要吸收431kJ的能量，故A错误； B．反应H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）的△H＝反应物的键能总和﹣生成物的键能总和＝（436kJ/mol）+（243kJ/mol）﹣2×（431kJ/mol）＝﹣183kJ/mol，即氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣183kJ•mol﹣1，故B正确； C．由B的分析可知，氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣91.5kJ•mol﹣1，故C错误； D．键能越大，分子越稳定，由于键能：H﹣H键＞H﹣Cl键＞Cl﹣Cl键，则H2、Cl2、HCl三种分子的稳定性最强的是H2，故D错误。 故选：B。 14．（3分）煤矿爆炸事故会造成重大人员伤亡和财产损失，其元凶是煤矿坑道气中含有的甲烷。下列关于甲烷的叙述中错误的是（　　） A．甲烷分子是一种呈正四面体型的、含极性键的非极性分子 B．甲烷分子中两个氢原子被氯取代后，可形成两种不同结构的分子 C．甲烷是重要的化工原料，其分解产物可用于合成氨和橡胶工业 D．甲烷分子中的碳氢键完全相同 【解答】解：A．甲烷分子含有极性键C﹣H键，四个C﹣H的键长、键角都相等，完全相同，是一种呈正四面体型的分子，结构对称为非极性分子，故A正确； B．甲烷分子是一种呈正四面体型的分子，甲烷分子中两个氢原子被氯取代后，生成物只有一种，故B错误； C．甲烷是重要的化工原料，其分解产物为炭黑和氢气，可用于合成氨和橡胶工业，故C正确； D．甲烷分子含有极性键C﹣H键，四个C﹣H的键长、键角都相等，甲烷分子中的碳氢键完全相同，故D正确； 故选：B。 二、填空题（共2小题，每小题10分，满分16分） 15．（10分）（1）（CN）2分子中各原子电子层均达到稳定的结构，则碳原子杂化轨道类型为　sp杂化　 ，分子中含有的σ键与π键数目之比为　3：4　 ，分子空间结构为　直线形　 。 （2）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成。已知其阴离子空间结构为平面正三角形，则其阳离子的空间结构为　直线　 形，阳离子中氮的杂化方式为　sp杂化　 。 【解答】解：（1）该分子结构式为N≡C﹣C≡N，每个C原子价层电子对个数是2，根据价层电子对互斥理论知，C原子采用sp杂化，该分子中含有3个σ键、4个π键，σ键和π键个数之比为3：4，该分子为直线形分子， 故答案为：sp杂化；3：4；直线形； （2）氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子构型为平面正三角形，化学式应为NO3﹣，则其阳离子的化学式为：NO2+，其中心原子价电子对数＝22，根据价层电子对互斥理论判断阳离子空间构型为直线形，N原子杂化类型为sp杂化， 故答案为：直线；sp杂化。 16．（6分）铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。 （1）基态Fe2+的简化电子排布式为　[Ar]3d6 。 （2）实验室可用KSCN、苯酚（）来检验Fe3+。N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为　N＞O＞S　 （用元素符号表示），苯酚中碳原子的杂化轨道类型为　sp2 。 （3）FeSO4常作净水剂和补铁剂，SO42﹣的空间结构是　正四面体形　 。 （4）羰基铁[Fe（CO）5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1mol Fe（CO）5分子中含　10　 mol配位键，与CO互为等电子体的离子是　CN﹣（或C22﹣）　 。（填化学式，写一种） 【解答】解：（1）铁原子序数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，失去4s能级上2个电子生成Fe2+，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，简化电子排布式为[Ar]3d6； 故答案为：[Ar]3d6； （2）同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小即第一电离能O＞S，氮元素2p能级处于半满稳定状态，能量低，氮元素的第一电离能高于同周期相邻元素第一电离能，所以第一电离能 N＞O＞S；苯酚为苯上的一个H原子被﹣OH取代而成，苯和苯酚均为平面结构，C原子采取sp2杂化， 故答案为：N＞O＞S；sp2； （3）SO42﹣离子中S原子价层电子对数＝4（6+2﹣4×2）＝4，即含有4个σ键、没有孤电子对，所以其VSEPR模型和立体构型均是正四面体， 故答案为：正四面体形； （4）配合物中碳原子不存在孤对电子，σ键数为2，1个Fe （CO）5分子含10个σ键，则1mol Fe（CO）5分子中含10molσ键；原子数目相等、价电子总数相等的微粒互为等电子体，与CO互为等电子体的离子有CN﹣、C22﹣等， 故答案为：10；CN﹣（或C22﹣）。 三、实验题（共1小题，满分8分） 17．（8分）碱金属元素和卤族元素广泛存在，用化学用语回答下列问题。 （1）氢氟酸可以用来雕刻玻璃。用电子式表示氟化氢的形成过程 。 （2）过氧化钠可以用于潜水艇中氧气的来源，其与二氧化碳反应的化学方程式是 　2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2 。 （3）次氯酸钠溶液（pH＞7）和溴化钠溶液混合，可以作为角膜塑形镜的除蛋白液。二者混合后，溶液变成淡黄色，该反应的离子方程式是 　ClO﹣+2Br﹣+H2O＝Cl﹣+Br2+2OH﹣ 。 （4）Li—SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2．电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2．组装该电池必须在无水条件下进行，原因是 　4Li+O2＝2Li2O、2Li+2H2O＝2LiOH+H2↑　 （用化学方程式表示）。 （5）关于碱金属和卤族元素，下列说法一定正确的是 　CD　 。 A．从上到下，单质密度依次增大 B．从上到下，单质熔沸点依次升高 C．从上到下，原子半径依次增大 D．单质都可以与水反应 （6）常温下，KMnO4固体和浓盐酸反应产生氯气。为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。 实验过程： Ⅰ．打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。 Ⅱ．当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。 Ⅲ．当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。 Ⅳ．…… （1）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 　A中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝　 。 （2）B中溶液发生反应的离子方程式是 　Cl2+2Br﹣＝Br2+2Cl﹣ 。 （3）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是 　打开活塞b，c中溶液滴入试管D中，关闭活塞b，取下试管D，振荡、静置，若溶液分层，且下层溶液变为紫红色，则证明溴的氧化性强于碘　 。 【解答】解：（1）氟化氢是共价化合物，用电子式表示氟化氢的形成过程为：， 故答案为：； （2）过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气，方程式为2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2， 故答案为：2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2； （3）两者溶液变成淡黄色，说明溴离子被氧化成溴单质，离子反应方程式：ClO﹣+2Br﹣+H2O＝Cl﹣+Br2+2OH﹣， 故答案为：ClO﹣+2Br﹣+H2O＝Cl﹣+Br2+2OH﹣； （4）Li是活泼金属，能与水氧气等发生反应，所以组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，所以化学反应方程式为：4Li+O2＝2Li2O；2Li+2H2O＝2LiOH+H2↑， 故答案为：4Li+O2＝2Li2O、2Li+2H2O＝2LiOH+H2↑； （5）A．金属Na的密度大K，故错误； B．原子序数越大，碱金属单质的熔点越低，故错误； C．从上到下，电子层数增多，原子半径依次增大，故正确； D．碱金属和卤族元素都可以与水反应，故正确； 故答案为：CD； （6）①A中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明有单质碘生成，也说明氯气氧化性强于单质碘， 故答案为：A中湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝； ②氯气的氧化性强于溴，将氯气通入NaBr溶液中会有单质溴生成，发生反应的离子方程式为：Cl2+2Br﹣═Br2+2Cl﹣， 故答案为：Cl2+2Br﹣＝Br2+2Cl﹣； ③验证溴的氧化性强于碘，应将C中生成的溴加入到盛有KI溶液的D中，若发生氧化还原反应，则静至后CCl4层溶液变为紫红色，过程Ⅳ的操作和现象是：打开活塞b，c中溶液滴入试管D中，关闭活塞b，取下试管D，振荡、静置，若溶液分层，且下层溶液变为紫红色，则证明溴的氧化性强于碘， 故答案为：打开活塞b，c中溶液滴入试管D中，关闭活塞b，取下试管D，振荡、静置，若溶液分层，且下层溶液变为紫红色，则证明溴的氧化性强于碘。 四、元素或物质推断题 18．（8分）短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。回答下列问题： （1）由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2；②BA4；③A2C2；④BE4，其中属于极性分子的是　③　 （填序号）；分子BC2中含σ键　2　 个，含π键　2　 个。 （2）C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是　水分子间存在氢键　 。 （3）B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为　C6H6 、　H2O　 。DE4在前者中的溶解度　大于　 （填“大于”或“小于”）在后者中的溶解度。 （4）BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为　SiCl4＞CCl4＞CH4 。（填化学式） 【解答】解：（1）①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其它为非极性分子；CO2分子中含有2个碳氧双键，双键中含有1个σ键和1个π键，则分子BC2中含2个σ键、含2个π键， 故答案为：③；2；2； （2）C的氢化物为H2O，C的下一周期同族元素的氢化物硫化氢，由于水分子间存在氢键，导致其沸点大于硫化氢， 故答案为：水分子间存在氢键； （3）B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯，则CCl4在苯中的溶解度大于在水中的溶解度， 故答案为：C6H6；H2O；大于； （4）BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者形成晶体都属于分子晶体，相对分子质量越大沸点越高，则沸点大小顺序为：SiCl4＞CCl4＞CH4， 故答案为：SiCl4＞CCl4＞CH4。 19．（10分）下表为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑨在表中的位置，回答下列问题： 主族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 一 ① 二 ② ③ ④ 三 ⑥ ⑦ ⑧ ⑤ ⑨ （1）②和③的最高价含氧酸的酸性强弱关系是　H2CO3＞H3BO3 （用化学式填写）。 （2）元素⑥⑦⑨的简单离子的离子半径由大到小的顺序　Cl﹣）＞r（Na+）＞r（Al3+）　 （用离子符号填写）。 （3）用电子式表示元素⑥与⑤形成化合物的过程 。 （4）①、②、⑥的元素符号用X、Y、Z表示，它们所形成的化合物ZYX4的电子式为 （用元素符号表示）。 （5）甲是元素①与④形成的化合物，分子中含有18个电子，则甲的结构式为 。 【解答】解：由元素在周期表的位置，可知①为H、②为B、③为C、④为N、⑤为S、⑥为Na、⑦为Al、⑧为P、⑨为Cl。 （1）元素的非金属性越强，最高价含氧酸的酸性越强，同周期自左而右非金属性增强，故最高价含氧酸的酸性：H2CO3＞H3BO3， 故答案为：H2CO3＞H3BO3； （2）元素⑥、⑦、⑨的简单离子分别为：Na+、Al3+、Cl﹣，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小；离子的电子层越多，离子半径越大，故离子半径：Cl﹣）＞r（Na+）＞r（Al3+）， 故答案为：Cl﹣）＞r（Na+）＞r（Al3+）； （3）元素⑥与⑤形成化合物为Na2S，由钠离子与硫离子构成，用电子式表示其形成过程为：， 故答案为：； （4）①、②、⑥的元素符号用X、Y、Z表示，它们所形成的化合物ZYX4为NaBH4，由Na+与BH4﹣构成，NaBH4的电子式为：， 故答案为：； （5）甲是元素①与④形成的化合物，分子中含有18个电子，则甲为N2H4，其结构式为：， 故答案为：。 五、计算题 20．（4分）已知H﹣H键键能（断裂时吸收或生成时释放的能量）为436kJ•mol﹣1，H﹣N键键能为391kJ•mol﹣1，根据热化学方程式：N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＝﹣92.4kJ•mol﹣1．则N≡N键的键能是　945.6 kJ/mol　 ． 【解答】解：已知：H﹣H键能为436kJ•mol﹣1，N﹣H键键能为391kJ•mol﹣1，令N≡N的键能为x， 对于反应N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＝﹣92.4kJ•mol﹣1． 反应热△H＝反应物的总键能﹣生成物的总键能，故x+3×436kJ•mol﹣1﹣2×3×391kJ•mol﹣1＝﹣92.4kJ•mol﹣1 解得：x＝945.6kJ•mol﹣1，故答案为：945.6 kJ/mol． 21．（12分）（1）1mol CO2中含有的σ键数目为　2NA ，π键数目为　2NA 。 （2）已知CN﹣与N2的结构相似，CN﹣中σ键与π键数目之比为　1：2　 。CH2＝CHCN分子中σ键与π键数目之比为　2：1　 。 （3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的1个氢原子被﹣NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应为N2O4（l）+2N2H4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H＝﹣1038kJ•mol﹣1，若该反应中有4mol N﹣H键断裂，则形成的π键有　3　 mol。 （4）CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是　HF＞H2O＞NH3＞CH4 。 【解答】解：（1）二氧化碳结构式为O＝C＝O，1mol二氧化碳含有2mol碳碳双键，故σ键个数为2NA，π键个数为2NA， 故答案为：2NA；2NA； （2）CN﹣与N2的结构相似，碳原子和氮原子之间为三键，故有一个σ键，两个π键，σ键与π键数目之比为1：2，CH2＝CHCN分子结构为CH2＝CH﹣C≡N，一个CH2＝CHCN分子中含有6个σ键，3个π键，σ键与π键数目之比为2：1， 故答案为：1：2；2：1； （3）肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应为N2O4+2N2H4═3N2+4H2O，反应物中一个N2H4分子含有4个N﹣H键，若该反应中有4mol N﹣H键断裂，则表示有1molN2H4参加反应，故有1.5molN2生成，一个N2分子中含有两个π键，形成的π键有1.5mol×2＝3mol， 故答案为：3； （4）非金属性F＞O＞N＞C，故CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是HF＞H2O＞NH3＞CH4， 故答案为：HF＞H2O＞NH3＞CH4。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 分子结构与性质 鸟瞰图 分子结构与性质 分 子 的 结 构 共价键 本质 成键原子之间形成共用电子对 类型 σ键和π键 特征 具有饱和性和方向性 键参数 键能（计算反应热） 决定 共价键的稳定性 决定 分子的空间结构 键长 键角（共价键的方向性） 分子的空间结构 价层电子对互斥（VSEPR）模型 杂化轨道理论 sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 决定 体现 分 子 的 性 质 分子的极性 极性分子：正负电荷中心不重合 非极性分子：正负电荷中心重合 键的极性对化学性质的影响 范德华力及其对物质性质的影响 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸越高 氢键及其对物质性质的影响 分子内氢键：熔、沸点降低 分子间氢键：熔、沸点升高 溶解性 “相似相溶”规律 手性 手性碳原子：同一碳原子上连有四个不同的原子或基团 知识1 共价键（covalent bond）☆☆☆☆ 1.定义、本质和形成条件☆ 项目 内容 定义 原子间通过 （shared electron pair）所形成的相互作用。 本质 原子轨道的重叠：成键原子相互接近时，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，两原子核间的电子云密度增加，体系能量 。 形成条件 （1） 两原子电负性相同或 。 （2） 一般成键原子有 电子。 （3）成键原子的原子轨道在空间上发生 。 存在范围 （1）大多数非金属单质：除稀有气体外的非金属单质中均存在共价键。 （2）共价化合物：共价化合物中均含有共价键。 （3）某些离子化合物：如铵盐中N和H原子之间形成的是共价键。 2.共价键的类型☆ 项目 σ键（σ bond） 定义 两原子在成键时，原子轨道以“ ”的方式重叠形成的共价键。 类型 s-s σ键 σ键 σ键 基本特征 （1） 性：形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键的电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如H—H键。 （2） 旋转：以形成σ键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子可以绕轴旋转，并不会破坏σ键。 （3）稳定性较 ：形成σ键的原子轨道重叠程度较大，故σ键具有较强的稳定性。 项目 π键（πbond） 定义 两原子在成键时，原子轨道以“ ”的方式重叠形成的共价键。 类型 π键 基本特征 （1） 性：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。 （2） 旋转：以形成π键的两个原子核的连线为轴，任意一个原子不能单独旋转，若单独旋转则会破坏π键。如以py—py键为例，若旋转其中一个成键原子，两个原子的py轨道不再重叠也就破坏了π键。 （3）稳定性较 ：通常情况下，形成π键时，原子轨道重叠程度小于σ键，因此π键一般没有σ键牢固。 3.σ键和π键的比较☆ 辨析 σ键 π键 电子云重叠方式 沿键轴方向相对重叠 沿键轴方向平行重叠 电子云重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零 电子云重叠程度 大 小 示意图 键的强度 较大 较小 化学活泼性 不活泼 活泼 成键规律 共价单键是 键；共价双键中 个σ键、 个π键；共价三键中 个σ键、 个π键 常见特殊点 稀有气体分子中 化学键；共价键一定有饱和性，但 有方向性；σ键的键能 比π键的键能大；键长短的键能 大 4.共价键具有 性和 性的特征☆ 知识2 键参数（bond parameters）——键能、键长和键角☆☆☆ 1.键能（bond energy）☆ 项目 内容 定义 键能是指气态分子中1mol化学键解离形成气态原子所吸收的能量。 单位 kJ▪mol-1 测定标准 298.15K、101kPa条件下的标准值。例如，H—H键的键能为436.0kJ▪mol-1。 应用 （1）判断共价键的强弱：键能越大，断开化学键时需要的能量越多，化学键越 。 （2）判断分子的稳定性：结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 （3）判断化学反应的能量变化：在化学反应中，旧化学键断裂 能量，新化学键的形成释放能量，因此反应焓变与键能的关系为△H=反应物键能总和-生成物键能总和；△H<0时，为 反应；△H>0时，为 反应。 2.键长（bond length）☆ 项目 内容 定义 构成化学键的两个原子的核间距叫作该化学键的键长。 影响因素 （1）原子半径：决定化学键的键长，原子半径越小，共价键的键长越 ，如键长为H—F<H—Cl<H—Br<H—I。 （2）共用电子对数：对于相同两原子形成的共价键而言，共用电子对数越多，键长越 。如键长为C—C>C=C>C≡C。 应用 （1）判断共价键的强弱：一般而言，共价键的键长越短，键能越大，共价键越牢固。 （2）分析分子空间结构：键长是影响分子空间结构的因素之一，如CH4分子的空间结构为正四面体形，而CH3Cl的空间结构只是四面体而不是正四面体，因为C—H键的键长不等于C—Cl键的键长。 3.键角（bond angle）☆ 项目 内容 定义 在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角 意义 （1）键角反应了分子空间结构（2）多原子分子的键角一定，说明共价键具有方向性 常见分子的键角 分子空间结构 键角 实例 正四面体形 109°28’ CH4、CCl4 平面形 120° 苯、乙烯、BF3 三角锥形 107° NH3 V形（或角形） 105° H2O 直线形 180° CO2、CS2、CH≡CH 4.等电子体☆拓展 项目 内容 定义 指两个或两个以上的分子或离子，它们的 数目相同， 数目也相同，常具有相似的电子结构，相似的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。 注意：等电子体的价电子总数相同，而组成原子的核外电子总数不一定相同。 举例 CO2、SCN﹣、NO2+、N3﹣具有相同的原子数3，并且价电子总数都为 ，都为直线形结构． SO2、O3、NO2﹣具有相同的原子数3，总价电子数都为 ，都为平面V形结构． CO32﹣、NO3﹣、SO3具有相同的原子数4，并且价电子数都为 ，都为平面三角形结构． SO42﹣、PO43﹣具有相同的原子数5，总价电子数为32，都为正四面体结构． CH4、NH4+具有相同的原子数5，总价电子数为8，都为正四面体结构． 核外电子总数为2个电子的微粒：He、H﹣、Li+、Be2+ 核外电子总数为 个电子的微粒：Ne、HF、H2O、NH3、CH4 （分子类） Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+ （阳离子类）；N3﹣、O2﹣、F﹣、OH﹣、NH2﹣（阴离子类） 14个电子的等电子体：N2、C2H2、CO、HCN、NO+；它们具有相似的结构，都有三键：氮氮三键、碳碳三键、碳氧三键、碳氮三键。 知识3 分子结构的测定☆☆ 1.传统方法☆ 项目 内容 经验 早年的科学家主要对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测 （只能推测简单分子的结构）。 2.现代方法☆ 项目 内容 红外光谱 可以初步判断有机物中含有的化学键或 的种类。 晶体X射线衍射 有分立的斑点或明锐的衍射峰。 知识4 多样的分子空间结构☆ 1.分子的空间结构☆ 项目 内容 定义 大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构 2.常见的多原子分子的结构和空间结构☆ 项目 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 三原子分子 CO2 直线形 O=C=O 180° H2O V形 105° 四原子分子 CH2O 平面三角形 120° NH3 三角锥形 107° 五原子分子 CH4 正四面体形 109°28’ 知识5 价层电子对互斥模型（VSEPR model）☆☆☆ 1.价层电子对互斥模型☆ 项目 内容 内容 分子的空间结构式中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。 基本原则 分子中的中心原子的价层电子对由于斥力作用而趋向于尽可能远离以 斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。 2.中心原子上价层电子对及电子对数的计算☆ 项目 内容 内容 价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 计算 （1）σ键电子对的计算 由分子式确定（中心原子与几个原子相结合，就由几对σ键电子对），即中心原子形成几个σ键，就由几对σ键电子对 分子 中心原子 共价键 σ键 σ键电子对 H2O O O—H 2 2 NH3 N N—H 3 3 CO2 C C=O 2 2 （2）中心原子上的孤电子对的计算 = a表示中心原子的价电子数，情况如表 对象 公式 主族元素 a=原子的最外层电子数 阳离子 a=中心原子的价电子数-离子的电荷数 阴离子 a=中心原子的价电子数+离子的电荷数（绝对值） x表示与中心原子结合的原子数 b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 对象 公式 H b=1 其他原子 b=8-该原子的价电子数 举例 几种常见分子或离子的中心原子上的孤电子对数如表 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 SO2 S 6 2 2 1 NH3 N 5 3 1 1 NH4+ N 5-1=4 4 1 0 CO32- C 4+2=6 3 2 0 知识6 杂化轨道理论简介☆☆ 1.杂化轨道（hybrid orbital）☆ 项目 内容 提出 杂化轨道理论是一种价键理论，是 为了解释分子的空间结构提出的 定义 原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫作杂化原子轨道，简称 2.杂化轨道类型☆ 项目 内容 杂化轨道 由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道的夹角是180°，呈直线形 杂化轨道 由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道的夹角是120°，呈平面三角形 杂化轨道 由1个s轨道和3个p轨道杂化而成的。sp3杂化轨道的夹角是109°28’，空间结构为正四面体形 3.VSEPR模型、中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构的区别和联系 中心原子上的 价层电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型 杂化轨道的空间结构 VSEPR模型 中心原子上的孤电子对数 分子的空间结构 实例 2 2 sp 直线形 直线形 0 直线形 CO2 3 3 sp2 平面三角形 平面三角形 0 平面三角形 SO3 sp2 平面三角形 平面三角形 1 V形 SO2 4 4 sp3 正四面体形 正四面体形 0 正四面体形 CH4 sp3 四面体形 四面体形 1 三角锥形 NH3 sp3 四面体形 四面体形 2 V形 H2O 知识7 共价键的极性☆☆ 1.键的极性和分子的极性☆ 项目 内容 键的 极性 极性键和非极性键的比较 项目 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-） 呈电中性 表示形式 A—B、A=B、A≡B等 A—A、A=A、A≡A等 实例 C—H、C=O、C≡N等 H—H、C=C、C≡C等 极性键和非极性键的存在 物质类别 共价化合物； 部分离子化合物 非金属单质；部分共价化合物；部分离子化合物 实例 HCl、NaOH、NH4Cl等 O2、H2O2、Na2O2等 分子的极性 性分子 （polar molecule） 正电中心和负电中心不重合，键的极性的向量和不等于零（不具有对称中心）注意：O3特殊 性分子 （nonpolar molecule） 正电中心和负电中心重合，键的极性的向量和等于零（具有对称中心） 图示 极性分子 极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 非极性分子 图2.3-1 常见的极性分子和非极性分子 键的极性与分子极性之间的关系 从对称性的角度分析 极性键 空间不对称 性 分子 双原子分子，如HCl、NO、IBr等 V形分子，如H2O、H2S、SO2等 三角锥形分子，如NH3、PH3等 非正四面体形分子，CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl等 空间对称 性 分子 单质分子，如Cl2、N2、P4、I2等 直线形分子，如CO2、CS2、C2H2等 正四面体形分子，如CH4、CCl4、CF4等 平面正三角形分子，如BF3、SO3等 非极性键 2.键的极性对化学性质的影响☆ 项目 内容 以羧酸为例 羧酸是一类含羧基（—COOH的有机酸，羧基可电离出H+而呈酸性） 影响 不同原子或原子团的影响 相同原子或原子团的影响 原子相同但原子个数不同，也会对化学性质产生影响，多个原子或原子团比1个原子或原子团的影响力大。 电子基团 三氟乙酸的酸性强于三氯乙酸，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，C—F的极性大于C—Cl的极性，导致三氟乙酸的羧基中的O—H的极性更大，更易电离出氢离子。 CCl3COOH、CHCl2COOH、CH2ClCOOH 三者酸性关系 CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH 电子基团 烃基（符号R—）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。所以酸性：甲酸>乙酸>丙酸 CH3CH2COOH>(CH3)2CHCOOH>(CH3)3CCOOH 总结 均涉及吸电子基团和推电子基团 知识8 分子间的作用力（intermolecular force）☆☆☆☆ 1.范德华力（van der Waals force）☆ 项目 内容 概念 物质的分子之间存在着相互作用力，把这类分子间作用力称为范德华力。 特征 （1）范德华力广泛存在于分子之间，只有分子间充分接近时才有范德华力。 （2）范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级。 （3）范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。 影响因素 （1）相对分子质量：一般来说，相对分子质量越大，范德华力越 。 （2）分子的极性：分子的极性越大，范德华力也越 。 2.范德华力对物质性质的影响☆ 项目 内容 对物质熔点、沸点的影响 物质特点 影响规律 具体实例（熔、沸点） 组成和结构相似 随着相对分子质量的增大→范德华力增大→熔、沸点 F2<Cl2<Br2<I2 同分异构体 分子对称性越高→范德华力越小→熔、沸点越低 新戊烷<异戊烷<正戊烷(沸点) 相对分子质量接近 分子极性越小→范德华力越小→熔、沸点越低 F2<CO 对物质溶解性的影响 溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质的溶解度越大。如溴、碘与苯之间的范德华力较大，所以溴和碘易溶于苯中，而水与苯之间的范德华力较小，故水 溶于苯中。 3.氢键（hydrogen bond）及其对物质性质的影响☆ 项目 内容 概念 氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个电负性很 的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。 表示方法 氢键可用X—H…Y—表示，式中X和Y表示N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。 形成条件 能形成氢键的元素主要是N、 、 。 特征 （1）氢键 化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键 ，比范德华力 。 （2）氢键具有一定的方向性和饱和性。 类型 （1）分子 氢键：如对羟基苯甲醛分子间的氢键（两个水分子之间形成氢键，一个水分子的氧和另一个水分子的氢形成氢键）如下图2.3-4所示。 （2）分子 氢键：如邻羟基苯甲醛分子间的氢键（两个羟基之间形成氢键）如下图2.3-5所示。 分子间氢键 分子内氢键 图2.3-4 邻羟基苯甲醛 图2.3-5 对羟基苯甲醛 对物质性质的影响 （1）对物质熔、沸点的影响：比同主族相邻元素的氢化物 。 （2）对物质溶解度的影响：溶解度 。 （3）对密度的影响：水结冰时体积变大而密度 。 （4）对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1与对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1相差较 。 4.溶解性☆ 项目 内容 相似相溶 （like dissolves like） 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于 溶剂。如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；而萘和碘却易溶于四氯化碳，难溶于水。 知识9 分子的手性（chirality）☆ 项目 内容 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叠合，互称手性异构体（或 异构体）。 手性分子 有手性异构体的分子叫作手性分子如：CHBrClF是一个简单的手性分子 图2.3-7 互为镜像的两个分子 图2.3-8 左右手互为镜像 图2.3-9 左手和右手不能叠合 说明：对于有机物，有手性碳原子的不一定是手性分子，没有手性碳原子的一定不是手性分子，有一个手性碳原子的一定是手性分子，构成生命体的有机物绝大多数为手性分子，两个手性分子的性质不同，手性有机物中必定含手性碳原子。 手性碳原子 如果1个碳原子所连接的4个原子或基团 相同，那么该碳原子为手性碳原子，用*C来表示。所以判断一种有机物是否含有手性碳原子，就看该有机物含有的演员自是否连有四个互不相同的原子或基团。如，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团，中心碳原子即为手性碳原子。 选择性必修2《第2章 分子结构与性质》单元测试卷 一、选择题（共14小题，每小题3分，满分42分） 1．（3分）下列物质发生状态变化时，克服了分子间相互作用力的是（　　） A．食盐熔化 B．晶体硅熔化 C．碘升华 D．氢氧化钠熔化 2．（3分）下列分子中，各分子的空间构型和中心原子的杂化方式均正确的是（　　） A．NH3 平面三角形 sp3杂化 B．CCl4 正四面体 sp3杂化 C．H2O V形 sp2杂化 D．CO32﹣ 三角锥形 sp3杂化 3．（3分）下列不属于共价键成键因素的是（　　） A．共用电子对在两原子核之间高概率出现 B．共用的电子必有成对 C．成键后体系能量降低，趋于稳定 D．两原子核体积大小要适中 4．（3分）对SO2与CO2说法正确的是（　　） A．都是直线形结构 B．中心原子都采取sp1杂化 C．硫原子和碳原子上都没有孤对电子 D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构 （多选）5．（3分）最近意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子，其分子结构如图所示，已知断裂1mol N﹣N吸收167kJ热量，生成1mol N≡N放出942kJ热量，则下列说法正确的是（　　） A．1mol N4气体转变为N2放出882kJ热量 B．P4（白磷）沸点低于N4 C．N4与N2互为同分异构体 D．N4与N2具有相似的化学性质 6．（3分）下列说法不正确的是（　　） ①含﹣OH的有机物属于醇类 ②CH≡CH和C6H6含碳量相同 ③能够快速、微量、精确的测定相对分子质量的物理方法是核磁共振氢谱法 ④正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐变低 ⑤生产医用口罩的主要原料聚丙烯（PP）属于天然高分子化合物 ⑥乙烯分子中碳原子为sp2杂化 A．①⑤⑥ B．①③⑥ C．①③⑤ D．②④⑥ 7．（3分）下列物质中既有极性键，又有非极性键的非极性分子是（　　） A．二氧化硫 B．四氯化碳 C．二氧化碳 D．乙炔 8．（3分）下列物质中σ键和π键数目比为1：2的是（　　） A．O2 B．HCN C．CO2 D．N2 9．（3分）下列分子内部都存在着极性键的一组物质是（　　） A．H2S、NH3、SO3 B．CO2、NH4Cl、Na2O2 C．N2、CS2、NO D．CaO、H2O2、CH4 10．（3分）X、Y、Z、M四种短周期元素，原子序数依次增大。X元素的焰色反应呈黄色，Z是地壳中含量最多的金属元素，M元素原子最外层电子数比次外层少一个电子。下列说法正确的是（　　） A．X、Y、Z分别和M形成的化合物熔点依次增大 B．第一电离能：M＞Y＞Z C．X元素在周期表中位于p区 D．M元素最高价氧化物对应的水化物中M原子的杂化方式为sp2 11．（3分）下列说法正确的是（　　） A．离子化合物中不可能存在共价键 B．干冰溶于水时有共价键生成 C．σ键和π键都只能存在于共价化合物中 D．除H2、X2（X为F、Cl、Br、I）和稀有气体外，其他非金属单质中都存在π键 12．（3分）下列分子中，属于极性分子的是（　　） A．CO2 B．BeCl2 C．BBr3 D．COCl2 13．（3分）分析下表中数据，判断下列有关说法，其中正确的是（　　） 化学键 H﹣H Cl﹣Cl H﹣Cl 键能/（kJ•mol﹣1） 436 243 431 A．H﹣Cl键断裂需要吸收的热量为431kJ B．氢气和氯气反应生成2mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣183kJ•mol﹣1 C．氢气和氯气反应生成1mol氯化氢气体，反应的△H＝﹣183kJ•mol﹣1 D．H2、Cl2、HCl三种分子的稳定性最强的是Cl2 14．（3分）煤矿爆炸事故会造成重大人员伤亡和财产损失，其元凶是煤矿坑道气中含有的甲烷。下列关于甲烷的叙述中错误的是（　　） A．甲烷分子是一种呈正四面体型的、含极性键的非极性分子 B．甲烷分子中两个氢原子被氯取代后，可形成两种不同结构的分子 C．甲烷是重要的化工原料，其分解产物可用于合成氨和橡胶工业 D．甲烷分子中的碳氢键完全相同 二、填空题（共2小题，每小题10分，满分16分） 15．（10分）（1）（CN）2分子中各原子电子层均达到稳定的结构，则碳原子杂化轨道类型为　 　 ，分子中含有的σ键与π键数目之比为　 　 ，分子空间结构为　 　 。 （2）氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成。已知其阴离子空间结构为平面正三角形，则其阳离子的空间结构为　 　 形，阳离子中氮的杂化方式为　 　 。 16．（6分）铁被誉为“第一金属”，铁及其化合物在生活中有广泛应用。 （1）基态Fe2+的简化电子排布式为　 　 。 （2）实验室可用KSCN、苯酚（）来检验Fe3+。N、O、S三种元素的第一电离能由大到小的顺序为　 　 （用元素符号表示），苯酚中碳原子的杂化轨道类型为　 　 。 （3）FeSO4常作净水剂和补铁剂，SO42﹣的空间结构是　 　 。 （4）羰基铁[Fe（CO）5]可用作催化剂、汽油抗爆剂等。1mol Fe（CO）5分子中含　 　 mol配位键，与CO互为等电子体的离子是　 　 。（填化学式，写一种） 三、实验题（共1小题，满分8分） 17．（8分）碱金属元素和卤族元素广泛存在，用化学用语回答下列问题。 （1）氢氟酸可以用来雕刻玻璃。用电子式表示氟化氢的形成过程 　 　 。 （2）过氧化钠可以用于潜水艇中氧气的来源，其与二氧化碳反应的化学方程式是 　 　 。 （3）次氯酸钠溶液（pH＞7）和溴化钠溶液混合，可以作为角膜塑形镜的除蛋白液。二者混合后，溶液变成淡黄色，该反应的离子方程式是 　 　 。 （4）Li—SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4—SOCl2．电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2．组装该电池必须在无水条件下进行，原因是 　 　 （用化学方程式表示）。 （5）关于碱金属和卤族元素，下列说法一定正确的是 　 　 。 A．从上到下，单质密度依次增大 B．从上到下，单质熔沸点依次升高 C．从上到下，原子半径依次增大 D．单质都可以与水反应 （6）常温下，KMnO4固体和浓盐酸反应产生氯气。为验证卤素单质氧化性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验（夹持仪器已略去，气密性已检验）。 实验过程： Ⅰ．打开弹簧夹，打开活塞a，滴加浓盐酸。 Ⅱ．当B和C中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。 Ⅲ．当B中溶液由黄色变为红棕色时，关闭活塞a。 Ⅳ．…… （1）验证氯气的氧化性强于碘的实验现象是 　 　 。 （2）B中溶液发生反应的离子方程式是 　 　 。 （3）为验证溴的氧化性强于碘，过程Ⅳ的操作和现象是 　 　 。 四、元素或物质推断题 18．（8分）短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。回答下列问题： （1）由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2；②BA4；③A2C2；④BE4，其中属于极性分子的是　 　 （填序号）；分子BC2中含σ键　 　 个，含π键　 　 个。 （2）C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是　 　 。 （3）B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为　 　 、　 　 。DE4在前者中的溶解度　 　 （填“大于”或“小于”）在后者中的溶解度。 （4）BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为　 　 。（填化学式） 19．（10分）下表为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑨在表中的位置，回答下列问题： 主族 周期 ⅠA ⅡA ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 0 一 ① 二 ② ③ ④ 三 ⑥ ⑦ ⑧ ⑤ ⑨ （1）②和③的最高价含氧酸的酸性强弱关系是　 　 （用化学式填写）。 （2）元素⑥⑦⑨的简单离子的离子半径由大到小的顺序　 　 （用离子符号填写）。 （3）用电子式表示元素⑥与⑤形成化合物的过程　 　 。 （4）①、②、⑥的元素符号用X、Y、Z表示，它们所形成的化合物ZYX4的电子式为　 　 （用元素符号表示）。 （5）甲是元素①与④形成的化合物，分子中含有18个电子，则甲的结构式为　 　 。 五、计算题 20．（4分）已知H﹣H键键能（断裂时吸收或生成时释放的能量）为436kJ•mol﹣1，H﹣N键键能为391kJ•mol﹣1，根据热化学方程式：N2（g）+3H2（g）═2NH3（g）△H＝﹣92.4kJ•mol﹣1．则N≡N键的键能是　 　 ． 21．（12分）（1）1mol CO2中含有的σ键数目为　 　 ，π键数目为　 　 。 （2）已知CN﹣与N2的结构相似，CN﹣中σ键与π键数目之比为　 　 。CH2＝CHCN分子中σ键与π键数目之比为　 　 。 （3）肼（N2H4）分子可视为NH3分子中的1个氢原子被﹣NH2（氨基）取代形成的另一种氮的氢化物。肼可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应为N2O4（l）+2N2H4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H＝﹣1038kJ•mol﹣1，若该反应中有4mol N﹣H键断裂，则形成的π键有　 　 mol。 （4）CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是　 　 。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $