第二章 分子结构与性质大单课件 2025--2026学年下学期高二化学人教版·选择性必修3

该高中化学课件围绕分子结构与性质，系统涵盖共价键（类型、参数）、分子空间结构（VSEPR模型、杂化轨道）、性质关系（键极性、范德华力、氢键）及易混易错点，以共价键为起点，逐步衔接空间结构理论，最终关联物质性质，构建完整知识支架。 其亮点在于通过表格对比（如σ键与π键特征、键参数实例）和实例分析（如CO₂直线形、H₂O V形），强化结构决定性质的化学观念，易混易错点清零培养科学思维中的对比辨析能力。学生能系统掌握知识，教师可提升教学效率。

分子结构与性质 共价键 01 共价键 1.共价键： 原子间通过共用电子对所形成的相互作用。 2.共价键的特征 （1）饱和性：每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，所以共价键具有饱和性。 （2）方向性：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。 共价键的方向性决定了分子的立体构型，并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。 共价键 3.共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类) （1）σ键 形成 由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成 类型 s－s型 s－p型 p－p型 特征 以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 共价键 （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 ① 共价单键为σ键；② 共价双键中有一个σ键，另一个是π键；③ 共价三键由一个σ键和两个π键构成。 键参数——键能、键长与键角 1.键能 气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。键能通常取正值，单位是kJ/mol。 2.键能的应用 ① 判断共价键的稳定性。共价键的键能越大，共价键越稳定。 ② 判断分子的稳定性。一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。 3.键长 形成共价键的两个原子的原子核间的距离。键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。 键参数——键能、键长与键角 4.键角：分子内两个共价键之间的夹角。 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 键参数——键能、键长与键角 5.键参数对物质性质的影响 分子的空间结构 02 分子结构的测定 1.红外光谱工作原理： 红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到谱图上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。 2.红外光谱仪原理示意图 多样的分子空间结构 分子类型 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 四面体形 109°28′ 价层电子对互斥模型 1、内容：价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的“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与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 2、价层电子对数的确定 （1）σ键电子对数可由化学式确定。 （2）中心原子上的孤电子对数，确定方法如下： 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)/2； ① a为中心原子的价电子数； ② x为与中心原子结合的原子数； ③ b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。 多样的分子空间结构 3.VSEPR模型与分子或离子的空间结构 分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子 的空间结构名称 CO2 0 2 直线形 直线形 SO2 1 3 平面三角形 V形 CO3(2－) 0 3 平面三角形 平面三角形 H2O 2 4 四面体形 V形 NH3 1 4 四面体形 三角锥形 CH4 0 4 正四面体形 正四面体形 杂化轨道理论简介 1.杂化轨道理论的要点 （1）形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。但原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。 （2）原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。 （3）一般说来，中心原子有几个轨道参与杂化，就会形成几个能量相同的杂化轨道，就能形成几个共价键，形成对应的分子构型。但如果分子中存在孤对电子，分子构型会发生变化，如H2O、NH3等。 （4）sp1杂化和sp2杂化的两种形式中，原子还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只能用于形成σ键，或者用来容纳未参与成键的孤对电子。 杂化轨道理论简介 2.杂化轨道类型 （1）sp3杂化：同一个原子中能量相近的一个ns轨道与三个np轨道进行杂化重新组合成四个新的原子轨道，即sp3杂化轨道。如CH4分子中sp3杂化轨道形成示意图： 杂化轨道理论简介 （2）sp2杂化：同一个原子中能量相近的一个ns轨道与两个np轨道进行杂化组合成三个新的sp2杂化轨道。如C2H4分子中sp2杂化轨道形成示意图： 杂化轨道理论简介 （3） sp杂化：同一个原子中能量相近的一个ns轨道与一个np轨道进行杂化组合成两个新的sp杂化轨道。如C2H2分子中sp杂化轨道形成示意图： 杂化轨道理论简介 3.VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 杂化轨道类型 VSEPR模型 典型分子 空间结构 sp CO2 直线形 sp2 SO2 V形 sp3 H2O V形 sp2 SO3 平面三角形 sp3 NH3 三角锥形 sp3 CH4 正四面体形 杂化轨道理论简介 4.共价键的极性 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，一个原子呈负电性 电中性 5.分子的极性 极性分子：正电中心和负电中心不重合； 非极性分子：正电中心和负电中心重合。 杂化轨道理论简介 6.键的极性和分子极性的关系 （1）只含非极性键的分子一定是非极性分子。 （2）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。 7.分子极性的判断方法 （1）化合价法判断： ABn型分子中，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，否则为极性分子。 （2）根据键的极性、分子立体构型判断 杂化轨道理论简介 分子结构与物质的性质 03 分子结构与物质的性质 1.键的极性对化学性质的影响 （1）三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更容易电离出氢离子。 （2）烃基（符号R—）是推电子基团，烃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。 2.范德华力： 降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间存在着相互作用力，称为范德华力。 分子结构与物质的性质 3.影响范德华力的因素 ① 一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增强； 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。 ③ 分子组成相同但结构不同的物质（即为同分异构体），分子的对称性越强，范德华力越小。 4.范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质 范德华力越大，物质的熔、沸点越高 分子结构与物质的性质 5.氢键：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）之间形成的作用力。表示方法：A—H…B。 6.氢键的类型 ① 分子内氢键 ② 分子间氢键 分子结构与物质的性质 7.氢键对物质性质的影响 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，除需破坏范德华力外，还需破坏分子间氢键，消耗更多的能量，所以存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔、沸点。 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，则溶质的溶解度增大。 8.溶解性 （1）外界条件对物质溶解性的影响 ① 影响固体溶解度的主要因素是温度，大多数固体的溶解度随温度的升高而增大。 分子结构与物质的性质 ② 影响气体溶解度的主要因素是温度和压强，气体的溶解度随温度的升高而降低，随压强的增大而增大。 （2）① 相似相溶规律：非极性溶质一般溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。 ② 在极性溶剂里，如果溶剂和溶质之间存在氢键，则溶解性好，且氢键作用力越大，溶解性越好。如果溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小，如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水互溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。 分子结构与物质的性质 9.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，却在三维空间里叠合，互称手性异构体。 分子结构与物质的性质 （2）手性分子：有手性异构体的分子。 （3）手性碳原子：连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*C来标记。具有手性的有机物，是因为其含有手性碳原子。 易混易错点清零 04 易混易错点清零 1.化学键与范德华力的比较 化学键 范德华力 概念 分子内相邻的原子间强烈的相互作用叫化学键 分子之间的相互作用力叫范德华力 存在 分子内原子间 分子间(近距离) 强弱 较强 比化学键弱得多 对性质的影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的物理性质 易混易错点清零 2.范德华力、氢键、共价键的比较 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 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 原子间通过共用电子对所形成的相互作用 作用微粒 分子或原子(稀有气体) 氢原子、电负性很大的原子 原子 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 易混易错点清零 范德华力 氢键 共价键 影响强度的因素 ①随着分子极性的增大而增大 ②由分子构成的，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 X—H…Y中，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用力越大 成键原子半径越小，键长越短，键能越大 对物质性质的影响 影响物质的熔点、沸点，溶解度等物理性质 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 共价键的键能越大，分子越稳定 $