(共51张PPT)
第1课时 分子的空间结构 价层电子对互斥理论
必备基础
核心素养
素养形成
课程目标
1．认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2．了解分子结构测定的方法。
3．理解价层电子对互斥理论的含义。
4．能根据有关理论判断简单离子或分子的构型。
图说考点
必备基础
一、分子结构的测定
1．红外光谱仪
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地________的。当一束红外线透过分子时，分子会________跟它的某些化学键的____________的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。可分析出分子中含有何种________或官能团的信息。
2．质谱仪：
现代化学常利用质谱仪测定分子的____________。
振动着
吸收
振动频率相同
化学键
相对分子质量
二、多样的分子空间结构
1．三原子分子(AB2型)
空间结构 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角
________ CO2 ________ ____
________ H2O ________ 105°
直线形
O==C==O
180°
V形
2.四原子分子(AB3型)
立体结构 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角
_________ ________ ____
________ NH3 ________ 107°
平面三角形
CH2O
120°
三角锥形
3.五原子分子(AB4型)
最常见的为________形，如________、________等，键角为________。
化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型
CH4
正四面体
CH4
CCl4
109°28′
三、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_________相互排斥的结果。“价层电子对”是指分子中的________与结合原子间的_________和__________________。
2．价层电子对数的确定
σ键电子对数可由________确定。而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为_________________；x为_____________________；b为与中心原子结合的原子_________________。
价层电子对
中心原子
σ键电子对
中心原子上的孤电子对
化学式
(a－xb)
中心原子的价电子数
与中心原子结合的原子数
最多能接受的电子数
3．VSEPR模型和分子的空间结构
H2O的中心原子上有________个孤电子对，与中心原子上的________键电子对相加等于______，它们相互排斥形成________形VSEPR模型。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，因而H2O的空间结构为________形。
2
σ
4
四面体
V
[即学即练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)H2O分子为V形，CO2为直线形。( )
(2)大多数四原子分子采用平面三角形和三角锥形，前者的键角一般比后者大。( )
(3)甲烷、四氯化碳、三氯甲烷均为具有正四面体结构的分子，键角都是109°28′。( )
(4)NH3分子中心原子孤电子对为0，分子为三角锥形，键角为107°。( )
√
√
×
×
(5)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。( )
(6)根据价层电子对互斥理论，H3O＋的立体构型为平面正三角形。( )
(7)SO2分子与CO2分子中心原子的价层电子对数分别为3和2，所以空间构型不同 。( )
(8)CCl4和H2O的中心原子的价层电子对数都是4，所以分子的VSEPR模型相同。( )
(9)SnBr2分子中Sn原子含有1对孤电子对，Sn—Br键的键角小于180°。( )
×
×
√
√
√
2．下列说法中不正确的是( )
A.可用光谱仪鉴定元素
B.可用红外光谱仪判断分子的结构
C.可用质谱仪确定分子的相对分子质量
D.可用焰色试验确定所有金属
答案：D
3．下列常见分子的立体构型或键角正确的是 ( )
A．CH2O：三角锥形 B．NH3：键角109°28′
C.H2O：键角180° D．CH4：正四面体形
答案：D
解析：甲醛CH2O为平面三角形，A项错误；NH3为三角锥形，键角不是109°28′，B项错误；水分子是V形，所以键角不是180°，C项错误；CH4是正四面体形，D项正确。
4．下列各组微粒中心原子的价层电子对数相等的是( )
A.SnCl2、BeCl2 B．BF3、NH3
C.CCl4、SiF4 D．CS2、OF2
答案：C
解析：SnCl2、BeCl2中心原子的价层电子对数分别为3、2，不相等，A项错误；BF3、NH3中心原子的价层电子对数分别为3、4，不相等，B项错误；CCl4、SiF4 中心原子的价层电子对数均为4，相等，C项正确；CS2、OF2中心原子的价层电子对数分别为2、4，不相等，D项错误。
5．(1)计算下列分子中标“·”原子的价层电子对数：
①CCl4______；②BeCl2______；③B______；④PCl3______。
(2)计算下列分子中标“·”原子的孤电子对数：
①H2S______；②PCl5______；③B______；④NH3______。
.
.
.
.
.
.
.
.
4
2
3
4
2
0
0
1
解析：(1)根据ABm型分子中价电子对数目n的计算公式：
n＝
①CCl4中C原子的价电子对数为＝4；
②BeCl2中Be原子的价电子对数为＝2；
③BCl3中B原子的价电子对数为＝3；
④PCl3中P原子的价电子对数为＝4。
(2)根据ABm型分子中心原子的孤电子对数＝(a－xb)的计算公式：
①H2S中的S原子的孤电子对数：×(6－2×1)＝2；
②PCl5中的P原子的孤电子对数：×(5－5×1)＝0；
③BF3中的B原子的孤电子对数：×(3－3×1)＝0；
④NH3中的N原子的孤电子对数：×(5－3×1)＝1。
核心素养
提升点一 常见分子的空间结构
例1 (1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S键的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为________。
(2)二氧化碳(CO2)分子中，两个C===O键的夹角是180°，说明CO2分子的空间结构为________。
(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是________。
a．两个键之间的夹角为109°28′
b．C—H键为极性共价键
c．4个C—H键的键能、键长都相等
d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)
V形
直线形
ad
解析：(1)、(2)中可由键角直接判断分子的空间结构。(3)五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体形两种立体构型，不管为哪种，b、
c两项都成立；若为前者，则键角为90°，
CH2Cl2有两种： 若为后者，则键角为109°28′，
CH2Cl2只有一种。
状元随笔 本题考查利用已学知识分析分子的空间结构。解题时，要密切联系所学的化学键、键参数、元素的性质和递变规律等来解题。
[提升1] 下列分子的空间结构为正四面体形的是( )
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4
⑤H2S ⑥CO2 ⑦CHCl3 ⑧SiF4
A．①③④⑦⑧ B．①③④⑤⑥
C．①③④⑧ D．②④⑤
答案：C
解析：NH3的空间结构是三角锥形，H2S的空间结构是V形，CO2的空间结构是直线形，CHCl3是四面体但不是正四面体，故选C。
状元随笔 有两种正四面体结构的分子，一种为内空，键角为60 °的分子如白磷，一种为有中心原子，键角为109 °28 ′的分子如CH4。
【关键能力】
1.分子的键角和空间结构
分子类型 分子的空间结构 键角
A — —
A2 直线(对称)形 —
AB 直线(非对称)形 —
AB2或A2B AB2 直线(对称)形 180°
A2B 折线(不对称)形 <180°
AB3 正三角(对称)形 120°
AB3 三角锥(不对称)形 <120°
AB4 正四面体(对称)形 109°28′
状元随笔 VSEPR模型为平面三角形或四面体形时，孤电子对的存在会改变σ键电子对的分布空间，使键角发生变化。一般情况下，中心原子的孤电子对数越多，分子中共价键的键角越小。
例如，NH3中N原子和H2O中O原子的价层电子对数均为4，前者有1个孤电子对，后者有2个孤电子对，则NH3的键角(107°)大于H2O的键角(105°)。
2．其他分子的空间结构
提升点二 价层电子对互斥理论及应用
例2 填写下表，并列出中心原子孤电子对数的表达式：
分子或离子 σ键电子对数 中心原子孤电子对数 价层电 子对数 分子或离子
的空间结构
SO2
CO2
OF2
PCl3
SO3
SiCl4
答案：
分子或离子 σ键电 子对数 中心原子孤 电子对数 价层电子对数 分子或离子
的空间结构
SO2 2 3 V形
CO2 2 2 直线形
OF2 2 4 V形
2 4 V形
PCl3 3 4 三角锥形
SO3 3 3 平面三角形
4 4 正四面体形
3 3 平面三角形
SiCl4 4 4 正四面体形
4 4 正四面体形
解析：ABn型分子或离子中，σ键电子对数＝n(配位原子数)，中心原子的孤电子对数按表达式进行计算。由价层电子对数和分子(或离子)类型判断空间构型，即价层电子数为2，AB2型分子为直线形；价层电子对数为3，AB2型分子为V形，AB3型分子为平面三角形；价层电子对数为4，AB2型分子为V形，AB3型分子为三角锥形，AB4型分子为正四面体形。
[提升2] 已知：①CS2 ②PCl3 ③H2S ④CH2O ⑤H3O＋ ⑥ ⑦BF3 。请回答下列问题：
(1)中心原子没有孤电子对的是_________(填序号，下同)。
(2)空间结构为直线形的分子或离子有________；空间结构为平面三角形的分子或离子有_______。
(3)空间结构为V形的分子或离子有_______。
(4)空间结构为三角锥形的分子或离子有_______；空间结构为正四面体形的分子或离子有______。
①④⑥⑦
①
④⑦
③⑧
②⑤
⑥
解析：(2)CS2的中心原子的价层电子对数＝2＋(4 －2×2)/2＝2，不含孤电子对，故为直线形；CH2O的中心原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，故为平面三角形；BF3的中心原子的价层电子对数＝3＋(3－3×1)/2＝3，不含孤电子对，故为平面三角形。(3)H2S的中心原子的价层电子对数＝2＋(6－2×1)/2 ＝4，孤电子对数为2，故为V形结构；SO2的中心原子的价层电子对数＝2＋(6－2×2)/2 ＝3，孤电子对数为1，故为V形结构。(4)PCl3的中心原子的价层电子对数＝3＋(5－3×1)/2 ＝4，孤电子对数为1，故为三角锥形；H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3 ＋(6－3 ×1－1)/2＝4，孤电子对数为1，故为三角锥形；的中心原子的价层电子对数＝4＋(5－4×1－1)/2＝4，不含孤电子对，故为正四面体形。
状元随笔 使用价层电子对互斥理论判断分析空间结构时需注意：价层电子对互斥模型是价层电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的结构一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的结构不一致。
【关键能力】
价层电子对互斥理论及应用
1．价层电子对互斥理论的要点
价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的空间结构是“价层电子对”互相排斥的结果。
2．中心原子上的价层电子对的计算
(1)公式：中心原子的价层电子对数＝中心原子的σ键电子对数＋中心原子上孤电子对数
(2)σ键电子对数的计算
由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O的中心原子为O，形成两个H—Oσ键，即O有两对σ键电子对。
(3)中心原子上的孤电子对数的计算
中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)
上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。
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，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。
3．ABn型分子或离子价层电子对数目和价层电子对空间结构的关系
ABn 价层电子对数 孤电子对数 成键电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构
n＝2 2 0 2 直线形 直线形
n＝3 3 0 3 平面三角形 平面三角形
3 1 2 平面三角形 V形
n＝4 4 0 4 四面体形 四面体形
4 1 3 四面体形 三角锥形
4 2 2 四面体形 V形
4.分子空间结构确定方法
根据分子中成σ键电子对数和孤电子对数，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子空间结构：
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。
状元随笔 当计算出的孤电子对数不是整数时，就进1而不能忽略；如NO2的中心原子孤电子对数＝(5－2×2)＝0.5，这时应当作1来对待，因为单电子也要占据一个原子轨道。
素养形成
1.下列分子的空间结构模型正确的是( )
A B C D
CO2 H2O NH3 CH4
A B C D
答案：D
解析：CO2、H2O、NH3、CH4分别为直线形、V形、三角锥形、正四面体形，故D正确。
2.硒(Se)是第ⅥA族元素，则SeS3的空间结构是( )
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形 D．平面三角形
答案：D
解析：SeS3中的Se价层电子对数为3，故其空间结构为平面三角形，D项正确。
3．H2S2的结构式为H—S—S—H，S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，下列有关H2S2与S2Cl2的说法不正确的是( )
A．均为直线形分子
B．分子中σ键数目相同
C．每个S原子均有2对孤电子对
D．S原子的价层电子对数为4
答案：A
解析：二者中心原子的价层电子对数均为4，而且均有2对孤电子对，所以C、D两项均正确；二者分子相当于有两个V形结构，故不可能是直线形，所以A项错误；由结构式可知每个分子均含有3个σ键，B项正确。
4．下列对应关系不正确的是( )
选项 A B C D
中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA
分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2
空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形
答案：B
解析：当中心原子在ⅤA族，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族，AB4分子是正四面体形，AB2分子是直线形。当中心原子在ⅥA族，AB2分子是V形。
5.已知CH4中C—H键间的键角为109°28′，NH3中N—H键间的键角为107°，H2O中O—H键间的键角为105°，则下列说法中正确的是( )
A．孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力
B．孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力
C．孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力
D．题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力和成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系
答案：A
解析：电子对间排斥力的大小顺序为孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对，恰好可以解释上述分子的键角大小关系，A项正确。
6．用价层电子对互斥理论完成下列问题(点“·”的原子为中心原子)。
答案：(共34张PPT)
第2课时 杂化轨道理论
必备基础
核心素养
素养形成
课程目标
1．了解杂化轨道理论的基本内容。
2．能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的空间结构。
图说考点
必备基础
杂化轨道理论简介
1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
在形成CH4分子时，碳原子的一个______轨道和三个______轨道发生混杂，形成四个能量相同、方向不同的______杂化轨道。四个______杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—Hσ键是等同的。可表示为
1.2s
2p
sp3
sp3
2．杂化轨道的类型与分子空间结构的关系
杂化类型 sp sp2 sp3
参与杂化的原子轨道及数目 ns ________ ________ ________
np ________ ________ ________
杂化轨道数目 ________ ________ ________
杂化轨道间的夹角 ________ ________ ________
杂化轨道示意图
空间结构 ________ _________ _________
实例 BeCl2、CO2 BCl3、BF3 CF4、SiCl4
1
1
1
1
2
3
2
3
4
180°
120°
109°28′
直线形
平面三角形
正四面体形
3.杂化轨道理论的要点
(1)能量相近
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。
(2)数目不变
形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。
(3)成键能力增强
杂化改变原有轨道的________和_________，使原子形成的共价键更牢固。
(4)排斥力最小
杂化轨道为使相互间的排斥力最小，在空间取________夹角分布。不同的杂化轨道伸展方向不同；同一组杂化轨道的伸展方向不同，但________完全相同。
形状
伸展方向
最大
形状
[即学即练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。( )
(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。( )
(3)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体形。( )
(4)凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。( )
(5)根据中心原子的价层电子对数，一般可以确定其杂化方式以及VSEPR模型。( )
√
√
×
×
√
2．下列分子的键角为109°28′的是( )
A．CCl4 B．NH3
C．H2O D．P4
答案：A
解析：A、B、C三项中心原子均以sp3杂化，但B、C两项中含有孤电子对(NH3：1对；H2O：2对)，故A项键角为109°28′。D项无杂化轨道，P—P键之间的键角为60°。
3．下列分子的立体构型，可以用sp杂化方式解释的是( )
A．HCl B．BeCl2
C．BCl3 D．CCl4
答案：B
解析：HCl为双原子分子，双原子分子中不存在杂化过程；CCl4分子的立体构型呈正四面体形，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氯原子的各1个3p轨道重叠形成4个σ键；BeCl2是直线形分子，铍原子以2个sp杂化轨道分别与2个氯原子的各1个3p轨道重叠形成2个σ键；BCl3为平面三角形结构，硼原子以3个sp2杂化轨道分别与3个氯原子的各1个3p轨道重叠形成3个σ键。
4．下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是( )
A．sp杂化轨道的夹角最大
B．sp2杂化轨道的夹角最大
C．sp3杂化轨道的夹角最大
D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
答案：A
解析：sp杂化轨道的夹角为180°，sp2杂化轨道的夹角为120°，sp3杂化轨道的夹角为109°28′。
核心素养
提升点 杂化轨道理论及其应用
例 完成下表中的空白
粒子 中心原子价层电子对数 中心原子杂化轨道类型 VSEPR模型 空间结构
COS
SF2
AlF3
SOCl2
答案：
粒子 中心原子价 层电子对数 中心原子杂 化轨道类型 VSEPR模型 空间结构
2 sp 直线形 直线形
COS 2 sp 直线形 直线形
SF2 4 sp3 四面体 V形
AlF3 3 sp2 平面三角形 平面三角形
4 sp3 四面体 V形
SOCl2 3 sp2 平面三角形 平面三角形
4 sp3 四面体 三角锥形
状元随笔 价层电子对数与杂化轨道数相等
[提升] (双选)下列各组微粒中，中心原子杂化轨道类型相同的是( )
A．H2S与OF2 B．NCl3与BCl3
C．PCl3与H2O2 D．COCl2与SOF2
答案：AC
解析：H2S与OF2中中心原子价层电子对数均为4，发生sp3杂化，A符合题意；NCl3与BCl3分子中中心原子杂化方式分别为sp3、sp2杂化，B不符合题意；PCl3与H2O2中中心原子杂化方式均为sp3杂化，C符合题意；COCl2与SOF2的中心原子杂化方式分别为sp2、sp3杂化，D不符合题意。
【关键能力】
杂化轨道理论及其应用
1．杂化轨道理论
(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，形成对应的空间结构。但如果分子中存在孤对电子，空间结构会发生变化，如H2O、NH3等。
(4)sp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。
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轨道进行混合重新组四个新的原子轨道，即sp3杂化轨道。如CH4分子中sp3杂化轨道形成示意图：
(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：
(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：
3．用杂化轨道理论解释典型分子的空间结构
(1)NH3分子的空间结构
在形成NH3分子时，氮原子的2s和2p原子轨道发生了sp3杂化，形成四个sp3杂化轨道，但NH3分子中只有三个轨道中的未成对电子分别与H原子的1s电子形成σ键，另一个轨道中有一对孤对电子，不能再与H原子形成σ键，但孤对电子对成键电子对有较强的排斥作用，使三个N—H键键角变小(键角为107°)，所以氨分子的空间结构为三角锥形。
(2) BF3分子的空间结构
B原子的电子排布为1s22s22p1，在形成BF3分子时，B原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，使B原子的电子排布变为。B原子的2s和两个2p轨道发生了sp2杂化，组合成三个sp2杂化轨道，B原子的三个sp2杂化轨道分别与F原子的一个2p轨道重叠形成三个sp2-p σ键。由于三个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角是120°，所以BF3分子具有平面三角形结构。
(3)BeCl2分子的空间结构
Be原子的电子排布为1s22s2，在形成BeCl2分子时，Be原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，经过杂化形成两个sp杂化轨道，与Cl原子中的3p轨道重叠形成两个sp-pσ键。由于杂化轨道的夹角是180°，所以形成的BeCl2分子的空间构型是直线形。
状元随笔 杂化轨道类型的判断方法
1．根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。
2．根据分子(或离子)的空间结构判断
(1)正四面体形→中心原子为sp3杂化；
三角锥形→中心原子为sp3杂化。
(2)平面三角形→中心原子为sp2杂化。
(3)直线形→中心原子为sp杂化。
3．根据中心原子的价层电子对数判断
若中心原子有2个价层电子对，中心原子采用sp杂化；若有3个价层电子对，中心原子采用sp2杂化；若有4个价层电子对，中心原子采用sp3杂化。
素养形成
1.下列关于杂化轨道的说法错误的是( )
A．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
B．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等
C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
D．CH4分子中两个sp3杂化轨道的夹角为109°28′
答案：B
解析：参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即同一原子中只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A正确；轨道数目杂化前后一定相等，故B错误；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C正确；CH4分子中每两个sp3杂化轨道的夹角都为109°28′，故D正确。
2．下列对乙烯分子中化学键的分析正确的是( )
A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键
C.C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键
D．C、C之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、H之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键
答案：A
解析：乙烯分子中存在4个C—H键和1个C===C键，C原子上无孤电子对，σ键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间有一个是sp2杂化轨道形成的σ键，另一个是未参加杂化的2p轨道形成的π键。
3．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A．C2H2与C2H4 B．CO2与SO2
C．CH4与NH3 D．BeCl2与BF3
答案：C
解析：C2H2分子中的C采用sp杂化，C2H4分子中的C采用sp2杂化，故A不正确；CO2分子中的C采用sp杂化，SO2分子中的S采用sp2杂化，故B不正确；CH4分子中的C采用sp3杂化，NH3分子中的N也采用sp3杂化，故C正确；BeCl2分子中的Be采用sp杂化，BF3分子中的B采用sp2杂化，故D不正确。
4．在BrCH===CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是( )
A．sp-p B．sp2-s
C．sp2-p D．sp3-p
答案：C
解析：BrCH===CHBr 分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5，4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键，故C—Br键采用的成键轨道是sp2－p，C项正确。
5．下列分子或离子中，其中心原子的杂化方式和分子或离子的空间结构均正确的是( )
A．C2H2：sp2、直线形 B.：sp3、三角锥形
C．H3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形
答案：D
解析：乙炔的结构式为H—C≡C—H，每个碳原子的价层电子对数是2，且不含孤电子对，所以C原子均采取sp杂化，C2H2为直线形结构，A项错误；的中心原子的价层电子对数＝4＋×(6＋2－4×2)＝4，所含孤电子对数为0，杂化轨道数为4，S原子采取sp3杂化，分子的空间结构为正四面体形，B项错误；H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3＋×(6－1－3×1)＝4，所以中心原子采取sp3杂化，因该离子中含有一对孤电子对，所以其空间结构为三角锥形，C项错误；BF3的中心原子的价层电子对数＝3＋0＝3，杂化轨道数为3，所以B原子采取sp2杂化，所含孤电子对数为0，所以其空间结构为平面三角形，D项正确。
6．在SO2分子中，分子的立体结构为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角( )
A．等于120° B．大于120°
C．小于120° D．等于180°
答案：C
解析：SO2分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上看其键角应为120°，但由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此SO2分子中的键角应小于120°。
7．利用杂化轨道理论填写下表。
分子或离子 中心原子杂化类型 空间结构
SiF4
AsBr3
H2F＋
BeF2
SCl2
答案：
分子或离子 中心原子杂化类型 空间结构
sp2杂化 平面三角形
SiF4 sp3杂化 正四面体
sp3杂化 正四面体
sp2杂化 平面三角形
AsBr3 sp3杂化 三角锥形
H2F＋ sp3杂化 V形
BeF2 sp杂化 直线形
SCl2 sp3杂化 V形(共46张PPT)
第1课时 共价键的极性 分子间的作用力
必备基础
核心素养
素养形成
课程目标
1．知道分子可以分为极性分子和非极性分子。
2．知道分子的极性与键的极性、分子空间结构的关系。
3．认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键。
4．了解分子间作用力对物质性质的影响。
图说考点
必备基础
一、共价键的极性
1．键的极性和分子的极性
(1)键的极性
发生偏移
不发生偏移
(2)分子的极性
(3)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________分子。
②含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________是否等于零而定，等于零时是________分子。
2．键的极性对化学性质的影响
(1)酸性：F3C—COOH______Cl3C—COOH______CH3COOH
(2)酸性：HCOOH______CH3COOH______CH3CH2COOH
不重合
重合
非极性
向量和
非极性
>
>
>
>
二、分子间的作用力
1．范德华力及其对物质性质的影响
(1)含义
范德华力是________之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
(2)特征
①范德华力很弱，比化学键的键能小________个数量级。
②无方向性和饱和性。
分子
1～2
(3)影响因素
①分子的极性越大，范德华力________。
②结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力________。
(4)对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的________性质，如熔点、沸点；化学键主要影响物质的________性质。范德华力越大，物质熔、沸点________。
越大
越大
物理
化学
越高
2．氢键及其对物质性质的影响
(1)概念
已经与______很大的原子(如N、F、O)形成共价键的________与另一个________很大的原子之间形成的作用力。
(2)表示方法
氢键通常用___________表示，其中X、Y为________、________、________。“—”表示________，“…”表示形成的________。
(3)分类
氢键可分为________氢键和________氢键两类。
存在________氢键， 存在________氢键。前者的沸点________后者。
电负性
氢原子
电负性
X—H…Y—
N
O
F
共价键
氢键
分子内
分子间
分子内
分子间
低于
(4)特征
氢键不属于化学键，属于一种较弱的作用力，比化学键弱，但比范德华力________。
(5)氢键对物质性质的影响
氢键主要影响物质的熔、沸点，分子间氢键使物质熔、沸点________。
强
升高
[即学即练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)极性分子中不可能含有非极性键。( )
(2)离子化合物中不可能含有非极性键。( )
(3)非极性分子中不可能含有极性键。( )
(4)一般极性分子中含有极性键。( )
(5)H2O、CO2、CH4都是非极性分子。( )
(6)分子间作用力是分子间相互作用力的总称。( )
(7)分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高。( )
(8)氢键属于分子间作用力。( )
(9)氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中。( )
(10)HF的沸点较高，是因为H—F键的键能很大。( )
×
×
×
√
×
√
√
√
×
×
2．下列叙述正确的是( )
A．含有非极性键的分子一定是非极性分子
B．非极性分子中一定含有非极性键
C．由极性键形成的双原子分子一定是极性分子
D．O2、O3均为非极性分子
答案：C
3．下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的一组是( )
A．CH4和H2O B．CO2和HCl
C．NH3和H2S D．HCN和BF3
答案：C
4．下列关于范德华力的叙述中，正确的是( )
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量
答案：B
解析：范德华力的实质也是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A项错误；化学键是微粒间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B项正确；范德华力是一种分子间作用力，因此范德华力不会影响物质的化学性质，只影响物质的部分物理性质，C项错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D项错误。
5．中科院国家纳米科学中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。下列有关氢键说法中不正确的是( )
A．由于氢键的存在，HF的稳定性强于H2S
B．氢键能增大很多分子之间的作用力，导致沸点升高
C．由于氢键的存在，沸点：HF>HI >HBr>HCl
D．由于氢键的存在，冰能浮在水面上
答案：A
解析：HF的氢键存在于分子之间，与稳定性没有关系，HF的稳定性强于H2S是因为F的非金属性强于S，故A错误，B正确；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，熔沸点越高，HF分子间容易形成氢键，导致沸点：HF>HI >HBr>HCl，故C正确；由于氢键的存在，使得冰中的水分子间空隙变大，密度小于液态水，所以冰能浮在水面上，故D正确。
核心素养
提升点一 键的极性与分子的极性
例1 下列共价键①H—H、②H—F、③H—O、④N—H、⑤P—H中，键的极性由小到大排列的顺序正确的是( )
A．①②③④⑤ B．⑤④③②①
C．①⑤④③② D．②③④⑤①
答案：C
解析：元素周期表中同周期元素从左到右电负性增大，与氢元素形成共价键时极性增强，则部分键的极性由小到大分别是N—H、H—O、H—F；同主族元素从上到下电负性减小，与氢元素形成共价键时极性减弱，对于第ⅤA族的元素，与氢元素形成共价键时，极性N—H大于P—H；H—H属于非极性键。故极性由小到大的顺序为①⑤④③②。
状元随笔 共价键极性强弱的判断：电负性差值越大，键的极性越强。对于A—B与A—C这样的一对共价键，可通过比较B和C的非金属性强弱(或电负性大小)来判断哪种键的极性更强。
[提升1] 在HF、H2O、NH3、CO2、N2、CH4分子中：
(1)以非极性键结合的非极性分子是__________。
(2)以极性键结合，具有正四面体结构的非极性分子是________。
(3)以极性键结合，具有三角锥形结构的极性分子是________。
(4)以极性键结合，具有直线形结构的非极性分子是________。
(5)以极性键结合，具有V形结构的极性分子是________。
(6)以极性键结合，而且分子极性最大的是________。
解析：同种元素的原子间形成的共价键为非极性键，由不同元素的原子形成的共价键为极性键；双原子分子中，共价键的极性越大，分子的极性越强；多原子分子的极性由空间构型的对称性决定。
N2
CH4
NH3
CO2
H2O
HF
状元随笔 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。
[提升2] 下列各物质的酸性强弱关系正确的是( )
A.CH2Cl—COOH＞CHCl2—COOH
B．CCl3—COOH＜CFCl2—COOH
C．CH3—CF2—COOH＞CHF2—COOH
D．C17H35—COOH＞C4H9—COOH
答案：B
状元随笔 影响羧酸的酸性大小的因素
(1)羧酸的酸性大小与其分子的结构和性质有关。
(2)碳原子数和卤素原子数均相同时，卤素的电负性越强，对应酸的酸性越强。
例如，电负性F＞Cl，则酸性CF3COOH＞CCl3COOH。
(3)对于羧酸(R—COOH)，烃基(R—)越长，对应酸的酸性越弱。
【关键能力】
键的极性和分子的极性
1．极性键和非极性键的区别
极性键 非极性键
定义 共用电子对偏移的共价键 共用电子对不偏移的共价键
成键原子 不同 相同
共用电子对 发生偏移，偏向吸引电子能力强的原子一方 不发生偏移，不偏向任何一个原子
原子电性 一个呈δ＋，另一个呈δ－ 不显电性
举例 HCl、H2O、NH3 H2、O2、Cl2
2.分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系
分子类型 键的极性 空间结构 分子极性 代表分子
双原子分子 A2 非极性键 直线(对称) 非极性 N2等
AB 极性键 直线(对称) 极性 CO、HF等
三原子分子 AB2 直线(对称) 非极性 CO2、CS2、BeCl2等
V形(不对称) 极性 H2O、H2S、SO2等
四原子分子 AB3 平面三角形(对称) 非极性 BF3、BCl3、SO3等
三角锥形 极性 NH3、PCl3、NF3等
五原子分子 AB4 正四面体形(对称) 非极性 CH4、SiF4等
ABnC4－n 四面体形(不对称) 极性 CH2Cl2等
状元随笔 判断常见分子极性的规律
分子
提升点二 范德华力、氢键与共价健的比较
例2 下列说法不正确的是( )
A．HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与分子间作用力大小有关
B．H2O的熔、沸点高于H2S的熔、沸点是因为H2O分子间存在氢键
C．甲烷分子与水分子间可形成氢键
D．白酒中，乙醇分子和水分子间存在范德华力和氢键
答案：C
解析：HCl、HBr、HI的组成和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高，A项正确；由于O原子的电负性大、半径小，所以H2O分子之间存在氢键，融化和汽化都需要克服氢键，所以氢键的存在使H2O的熔、沸点比H2S的高，B项正确；氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的H原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力，由于甲烷分子中C原子的电负性较小，所以甲烷分子和水分子间不能形成氢键，C项错误；乙醇分子和水分子间存在氢键和范德华力，D项正确。
状元随笔 (1)分子间作用力不等同于范德华力，对某些分子来说，分子间作用力包括范德华力和氢键。
(2)氢键不是化学键，它分为分子间氢键和分子内氢键。
(3)氢键主要影响物质的物理性质，分子间氢键使物质的熔、沸点升高。
[提升3] 氮、磷、砷是同族元素，该族元素的单质及其化合物在农药、化肥等方面有重要应用。请回答下列问题：
(1)砷原子核外电子排布式为_____________________。
(2)已知：
分析上表中四种物质的相关数据，请回答：
①CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，沸点高低的原因是________________ _______________________________________________________________________________________________________。
②CH4和SiH4比较，NH3和PH3比较，分解温度高低的原因是____________ ______________________________________________________________________。
③综合上述数据和规律判断，一定压强下HF和HCl的混合气体降温时________先液化。
1s22s22p63s23p63d104s24p3
结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大，因此SiH4沸点高于CH4；NH3分子间还存在氢键作用，因此NH3的沸点高于PH3
C—H键能大于Si—H，因此CH4分解温度高于SiH4；N—H键能大于P—H，因此NH3分解温度高于PH3
HF
物质 CH4 SiH4 NH3 PH3
沸点/K 111.7 161.2 239.7 185.4
分解温度/K 873 773 1 073 713.2
解析：(1)砷原子核外33个电子分4层排布，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3。(2)①CH4与SiH4的结构相似，液态的CH4、SiH4汽化时克服的只有范德华力，而相对分子质量越大，范德华力越大，物质的沸点越高，所以SiH4的沸点高于CH4；NH3分子间还存在氢键，而PH3分子间只存在范德华力，所以NH3的沸点高于PH3。②CH4、SiH4、NH3、PH3物质的稳定性与共价键强弱有关，非金属性越强，与H化合能力越强，生成的化学键的键能也越大，其分子也越稳定。③由于HF分子间存在氢键，分子和分子更易结合在一起，所以它优先液化。
状元随笔 氢键大于范德华力，但远小于共价键。
【关键能力】
范德华力和氢键对物质性质的影响
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
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
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
状元随笔 (1)氢键和范德华力都属于分子间作用力，分子间作用力的作用远小于化学键的键能，不能把氢键当成是化学键。
(2)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
素养形成
1.下列叙述中正确的是( )
A．离子化合物中不可能存在非极性键
B．非极性分子中不可能既含极性键又含非极性键
C．非极性分子中一定含有非极性键
D.不同非金属元素原子间形成的化学键都是极性键
答案：D
解析：过氧化钠是离子化合物，其中含有中的非极性键，A错误；乙炔分子为非极性分子，含有极性键也含有非极性键，B错误；二氧化碳为非极性分子，只含有极性键而没有非极性键，C错误；因为不同非金属元素原子吸引电子能力不同，它们之间形成的共用电子对一定发生偏移形成极性键，D正确。
2．下列说法不正确的是( )
A．分子间作用力是分子间静电作用的总称
B．分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高外，对物质的溶解、电离等也都有影响
C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间
D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中
答案：D
解析：分子间作用力是分子间静电作用的总称，它包括氢键与范德华力，它的作用弱于化学键，但不属于化学键，它对物质熔、沸点，物质的溶解和电离等均有影响。
3．若不断地升高温度：实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的微粒间的主要相互作用依次是( )
A．氢键；氢键和范德华力；极性键
B．氢键；氢键；非极性键
C．氢键；极性键；分子间作用力
D．分子间作用力；氢键；非极性键
答案：C
4．用一带静电的有机玻璃棒靠近甲、乙两种纯液体流，现象如图所示，下列对甲、乙两种液体分子的极性的分析正确的是( )
A.甲是极性分子，乙是非极性分子
B．甲是非极性分子，乙是极性分子
C．甲、乙都是极性分子
D．甲、乙都是非极性分子
答案：B
5．两种非金属元素A、B所形成的下列分子中一定属于极性分子的是( )
A． B．B－A－B
C． D．
答案：D
6．下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是( )
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高
C．酸性： > >
D．CH3—O—CH3、C2H5OH的沸点依次升高
答案：B
7．已知N、P同属于元素周期表的第ⅤA族元素，N在第二周期，P在第三周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，三个氢原子位于锥底，N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的空间结构________(填“相似”或“不相似”)，P—H键________(填“有”或“无”)极性，PH3分子________(填“有”或“无”)极性。
(2)NH3与PH3相比，热稳定性________(填化学式)更强。
(3)NH3、PH3在常温、常压下都是气体，但NH3比PH3易液化，其主要原因是________(填字母编号)。
A．键的极性N—H比P—H强
B．分子的极性NH3比PH3强
C．相对分子质量PH3比NH3大
D．NH3分子之间存在特殊的分子间作用力
相似
有
有
NH3
D
解析：(1)根据同主族元素最外层电子数相同，形成氢化物的结构相似，所以N原子与P原子结构相似，NH3分子与PH3分子结构也相似；不同原子之间形成的共价键为极性共价键，P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键，为极性键；PH3分子与NH3相似，分子呈三角锥形，P原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，分子中有1对孤电子对，分子的电荷分布不能呈中心对称，所以PH3分子是极性分子。
(2)由N、P在元素周期表中的位置和元素周期律知，非金属性N比P强，由元素的非金属性与氢化物之间的热稳定性关系知，NH3比PH3热稳定性强。
(3)“易液化”属于物质的物理性质，NH3与PH3都是分子晶体，其物理性质与化学键无关。按照相对分子质量与分子间作用力的关系和分子间作用力与物质的物理性质的关系分析，应该有PH3比NH3的沸点高，PH3比NH3易液化。而实际是NH3比PH3易液化，这种反常现象的客观存在必有特殊的原因，在NH3分子间存在着比范德华力较强的氢键，D项正确。(共46张PPT)
第2课时 物质的溶解性 分子的手性
必备基础
核心素养
素养形成
课程目标
1．了解物质的溶解度与分子结构的关系。
2．了解“相似相溶”规律。
3．能够判断简单的手性分子。
图说考点
必备基础
一、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________，大多数固体的溶解度随________的升高而增大。
(2)影响气体溶解度的主要因素是________和________，气体的溶解度随________的升高而降低，随________的增大而增大。
温度
温度
温度
压强
温度
压强
2．相似相溶规律
(1)含义：非极性溶质一般能溶于________溶剂，极性溶质一般能溶于________溶剂。
(2)①在极性溶剂里，如果溶剂和溶质之间存在________，则溶解性好，且__________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。
非极性
极性
氢键
氢键作用力
②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。例如，乙醇的结构简式为CH3CH2—OH，其中的________与水分子中的________相近，因而乙醇能与水互溶(当然，乙醇分子由于—OH的极性较大，易与水分子形成氢键也是其互溶的原因)。而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2—OH中的烃基________，其中的—OH跟水分子中的—OH的相似因素________，因而它在水中的溶解度明显减小。
③如果溶质与________能发生化学反应，也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3，而H2SO3可溶于水，因此，将增大SO2的溶解度。
—OH
—OH
较大
小得多
水
二、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________，互称手性异构体。
2．手性分子
有手性异构体的分子叫做________。如：乳酸
分子。
组成
原子排列
镜像
不能叠合
手性分子
3．判断手性碳原子的方法
如图，连接4个不同原子或基团的碳原子即为手性碳原子。
这里a≠b≠c≠d。例如，CHFClBr中C原子是手性碳原子，该分子是手性分子。
[即学即练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)CS2在水中的溶解度很小，是由于其属于非极性分子。( )
(2)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘。( )
(3)SO2和HCl均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子。( )
(4)硫在CS2中的溶解度比在水中的小。 ( )
(5)NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子有极性。( )
(6)手性分子之间，因分子式相同，故其性质相同。( )
(7)饱和一元醇CnH2n＋1—OH，随着n值增大，水溶性减弱。( )
√
×
√
×
×
×
√
2．物质在不同溶剂中的溶解性一般都遵循“相似相溶”规律。下列装置不宜用于NH3和HCl尾气的吸收的是( )
答案：C
解析：HCl和NH3是极性分子，易溶于水而不溶于CCl4。C项装置易发生倒吸，而A、D项装置分别使用了倒置漏斗和球形干燥管，能防止倒吸。B项装置中气体先通过CCl4，由于HCl和NH3不溶于CCl4，HCl和NH3经过CCl4后再被上层的水吸收，也可以有效防止倒吸。
3．下列分子中，不含手性碳原子的是( )
A． B．
C． D．CH3CHClCH2CHO
答案：B
4．下列有关物质的溶解性说法中正确的是 ( )
A．二氧化碳为非极性分子，但是二氧化碳能溶于水，是因为二氧化碳与水分子间可形成氢键
B．SF6为正八面体结构，该物质可能易溶于苯，难溶于水
C．甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇结构相似
D．氨气易溶于水，而与其结构相似的PH3难溶于水，主要原因是PH3分子的极性比NH3的弱
答案：B
解析：二氧化碳能溶于水是因为二氧化碳能与水反应，A项错误；SF6为正八面体结构，所以为非极性分子，根据相似相溶原理，可能易溶于苯，难溶于水，B项正确；甲醇能与水互溶主要是由于水与甲醇能形成氢键，C项错误；氨气易溶于水最主要的原因是能与水形成氢键，其次就是能与水反应以及相似相溶，而PH3难溶于水，主要原因是不能与水形成氢键、且难与水反应，D项错误。
5．下列对分子的性质的解释中，不正确的是( )
A．水很稳定(1 000 ℃以上才会部分分解)是因为水中含有大量的氢键所致
B．乳酸( )具有手性，是因为分子中含有一个手性碳原子
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．酸性CF3—COOH>CI3—COOH，是因为电负性F>I
答案：A
解析：水分子稳定的原因是水分子中H—O键键能大，难断裂，而与氢键无关，A错误。
核心素养
提升点一 影响物质溶解性的因素
例1 双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂，已知H2O2分子的结构如图所示：H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书面夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答下列问题：
(1)下列关于H2O2的说法中正确的是________。
a．分子中有极性键
b．分子中有非极性键
c．氧原子的轨道发生sp2杂化
d．分子是非极性分子
(2)H2O2分子间易形成氢键，该氢键的表示式是_________。
(3)H2O2难溶于CS2，主要原因是_______________________________ __________________________________。
(4)H2O2易溶于水，主要原因是________________________________ ____________。
ab
H—O…H
因为H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据“相似相溶”规律可知H2O2难溶于CS2
H2O2易与H2O分子间形成氢键且H2O和H2O2均为极性分子
解析：(1)在H2O2中H—O键为极性键，O—O键为非极性键；根据H2O2的结构可知，H2O2为极性分子；O原子价电子对数为＝4，O原子为sp3杂化。
(2)H2O2中含有H—O键，故分子间能形成氢键，表示为H—O…H。
(3)H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据相似相溶原理知H2O2难溶于CS2。
(4)H2O2和H2O分子均为极性分子，且H2O2与H2O分子之间易形成氢键，因此H2O2易溶于水。
状元随笔 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。
[提升1] (1)NH3在水中的溶解度很大。下列说法与NH3的水溶性无关的是________(填标号)。
a.NH3和H2O都是极性分子
b．NH3与H2O分子间易形成氢键
c．NH3溶于水建立了平衡NH3+H2O NH3·H2O ＋OH－
d．NH3是一种易液化的气体
(2)CrO2Cl2常温下为深红色液体，能与CCl4、CS2等互溶，据此可判断CrO2Cl2是________(填“极性”或“非极性”)分子。
(3)金属镍粉在CO气流中轻微加热，生成无色挥发性液体，Ni(CO)4呈正四面体形。Ni(CO)4易溶于下列物质中的______(填标号)。
a.水 b．CCl4 c．苯 d．NiSO4溶液
(4)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水的原因是__________________________________________。
d
非极性
bc
它们都是极性分子且都能与H2O分子形成分子间氢键
解析：(1) NH3极易溶于水，主要原因有NH3分子与H2O分子间形成氢键；NH3和H2O都是极性分子，相似相溶；NH3和H2O能发生化学反应，a、b、c不符合题意；NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键，与其水溶性无关，d符合题意。(2) CCl4、CS2是非极性溶剂，根据“相似相溶”规律可知，CrO2Cl2是非极性分子。(3)由Ni(CO)4易挥发且其空间构型为正四面体形可知，Ni(CO)4为非极性分子，根据“相似相溶”规律可知，Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。
状元随笔 能形成氢键的物质一般具有：—NH2、—OH、—COOH等原子团。
【关键能力】
物质的溶解性判断
1．物质溶解性的判断与比较
(1)依据“相似相溶”规律
非极性溶质一般易溶于非极性溶剂，难溶于极性溶剂；极性溶质一般易溶于极性溶剂，难溶于非极性溶剂。
(2)依据溶质与溶剂之间是否存在氢键
如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质溶解度增大且氢键作用力越大，溶解性越好。如：NH3、HF极易溶于水；甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、甲酸、乙酸、甲醛、乙醛、氨基乙酸、乙胺等易溶于水，就是因为它们与水形成分子间氢键。
(3)依据分子结构的相似性
溶质与溶剂分子结构的相似程度越大，其溶解度越大。如烃基越大的醇(羧酸、醛)在水中的溶解度越小。
2．注意的问题
(1)“相似相溶”规律是从分子结构的角度，通过实验的观察和研究而得出的关于物质溶解性的经验规律，也有不符合此规律的例外情况，如CO、NO等极性分子难溶于水。
(2)根据“相似相溶”规律，极性溶质一般能溶于极性溶剂，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂。通过溶剂是否有极性，就可判断出溶质分子是否有极性。如苯易溶于四氯化碳，而难溶于水，水为极性分子，而四氯化碳为非极性分子，则苯为非极性分子。
(3)“相似相溶”规律可以解释一些物质在某些溶剂中溶解的情况。
状元随笔 物质在水溶液中溶解能力大小比较的思路
(1)是否符合“相似相溶”规律；
(2)是否与水形成氢键；
(3)是否与水发生反应；
(4)溶质的结构与水分子结构相似程度的大小。
提升点二 手性分子和手性碳原子的确定
例2 有机物 具有手性，发生下列反
应后，分子仍有手性的是( )
①与H2发生加成反应 ②与乙酸发生酯化反应
③发生水解反应 ④发生消去反应
A．①② B．②③
C．①④ D．②④
答案：B
解析：原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳原子，与H2加成后，该碳原子连有两个乙基，不再具有手性；与乙酸发生酯化反应后，该碳原子所连四个取代基不同，仍具有手性；发生水解反应后，该碳原子所连四个取代基也不同，仍具有手性；当发生消去反应时，原手性碳原子生成双键后不再具有手性。
状元随笔 能与H2加成、醇—OH能与乙酸酯化，酯基可水解、
醇—OH能消去。
[提升2] 下列物质中不具有手性碳原子的是( )
A.乳酸：CH3—CH(OH)—COOH
B．环己醇： (环状化合物中C原子手性判断可分析该C原子两个方向至会合的路径是否相同)
C．丙醛糖：CH2OH—CH(OH)—CHO
D．α-氨基丙酸：CH3—CH(NH2)—COOH
答案：B
解析：有机分子中连接四个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。A、C、D选项分子处于中间位置的碳原子均连有一个氢原子和三个不同的其他原子团，具有手性，不符合题意；故选B项。
状元随笔 判断某物质是否具有手性，关键是看该分子中是否含有手性碳原子。当其中的某个碳原子形成四个单键，且与四个不同的取代基相连时，该碳原子即为手性碳原子，该分子具有手性，否则该分子无手性。
【关键能力】
手性分子和手性碳原子的确定
1．手性分子的确定
(1)观察实物与其镜像能否重合，如果不能重合，说明是手性分子。
如图：
(2)观察有机物分子中是否有手性碳原子，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。含有两个手性碳原子的有机物分子不一定是手性分子。
2．手性原子的确定
四个不同的原子或基团连接在A原子上，形成的化合物存在手性异构，则A原子称为手性原子。
如 其中*C即为手性碳原子。具有手性原子的分子，
都存在手性异构，这些物质都具有特殊的光学性质。不饱和碳原子(如 、—C≡C—等中的碳原子)一定不是手性碳原子。
状元随笔 (1)手性异构体虽然分子组成、官能团完全相同，但性质和用途不一定相同。
(2)手性异构体之间的转化属于化学变化。
(3)可以通过条件的控制(如催化剂)选择有利于目标手性异构体的合成。
素养形成
1.下列有机物分子中属于手性分子的是( )
①乳酸[CH3CH(OH)COOH] ②2-丁醇 ③ ④丙三醇
A．① B．①②
C．①②③ D．①②③④
答案：C
解析：写出各分子的结构简式：
可知①②③中存在手性碳原
子(用*标记的)，而④中中间的碳原子连有两个相同的—CH2OH，不是手性碳原子。
2．下列说法中正确的是( )
A．极性溶质一定易溶于极性溶剂，非极性溶质一定易溶于非极性溶剂
B．溴分子和水分子是极性分子，四氯化碳分子是非极性分子，所以溴难溶于水而易溶于四氯化碳
C．白磷分子是非极性分子，水分子是极性分子，二硫化碳是非极性分子，所以白磷难溶于水而易溶于二硫化碳
D．水分子是极性分子，二氧化碳可溶于水，因此二氧化碳是极性分子
答案：C
解析：很多有机物分子都是极性分子，但因为极性很弱，所以大部分难溶于水，而有机物之间的溶解度却很大，所以A项错误；溴分子是非极性分子，故B项错误；二氧化碳(O===C===O)是非极性分子，D项错误。
3．丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]分子为手性分子，它存在对映异构，如图所示。
Ⅰ Ⅱ
下列关于丙氨酸[CH3CH(NH2)COOH]的两种对映异构(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是( )
A．Ⅰ和Ⅱ结构和性质完全不相同
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子
D．Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同
答案：D
解析：当四个不同的原子或者原子团连接在同一个C原子上时，这个C原子称为手性C原子。但是，这种对称只对物理性质有很大影响，无论是化学键还是分子的极性都是相同的。
4．现已知O3分子为V形结构，O3在水中的溶解度与O2相比，可知( )
A．O3在水中的溶解度和O2一样
B．O3在水中的溶解度比O2小
C．O3在水中的溶解度比O2大
D．无法比较
答案：C
5．3-氯-2-丁氨酸的结构简式为： 。
一个3-氯-2-丁氨酸分子中含有________个手性碳原子。其中一对对映异
构体用简单的投影式表示为： ，则另一对对映异
构体的简单投影式为 和____________。
2
解析：根据手性碳原子周围连接四个不同的原子或原子团这一规律可以判断该物质的手性碳原子个数；参照例子可以知道对映体关系就像我们照镜子一样，其另一种就是该种在镜子中的“镜像”。
6．现有A、B两种有机物，结构简式如图所示，A可通过分子内氢键形成一个六元环，而B只能通过分子间氢键缔合。
(1)若用“ ”表示硝基、用“…”表示氢键，画出A分子形
成分子内氢键时的结构__________。
(2)A、B分别溶于水，________的溶解度稍大些(填“A”或“B”)。
(3)工业上用水蒸气蒸馏法分离A、B的混合物，则首先被蒸出的成分是________(填“A”或“B”)。
B
A
解析：(1)根据氢键的形成条件可知，A中氢键是羟基氢与硝基中的氧原子之间形成的电性作用，中间用“…”连接。
(2)在极性溶剂中，若溶质分子和溶剂分子间形成氢键，则溶质的溶解度增大。
(3)A中含有分子内氢键，B中含有分子间氢键，故A的沸点低于B。(共51张PPT)
第一节 共价键
必备基础
核心素养
素养形成
课程目标
1．了解共价键的主要类型σ键和π键。
2．了解σ键和π键的明显差别和一般规律。
3．理解键长、键能、键角等键参数的概念。
4．能运用键参数说明简单分子的某些性质。
图说考点
必备基础
一、共价键及其特征
1．共价键的形成
(1)概念：原子间通过__________所形成的相互作用，叫做共价键。
(2)成键的粒子：一般为________原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)键的本质：原子间通过________________________产生的强烈相互作用。
(4)键的形成条件：非金属元素的________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。
共用电子对
非金属
共用电子对(即原子轨道重叠)
原子
2．共价键的类型及特征
共价键依据________________分为极性键和非极性键。按________________分为σ键和π键。
(1)σ键
形成 成键原子的s轨道或p轨道“______”重叠而形成
类型 s -s型
H—H的s- s σ键的形成
s - p型
H—Cl的s- p σ键的形成
共用电子对是否偏移
原子轨道重叠方式
头碰头
类型 p- p型
Cl—Cl的p -p σ键的形成
特征 ①以形成化学键的两原子核的______为轴作旋转操作，共价键电子云的图形______，这种特征称为______
②σ键的强度______
连线
不变
轴对称
较大
(2)π键
形成 由两个原子的p轨道“______”重叠形成
p -p型
p -p π键的形成
特征 ①每个π键的电子云由两块组成，分别位于由________构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为______，这种特征称为______对称
②π键______旋转；不如σ键牢固，较易______
肩并肩
两原子核
镜像
镜面
不能
断裂
(3)判断σ键和π键的一般规律
①共价单键是______键；
②共价双键和共价三键中有一个键是______键，其他的都是______键。
σ
σ
π
二、键参数——键能、键长与键角
1．概念和特点
概念 特点
键能 ______分子中1 mol化学键______成气态原子所吸收的能量 键能越大，键越________
键长 构成化学键的两个原子的______ 键长越短，键能________，键越________
键角 多原子分子内两个___________之间的夹角 表明共价键有________，决定分子的_________
气态
解离
稳定
核间距
越大
稳定
相邻共价键
方向性
空间结构
2.对物质性质的影响
[即学即练]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)原子轨道在空间都具有方向性。( )
(2)σ键是轴对称而π键是镜面对称。( )
(3)一般来说，σ键比π键强度大，更稳定。( )
(4)N2分子中σ键与π键的个数比是2∶1。( )
(5)键能越大，键长越长，共价化合物越稳定。( )
(6)键角是描述分子立体结构的重要参数。( )
(7)两个原子之间形成的双键中σ键与π键各一个，且键能一定小于单键的两倍。( )
×
√
√
×
×
√
×
2．下列不属于共价键成键因素的是( )
A．形成共用电子对
B．成键原子的原子轨道在空间重叠
C．形成化学键，体系能量降低，趋于稳定
D．两原子体积大小要适中
答案：D
解析：共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。两原子形成共价键时原子轨道发生重叠，两原子的原子轨道重叠越多，键越牢固，体系的能量也越低，但对成键原子体积的大小没有要求。综上所述，D项错误。
3．下列元素的原子间易形成共价键的是( )
A．Na和Cl B．K和F
C．H和Cl D．Ca和O
答案：C
解析：非金属元素的原子间容易形成共价键，活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。则Na和Cl形成的是离子键，A错误；K和F形成的是离子键，B错误；H和Cl均是非金属元素，形成的是共价键，C正确；Ca和O形成的是离子键，D错误。
4．下列关于σ键的说法错误的是( )
A．如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的，即形成s-s σ键
B．s电子与p电子形成s-p σ键
C．p电子与p电子不能形成σ键
D．HCl分子里含一个s-p σ键
答案：C
解析：s电子与s电子、s电子与p电子只能形成σ键；p电子与p电子“头碰头”形成σ键，“肩并肩”形成π键。HCl分子中的σ键是由H的s电子和Cl的p电子形成的s p σ键。
5．有以下物质：①HF ②Cl2 ③H2O ④N2
⑤C2H4 ⑥C2H6 ⑦H2 ⑧H2O2
⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只含有极性键的是________。
(2)只含有非极性键的是________。
(3)既有极性键，又有非极性键的是________。
(4)只有σ键的是____________。
(5)既有σ键，又有π键的是________。
解析：根据共价键的存在范围、极性键与非极性键的区别、σ键和π键的形成条件和特征，便可得出各题答案。
①③⑨
②④⑦
⑤⑥⑧
①②③⑥⑦⑧
④⑤⑨
6．实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下：
已知D2分子的稳定性大于A2，则a_______(填“>”或“<”，下同)1.98，d_______193；a_______c，b_______d。
A—A B—B C—C D—D
键长/10－10 m a 0.74 c 1.98
键能/kJ·mol－1 193 b 151 d
解析：根据共价键的存在范围、极性键与非极性键的区别、σ键和π键的形成条件和特征，便可得出各题答案。
>
>
＜
＞
核心素养
提升点一 共价键的特征和分类
例1 有下列十种物质：①CH4 ②CH3CH2OH ③N2 ④HCl ⑤CO2 ⑥CH3CH3 ⑦C2H4 ⑧C2H2 ⑨H2O2 ⑩HCHO
请按要求回答下列问题(填写编号)：
(1)只有σ键的有__________，既有σ键又有π键的有_________。
(2)只含有极性键的化合物有_________，既含有极性键又含有非极性键的化合物有__________。
(3)含有双键的有_______，含有三键的有______。
有机物中碳原子要满足四个价键！
①②④⑥⑨
③⑤⑦⑧⑩
①④⑤⑩
②⑥⑦⑧⑨
⑤⑦⑩
③⑧
解析：十种物质的结构式分别为① ②
③N≡N、④H—Cl、⑤O===C===O、⑥ ⑦
⑧H—C≡C—H、⑨H—O—O—H、⑩ 根据以下两点判断化学键类型：①单键只有是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键；②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键，不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。
状元随笔 共价键可从不同角度分类，从电子的重叠方式可分为σ键和π键；从共用电子对偏向可分为极性键和非极性键。
[提升1] 下列物质的分子中既有σ键，又有π键，并含有非极性键的是( )
①C2H2 ②N2 ③H2O ④HCl ⑤C2H4
A．①②⑤ B．①②④
C．②④⑤ D．②③④
答案：A
解析：C2H2中存在C—H键和C≡C键，含有σ键和π键，C≡C键为非极性键，①符合题意；N2的结构式为N≡N，含有σ键和π键，N≡N键为非极性键，②符合题意；H2O中只存在H—O键，只有σ键，没有π键，③不符合题意；HCl中只存在H—Cl键，只有σ键，没有π键，④不符合题意；C2H4 中存在C—H键和碳碳双键，含有σ键和π键，C与C之间为非极性键，⑤符合题意。
状元随笔 ABx型分子或原子团中的σ键：如H2O有2个σ键；CO2有2个σ键；有3个σ键；有4个σ键。在一个ABx型分子或原子团中，有x个σ键。
【关键能力】
共价键的特征和分类方法
1．共价键特征
(1)当成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，两原子核间的电子密度增大，体系的能量降低。
(2)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(3)共价键的方向性决定了分子的空间结构。但并不是所有共价键都具有方向性，如两个s轨道形成共价键时就没有方向性。
2．共价键的分类方法
分类标准 类型
共用电子对数 单键、双键、三键
共用电子对的偏移程度 极性键、非极性键
原子轨道重叠方式 σ键、π键
3.σ键与π键的比较
共价键类型 σ键 π键
示意图
原子轨道重叠方式 “头碰头”重叠 “肩并肩”重叠
原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
活泼性 不活泼 活泼
成键规律 共价单键是σ键；双键中一个键是σ键，一个键是π键；三键中一个键是σ键，另外两个键是π键 状元随笔 两个自旋方向相反的s电子或s电子与p电子只能形成σ键不能形成π键，而两个自旋方向相反的p电子既可形成σ键，又可形成π键，但是首先要形成σ键。因为形成σ键时原子轨道重叠的程度比形成π键时原子轨道重叠的程度大，电子在核间出现的概率大，共价键强，形成的分子更稳定。
提升点二 键参数及其应用
例2 Ⅰ.已知氢分子的形成过程示意图如
图所示，请据图回答问题。
(1)H－H键的键长为______，①～⑤中，
体系能量由高到低的顺序是__________。
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
A．氢分子中含有一个π键
B．由①到④，电子在核间出现的概率增大
C．由④到⑤，需要消耗外界的能量
D．氢分子中含有一个极性共价键
74 pm
①⑤②③④
BC
解析：(1)可以直接从题图中得到有关数据，H—H键的键长为74 pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢分子中含有一个σ键，A项错误；两个氢原子的核间距逐渐减小时，原子轨道会相互重叠，导致电子在核间出现的概率增大，B项正确；④已经达到稳定状态，当改变构成氢分子的两个氢原子的核间距时，需要消耗外界的能量，C项正确；氢分子中含有一个非极性共价键，D项错误。
Ⅱ.几种常见化学键的键能如表所示。
请回答下列问题：
(1)试比较Si—Si键与Si—C键的键能大小：X________(填“>”“<”或“＝”)226 kJ·mol－1。
(2)H2被认为是21世纪人类最理想的燃料，而又有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”等观点。试计算每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为_________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为________(已知1 mol Si中含2 mol Si—Si键，1 mol SiO2中含4 mol Si—O键)。
化学键 Si—O H—O O===O Si—Si Si—C
键能/(kJ·mol－1) 452 462.8 497.3 226 X
>
120 475 kJ
858.7 kJ
解析：(1)Si－Si键的键长比Si－C键的键长长，Si－Si键的键能比Si－C键的键能小。(2)由题图可知，H－H键的键能为436 kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1 000g÷2 g·mol-1×(462.8 kJ·mol－l×2－436 kJ·mol－1－497.3 kJ·mol－1×)＝120 475 kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为452 kJ·mol－1×4 mol－497.3 kJ·mol－1×1 mol－226 kJ·mol－1×2 mol＝858.7 kJ。
状元随笔 断键吸热，成键放热，化学反应的反应热ΔH ＝反应物总键能－生成物总键能。
[提升2] 下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：
键能 键能 键能 键能
H—H 436 Cl—Cl 242.7 H—Cl 431.8 H—O 462.8
S===S 255 H—S 339 C—F 427 C—O 351
C—Cl 330 C—I 218 H—F 568
由上表中数据能否得出这样的结论：
(1)半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)。________(填“能”或“不能”)。
(2)非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。________(填“能”或“不能”)。
(3)能否从数据中找出一些规律，请写出一条：
___________________________________________________________。
(4)试预测C－Br键的键能范围：___________不能
不能
能，同主族元素与相同原子结合形成共价键时，原子半径越小，共价键越强
218 kJ·mol－1
330 kJ·mol－1
解析：根据表中的有关数据及元素周期律知识分析可知氯原子的原子半径小于硫原子的原子半径，且硫元素的非金属性较氯元素的非金属性弱，但硫硫键的键能大于氯氯键的键能，因此不能说半径越小的原子形成的共价键越牢固，也不能说非金属性越强的原子形成的共价键越牢固。根据表中数据分析可以得出如下规律：同主族元素与相同原子结合形成共价键时，原子半径越小，共价键越强；根据此规律可知C－Br键的键能介于C－Cl键的键能和C－I键的键能之间，即218 kJ·mol－1～330 kJ·mol－1。
状元随笔 非金属性强弱主要由原子结构决定，而共价键强弱则与原子半径、共用电子对多少有关。
【关键能力】
共价键参数与分子的性质
1．一般来讲，形成共价键的两原子半径之和越小，共用电子对数越多，则共价键越牢固，含有该共价键的分子越稳定。如HF、HCl、HBr、HI中，分子的共用电子对数相同(1对)，因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大，故共价键牢固程度H—F＞H—Cl＞H—Br＞H—I，因此，稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI。
2．键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。
3．键能与键长是衡量共价键稳定性的参数，键角是描述分子空间结构的参数。一般来说，如果知道分子中的键角，这个分子的空间结构就确定了。
4．键能与化学反应的能量变化关系：
(1)化学反应过程中，旧键断裂吸收的总能量大于新键形成所放出的总能量，则反应为吸热反应，吸热反应使反应体系的能量增加，故规定反应的热量变化ΔH为“＋”。
化学反应过程中，旧键断裂所吸收的总能量小于新键形成放出的总能量，则反应为放热反应，放热反应使反应体系的能量降低，故规定反应的热量变化ΔH为“－”。
(2)利用键能计算反应的热量变化：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。
状元随笔 认识键参数的几个误区
(1)键长和键角共同决定分子的空间结构。
(2)键长不是成键两原子的原子半径之和，而是小于其半径之和。
(3)键能越大，一般键长越短，分子越稳定。
素养形成
1.下列关于σ键和π键的说法正确的是( )
A.σ键是以“头碰头”方式形成的共价键，π键是以“肩并肩”方式形成的共价键
B． 描述的是π键的形成过程
C．原子轨道以“头碰头”方式相互重叠比以“肩并肩”方式相互重叠的程度小，所以σ键比π键活泼
D． 可以表示N2分子中σ键和π键存在的情况
答案：A
解析：共价键的分类依据有多种，不同的分类依据可以得到不同的分类结果，从原子轨道的相互重叠方式来看，如果两个原子的成键轨道沿键轴方向以“头碰头”方式相互重叠，这样形成的共价键为σ键，如果两个原子的成键轨道以“肩并肩”方式相互重叠，这样形成的共价键称为π键，A项正确；B项中描述的是“头碰头”方式的相互重叠，所以形成的是σ键，B项错误；σ键的相互重叠程度大于π键，所以σ键更稳定，C项错误；考虑到σ键和π键的相互重叠方式，中间位置形成的是σ键，其他位置形成的是π键，D项错误。
2．下列说法中正确的是( )
A．分子中键能越大，键长越短，则分子越稳定
B．只有非金属原子之间才能形成共价键
C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°
D．H—O键键能为463 kJ·mol－1，即18 g水分子生成H2和O2时，放出能量为(2×463) kJ
答案：A
解析：在分子中键能越大，结合力就越强，键长应越短，分子越稳定，所以A正确；B中有些不活泼金属形成的化学键可能是共价键；C中水分子的两个O—H键的键角小于180°，其分子结构式虽为H—O—H，但不能表示分子真正的空间结构；D中给出H—O键的键能是破坏1 mol H—O键所吸收的能量，在H2O分子中有两个H—O键，应吸收能量2×463 kJ，而当H、O形成H2和O2在成键时需放出能量，应是其键能及其化学计量数的乘积，所以反应放出的能量应是它们的代数和，故D错误。
3．气态N4分子结构如右图所示。已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，根据以上信息和数据，判断下列说法正确的是( )
A．N4属于一种新型的化合物
B．N4分子中存在非极性键
C．N4分子中N—N键角为109°28′
D．1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量
答案：B
解析：N4是由氮元素形成的一种单质，A错误；氮元素为活泼非金属元素，氮元素与氮元素之间形成的是非极性键，B正确；N4是正四面体结构，键角为60°，C错误；已知断裂1 mol N—N键吸收167 kJ热量，生成1 mol N≡N键放出942 kJ热量，则转变成N2将放出882 kJ热量，D错误。
4．下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是( )
A．H2O2：H—O===O—H
B．CH3COOOH：
C．CH4S：
D．SiHCl3：
答案：A
解析：由共价键的饱和性可知：C、Si均形成4个共价键，H形成1个共价键，O、S均形成2个共价键。A项中O原子之间不可能形成双键，B项是过氧乙酸，含有过氧键“O—O”，C项相当于S取代了CH3OH中的氧原子，D项中Si原子形成4个共价键。
5．下列物质中，σ键和π键数目相等的是：________；σ键数目小于π键数目的是________；σ键和π键数目之比为2∶1的是________。
A．丙烯氰 CH2===CH—C≡N
B．N≡C—C≡N
C．丙烯酸：CH2===CH—COOH
D．乙烯基乙炔：
E. 羰基硫：COS
E
B
A
6．某些共价键的键能数据如下表(单位：)：
(1)把1 mol Cl2(g)分解为气态原子时，需要________(填“吸收”或“放出”)________kJ能量。
(2)由表中所列化学键形成的单质分子中，最稳定的是________，最不稳定的是________；形成的化合物分子中最稳定的是________。
(3)试通过键能数据估算下列反应的反应热：
H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH＝_____________。
共价键 H—H Cl—Cl Br—Br H—Cl H—I
键能 436 243 193 432 298
共价键 I—I N≡N H—O H—N
键能 151 946 463 393
吸收
243
N2
I2
H2O
－185 kJ·mol－1
解析：(1)键能是指气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。新键形成释放能量，则旧键断裂吸收能量，根据能量守恒定律，断开1 mol Cl—Cl键吸收的能量等于形成1 mol Cl—Cl键释放的能量。
(2)键能越大，化学键越牢固，越不容易断裂，化学性质越稳定，因此最稳定的单质为N2；最不稳定的单质是I2，最稳定的化合物是H2O，最不稳定的化合物是HI。
(3)ΔH＝反应物键能之和－生成物键能之和＝(436＋243－2×432)kJ·mol－1＝－185 kJ·mol－1。(共29张PPT)
第二章 章末共享专题
微专题一
微专题二
微专题一
微专题一 分子的空间结构及判断方法
1．用价层电子对互斥理论判断
价层电子对互斥模型说明价层电子对的排斥作用对分子空间结构的影响，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致。
(2)当中心原子有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不一致。
(3)若中心原子有孤电子对，根据孤电子对与成键电子对相互排斥规律：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。随着孤电子对数目的增多，成健电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。如CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。
2．用键角判断
分子的空间结构和键角的关系如下表所示：
分子类型 分子的空间结构 键角 键的极性 分子极性 实例
A2 直线形(对称) 非极性键 非极性 H2、O2、N2等
AB 直线形(非对称) 极性键 极性 HX、CO、NO等
ABA 直线形(对称) 180° 极性键 非极性 CO2、CS2等
V形(不对称) 极性键 极性 H2O、H2S等
AB3 平面三角形(对称) 120° 极性键 非极性 BF3、SO3等
三角锥形(不对称) 极性键 极性 NH3、PCl3等
AB4 正四面体形(对称) 109°28′ 极性键 非极性 CH4、CCl4等
3.用杂化轨道理论判断
杂化 类型 杂化轨 道数目 杂化轨道间夹角 分子空间结构 实例
sp 2 180° 直线形 BeCl2、CH≡CH
sp2 3 120° 平面三角形 BF3、BCl3
sp3 4 109°28′ 正四面体形 CH4、CCl4
[微训练一]
1．下列物质中，分子的空间结构与水分子相同的是( )
A．CO2 B．H2S
C．PCl3 D．SiCl4
答案：B
解析：水分子的空间结构为V形，根据等电子原理可知，H2S与H2O的结构相似，H2S的空间结构也为V形。
2．已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的空间结构为( )
A．直线形 B．平面正方形
C．正四面体形 D．正八面体形
答案：C
解析：通过sp3杂化可得到呈正四面体形的4个sp3杂化轨道，与4个Cl－形成4个配位键，故[ZnCl4]2－为正四面体形。
3．氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是( )
A．三角锥形、sp3 B．V形、sp2
C．平面三角形、sp2 D．三角锥形、sp2
答案：A
解析：SOCl2分子中硫原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋×(6－2×1－2)＝4，故S原子采取sp3杂化，由于孤电子对占据一个杂化轨道，所以分子的空间结构为三角锥形。
4．下列关于价层电子对互斥理论及杂化轨道理论的叙述不正确的是( )
A．价层电子对互斥理论将分子分成两类：中心原子有孤电子对的和无孤电子对的
B．价层电子对互斥理论既适用于单质分子，也适用于化合物分子
C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化形成的一组能量相近的新轨道
D．AB2型共价化合物的中心原子A采取的杂化方式可能不同
答案：B
解析：在VSEPR理论中，将分子分成了含孤电子对与不含孤电子对两种情况，显然分子的VSEPR模型与立体构型可能相同(不含孤电子对的情况下)，也可能不同(含孤电子对的情况下)，A项正确；VSEPR模型的研究对象仅限于化合物分子，不适用单质分子，B项错误；C项明显正确；AB2型共价化合物由于其中心原子具有的孤电子对数和σ键电子对数可能不同，则其采取的杂化方式也可能不同，D项正确。
5．20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥理论(简称VSEPR模型)，用于预测简单分子空间结构。其要点可以概括为
Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间；
Ⅱ.分子的空间结构是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对；
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序：
ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力；
ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力；
ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；
ⅳ.其他。
请仔细阅读上述内容，回答下列问题：
(1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表。
(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：_______________________________________。
(3)H2O分子的空间结构为________，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因：__________________________________________________________ ______________________________________________________________________。
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S、O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构_________，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
CO2属于AX2E0型分子，n＋m＝2，故为直线形
V形
水分子属于AX2E2型分子，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体形，价层电子对之间的键角均为109°28′。根据Ⅲ中的ⅰ，应有∠H—O—H<109°28′
四面体形
>
n＋m 2
VSEPR理想模型 正四面体形
价层电子对之间的理想键角 109°28′
直线形
180°
解析：VSEPR模型的判断方法：在分子中，当n＋m＝2且不存在孤电子对时为直线形分子；当n＋m＝3时，如果没有孤电子对时为平面三角形，如果有孤电子对时为V形；当n＋m＝4时，如果没有孤电子对时为正四面体形，如果有两对孤电子对时为V形。水分子中n＋m＝4，且有两对孤电子对，所以是V形结构，又由于孤电子对的作用力强于成键的共用电子对，所以其键角小于109°28′。SO2Cl2和SO2F2中的硫原子是中心原子，此时n＋m＝4且没有孤电子对，所以它应为四面体形，但由于原子种类不同，所以不是正四面体形。
微专题二
微专题二 氢键和分子间作用力对物质性质的影响
一、范德华力对物质性质的影响
1．范德华力及特点
(1)范德华力的存在：
由气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态(在这个过程中，气体分子间的距离不断缩小，并由不规则运动的混乱状态转变成为有规则的排列状态)的事实可以证明分子间存在着相互作用，即分子间存在范德华力。
(2)范德华力的强弱：
范德华力是分子间的一种微弱的相互作用力，约比化学键键能小1～2个数量级。
(3)范德华力的特点：
没有饱和性和方向性，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。
2．影响范德华力的因素：主要因素为分子的相对分子质量和分子的极性等
(1)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。
(2)分子的极性越强，分子间作用力越大。
例如，分子间作用力的大小关系：F23．范德华力对物质性质的影响
(1)范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点I2>Br2>Cl2>F2，HCl②组成相似、相对分子质量相近的物质，分子的极性越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点CO>N2(CO为极性分子)；又如有机物的同分异构体中，通常支链越多，分子对称性越好，分子极性越小，物质的熔、沸点越低(沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷)。
(2)溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。
二、氢键对物质性质的影响
1．氢键的表示方法
分子间的氢键通常用“X—H…Y”来表示，式中X、Y为N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示氢键。例如，HF分子间的氢键可以表示为“F—H…F—H…”，即：
2．氢键的性质
(1)氢键具有饱和性和方向性。
(2)粒子间作用强弱关系：化学键>氢键>范德华力。
(3)与H原子结合的X原子的电负性越强，形成氢键时氢键的作用就越大。
3．氢键对物质性质的影响
(1)对物质熔、沸点的影响
①某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，氢键会使同族氢化物沸点反常，如沸点：H2O>H2Te>H2Se>H2S。
②氢键分为分子间氢键和分子内氢键，分子间氢键对物质性质的影响大于分子内氢键。如熔、沸点：
(2)对物质密度的影响：氢键的存在会使某物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。
(3)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就相对小，如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能与水以任意比混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。
(4)氢键对物质结构的影响：氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构使体积膨胀。
[微训练二]
1．下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )
A．在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2
B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C．F2、Cl2、Br2、I2的溶、沸点逐渐升高
D.、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高
答案：B
解析：A项，N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2；B项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关，而与分子间作用力无关；C项，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点逐渐升高；D项，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高，在烷烃的同分异构体中，支链越多，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷。
2．下列事实不能用氢键来解释的是( )
A．冰的密度比水小，能浮在水面上
B．NH2—NH2水溶性大于CH3—CH3
C．邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛
D．H2O的分解温度比H2S高得多
答案：D
3．下列事实不能用氢键进行解释的是( )
A．乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体，但乙酸的沸点高于甲酸甲酯
B．氨气易液化，而氮气不容易液化
C．蛋白质分子中碱基可相互配对
D．HF的热稳定性比H2O强
答案：D
解析：乙酸与甲酸甲酯互为同分异构体，但乙酸分子间可形成氢键，所以沸点高，A不符合题意；氨气形成分子之间的氢键，所以容易液化，而氮气分子之间则没有氢键，所以难被液化，B不符合题意；蛋白质分子中碱基可相互配对就是通过形成氢键完成的，C不符合题意；HF的热稳定性比H2O强，是因为HF分子中H－F键更稳定，D符合题意。
4．构成物质的微粒种类及相互间的作用力是决定物质表现出何种性质的主要因素。
(1)三氯化铁常温下为固体，熔点为282 ℃，沸点为315 ℃，在300 ℃以上易升华。易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体中存在的微粒间的作用力有_______________。
(2)氢键作用常表示为A—H…B，其中A、B为电负性很强的一类原子，如________(列举三种)。X、Y两种物质和部分物质性质如下表，二者物质性质有差异的主要原因是_____________________________________。
共价键、范德华力
N、O、F
X物质形成分子内氢键，Y物质形成分子间氢键
解析：(1)由三氯化铁的物理性质可知，三氯化铁为分子晶体，作用力有共价键和范德华力。(2)N、O、F是容易形成氢键的原子，从分子结构看出，X物质可形成分子内氢键，Y物质可形成分子间氢键，分子间氢键对物质物理性质影响较大。
代号 结构简式 水中溶解度/g(25 ℃) 熔点/℃ 沸点/℃
X 0.2 45 100
Y 1.7 114 295
5.水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)，使水分子彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体—冰。其结构示意图如下图所示。
(1)1 mol冰中有________ mol “氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：________________。
(3)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系为_______，判断的依据是_______________________________ _______________________________________________。
2
2H2O H3O＋＋OH－
x>z>y
水中存在氢键，其沸点最高，Mr(H2Se)> Mr(H2S)，故H2Se的分子间作用力大于H2S，其沸点高于H2S
解析：由冰的结构示意图可观察到每个水分子与周围4个水分子形成氢键，而每个氢键为两个水分子共有，所以1 mol冰中含有的氢键为：4× mol＝2 mol；水电离产生OH－(含有10个电子)，则与其电子数相同的粒子为H3O＋(含有10个电子)，电离方程式为：2H2O H3O＋＋OH－。因为H2O中存在氢键，其熔、沸点最高。
