第4节 分子间作用力
基础过关练
题组一 范德华力
1.下列关于范德华力的叙述正确的是( )
A.是一种较弱的化学键
B.分子间存在的较强的相互作用
C.直接影响所有物质的熔、沸点
D.稀有气体的分子间存在范德华力
2.下列选项中,所列出的物质性质差异主要受范德华力大小影响的是( )
A.HF的沸点比HCl的高
B.氧化镁的熔点高于氯化钠
C.H2O的分解温度比H2S的高
D.常温下Br2为液体而I2为固体
3.下列有关范德华力的强弱比较正确的是( )
A.CH4>CH3CH3
B.CH3CH2CH2CH2CH3>
C.SO2D.>
题组二 氢键
4.下列现象不能用氢键解释的是( )
A.氨易液化
B.HF比HCl分子更稳定
C.水在常温下呈液态
D.HI的沸点小于HF
5.(易错题)下列说法中,正确的是( )
A.NH2—NH2水溶性小于CH3—CH3
B.氢键(X—H…Y)中三原子在一条直线上时,作用力最强
C.H2O的热稳定性比H2S强是因为水分子间存在氢键
D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键
6.已知各种硝基苯酚的性质如表:
名称 结构式 溶解度 (g/100 g 水,25 ℃) 熔点/ ℃ 沸点/ ℃
邻硝基 苯酚 0.2 45 100
间硝基 苯酚 1.4 96 194
对硝基 苯酚 1.7 114 295
下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是( )
A.邻硝基苯酚形成分子内氢键,使其熔、沸点低于间硝基苯酚、对硝基苯酚
B.间硝基苯酚分子间能形成氢键,也能与水分子形成氢键
C.对硝基苯酚分子间能形成氢键,使其熔、沸点较高
D.三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键,所以在水中的溶解度小
7.下列几种氢键:①O—H…O,②N—H…N,③F—H…F,④O—H…N,按氢键从强到弱的顺序排列正确的是( )
A.③>①>④>② B.①>②>③>④
C.③>②>①>④ D.①>④>③>②
8.下列物质的性质或数据与氢键无关的是( )
A.水的沸点高于硫化氢
B.邻羟基苯甲酸()的熔点为159 ℃,对羟基苯甲酸()的熔点为213 ℃
C.乙醇可与水以任意比互溶
D.HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
9.下列关于分子的性质的说法中,正确的是( )
A.H2O的沸点比HF的沸点高,是由于H2O中氢键键能较大
B.液态氟化氢中HF分子之间形成氢键,可写为(HF)n,则NO2分子间也因氢键而聚合形成N2O4
C.SF6为正八面体结构,该物质可能易溶于苯,难溶于水
D.物质的沸点:HFHCl>HBr>HI
题组三 范德华力、氢键、化学键的比较
10.下列物质的变化,仅破坏范德华力的是( )
A.碘单质的升华
B.NaCl溶于水
C.将水加热变为水蒸气
D.NH4Cl受热分解
11.国家速滑馆“冰丝带”中的冰场是冬奥史上“最快冰面”,冰层表面结构如图所示。下列有关说法错误的是( )
A.冰融化是吸热的熵增过程
B.第一层固态冰中,水分子间通过氢键形成空间网状结构,密度比液态水小
C.固态水分子之间的化学键较强,“准液体”水分子之间的化学键较弱
D.当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键断裂,产生“流动性的水分子”,使冰面变滑
12.下列变化需克服相同类型作用力的是( )
A.碘和干冰的升华
B.Na2O2和SiO2的熔化
C.氯化氢和氯化钾的溶解
D.溴的汽化和NH4Cl受热分解
13.下列对有关事实的解释不正确的是( )
选项 事实 解释
A 水的沸点比硫化氢的沸点高 水分子间形成氢键
B 在CS2中的溶解度:CCl4>H2O CS2、CCl4为非极性分子,而H2O为极性分子
C 用质谱仪检测乙酸时,谱图出现了质荷比为120的峰 两个乙酸分子通过范德华力形成了二聚体
D 稳定性: [Cu(H2O)4]2+<[Cu(NH3)4]2+ N的电负性小于O的电负性
能力提升练
题组一 范德华力与氢键
1.下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是( )
A.范德华力比氢键的作用还要弱
B.物质的物理性质只与范德华力有关
C.范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关
D.任何物质中都存在范德华力,而含有N、O、F的分子中易形成氢键
2.(不定项)正硼酸(H3BO3)是一种片层状结构的白色晶体,层内的H3BO3分子通过氢键相连(如图所示)。下列有关说法正确的是( )
A.在H3BO3分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构
B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
C.1 mol H3BO3的晶体中有6 mol极性共价键
D.1 mol H3BO3的晶体中有3 mol氢键
3.氢气是清洁能源之一,解决氢气的储存问题是当今科学界需要攻克的课题。C16S8是新型环烯类储氢材料,利用物理吸附的方法来储存氢分子,其分子结构如图所示。下列相关说法正确的是( )
A.C16S8的熔点由所含化学键的键能决定
B.C16S8完全燃烧的产物均为极性分子
C.分子中的σ键和π键的数目之比为4∶1
D.C16S8储氢时与H2间的作用力为氢键
题组二 分子结构与物质性质
4.下列与分子性质有关的说法中,正确的是( )
A.邻硝基苯酚()的沸点高于对硝基苯酚()是因为后者形成了分子间氢键
B.HOOC—CF2—COOH的酸性强于HOOC—CH2—COOH是因为F的电负性大,使—COOH中O—H的极性大
C.C的电负性强于Si,所以CH4的熔、沸点高于SiH4
D.尿素[CO(NH2)2]不溶于水,易溶于有机溶剂
5.(不定项)下列两组命题中,M组命题能用N组命题加以解释的是( )
选项 M组 N组
A H2O的稳定性大于H2S H2O的分子间作用力更大
B 的沸点高于 因为分子间范德华力更大
C 金属具有导热性 当金属中存在温度差时,“自由电子”碰撞金属阳离子将能量进行传递
D 过氧化氢分子是极性分子 过氧化氢分子中只含有极性键
6.甲醛是危害人类的无形杀手,是一种重要的工业原料。
(1)甲醛()在Ni的催化作用下加氢可制得甲醇(CH3OH)。甲醛与甲醇相比, 的沸点高,主要原因是
。(2)甲醛分子的空间结构为 ,其分子内的氧、碳、氢原子间形成的键角 (填“大于”“等于”或“小于”)甲醇分子内的O—C—H键角。
(3)甲醛分子是 (填“极性分子”或“非极性分子”),它可由CO与H2在一定条件下反应合成。CO与N2的结构相似,一个CO分子内π键的个数为 ,基态氧原子的价电子排布式是 。
7.科学家正在研究温室气体CH4和CO2的转化和利用。
(1)下列关于CH4和CO2的说法正确的是 (填字母)。
a.固态CO2升华时破坏的是范德华力
b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子
c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2
d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
(2)在Ni催化作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有 mol σ键。
(3)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。
分子 分子直 径/nm 分子与H2O的 结合能E/(kJ·mol-1)
CH4 0.436 16.40
CO2 0.512 29.91
①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是 。
②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是
。
8.如图为ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族元素简单氢化物的沸点随周期数的递变趋势。
分析图像回答下列问题:
解释ⅤA族元素氢化物沸点变化的趋势:
。推测CH4与SiH4的沸点大小:CH4 SiH4(填“>”或“<”)。
接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出的相对分子质量大一些,原因是
。
(3)H2Se常用于制备半导体材料,H2Se与足量的Cl2加热反应可得到SeCl4,写出该反应的化学方程式 。通过 的实验分析方法可测出SeCl4的键长、键角信息。
答案与分层梯度式解析
第4节 分子间作用力
基础过关练
1.D 范德华力是分子间存在的较弱的相互作用,它不是化学键且比化学键弱得多,只能影响由分子构成的物质的熔、沸点;稀有气体的分子为单原子分子,分子之间存在范德华力;故选D。
2.D HF的沸点比HCl的高是因为HF分子间存在氢键,A不符合题意;MgO的熔点高于NaCl,是因为Mg2+的半径小于Na+,O2-的半径小于Cl-,Mg2+和O2-所带电荷数较多,离子键较强,B不符合题意;H2O的分解温度比H2S的高是因为H—O键的键能大于H—S键的键能,C不符合题意;常温下Br2为液体而I2为固体,是因为Br2和I2的分子组成和结构相似,Br2的相对分子质量小于I2,I2的范德华力大于Br2,I2的熔、沸点高于Br2,D符合题意。
3.B CH4和CH3CH3的组成和结构类似,CH3CH3的相对分子质量比CH4大,CH3CH3分子间的范德华力大于CH4,A错误;CH3CH2CH2CH2CH3和互为同分异构体,相对分子质量相同,后者的支链比前者多,前者的范德华力大于后者,B正确;SO2的相对分子质量大于CO2,且SO2是极性分子,CO2是非极性分子,故SO2分子间的范德华力大于CO2,C错误;对二甲苯的极性小于邻二甲苯,则对二甲苯分子间的范德华力小于邻二甲苯,D错误。
4.B HF比HCl分子更稳定,是因为H—F键的键能比H—Cl键大,与氢键无关,B符合题意。
5.B NH2—NH2能与水分子形成氢键,而CH3—CH3不能,故前者在水中的溶解度大于后者,A错误;氢键(X—H…Y)中三原子在一条直线上时,作用力最强,B正确;H2O的热稳定性比H2S强是因为H2O分子中H—O键的键能比H2S分子中H—S键的键能大,C错误;形成氢键X—H…Y的X、Y都必须是电负性大的原子,碳原子电负性较小,甲烷分子与水分子不能形成氢键,D错误。
归纳总结
影响物质溶解性的因素
(1)外界条件——温度、压强等。
(2)分子结构——“相似相溶”规律。
(3)如果溶剂和溶质分子间存在氢键,其溶解度增大。
(4)溶质与溶剂发生反应可增大其溶解度。
6.D 邻硝基苯酚能形成分子内氢键,使其熔、沸点降低,间硝基苯酚、对硝基苯酚能形成分子间氢键,使其熔、沸点升高,三种硝基苯酚都可以与水分子形成氢键,故A、B、C项正确,D项不正确。
7.A 元素的电负性越大,形成的氢键越强,电负性F>O>N,则氢键从强到弱的顺序是③>①>④>②。
8.D H2O分子之间可以形成氢键,H2S分子间不能形成氢键,所以水的沸点比硫化氢的沸点高,与氢键有关,A不符合题意;邻羟基苯甲酸形成分子内氢键,对羟基苯甲酸形成分子间氢键,所以对羟基苯甲酸熔点高于邻羟基苯甲酸,B不符合题意;乙醇分子中含有羟基,可以与水分子形成分子间氢键,从而增大了乙醇在水中的溶解度,使其能与水以任意比互溶,C不符合题意;HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多的原因是H—F键的键能比H—Cl键的大,与氢键无关,D符合题意。
9.C 1个H2O分子平均能形成2个氢键,而1个HF分子平均只能形成1个氢键,氢键越多,物质熔、沸点越高,A错误;NO2分子间不存在氢键,B错误;SF6为正八面体结构,为非极性分子,可能易溶于苯,难溶于水,C正确;HF分子之间存在氢键,HF的沸点比HI的高,D错误。
10.A A项,碘单质是由分子构成的,升华时仅破坏范德华力;B项,
NaCl是由Na+和Cl-构成的,溶于水时破坏了离子键;C项,水分子间存在氢键,液态水变成水蒸气,破坏了氢键和范德华力;D项,NH4Cl是由N和Cl-构成的,其受热分解,既破坏了离子键又破坏了共价键;故选A。
11.C 冰融化时吸收热量,为熵增过程,故A正确;第一层固态冰中,每个水分子与周围的4个水分子通过氢键相连接,从而形成空间网状结构,由于固态冰分子间距离比液态水大,所以其密度比液态水小,故B正确;固态水分子之间、“准液体”水分子之间都不存在化学键,只存在分子间作用力(含氢键),故C错误;当高于一定温度时,“准液体”中的水分子与下层冰连接的氢键被破坏,使一部分水分子能够自由移动,从而产生“流动性的水分子”,使冰面变滑,故D正确。
12.A I2和干冰的升华都需要克服范德华力,A符合题意;Na2O2的熔化克服离子键,SiO2中只存在Si—O键,熔化时克服共价键,B不符合题意;HCl的溶解克服共价键,KCl的溶解克服离子键,C不符合题意;Br2的汽化克服范德华力,NH4Cl受热分解克服离子键和共价键,D不符合题意。
13.C 由于H2O分子间能形成氢键,H2S分子间不能形成氢键,因此H2O的沸点比H2S的沸点高,A正确;CS2、CCl4为非极性分子,而H2O为极性分子,根据“相似相溶”规律,在CS2中的溶解度:CCl4>H2O,B正确;两个乙酸分子通过氢键形成了二聚体,使质谱图中出现质荷比为120的峰,C错误;因为电负性N能力提升练
1.A 范德华力的作用弱于氢键,A正确;物质的物理性质与范德华力、氢键等有关,B错误;范德华力的强弱与相对分子质量、分子极性等有关,氢键的强弱主要与形成氢键的原子的电负性有关,C错误;由分子组成的物质中才存在范德华力,D错误。
2.CD H3BO3分子中B原子和H原子最外层都不满足8电子稳定结构,A错误;H3BO3分子的稳定性与分子内的B—O、H—O键有关,与氢键无关,B错误;1 mol H3BO3的晶体中有3 mol B—O键和3 mol O—H键,则1 mol H3BO3的晶体中有6 mol极性共价键,C正确;1个H3BO3分子形成6个氢键,1个氢键为2个H3BO3分子共用,因此含有1 mol H3BO3分子的晶体中有3 mol氢键,D正确。
3.C C16S8的熔点由范德华力的大小决定,故A错误;C16S8完全燃烧的产物为CO2和SO2,CO2为非极性分子,SO2为极性分子,故B错误;由分子结构可知,一个C16S8分子中σ键和π键的数目之比为4∶1,故C正确;C16S8分子中没有能形成氢键的原子,则C16S8储氢时与H2之间的作用力是范德华力,故D错误。
4.B 邻硝基苯酚()的沸点低于对硝基苯酚()是因为后者易形成分子间氢键,前者易形成分子内氢键,故A错误;HOOC—CF2—COOH的酸性强于HOOC—CH2—COOH是因为F的电负性大,使HOOC—CF2—COOH的羧基中的O—H的极性更大,故B正确;组成和结构相似的分子(不含氢键)的熔、沸点与相对分子质量有关,相对分子质量越大,其熔、沸点越高,CH4、SiH4的组成和结构相似,CH4的相对分子质量小于SiH4,所以CH4的熔、沸点低于SiH4,故C错误;尿素[CO(NH2)2]是极性分子,易溶于水,故D错误。
5.C 原子半径:OH—S键,故稳定性:H2O>H2S,A错误;易形成分子间氢键,熔、沸点较高,
易形成分子内氢键,熔、沸点较低,故的沸点高于,B错误;金属具有导热性是因为当金属中存在温度差时,“自由电子”碰撞金属阳离子将能量进行传递,C正确;H2O2分子是极性分子,但是H2O2分子中含有极性键和非极性键,D错误。
6.答案 (1)甲醇 甲醇分子间形成了氢键,甲醛分子间不能形成氢键 (2)平面三角形 大于 (3)极性分子 2 2s22p4
解析 (1)甲醇分子中存在O—H键,分子间能形成氢键,而甲醛分子间不能形成氢键,故甲醇的沸点较高。
(2)甲醛分子中C原子的杂化方式为sp2,空间结构为平面三角形。
(3)甲醛分子中正、负电荷的重心不重合,为极性分子;每个CO分子中有一个σ键和两个π键;基态氧原子的价电子排布式为2s22p4。
7.答案 (1)ad (2)8 (3)①氢键、范德华力 ②CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径,且与H2O的结合能大于CH4
解析 (1)固态CO2中不存在氢键,升华时只破坏范德华力,a正确;CH4分子是正四面体结构,为非极性分子,b错误;CH4、CO2的熔、沸点与共价键的键能无关,c错误;CH4为正四面体结构,碳原子的杂化类型是sp3,CO2为直线形结构,碳原子的杂化类型是sp,d正确。
(2)1个CO分子中存在1个σ键,而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键,则1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。
(3)①“可燃冰”中存在范德华力,水分子间还存在氢键。②CO2与H2O的结合能大于CH4与H2O的结合能,且CO2的分子直径小于笼状结构的空腔直径,所以可以实现用CO2置换CH4的设想。
8.答案 (1)NH3分子间可以形成氢键,导致其沸点反常升高,而PH3、AsH3、SbH3、BiH3不能形成分子间氢键,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高 <
(2)接近水的沸点的水蒸气中水分子因氢键形成“缔合分子”
(3)H2Se+3Cl2 SeCl4+2HCl X射线衍射
解析 (1)CH4和SiH4均不能形成分子间氢键,SiH4的相对分子质量大于CH4,所以SiH4的范德华力大于CH4,沸点:CH4(3)H2Se与足量的Cl2加热反应生成SeCl4和HCl,化学方程式为H2Se+3Cl2 SeCl4+2HCl。通过X射线衍射的实验分析方法可测出SeCl4的键长、键角信息。
2(共21张PPT)
必备知识 清单破
知识点 1 范德华力与物质性质
第4节 分子间作用力
1.分子间作用力:分子之间存在着多种相互作用,人们将这些作用统称为分子间作用力。
2.范德华力
(1)概念
范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力,它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和
液态)存在。
(2)特征
①范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多。
②范德华力没有饱和性和方向性。
(3)影响因素
①分子的极性越大,范德华力越大。
②一般来说,分子结构和组成相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增强。
(4)对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。范德华力越强,物质的熔点、沸点越
高。
1.氢键
(1)概念
当一个水分子中的氢原子和另一个水分子中的氧原子接近时,带部分正电荷的氢原子允许带部分负电荷的氧原子充分接近它,并产生静电作用形成氢键。如水分子间的氢键示意图:
知识点 2 氢键与物质性质
(2)表示形式
①通常用X—H…Y表示氢键,其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合,式中X和Y表示
F、O、N等元素。
②H和Y原子核间的距离比范德华半径之和小,但比共价键键长大得多。
③氢键的作用能是指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。
知识链接 能形成氢键的元素有N、O、F等,所以氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F
键的物质中。
2.氢键形成的条件
(1)氢原子位于X原子和Y原子之间。
(2)X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用。
3.氢键的存在
氢键既可以存在于分子之间(如水中O—H…O),也可以存在于分子内部(如 )。
4.氢键对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响
①分子间存在氢键时,物质在熔化或汽化时,除破坏范德华力外,还需要破坏分子间的氢键,需
要更多的能量,所以存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
例如:ⅤA~ⅦA族元素的氢化物中,NH3、H2O和HF各自的分子间形成了氢键,其熔、沸
点反常,如图所示。
②形成分子内氢键的有机物,其熔、沸点比形成分子间氢键的物质的低,如熔、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,则溶质在该溶剂中的溶解度增大。由于氨分子与水分子间能形成氢键,NH3能与水反应,且都是极性分子,所以NH3极易溶于水。低级的醇可溶于水,与
其分子能与水分子形成氢键有关。
(3)氢键的存在引起密度的变化
由于水分子之间存在氢键,水结冰时体积变大而密度变小;冰融化成水时,体积减小而密度
变大。在接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”,形成“缔合分
子”,导致这种水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大。
知识辨析
1.分子间作用力是化学键的一种,这种说法正确吗
2.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱,是因为分子间作用力依次减弱,这种说法正确吗
3.水分解以及水的三态变化,水分子中的化学键都被破坏,这种说法正确吗
4.Cl2、Br2、I2在常温常压下分别为气态、液态和固态,是因为分子间作用力逐渐增大,这种说
法正确吗
5.水结冰时体积膨胀,密度减小,这种说法正确吗
6.含氢原子的物质之间均可形成氢键,这种说法正确吗
7.室温下,在水中的溶解度:丙三醇>苯酚>1-氯丁烷,这种说法正确吗
一语破的
1.不正确。分子间作用力比化学键弱得多,不属于化学键。
2.不正确。分子的稳定性与化学键有关,分子间作用力只影响物质的物理性质。
3.不正确。水分解分子内的化学键被破坏,水的三态变化破坏的是分子间作用力。
4.正确。Cl2、Br2、I2相对分子质量逐渐增大,熔、沸点逐渐升高,在常温常压下分别为气态、
液态和固态。
5.正确。冰的密度比水小是由于水分子间存在氢键,氢键使冰中水分子间形成孔穴造成冰晶
体的微观空间存在空隙,而使得冰的体积膨胀、密度减小。
6.不正确。含氢原子的物质之间不一定能形成氢键,如甲烷分子间不存在氢键。
7.正确。1个丙三醇分子中含有3个羟基,更易与水分子形成氢键,苯酚微溶于水,1-氯丁烷难
溶于水,所以室温下,在水中的溶解度:丙三醇>苯酚>1-氯丁烷。
关键能力 定点破
定点 1 范德华力、氢键与共价键的比较
范德华力 氢键 共价键
作用微粒 分子 已经与电负性很大的
元素原子形成共价键
的氢原子与电负性很
大的元素原子间 原子
特征 无方向性和饱和性 有一定的方向性和饱
和性 有方向性和饱和性
强度 共价键>氢键,共价键>范德华力 影响强度 的因素 ①随着分子极性的增
大而增大 ②一般组成和结构相
似的分子,相对分子
质量越大,范德华力
越大 对于X—H…Y,X、Y
的电负性越大,原子
的半径越小,氢键越
强 一般成键原子半径越
小,键长越短,键能越
大,共价键越稳定
对物质性 质的影响 一般组成和结构相似
的分子,随相对分子质量的增大,熔、沸点升高,如熔、沸点:F2在,使物质的熔、沸
点升高,在水中的溶
解度增大,如熔、沸
点:H2O>H2S,HF>HCl,
NH3>PH3 ②分子内氢键使物质
的熔、沸点降低 影响分子的稳定性,
共价键键能越大,分
子稳定性越强
情境探究
素养 证据推理与模型认知——认识大π键及其应用
学科素养 情境破
经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。
R中阴离子 中有相互平行的p轨道,它们重叠在一起构成一个整体,p电子在多个原子间运
动形成π型化学键,这种不局限在两个原子之间的π键称为离域π键或共轭大π键,简称大π
键。
(1)图示
(2)大π键表示的方法为
m为平行p轨道的数目,n为平行p轨道里的电子数,且总电子数小于轨道数的2倍,即n<2m。如
苯分子中大π键可表示为 。
问题1 根据上述材料,分析形成大π键的条件(从中心原子的杂化方式、参与形成大π键的原
子是否在一个平面上和形成大π键的原子轨道的位置关系三个方面考虑)。
提示 ①中心原子杂化方式:sp或sp2;
②参与形成大π键的多个原子应在同一个平面上;
③每个原子可提供一个相互平行并垂直于该平面的p轨道。
问题2 用 表示下列物质的大π键。
提示 萘: ;吡啶: 。
问题3 SO3的结构如图,用 表示SO3的大π键。
提示 SO3的π电子数=24-(3+6)×2=6,大π键可表示为 。
典例呈现
例题 吡咯和卟吩都是平面形分子。已知处于同一平面的多原子分子中如有相互平行的p轨
道,p轨道电子在多个原子间运动形成不局限在两个原子之间的π型化学键,称为离域π键,表示
为 ,m是成键原子数,n是成键电子数。下列说法错误的是 ( )
D
A.电负性:N>C>H
B.吡咯中C原子的杂化方式为sp2
C.吡咯中存在离域π键
D.肼(H2N—NH2)分子中也存在离域π键
素养解读 本题以吡咯和卟吩为情境素材,考查陌生物质中原子杂化轨道类型的判断,离域π
键的判断等,提升学生学以致用的能力,培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
信息提取 吡咯中C原子上有3个价电子对;H2N—NH2分子中都是共价单键。
解题思路 电负性:N>C>H,故A正确;吡咯中的C原子都采用sp2杂化,故B正确;吡咯分子中环
上每一个碳原子提供1个电子、N原子提供2个电子形成离域π键,该离域π键为 ,故C正确;
H2N—NH2分子中只存在σ键,不存在π键,故D错误。
思维升华
大π键
(1)简介:大π键一般是三个或更多个原子间形成的,是未参与杂化的原子轨道“肩并肩”相互
重叠形成的。
(2)一般判断:对于多电子的粒子,若中心原子的杂化类型是sp3,不可能形成大π键。
(3)示例:
: : N : SO2: O3:
