课件54张PPT。第二讲 分子结构与性质1.了解共价键的形成,能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp,sp2,sp3)。
3.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的立体构型。
4.了解化学键和分子间作用力的区别。
5.了解氢键的存在对物质性质的影响,列举含有氢键的物质。1.共价键类型的判断及强弱比较。
2.共价键、范德华力和氢键对物质性质的影响。
3.杂化轨道类型的判断及利用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论对分子、离子立体构型的判断和解释。一、共价键
1.共价键的本质和特征
共价键的本质是在原子之间形成
(电子云的 )。其特征是共价键具有
和 。共用电子对重叠饱和性方向性2.共价键的类型
σπ极性非极性单双三头碰头肩并肩偏移偏移一对两对三对3.键参数
(1)键能: 原子形成1 mol化学键释放的最低能量,键能越 ,化学键越稳定。
(2)键长:形成共价键的两个原子之间的 ,键长越 ,往往键能越 ,共价键越稳定。
(3)键角:在原子数超过 的分子中,两个共价键之间的夹角,是描述 的重要参数。气态基态大核间距短大2分子立体结构 问题:怎样判断化学键的类型和数目?
提示:(1)只有两原子的电负性相差不大时,才能形成共用电子对,形成共价键,当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时,不会形成共用电子对,这时形成离子键。(2)通过物质的结构式,可以快速有效地判断共价键的种类及数目;判断成键方式时,需掌握:共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。二、分子的立体构型与性质
1.杂化轨道理论
(1)概念:在外界条件的影响下,原子内部
的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化,组合后形成的一组新的原子轨道,叫杂化原子轨道,简称杂化轨道。能量相近(2)杂化轨道类型与分子立体构型234180°120°109°28′直线形BeCl2BF3平面三角形四面体形CH42.分子的极性: 问题: 根据中心原子的最外层电子是否可以判断分子的极性?
提示:分子中的中心原子的最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子的最外层电子若未全部成键,此分子一般为极性分子。如CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键,它们都是非极性分子。而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键,它们都是极性分子。配位键 配位体 空轨道 直线形 平面三角形 5.结构和性质光学 问题:列举配合物在生产和实验中的重要用途。
提示:(1)湿法冶金;(2)分离和提纯;(3)合成具有特殊功能的分子;(4)检验离子的特效试剂;(5)作掩蔽剂;(6)作有机沉淀剂;(7)萃取分离;(8)作催化剂。四、分子间作用力与物质性质
1.概念:物质分子之间 存在的相互作用力,称为分子间作用力。
2.分类:分子间作用力最常见的是
和 。
3.强弱:范德华力 氢键 化学键。
4.范德华力:范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强,物质的熔点、沸点越高,硬度越大。一般来说, 相似的物质,随着 的增加,范德华力逐渐 ,分子的极性越大,范德华力也越大。普遍范德华力氢键<<组成和结构相对分子质量增大5.氢键
(1)形成:已经与 的原子 形成共价键的 (该氢原子几乎
为裸露的质子)与另一个分子中
的原子之间的作用力,称为氢键。
(2)表示方法:A—H…B
说明 ①A、B为电负性很强的原子,一般为N、O、F三种元素的原子。②A、B可以相同,也可以不同。电负性很强氢原子电负性很强(3)特征
具有一定的 性和 性。
(4)分类
氢键包括 氢键和
氢键两种。
(5)分子间氢键对物质性质的影响
主要表现为使物质的熔、沸点 ,对电离和溶解度等产生影响。 方向饱和分子内分子间升高6.相似相溶原理
非极性溶质一般能溶于 ,极性溶质一般能溶于 。如果存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性 。非极性溶剂极性溶剂越好 问题:下列事实均与氢键的形成有关,试分析其中氢键的类型。
(1)冰的硬度比一般的分子晶体的大;(2)甘油的粘度大;(3)邻硝基苯酚20 ℃时在水中的溶解度是对硝基苯酚的0.39倍;(4)邻羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的15.9倍,对羟基苯甲酸的电离常数是苯甲酸的0.44倍;(5)氨气极易溶于水;(6)氟化氢的熔点高于氯化氢。
三点说明:
(1)s轨道与s轨道重叠形成σ键时,电子不是只在两核间运动,而是电子在两核间出现的概率增大。
(2)因s轨道是球形的,故s轨道和s轨道形成σ键时,无方向性。两个s轨道只能形成σ键,不能形成π键。
(3)两个原子间可以只形成σ键,但不能只形成π键。一个关系:键参数与分子性质的关系一个模型:价层电子对互斥模型
(1)价层电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力最 小,体系的能量最低。
(2)孤电子对的排斥力较大。一个规律:同种元素的含氧酸的强弱规律如下:
对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强。
一个公式:运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的立体结构,但要注意判断其价层电子对数,对ABm型分子或离子,其价层电子对数的判断方法为: n=(中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m)/2
氢键应用注意的注意事项:
(1)有氢键的分子间也有范德华力,但有范德华力的分子间不一定有氢键。
(2)一个氢原子只能形成一个氢键,这就是氢键的饱和性。
(3)分子内氢键基本上不影响物质的性质。分子的极性与共价键的极性的关系:问题:某些共价键的键长数据如下表问题:根据表中有关数据,你能推断出影响共 价键
键长的因素主要有哪些?其影响的结果怎样?
必考点:杂化轨道的类型与常见分子的立体构型
一、判断模型:二、判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法:
(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形,则分子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形,则分子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形,则分子的中心原子发生sp杂化。
(2)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′,则分子的中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180°,则分子的中心原子发生sp杂化。
(3)记住常见的一些典型分子中中心原子的杂化方式。【典例1】
元素X和元素Y属于同一主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体,其中X的质量分数为88.9%;元素X和元素Y可以形成两种化合物,在这两种化合物中,X的质量分数分别为50%和60%。(1)确定X、Y两种元素在周期表中的位置。(2)在元素X和元素Y两种元素形成的化合物中,写出X质量分数为50%的化合物的化学式________;该分子的中心原子以sp2杂化,是________分子,分子构型为________。(3)写出X的质量分数为60%的化合物的化学式________________________________________________________________________;
该分子的中心原子以sp2杂化,是________分子,分子构型为________。
(4)由元素氢、X、Y三种元素形成的化合物常见的有两种,其水溶液均呈酸性,试分别写出其分子式________、________,并比较酸性强弱:________。
(5)由氢元素与X元素形成的化合物中,含有非极性键的是________(写分子式),分子构型为V形的是________(写分子式)。
【应用1】
按下列要求写出第二周期非金属元素组成的中性分子的化学式及中心原子的杂化方式,电子对立体构型。
①平面正三角形分子:分子式________,杂化方式是________,电子对立体构型________。
②三角锥形分子:分子式________,杂化方式是________,电子对立体构型________。
③正四面体形分子:分子式________,杂化方式是________,电子对立体构型________。必考点:不同微粒间相互作用的比较
1.三种化学键的比较:2.范德华力、氢键、共价键的比较:【典例2】
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)。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)。
(2)C的氢化物比下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在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为___________________________(填化学式)。(2)C的氢化物比下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在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为__________
(填化学式)。
(5)A、C、E三种元素可形成多种含氧酸,如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等,以上列举的四种酸其酸性由强到弱的顺序为______________________________________(填化学式)。
(1)在对物质性质进行解释时,是用化学键知识解释,还是用范德华力或氢键的知识解释,要根据物质的具体结构决定。
(2)范德华力越大,熔、沸点越高。组成结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大。同分异构体中,支链越多,范德华力越小。相对分子质量相近的分子,极性越大,范德华力越大。【应用2】
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,3个H原子位于锥底,N—H键间的夹角是107.3°。
(1)PH3分子与NH3分子的构型关系是________(填“相同”、“相似”或“不相似”),P—H键________极性(填“有”或“无”),PH3分子________极性(填“有”或“无”)。(2)NH3比PH3热稳定性更强的原因是_________________。
(3)NH3与PH3在常温、常压下都是气体,但NH3比PH3易液化,其主要原因是________。
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1.(2012·江苏)一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液,所得沉淀经高温灼烧,可制得CuMn2O4。
①Mn2+基态的电子排布式可表示为___________。(2)在铜锰氧化物的催化下,CO被氧化为CO2,HCHO被氧化为CO2和H2O。
①根据等电子体原理,CO分子的结构式为_______。 ②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为_____________。 ③1 mol CO2中含有的σ键数目为_____________________。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为___________________________________________。2.(2012·山东理综)金属镍在电池、合金、催化剂等方面应用广泛。
(1)下列关于金属及金属键的说法正确的是________。
a.金属键具有方向性与饱和性
b.金属键是金属阳离子与自由电子间的相互作用
c.金属导电是因为在外加电场作用下产生自由电子
d.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
(2)过渡金属配合物Ni(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18,则n=________。CO与N2结构相似,CO分子内σ键与π键个数之比为________。
(3)甲醛(H2C===O)在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)。甲醇分子内C原子的杂化方式为________,甲醇分子内的O—C—H键角________(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。3.[2011·全国卷](1)在BF3分子中,F—B—F的键角是________,B原子的杂化轨道类型为________,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,BF的立体构型为________。
(2)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中,层内B原子与N原子之间的化学键为________,层间作用力为________。1.(2012·新课标)ⅥA族的氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种氧化态,含ⅥA族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题:
(1)S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示,S原子采用的轨道杂化方式是________。①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因:___________;
②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因:________________________________________。2.(2012·福建理综)(1)元素的第一电离能:Al________Si(填“>”或“<”)。
(2)基态Mn2+的核外电子排布式为________。
(3)硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示,呈现这种变化关系的原因是__________。(4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示:
①在Xm-中,硼原子轨道的杂化类型有________;配位键存在于________原子之间(填原子的数字标号);m=________(填数字)。
②硼砂晶体由Na+、Xm-和H2O构成,它们之间存在的作用力有________(填序号)。
A.离子键 B.共价键 C.金属键
D.范德华力 E.氢键