鲁科版高中化学选择性必修2第2章微粒间相互作用与物质性质2.6章末整合提升教学课件（44张）
文档属性
| 名称 | 鲁科版高中化学选择性必修2第2章微粒间相互作用与物质性质2.6章末整合提升教学课件（44张） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-08-11 14:14:34 | ||
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文档简介
(共44张PPT)
章末整合
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
共价键的“四大要点”解读
典例1M、N、X、Y四种短周期主族元素在周期表中的相对位置如下图所示,已知它们的原子序数总和为46。
M N
X Y
(1)M与Y形成的化合物中含 (填“极性”或“非极性”,下同)键,属 分子。
(2)N元素形成的单质分子中的化学键类型及数目是 (填“σ键”或“π键”,下同)。
(3)由N、Y的氢化物相互作用所生成的物质的电子式为 。其中的化学键有 。
(4)写出M单质与X元素最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式: 。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
答案:(1)极性 非极性 (2)一个σ键、两个π键
离子键、共价键、配位键
(4)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
解析:设M的质子数是x,则N的质子数是x+1,X的质子数是x+10,Y的质子数是x+11,4x+22=46,x=6,四种元素分别是C、N、S、Cl。M与Y形成化合物CCl4,分子中化学键是极性键,属于非极性分子。N2分子中有一个σ键、两个π键。碳与浓硫酸在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O。
突破一
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突破五
总结提升1.共价键的类型
(1)根据共用电子对是否偏移,共价键分为极性键和非极性键。
(2)根据共用电子对数,共价键分为单键、双键和三键。
(3)根据原子轨道的重叠方式不同,可分为σ键(头碰头重叠)和π键(肩并肩重叠)。
(4)配位键是一种特殊的共价键。它是成键元素原子一方提供孤电子对,另一方具有可接受孤电子对的空轨道。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
2.共价键的特征
(1)共价键的饱和性。
①按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋状态相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。氢原子、氯原子都只有一个未成对电子,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。
②共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
(2)共价键的方向性。
①共价键形成时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现概率越大,形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都有一定的形状,所以要取得最大重叠,共价键必然有方向性。
②共价键的方向性决定了分子的空间结构。
突破一
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3.共价键存在范围
(1)非金属单质分子(稀有气体除外)。如:O2、F2、H2、C60等。
(2)非金属元素形成的化合物。如:H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。
(3)某些金属与非金属形成的化合物。如:BeCl2、AlCl3等。
(4)部分离子化合物。如:Na2O2、NaOH、Na2SO4、NH4Cl等。
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4.共价键强弱的判断
(1)由原子半径和共用电子对数判断:成键原子的半径越小,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有共价键的分子越稳定。如原子半径FH—Cl>H—Br>H—I,稳定性HF>HCl>HBr>HI。
(2)由键能判断:共价键的键能越大,表示破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。
(3)由键长判断:共价键的键长越短,破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。
突破一
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变式训练1设NA表示阿伏加德罗常数的值,则下列说法正确的是
( )
A.1 mol NH3分子中含有3NA个σ键和4NA个sp3杂化轨道
B.1 mol CO2分子中含有2NA个σ键和2NA个sp2杂化轨道
C.1 mol C2H2分子中含有2NA个σ键、2NA个π键
D.1 mol C2H4分子中含有4NA个σ键、2NA个π键
答案:A
解析:CO2分子中碳原子发生sp杂化,选项B不正确;碳碳三键是由1个σ键和2个π键构成的,乙炔分子中含有1个碳碳三键和2个C—H键,所以选项C不正确;碳碳双键是由1个σ键和1个π键构成的,乙烯分子中含有1个碳碳双键和4个C—H键,因此选项D不正确。
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化学键的比较
典例2 下列现象与化学键有关的是( )
A.F2、Cl2、Br2、I2的熔点依次升高
B.H2O的沸点远高于H2S的沸点
C.H2O在高温下难分解
D.干冰升华
答案:C
解析:A项,卤素单质分子间存在范德华力,且随相对分子质量的增大,范德华力也增大,单质的熔点也就越高;B项,由于H2O分子间存在氢键,所以H2O的沸点要比H2S的高;C项,由于H—O键的键能很大,在较高温度时也难断裂,所以水分子很稳定,与共价键有关;D项,CO2分子间通过范德华力结合在一起,在升华时需要克服范德华力,而CO2分子内的化学键并没有断裂。
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规律方法化学键的比较
类型 离子键 共价键 金属键
非极性键 极性键 配位键
本质 阴、阳离子间通过静电作用形成 相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成 金属阳离子与自由电子间作用
成键条件(元素种类) 成键原子的得、失电子能力差别很大(一般是金属元素与非金属元素之间) 成键原子得、失电子能力相同(同种非金属元素之间) 成键原子得、失电子能力差别较小
(不同种非金属元素之间或少数金属与非金属元素之间) 成键原子一方有孤电子对(配体),另一方有可接受孤电子对的空轨道(中心原子或离子) 同种金属或不同金属
(合金)
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类型 离子键 共价键 金属键
非极性键 极性键 配位键
特征 无方向性、饱和性 有方向性、饱和性 无方向性、饱和性
存在 离子化合物 单质(如H2),共价化合物(如H2O2),离子化合物(如Na2O2) 共价化合物(如HCl),离子化合物(如NaOH) 离子化合物
(如NH4Cl) 金属单质、合金
影响强
弱的
因素 一般阴、阳离子电荷越多,半径越小,离子键越强 — 成键原子电负性差值越大,键的极性越强;键能越大,键长越短,共价键越牢固 — 金属阳离子半径越小,价电子越多,金属键越强
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变式训练2-1下列有关化学键的叙述,正确的是( )
A.离子化合物中一定含有离子键
B.单质分子中均不存在化学键
C.含有极性键的分子一定是极性分子
D.含有共价键的化合物一定是共价化合物
答案:A
解析:离子化合物一定含有离子键,A项正确;稀有气体分子中不存在化学键,其他非金属单质分子中存在化学键,B项错误;含有极性键且分子结构不对称的分子是极性分子,结构对称的是非极性分子,如CO2分子含有极性键,但属于非极性分子,C项错误;含有共价键的化合物可能是共价化合物(如HCl),也可能是离子化合物(如NH4Cl),共价化合物是只含有共价键的化合物,D项错误。
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变式训练2-2光谱证实单质铝与强碱溶液反应有[Al(OH)4]-生成,则[Al(OH)4]-中不存在的是( )
A.共价键 B.非极性键
C.配位键 D.σ键
答案:B
解析:光谱证实单质Al与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]-生成,可看作铝原子和三个羟基形成三对共用电子对,形成三个极性共价键,形成Al(OH)3,Al(OH)3又能溶解在强碱性溶液中,和OH-结合形成[Al(OH)4]-,利用的是铝原子的空轨道和OH-中氧原子的孤电子对形成配位键;由两个原子轨道“头碰头”相互重叠而形成的共价键叫σ键,所以[Al(OH)4]-中也形成了σ键。
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杂化轨道类型的判断方法
典例3指出下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型,并判断分子或离子的空间结构。
(1)GeCl4中Ge的杂化轨道类型为 ,分子空间结构为 。
(2)AsCl3中As的杂化轨道类型为 ,分子空间结构为 。
(3)Se 中Se的杂化轨道类型为 ,离子空间结构为 。
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答案:(1)sp3 正四面体形 (2)sp3 三角锥形
(3)sp3 正四面体形
解析:(1)GeCl4:Ge的价电子对数=4+ ×(4-4×1)=4+0=4,Ge采用sp3杂化,因为中心原子上没有孤电子对,故分子空间结构为正四面体形。
(2)AsCl3:As的价电子对数=3+ ×(5-3×1)=3+1=4,As采用sp3杂化,因为中心原子上有1对孤电子对,故分子空间结构为三角锥形。
(3)Se :Se的价电子对数=4+ ×(6+2-4×2)=4+0=4,Se采用sp3杂化,因为中心原子上没有孤电子对,故离子空间结构为正四面体形。
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规律方法中心原子杂化轨道类型的判断
(1)根据分子或离子的空间结构判断。
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(2)根据价电子对互斥理论判断。
根据价电子对互斥理论能够比较容易而准确地判断ABm型共价分子或离子的空间结构和中心原子杂化轨道类型,其关系如下表。
中心原子价
电子对数 杂化轨道空
间结构 中心原子杂
化轨道类型
2 直线形 sp
3 三角形 sp2
4 正四面体形 sp3
运用该理论的关键是准确计算中心原子的价电子对数,其计算方法如下:
中心原子价电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=σ键电子对数+
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(3)应用等电子原理判断。
等电子体具有相同的结构特征,一般来说,等电子体的中心原子的杂化类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子,可将其转化成熟悉的等电子体,然后进行判断。常见的等电子体往往是同族不同元素或同周期相近元素构成的微粒。
(4)根据共价键类型判断。
从杂化轨道理论可知,原子之间成键时,未杂化轨道形成π键,杂化轨道形成σ键。对于能够明确结构式的分子、离子,可直接用下式判断其中心原子的杂化轨道类型:杂化轨道数n=中心原子的σ键数+中心原子的孤电子对数(双键、三键中只有一个σ键,其余均为π键)。
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①SiF4分子中硅原子杂化轨道类型的分析:基态硅原子有四个价电子,与四个氟原子恰好形成四个σ键,无未成键电子,n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。
②基态碳原子有四个价电子,在HCHO分子中,碳原子与两个氢原子形成两个σ键,与氧原子形成C==O键,C==O键中有一个σ键、一个π键,碳原子无未成键电子,n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。
③三聚氰胺(结构简式如图所示)中有两种环境的氮原子,环外氮原子分别形成三个σ键,用去基态氮原子五个价电子中的三个,余下一对孤电子对,n=4,则环外氮原子采用sp3杂化;环内氮
原子分别形成两个σ键、一个π键,用去基态氮原子
5个价电子中的3个,余下一对孤电子对,n=3,则环内
氮原子采用sp2杂化。
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(5)应用取代法判断。
以中学常见的、熟悉的基础物质分子为原型,用其他原子或原子团取代原型分子中的部分原子或原子团,得到的新分子的中心原子与原型分子对应的中心原子的杂化轨道类型相同。如:
①CH3CH==CH2可看成乙烯基取代了甲烷分子中的一个氢原子,则甲基碳原子采用sp3杂化,也可看成甲基取代了乙烯分子中的一个氢原子,故两个不饱和碳原子均采用sp2杂化。
②(CH3)3N可看成三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子,所以其分子中氮原子采用sp3杂化。
③H2O2可看成羟基取代了H2O分子中的一个氢原子,故H2O2中氧原子应采用sp3杂化。
④B(OH)3可看成三个羟基取代了BF3中的氟原子,可知B(OH)3中硼原子采用sp2杂化。
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变式训练3-1甲醛分子的结构式如图所示,用两个Cl取代甲醛分子中的H可得到二氯甲醛,下列描述正确的是( )
A.甲醛分子中有四个σ键
B.二氯甲醛分子中的碳原子采取sp3杂化
C.甲醛分子中的H—C—H键角与二氯甲醛分子中的Cl—C—Cl键角相等
D.二氯甲醛分子的空间结构为三角形,分子中存在一个π键
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答案:D
解析:甲醛分子中有三个σ键,A不正确;二氯甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化,B不正确;根据价电子对互斥理论可知,二氯甲醛分子中的氯原子有三对孤电子对,孤电子对对成键电子对有更强的排斥作用,所以,甲醛分子中的H—C—H键角与二氯甲醛分子中的Cl—C—Cl键角不相等,C不正确;二氯甲醛分子的空间结构为三角形,碳与氧形成的双键中有一个是π键,D正确。
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变式训练3-2指出下列原子的杂化轨道类型及分子或离子的空间结构。
(1)BCl3中的B采用 杂化,空间结构为 。
(2)PH3中的P采用 杂化,空间结构为 。
(3) 中的N采用 杂化,空间结构为 。
答案:(1)sp2 三角形
(2)sp3 三角锥形
(3)sp2 角形
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解析:(1)BCl3:B采用sp2杂化,三个杂化轨道分别与三个Cl形成σ键,没有孤电子对,分子空间结构为三角形。
(2)PH3:P采用sp3杂化,其中一个杂化轨道上有一对孤电子对不参与成键,另外三个杂化轨道分别与三个H形成σ键,由于一对孤电子对的存在,三个H不可能平均占据P周围的空间,而是被孤电子对排斥到一侧,形成三角锥形结构。
(3) :N采用sp2杂化,其中两个杂化轨道分别与两个O形成σ键,另一个杂化轨道有一对孤电子对,离子空间结构为角形。
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分子或离子的空间结构及判断方法
典例4价电子对互斥理论可用于预测简单分子或离子的空间结构。请回答下列问题:
(1)利用价电子对互斥理论推断下列分子或离子的空间结构:
(2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小:
①甲醛中H—C—H的键角 (填“>”“<”或“=”,下同)120°;
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角 120°;
③PCl3分子中,Cl—P—Cl的键角 109°28'。
突破一
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突破五
(3)有两种活性反应中间体微粒,它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式:
A: 。B: 。
(4)按要求写出第2周期非金属元素形成的中性分子的化学式:
平面形分子 ,三角锥形分子 ,四面体形分子 。
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答案:(1)三角形 角形 直线形 三角形 三角形 直线形
(2)①< ②< ③< (3)
(4)BF3 NF3 CF4
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(3)AB3型微粒,中心原子无孤电子对的呈三角形,有一对孤电子对的或者有一成单电子的呈三角锥形,所以A、B的化学式分别是
(4)第2周期的五种非金属元素B、C、N、O、F构成的中性分子中,平面形分子为BF3,三角锥形分子为NF3,四面体形分子为CF4。
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规律方法分子或离子空间结构的判断方法
(1)用价电子对互斥理论判断。
价电子对互斥模型说明的是价电子对的空间结构,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。
①当中心原子无孤电子对时,分子的空间结构与互斥模型一致。
②当中心原子有孤对电子时,分子的空间结构与互斥模型不一致。
(2)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° 三角形 BF3、BCl3
sp3 4 109°28' 四面体形 CH4、CCl4、CH3Cl
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(3)根据键角及分子的极性判断。
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
(不对称) — 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
角形
(不对称) — 极性键 极性 H2O、H2S等
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分子
类型 分子的
空间结构 键角 键的
极性 分子
极性 实例
AB3 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
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(4)根据等电子原理判断。
通常情况下,等电子体的空间结构相同,如SO2与O3均为角形,CH4与
均为正四面体形。常见的等电子体及其空间结构如下表所示:
突破一
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突破一
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突破五
变式训练4-1价电子对互斥模型指的是价电子对的空间结构。根据杂化轨道理论和价电子对互斥理论,判断下列分子或者离子的中心原子杂化方式、价电子对互斥模型及空间结构均正确的是( )
选项 分子式 中心原子
杂化方式 价电子对
互斥模型 分子或离子
的空间结构
A SO2 sp 直线形 直线形
B HCHO sp2 三角形 三角锥形
C NF3 sp2 四面体形 三角形
D sp3 正四面体形 正四面体形
突破一
突破二
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突破五
答案:D
解析:SO2中心原子杂化方式为sp2杂化,价电子对互斥模型呈三角形,分子的空间结构为角形,A项错误;HCHO中心原子杂化方式为sp2杂化,价电子对互斥模型呈三角形,分子的空间结构为三角形,B项错误;NF3中心原子杂化方式为sp3杂化,价电子对互斥模型呈四面体形,分子的空间结构为三角锥形,C项错误。
突破一
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突破五
变式训练4-2下列离子的价电子对互斥模型与其空间结构一致的是( )
答案:B
突破一
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突破四
突破五
判断分子极性的方法
典例5下列各组分子中,都是由极性键构成的极性分子的一组是
( )
A.CH3Cl和Cl2 B.NH3和H2O
C.H2S与CS2 D.CO2与HI
答案:B
解析:A中Cl2是由非极性键构成的非极性分子;C中CS2是由极性键构成的非极性分子;D中CO2是由极性键构成的非极性分子。
突破一
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规律方法判断分子极性的方法
判断一个分子是否是极性分子,就要看整个分子里的电荷分布是否对称,电荷均匀分布的分子为非极性分子,电荷不均匀分布的分子为极性分子。分子是否有极性,不能仅由键的极性判断,应结合分子的空间结构综合判断。分子的极性可以从以下几方面来判断。
(1)看化学键类型。
只由非极性键构成或不含共价键的分子(O3等除外)一定是非极性分子;只含有极性键的分子可能是极性分子也可能是非极性分子;含有非极性键的分子也可能是极性分子;极性分子一定含有极性键,也可能含有非极性键。
突破一
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突破五
(2)看键角。
以极性键结合的多原子分子中,有些属于极性分子,有些属于非极性分子,这取决于分子中各化学键的空间排列,而键角是决定分子空间结构的因素之一。三原子分子CO2、CS2及四原子分子C2H2,虽然都含有极性键,但分子中键角均为180°,因此电荷分布完全对称,所以是非极性分子。而同样是三原子分子的H2O、H2S、HCN等分子,由于电荷分布不对称,都是极性分子。
(3)看分子的对称性。
如CH4分子的正四面体形和BF3分子的正三角形都是完全对称的空间结构,虽然分子中的化学键有极性,但分子空间结构从整体看是对称的,键的极性相互抵消,分子没有极性。而CHCl3、NH3等分子因分子空间结构不对称而成为极性分子。
突破一
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突破五
(4)看化合价。
分子内中心原子的化合价绝对值(或可理解为共价单键数目,一个双键看成两个单键)等于其主族序数(即最外层电子数)时,分子为非极性分子,如BF3、CH4、CO2、PCl5、SiCl4、SO3、BeCl2等均为非极性分子,其他的如NO2、CO、SO2、NH3、NF3等为极性分子。
突破一
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突破四
突破五
(5)看孤电子对。
分子内中心原子的最外层无孤电子对(非共用电子对)时,分子为非极性分子,如CO2、CS2、BeCl2、CCl4、BCl3、PCl5等均为非极性分子。另外,上述分子中除了BeCl2、BCl3、PCl5分子外,其余的分子中所有成键原子的最外层均达8个电子的稳定结构。而BeCl2分子中的Be原子最外层只有4个电子,BCl3分子中的B原子最外层只有6个电子,PCl5分子中P原子的最外层电子肯定超过8个,但它们都能稳定存在,说明原子通过得失电子或共用电子对而达到稳定结构时不一定都要满足最外层2个电子或8个电子的饱和结构。
突破一
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突破三
突破四
突破五
变式训练5-1下列关于粒子结构的描述不正确的是( )
A.H2S和NH3是中心原子价电子总数为8的极性分子
B.HS-和HCl均是含有一个极性键的18电子粒子
C.CH2Cl2和CCl4均是四面体形的非极性分子
D.1 mol O中含中子、质子、电子各10NA(NA代表阿伏加德罗常数的值)
答案:C
解析:H2S、NH3的价电子总数都为8,H2S为角形分子,NH3为三角锥形分子,故二者都为极性分子,A项正确;不同元素间所形成的共价键都为极性键,显然HS-、HCl均含有18电子,B项正确;CH2Cl2和CCl4均是四面体形,但因CH2Cl2正负电荷的中心不能重合,为极性分子,故C项不正确;1个 O分子中含中子、质子、电子各10个,D项正确。
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变式训练5-2关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法正确的是( )
A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子
B.SO2和NH3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子
C.CS2为非极性分子,所以在三种物质中熔、沸点最低
D.NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子为极性分子
答案:B
解析:根据“相似相溶”原理,水是极性分子,CS2是非极性分子,SO2和NH3都是极性分子,故A错误、B正确;由于CS2常温下是液体,SO2和NH3常温下是气体,故C错;NH3在水中溶解度很大,除了NH3分子为极性分子外,还因为NH3分子和H2O分子之间可形成氢键,故D错。
章末整合
突破一
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共价键的“四大要点”解读
典例1M、N、X、Y四种短周期主族元素在周期表中的相对位置如下图所示,已知它们的原子序数总和为46。
M N
X Y
(1)M与Y形成的化合物中含 (填“极性”或“非极性”,下同)键,属 分子。
(2)N元素形成的单质分子中的化学键类型及数目是 (填“σ键”或“π键”,下同)。
(3)由N、Y的氢化物相互作用所生成的物质的电子式为 。其中的化学键有 。
(4)写出M单质与X元素最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式: 。
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突破五
答案:(1)极性 非极性 (2)一个σ键、两个π键
离子键、共价键、配位键
(4)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O
解析:设M的质子数是x,则N的质子数是x+1,X的质子数是x+10,Y的质子数是x+11,4x+22=46,x=6,四种元素分别是C、N、S、Cl。M与Y形成化合物CCl4,分子中化学键是极性键,属于非极性分子。N2分子中有一个σ键、两个π键。碳与浓硫酸在加热条件下反应生成CO2、SO2和H2O。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
总结提升1.共价键的类型
(1)根据共用电子对是否偏移,共价键分为极性键和非极性键。
(2)根据共用电子对数,共价键分为单键、双键和三键。
(3)根据原子轨道的重叠方式不同,可分为σ键(头碰头重叠)和π键(肩并肩重叠)。
(4)配位键是一种特殊的共价键。它是成键元素原子一方提供孤电子对,另一方具有可接受孤电子对的空轨道。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
2.共价键的特征
(1)共价键的饱和性。
①按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋状态相反的电子配对成键,这就是共价键的“饱和性”。氢原子、氯原子都只有一个未成对电子,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。
②共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
(2)共价键的方向性。
①共价键形成时,两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现概率越大,形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都有一定的形状,所以要取得最大重叠,共价键必然有方向性。
②共价键的方向性决定了分子的空间结构。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
3.共价键存在范围
(1)非金属单质分子(稀有气体除外)。如:O2、F2、H2、C60等。
(2)非金属元素形成的化合物。如:H2SO4、CO2、H2O2、有机物分子等。
(3)某些金属与非金属形成的化合物。如:BeCl2、AlCl3等。
(4)部分离子化合物。如:Na2O2、NaOH、Na2SO4、NH4Cl等。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
4.共价键强弱的判断
(1)由原子半径和共用电子对数判断:成键原子的半径越小,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有共价键的分子越稳定。如原子半径F
(2)由键能判断:共价键的键能越大,表示破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。
(3)由键长判断:共价键的键长越短,破坏共价键消耗的能量越多,则共价键越牢固。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练1设NA表示阿伏加德罗常数的值,则下列说法正确的是
( )
A.1 mol NH3分子中含有3NA个σ键和4NA个sp3杂化轨道
B.1 mol CO2分子中含有2NA个σ键和2NA个sp2杂化轨道
C.1 mol C2H2分子中含有2NA个σ键、2NA个π键
D.1 mol C2H4分子中含有4NA个σ键、2NA个π键
答案:A
解析:CO2分子中碳原子发生sp杂化,选项B不正确;碳碳三键是由1个σ键和2个π键构成的,乙炔分子中含有1个碳碳三键和2个C—H键,所以选项C不正确;碳碳双键是由1个σ键和1个π键构成的,乙烯分子中含有1个碳碳双键和4个C—H键,因此选项D不正确。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
化学键的比较
典例2 下列现象与化学键有关的是( )
A.F2、Cl2、Br2、I2的熔点依次升高
B.H2O的沸点远高于H2S的沸点
C.H2O在高温下难分解
D.干冰升华
答案:C
解析:A项,卤素单质分子间存在范德华力,且随相对分子质量的增大,范德华力也增大,单质的熔点也就越高;B项,由于H2O分子间存在氢键,所以H2O的沸点要比H2S的高;C项,由于H—O键的键能很大,在较高温度时也难断裂,所以水分子很稳定,与共价键有关;D项,CO2分子间通过范德华力结合在一起,在升华时需要克服范德华力,而CO2分子内的化学键并没有断裂。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
规律方法化学键的比较
类型 离子键 共价键 金属键
非极性键 极性键 配位键
本质 阴、阳离子间通过静电作用形成 相邻原子间通过共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用形成 金属阳离子与自由电子间作用
成键条件(元素种类) 成键原子的得、失电子能力差别很大(一般是金属元素与非金属元素之间) 成键原子得、失电子能力相同(同种非金属元素之间) 成键原子得、失电子能力差别较小
(不同种非金属元素之间或少数金属与非金属元素之间) 成键原子一方有孤电子对(配体),另一方有可接受孤电子对的空轨道(中心原子或离子) 同种金属或不同金属
(合金)
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
类型 离子键 共价键 金属键
非极性键 极性键 配位键
特征 无方向性、饱和性 有方向性、饱和性 无方向性、饱和性
存在 离子化合物 单质(如H2),共价化合物(如H2O2),离子化合物(如Na2O2) 共价化合物(如HCl),离子化合物(如NaOH) 离子化合物
(如NH4Cl) 金属单质、合金
影响强
弱的
因素 一般阴、阳离子电荷越多,半径越小,离子键越强 — 成键原子电负性差值越大,键的极性越强;键能越大,键长越短,共价键越牢固 — 金属阳离子半径越小,价电子越多,金属键越强
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练2-1下列有关化学键的叙述,正确的是( )
A.离子化合物中一定含有离子键
B.单质分子中均不存在化学键
C.含有极性键的分子一定是极性分子
D.含有共价键的化合物一定是共价化合物
答案:A
解析:离子化合物一定含有离子键,A项正确;稀有气体分子中不存在化学键,其他非金属单质分子中存在化学键,B项错误;含有极性键且分子结构不对称的分子是极性分子,结构对称的是非极性分子,如CO2分子含有极性键,但属于非极性分子,C项错误;含有共价键的化合物可能是共价化合物(如HCl),也可能是离子化合物(如NH4Cl),共价化合物是只含有共价键的化合物,D项错误。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练2-2光谱证实单质铝与强碱溶液反应有[Al(OH)4]-生成,则[Al(OH)4]-中不存在的是( )
A.共价键 B.非极性键
C.配位键 D.σ键
答案:B
解析:光谱证实单质Al与强碱性溶液反应有[Al(OH)4]-生成,可看作铝原子和三个羟基形成三对共用电子对,形成三个极性共价键,形成Al(OH)3,Al(OH)3又能溶解在强碱性溶液中,和OH-结合形成[Al(OH)4]-,利用的是铝原子的空轨道和OH-中氧原子的孤电子对形成配位键;由两个原子轨道“头碰头”相互重叠而形成的共价键叫σ键,所以[Al(OH)4]-中也形成了σ键。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
杂化轨道类型的判断方法
典例3指出下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型,并判断分子或离子的空间结构。
(1)GeCl4中Ge的杂化轨道类型为 ,分子空间结构为 。
(2)AsCl3中As的杂化轨道类型为 ,分子空间结构为 。
(3)Se 中Se的杂化轨道类型为 ,离子空间结构为 。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
答案:(1)sp3 正四面体形 (2)sp3 三角锥形
(3)sp3 正四面体形
解析:(1)GeCl4:Ge的价电子对数=4+ ×(4-4×1)=4+0=4,Ge采用sp3杂化,因为中心原子上没有孤电子对,故分子空间结构为正四面体形。
(2)AsCl3:As的价电子对数=3+ ×(5-3×1)=3+1=4,As采用sp3杂化,因为中心原子上有1对孤电子对,故分子空间结构为三角锥形。
(3)Se :Se的价电子对数=4+ ×(6+2-4×2)=4+0=4,Se采用sp3杂化,因为中心原子上没有孤电子对,故离子空间结构为正四面体形。
突破一
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突破五
规律方法中心原子杂化轨道类型的判断
(1)根据分子或离子的空间结构判断。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(2)根据价电子对互斥理论判断。
根据价电子对互斥理论能够比较容易而准确地判断ABm型共价分子或离子的空间结构和中心原子杂化轨道类型,其关系如下表。
中心原子价
电子对数 杂化轨道空
间结构 中心原子杂
化轨道类型
2 直线形 sp
3 三角形 sp2
4 正四面体形 sp3
运用该理论的关键是准确计算中心原子的价电子对数,其计算方法如下:
中心原子价电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=σ键电子对数+
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(3)应用等电子原理判断。
等电子体具有相同的结构特征,一般来说,等电子体的中心原子的杂化类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子,可将其转化成熟悉的等电子体,然后进行判断。常见的等电子体往往是同族不同元素或同周期相近元素构成的微粒。
(4)根据共价键类型判断。
从杂化轨道理论可知,原子之间成键时,未杂化轨道形成π键,杂化轨道形成σ键。对于能够明确结构式的分子、离子,可直接用下式判断其中心原子的杂化轨道类型:杂化轨道数n=中心原子的σ键数+中心原子的孤电子对数(双键、三键中只有一个σ键,其余均为π键)。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
①SiF4分子中硅原子杂化轨道类型的分析:基态硅原子有四个价电子,与四个氟原子恰好形成四个σ键,无未成键电子,n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。
②基态碳原子有四个价电子,在HCHO分子中,碳原子与两个氢原子形成两个σ键,与氧原子形成C==O键,C==O键中有一个σ键、一个π键,碳原子无未成键电子,n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。
③三聚氰胺(结构简式如图所示)中有两种环境的氮原子,环外氮原子分别形成三个σ键,用去基态氮原子五个价电子中的三个,余下一对孤电子对,n=4,则环外氮原子采用sp3杂化;环内氮
原子分别形成两个σ键、一个π键,用去基态氮原子
5个价电子中的3个,余下一对孤电子对,n=3,则环内
氮原子采用sp2杂化。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(5)应用取代法判断。
以中学常见的、熟悉的基础物质分子为原型,用其他原子或原子团取代原型分子中的部分原子或原子团,得到的新分子的中心原子与原型分子对应的中心原子的杂化轨道类型相同。如:
①CH3CH==CH2可看成乙烯基取代了甲烷分子中的一个氢原子,则甲基碳原子采用sp3杂化,也可看成甲基取代了乙烯分子中的一个氢原子,故两个不饱和碳原子均采用sp2杂化。
②(CH3)3N可看成三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子,所以其分子中氮原子采用sp3杂化。
③H2O2可看成羟基取代了H2O分子中的一个氢原子,故H2O2中氧原子应采用sp3杂化。
④B(OH)3可看成三个羟基取代了BF3中的氟原子,可知B(OH)3中硼原子采用sp2杂化。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练3-1甲醛分子的结构式如图所示,用两个Cl取代甲醛分子中的H可得到二氯甲醛,下列描述正确的是( )
A.甲醛分子中有四个σ键
B.二氯甲醛分子中的碳原子采取sp3杂化
C.甲醛分子中的H—C—H键角与二氯甲醛分子中的Cl—C—Cl键角相等
D.二氯甲醛分子的空间结构为三角形,分子中存在一个π键
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
答案:D
解析:甲醛分子中有三个σ键,A不正确;二氯甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化,B不正确;根据价电子对互斥理论可知,二氯甲醛分子中的氯原子有三对孤电子对,孤电子对对成键电子对有更强的排斥作用,所以,甲醛分子中的H—C—H键角与二氯甲醛分子中的Cl—C—Cl键角不相等,C不正确;二氯甲醛分子的空间结构为三角形,碳与氧形成的双键中有一个是π键,D正确。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练3-2指出下列原子的杂化轨道类型及分子或离子的空间结构。
(1)BCl3中的B采用 杂化,空间结构为 。
(2)PH3中的P采用 杂化,空间结构为 。
(3) 中的N采用 杂化,空间结构为 。
答案:(1)sp2 三角形
(2)sp3 三角锥形
(3)sp2 角形
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
解析:(1)BCl3:B采用sp2杂化,三个杂化轨道分别与三个Cl形成σ键,没有孤电子对,分子空间结构为三角形。
(2)PH3:P采用sp3杂化,其中一个杂化轨道上有一对孤电子对不参与成键,另外三个杂化轨道分别与三个H形成σ键,由于一对孤电子对的存在,三个H不可能平均占据P周围的空间,而是被孤电子对排斥到一侧,形成三角锥形结构。
(3) :N采用sp2杂化,其中两个杂化轨道分别与两个O形成σ键,另一个杂化轨道有一对孤电子对,离子空间结构为角形。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
分子或离子的空间结构及判断方法
典例4价电子对互斥理论可用于预测简单分子或离子的空间结构。请回答下列问题:
(1)利用价电子对互斥理论推断下列分子或离子的空间结构:
(2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小:
①甲醛中H—C—H的键角 (填“>”“<”或“=”,下同)120°;
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角 120°;
③PCl3分子中,Cl—P—Cl的键角 109°28'。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(3)有两种活性反应中间体微粒,它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式:
A: 。B: 。
(4)按要求写出第2周期非金属元素形成的中性分子的化学式:
平面形分子 ,三角锥形分子 ,四面体形分子 。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
答案:(1)三角形 角形 直线形 三角形 三角形 直线形
(2)①< ②< ③< (3)
(4)BF3 NF3 CF4
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(3)AB3型微粒,中心原子无孤电子对的呈三角形,有一对孤电子对的或者有一成单电子的呈三角锥形,所以A、B的化学式分别是
(4)第2周期的五种非金属元素B、C、N、O、F构成的中性分子中,平面形分子为BF3,三角锥形分子为NF3,四面体形分子为CF4。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
规律方法分子或离子空间结构的判断方法
(1)用价电子对互斥理论判断。
价电子对互斥模型说明的是价电子对的空间结构,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。
①当中心原子无孤电子对时,分子的空间结构与互斥模型一致。
②当中心原子有孤对电子时,分子的空间结构与互斥模型不一致。
(2)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° 三角形 BF3、BCl3
sp3 4 109°28' 四面体形 CH4、CCl4、CH3Cl
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(3)根据键角及分子的极性判断。
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
(不对称) — 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
角形
(不对称) — 极性键 极性 H2O、H2S等
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
分子
类型 分子的
空间结构 键角 键的
极性 分子
极性 实例
AB3 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
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(4)根据等电子原理判断。
通常情况下,等电子体的空间结构相同,如SO2与O3均为角形,CH4与
均为正四面体形。常见的等电子体及其空间结构如下表所示:
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练4-1价电子对互斥模型指的是价电子对的空间结构。根据杂化轨道理论和价电子对互斥理论,判断下列分子或者离子的中心原子杂化方式、价电子对互斥模型及空间结构均正确的是( )
选项 分子式 中心原子
杂化方式 价电子对
互斥模型 分子或离子
的空间结构
A SO2 sp 直线形 直线形
B HCHO sp2 三角形 三角锥形
C NF3 sp2 四面体形 三角形
D sp3 正四面体形 正四面体形
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
答案:D
解析:SO2中心原子杂化方式为sp2杂化,价电子对互斥模型呈三角形,分子的空间结构为角形,A项错误;HCHO中心原子杂化方式为sp2杂化,价电子对互斥模型呈三角形,分子的空间结构为三角形,B项错误;NF3中心原子杂化方式为sp3杂化,价电子对互斥模型呈四面体形,分子的空间结构为三角锥形,C项错误。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练4-2下列离子的价电子对互斥模型与其空间结构一致的是( )
答案:B
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
判断分子极性的方法
典例5下列各组分子中,都是由极性键构成的极性分子的一组是
( )
A.CH3Cl和Cl2 B.NH3和H2O
C.H2S与CS2 D.CO2与HI
答案:B
解析:A中Cl2是由非极性键构成的非极性分子;C中CS2是由极性键构成的非极性分子;D中CO2是由极性键构成的非极性分子。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
规律方法判断分子极性的方法
判断一个分子是否是极性分子,就要看整个分子里的电荷分布是否对称,电荷均匀分布的分子为非极性分子,电荷不均匀分布的分子为极性分子。分子是否有极性,不能仅由键的极性判断,应结合分子的空间结构综合判断。分子的极性可以从以下几方面来判断。
(1)看化学键类型。
只由非极性键构成或不含共价键的分子(O3等除外)一定是非极性分子;只含有极性键的分子可能是极性分子也可能是非极性分子;含有非极性键的分子也可能是极性分子;极性分子一定含有极性键,也可能含有非极性键。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
(2)看键角。
以极性键结合的多原子分子中,有些属于极性分子,有些属于非极性分子,这取决于分子中各化学键的空间排列,而键角是决定分子空间结构的因素之一。三原子分子CO2、CS2及四原子分子C2H2,虽然都含有极性键,但分子中键角均为180°,因此电荷分布完全对称,所以是非极性分子。而同样是三原子分子的H2O、H2S、HCN等分子,由于电荷分布不对称,都是极性分子。
(3)看分子的对称性。
如CH4分子的正四面体形和BF3分子的正三角形都是完全对称的空间结构,虽然分子中的化学键有极性,但分子空间结构从整体看是对称的,键的极性相互抵消,分子没有极性。而CHCl3、NH3等分子因分子空间结构不对称而成为极性分子。
突破一
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突破三
突破四
突破五
(4)看化合价。
分子内中心原子的化合价绝对值(或可理解为共价单键数目,一个双键看成两个单键)等于其主族序数(即最外层电子数)时,分子为非极性分子,如BF3、CH4、CO2、PCl5、SiCl4、SO3、BeCl2等均为非极性分子,其他的如NO2、CO、SO2、NH3、NF3等为极性分子。
突破一
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突破四
突破五
(5)看孤电子对。
分子内中心原子的最外层无孤电子对(非共用电子对)时,分子为非极性分子,如CO2、CS2、BeCl2、CCl4、BCl3、PCl5等均为非极性分子。另外,上述分子中除了BeCl2、BCl3、PCl5分子外,其余的分子中所有成键原子的最外层均达8个电子的稳定结构。而BeCl2分子中的Be原子最外层只有4个电子,BCl3分子中的B原子最外层只有6个电子,PCl5分子中P原子的最外层电子肯定超过8个,但它们都能稳定存在,说明原子通过得失电子或共用电子对而达到稳定结构时不一定都要满足最外层2个电子或8个电子的饱和结构。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练5-1下列关于粒子结构的描述不正确的是( )
A.H2S和NH3是中心原子价电子总数为8的极性分子
B.HS-和HCl均是含有一个极性键的18电子粒子
C.CH2Cl2和CCl4均是四面体形的非极性分子
D.1 mol O中含中子、质子、电子各10NA(NA代表阿伏加德罗常数的值)
答案:C
解析:H2S、NH3的价电子总数都为8,H2S为角形分子,NH3为三角锥形分子,故二者都为极性分子,A项正确;不同元素间所形成的共价键都为极性键,显然HS-、HCl均含有18电子,B项正确;CH2Cl2和CCl4均是四面体形,但因CH2Cl2正负电荷的中心不能重合,为极性分子,故C项不正确;1个 O分子中含中子、质子、电子各10个,D项正确。
突破一
突破二
突破三
突破四
突破五
变式训练5-2关于CS2、SO2、NH3三种物质的说法正确的是( )
A.CS2在水中的溶解度很小,是由于其属于极性分子
B.SO2和NH3均易溶于水,原因之一是它们都是极性分子
C.CS2为非极性分子,所以在三种物质中熔、沸点最低
D.NH3在水中溶解度很大只是由于NH3分子为极性分子
答案:B
解析:根据“相似相溶”原理,水是极性分子,CS2是非极性分子,SO2和NH3都是极性分子,故A错误、B正确;由于CS2常温下是液体,SO2和NH3常温下是气体,故C错;NH3在水中溶解度很大,除了NH3分子为极性分子外,还因为NH3分子和H2O分子之间可形成氢键,故D错。