(新课标)高考化学总复习第二节分子结构与性质讲义

第二节 分子结构与性质[高考备考指南]杂化轨道模型，并预测分子的立体结构和性质。

共价键(对应复习讲义第161页)1．共价键(1)共价键的本质与特征①本质：在原子之间形成共用电子对。

②特征：具有方向性和饱和性。

如H 2O 中O 与H 形成2个O —H 共价键且共价键夹角约为105°。

(2)共价键的分类(3)大π键简介①定义：大π键一般是三个或多个原子间形成的，是未杂化轨道中的电子云肩并肩重叠形成的π键。

②表达式：Πn m—m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。

③示例：(Π66)，NO－3(Π64)，SO2(Π43)。

2．共价键的键参数(1)定义①键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量。

②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。

③键角：两个共价键之间的夹角。

(2)键参数对分子性质的影响键能越大，键长越短，分子越稳定。

[提醒] 利用键能计算ΔHΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和角度1 共价键类型判断1．(2018·全国卷Ⅲ)(1)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型是________；ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，原因是________________________________________________________________________。

(2)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。

ZnCO3中，阴离子空间构型为________，C原子的杂化形式为________。

[解析] (1)根据ZnF2晶体的熔点较高可知，ZnF2为离子晶体，含有离子键，而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小，故能够溶解在有机溶剂中。

(2)CO2－3中碳原子的价层电子对数为3，中心碳原子采取sp2杂化，故CO2－3的空间构型为平面三角形。

[答案] (1)离子键ZnF2为离子化合物，ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主、极性较小(2)平面三角形sp22．(2017·全国卷Ⅱ节选)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。

(1)从结构角度分析，R中两种阳离子的相同之处为________，不同之处为________。

(填标号)A．中心原子的杂化轨道类型B．中心原子的价层电子对数C．立体结构D．共价键类型(2)R中阴离子N－5中的σ键总数为________个。

分子中的大π键可用符号Πn m表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为Π66)，则N－5中的大π键应表示为______________。

(3)图中虚线代表氢键，其表示式为(NH＋4)N—H…Cl、________、________。

[答案](1)ABD C (2)5 Π65(3)(H3O＋)O—H…N(N－5) (NH＋4)N—H…N(N－5)3．(1)(2017·全国卷Ⅲ节选)Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在________________________________________________________________________。

(2)分子中含有π键________个，σ键________个。

[解析] (1)硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个O原子形成3个σ键，硝酸根中存在氮氧双键，所以还存在π键。

(2)双键中含一个σ键和π键。

[答案] (1)离子键和π键(2)2 8(1)单键：只有σ键无π键(2)双键：一个σ键一个π键(3)三键：一个σ键两个π键角度2 键参数的应用4．(2019·烟台月考)能用共价键键能大小来解释的是( )A．通常情况下，Br2呈液态，碘呈固态B．CH4分子是正四面体空间构型C．NH3分子内3个N—H键的键长、键角都相等D．N2稳定性强于O2D[单质通常情况下的状态与键能大小无关；CH4分子是正四面体空间构型，与键角键长有关，与键能无关；NH3分子内的3个N—H键的键长、键角都相等与键能无因果关系；N2稳定性强于O2，是因为氮气分子中的键能大于氧气分子中的键能，D正确。

]5．下列说法中正确的是( )A．分子的键长越长，键能越高，分子越稳定B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间易形成离子键C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°D．H—O键键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJB[键长越长，键能越小，分子越不稳定，A错误；共价键一般形成于非金属元素之间，而第ⅠA族元素(H除外)均是活泼金属元素，第ⅦA族元素均是活泼非金属元素，二者易形成离子键，B正确；水分子立体构型为V形，两个H—O键的键角约为105°，C错误；断裂2 molH—O键吸收2×462.8 kJ能量，而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量，D错误。

]分子的立体构型(对应复习讲义第162页)1．用价层电子对互斥理论推测分子或离子的立体构型(1)用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。

价层电子对σ键电子对数每个σ键有1对电子中心原子上的孤电子对数12（a －xb ） a 为中心原子的价电子数，x 为与中心原子结合的原子数，b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。

但对于离子的a 为中心原子的价电子数加或减电荷数，如CO 2－3的a ＝4＋2，NH ＋4的a ＝5－1。

(2)示例分析SO 2－3的立体结构的思路SO 2－3→价层电子对数[3＋12(6＋2－3×2)＝4]→电子对构型(VSEPR 模型)为四面体形――→略去一对孤对电子离子构型为三角锥形。

2．杂化轨道理论(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近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。

(2)杂化轨道的类型与分子立体构型[提醒] 价层电子对互斥理论能预测分子的立体构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的立体构型。

两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。

3．示例[提示] ①0 2 直线形 直线形 sp②0 3 平面三角形 平面三角形 sp 2③1 4 四面体形 三角锥形 sp 3④0 4 正四面体形 正四面体形 sp 3⑤1 4 四面体形 三角锥形 sp 34．等电子原理(1)等电子体：原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。

如：N 2和CO 、O 3与SO 2是等电子体，但N 2与C 2H 2不是等电子体。

(2)等电子原理：等电子体具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近，此原理称为等电子原理，例如CO 和N 2的熔点、沸点、溶解性等都非常相近。

(3)常见的等电子体：N 2与CO ，CO 2与N 2O ，O 3、NO －2与SO 2，CO 2－3、NO －3与SO 3，PO 3－4、SO 2－4与ClO －4，与B 3N 3H 6(硼氮苯)等。

角度1 粒子构型和杂化类型的判断1．(1)(2018·全国卷Ⅱ节选)①根据价层电子对互斥理论，H 2S 、SO 2、SO 3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是________。

②气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的立体构型为________形，其中共价键的类型有________种；固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S 原子的杂化轨道类型为________。

(2)(2017·全国卷Ⅰ节选)X 射线衍射测定等发现，I 3AsF 6中存在I ＋3离子。

I ＋3离子的几何构型为________________________，中心原子的杂化形式为________________________________________________________________________。

(3)(2017·全国卷Ⅲ节选)CO 2和CH 3OH 分子中C 原子的杂化形式分别为________和________。

[答案](1)①H 2S ②平面三角 2 sp 3 (2)V 形 sp 3 (3)sp sp 32．(1)Si 单晶具有金刚石型结构，其中Si 原子的杂化方式为________，微粒之间存在的作用力是______________。

(2)(2016·全国卷Ⅱ节选)[Ni(NH 3)6]SO 4中阴离子的立体构型是________。

(3)(2016·全国卷Ⅲ节选)AsCl 3分子的立体构型为________，其中As 的杂化轨道类型为________。

[解析] (1)Si 单晶为金刚石型结构，金刚石中碳原子的杂化方式为sp 3，因此Si 原子的杂化方式也为sp 3；微粒之间存在的作用力为共价键。

(2)SO 2－4中，S 原子的价层电子对数为6＋22＝4，成键电子对数为4，故SO 2－4的立体构型为正四面体。

(3)As 原子的价电子排布式为4s 24p 3，最外层有5个电子，则AsCl 3分子中As 原子形成3个As －Cl 键，且含有1对未成键的孤电子对，则As 的杂化轨道类型为sp 3杂化，AsCl 3分子的立体构型为三角锥形。

[答案] (1)sp 3 共价键 (2)正四面体 (3)三角锥形 sp 33．石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。

(1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。

(2)图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。

[解析] (1)石墨烯是层状结构，每一层上每个碳原子都是以3个共价键与其他碳原子形成共价键的。

(2)图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp3；图甲中的键角为120°，而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似，其键角接近109.5°。

[答案] (1)3 (2)sp3＜错误!角度2 等电子原理4．(1)(2015·全国卷Ⅰ节选)写出两个与CS2具有相同空间构型和键合形式的分子或离子________。

(2)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。