(江苏专版)高考化学一轮复习 专题九 第三十三讲 分子结构与性质学案(含解析)-人教版高三全册化学学
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分子结构与性质
[江苏考纲要求]
—————————————————————————————————————1.理解离子键、共价键的含义,能说明离子键、共价键的形成。
2.了解共价键的主要类型σ键和π键,能用键能、键长、键角等数据说明简单分子的某些性质(对σ键和π键之间相对强弱的比较不作要求)。
3.了解键的极性和分子的极性,了解极性分子和非极性分子的某些性质差异。
4.能根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断简单分子或离子的空间构型。
5.了解“等电子原理”的含义,能结合实例说明“等电子原理”的应用。
6.知道分子间作用力(范德华力)的含义,了解化学键和分子间作用力的区别。
7.了解氢键的存在对物质性质的影响。
8.了解简单配合物的成键情况。
[教材基础—自热身]
1.本质与特征
(1)本质:在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。
(2)特征:具有饱和性和方向性。
2.分类
分类依据类型
形成共价键的原子轨道重叠方式σ键电子云“头碰头”重叠π键电子云“肩并肩”重叠
形成共价键的电子对是否偏移
极性键共用电子对发生偏移非极性键共用电子对不发生偏移
原子间共用电子对的数目单键原子间有一对共用电子对双键原子间有两对共用电子对三键原子间有三对共用电子对
[
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,而形成离子键。
共价键
(2)同种元素原子间形成的共价键为非极性键,不同种元素原子间形成的共价键为极性键。
3.键参数
(1)概念
(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。
4.等电子原理
原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征,它们的许多性质相似,如CO和 N2。
等电子体结构相同,物理性质相近,但化学性质不同。
[知能深化—扫盲点]
提能点一判断共价键类型的方法
1.σ键与π键的判断
(1)由轨道重叠方式判断。
“头碰头”重叠为σ键,“肩并肩”重叠为π键。
(2)由物质的结构式判断。
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。
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。
(3)由成键轨道类型判断。
s轨道形成的共价键全部是σ键;杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
2.极性键与非极性键的判断
看形成共价键的两原子,不同种元素的原子之间形成的是极性共价键,同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。
[对点练]
1.氰气的化学式为(CN)2,结构式为N≡C—C≡N,性质与卤素相似。
下列叙述正确的是( )
A.分子中既有极性键,又有非极性键
B.分子中N≡C键的键长大于C—C键的键长
C.分子中含有2个σ键和4个π键
D.不和氢氧化钠溶液发生反应
解析:选A 分子中N≡C键是极性键,C—C键是非极性键,A正确;成键原子半径越小,键长越短,N原子半径小于C原子半径,故N≡C键比C—C键的键长短,B错误;(CN)2分子中含有3个σ键和4个π键,C错误;由于与卤素性质相似,故可以和氢氧化钠溶液反应,D错误。
提能点二键参数的应用
键长、键能决定了共价键的稳定性,键长、键角决定了分子的空间构型。
一般来说,知道了多原子分子中的键角和键长等数据,就可确定该分子的空间构型。
[对点练]
2.(1)N≡N键的键能为946 kJ·mol-1,N—N键的键能为193 kJ·mol-1,则一个π键的平均键能为______________,说明N2中________键比________键稳定(填“σ”或“π”)。
(2)结合事实判断CO和N2相对更活泼的是__________,试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因:_________________________________________________。
CO C—O C===O C O
键能/(kJ·mol-1) 357.7 798.9 1 071.9
N2N—N N===N N≡N
键能/(kJ·mol-1) 154.8 418.4 941.7
答案:(1)376.5 kJ·mol-1πσ
(2)CO 断开CO分子的第一个化学键所需要的能量(273.0 kJ·mol-1)比断开N2分子的第一个化学键所需的能量(523.3 kJ·mol-1)小
提能点三记忆等电子体推测等电子体的性质
1.常见的等电子体汇总
微粒通式价电子总数立体构型CO2、N2O、CNS-、NO+2、N-3AX216e-直线形
CO2-3、NO-3、SO3、BF3AX324e-平面三角形SO2、O3、NO-2AX218e-V形ClO-4、SO2-4、PO3-4、SiCl4AX432e-正四面体形SO2-3、ClO-3AX326e-三角锥形CO、N2、C2-2、O2+2AX 10e-直线形
CH4、NH+4AX48e-正四面体形
序号方法示例
1
竖换:把同族元素(同族原子价电子数相同)
上下交换,即可得到相应的等电子体
CO2与CS2、COS;O3与SO2 2
横换:换相邻主族元素,这时候价电子发生变
化,再通过得失电子使价电子总数相等
N2与CO、C2-2、O2+2
3 分子、离子变换:可以将分子变换为离子,也
可以将离子变换为分子,变换过程中注意电荷
改变时,伴有元素种类的改变
CH4与NH+4;CO与CN-
[对点练]
3.已知CO2为直线形结构,SO3为平面正三角形结构,NF3为三角锥形结构,请分别写出COS、CO2-3、PCl3的空间结构_______________、________________、________________。
解析:COS与CO2互为等电子体,其结构与CO2相似,所以其为直线形结构;CO2-3与SO3互为等电子体,结构相似,所以CO2-3为平面正三角形结构;PCl3与NF3互为等电子体,结构相似,所以PCl3为三角锥形结构。
答案:直线形平面正三角形三角锥形
[题点全练—过高考]
题点一用分类思想突破化学键的类型
1.碳酸亚乙酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构如图所示。
下
列有关该物质的说法正确的是( )
A.分子式为C3H2O3
B.分子中含6个σ键
C.分子中只有极性键
D.8.6 g该物质完全燃烧得到6.72 L CO2
解析:选A A项,观察图形根据碳形成四个键可知分子式正确;B项,根据图示可知分子中含8个σ键;C项,观察图形可知分子中含有碳碳双键属于非极性键;D项,没有指明条件,无法进行气体体积计算。
2.Ⅰ.有以下物质:①HF;②Cl2;③H2O;④N2;⑤C2H4。
(1)只含有极性键的是____________。
(填标号,下同)
(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)只含有σ键的是____________。
(5)既有σ键又有π键的是____________。
Ⅱ.COCl2分子的结构式为分子内含有________。
A.4个σ键B.2个σ键、2个π键
C.2个σ键、1个π键 D.3个σ键、1个π键
解析:Ⅰ.(1)①含不同元素的原子,只含极性键;③中两个氢原子分别与氧原子相连,只含极性键。
(2)双原子的单质分子只含非极性键,②④符合题意。
(3)根据结构可判断⑤既含极性键又含非极性键。
(4)只有单键的只含σ键,即①②③。
(5)有双键或叁键的一定既有σ键又有π键,即④⑤。
Ⅱ.C和Cl之间为σ键,C和O之间为1个σ键、1个π键,因此该分子中含有3个σ键、1个π键。
答案:Ⅰ.(1)①③(2)②④(3)⑤(4)①②③
(5)④⑤Ⅱ.D
题点二键参数的应用
3.NH3分子的空间构型是三角锥形,而不是正三角形的平面结构,解释该事实的充分理由是( )
A.NH3分子是极性分子
B.分子内3个N—H键的键长相等,键角相等
C.NH3分子内3个N—H键的键长相等,3个键角都等于107°
D.NH3分子内3个N—H键的键长相等,3个键角都等于120°
解析:选C A项,NH3为极性分子不能说明NH3一定为三角锥形;B项,三个N—H键键能与键长分别相同,键角相等仍有可能为正三角形;D项与事实不符。
4.能够用键能的大小解释的是( )
A.常温常压下,氯气呈气态而溴单质呈液态
B.硝酸是挥发性酸,硫酸是难挥发性的酸
C.稀有气体一般难发生化学反应
D.氮气在常温下很稳定,化学性质不活泼
解析:选D 共价分子构成物质的状态与分子内共价键的键能无关,A错误;物质的挥发性与分子内键能的大小无关,B错误;稀有气体是单原子分子,无化学键,C错误;氮气分子稳定是由于氮气分子中含有三键,键能很大的缘故,D正确。
题点三等电子原理的应用
5.等电子体之间结构相似、物理性质也相近。
根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其原子总数和原子最外层电子总数相同,均可互称为等电子体。
下列各组粒子不能互称为等电子体的是( )
A.CO2-3和NO-3 B.O3和SO2
C.CO2和NO-2 D.SCN-和N-3
解析:选C C选项中,CO2与NO-2具有相同的原子总数,但最外层电子总数不同,CO2为16,而NO-2为18,故二者不能互称为等电子体。
6.原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是________和________;________和________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。
例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。
在短周期元素组成的物质中,与NO-2互为等电子体的分子有________、________。
解析:(1)仅由第二周期元素组成的共价分子中,即C、N、O、F组成的共价分子,如N2与CO均为14个电子,N2O与CO2均为22个电子。
(2)依题意,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,即互称为等电子体,NO-2为三原子,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3均为三原子,各原子最外层电子数之和为6×3=18。
答案:(1)N2CO N2O CO2 (2)SO2O3
分子的立体构型
[教材基础—自热身]
1.价层电子对互斥理论
(1)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距越远时,排斥力越小,体系的能量越低。
②孤电子对的排斥力较大,孤电子对越多,排斥力越强,键角越小。
(2)价层电子对互斥理论与分子立体构型
电子对数成键数孤电子对数
价层电子对立
体构型
分子立体构型实例
2 2 0 直线形直线形CO2
3 3 0
平面三角形
平面三角形BF3 2 1 V形SO2
4 4 0
四面体形
正四面体形CH4 3 1 三角锥形NH3 2 2 V形H2O
2.杂化轨道理论
当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。
杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。
3.配位键和配合物
(1)配位键
①配位键的形成:成键原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道形成共价键。
②配位键的表示:常用“→”来表示配位键,箭头指向接受孤电子对的原子,如NH+4可
表示为在NH+4中,虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。
(2)配位化合物
①概念:金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。
②形成条件:
a.配位体有孤电子对,中性分子如H2O、NH3和CO等;离子如F-、Cl-、CN-等
b.中心原子有空轨道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等
③组成:
(3)常见的几种配合物
常见的几种配合物
配合物的组成[中心离子(配体)n][外界]
典型配合物[Cu(NH3)4]SO4Fe(SCN)3[Ag(NH3)2]OH
中心离子Cu2+Fe3+Ag+
中心离子结构特点一般是金属离子,特别是过渡金属离子,必须有空轨道配体NH3SCN-NH3
配体结构特点分子或离子,必须含有孤对电子(如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-等) 配位数(n) 4 3 2 外界SO2-4无OH-
颜色深蓝色血红色无色
配离子所含化学键配体通过配位键与中心离子结合
配合物所含化学键配位键、离子键;配体或外界中可能还含有共价键
配合物的常见性质属于离子化合物,多数能溶解、能电离,多数有颜色
金属羰基配合物是过渡金属和一氧化碳配位形成的配合物,如四羰基镍[Ni(CO)4]。
在许多有机化合物的合成反应中,金属羰基配合物常常作为这些反应的催化剂
二茂铁二茂铁的结构为一个铁原子处在两个平行的环戊二烯的环之间。
在固体状态下,两个茂环相互错开成全错位构型,温度升高时则绕垂直轴相对转动。
二茂铁的化学性质稳定,类似芳香族化合物
[知能深化—扫盲点]
用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论推测分子或离子的空间构型 1.用价层电子对互斥理论推测分子或离子立体构型“三步曲” 第一步:确定中心原子上的价层电子对数
a 为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,
b 为电荷数,x 为非中心原子的原子个数。
如NH +
4的中心原子为N ,a =5-1,b =1,x =4,所以中心原子孤电子对数=12(a -xb )=12×
(4-4×1)=0。
第二步:确定价层电子对的立体构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能的相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。
第三步:分子立体构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。
根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
2.“四方法”判断分子中心原子的杂化类型 (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形或三角锥形,则分子的中心原子发生sp 3
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sp 2
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sp 3
杂化;若杂化轨道之间的夹角为120°,则分子的中心原子发生sp 2
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)根据等电子原理进行推断,如CO 2是直线形分子,CNS -
、N -
3与CO 2是等电子体,所以分子构型均为直线形,中心原子均采用sp 杂化。
(4)根据中心原子的价电子对数=参与杂化的轨道数目判断,如中心原子的价电子对数为4,是sp 3
杂化,为3是sp 2
杂化,为2是sp 杂化。
3.填写下表
[题点全练—过高考]
题点一价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的综合应用
1.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是( )
A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
解析:选C A.SO2是V形分子,CS2、HI是直线形的分子,错误;B.BF3键角为120°,是平面三角形结构,而Sn原子价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一对孤对电子,对成键电子有排斥作用,使键角小于120°,错误;D.PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,错误。
2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A.CO2与SO2 B.CH4与NH3
C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4
解析:选B A项,CO2中C为sp杂化,SO2中S为sp2杂化,错误;B项,均为sp3杂化,正确;C项,BeCl2中Be为sp杂化,BF3中B为sp2杂化,错误;D项,C2H2中C为sp杂化,C2H4中C为sp2杂化,错误。
题点二配位键、配合物理论
3.某物质的实验式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液也不产生沉淀,以强碱处理并没有NH3放出,则关于此化合物的说法正确的是( )
A.配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6
B.该配合物可能是平面正方形结构
C.Cl-和NH3分子均与Pt4+配位
D.配合物中Cl-与Pt4+配位,而NH3分子不配位
解析:选C 在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成,经强碱处理无NH3放出,说明Cl-、NH3均处于内界,故该配合物中中心原子的配位数为6,电荷数为4,Cl-和NH3分子均与Pt4+配位,A、D错误,C正确;因为配体在中心原子周围配位时采取对称分布
以达到能量上的稳定状态,Pt配位数为6,则其空间构型为八面体形,B错误。
4.用结构式标出银氨络离子、四氨合铜离子中的配位键________、________。
答案:[H3N→Ag←NH3]+
5.(1)指出配合物K2[Cu(CN)4]的配离子、中心离子、配体、配位数:__________________________________________________________________。
(2)在[Fe(CN)6]3-中,中心原子的配位数为________,配体的立体构型是________。
(3)配合物[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O中,中心原子的化合价为________,内界的电荷数为________。
答案:(1)配离子为[Cu(CN)4]2-,中心离子为Cu2+,配体为CN-,配位数为4 (2)6 直线形(3)+3 1+
6.F-、K+和Fe3+三种离子组成的化合物K3FeF6,其中化学键的类型有______________;该化合物中存在一个复杂离子,该离子的化学式为________,配位体是________。
解析:K3FeF6属于离子化合物,其中的化学键有离子键和配位键,复杂离子为[FeF6]3-,配位体是F-。
答案:离子键、配位键[FeF6]3-F-
分子间作用力与分子性质
[教材基础—自热身]
1.分子间作用力
(1)概念:物质分子之间普遍存在的相互作用力,称为分子间作用力。
(2)分类:分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。
(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,组成和结构相似的物质,随着相对分子质量的增加,范德华力逐渐增大。
(5)氢键
①形成:已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力,称为氢键。
②表示方法:A—H…B
A、B是电负性很强的原子,一般为N、O、F三种元素; A、B可以相同,也可以不同。
③特征:具有一定的方向性和饱和性。
④分类:氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。
⑤分子间氢键对物质性质的影响:主要表现为使物质的熔、沸点升高,对电离和溶解度等产生影响。
2.分子的性质
(1)分子的极性
①非极性分子与极性分子的判断
a.对于AB m型分子,A为中心原子,若A上有未成键电子对(孤对电子),则AB m分子为极性分子,如H2O、NH3中O、N上分别有2对、1对孤对电子;若A上无未成键电子对(孤对电子),则AB m分子为非极性分子,如CH4、CO2、BF3中C、C、B上均无孤对电子。
b.多原子分子中,若中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数(最高正价)时,该分子为非极性分子。
②键的极性、分子空间构型与分子极性的关系
(2)分子的溶解性
①“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。
若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大。
②随着溶质分子中憎水基个数的增大,溶质在水中的溶解度减小。
如甲醇、乙醇和水以
任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明显减小。
(3)分子的手性异构
①手性异构:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠的现象。
②手性分子:具有手性异构体的分子。
③手性碳原子:在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子。
含有手性碳原子的分子是手性分子,
(4)无机含氧酸分子的酸性
无机含氧酸的通式可写成(HO)m RO n,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,使R—O—H中O的电子向R偏移,在水分子的作用下越易电离出H+,酸性越强,如酸性:HClO<HClO2<HClO3<HClO4。
[知能深化—扫盲点]
(一)氢键
(1)氢键的形成条件:“几乎裸露的质子(H)”与“N、O、F原子”之间才可能形成氢键,其他氢原子不能形成氢键,例如乙醇(CH3CH2OH)中甲基(—CH3)上的氢原子与水中的氧原子之间不能形成氢键。
(2)氢键不是化学键,是一种较强的分子间作用力,它主要影响物质的某些物理性质。
分子间作用力、氢键和共价键的比较:
类别范德华力氢键共价键
作用微粒
分子或原子(稀有气体分
子) 氢原子,氟、氮、氧
原子(分子内,分子
间)
原子
强度比较共价键>氢键>范德华力
影响其强度的因
素①随着分子极性和相对分
子质量的增大而增大
②组成和结构相似的物
质,相对分子质量越大,
对于A—H…B,A、B
的电负性越大,B原
子的半径越小,氢键
键能越大
成键原子半径越小,
键长越短,键能越大,
共价键越稳定
范德华力越大
对物质性质的影响①影响物质的熔沸点、溶
解度等物理性质
②组成和结构相似的物
质,随相对分子质量的增
大,物质的熔、沸点升高,
如F2<Cl2<Br2<I2,CF4
<CCl4<CBr4
①分子间氢键的存
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
①影响分子的稳定
性,共价键键能越大,
分子稳定性越强
②对于原子晶体,共
价键键能越大,晶体
的熔点越高
(3)有氢键的物质,分子间也有范德华力,但有范德华力的物质分子间不一定有氢键。
(4)一个氢原子只能形成一个氢键,这是氢键的饱和性。
[对点练]
1.(1)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高,其主要原因是
________________________________________________________________________。
(2)H2O分子内的OH键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________________________________________________________________________。
原因是_____________________
_________________________________________________________________。
答案:(1)NH3分子间能形成氢键
(2)O H键、氢键、范德华力形成分子内氢键,使物质沸点降低,而
形成分子间氢键,使物质沸点升高
(二)分子极性的判断
(1)分子的极性由共价键的极性和分子的立体构型两方面共同决定
极性键―――――→结构不对称
极性分子⎩⎪⎨⎪⎧
双原子分子,如HCl 、NO 、IBr 等
V 形分子,如H 2
O 、H 2
S 、SO 2
等三角锥形分子,如NH 3
、PH 3等
非正四面体形分子,如CHCl 3
、CH 2
Cl 2
、CH 3
Cl 等
极性键或非极性键――→结构对称
非极性分子⎩⎪⎨⎪⎧
单质分子,如Cl 2、N 2、P 4、I 2等直线形分子,如CO 2、CS 2、C 2H 2等
正四面体形分子,如CH 4、CCl 4、CF 4等
(2)判断AB n 型分子极性的经验规律
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。
[对点练]
2.在下列物质中:①HCl ②N 2 ③NH 3 ④Na 2O 2 ⑤H 2O 2 ⑥NH 4Cl ⑦NaOH ⑧Ar ⑨CO 2 ⑩C 2H 4
(1)只存在非极性键的分子是________;既存在非极性键又存在极性键的分子是__________;只存在极性键的分子是________。
(填序号,下同)
(2)只存在单键的分子是____________,存在三键的分子是________,只存在双键的分子是________,既存在单键又存在双键的分子是________。
(3)只存在σ键的分子是________,既存在σ键又存在π键的分子是________。
(4)不存在化学键的是________。
(5)既存在离子键又存在极性键的是________;既存在离子键又存在非极性键的是________。
答案:(1)② ⑤⑩ ①③⑨ (2)①③⑤ ② ⑨ ⑩ (3)①③⑤ ②⑨⑩ (4)⑧ (5)⑥⑦ ④
[题点全练—过高考]
题点一 分子间作用力及对物质性质的影响
1.某化合物的分子式为AB 2,A 属第ⅥA 族元素,B 属第ⅦA 族元素,A 和B 在同一周期,它们的电负性值分别为3.44和3.98,已知AB 2分子的键角为103.3°。
下列推断不正确的是( )
A .A
B 2分子的空间构型为“V”形
B .A —B 键为极性共价键,AB 2分子为非极性分子
C .AB 2与H 2O 相比,AB 2的熔点、沸点比H 2O 的低
D .AB 2分子中无氢原子,分子间不能形成氢键,而H 2O 分子间能形成氢键
解析:选B 根据A 、B 的电负性值及所处位置关系,可判断A 为O 元素,B 为F 元素,该分子为OF 2。
O —F 键为极性共价键。
因为OF 2分子的键角为103.3°,OF 2分子中键的极性不能抵消,所以为极性分子。
2.下列事实与氢键有关的是( ) A .水加热到很高温度都难以分解 B .水结成冰体积膨胀,密度变小
C .CH 4、SiH 4、GeH 4、SnH 4熔点随相对分子质量增大而升高
D .NH 3的热稳定性比PH 3强
解析:选B 水加热到很高温度都难以分解是因为在水分子中的共价键结合力强,与分子之间的氢键无关,A 错误;水结成冰体积膨胀,密度变小是因为水分子排列由无序变为有序,分子之间的间隔变大,所以与氢键有关,B 正确;CH 4、SiH 4、GeH 4、SnH 4是结构相似的物质,相对分子质量越大,分子之间作用力就越大,因此熔点随相对分子质量增大而升高,与氢键无关,C 错误;NH 3的热稳定性比PH 3强是因为氨分子内的共价键比PH 3强,与氢键无关,D 错误。
题点二 分子极性和化学键极性的关系
3.三氟化硼是平面正三角形,因此是非极性分子,推断三氯甲烷(碳原子位于分子结构中心)的结构和分子的极性情况是( )
A .正四面体,非极性分子
B .四面体,极性分子
C .平面三角形,非极性分子
D .平面三角形,极性分子
解析:选B 三氯甲烷化学式为CHCl 3,中心原子C 原子的价层电子对数为1
2(4+1+3×
1)=4,C 原子采取sp 3
杂化,分子结构为四面体,由于C —H 与C —Cl 键长不相等,结构不对称,是极性分子。
4.下列叙述中正确的是( )
A .以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B .以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C .非极性分子只能是双原子单质分子
D .非极性分子中,一定含有非极性共价键
解析:选A 非极性键形成的双原子分子中,正负电荷重心重合,故为非极性分子。
5.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,氮原子位于锥顶,3个氢原子位于锥底,N—H键间的夹角是107°。
(1)PH3分子与NH3分子的构型________(填“相同”“相似”或“不相似”),P—H键________极性(填“有”或“无”,下同),PH3分子________极性。
(2)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________(填序号)。
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
解析:(1)氮原子与磷原子结构相似,NH3分子与PH3分子结构也相似,P—H键为不同种元素原子之间形成的共价键,为极性键。
(2)“易液化”属于物质的物理性质,NH3与PH3都是共价型分子,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,以及分子间作用力与物质的物理性质的关系分析,应该是PH3比NH3沸点高,PH3比NH3易液化。
事实是NH3比PH3易液化,这种反常现象客观存在,说明这当中必有特殊的原因——氢键。
答案:(1)相似有有(2)D
[本讲达标检测]
[课堂真题集训—明考向]
1.(2018·江苏高考节选)臭氧(O3)在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NO x分别氧化为SO2-4和NO-3,NO x也可在其他条件下被还原为N2。
(1)SO2-4中心原子轨道的杂化类型为________;NO-3的空间构型为________________(用文字描述)。
(2)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(3)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)=________。
(4)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。
请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。