第2讲 分子结构与性质
[考纲要求] 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 ，sp 2，sp 3)。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，能列举含有氢键的物质。
考点一 共价键
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 。 3．分类
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)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。 4．键参数
(1)概念
(2)键参数对分子性质的影响
①键能越大，键长越短，分子越稳定。
②
5．等电子原理
原子总数 相同，价电子总数 相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相似 ，
如CO和N2 。
深度思考
1．根据价键理论分析氮气分子中的成键情况？
答案氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个σ键和两个π键。
2．试根据下表回答问题。
某些共价键的键长数据如下所示：
(1)原子半径、原子间形成共用电子对数目。形成相同数目的共用电子对，原子半径越小，共价
键的键长越短；原子半径相同，形成共用电子对数目越多，键长越短。
(2)键能是______气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量_____________________。
通常，键能越___大_____，共价键越____稳定____，由该键构成的分子越稳定。
题组一键的极性与分子极性的关系
1．在下列物质中：①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、⑨CO2、⑩C2H4
(1)只存在非极性键的分子是__②______；既存在非极性键又存在极性键的分子是_⑤⑩_______；
只存在极性键的分子是__①③⑨______。
(2)不存在化学键的是__⑧________。
(3)既存在离子键又存在极性键的是___⑥⑦__；既存在离子键又存在非极性键的是____④____。题组二σ键、π键的判断
2．下列说法中不正确的是(C) A．σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强
B．s-s σ键与s-p σ键的电子云形状对称性相同
C．碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍
D．N2分子中有一个σ键，2个π键
3．下列关于σ键和π键的理解不正确的是(D) A．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ键，一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键
D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键
(1)通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；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。
(2)σ键比π键稳定。
题组三键参数的应用
4．结合事实判断CO和N2相对更活泼的是___CO___________，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：_____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要的能量(523.3 kJ·mol－1)小__________________________________。
5(B) 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ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键
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克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ
题组四等电子原理应用
6．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，请推测COS、CO2－3、PCl3的空间结构。
答案COS为直线形结构；CO2－3为平面正三角形结构；PCl3为三角锥形结构。
7．1919年，Langmuir提出等电子原理：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___N2__和_CO__；
____ N2O___和___ CO2______。
(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_SO2______、___O3_____。
考点二分子的立体结构
1．价层电子对互斥理论
(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。
(2)孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
键电子对的立体构型，不包括孤电子对。 ①当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致； ②当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。
(2)价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，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，但不能预测分子的几何构型。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。 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 (1)孤电子对
分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 (2)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。
(3)配合物
如[Cu(NH3)4]SO4
配位体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。
中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。
深度思考
填表，VSEPR模型和分子(离子)立体模型的确定
题组一价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的考查
1．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是(C) A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构
B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子
C．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键
D．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键
2．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间构型，结论正确的是(D) A．直线形；三角锥形B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形D．V形；平面三角形
3．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：
(1)BF3分子的立体结构为___平面三角形____，NF3分子的立体结构为___三角锥形_____。
(2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、
乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是__ CH≡CH________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是___ CH2===CH2、C6H6___，采取sp3杂化的分子是___ CH3CH3______。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：___
(其他合理答案均可_____________________________________________________。
(3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因
是_____ CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O 原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小___________。
(4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键
过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为_ AgF>AgCl>AgBr>AgI ________________________________。
题组二配合物理论的考查
4．下列物质中存在配位键的是(A)
①H3O＋②[B(OH)4]－③CH3COO－④NH3 ⑤CH4
A．①②B．①③C．④⑤D．②④
5．铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族，Cu2＋的核外电子排布式为__[ Ar]3d9或1s22s22p63s23p63d9__。
(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)4]2＋配离子。已知NF3与NH3的
空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是____ N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2＋形成配位键________________________________________________________。
6．向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。
(1)该反应生成物中KCl既不是难溶物、难电离物质，也不是易挥发物质，则该反应之所以能够进
行是由于生成了____难电离______的Fe(SCN)3。
(2)经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数
比配合。请按要求填空：
①若所得Fe3＋和SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显血红色。
该离子的离子符号是__[Fe(SCN)]2＋________。
②若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以
表示为_______________ FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl___________________。
考点三分子间作用力与分子的性质
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
特别提醒a．A、B是电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素。
b．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
(2)
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
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，
如。
(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 深度思考 1．分析下面两图，总结卤素单质和卤素碳化物的范德华力变化规律。 思考点拨范德华力越大，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。 答案卤素单质和四卤化碳的范德华力随其相对分子质量增加而变大。 题组一分子极性的判断 1．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，能充分说明此种现象的理由是 (A) ①NH3是极性分子②分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于107°③分子内3个N—H 键的键长相等、键角相等④NH3分子内3个N—H键的键长相等，3个键角都等于120° A．①②B．②③C．③④D．①④ 2．判断PCl3、CCl4、CS2、SO2分子的极性。 答案PCl3、SO2是极性分子；CCl4、CS2是非极性分子。 题组二分子极性和化学键极性的关系 3．下列叙述中正确的是(A) 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 4．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是(B) A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl 5．已知H和O可以形成H2O和H2O2两种化合物，试根据有关信息完成下列问题： (1)水是维持生命活动所必需的一种物质。 ①1 mol冰中有___2_____mol氢键。 ②用球棍模型表示的水分子结构是_____ B______。 (2)已知H2O2分子的结构如图所示：H2O2分子不是直线形的，两个氢原子犹如在半展开的书的两 面上，两个氧原子在书脊位置上，书页夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。 试回答： ①H2O2分子的电子式是________，结构式是___ H—O—O—H_____________。 ②H2O2分子是含有___极性__键和__非极性__键的__极性__(填“极性”或“非极性”)分子。 ③H2O2难溶于CS2，简要说明理由：__因H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2_________________________________________________。 ④H2O2中氧元素的化合价是___－1价__，简要说明原因___因O—O键为非极性键，而O—H键 为极性键，共用电子对偏向氧，故氧为－1价__________________。 题组三分子间作用力及其影响 6．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是(A) A．氢键；分子间作用力；极性键 B．氢键；氢键；非极性键 C．氢键；极性键；分子间作用力 D．分子间作用力；氢键；非极性键 7．氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为(B) 范德华力、氢键、共价键的比较 题组四无机含氧酸分子的酸性 8．下列无机含氧酸分子中酸性最强的是(D) A．HNO2B．H2SO3C．HClO3D．HClO4 9．判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示： 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 H3AsO3 333333 既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为①________________， ②________________。 (2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是： ①______ H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O______________， ②_______ H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O______________。 (3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：__H3PO3为中强酸，不与盐酸反应，H3AsO3可与盐酸反应___________________， 写出化学方程式：_____H3AsO3＋3HCl===AsCl3＋3H2O ______________________。 题组五教材回扣练习 10．(选修3P57－1)下列说法中正确的是(B) A．在分子中，两个成键的原子间的距离叫做键长 B．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—I的键能为298.7 kJ·mol－1，这可以说明HCl分子比HI分子稳定 C．含有极性键的分子一定是极性分子 D．键能越大，表示该分子越容易受热分解 11．(选修3P57－5)下列能跟氢原子形成最强极性键的原子是(A) A．F B．Cl C．Br D．I 12．(选修3P57－2)下列物质中，含离子键的物质是(C)，由极性键形成的极性分子是(D)，由极性键形成的非极性分子是(A)，由非极性键形成的非极性分子是(B)。 A．CO2B．Br2C．CaCl2D．H2O 1．[2012·福建理综，30(3)(4)](3)硅烷(Si n H2n＋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___硅烷的相对分子质量越大，分子间范德华力越强(或其他合理答 案)__________________________________________。 (4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子X m－(含B、O、 H 三种元素)的球棍模型如右下图所示： ①在X m－中，硼原子轨道的杂化类型有___sp2_、sp3____；配位键存在于 ___4,5(或5,4)_____原子之间(填原子的数字标号)；m＝___2_____(填数字)。 ②硼砂晶体由Na＋、X m－和H2O构成，它们之间存在的作用力有 _____ ADE _____(填序号)。 A．离子键B．共价键 C．金属键D．范德华力 E．氢键 2．[2012·山东理综，32(3)(4)](3)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＝___4____。CO与N2结构相似，CO分子内σ键与π键个数之比为__1∶2___。 (4)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__ sp3__________，甲醇分子内的O—C—H键角___小于_____(填“大于”、“等于”或“小于”)甲醛分子内的O—C—H键角。 3．[2012·浙江自选，15(3)(4)](3)下列物质变化，只与范德华力有关的是___ AE____。 A．干冰熔化B．乙酸汽化C．乙醇与丙酮混溶D．溶于水 E．碘溶于四氯化碳F．石英熔融 (4)下列物质中，只含有极性键的分子是__ BC___，既含离子键又含共价键的化合物是___ G__；只 存在σ键的分子是__ CE____，同时存在σ键与π键的分子是ABD____________。 A．N2B．CO2C．CH2Cl2D．C2H4E．C2H6F．CaCl2G．NH4Cl 4．[2012·江苏，21(A)]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___1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5)_______。 ②NO－3的空间构型是___平面三角形_______(用文字描述)。 (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__ C≡O __________。 ②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为______ sp3____。 ③1 mol CO2中含有的σ键数目为__2×6.02×1023个(或2 mol)_ _。 (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__________。 5．[2012·新课标全国卷，37(1)(2)(3)(4)(5)]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___ sp3________________。 (2)原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低 能量，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为____O>S>Se _______。 (3)Se原子序数为___34_____，其核外M层电子的排布式为___3s23p63d10_______。 (4)H2Se的酸性比H2S__强__(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为__平面三角形_， SO2－3离子的立体构型为____三角锥形________。 (5)H2SeO3的K1和K2分别为2.7×10－3和2.5×10－8，H2SeO4第一步几乎完全电离，K2为1.2×10－ 2，请根据结构与性质的关系解释： ①H2SeO3和H2SeO4第一步电离程度大于第二步电离的原因：___由于第一步电离产生的H＋的抑制 作用，使第一步电离生成的负离子较难再进一步电离出带正电荷的氢离子____________； ②H2SeO4比H2SeO3酸性强的原因：___2SeO3和H2SeO4可表示为(HO)2SeO和(HO)2SeO2。H2SeO3中的Se为＋4价，而H2SeO4中的Se为＋6价，正电性更高，导致Se—O—H中O的电子更向Se偏移，更易电离出H＋_________________________________。 11．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳内含量(质量分数)最高的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E在元素周期表的各元素中电负性最大。请回答下列问题： (1)X、Y的元素符号依次为________ S、C________________。 (2)XZ2与YZ2分子的立体结构分别是_ V形___和___直线形_______，相同条件下两者在水中的溶解度较大的是_ SO2_________(写分子式)，理由是_ CO2是非极性分子，SO2和H2O都是极性分子，根据“相似相溶”原理，SO2在H2O中的溶解度较大__________________。 (3)Q的元素符号是__ Cr__，它的基态原子的核外电子排布式为__1s22s22p63s23p63d54s1______，在 形成化合物时它的最高化合价为__＋6________。 (4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键 _______ F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O____________________________。 12．已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成化合物的分子式是XY4。试回答： (1)X元素的原子基态时电子排布式为_____1s22s22p63s23p63d104s24p2__， Y元素原子最外层电子的电子排布图为_________________________。 (2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，试判断XY4中X与Y之间的化学键为____共价键 __(填“共价键”或“离子键”)。 (3)该化合物的空间结构为___正四面体__形，中心原子的轨道杂化类型为__ sp3杂化______，分子 为__非极性分子______(填“极性分子”或“非极性分子”)。 (4)该化合物在常温下为液体，该液体微粒间的作用力是__范德华力______。 (5)该化合物的沸点与SiCl4比较：_GeCl4_______(填化学式)的高，原因是_组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越__________________________。 13．Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次增加。已知：①Z的原子序数为29，其余均为短周期主族元素；②Y原子的价电子(外围电子)排布式为m s n m p n；③R原子核外L层上的电子数为奇数； ④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题： (1)Z2＋的核外电子排布式是_1s22s22p63s23p63d9___________________。 (2)在[Z(NH3)4]2＋中，Z2＋的空轨道接受NH3分子提供的___孤对电子(或孤电子对)_ _形成配位键。 (3)Q和Y形成的最简单氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是____ b___。 a．稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙 b．稳定性：甲>乙，沸点：甲<乙 c．稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙 d．稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙 (4)Q、R、X三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为__ C (5)Q的一种氢化物的相对分子质量为26，其分子中σ键与π键的数目之比为3∶2______。 14．碳、氧、氯、铁是与人类生产、生活息息相关的化学元素。 (1)基态铁原子的核外电子排布式为____1s22s22p63s23p63d64s2____。 (2)C、O、Cl三种元素的电负性由大到小的顺序为_______ O>Cl>C_(用元素符号表示)。COCl2俗 称光气，分子中C原子采取__ sp2___杂化成键，根据原子轨道重叠方式的不同来看，碳原子与氧原子之间形成共价键的类型和数目为__1个σ键、1个π键________________。 (3)甲烷和四氯化碳具有相似的空间结构，但常温下甲烷是气体，四氯化碳是液体，其原因是__ 组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力(或范德华力)越强，沸点越高___________________________________________________________。 15．下表是元素周期表的前三周期主族和0族元素区，表中虚线处为ⅡA、ⅢA族的连接处，请用相应的化学用语回答下列问题： (1)写由仅由e形成的两种带有相同电荷数的阴离子的符号__ O2－___、_ O2－2_____。 (2)d元素名称为___氮__，其双原子分子的电子式为____________。 (3)图Ⅰ是表示第三周期8种元素单质的熔点(℃)柱形图，已知柱形“1”代表Ar，则其中柱形“8”代表的是(填化学式)___ Si___晶体，1 mol该晶体中含有____2____mol化学键。 (4)b、c、d、e、f的氢化物的沸点(℃)直角坐标图(图Ⅱ)中序列“5”的氢化物的名称是__甲烷_，空间构型为___正四面体形______；序列“2”的氢化物的结构式是________________，属于____极性____(填“极性”或“非极性”)分子。 2021人教版高中化学选修三《分子的性质》word教 案 第三节分子的性质 第一课时 教学目标 1、了解极性共价键和非极性共价键； 2、结合常见物质分子立体结构，判定极性分子和非极性分子； 3、培养学生分析问题、解决问题的能力和严谨认确实科学态度。 重点、难点 多原子分子中，极性分子和非极性分子的判定。 教学过程 创设问题情境： （1）如何明白得共价键、极性键和非极性键的概念； （2）如何明白得电负性概念； （3）写出H2、Cl2、N2、HCl、CO2、H2O的电子式。 提出问题： 由相同或不同原子形成的共价键、共用电子对在两原子显现的机会是否相同？ 讨论与归纳： 通过学生的观看、摸索、讨论。一样说来，同种原子形成的共价键中的电子对不发生偏移，是非极性键。而由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移，是极性键。 提出问题： （1）共价键有极性和非极性；分子是否也有极性和非极性？ （2）由非极性键形成的分子中，正电荷的中心和负电荷的中心如何样分布？是否重合？ （3）由极性键形成的分子中，如何样找正电荷的中心和负电荷的中心？ 讨论交流： 利用教科书提供的例子，以小组合作学习的形式借助图示以及数学或物理中学习过的向量合 成方法，讨论、研究判定分子极性的方法。 总结归纳： （1）由极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，因此差不多上非极性分子。如：H2、N2、C60、P4。 （2）含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。 当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子。如：CO2、BF3、CCl4。当分子中各个键的极性向量和不等于零时，是极性分子。如：HCl、NH3、H2O。 （3）引导学生完成下列表格 一样规律： a．以极性键结合成的双原子分子是极性分子。如：HCl、HF、HBr b．以非极性键结合成的双原子分子或多原子分子是非极性分子。如：O2、H2、P4、C60。 c．以极性键结合的多原子分子，有的是极性分子也有的是非极性分子。 d．在多原子分子中，中心原子上价电子都用于形成共价键，而周围的原子是相同的原子，一样是非极性分子。 反思与评判： 组织完成“摸索与交流”。 物质结构与性质 第一章原子结构与性质 第一节原子结构 第二节原子结构与元素的性质 归纳与整理复习题 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二节分子的立体结构 第三节分子的性质 归纳与整理复习题 第三章晶体结构与性质 第一节晶体的常识 第二节分子晶体与原子晶体 第三节金属晶体 第四节离子晶体 归纳与整理复习题 （人教版）高中化学选修3 《物质结构与性质》全部教学案 第一章原子结构与性质 教材分析： 一、本章教学目标 1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。 2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。 3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。 4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。 5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。 本章知识分析： 本章是在学生已有原子结构知识的基础上，进一步深入地研究原子的结构，从构造原理和能量最低原理介绍了原子的核外电子排布以及原子光谱等，并图文并茂地描述了电子云和原子轨道；在原子结构知识的基础上，介绍了元素周期系、元素周期表及元素周期律。总之，本章按照课程标准要求比较系统而深入地介绍了原子结构与元素的性质，为后续章节内容的学习奠定基础。尽管本章内容比较抽象，是学习难点，但作为本书的第一章，教科书从内容和形式上都比较注意激发和保持学生的学习兴趣，重视培养学生的科学素养，有利于增强学生学习化学的兴趣。 通过本章的学习，学生能够比较系统地掌握原子结构的知识，在原子水平上认识物质构成的规律，并能运用原子结构知识解释一些化学现象。 注意本章不能挖得很深，属于略微展开。 《物质结构与性质》专题练习 一 选择题 1. 卤素单质及化合物在许多性质上都存在着递变规律。下列有关说法正确的是 A ．卤化银的颜色按AgCl 、AgBr 、AgI 的顺序依次加深 B ．卤化氢的键长按H —F 、H —C1、H —Br 、H —I 的顺序依次减小 C ．卤化氢的还原性按HF 、HCl 、HBr 、HI 的顺序依次减弱 D ．卤素单质与氢气化合按2F 、2Cl 、2Br 、2I 的顺序由难变易 2. 石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成， 具有极好的应用前景。下列说法正确的是 A. 石墨烯与石墨互为同位素 B. 0.12g 石墨烯中含有6.02×1022 个碳原子 C. 石墨烯是一种有机物 D. 石墨烯中的碳原子间以共价键结合 3. 下列说法中错误．． 的是: A ．CH 4、H 2O 都是极性分子 B ．在NH 4+ 和[Cu(NH 3)4]2+中都存在配位键 C ．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强 D ．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性 4．下列化合物，按其晶体的熔点由高到低排列正确的是 A ．SiO 2 CsCl CBr 4 CF 4 B ．SiO 2 CsCl CF 4 CBr 4 C ．CsCl SiO 2 CBr 4 CF 4 D ．CF 4 CBr 4 CsCl SiO 2 5. 在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是 A. 最易失去的电子能量最高 B. 电离能最小的电子能量最高 C. p 轨道电子能量一定高于s 轨道电子能量 D. 在离核最近区域内运动的电子能量最低 6．下列叙述中正确的是 A ．NH 3、CO 、CO 2都是极性分子 B ．CH 4、CCl 4都是含有极性键的非极性分子 C ．HF 、HCl 、HBr 、Hl 的稳定性依次增强 D ．CS 2、H 2O 、C 2H 2都是直线型分子 7．下列叙述正确的是 A ．原子晶体中各相邻原子之间都以共价键结合 B ．分子晶体中都存在范德华力，分子内都存在共价键 C ．HF 、HCl 、HBr 、HI 四种物质的沸点依次升高 D ．干冰和氯化铵分别受热变为气体所克服的粒子间相互作用力属于同种类型 8． X 、Y 、Z 、M 是元素周期表中前20号元素，其原子序数依次增大，且X 、Y 、Z 相邻。X 的核电荷数是Y 的核外电子数的一半，Y 与M 可形成化合物M 2Y 。下列说法正确的是 A ．还原性：X 的氢化物>Y 的氢化物>Z 的氢化物 第三节分子的性质 第二课时 【学习目标】 1.范德华力、氢键及其对物质性质的影响 2.能举例说明化学键和分子间作用力的区别 3.例举含有氢键的物质 【学习过程】 【知识梳理】 二、范德华力及其对物质性质的影响 范德华力：分子间普遍存在的作用力，又叫分子间作用力。范德华力很弱，约比化学键小l一2数量级。 〔探究〕：（1）范德华力大小 分子HCl HBr HI CO Ar 范德华力 21.14 23.11 26.00 8.75 8.50 （kJ/mol） 共价键键能 431.8 366298.7 745 （kJ/mol） 结论1：范德华力很弱，比化学键的键能小得多。（2）范德华力与相对分子质量的关系： 分子HCl HBr HI 相对分子质量 范德华力 21.14 23.11 26.00 （kJ/mol） 熔点/oC -114.8 -98.5 -50.8 沸点/oC -84.9 -67 -35.4 单质相对分子质量熔点/oC 沸点/oC F2-219.6 -188.1 Cl2-101.0 -34.6 Br2-7.2 58.8 I2113.5 184.4 结论2：相对分子质量越大，范德华力越大。 （3）范德华力与分子的极性的关系： 分子相对分子质量分子的极性熔点/oC 沸点/oC CO 28 -205.05 -191.49 N228 -210.00 -195.81 结论3：分子的极性越大，范德华力越大。 三、氢键及其对物质性质的影响 非金属元素的氢化物在固态时是分子晶体，其熔沸点和其分子量有关．对于同一主族非金属元素而言，从上到下，分子量逐渐增大，熔沸点应逐渐升高．而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？ 说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除分子间作力之外其他作用．这种作用就是氢键。 1. 氢键： （1）氢键的表示：氢键可以用A—H…B表示。 （2）形成氢键的一般条件：电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子 （3）分子内氢键和分子间氢键 2. 氢键对物质性质的影响 （1）分子间氢键，使物质的熔、沸点升高： 高考化学真题分类汇编专题物质结构与性质选 修好用版 Document number【SA80SAB-SAA9SYT-SAATC-SA6UT-SA18】 1．选修3——物质结构与性质] 19–Ⅰ【2016年高考海南卷】（6分） 下列叙述正确的有 A．第四周期元素中，锰原子价电子层中未成对电子数最多 B．第二周期主族元素的原子半径随核电荷数增大依次减小 C．卤素氢化物中，HCl的沸点最低的原因是其分子间的范德华力最小 2．【2016年高考海南卷】（14分） M是第四周期元素，最外层只有1个电子，次外层的所有原子轨道均充满电子。元素Y的负一价离子的最外层电子数与次外层的相同。回答下列问题：（1）单质M的晶体类型为______，晶体中原子间通过_____作用形成面心立方密堆积，其中M原子的配位数为______。 （2）元素Y基态原子的核外电子排布式为________，其同周期元素中，第一电离能最大的是______（写元素符号）。元素Y的含氧酸中，酸性 最强的是________（写化学式），该酸根离子的立体构型为 ________。 （3）M与Y形成的一种化合物的立方晶胞如图所示。 ①该化合物的化学式为_______，已知晶胞参数a= nm，此晶体的密 度为_______g·cm–3。（写出计算式，不要求计算结果。阿伏加德罗常 数为N A） ②该化合物难溶于水但易溶于氨水，其原因是________。此化合物 的氨水溶液遇到空气则被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式 为_______。 3．【2016年高考江苏卷】物质结构与性质] Zn(CN) 4 ]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应： 4HCHO+Zn(CN) 4]2-+4H++4H 2 O===Zn(H 2 O) 4 ]2++4HOCH 2 CN （1）Zn2+基态核外电子排布式为____________________。 （2）1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为____________mol。 （3）HOCH 2 CN分子中碳原子轨道的杂化类型是______________。 （4）与H 2 O分子互为等电子体的阴离子为________________。 （5）Zn(CN) 4 ]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型， Zn(CN) 4 ]2-的结构可用示意图表示为_____________。 4．【2016年高考上海卷】（本题共12分） NaCN超标的电镀废水可用两段氧化法处理： （1）NaCN与NaClO反应，生成NaOCN和NaCl （2）NaOCN与NaClO反应，生成Na 2CO 3 、CO 2 、NaCl和N 2 已知HCN（K i =×10-10）有剧毒；HCN、HOCN中N元素的化合价相同。 完成下列填空： （5）上述反应涉及到的元素中，氯原子核外电子能量最高的电子亚层是___________；H、C、N、O、Na的原子半径从小到大的顺序为_______。 （6）HCN是直线型分子，HCN是___________分子（选填“极性”或“非极性”）。HClO的电子式为___________。 5．【2016年高考四川卷】（13分）M、R、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z是一种过渡元素。M基态原子L层中p轨道电子数是s电子的2倍，R是同周期元素中最活泼的金属元素，X和M形成的一种化合物是引起酸雨的主要大气污染物，Z的基态原子4s和3d轨道半充满。请回答下列问题：（1）R基态原子的电子排布式是①，X和Y中电负性较大的是② （填元素符号）。 分子的结构与性质 【知识动脉】 知识框架 产生原因：共价键的方向性 Sp3 决定因素：杂化轨道方式sp2 分子的空间构型sp 空间构型的判断：VSEPR理论 空间构型决定性质等电子原理 手性分子 配合物 一、杂化轨道理论 1. 杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。 思考：甲烷分子的轨道是如何形成的呢？ 形成甲烷分子时，中心原子的2s和2p x，2p y，2p z等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条sp3杂化轨道，这些sp3杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。 根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，除了有sp3杂化外，还有sp2杂化和sp杂化，sp2杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的，sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的。 思考： 应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。 C2H4 BF3 CH2O C2H2 思考：怎样判断有几个轨道参与了杂化？ [讨论总结]：三种杂化轨道的轨道形状，SP杂化夹角为°的直线型杂化轨道，SP2杂化轨道为°的平面三角形，SP3杂化轨道为°′的正四面体构型。 小结：HCN中C原子以sp杂化，CH2O中C原子以sp2杂化；HCN中含有2个σ键和2π键；CH2O中含有3σ键和1个π键 【例1】（09江苏卷21 A部分）（12分）生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气（主要成分为CO、CO2、H2等）与H2混合，催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。甲醛分子的空间构型是；1mol甲醛分子中σ键的数目为。 解析与评价：甲醛分子中含有碳氧双键，故碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化；分子的空间构型为平面型；1mol甲醛分子中含有2mol碳氢δ键，1mol碳氧δ键，故含有δ键的数目为3N A 答案：sp2平面型3N A 【变式训练1】（09宁夏卷38）［化学—选修物质结构与性质］（15分） 已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题： （1）X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为____________; 2、价层电子对互斥模型 把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C 原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下： ABn 立体结构范例 n=2 直线型CO2 n=3 平面三角形CH2O n=4 正四面体型CH4 另一类是中心原子上有孤对电子 ．．．．．．．．．．．．）的分子。如 ．．．．（未用于形成共价键的电子对 H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。 练习2、应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。进一步认识多原子分子的立体结构。 化学式中心原子含有孤对电子对数中心原子结合的原子数空间构型 H2S 1.已知A. B. C. D. E都是周期表中的前四周期的元素,它们的核电荷数 A 解答： A. B. C. D. E都是周期表中的前四周期的元素,它们的核电荷数A 原子结构和性质 一、原子结构 1.能层、能级和最多容纳电子数之间的关系 2.原子轨道的形状及能量关系 3．基态原子的核外电子排布 (1)能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图： (2)泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋状态相反。如2s轨道上的电子排布为，不 能表示为。 (3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，且自旋 状态相同。如2p3的电子排布为，不能表示为或。 洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全满(p6、d10、f14)、半满(p3、d5、f7)和全空(p0、d0、f0)状态时，体系的能量最低，结构稳定，如：24Cr的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。 4．基态、激发态及光谱示意图 核外电子排布的表示方法 二、原子结构与性质 1.原子结构与周期表的关系 每族元素的电子排布特点 ①主族 ②0族：He：1s2；其他ns2np6。 ③过渡元素(副族和第Ⅷ族)：(n－1)d1～10ns1～2。 ④元 素周期表的分 区根据核外 电子排布分区 2．元素周期律 (1)原子半径 ①影响因素? ???? 能层数：能层数越多，原子半径越大 核电荷数：核电荷数越大，原子半径越小 ②变化规律 元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。 (2)电离能 ①含义 电离能：气态电中性基态原子失去电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，符号I ，单位kJ·mol －1。 第一电离能：气态电中性基态原子失去第一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。I 1 第二电离能：气态电中性基态原子失去第二个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。I 2 ②规律 a ．同周期：第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当元素的核外电子排布是全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大。 一般排布顺序：IA 物质结构与性质（选修） 1．（2020年山东新高考）下列关于C 、Si 及其化合物结构与性质的论述错误的是 A ．键能C C>Si Si —— 、C H>Si H —— ，因此C 2H 6稳定性大于Si 2H 6 B ．立方型Si C 是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度 C ．SiH 4中Si 的化合价为+4，CH 4中C 的化合价为-4，因此SiH 4还原性小于CH 4 D ．Si 原子间难形成双键而C 原子间可以，是因为Si 的原子半径大于C ，难形成p p π— 键 【答案】C 【解析】A ．因键能C —C ＞Si —Si 、C —H ＞Si —H ，故C 2H 6的键能总和大于Si 2H 6，键能越大越稳定，故C 2H 6的稳定性大于Si 2H 6，A 正确； B ．Si C 的成键和结构与金刚石类似均为原子晶体，金刚石的硬度很大，类比可推测SiC 的硬度和很大，B 正确； C ．SiH 4中Si 的化合价为-4价，C 的非金属性强于Si ，则C 的氧化性强于Si ，则Si 的阴离子的还原性强于C 的阴离子，则SiH 4的还原性较强，C 错误； D ．Si 原子的半径大于C 原子，在形成化学键时纺锤形的p 轨道很难相互重叠形成π键，故Si 原子间难形成双键，D 正确； 故选C 。 2．（2020年山东新高考）B 3N 3H 6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B 3N 3H 6的说法错误的是 A ．其熔点主要取决于所含化学键的键能 B ．形成大π键的电子全部由N 提供 C ．分子中B 和N 的杂化方式相同 D ．分子中所有原子共平面 【答案】A 【解析】A ．无机苯是分子晶体，其熔点主要取决于分子间的作用力，A 错误； B ．B 原子最外层3个电子，与其它原子形成3个键，N 原子最外层5个电子，与其它原子形成3个键，还剩余2个电子，故形成大键的电子全部由N 原子提供，B 正确； C ．无机苯与苯等电子体，分子中含有大键，故分子中B 、N 原子的杂化方式为sp 2杂化，C 正确； D ．无机苯与苯等电子体，分子中含有大键，故分子中B 、N 原子的杂化方式为sp 2杂化，所以分子中所 第二章分子结构与性质 第一节共价键 【学习目标】 1、了解共价键的形成过程。 2、知道共价键的主要类型δ键和π键。 3、能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质 4、知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用” 【学习重点】 1、δ键和π键的特征和性质 2、用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 【学习难点】 1、δ键和π键的特征； 2、键角 【教学过程】 复习引入： 1.NaCl、HCl的形成过程 2.离子键：阴阳离子间的相互作用。 3.共价键：原子间通过共用电子对形成的相互作用。 4.使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。 一、共价键 1、定义：原子间通过共用电子对形成的相互作用。 2、练习：用电子式表示H2、HCl、Cl2的形成过程 H2 HCl Cl2 思考：为什么H2、Cl2 是双原子分子，而稀有气体是单原子分子？ 3、形成共价键的条件：两原子都有单电子 讨论（第一组回答）：按共价键的共用电子对理论，是否有H3、H2Cl、Cl3的分子存在？ 4、共价键的特性：饱和性 对于主族元素而言，内层电子一般都成对，单电子在最外层。 如：H 1s1 、Cl 1s22s22p63s23p5 H、Cl最外层各缺一个电子，于是两原子各拿一电子形成一对 共用电子对共用，由于Cl吸引电子对能力稍强，电子对偏向Cl（并非完全占有），Cl略带部分负电荷，H略带部分正电荷。 讨论（第二组回答）：共用电子对中H、Cl的两单电子自旋方向是相同还是相反？ 设问：前面学习了电子云和轨道理论，对于HCl中H、Cl原子形成共价键时，电子云如何重叠？ 例：H2的形成 1s1 相互靠拢1s1 电子云相互重叠形成H2分子的共价键 （H-H）由此可见，共价键可看成是电子云重叠的结果。电子云重叠程度越大，则形成的共价键越牢固。 H2里的共价键称为δ键。形成δ键的电子称为δ电子。 5、共价键的种类 （1）δ键：（以“头碰头”重叠形式） a、特征：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。 讲：H2分子里的δ键是由两个s电子重叠形成的，可称为S-Sδ键。 下图为HCl、Cl2中电子云重叠： 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠形成的共价单 键的电子云图 像 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠形成的共价 单键的电子 云图像 HCl分子里的δ键是由H的一个s电子和Cl的一个P电子重叠形成的，可称为S-P δ键。 Cl2分子里的δ键是由Cl的两个P电子重叠形成的，可称为P-P δ键。 b、种类：S-S δ键 S-P δ键 P-P δ键 第一单元 金属键 金属晶体 金 属 键 与 金 属 特 性 [基础·初探] 1.金属键 (1)概念：金属离子与自由电子之间强烈的相互作用称为金属键。 (2)特征：无饱和性也无方向性。 (3)金属键的强弱 ①主要影响因素：金属元素的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。 ②与金属键强弱有关的性质：金属的硬度、熔点、沸点等(至少列举三种物理性质)。 2.金属特性 特性 解释 导电性 在外电场作用下，自由电子在金属内部发生定向移动，形成电流 导热性 通过自由电子的运动把能量从温度高的区域传 到温度低的区域，从而使整块金属达到同样的 温度 延展性 由于金属键无方向性，在外力作用下，金属原 子之间发生相对滑动时，各层金属原子之间仍 保持金属键的作用 [核心·突破] 1.金属键????? 成键粒子：金属离子和自由电子 成键本质：金属离子和自由电子间 的静电作用 成键特征：没有饱和性和方向性存在于：金属和合金中 2.金属晶体的性质 3.金属键的强弱对金属物理性质的影响 (1)金属键的强弱比较：金属键的强度主要取决于金属元素的原子半径和外围电子数，原子半径越大，外围电子数越少，金属键越弱。 (2)金属键对金属性质的影响 ①金属键越强，金属熔、沸点越高。 ②金属键越强，金属硬度越大。 ③金属键越强，金属越难失电子。如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。 【温馨提醒】 1.并非所有金属的熔点都较高，如汞在常温下为液体，熔点很低，为－38.9 ℃；碱金属元素的熔点都较低，K-Na合金在常温下为液态。 2.合金的熔点低于其成分金属。 3.金属晶体中有阳离子，无阴离子。 4.主族金属元素原子单位体积内自由电子数多少，可通过价电子数的多少进行比较。 专题18 物质结构与性质（选修） 1．[2019新课标Ⅰ]在普通铝中加入少量Cu和Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒，其分散在Al中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要村料。回答下列问题： （1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号 )。 A．B．C．D． （2）乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别 是、。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子，其原因是，其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。 （3）一些氧化物的熔点如下表所示： 氧化物Li2O MgO P4O6SO2 熔点/°C 1570 2800 23.8 ?75.5 解释表中氧化物之间熔点差异的原因。 （4）图(a)是MgCu2的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见，Cu原子之间最短距离= pm，Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为N A，则MgCu2的密度是 g·cm?3(列出计算表达式)。 【答案】（1）A （2）sp3sp3乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键Cu2+ （3）Li2O、MgO为离子晶体，P4O6、SO2为分子晶体。晶格能MgO>Li2O。分子间力（分子量）P4O6>SO2 （4 23 330 A 824+1664 10 N a- ?? ? 【解析】（1）A.[Ne]3s1属于基态的Mg+，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高； B. [Ne] 3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg+； C. [Ne] 3s13p1属于激发态 高中化学选修3知识点总结 主要知识要点： 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。 2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E（5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。 ○ B ● F 化学选修3专题练习 1、A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 七种元素，除E 为第四周期元素外，其余均为短周期元素。A 、E 、G 位于元素周期表的s 区，其余元素位于p 区。A 、E 的原子最外层电子数相同，A 的原子中没有成对电子；B 元素基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子总数相同；C 元素原子的外围电子层排布式为ns n np n+1；D 元素的电负性为同周期元素第二高；F 的基态原子核外成对电子数是成单电子数的3倍；G 的基态原子占据两种形状的原子轨道，且两种形状轨道中的电子总数均相同。回答下列问题： （1）写出下列元素的元素符号：D ，G 。 （2）原子序数比D 小1的元素的第一电离能高于D 的原因是 。 （3）由A 、B 、C 形成的ABC 分子中，含有 个σ键， 个π键。 （4）由D 、E 、F 、G 形成的E 2DF 4、GDF 4的共熔体在冷却时首先析出的物质是 （填化学式），原因 是 。 2.[化学——物质结构与性质]（15分） 现有六种元素，其中A 、B 、C 、D 为短周期主族元素，E 、F 为第四周期元素，它们的原子序数依次增大。 （1）A 的基态原子中能量最高的电子，其电子云在空间有 个方向，原子轨道呈 形。 （2）E 2+的基态核外电子排布式为 。 （3）A 、B 、C 三种元素的最简单氢化物的熔点由低到高的顺序是 。A 、B 、C 三种元素中与AC 2互为等电子体的分子的结构式为 。（用元素符号表示） （4）BD 3 中心原子的杂化方式为 ，其分子空间构型为 。 （5）用晶体的x 射线衍射法对F 的测定得到以下结果：F 的晶胞为 面心立方最密堆积（如右图），又知该晶体的密度为9.00g/cm 3，晶 胞中该原子的配位数为 ；F 的原子半径是 cm ； （阿伏加德罗常数为N A ，要求列式计算）。 3．【化学——选修3：物质结构与性质】（15分） 已知A 、B 、C 、D 、E 、F 为元素周期表中原子序数依次增大的前20号元素，A 与B ；C 、D 与E 分别位于同一周期。A 原子L 层上有2对成电子， B 、C 、D 的核外电子排布相同的简单离子可形成一种C 3DB 6型离子晶体X,，CE 、FA 为电子数相同的离子晶体。 （1）写出A 元素的基态原子价电子排布式 ；F 离子电子排布式 。 （2）写出X 的化学式 和化学名称 。 （3）写出X 涉及化工生产中的一个化学方程式 。 （4）试解释工业冶炼D 不以DE 3而是以D 2A 3为原料的原因： 。 （5）CE 、FA 的晶格能分别为786 KJ/mol l 、3401KJ/mo ，试分析导致两者晶格能差异的主要原因 是： 。 （6）F 与B 可形成离子化合物，其晶胞结构如图所示：F 与B 形成离子化合物的化学式为________；该离子化合物晶体的密 度为a g/cm 3，则晶胞的体积是 (只要求列出算式)。 22.【化学—选修3物质结构与性质】（15分） A 、 B 、 C 、 D 四种短周期元素，原子序数依次增大，原子半径按C 、D 、B 、A 顺序逐渐减小。A 、C 同主族，B 、 分子的性质 教学目标 范德华力、氢键及其对物质性质的影响 能举例说明化学键和分子间作用力的区别 例举含有氢键的物质 4．采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学 5．培养学生分析、归纳、综合的能力 教学重点 分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响 教学难点 分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响 教学过程 [创设问题情景] 气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体？ 学生联系实际生活中的水的结冰、气体的液化，讨论、交流。 [结论] 表明分子间存在着分子间作用力，且这种分子间作用力称为范德华力。 [思考与讨论] 仔细观察教科书中表2-4，结合分子结构的特点和数据，能得出什么结论？ [小结] 分子的极性越大，范德华力越大。 [思考与交流] 完成“学与问”，得出什么结论？ [结论] 结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大。 [过渡] 你是否知道，常见的物质中，水是熔、沸点较高的液体之一？冰的密度比液态的水小？为了解释水的这些奇特性质，人们提出了氢键的概念。 [阅读、思考与归纳] 学生阅读“三、氢键及其对物质性质的影响”，思考，归纳氢键的概念、本质及其对物质性质的影响。 [小结] 氢键是除范德华力之外的另一种分子间作用力。 氢键是由已经与电负性很强的原子（如水分子中的氢）与另一个分子中电负性很强的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。 氢键的存在大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点教高。 [讲解] 氢键不仅存在于分子之间，还存在于分子之内。 一个分子的X-H键与另一个分子的Y相结合而成的氢键，称为分子间氢键，如图2-34 一个分子的X-H键与它的内部的Y相结合而成的氢键称为分子内氢键，如图2-33 [阅读资料卡片] 总结、归纳含有氢键的物质，了解各氢键的键能、键长。 分子结构与性质 知识网络： 一、化学键 相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用，通常叫做化学键。例如：水的结构式为 ， H －O 之间存在着强烈的相互作用，而H 、H 之间相互作用非常弱，没有形成化学键。 化学键类型： 1．三种化学键的比较： ※ 配位键：配位键属于共价键，它是由一方提供孤对电子，另一方提供空轨道所形成的共价 键，例如：NH 4+的形成 在NH 4+中，虽然有一个N －H 键形成过程与其它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。 键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性：原子半径越小，键长越短，键能越大，分子越稳定。例如HF、HCl、HBr、HI分子中： X原子半径：F 选修三物质结构与性质总结 一.原子结构与性质. 1、认识原子核外电子运动状态，了解电子云、电子层（能层）、原子轨道（能级）的含义. 电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图.离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度 越小. 电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子 层.原子由里向 外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用 s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f 轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7. 2.(构造原理） 了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布. (1).原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述 .在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子. (2).原子核外电子排布原理. ①.能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道. ②.泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子. ③.洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同. 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具 有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr[Ar]3d54s1、29Cu[Ar]3d104s1. (3).掌握能级交错1-36号元素的核外电子排布式. ns<(n-2)f<(n-1)d 《专题3》测试题 (时间：90分钟分值：100分) 可能用到的相对原子质量：He 4O 16S 32Si 28Ca 40 一、选择题(本题包括15小题，每题只有一个选项符合题意，每题3分，共45分) 1．只需克服范德华力就能汽化的是() A．液态二氧化碳B．液态氨 C．醋酸D．乙醇 解析B、C、D项还要克服分子间氢键。 答案 A 2．下列物质的熔、沸点高低顺序正确的是() A．金刚石>晶体硅>二氧化硅>碳化硅 B．CI4>CBr4>CCl4>CH4 C．MgO>Na2O>N2>O2 D．金刚石>生铁>纯铁>钠 解析A项中物质均为原子晶体，共价键键能越大，熔沸点越高，因为键长Si—Si>Si—C>Si—O>C—C，所以键能C—C>Si—O> Si—C>Si—Si，即熔、沸点顺序为：金刚石>二氧化硅>碳化硅>晶体硅；CH4为气体，其余为液体，且相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高，B正确；C项应为MgO>Na2O>O2>N2；合金的熔、沸点比其各成分金属的熔、沸点要低，故D项应为金刚石>纯 铁>生铁>钠。 答案 B 3．按下列四种有关性质的叙述，可能属于金属晶体的是() A．由分子间作用力结合而成，熔点低 B．固体或熔融后能导电，熔点在1000℃左右 C．由共价键结合成网状结构，熔点高 D．固体不导电，但溶于水或熔融后能导电 解析A为分子晶体，C为原子晶体，D为离子晶体。 答案 B 4．下列微粒中，同时具有离子键、共价键和配位键的是() A．NaOH B．H3O＋ C．MgCl2D．NH4Cl 解析NaOH中含有离子键和共价键；H3O＋中含有共价键和配位键；MgCl2中只含有离子键；NH4Cl中NH＋4和Cl－以离子键结合，NH＋4中N和H形成的化学键既有共价键又有配位键。 答案 D 5．下列各组物质的晶体中，化学键类型相同，晶体类型、物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用也相同的是() A．SO3和HCl B．KCl和Mg C．CCl4和SiO2D．NaCl和H2O 解析SO3和HCl的晶体是分子晶体，分子内原子间的化学键均为极性键，它们发生状态变化时需要克服分子间作用力，A项符合题意；KCl是离子晶体，而Mg是金属晶体，B项不符合题意；CCl42021人教版高中化学选修三《分子的性质》word教案
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