新教材 人教版高中化学选择性必修2 第二章 分子结构与性质 学案(知识点考点精讲及配套习题)
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人教版高中化学选择性必修第二册知识点第一章原子结构与性质一.原子结构1、能级与能层2、原子轨道3、原子核外电子排布规律(1)构造原理:随着核电荷数递增,大多数元素的电中性基态原子的电子按右图顺序填入核外电子运动轨道(能级),叫做构造原理。
能级交错:由构造原理可知,电子先进入4s轨道,后进入3d轨道,这种现象叫能级交错。
(说明:构造原理并不是说4s能级比3d能级能量低(实际上4s能级比3d 能级能量高),而是指这样顺序填充电子可以使整个原子的能量最低。
)(2)能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态,简称能量最低原理。
(3)泡利(不相容)原理:一个轨道里最多只能容纳两个电子,且电旋方向相反(用“↑↓”表示),这个原理称为泡利原理。
(4)洪特规则:当电子排布在同一能级的不同轨道(能量相同)时,总是优先单独占据一个轨道,而且自旋方向相同,这个规则叫洪特规则。
比如,p3的轨,而不是。
洪特规则特例:当p 、d 、f 轨道填充的电子数为全空、半充满或全充满时,原子处于较稳定的状态。
即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14时,是较稳定状态。
前36号元素中,全空状态的有4Be 2s22p0、12Mg 3s23p0、20Ca 4s23d0;半充满状态的有:7N 2s22p3、15P 3s23p3、24Cr 3d54s1、25Mn 3d54s2、33As 4s24p3;全充满状态的有10Ne 2s22p6、18Ar 3s23p6、29Cu 3d104s1、30Zn 3d104s2、36Kr 4s24p6。
4、基态原子核外电子排布的表示方法(1)电子排布式①用数字在能级符号的右上角表明该能级上排布的电子数,这就是电子排布式,例如K :1s22s22p63s23p64s1。
②为了避免电子排布式书写过于繁琐,把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以相应稀有气体的元素符号外加方括号表示,例如K :[Ar]4s1。
第2章分子结构与性质第一节共价键体系构建一、共价键1.共价键的概念和特征原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
微点拨:共价键的方向性决定了分子的立体构型,并不是所有共价键都具有方向性,如两个s电子形成共价键时就没有方向性。
2.共价键的类型(按成键原子的原子轨道重叠方式分类)(1)σ键形成由成键原子的s轨道或p轨道重叠形成类s-s型型s -p 型p -p 型特征以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作,共价键的电子云的图形不变,这种特征称为轴对称(2)π键形成由两个原子的p 轨道“肩并肩”重叠形成p -p π键特征π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别:每个π键的电子云由两块组成,它们互为镜像,这种特征称为镜面对称;π键不能旋转;不如σ键牢固,较易断裂(3)判断σ键、π键的一般规律共价单键为σ键;共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键由一个σ键和两个π键构成。
二、键参数——键能、键长与键角1.键能(1)键能是指气态分子中1mol 化学键解离成气态原子所吸收的能量。
键能的单位是kJ·mol -1。
键能通常是298.15_K 、101_kPa 条件下的标准值。
例如,H—H的键能为436.0kJ·mol —1。
(2)下表中是H—X 的键能数据共价键H—F H—Cl H—Br H—I 键能/(kJ·mol -1)568431.8366298.7①若使2mol H—Cl 断裂为气态原子,则发生的能量变化是吸收863.6_kJ 的能量。
②表中共价键最难断裂的是H—F ,最易断裂的是H—I 。
③由表中键能数据大小说明键能与分子稳定性的关系:HF 、HCl 、HBr 、HI 的键能依次减小,说明四种分子的稳定性依次减弱,即HF 分子最稳定,最难分解,HI分子最不稳定,最易分解。
2.键长(1)键长是构成化学键的两个原子的核间距,因此原子半径决定化学键的键长,原子半径越小,共价键的键长越短。
第2章分子结构与性质知识讲授判断共价键是σ键或是π键的规律任务三观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构,它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成?互动乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成。
任务四为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成?为什么分子总具有一定的空间结构?知识讲授共价键的饱和性和方向性的应用小结共价键的总结任务二找出键长与原子半径的关系;同种元素形成的单键、双键、三键之间键长的关系;键长与键能及稳定性的关系。
互动学生找规律知识讲授键长的规律活动从键能、键长和反应放出热量三个方面解释HCl、HBr和HI稳定性的差异任务三计算1molH2分别与1molBr2(蒸气)和1molI2(蒸气)反应,分别生成2molHBr和2molHI,反应所放出的热量。
互动学生计算反应放出的热量小结键能和键长是衡量共价键强弱和稳定性的重要参数任务四说明乙烷、乙烯和乙炔的反应活性互动写电子式,分析成键情况,分析键能知识讲授键能小结对键参数进行小结子空间结构7min 环节二分子结构的测定知道分子的结构是可以测定的,红外光谱等技术是测定物质结构的基本方法和实验手段。
通过举例分析,简要了解红外光谱仪原理问题导入:分子式为C 2HO 的物质有两种可能的分子结构:乙醇(C 2HOH)和二甲醚(CHOCH 3),怎样利用现代仪器鉴定有机物中的羟基官能团呢?原理分析:结合教材中的图示简要分析红外光谱仪原理,引导学生分析谱图中的O-H 、C-H 和CO 的振动吸收。
初步推测该未知物中含有羟基官能团。
指导学生阅读教材中的【科学·技术·社会】,了解用质谱法测定分子的相对分子质量的简单原理和应用。
3min 环节三气球模型制作直观认识分子结构学生自己动手完成气球模型制作,借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。
用“气球空间互斥”类比“电子对互斥”,感受电子对间互相排斥。
得出中心原子的电子对数分别为2、3、4时,由于电子对都显负电性,互相排斥,在中心原子核周围彼此距离最远时,可得到空间结构模型分别为直线形、平面三角形和正四面体形。
第二章分子结构与性质第一节共价键 ....................................................................................................................... - 1 - 第二节分子的空间结构.................................................................................................... - 10 - 第1课时价层电子对互斥理论................................................................................ - 10 - 第2课时杂化轨道理论.............................................................................................. - 21 - 第三节分子结构与物质的性质........................................................................................ - 27 - 第1课时共价键的极性分子间作用力................................................................ - 27 - 第2课时物质的溶解性分子的手性.................................................................... - 37 -第一节共价键一、共价键及其特征1.共价键的形成(1)概念:原子间通过________所形成的相互作用,叫做共价键。
(2)成键的粒子:一般为非金属________(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。
(3)键的本质:原子间通过__________________产生的强烈相互作用。
(4)键的形成条件:非金属元素的________之间形成共价键,大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。
2.共价键的类型及特征共价键依据________________分为极性键和非极性键。
按________________分为σ键和π键。
(1)σ键形成成键原子的s轨道或p轨道“______”重叠而形成类型s—s型H—H的s-s σ键的形成s—p型H—Cl的s-p σ键的形成p—p型Cl—Cl的p-p σ键的形成特征①以形成化学键的两原子核的______为轴作旋转操作,共价键电子云的图形______,这种特征称为______②σ键的强度______(2)π键形成由两个原子的p轨道“______”重叠形成p—p型p—p π键的形成特征①每个π键的电子云由两块组成,分别位于由________构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为______,这种特征称为______对称②π键______旋转;不如σ键牢固,较易______(3)判断σ键和π键的一般规律①共价单键是______键;②共价双键和共价三键中有一个键是______键,其他的都是______键。
二、键参数——键能、键长与键角1.概念和特点概念特点键能________原子形成1 mol化学键________的最低能量键能越大,键越____________键长形成共价键的两个原子之间的________键长越短,键能______,键越________键角多原子分子内两个________之间的夹角表明共价键有__________,决定分子的____________2.对物质性质的影响一、1.共用电子对原子共用电子对(即电子云重叠)原子2.共用电子对是否偏移原子轨道重叠方式头碰头连线不变轴对称较大肩并肩两原子核镜像镜面不能断裂σσπ二、1.气态基态释放稳定核间距越大稳定相邻共价键方向性立体结构[即时性自测]1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)原子轨道在空间都具有方向性。
()(2)σ键是轴对称而π键是镜面对称。
()(3)一般来说,σ键比π键强度大,更稳定。
()(4)N2分子中σ键与π键的个数比是2:1。
()(5)键能越大,键长越长,共价化合物越稳定。
()(6)键角是描述分子立体结构的重要参数。
()(7)两个原子之间形成的双键中σ键与π键各一个,且键能一定小于单键的两倍。
()2.下列不属于共价键成键因素的是()A.形成共用电子对B.成键原子的原子轨道在空间重叠C.形成化学键,体系能量降低,趋于稳定D.两原子体积大小要适中3.下列元素的原子间易形成共价键的是()A.Na和Cl B.K和FC.H和Cl D.Ca和O4.下列关于σ键的说法错误的是()A.如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的,即形成s-s σ键B.s电子与p电子形成s-p σ键C.p电子与p电子不能形成σ键D.HCl分子里含一个s-p σ键5.下列分子的结构式与共价键的饱和性不相符的是()6.实验测得四种结构相似的单质分子的键长、键能的数据如下:A—A B—B C—C D—D键长/10-10 m a 0.74 c 1.98键能/kJ·mol-193 b 151 d1已知D2分子的稳定性大于A2,则a________(填“>”或“<”,下同)1.98,d________193;a________c,b____________d。
即时性自测1.(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×(6)√(7)×2.解析:共价键的本质是在原子之间形成共用电子对。
两原子形成共价键时原子轨道发生重叠,两原子的原子轨道重叠越多,键越牢固,体系的能量也越低,但对成键原子体积的大小没有要求。
综上所述,D项错误。
答案:D3.解析:非金属元素的原子间容易形成共价键,活泼的金属和非金属元素的原子间容易形成离子键。
则Na和Cl形成的是离子键,A错误;K和F形成的是离子键,B错误;H和Cl均是非金属元素,形成的是共价键,C正确;Ca和O 形成的是离子键,D错误。
答案:C4.解析:s电子与s电子、s电子与p电子只能形成σ键;p电子与p电子“头碰头”形成σ键,“肩并肩”形成π键。
HCl分子中的σ键是由H的s电子和Cl的p电子形成的s-p σ键。
答案:C5.解析:由共价键的饱和性可知:C、Si均形成4个共价键,H形成1个共价键,O、S均形成2个共价键。
A项中O原子之间不可能形成双键,B项是过氧乙酸,含有过氧键“O—O”,C项相当于S取代了CH3OH中的氧原子,D项中Si原子形成4个共价键。
答案:A6.解析:结构相似的单质分子中,键长越短,键能越大,分子越稳定。
答案:>><>技能素养提升点一共价键的特征和分类[例1]有下列十种物质:①CH4②CH3CH2OH③N2④HCl⑤CO2⑥CH3CH3⑦C2H4⑧C2H2⑨H2O2⑩HCHO有机物中碳原子要满足四个价键!请按要求回答下列问题(填写编号):(1)只有σ键的有________,既有σ键又有π键的有________。
(2)只含有极性键的化合物有________,既含有极性键,又含有非极性键的化合物有________。
(3)含有双键的有________,含有三键的有______。
例1解析:十种物质的结构式分别为、、N≡N、H—Cl、O===C===O、、、H—C≡C—H、H—O—O—H、HCOH。
根据以下两点判断化学键类型:①单键只有是σ键,双键中有1个σ键和1个π键,三键中有1个σ键和2个π键;②同种元素原子之间形成的共价键是非极性键,不同种元素原子之间形成的共价键是极性键。
答案:(1)①②④⑥⑨③⑤⑦⑧⑩(2)①④⑤⑩②⑥⑦⑧⑨(3)⑤⑦⑩③⑧共价键可从不同角度分类,从电子的重叠方式可分为σ键和π键;从共用电子对偏向可分为极性键和非极性键。
[提升1]有以下物质:①HF②Cl2③H2O④N2⑤C2H4⑥C2H6⑦H2⑧H2O2⑨HCN(H—C≡N)。
(1)只含有极性键的是________。
(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)只有σ键的是________。
(5)既有σ键,又有π键的是________。
提升1解析:根据共价键的存在范围、极性键与非极性键的区别、σ键和π键的形成条件和特征,便可得出各题答案。
答案:(1)①③⑨(2)②④⑦(3)⑤⑥⑧(4)①②③⑥⑦⑧(5)④⑤⑨[关键能力]共价键的特征和分类方法1.共价键特征(1)当成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,两原子核间的电子密度增大,体系的能量降低。
(2)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。
(3)共价键的方向性决定了分子的立体构型。
但并不是所有共价键都具有方向性,如两个s轨道形成共价键时就没有方向性。
2.共价键的分类方法分类标准类型共用电子对数单键、双键、三键共用电子对的偏移程度极性键、非极性键原子轨道重叠方式σ键、π键3.σ键与π键的比较共价键类型σ键π键示意图原子轨道重叠方式“头碰头”重叠“肩并肩”重叠原子轨道重叠部位两原子核之间,在键轴处键轴上方和下方,键轴处为零原子轨道重叠程度大小键的强度较大较小活泼性不活泼 活泼成键规律 共价单键是σ键;双键中一个键是σ键,一个键是π键;三键中一个键是σ键,另外两个键是π键两个自旋方向相反的s 电子或s 电子与p 电子只能形成σ键不能形成π键,而两个自旋方向相反的p 电子既可形成σ键,又可形成π键,但是首先要形成σ键。
因为形成σ键时原子轨道重叠的程度比形成π键时原子轨道重叠的程度大,电子在核间出现的概率大,共价键强,形成的分子更稳定。
提升点二 键参数及其应用[例2] Ⅰ.已知氢分子的形成过程示意图如图所示,请据图回答问题。
核间距过小时,原子核间排斥力增强。
(1)H -H 键的键长为________,①~⑤中,体系能量由高到低的顺序是________。
(2)下列说法正确的是________(填字母)。
A .氢分子中含有一个π键B .由①到④,电子在核间出现的概率增大C .由④到⑤,需要消耗外界的能量D .氢分子中含有一个极性共价键Ⅱ.几种常见化学键的键能如表所示。
化学键 Si —O H —O 氧氧键 Si —Si Si —C键能/(kJ·mol -1) 452 462.8 497.3 226 X请回答下列问题:(1)试比较Si —Si 键与Si —C 键的键能大小:X ________(填“>”“<”或“=”)226 kJ·mol -1。