选修三U2 分子结构与性质
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人教版高三化学选修三第二章分子结构与
性质知识点(汇总)
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高中化学学习材料唐玲出品第二章分子结构与性质第二节分子间作用力1 根据人们的实践经验,一般说来,极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。
试判断下列叙述是否正确。
(1)氯化氢易溶于水,不易溶于苯(非极性分子)。
(2)碘易溶于CCl4(非极性分子),也易溶于水。
(3)食盐易溶于水,不易溶于汽油(非极性分子的混合物)。
2 H2O与H2S结构相似,都是V型的极性分子,但是H2O的沸点是100℃,H2S的沸点是—60.7℃。
引起这种差异的主要原因是A.范德华力B.共价键C.氢键D.相对分子质量3 下列叙述正确的是A.分子晶体中都存在共价键B.F2、C12、Br2、I2的熔沸点逐渐升高与分子间作用力有关C.含有极性键的化合物分子一定不含非极性键D.只要是离子化合物,其熔点一定比共价化合物的熔点高4 下列各组物质的熔沸点高低只与范德华力有关的是A. HI HBr HCl HFB. Li Na K RbC. LiCl HCl HBr RbClD. F2 Cl2 Br2 I25 在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时,与键能无关的变化规律是A.HF、HCl、HBr、HI的热稳性依次减弱B.金刚石的硬度大于硅,其熔、沸点也高于硅C.NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低D.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高6 有下列两组命题B组中命题正确,且能用A组命题加以正确解释的是A.Ⅰ① B.Ⅱ② C.Ⅲ③ D.Ⅳ④A组B组Ⅰ.H—I键键能大于 H—Cl键键能①HI比HCI稳定Ⅱ.H—I键键能小于H—C1键键能②HCl比HI稳定Ⅲ.HI分子间作用力大于HCl分子间作用力③HI沸点比HCl高Ⅳ.HI分子间作用力小于HCl分子间作用力④HI沸点比HCl低7 自然界中往往存在许多有趣也十分有意义的现象,下表列出了若干化合物的结构简式、化学式、相对分子质量和沸点。
第二章分子结构与性质教材分析:本章比较系统的介绍了分子的结构和性质,内容比较丰富。
首先,在第一章有关电子云和原子轨道的基础上,介绍了共价键的主要类型σ键和π键,以及键参数——键能、键长、键角;接着,在共价键概念的基础上,介绍了分子的立体结构,并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。
最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念,以及它们对物质性质的影响,并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。
化学2已介绍了共价键的概念,并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。
本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上,运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键,通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键,以及它们的差别,并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。
在第二节“分子的立体结构”中,首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构,并配有立体结构模型图。
为什么这些分子具有如此的立体结构呢?教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。
在介绍这两个理论时要求比较低,文字叙述比较简洁并配有图示。
还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。
在第三节分子的性质中,介绍了六个问题,即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。
除分子的手性外,对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识,如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性;根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响;根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响;根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则;根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等;对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用第一节共价键第一课时教学目标:1、复习化学键的概念,能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。
选修三U2 分子结构与性质复习板块一:概念辩析1,共价键、范德华力及共价键的比较*共价键(配位键是一种特殊的共价键)!概念:原子间通过共用电子对所形成的相互作用!分类:极性共价键、非极性共价键!特征:有方向性、有饱和性!影响强度的因素:成键原子半径越小,键长越短,键能越大,共价键越稳定!对物质性质的影响:①影响分子的稳定性②共价键键能越大,分子稳定性越强(键能与非金属性无关)例题:下列说法不正确的是()A.δ键比π键重叠程度大,形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时,最多有一个δ键C.在气体单质中,一定有δ键,可能有π键D.N2分子中有一个δ键,2个π键解析:由于原子轨道“头碰头”比“肩并肩”重叠程度大,所以δ键更稳定,A正;两原子间形成共价键,先考虑形成δ键,因此两原子之间若形成单键,一定是δ键,若形成双键,则一个δ键一个π键;若形成三键,则一个δ键两个π键,B正;稀有气体为单原子分子不存在化学键,C错;D正答案:C*范德华力(N:分子间作用力不等于范德华力,对某些分子来说,分子间作用力包括范德华力与氢键)!概念:物质分子之间普遍存大的一种相互作用力!分类:无!特征:无方向性、无饱和性!影响强度的因素: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,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,随着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*氢键(不是化学键,它主要影响物质的物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质)!概念:由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力!分类:分子内氢键、分子间氢键(分子内有氢键时,往往会降低分子间作用力,从而使物质的熔、沸点降低。
如:两种羟基苯甲醛的结构及其熔点和沸点。
图P教材48)总而言之:分子内氢键使物质熔、沸点降低,分子间氢键使物质熔、沸点升高。
!特征:有方向性、有饱和性!影响强度的因素:对于A-H…B-,A、B的电负性越大,B原子的半径越小,键能越大!对物质性质的影响:分子间氢键的存大,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例题:下列现象与化学键有关的是( )A. F 2,Cl 2,Br 2,I 2单质的熔点依次升高B. H 2O 的沸点远高于H 2S 的沸点C. H 2O 在高温下也难分解D. 干冰气化解析:在A 项中,卤素单质分子间存在着分子间作用力,且相对分子质量越大,分子间作用力越强,单质的熔、沸点也就越高。
在B 项中由于H 2O 分子间存在氢键,使分子间作用力增强,所以H 2O 的沸点要比H 2S 的高。
在C 项中水分解要破坏化学键,由于H -O 键键能很大,在较高温度时也难打开,所以H 2O 分子很稳定,与共价键有关。
在D 项中,在干冰中,CO 2分子间通过范德华力结合在一起,在气化时需要克服范德华力,而CO 2分子内的化学键没有断裂。
(C )变式1:若不断地升高温度,实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。
破坏的粒子间的相互作用依次是( )A .氢键;分子间作用力;非极性键B .氢键;氢键;极性键C .氢键;极性键;分子间作用力D .分子间作用力;氢键;极性键解析:本题主要考查了物质结构问题。
H 2O 分子间存在氢键和分子间作用力(范德华力),H 2O 由固态到液态到气态是发生物理变化,主要破坏氢键(氢键远大于范德华力);如果生成H 2和O 2是发生化学变化,破坏了化学键。
雪花→水→水蒸气是发生物理变化,主要破坏氢键; 水蒸气→H 2和O 2发生化学变化破坏极性共价键, 所以选B 。
变式2:下列有关说法中不正确的是( ) A. 分子间作用力是分子间相互作用力的总称 B. 分子间氢键的形成对物质的溶解度有影响 C. 范德华力与氢键可同时存在于分子之间D. 氢键是一种特殊的化学键,它广泛地存在于自然界中 解析:分子间作用力是分子间相互作用力的总称,A 正 范德华力是分子与分子间的相互作用力,而氢键是分子间比范德华力稍强的作用力,它们可以同时存在于分子之间,C 正分子间氢键除使物质的熔、沸点升高外,对物质的溶解度等也有影响,B 正 氢键不是化学键,化学键是原子与原子间强烈的相互作用,D 错 ( D )变式3:下列选项中不能用学过的氢键知识进行解释的是( )A. 相对分子质量小的醇与水互溶,而相对分子质量特别大的醇则不溶于水B. 氨气易液化,而氮气不容易液化C. 甲烷可以形成甲烷水合物,是因为甲烷分子与水分子间存在氢键D. 邻羟基苯甲酸的沸点比对羟基苯甲酸的沸点低解析:选项A ,相对分子质量小的醇中羟基所占的质量分数大,所以与水形成的氢键多,二者互溶,而相对分子质量特大的醇中由于羟基所占的质量分数小,与水形成的氢键太少,所以表现为不溶于小,A正确。
选项B,氨气压缩时,可以形成同种分子之间的氢键,所以容易液化,而氮气之间则没有氢键,所以很难被液化,故B正确。
选项C,甲烷水合物是笼型水合物,水分子间以氢键相互吸引构成笼,甲烷只是作为客体居于笼中,以范德华力与水分子相互吸引而形成笼形水合物,所以甲烷分子与水分子之间不是靠氢键结合的,C错。
选项D,邻羟基苯甲酸可以形成分子内氢键(),所以分子与分子之间的氢键数量变小;而对羟基苯甲酸由于氢原子与氧原子的距离较远,所以只能形成分子间的氢键()从而使分子间的作用力增大,沸点高,故D正确。
错因分析:!错选A的原因在于:只考虑“相似相溶”规律中“组成和结构的相似性”可以增大溶解度,忽视了醇与水分子间形成氢键增大溶解度!错选D的原因在于:不理解分子内氢键必须是“原子间相距”不能太远,否则只能形成分子间氢键。
!分子内氢键使物质熔、沸点降低,分子间氢键使物质熔、沸点升高。
变式4,下列现象与氢键有关的是:①NH3的熔、沸点比V A族其他元素氢化物的高②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小④邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低⑤水分子高温下也很稳定⑥某些含氢元素的化合物中一定有氢键⑦DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的A.①②③④⑤⑥B.①②③④⑦C.②③④D.全部解析:稳定性与共价键有关;选B变式5,关于氢键,下列说法正确的是()A.每个水分子内含两个氢键B.H2O、NH3、HF的熔沸点明显高于同主族其他非金属元素气态氢化物的熔沸点是由于它们的分子间有氢键存在C.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致D.氨气极易溶于水,最重要的原因之一是由于氨分子与水分子间能形成氢键E.在水蒸气、水和冰中都含有氢键F.HF的稳定性很强,是由于其分子间能形成氢键解析:氢键属于分子间的作用力,它主要影响物质的物理性质,与化学性质如稳定性无关。
每个水分子内含有两个O-H共价键,而且说水分子内显然不正确,A错;由于H2O、NH3、HF分子之间可形成氢键,因此使它们的熔沸点显著升高,B正;H2O是一种非常稳定的化合物,是由于O-H键的键能很大,该共价键很牢固,C错;由于氨气分子与水分子间形成氢键,使其溶解性增大,D正;水蒸气间由于分子间距离太远形成不了氢键,水和冰中都含有氢键,E错;HF的稳定性与F的核外电子排布有关,与氢键无关,F错综上,选BD2,键参数*键能:键能是气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量。
键能大小体现共价键的强弱。
(作用:判断分子的稳定性,计算化学反应的反应热。
)*键长:分子中成键两原子的核间距离。
键长愈短,往往键能越大,键愈牢固。
*键角:在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角。
一般而言,根据分子中的键角和键长可确定分子的空间构型,键角还可以影响分子的溶解性、熔沸点、极性等。
*键的极性:是由于成键原子的电负性不同而引起的。
N:为什么F-F键的键能小于Cl-Cl键的键能?因为F的电负性最大,原子半径小,电子云的空间范围小,电子云的密度大,两原子间就有较强的排斥作用,所以键能减小了。
*键能越大,即形成化学键时放出的能量越多,化学键越稳定,越不容易被打开,生成分子时性质越稳定。
*在不同的分子中,相同两原子间形成同种类型的化学键时,其键长相近,即共价键的键长有一定的守恒性。
由教材中表2-1、2-2可见,双键的键能比单键大,但不等于单键键能的两倍;而双键或三键的键长则比单键的短。
*键能与键长反映键的强弱程度,键长与键角用来描述分子的立体构型。
①共价键强弱的判断:一般来讲,形成共价键的两原子半径之和越小,共用电子对数越多,则共价键越牢固,含有该共价键的分子越稳定。
如:HF、HCl、HBr、HI中,分子的共用电子对数相同(1对),因F、Cl、Br、I的原子半径依次增大,故共价键牢固程度H-F>H-Cl>H-Br>H-I,因此,稳定性HF>HCl>HBr>HI ②键能与键长是衡量共价键稳定性的参数,键角是描述分子立体构型的参数。
一般来说,如果知道分子的键长和键角,这个分子的几何构型就确定了。
如NH3分子的H-N-H键角是107º,N-H键的键长是101pm (1pm=10-12m),就可以判断NH3分子是三角锥形分子。
例题:下列实验事实中,能用键能大小来解释的是()①稀有气体一般较难发生化学反应②金刚石比晶体硅的熔点高③氮气比氯气的化学性质稳定④通常情况下,溴为液态,碘为固态A.①②B.②③C.①④D.①②③④解析:①中稀有气体原子核外已达到8个(或2个)电子稳定结构,故化学性质稳定④中通常情况下溴、碘不同态是由于其范德华力大小不同(B)变式1:下列事实不能用键能大小来解释的是()A.N元素的电负性较大,但N2的化学性质很稳定B.稀有气体一般难发生反应C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱D.F2比O2更容易与H2反应解析:本题主要考查键参数的应用。
由于N2分子中存在三键,键能很大,破坏共价键需要很大的能量,所以N2的化学性质很稳定;稀有气体都为单原子分子,分子内部没有化学键;卤素元素从F到I原子半径逐渐增大,其氢化物中的化学键键长逐渐变长,键能逐渐变小,所以稳定性逐渐减弱。
由于H-F键的键能大于H-O键,所以二者相比较,更容易生成HF。
(B)变式2:下列说法中正确的是()A.分子中键能越大,键长越长,则分子越稳定B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间可能形成共价键C.水分子可表示H-O-H,分子中键角为180ºD.H-O键键能为463 kJ/mol,即18g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2╳463 kJ解析:D中H-O键键能为463 kJ/mol,指的是基态氢原子和氧原子形成1mol化学键时释放的最低能量,拆开1molH-O键形成气态氢原子和氧原子所需吸收的能量也为463 kJ,18g H2O即1molH2O中含有2molH-O键,断开时需吸收2*463 kJ的能量形成气态氢原子和氧原子,再进一步形成H2和O2时,,还需释放出一部分能量,需知H-H键和O=O的键能,故D 错。