选修3《分子结构与性质-分子的性质》共29页

课时1 共价键的特征与类型
刷基础
6．[陕西岐山2018高二期中]下列化合物分子中只有σ键的是( C )
A．CO2 C．H2O2
B．C2H2 D．COCl2
解析
二氧化碳分子为共价化合物，碳原子分别与两个氧原子形成2个C=O键，结构式为O=C=O，
则CO2中含有σ键和π键，A不符合题意；C2H2的结构式为H—C≡C—H，含有碳碳三键，
课时1 共价键的特征与类型
刷基础
9．根据氢原子和氟原子的核外电子排布，下列对F2和HF分子中形成的共价键描述正确的 是( C )
A．两者都为s－s σ 键 B．两者都为p－p σ 键 C．前者为p－p σ 键，后者为s－p σ 键 D．前者为s－s σ 键，后者为s－p σ 键
解析
H原子的核外电子排布式为1s1，F原子的核外电子排布式为1s22s22p5，形成共价键时，F为 2p电子参与成键，H为1s电子参与成键，则F2分子中形成的共价键为p－p σ键，HF分子中 形成的共价键为s－p σ键，C正确。
课时1 共价键的特征与类型
刷基础
题型2 σ键、π键的比较与判断
5．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键和一个π键，三键中一定有一个σ键和两个π键 D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键
解析
键能越大，分子越稳定，则越不容易受热分解，A错误，D正确；H—H键没有方向性，B错 误；形成共价键的两个原子之间的核间距叫键长，C错误。
课时2 共价键的键参数与等电子原理
刷基础
4．[宁夏石嘴山三中2018高三月考]下列分子或离子中键角由大到小的排列顺序是( B ) ①SO2 ②NH3 ③H2O ④CH4 ⑤CO2

雾凇是由过冷水滴凝结而成。 这些过冷水滴不是天上掉下来 的，而是浮在气流中由风携带 来的。当它们撞击物体表面后， 会迅速冻结。由于雾滴与雾滴 间空隙很多，因此呈完全不透 明白色。雾凇轻盈洁白，附着 物体上，宛如琼树银花，清秀 雅致，这就是树挂(又称雪挂)。
知识点三、氢键
概念解读
1、概念 一种特殊的分子间作用力 电负性很强的原子 如：F 、O、N
交流讨论
学习小结
1.判断分子极性的方法
2.范德华力、氢键对物质性质影响的 规律
(一1)定 由是 非非 极极 性性 键分 构子 成， 的如双H原2、 子O分2 等 子。(物1)理 范性 德质 华； 力组 ：成 影和 响结 物构 质相 的似 熔的 、物 沸质 点， 等
(2)由极性键构成的分子可能是极 随相对分子质量的增大，物质的熔、
范德华力。
把分子聚集在一起的作用力
知识点二、范德华力
数据解读
1、含义：分子间的普遍存在作用力，使物质能以凝聚态存在。 2、特征：①很弱，约比化学键能小1-2数量级； ②无方向性，无饱和性。 3、影响因素： ① M 相同或相近时，分子极性越大，范德华力越大；
②结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大。
2、分子内氢键
如：苯酚邻位上有-CHO -COOH、-OH和-NO2时，由氢键组成环的特殊结构
知识点三、氢键 氢键性质及应用
现象分析
1. 氢键的强弱 X—H ... Y—
X和Y的电负性越大，吸引电子能力越强，则氢键越强 如：F 电负性最大，得电子能力最强，因而F-H…F是最强的氢键
氢键强弱顺序： F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N
Na2O2
NaOH

第二章分子结构与性质一.共价键1.共价键的本质及特征共价键的本质是在原子之间形成共用电子对，其特征是具有饱和性和方向性。

2.共价键的类型①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。

②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。

③按原子轨道的重叠方式分为σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。

3.键参数①键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量，键能越大，化学键越稳定。

②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距，键长越短，共价键越稳定。

③键角：在原子数超过2的分子中，两个共价键之间的夹角。

④键参数对分子性质的影响：键长越短，键能越大，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具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。

二.分子的立体构型1．分子构型与杂化轨道理论杂化轨道的要点：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，形成分子的空间形状不同。

2．分子构型与价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。

(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；(2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。

3.配位化合物（1）配位键与极性键、非极性键的比较（2）配位化合物①定义：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组成：如[Ag(NH3)2]OH，中心离子为Ag＋，配体为NH3，配位数为2。

三.分子的性质1．分子间作用力的比较2．分子的极性(1)极性分子：正电中心和负电中心不重合的分子。

(2)非极性分子：正电中心和负电中心重合的分子。

3．溶解性(1)“相似相溶”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．若存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。

A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积 极参与者
B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π 键
C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ 键，不能形成π键
答案 D 解析 在分子中，化学键可能只有σ键而没有π键， 若有π键，则必有σ键。
【变式3】 下列说法中，正确的是( )
A．在N2分子中，有三个π键 B．N2分子中有一个σ键、两个π键 C．N2分子中有两个σ键、一个π键 D．N2分子中存在一个σ键、一个π键 答案 B
解析 (2)氢气分子中含有1个σ键，A项错误；共价键 的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电 性作用，B项正确；④已经达到稳定状态，C项正确； 氢气分子中含有一个非极性键，D项错误。
答案 (1)①⑤②③④ (2)BC
【变式1】 下列不属于共价键成键因素的是( ) A．共用电子对在两原子核之间高概率出现 B．共用的电子必须配对 C．成键后体系能量降低，趋于稳定 D．两原子体积大小要适中 答案 D
2．方向性 除s轨道是球形对称，其他的原子轨道在空间都具 有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠得 愈多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就 越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的 方向形成，所以共价键具有方向性。
【例题2】 下列说法正确的是( ) A．Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由 共价键的方向性决定的
考点二 共价键的特征
1．饱和性 由于每个原子所能提供的未成对电子的数目是一定 的，因此在共价键的形成过程中，一个原子中的一个未 成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键 后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成 键了。这就是共价键的饱和性。因此，不可能形成H3、 H2Cl、Cl3等分子。

(3)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律： 孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子对>成键电子对－成键电 子对 (4)中心原子的价层电子对数目和立体构型的关系
价层电子对数 2
3
4
5
6
立体构型 直线形 平面三角形 四面体 三角双锥 八面体
用价层电子对互斥理论判断微粒立体构型的步骤 (1)确定中心原子A价电子层电子对数 ①σ键电子对的确定方法 可由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对数。 如H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对。NH3中，N有3对σ键电子 对。
1．(2019·江苏南京高二期末)下列物质中，分子的立体结构与水分
子相似的是
()
A．CO2 C．PCl3 【答案】B
B．H2S D．SiCl4
【解析】CO2是直线形，H2S是V形，PCl3是三角锥形，SiCl4是正四 面体形。H2O是V形，答案选B。
2．(2019·河北邯郸高二检测)下列对应关系不正确的是 ( )
2．立体构型相同的分子，其键角完全相同吗？ 【答案】不一定。如P4和CH4均为正四面体形，但P4的键角是60°， CH4的键角为109°28′。
3．根据价层电子对互斥理论，判断 NH＋4 的 VSEPR 模型和 NH＋ 4 的立 体构型。
【答案】NH＋4 中心氮原子上的孤电子对数为12(a－xb)，其中 a＝5－1 ＝4，x＝4，b＝1，所以12(a－xb)＝0，即 NH＋4 的孤电子对数为 0；其中 σ 键数为 4，所以 NH＋4 的 VSEPR 模型与立体构型均为正四面体形。
三层解读 ·综合提升
课堂巩固 ·夯实双基
课时作业
4．价层电子对互斥理论模型与分子的立体构型一致吗？它们是什 么关系？

服/务/教/师 免/费/馈/赠
返回菜单
化学 ——————[1个示范例]——————
(2013· 安徽高考)我国科学家研制出一种催化 剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如 催化剂 下：HCHO＋O2 ――→ CO2＋H2O。下列有关说法正确 的是( ) A．该反应为吸热反应 B．CO2分子中的化学键为非极性键 C．HCHO分子中既含σ键又含π键 D．每生成1.8 g H2O消耗2.24 L O2
服/务/教/师
免/费/馈/赠
返回菜单
化学 一、分子间作用力与共价键比较
分子间作用力 分类 特征 强度比较 影响其强度 的因素 随着分子极性和相对分 子质量的增大而增大 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
对物质性质 的影响
服/务/教/师
返回菜单
化学 二、分子的极性
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：
服/务/教/师
免/费/馈/赠
返回菜单
化学
三、分子的极性与溶解性的关系 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。若存在氢键，则溶剂和 溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
3
实例 BeCl2 BF3 SnBr2 CH4、 NH＋ 4 NH3、
－ SO2 3
120° 三角形
4
109° 2 四面体 8′
三角锥形 (<109° 28′) V形 (<109° 28′)
H2O
服/务/教/师
免/费/馈/赠
返回菜单
化学
关键提醒 (1)判断VSEPR模型与分子空间构型时应注意： ①当分子中的中心原子没有孤电子对时，二者相同，如 CH4。

(4)利用 CO 可以合成化工原料 COCl2，COCl2 分子的结构式为
，每
个 COCl2 分子内含有的 σ 键、π 键数目为________。
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
答案：(1)σ 极性 (2)1∶1 (3)30 (4)D
[方法规律] “四方法”判断中心原子的杂化类型
(1)根据杂化轨道的空间结构 ①直线形—sp，②平面三角形—sp2，③四面体形—sp3。 (2)根据杂化轨道间的夹角 ①109°28′—sp3，②120°—sp2，③180°—sp。 (3)利用价层电子对数确定三种杂化类型(适用于中心粒子) 2 对—sp 杂化，3 对—sp2 杂化，4 对—sp3 杂化。 (4)根据 σ 键数与孤电子对数(适用于结构式已知的粒子) ①含 C 有机物：2 个 σ —sp,3 个 σ —sp2,4 个 σ —sp3。 ②含 N 化合物：2 个 σ —sp2,3 个 σ —sp3。 ③含 O(S)化合物：2 个 σ —sp3。
(3)实例
杂化轨 杂化轨道 杂化类型
道数目 间夹角
立体构型
实例
sp
2
180°
直线形 BeCl2
sp2
3
120° _平__面__三__角__形__ BF3
sp3
4
109°28′ 四__面__体__形__ CH4
3．配位键和配合物 (1)孤电子对 分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对。 (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。

【答案】C【解析】氢键属于分子间作用力，其大小介 于范德华力和化学键之间，不属于化学键，分子间氢键的 存在，加强了分子间作用力，使物质的熔、沸点升高，A 项错误，C项正确；在冰和水中都存在氢键，而H2O的稳定 性主要是由分子内的O—H的键能决定，B、D项错误。
（人教版选修3） 第 二章《分子结构与性质》
。
（人教版选修3） 第 二章《分子结构与性质》
【问题探究3】(3)在第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物 中，为什么NH3、H2O、HF三者的相对分子质量分别小于 同主族其他元素的氢化物，但熔、沸点却比其他元素的氢 化物高？
因为NH3、H2O、HF三者的分子间能形成氢 键，同主族其他元素的氢化物不能形成氢键，所以它们的 熔点和沸点高于同主族其他元素的氢化物。
（人教版选修3） 第 二章《分子结构与性质》
【归纳小结】范德华力对物质性质的影响有哪些？
(1)范德华力越大，物质的熔、沸点越高。 ①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大， 物质的熔、沸点越高。如熔、沸点I2>Br2>Cl2>F2，HCl<HBr<HI。② 组成相似、相对分子质量相近的物质，分子的极性越大，物质的熔、 沸点越高。如熔、沸点CO>N2(CO为极性分子)；又如有机物的同分异 构体中，通常支链越多，分子对称性越好，分子极性越小，物质的 熔、沸点越低(沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷)。(2)溶质分子与溶 剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。如CH4和HCl 在水中的溶解情况，由于CH4与H2O分子间的作用力很小，故CH4几乎 不溶于水，而HCl与H2O分子间的作用力较大，故HCl极易溶于水；同 理，Br2、I2与苯分子间的作用力较大，故Br2、I2易溶于苯中，而 H2O与苯分子间的作用力很小，故H2O很难溶于苯中。

解析：同种元素的原子间形成的共价键为非极性键，由不同 元素的原子形成的共价键为极性键；双原子分子中，共价键的极 性越大，分子的极性越强；多原子分子的极性由空间构型的对称 性决定。
A．CO2 和 SO2 B．CH4 和 PH3 C．BF3 和 NH3 D．HCl 和 HI
解析：题目所给各物质分子中均只含有极性键。CO2、CH4、 BF3 为非极性分子，SO2、PH3、NH3、HCl、HI 为极性分子。
3．常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色液体，其分子结构 呈三角锥形。以下关于三氯化氮的说法中正确的是( C )
5．下列分子中共价键的极性强弱顺序正确的是( B ) A．CH4>NH3>H2O>HF B．HF>H2O>NH3>CH4 C．H2O>HF>CH4>NH3 D．HF>H2O>CH4>NH3
解析：比较共价键的极性，可比较成键的两个原子吸引电子 能力的大小。如果两原子吸引电子的能力相差越大，共用电子对 偏移的程度越大，则键的极性越强。题中共价键的极性按 H—F、 H—O、H—N、H—C 的顺序依次减弱，答案为 B。
受分子间作用力影响，与共价键强弱无关。
4．已知 H2O2 的分子空间结构可在二面角中表示，如图所 示，则有关 H2O2 结构的说法中正确的是( C )
A．分子的正、负电中心重合 B．分子中只有极性键 C．它是极性分子 D．它是非极性分子
解析：由 H2O2 的结构式可以看出，该分子中存在 H—O 极 性键和 O—O 非极性键；由分子空间结构可以看出，其分子正、 负电中心不重合，故为极性分子。
A．分子中 N—Cl 键是非极性键 B．分子中不存在孤电子对 C．NCl3 分子是极性分子 D．因 N—Cl 键的键能大，它的沸点高

【答案】 B
【例 5】 下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形 成的反应是( )
【例 3】 (双选)对 X—O—H 型化合物而言，X 是除去 H、O 外的其他元素时，下 列各说法中，正确的是( )
A．当 X 是活泼的金属时，它一定是强碱 B．当 X 是得电子能力很强的元素时，X—O—H 一定为酸 C．X—O—H 的水溶液不能导电 D．X—O—H 一定是直线形的
【解析】 当 X 为活泼金属时，X—O 的键极性较强，X—O—H 易从 X—OH 处断 裂，而呈强碱性；当 X 为非金属性强的元素时，X 吸引 O 的能力增强，共用电子对向 X 方向偏移，增强了 O—H 的极性，易从 XO—H 处断裂，而显酸性，如 HClO。而 X 没有 具体指明为何种元素时，无法判断其溶液的导电性。又由于 O 的两个未成对电子在 p 轨 道上，当其形成共价键时，不可能是直线形的。
(4)NF3：N 采取 sp3 杂化，其中一个轨道上有一对电子，不参与成键，另外三个杂化 轨道分别与三个 F 形成 σ 键，由于一孤对电子的存在，三个 F 不可能平均瓜分 N 周围的 空间，而是被孤对电子排斥到一侧，形成三角锥形结构。
(5)N2H4：N 采取 sp3 杂化，四个杂化轨道中的三个分别与一个 N 和两个 H 形成三个 σ 键，每个 N 上还有一对孤对电子，故不可能为平面结构。
【解析】 H2O 中 1 个 O 有两对孤对电子，可以与另外 2 个 H2O 中的 H 原子产生电
性作用，从而形成 2 个氢键，H2O 电离后形成的 2 个离子是 H3O＋和 OH－，氢键的键能为
51
kJ·mol－1－11 2
kJ·mol－1＝20
kJ·mol－1。
【答案】 (1)2 (2)20

氢 键 键 能 28.1 (kJ/mol)
共 价 键 键 568 能(kJ/mol)
18.8 462.8
20.9 390.8
结论：氢键介于范德华力和化学键之间,是一种较弱的作用力
3、氢键的类型：(阅读课文P50 第四段)
分子内氢键 （不属于分子间作用力） 分子间氢键 （属于分子间作用力）
思考题：为什么冰的密度比液态水小?
原子之间通过 共用电子对形 成的化学键
作用微粒
分子之间 分子间或分子内氢原子与电 相邻原子之间 负性很强的F、O、N之间
强弱
弱
较强
很强
对物质性质 的影响
范德华力越 大，物质熔 沸点越高
对某些物质(如水、氨 气)的溶解性、熔沸点 都产生影响
物质的稳定性
-114.8 -98.5 -50.8
沸点/℃
-84.9 -67
-35.4
单质
相对分子质量 熔点/℃
沸点/℃
F2
38
Cl2
71
Br2
160
I2
254
-219.6 -101.0 -7.2 113.5
-188.1 -34.6 58.8 184.4
结论：结构相似，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
HCl 21.14 431.8
HBr 23.11 366
HI 26.00 298.7
结论：范德华力很弱，约比化学键能小1-2数量级
(2) 范德华力与相对分子质量的关系
分子
HCl
HBr
HI
Ar
相对分子质量
36．5 81
128
40
范德华力(kJ/mol) 21.14 23.11 26.00

微助学 三点说明
1．s 轨道与 s 轨道重叠形成 σ 键时，电子不是只在两核间运动，而是电子在两核 间出现的概率增大。
2．因 s 轨道是球形的，故 s 轨道和 s 轨道形成 σ 键时，无方向性。两个 s 轨道只 能形成 σ 键，不能形成 π 键。
3．两个原子间可以只形成 σ 键，但不能只形成 π 键。
3．正四面体结构的分子的键角一定是 109°28′。( × )
提示：具有正四面体结构的分子，只有顶点与体中心连线的键角才是 109°28′，而 白磷分子(P4)是正四面体结构，但是键角是 60°。
微练一 共价键
1．下列物质的分子中既有 σ 键，又有 π 键的是( )
①HCl ②H2O ③N2 ④H2O2 ⑤C2H4 ⑥C2H2 A．①②③ B．③④⑤⑥
答
解析 A 项，根据 HN3 的分子结构示意图可知，HN3 分子中含有 3 个 σ 键，错误；
案 与
B
项，图示结构中左边两个
N
原子采取
sp
杂化，错误；C
项，HN3、HNO2、H2O、N2H4
解 的分子中正负电荷中心不重叠，是极性分子，正确；D 项，HN3 分子有孤对电子，
析 Cu2＋具有空轨道，二者能形成配合物，错误。
微考点 2 分子的空间结构
1．价层电子对互斥理论的两种类型 价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是 成键电子对空间构型，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．杂化轨道理论 当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数目相等且能量相同 的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的立体构型不同。

第二节分子结构与性质考纲定位1.了解共价键的形成、极性、类型(σ键、π键)，了解配位键的含义，能用键长、键能、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、sp2、sp3)，能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。

3．了解范德华力的含义及对物质性质的影响。

4．了解氢键的含义，能列举含氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。

考点1| 共价键及其键参数[基础知识整合]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)共价键类型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。

[应用体验]1．有以下物质：①HF ，②Cl 2，③NH 3，④N 2，⑤N 2H 4，⑥C 2H 6，⑦H 2，⑧C 2H 5OH ，⑨HCN(CHN)，只含有极性键的是________；只含有非极性键的是________；既有极性键，又有非极性键的是________；只有σ键的是________；既有σ键又有π键的是________；含有由两个原子的s 轨道重叠形成的σ键的是________。

[提示] ①③⑨ ②④⑦ ⑤⑥⑧ ①②③⑤⑥⑦⑧④⑨ ⑦2．已知H —H 、H —O 、O===O 的键能分别为a kJ/mol 、b kJ/mol 、c kJ/mol ，则H 2(g)＋12O 2(g)===H 2O(g)的ΔH ＝________。

[提示] (a ＋12c －2b )kJ/mol[考点多维探究]角度1 共价键及其类型判断1．下列说法中不正确的是( )A ．σ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σ键C ．气体单质中，一定有σ键，可能有π键D ．N 2分子中有一个σ键，两个π键C[单原子分子(如稀有气体分子)无共价键，也无σ键。