高中化学选修三——分子结构与性质.doc

分子结构与性质

一、共价键

1.本质：原子间形成共用电子对 分类

{非极性共价键：两个相同的非金属元素的原子间形成的共价键

极性共价键：两个不相同的非金属元素的原子间形成的共价键

思考：用电子式表示H2、HCl的形成

共价键特征：

①饱和性：每个原子形成共价键的数目是确定的

②方向性：原子轨道沿一定方向重叠使成键的原子轨道最大程度地重叠

2.σ键和π键

①σ键--原子轨道沿着连线方向以“头碰头”方式重叠形成的共价键

特点：以形成化学键的两个原子核的连线为轴旋转，σ键电子云的图形不变

电子云描述氢原子形成氢分子的过程（s-s σ键）

②π键--原子轨道沿着连线方向以“肩并肩”方式重叠形成的共价键

特点：（1）电子云为镜像，即是每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两个原子核构成的平面的两侧 （2）不稳定,容易断裂

p-p π键的形成

键型 特点 成键方向 电子云形状 牢固程度

σ键

沿轴方向“头碰头”

轴对称 强度大，不易断裂

共价单键全是σ键

成键判断规律

共价双键中一个是σ键，另一个是π键 共价叁键中一个σ键，另两个为π键

π键

平行方向“肩并肩”

镜像对称 强度较小，易断裂

N2分子中的N≡N 思考：分析CH3CH3、CH2=CH2、CH≡CH、CO2分子中键的类别和个数

3.键参数--键能、键长与键角

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，即形成化学键时放出的能量越多，化学键越稳定

应用--计算化学反应的反应热 ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和

②键长：形成共价键的两个原子之间的核间距 键长是衡量共价稳定性的另一个参数

规律：键长越短，一般键能越大，共价键越稳定

一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定

③键角：两个共价键之间的夹角

键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质与键角有关

思考：N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解

4.等电子原理

等电子体：原子总数相同、价电子（最外层电子）总数相同的分子 如N2和CO是等电子体，但N2和C2H4不是等电子体

等电子体原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的物理性质是相近的。例如N2和CO的熔沸点、溶解性、分子解离能等都非常接近

5.用质谱测定分子的结构

原理：不同质核比的粒子在磁场中运动轨迹不同

eg：1.下列物质中能证明某化合物中一定有离子键的是（ ）

A.可溶于水 B.熔点较高

C.水溶液能导电 D.熔融状态能导电

2.下列关于化学键的叙述中，正确的是（ ） A.离子化合物可以含共价键 B.共价化合物可能含离子键 C.离子化合物中只含离子键

D.只有活泼金属与活泼非金属间才能形成离子键

3.能够用键能解释的是（ ） A.氮气的化学性质比氧气稳定

B.常温常压下，溴呈液体，碘为固体 C.稀有气体一般很难发生化学反应 D.硝酸易挥发，硫酸难挥发

二、分子的立体结构 1.价层电子对互斥理论

对于ABn型分子，价电子对数 =σ键电子对数+中心原子的孤电子对数 σ键电子对数= n，孤电子对数= 2（a-nb）

a：中心原子价的价电子数 n：与中心原子结合的原子数

b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（H为1，其他原子等于“8-该原子的价电子数”）

注意：①对于复杂离子，在计算价层电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数

②双键、叁键等多重键作为1对电子看待

1

思考：分析CCl4、PO、NH、SO3、SO、NO2、H3O的立体构型

3- 4+ 42-

4

+

2.杂化轨道理论

①CH4的正四面体构型

sp3杂化：碳原子的2s轨道和3个2p轨道进行杂化，得到4个相同的sp3杂化轨道，夹角109°28′，分子的几何构型为正四面体

思考：CCl4的杂化类型和结构

②BF3的平面正三角形

sp2杂化：硼原子的2s轨道与2个2p轨道进行杂化，得到3个相同的sp2杂化轨道，夹角是120°，分子的几何构型为平面正三角形

思考CH2=CH2的杂化类型和结构

③BeCl2的直线型

sp杂化：铍原子的2s轨道与1个2p轨道进行杂化，得到2个相同的sp杂化轨道，夹角是180°，分子的几何构型为直线型

思考CH≡CH的杂化类型和结构

杂化类型 参与杂化的原子轨道

杂化轨道数 杂化轨道间夹角

空间构型 实例

sp 1个 s + 1个p 2个sp杂化轨道

180 直 线 BeCl2, CH≡CH

0sp 1个s + 2个p 3个sp杂化轨道

120 正三角形 BF3, CH2=CH2

0

2

2sp 1个s + 3个p 4个sp杂化轨道

10928′ 正四面体 CH4,CCl4

0

3

3解题技巧：

①看中心原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化

②杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数 ③判断分子的VSEPR模型，根据构型与杂化类型的对应关系

代表物 CO2 BF3 CH4 SO2 NH3 H2O 杂化轨道数 0+2=2 0+3=3 0+4=4

1+2=3 1+3=4 2+2=4 杂化轨道类型

sp sp sp sp sp sp

3323

2分子结构 直线型 平面三角形 正四面体型

V型 三角锥型 V型

注意：杂化轨道只用于形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对，而π键都是由未杂化的轨道形成的

3.配合物理论

①配位键--共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键 形成条件：一个原子必须有孤对电子，另一原子必须有接受孤对电子的空轨道 表示方法

A B 电子对给予体 电子对接受体

+ 含有配位键的离子或分子：H3O+、NH4

②配位化合物--由金属离子（或原子）与分子或离子以配位键结合形成的复杂化合物

中心原子：具有接受孤对电子的离子或原子

配体：提供孤对电子的中性分子或者离子（如H2O、NH3、Cl-） 配位原子：配体中直接与中心原子键合的原子

③性质与应用

a.配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界离子较稳定，不能电离

2- [Cu(NH3)4]SO4 = [Cu(NH3)4]2+ + SO4

b.配合物的形成会对离子的溶解度产生的影响

银氨溶液的配制：AgNO3 + NH3·H2O = AgOH↓+ NH4NO3

AgOH + 2NH3·H2O = Ag(NH3)2OH + 2H2O c.配合物的形成引起离子颜色的改变

Fe3+ + SCN- = [Fe(SCN)]2+

eg：1.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.CH≡CH与CH2=CH2

2.H2O、CH4、NH3中心原子均为sp3杂化，为什么水的键角为105°，氨气的为107°？

3.写出下列分子的路易斯结构式并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型

①PCl3 ②AlCl3 ③CS2 ④C12O

4.对于HCN分子和HCHO分子

①写出路易斯结构式 ②用VSEPR模型分析其立体结构

③分析中心原子的杂化类型 ④分析分子中的π键

5.下列分子或离子中都存在着配位键的是（ ）

+ A.NH3、H2O B.NH4、H3O+

C.N2、HClO D.[Cu(NH3)4]2+ 、PCl3

6.下列分子或离子中，能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键的是（ ）

①H2O ②NH3 ③F- ④CN- ⑤CO A.①②

B.①②③ C.①②④ D.①②③④⑤

三、分子的性质

1.键的极性和分子的极性 共价键{分子

{非极性共价键

极性共价键

非极性分子：正电中心和负电中心重合

极性分子：正电中心和负电中心不重合键的极性和分子的空间构型共同决定分子的极性 极性分子的判断：

①经验规律：对于ABn型分子，若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数（价电子数），则为非极性分子，否则为极性分子 ②分子结构呈几何空间对称，则为非极性分子 思考：H2O2是否为极性分子？

2.范德华力--分子间作用力

特点：①范德华力很弱，不属于化学键，比化学键小的多（约l- 2个数量级） ②结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力越大

③范德华力主要影响物理性质(熔、沸点，溶解性等)；化学键主要影响物质的化学性质

如气体降温、加压会液化，壁虎在天花板爬行自如

3.氢键--除范德华力外的另一种分子间作用力 NH3、H2O、HF（最强）

氢键的表示 A—H…B

①氢键的影响--熔、沸点、密度、溶解性

a.NH3、H2O、HF的熔、沸点反常，比VA、VIA、VIIA族其他元素的氢化物的熔、沸点高出许多

b.水凝固时体积膨胀，密度减小