1、 1 高中化学 选修三 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 按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。 按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 按原子轨道的重叠方式分为键和键，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 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。 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。 键角：在原子数超过 2 的分子中，两个共价键之间的夹角。 键参数对分子性质的影响：键
2、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 空间 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。 分子构型 杂化轨道理论 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 空间构型 实例 sp 2 180 直线型 BeCl2 sp2 3 120 平面三角形 BF3 sp3 4 109 28 正四面体形 CH4 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
3、电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电2 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。 分子构型 价层电子对互斥模型 电子对数 成键对数 孤对电 子数 电子对空间构型 分子空间构型 实例 2 2 0 直线型 直线型 BeCl2 3 3 0 三角形 三角形 BF3 3 2 1 V 形 SnBr2 4 4 0 四面体 四面体 CH4 4 3 1 三角锥 NH3 4 2 2 V 形 H2O 3.配位化合物 （ 1）配位键与极性键、非极性键的比较 共价键 非极性键 极性键 配位键 本质 相邻原子间通过共用电子对
4、（电子云的重叠）所形成的相互作用 成键条件 (元素种类 ) 成键原子得、失电子能力相同（同种非金属） 成键原子得、失电子能力差别较小（一般指不同种非金属） 成键原子一方有孤电子对（配位体），另一方有空轨道（中心离子） 特征 有方向性和饱和性 表示方法 H-H H-Cl 存在 单质 H2，共价化合物 H2O2，离子化合物 Na2O2等 共价化合物 HCl，离子化合物 NaOH 等 离子化合物 NH4Cl等 （ 2）配位化合物 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。 组成：如 Ag(NH3)2OH，中心离子为 Ag ，配体为 NH3，配位数为 2。
5、三、分子的性质 1分子间作用力的比较 3 范德华力 氢键 共价键 概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用的力，又称分子间作用力 由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力 原子间通过共用电子对所形成的相互作用 作用粒子 分子或原子（稀有气体） 氢原子，氟、氮、氧原子（分子内、分子间） 原子 特征 无方向性、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 强度比较 共价键 氢键 范德华力 影响强度的因素 随着分子极性和相对分子质量的增大而增大 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于 A-H B-， A、 B 的电负性越大， B
6、 原子的半径越小，氢键的键能越大 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 影响物质的熔沸点、溶解度等物理性质 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 分子间氢键的存在，使物质的熔沸点升高，在水中的溶解度增大。 影响分子的稳定性 共价键键能越大，分子稳定性越强 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。 (2)“相似相溶
7、”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小 。 4手性 具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。 5无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸可写成 (HO)mROn，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 HClO HClO2 HClO3 HClO4 4 【习题】 第一节 共价键 考查点一 共价键的特征及表示方法 1.原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是 （ ）。 A.共价键的方向性 B.共价
8、键的饱和性 C.共价键原子的大小 D.共价键的稳定性 答案 B 2.下列表示原子间形成共价键的化学用语正确的是 （ ）。 A.H O O 2 H B.H F C. NHHH D.H O ,H 答案 D 考查点二 键、 键 3.下列有关 键和 键的说法正确的是 （ ）。 A.单键既有 键也有 键 B.所有的 键都容易打开 C.键可沿键轴自由旋转而不影响键的强度 D.键比 键重叠程度大，形成的共价键强 解析 单键中只存在 键， A项错误； N N 很稳定，其分子中的 键不易打开，B 项错误； 键的特征便是轴对称， C 项 正确；键重叠程度比键大， D 项错误。 答案 C 4.下列说法正确的是 （
9、）。 A.键是由两个 p 电子 “ 头碰头 ” 重叠形成的 B.键是镜像对称，而 键是轴对称 C.乙烷分子中的键全为 键而乙烯分子中含有 键和 键 D.H2分子中含 键而 Cl2分子中除 键外还含有 键 解析 原子轨道以 “ 头碰头 ” 方式相互重叠形成的共价键为 键，以 “ 肩并肩 ” 方式相互重叠形成的共价键为 键； 键是轴对称，而 键是镜像对称；分子中所有的单键都是键，双键及三键中均含有键和键。 答案 C 5.下列物质的分子中既有 键又有 键的是 （ ）。 HCl H2O N2 H2O2 C2H4 C2H2 5 A. B. C. D. 解析 含双键、三键的物质中既有 键又有 键 。 答案
10、 D 考查点三 键参数 6.下列说法中错误的是 （ ）。 A.原子间通过共用电子对形成的化学键叫共价键 B.对双原子分子来说，键能越大，断开时需要的能量越多，该化学键越不牢固 C.一般而言，化学键的键长越短，化学键越强，键越牢固 D.成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固 解析 键能越大，断开时需要的能量越多，该化学键越牢固。键长越短，越牢固。 答案 B 7.下列事实能够用键能的大小作为主要依据来解释的是 （ ）。 A.常温常压下氯气呈气态而溴单质呈液态 B.硝酸是挥发性酸，而硫酸、磷酸是不挥发性酸 C.稀有气体一般难以发生化学反应 D.空气中氮气的化学性质比氧气稳定 解析 通过共价键形成的
11、分子，其物 质聚集的状态取决于分子间作用力的大小，与分子内共价键的键能无关；物质的挥发性与分子内键能的大小无关；稀有气体是单原子分子，无化学键，难以发生化学反应的原因是它们的价电子层已形成稳定结构；氮气比氧气稳定是由于 N2中共价键的键能（ 946 kJmol 1）比 O2中共价键的键能（ 497.3 kJmol 1）大，在化学反应中难以断裂。 答案 D 8.（ 2011安徽理综） 科学家最近研制出可望成为高效火箭推进剂的 N（ NO2） 3（如下图）。已知该分子中 N N N 键角都是 108.1，下列有关 N（ NO2） 3的说法正确的是（ ）。 A.分子中 N、 O 间形成的共价键是非极
12、性键 B.分子中四个氮原子共平面 C.该物质既有氧化性又有还原性 6 D.15.2 g 该物质含有 6.02 1022个原子 解析 A 项， N、 O间形成的共价键是极性键，故 A项错误； B项，由题意 N N N键角都是 108.1，可知分子中四个氮原子不在同一平面上，故 B项错误； C项，分子中顶角上的 N 原子为 0价， NO2原子团中 N原子为 4价，故该物质既有氧化性又有还原性，故 C项正确； D项， 15.2 g 该物质为 0.1 mol，每分子含 10个原子，故应为 6.02 1023个原子。 答案 C 考查点四 等电子体 9.由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外
13、层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是 （ ）。 A.SO2与 O3 B.CO2与 NO2 C.CS2与 NO2 D.PCl3与 BF3 解析 由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。 B的最外层电子数为 3； C的最外层电子数为 4； N、 P的最外层电子数为 5； O、 S的最外层电子数为 6； F、 Cl的最外层电子数为 7。 答案 A 10.某些化学键的键能如下表所示（单位： kJmol 1）： 键 H H Br Br I I Cl Cl H Cl H I H Br 键能 436.0
14、 193.7 152.7 242.7 431.8 298.7 366 （ 1）以上化学键中最稳定的是 。 （ 2） 1 mol H2在 2 mol Cl2中燃烧，放出热量为 kJ。 （ 3）在一定条件下， 1 mol H2与足量的 Cl2、 Br2、 I2分别反应，放出的热量由多到少的顺序是 。 A.Cl2 Br2 I2 B.Br2 Cl2 I2 C.Br2 I2 Cl2 （ 4） 1 mol H2在足量的 F2中燃烧比在 Cl2中燃烧放热 。 解析 键能越高，共价键越稳定，所以由表可知 H H最稳定，由题中数据和键能与反应热的关系可知： H2（ g） Cl2（ g） =2HCl（ g） H
15、436.0 kJmol 1 242.7 kJ mol 1 2 431.8 7 kJmol 1 184.9 kJmol 1， H2（ g） Br2（ g） =2HBr（ g） H 436.0 kJmol 1 193.7 kJmol 1 2 366 kJ mol 1 102.3 kJmol 1， H2（ g） I2（ g） =2HI（ g） H 436.0 kJmol 1 152.7 kJmol 1 2 298.7 kJ mol 1 8.7 kJmol 1。另外根据 F2、Cl2、 Br2、 I2的活泼性也可判断与 H2反应放热的相对多少。 答案 （ 1） H H （ 2） 184.9 （ 3）
16、A （ 4）多 11.现有原子序数小于 20 的 A、 B、 C、 D、 E、 F 6 种元素，它们的原子序数依次增大，已知 B 元素是地壳中含量最多的元素； A 和 C的价电子数相同， B 和 D 的价电子数也相同，且 A 和 C 两元素原子核外电子数之和是 B、 D 两元素原子核内质子数之和的 12； C、 D、 E 三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且 E 原子的 p 轨道上电子数比 D 原子的 p 轨道上多一个电子； 6 种元素的基态原子中， F 原子的电子层数最多且和 A 处于同一主族。回答下列问题： （ 1）用电子式表示 C 和 E 形成化合物的过程 _。 （ 2）写出基态 F
17、 原子的核外电子排布式 _。 （ 3）写出 A2D 的电子式 ，其分子中 （填 “ 含 ” 或 “ 不含 ” ）键， （填 “ 含 ” 或 “ 不含 ” ） 键。 （ 4） A、 B、 C 共同形成的化合物中化学键的类型有 。 解析 已知 B元素是地壳中含量最多的元素，则 B为氧元素； B和 D 的价电子数相同，则 D 为硫元素； B、 D 两元素原子核内质子数之和为 24，其 12为 12， A和 C的价电子数相同，且 A和 C 两元素原子核外电子数之和是 B、 D 两元素原子核内质子数之和的 12，则 A 为氢元素， C为钠元素； C、 D、 E三种元素的基态原子具有相同的电子层数，且 E
18、 原子的 p 轨道上电子数比 D 原子的 p 轨道上多一个电子，则 E 为氯元素； 6种元素的基态原子中， F原子的电子层数最多且和 A 处于同一主族，则 F为钾元素。 答案 （ 1） （ 2） 1s22s22p63s23p64s1 （ 3） H S H 含 不含 （ 4）离子键、共价键 12.下表中的数据是破坏 1 mol 物质中的化学键所消耗的能量（ kJ）： 物 质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2 能量（ kJ） 243 193 151 431 366 298 436 根据上述数据回答（ 1）（ 5）题。 8 （ 1）下列物质本身具有的能量最低的是 （ ）。 A.H2
19、B.Cl2 C.Br2 D.I2 （ 2）下列氢化物中，最稳定的是 （ ）。 A.HCl B.HBr C.HI （ 3） X2 H2=2HX（ X 代表 Cl、 Br、 I）的反应是吸热反应还是放热反应？ _。 （ 4）相同条件下， X2（ X代表 Cl、 Br、 I）分别与氢气反应，当消耗等物质的量的氢气时，放出或吸收的热量最多的是 。 （ 5）若无上表中的数据，你能正确回答出问题（ 4）吗？依据是什么？ _。 解析 破坏 1 mol 物质的化学键时所消耗的能量与相同条件下由形成该物质的原子形成 1 mol 该物质放出的能量相等，放出的能量越多，物质本具有的能量越低，分子越稳定。（ 1）生成
20、 1 mol H2时放出的能量最多，为 436 kJ； （ 2）在氢化物中，生成 1 mol HCl 时放出的能量最多，生成的 H2 能量最低；（ 3）分别计算出三个反应放出的热量依次为： 183 kJ、 103 kJ 和 9 kJ。 答案 （ 1） A （ 2） A （ 3）放热反应 （ 4） Cl2 （ 5）能，元素的非金属性越强，生成的氢化物越稳定，反应放出的能量就越多 第二节 分子的立体构型 考查点一 形形色色的分子 1.下列分子的立体构型是正四面体形的是 （ ）。 A.CH4 B.NH3 C.H2O D.C2H4 解析 氨分子是三角锥形，水是 V形，乙烯是平面形。 答案 A 2.下列
21、分子结构图中， 代表原子序数从 1 到 10 的元素的原子实（原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。（示例： ） 9 根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式： A ， B ， C ， D 。 解析 将分子结构图中的每条短线转化成两个小黑点，计算出每个原子的最外层电子数，进而推出元素名称。 答案 NH3 HCN CO（ NH2） 2 BF3 考查点二 价层电子对互斥理论 3.用价层电子对互斥理论判断 SO3的分子构型为 （ ）。 A.正四面体形 B.V 形 C.三角锥形 D.平面三角形 解析 SO3中的 S 原子孤电子对数 12（ 6
22、 3 2） 0，只有 3 对 键电子对，故选 D。 答案 D 4.根据价 层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型不是三角锥形的是 （ ）。 A.PCl3 B.H3O C.HCHO D.PH3 解析 PCl3分子中 P 原子的成键电子对数为 3，孤对电子对数为 1，其电子对的空间构型为四面体形，分子的空间构型为三角锥形；同理， H3O 和 PH3 分子的成键电子对数和孤对电子对数分别为 3和 1，分子的空间构型为三角锥形； HCHO 分子的中心原子中的价电子都用来形成共价键，中心原子周围的原子数为 3，空间构型为平面三角形。 答案 C 考查点三 杂化轨道理论 5.在 分子中，羰基碳原子
23、与甲基碳原子成键时采取的杂化方式分别为（ ）。 A. sp2杂化； sp2杂化 B.sp3杂化； sp3杂化 C.sp2杂化； sp3杂化 D.sp 杂化； sp3杂化 解析 羰基上的碳原子共形成 3个 键，为 sp2杂化，两侧甲基中的碳原子共形成4 个 键，为 sp3杂化。 10 答案 C 6.原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子轨道的杂化。在 SO42 中 S原子的杂化方式为 （ ）。 A.sp B.sp2 C.sp3 D.无法判断 解析 在 SO 42 中 S原子的孤对电子数为 0，与其相连的原子数为 4，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为 sp3杂化，空间构型为正四
24、面体形，类似于 CH4。 答案 C 考查点四 配合物理论 7.向下列配合物的水溶液中加入 AgNO3溶液不能生成 AgCl沉淀的是 （ ）。 A.Co（ NH3） 4Cl2Cl B.Co（ NH3） 3Cl3 C.Co（ NH3） 6Cl3 D.Co（ NH3） 5ClCl2 解析 配合物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在 Cl ，加入 AgNO3溶液即有 AgCl沉淀产生。对于 B项配合物分子 Co（ NH3） 3Cl3， Co3 、 NH3、 Cl 全处于内界，很难电离，不存在 Cl ，所以不生成 AgCl沉淀。 答案 B 8.下列物质： H3O B(OH)4 CH3COO NH3 CH4中存在配位键的是（ ） A. B. C. D. 解析 水分子中各原子已达到稳定结构， H3O 是 H 和 H2O中的 O 形成配位键， B（ OH） 4 是 3个 OH 与 B原子形成 3个共价键，还有 1个 OH 的 O与 B形成配位键，而其他的均不能形成配位键。 答案 A 9.如图所示是甲醛分子的模型。根据该图和所学化学键知识回答下列问题： （ 1）甲醛分子中碳原子的杂化方式是 ，做出该判断的主要理由 是 _。 （ 2）下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是 （填序号）。 单键 双键 键 键 键和 键
