高三化學一輪復習 選考部分 物質結構與性質 2 化學鍵與分子間作用力課件 魯科版選修3.ppt

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第2節(jié) 化學鍵與分子間作用力,-2-,考綱要求:1.了解共價鍵的形成,能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質。 2.了解雜化軌道理論及常見的雜化軌道類型(sp1、sp2、sp3)。 3.能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測常見簡單分子或離子的空間結構。 4.了解化學鍵和分子間作用力的區(qū)別。 5.了解氫鍵的存在對物質性質的影響,能列舉含有氫鍵的物質。 6.理解離子鍵的形成與金屬鍵的含義。,-3-,基礎梳理,考點突破,共價鍵,1.共價鍵的形成及本質,,,-4-,基礎梳理,考點突破,2.基本特征 具有飽和性和方向性。 3.鍵參數(shù) (1)定義:,(2)鍵參數(shù)對分子性質的影響: ①鍵能越大,鍵長越短,分子越穩(wěn)定。,②,,,,,-5-,基礎梳理,考點突破,自主鞏固 判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。 (1)碳碳雙鍵的鍵能是碳碳單鍵鍵能的2倍 ( × ) (2)σ鍵能單獨形成,而π鍵一定不能單獨形成 ( √ ) (3)共價鍵的成鍵原子必須都是非金屬原子 ( × ) (4)σ鍵可以繞鍵軸旋轉,π鍵一定不能繞鍵軸旋轉( √ ) (5)雙鍵中一定有一個δ鍵、一個π鍵,叁鍵中一定有一個σ鍵、 兩個π鍵 ( √ ) (6)乙烯分子中既有σ鍵和π鍵,也含有極性鍵和非極性鍵( √ ) (7)s電子與s電子、p電子形成的共價鍵一定是σ鍵 ( √ ),,,,,,,,-6-,基礎梳理,考點突破,考查角度一 共價鍵的類型,-7-,基礎梳理,考點突破,考查角度二 判斷方法 (1)σ鍵與π鍵: ①依據強度判斷:σ鍵的強度較大,較穩(wěn)定,π鍵強度較小,比較容易斷裂(注意:N≡N中的π鍵強度大)。 ②共價單鍵是σ鍵,共價雙鍵中含有1個σ鍵1個π鍵;共價叁鍵中含有1個σ鍵2個π鍵。 (2)極性鍵與非極性鍵: ①看形成共價鍵的兩原子:不同種元素的原子之間形成的是極性共價鍵;同種元素的原子之間形成的是非極性共價鍵。 ②看電子對的偏移:有偏移的為極性鍵,無偏移的為非極性鍵。 ③看電負性:成鍵原子電負性不同,即不同種元素形成的為極性鍵。,-8-,基礎梳理,考點突破,例1(1)(2013浙江理綜節(jié)選)關于化合物 ,下列敘述正確的有BD。 A.分子間可形成氫鍵 B.分子中既有極性鍵又有非極性鍵 C.分子中有7個σ鍵和1個π鍵 D.該分子在水中的溶解度大于2-丁烯,,(2)(2012浙江理綜)下列物質中,只含有極性鍵的分子是B、C,既含離子鍵又含共價鍵的化合物是G;只存在σ鍵的分子是C、E,同時存在σ鍵和π鍵的分子是A、B、D。 A.N2 B.CO2 C.CH2Cl2 D.C2H4 E.C2H6 F.CaCl2 G.NH4Cl,,,,,解析,-9-,基礎梳理,考點突破,歸納總結: σ鍵、π鍵的判斷方法 (1)一般規(guī)律 單鍵是σ;共價雙鍵中有一個是σ鍵,另一個是π鍵;共價叁鍵由一個σ鍵和兩個π鍵組成。 (2)公式 對于簡單的情況,σ鍵和π鍵的數(shù)目可用下式表示: ①σ鍵的個數(shù)=單鍵個數(shù)+雙鍵個數(shù)+叁鍵個數(shù) ②π鍵的個數(shù)=(雙鍵的個數(shù)×2-1)+(叁鍵的個數(shù)×3-1),-10-,基礎梳理,考點突破,跟蹤訓練 1.下列分子中共價鍵的類型完全相同的是(A) A.CH4與NH3 B.C2H6與C2H4 C.H2與He D.Cl2與N2,,答案,解析,-11-,基礎梳理,考點突破,2.Ⅰ.有以下物質:①HF;②Cl2;③H2O;④N2;⑤C2H4。 (1)只含有極性鍵的是①③; (2)只含有非極性鍵的是②④; (3)既有極性鍵又有非極性鍵的是⑤; (4)只含有σ鍵的是①②③; (5)既有σ鍵又有π鍵的是④⑤。 Ⅱ.COCl2分子的結構式為 ,COCl2分子內含有(D) A.4個σ鍵 B.2個σ鍵、2個π鍵 C.2個σ鍵、1個π鍵 D.3個σ鍵、1個π鍵,,,,,,解析,-12-,基礎梳理,考點突破,分子的構型,1.雜化軌道的要點 當原子成鍵時,原子的價電子軌道相互混雜,形成與原軌道數(shù)相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數(shù)不同,軌道間的夾角不同,形成分子的空間形狀不同。雜化軌道就是雜化后形成的能量相同的新軌道。,2.價電子對互斥模型的兩種類型 價電子對互斥模型說明的是價電子對的空間構型,而分子的空間構型指的是成鍵電子對的空間構型,不包括孤電子對。 (1)當中心原子無孤電子對時,兩者的構型一致。 (2)當中心原子有孤電子對時,兩者的構型不一致。 (3)價電子對互斥模型、雜化軌道理論與分子立體構型的關系:,,,,,,-13-,基礎梳理,考點突破,,,,,,,-14-,基礎梳理,考點突破,3.配位鍵和配合物 (1)配位鍵:由一個原子提供一對電子與另一個接受電子的原子形成的共用電子對。 (2)配位鍵的表示方法:如A→B:A表示提供孤對電子的原子,B表示接受電子對的原子。 (3)配位化合物: ①形成條件。 a.中心原子有空軌道,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等。 b.配位體有孤電子對,如H2O、NH3、CO、F-Cl-、CN-等。 ②氫鍵也影響物質的電荷、溶解等過程。,,,,,,-15-,基礎梳理,考點突破,自主鞏固 指出下列原子的雜化軌道類型及分子的結構式、空間構型。 (1)CS2分子中的C為sp1雜化,分子的結構式為S C S,空間構型為直線形。 (2)CH2O中的C為sp2雜化,分子的結構式為 ,空間構型為平面三角形。 (3)CH4分子中的C為sp3雜化,分子的結構式為 ,空間構型為正四面體形。 (4)H2S分子中的S為sp3雜化,分子的結構式為 ,空間構型為V形。,,,,,,,,,,,,,-16-,基礎梳理,考點突破,考查角度 雜化軌道與粒子的空間構型 由價層電子對互斥(VSEPR)模型判斷分子構型: (1)運用價層電子對互斥(VSEPR)模型可預測分子或離子的立體構型,但要注意判斷其價層電子對數(shù),對ABm型分子或離子,其價層電子對數(shù)的判斷方法為 (2)由雜化軌道數(shù)判斷分子構型: ①雜化軌道數(shù)的計算:雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤對電子,所以有公式: 雜化軌道數(shù)=中心原子的孤對電子的對數(shù)+中心原子的σ鍵個數(shù)。 ②多原子分子雜化軌道數(shù)與分子構型的關系。 多原子(3個或3個以上)分子的立體結構與中心原子雜化方式的對照:,-17-,基礎梳理,考點突破,a.只要分子構型為直線形的,中心原子均為sp1雜化,同理,只要中心原子是sp1雜化的,分子構型均為直線形。 b.只要分子構型為平面三角形的,中心原子均為sp2雜化。 c.只要分子中的原子不在同一平面內的,中心原子均是sp3雜化。 d.V形分子的判斷需要借助孤對電子數(shù),孤對電子數(shù)是1的中心原子是sp2雜化,孤對電子數(shù)是2的中心原子是sp3雜化。 (3)實例。,-18-,基礎梳理,考點突破,-19-,基礎梳理,考點突破,,,,,解析,-20-,基礎梳理,考點突破,歸納總結: 用價層電子對互斥理論確定分子或離子立體構型的方法 (1)第一步:確定中心原子A價層電子對數(shù),a為中心原子的價電子數(shù)減去離子的電荷數(shù),b為電荷數(shù),x為非中心原子的原子個數(shù)。,-21-,基礎梳理,考點突破,(2)第二步:確定價層電子對的立體構型 由于價層電子對之間的相互排斥作用,它們趨向于盡可能地相互遠離,這樣已知價層電子對的數(shù)目,就可以確定它們的立體構型。 (3)第三步:分子立體構型的確定 價層電子對有成鍵電子對和孤電子對之分,價層電子對的總數(shù)減去成鍵電子對數(shù),得孤電子對數(shù)。根據成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù),可以確定相應的較穩(wěn)定的分子立體構型。 使用價層電子對互斥理論判斷分子立體構型時要注意,價層電子對互斥模型是價層電子對的立體構型,而分子的立體構型指的是成鍵電子對的立體構型,不包括孤電子對。兩者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對),當中心原子上無孤電子對時,兩者的構型一致;當中心原子上有孤電子對時,兩者的構型不一致。,-22-,基礎梳理,考點突破,跟蹤訓練 1.若ABn分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對,根據價層電子對互斥理論,下列說法正確的是 ( ) A.若n=2,則分子的立體構型為V形 B.若n=3,則分子的立體構型為三角錐形 C.若n=4,則分子的立體構型為正四面體形 D.以上說法都不正確,,答案,解析,-23-,基礎梳理,考點突破,,答案,解析,-24-,基礎梳理,考點突破,分子間作用力與分子性質,1.分子極性 (1)非極性分子與分子極性的判斷:,-25-,基礎梳理,考點突破,(2)分子的極性與鍵的極性、空間構型的關系:,,,,,,-26-,基礎梳理,考點突破,2.分子間作用力 (1)分子間作用力包括范德華力和氫鍵兩類。范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力。氫鍵是由已經與電負性很強的原子結合的氫原子和另一個電負性很強的原子之間的作用力。 (2)分子間作用力主要影響物質的物理性質,如熔點、沸點和溶解性等。 3.氫鍵對物質性質的影響 (1)當形成分子間氫鍵時,物質的熔、沸點將升高。 (2)當形成分子內氫鍵時,物質的熔、沸點將降低。 (3)氫鍵也影響物質的電離、溶解等過程。,,,,,-27-,基礎梳理,考點突破,4.溶解性 (1)“相似相溶”的規(guī)律:非極性溶質一般能溶于非極性溶劑,極性溶質一般能溶于極性溶劑。若能形成氫鍵,則溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大,溶解性越好。 (2)“相似相溶”規(guī)律還適用于分子結構的相似性,如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羥基相近),而戊醇在水中的溶解度明顯減小。 5.手性 具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如同左手與右手一樣互為鏡像,卻在三維空間里不能重疊,互稱手性異構體,具有手性異構體的分子叫手性分子。,,,,-28-,基礎梳理,考點突破,6.等電子原理 原子總數(shù)相同,價電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學特征,具有許多相近的性質。如CO和N2。 7.無機含氧酸分子的酸性 無機含氧酸可寫成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n值越大,酸性越強,如HClOHClO2HClO3HClO4。,,,-29-,基礎梳理,考點突破,自主鞏固 下列說法中正確的是①⑥⑦。 ①甲烷是由極性鍵構成的非極性分子 ②水是非極性分子 ③乙醇分子與水分子之間只存在范德華力 ④甲烷可與水形成氫鍵 ⑤HF的相對分子質量小于HCl的,所以HF的沸點低于HCl的 ⑥汽油易溶于四氯化碳符合“相似相溶”規(guī)律 ⑦鄰羥基苯甲酸和對羥基苯甲酸均可以形成氫鍵,但對羥基苯甲酸的沸點高于鄰羥基苯甲酸的 ⑧酸性由強到弱的順序為:HClO2HClO3 ⑨二氯甲烷屬于手性分子,,-30-,基礎梳理,考點突破,考查角度 微?？臻g構型的判斷 1.根據所含鍵的類型及分子的空間構型判斷 非極性分子、極性分子的判斷,首先看鍵是否有極性,然后再看各鍵的空間排列狀況。鍵無極性,分子必無極性;鍵有極性,各鍵空間排列均勻,使鍵的極性相互抵消,分子無極性;鍵有極性,各鍵空間排列不均勻,不能使鍵的極性相抵消,分子有極性。 共價鍵的極性與分子極性的關系可總結如下:,-31-,基礎梳理,考點突破,2.根據中心原子最外層電子是否全部成鍵判斷 中心原子即其他原子圍繞它成鍵的原子。分子中的中心原子最外層電子若全部成鍵,此分子一般為非極性分子;分子中的中心原子最外層電子若未全部成鍵,此分子一般為極性分子。 CH4、BF3、CO2等分子中的中心原子的最外層電子均全部成鍵,它們都是非極性分子。 H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外層電子均未全部成鍵,含孤對電子,它們都是極性分子。,例3(2015湖南岳陽質檢)已知H和O可以形成H2O和H2O2兩種化合物,試根據有關信息完成下列問題: (1)水是維持生命活動所必需的一種物質。 ①1 mol冰中有2mol氫鍵。 ②用球棍模型表示的水分子結構是B。,-32-,基礎梳理,考點突破,,,(2)已知H2O2分子的結構如圖所示:H2O2分子不是直線形的,兩個氫原子猶如在半展開的書的兩面上,兩個氧原子在書脊位置上,書頁夾角為93°52',而兩個O—H鍵與O—O鍵的夾角均為96°52'。,-33-,基礎梳理,考點突破,,,,,,,,,,,,答案,-34-,基礎梳理,考點突破,跟蹤訓練 1.下列物質變化,只與范德華力有關的是AE。 A.干冰熔化 B.乙酸汽化 C.乙醇與丙酮混溶 D.HCON(CH3)2溶于水 E.碘溶于四氯化碳 F.石英熔融,,-35-,基礎梳理,考點突破,2.(2015河南開封模擬)氫、碳、氧、硫元素是自然界極為豐富的非金屬元素,它們構成了許許多多的化合物。 (1)如圖所示是H2O2的空間構型,H2O2分子中每個氧原子都是sp3雜化,H2O2為極性(填“極性”或“非極性”)分子。,,,-36-,基礎梳理,考點突破,(2)H2S和H2O2的主要物理性質如表所示:,H2S和H2O2的相對分子質量基本相同,造成上述物理性質差異的主要原因是H2O2分子間存在氫鍵,溶于H2O后也可以與H2O分子形成氫鍵。 (3)居室裝飾材料中往往含有甲醛,甲醛中碳、氧原子之間含有1個σ鍵,1個π鍵,甲醛中碳元素雜化方式為sp2,甲醛分子空間構型為平面三角形。,,,,,,,解析,-37-,基礎梳理,考點突破,幾種化學鍵的定義與特征的比較,,,,-38-,基礎梳理,考點突破,,,,,,-39-,基礎梳理,考點突破,,,,,,,,,,-40-,基礎梳理,考點突破,自主鞏固 碘在不同的溶劑中會呈現(xiàn)不同的顏色。一般認為,溶液呈紫色表明溶解的“碘分子”并未和溶劑分子發(fā)生很強的作用。 石蠟油屬于石油分餾產品,精制石蠟油是一種良好的有機溶劑。已知不同溫度下,碘溶解在石蠟油中,溶液呈紫色或棕色。請回答: (1)碘單質易溶于石蠟油,下列原因分析中錯誤的是①③(填序號)。 ①碘分子與石蠟油中的分子之間能形成氫鍵 ②碘分子與石蠟油中的分子之間的范德華力較大 ③碘單質易跟石蠟油發(fā)生化學反應,,-41-,基礎梳理,考點突破,(2)碘的石蠟油溶液,溫度低時溶液呈棕色,溫度高時溶液呈紫色,呈現(xiàn)不同顏色的主要原因是溫度低時范德華力大,碘分子與石蠟油中的分子之間的作用力強,碘的石蠟油溶液顏色呈棕色;溫度高時范德華力小,碘分子與石蠟油中的分子之間的作用力弱,碘的石蠟油溶液顏色呈紫色。,,,,,,,-42-,基礎梳理,考點突破,考查角度 共價鍵與范德華力、氫鍵對物質性質影響的比較 共價鍵既影響物質的化學性質(分子的穩(wěn)定性),又影響物質的物理性質(原子晶體的熔點),范德華力只影響物質的物理性質,氫鍵一般只影響物質的物理性質,但對少數(shù)物質會影響穩(wěn)定性,如NH3·H2O中,NH3與H2O以氫鍵結合。,-43-,基礎梳理,考點突破,例4(2015貴州聯(lián)考)(1)短周期某主族元素M的電離能情況如圖甲所示,則M元素位于周期表的第ⅡA族;,(2)圖乙折線c可以表達出第ⅣA族元素氫化物的沸點的變化規(guī)律。兩位同學對某主族元素氫化物的沸點的變化趨勢畫出了兩條折線a和b,你認為正確的是折線b(填“a”或“b”)。,,,,-44-,基礎梳理,考點突破,(3)部分有機物的熔沸點見下表:,根據物質結構理論,由這些數(shù)據你能得出的相關結論是 同系物相對分子質量越大,分子間作用力越強,故沸點越高;當有機物形成分子內氫鍵時,分子間作用力減弱,熔點變低(或當分子間形成氫鍵時,分子間作用力增強,熔點升高)(至少寫兩條)。,,,,-45-,基礎梳理,考點突破,解析:(1)元素M的第一電離能與第二電離能相差不大,而第三電離能增大很多,說明原子的最外層有2個電子,則M元素位于周期表的第ⅡA族;(2)圖乙折線c表示的氫化物的沸點隨分子的相對分子質量的增大而增加,說明微粒之間只存在分子間作用力,所以可以表達出第Ⅳ族元素氫化物的沸點的變化規(guī)律。a、b兩條折線起點的氫化物的沸點為100 ℃,是H2O的沸點,由于H2O分子間存在氫鍵,其沸點高于氧族元素的其他氧化物的沸點,即曲線b符合要求。,-46-,基礎梳理,考點突破,技巧點撥: 共價鍵與范德華力、氫鍵對物質性質影響的比較:共價鍵既影響物質的化學性質(分子的穩(wěn)定性),又影響物質的物理性質(原子晶體的熔點),范德華力只影響物質的物理性質,氫鍵一般只影響物質的物理性質,但對少數(shù)物質會影響穩(wěn)定性,如NH3·H2O中,NH3與H2O以氫鍵結合。,-47-,基礎梳理,考點突破,跟蹤訓練 1.在硼酸[B(OH)3]分子中,B與3個羥基相連,其晶體具有與石墨相似的層狀結構。則分子中B雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是(C) A.sp1,范德華力 B.sp2,范德華力 C.sp2,氫鍵 D.sp3,氫鍵,答案,解析,-48-,基礎梳理,考點突破,2.短周期的5種非金屬元素,其中A、B、C的特征電子排布可表示為A:asa,B:bsbbpb,C:csccp2c,D與B同主族,E在C的下一周期,且是同周期元素中電負性最大的元素。 回答下列問題: (1)由A、B、C、E四種元素中的兩種元素可形成多種分子,下列分子①BC2;②BA4;③A2C2;④BE4,其中屬于極性分子的是③(填序號)。 (2)C的氫化物比下周期同族元素的氫化物沸點還要高,其原因是H2O分子間能形成氫鍵。,,,-49-,基礎梳理,考點突破,(3)B、C兩元素都能和A元素組成兩種常見的溶劑,其分子式為C6H6、H2O。DE4在前者中的溶解性大于(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 (4)BA4、BE4和DE4的沸點從高到低的順序為SiCl4CCl4CH4(填化學式)。 (5)A、C、E三種元素可形成多種含氧酸,如AEC、AEC2、AEC3、AEC4等,以上列舉的四種酸其酸性由強到弱的順序為HClO4HClO3HClO2HClO(填化學式)。,,,,,,-50-,基礎梳理,考點突破,解析:由s軌道最多可容納2個電子可得:a=1,b=c=2,即A為H,B為C,C為O。由D與B同主族,且為非金屬元素得D為Si;由E在C的下一周期且E為同周期電負性最大的元素可知E為Cl。 (1)①、②、③、④分別為CO2、CH4、H2O2、CCl4,其中H2O2為極性分子,其他為非極性分子。 (2)C的氫化物為H2O,H2O分子間可形成氫鍵是其沸點較高的主要原因。 (3)B、A兩元素組成苯,C、A兩元素組成水,兩者都為常見的溶劑,SiCl4為非極性分子,易溶于非極性溶劑苯中。 (4)BA4、BE4、DE4分別為CH4、CCl4、SiCl4,三者結構相似,相對分子質量逐漸增大,分子間作用力逐漸增強,故它們的沸點由高到低的順序為SiCl4CCl4CH4。 (5)這四種酸分別為HClO、HClO2、HClO3、HClO4,含氧酸的通式可寫為(HO)mClOn(m≥1;n≥0),n值越大,酸性越強,故其酸性由強到弱的順序為HClO4HClO3HClO2HClO。,