第二節(jié) 分子結構與性質(zhì),考點一共價鍵 【基礎回顧】 1.共價鍵的本質(zhì)與特征: (1)本質(zhì):兩原子之間形成_。 (2)特征:具有方向性和_性。,共用電子對,飽和,2.共價鍵的分類:,頭碰頭,肩并肩,偏移,不偏移,3.鍵參數(shù): (1)定義。,(2)鍵參數(shù)對分子性質(zhì)的影響。,穩(wěn)定性,空間構型,鍵能越_,鍵長越_,分子越穩(wěn)定。 4.等電子原理:原子總數(shù)相同、_的分 子具有相似的化學鍵特征,具有許多相近的性質(zhì),如CO 和N2。,大,短,價電子總數(shù)相同,【思維診斷】(正確的打“”,錯誤的打“”) (1)常溫常壓下4.4 g乙醛所含鍵數(shù)目為0.7NA。 () 提示:。1個乙醛分子中存在4個CH 鍵、1個 CC 鍵,而CO鍵中的一個鍵是鍵,另一個是鍵,所以4.4 g乙醛即0.1 mol乙醛中應含有0.6 mol的鍵,即鍵數(shù)目為0.6NA。,(2)CS2分子中鍵與鍵的數(shù)目之比是21。() 提示:。CS2的結構式為SCS,鍵和鍵數(shù)目之比為11。 (3)只有非金屬原子之間才能形成共價鍵。() 提示:。有些不活潑金屬和非金屬原子間也能形成共價鍵,如AlCl3中鋁原子和氯原子間以共價鍵結合。,(4)鍵比鍵的電子云重疊程度大,形成的共價鍵弱。() 提示:。鍵比鍵的電子云重疊程度大,形成的共價鍵強。 (5)H2O2 分子中既有極性鍵,又有非極性鍵。() 提示:。H2O2的結構式為HOOH,其中氧氫鍵為極性鍵,氧氧鍵為非極性鍵。,(6)CH4與 互為等電子體。() 提示:。CH4與 原子總數(shù)相同,價電子總數(shù)相同,互為等電子體。,【方法點撥】 判斷共價鍵類型的方法 1.鍵與鍵的判斷: (1)由軌道重疊方式判斷。 “頭碰頭”重疊為鍵,“肩并肩”重疊為“”鍵。,(2)由物質(zhì)的結構式判斷。 通過物質(zhì)的結構式可以快速有效地判斷共價鍵的種類及數(shù)目。共價單鍵全為鍵,雙鍵中有一個鍵和一個鍵,三鍵中有一個鍵和兩個鍵。,(3)由成鍵軌道類型判斷。 s軌道形成的共價鍵全部是鍵;雜化軌道形成的共價鍵全部為鍵。 2.極性鍵與非極性鍵的判斷: 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。,【題組過關】 1.(2018邵陽模擬)氰化鉀(KCN)是一種有劇毒的物質(zhì),貯存和使用時必須注意安全。已知:KCN+H2O2= KOCN+H2O?；卮鹣铝袉栴}:導學號79100196,(1)OCN-中所含三種元素的第一電離能從大到小的順序為_(用元素符號表示,下同),電負性從大到小的順序為_;基態(tài)氮原子外圍電子排布式為_。,(2)H2O2中的共價鍵類型為_(填“鍵”或“鍵”),其中氧原子的雜化軌道類型為_;分子中4個原子_(填“在”或“不在”)同一條直線上;H2O2易溶于水除它們都是極性分子外,還因為_。,(3)與OCN-鍵合方式相同且互為等電子體的分子為_(任舉一例);在與OCN-互為等電子體的微粒中,由一種元素組成的陰離子是_。,【解析】(1)C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次減小,同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而增大,但第A族的大于第A族的,所以其第一電離能大小順序是NOC,同周期自左而右電負性增大,故電負性:ONC,氮原子的核電荷數(shù)為7,核外電子排布式為1s22s22p3,其外圍電子排布式是2s22p3;,(2)H2O2為共價化合物,分子中存在兩個氧氫鍵和一個 OO鍵,電子式為: ,OH、OO鍵都為 鍵,由H2O2的結構可知,O原子形成1個OH鍵、1個 OO鍵,含有2對孤對電子,雜化軌道數(shù)為4,雜化方式 為sp3,水為極性分子,H2O2與水互溶,極性分子易溶于 極性分子中,H2O2分子中羥基上,氫原子與另一個分子 的氧原子能形成氫鍵;,(3)OCN-含有3個原子,價電子總數(shù)為6+4+5+1=16,故其等電子體為CO2(或N2O)等,在與OCN-互為等電子體的微粒中,由氮元素組成的陰離子是 ;,答案：(1) NOCONC2s22p3 (2)鍵sp3不在H2O2分子與H2O分子之間可形成氫鍵 (3)CO2(或N2O),2.鹵素化學豐富多彩,化合物類型多,如鹵化物、鹵素互化物、多鹵化物等;還有擬鹵素形成的單質(zhì)和化合物。 (1)溴元素在周期表中的位置為_,碘原子的價層電子排布圖為_。,(2)氣態(tài)氟化氫中存在二聚分子(HF)2。這是由于_。 (3) 屬于多鹵素陽離子,其空間構型為_。中心原子的雜化軌道類型為_。,(4)鹵素互化物如IBr、ICl等與鹵素單質(zhì)結構和性質(zhì)相似。Cl2、IBr、ICl沸點由高到低的順序為_。 (5)擬鹵素(CN)2、(SCN)2等的性質(zhì)也與鹵素單質(zhì)性質(zhì)相似,其中(CN)2組成中電負性較大的元素是_;寫出與SCN-互為等電子體的微粒的化學式:_(寫兩種),在硫酸銅溶液中加入過量KCN溶液生成的配離子Cu(CN)42-的配位數(shù)為_。,【解析】(1)Br的原子序數(shù)為35,最外層有7個電子,溴 元素在周期表中的位置為第四周期第A族;碘原子的 價層電子排布圖為 。(2)氣態(tài)氟化氫中 存在二聚分子(HF)2。這是由于F的電負性很大,HF分 子之間形成氫鍵。(3) 屬于多鹵素陽離子,成鍵數(shù) 為2,孤對電子,數(shù)為(7-1-21)/2=2,與水相似,則空間構型為V形,中心I的雜化軌道類型為sp3。(4)分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,沸點越高,則沸點為IBrIClCl2。(5)同一周期,從左到右元素的電負性變大,(CN)2組成中電負性較大的元素是N;與SCN-互為等電子體的微粒的化學式為CO2、CS2;配離子Cu(CN)42-的配位數(shù)為4。,答案:(1)第四周期第A族 (2)HF分子間可形成氫鍵(3)V形sp3(4)IBrIClCl2(5)NCO2、CS24,【加固訓練】 1.乙炔是有機合成工業(yè)的一種原料。工業(yè)上曾用CaC2 與水反應生成乙炔。 (1)CaC2中 與 互為等電子體, 的電子式可表 示為_;1 mol 中含有的鍵數(shù)目為_。,(2)將乙炔通入Cu(NH3)2Cl溶液生成Cu2C2紅棕色沉淀。Cu+基態(tài)核外電子排布式為_。 (3)乙炔與氫氰酸反應可得丙烯腈(CH2CHCN)。 丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是_;該分子中鍵和鍵數(shù)目之比為_。,【解析】(1)在CaC2中 的電子式為 , 根據(jù)等電子原理可知, 的電子式應為 , 1 mol三鍵中含有2 mol 鍵和1 mol 鍵,故1 mol 中,含有2NA個鍵。 (2)Cu為29號元素,Cu的基態(tài)核外原子電子排布式為 1s22s22p63s23p63d104s1,故Cu+的基態(tài)核外電子排布式,為1s22s22p63s23p63d10。(3)根據(jù)丙烯腈的結構可以看 出:乙烯基(CH2CH)中的兩個碳原子均形成3個 鍵,因此均為sp2雜化;氰基(CN)中的碳原子形成 兩個鍵,因此為sp雜化。由乙烯和CN的結構可 知,丙烯腈的結構式可表示為 ,分子中單鍵均 為鍵,雙鍵和三鍵中只有1個鍵,因此一分子丙烯 腈中含有鍵6個,鍵3個,因此鍵和鍵數(shù)目之比 為21。,答案:(1) 2NA (2)1s22s22p63s23p63d10 (3)sp、sp221,2.(2018荊州模擬)(1)已知N2、CO、H2O、NH3、CO2均為高中化學常見的分子,根據(jù)要求回答有關問題: 根據(jù)N2與CO互為等電子體,寫出CO分子的電子式_。 試比較兩分子中的鍵角大小:H2O_NH3(填“”“=”或“<” )。 CO2中含有的鍵和鍵的數(shù)目之比為_。,(2)氫氣作為一種清潔能源,必須解決它的儲存問題,C60可用作儲氫材料。根據(jù)要求回答有關問題: 已知金剛石中的CC鍵的鍵長為154.45 pm,C60中CC鍵的鍵長為140145 pm,有同學據(jù)此,認為C60的熔點高于金剛石,你認為是否正確:_(填“正確”或“錯誤”),并闡述理由 _。 科學家把C60和K摻雜在一起制造了一種富勒烯化合物,其晶胞如圖所示,該物質(zhì)在低溫時是一種超導體。該物質(zhì)中的鉀原子和C60的個數(shù)比為_。,繼C60后,科學家又合成了Si60、N60,Si60分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成共價鍵,且每個硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結構,則28 g Si60分子中鍵的數(shù)目為_。,【解析】(1)N2與CO互為等電子體,互為等電子體的物質(zhì)結構相似,則依據(jù)氮氣的電子式可知CO分子的電子式為 。 水分子中氧元素含有2對孤電子對,而氨氣分子中氮元素含有一對孤電子對,孤電子對越多,排斥力越強,因此H2O分子中的鍵角小于NH3分子中的鍵角。,單鍵都是鍵,雙鍵中含有1個鍵和1個鍵,則根 據(jù)二氧化碳的結構式O C O可知CO2中含有的鍵和 鍵的數(shù)目之比為22=11。 (2)金剛石是原子晶體,熔化時破壞共價鍵,而C60是 分子晶體,熔化時破壞分子間作用力,與共價鍵的鍵能 無關,所以該同學的說法是錯誤的。,該晶胞中C60的分子個數(shù)是8 +1=2,而鉀原子的個 數(shù)是62 =6,所以鉀原子和C60的個數(shù)比為62= 31。 在Si60分子中每個硅原子只跟相鄰的3個硅原子形成 共價鍵,且每個硅原子最外層都滿足8電子穩(wěn)定結構, 說明每個硅原子形成4個共價鍵,其中一個為雙鍵,則,每2個硅原子之間一定存在一個Si Si鍵,其中一個為 鍵,有 屬于該硅原子,所以在一個Si60分子中所含 鍵的數(shù)目為60 =30。,答案:(1) <11 (2)錯誤C60為分子晶體,熔化時破壞的是分子間作 用力,無需破壞共價鍵,而分子間作用力較弱,所需能 量較低,故C60熔點低于金剛石 310.5NA,考點二分子的立體結構 【基礎回顧】 1.價層電子對互斥理論: (1)理論要點。 價層電子對在空間上彼此相距越遠時,排斥力越小,體系的能量越低。 孤電子對的排斥力較大,孤電子對越多,排斥力越強,鍵角越小。 (2)價層電子對互斥理論與分子構型。,直線形,V形,三角錐形,2.雜化軌道理論: (1)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,形成分子的空間結構不同。 (2)雜化軌道的類型,1個s軌道,一個p軌道,180,1個s軌道,2個p軌道,120,1個s軌道,3個p軌道,10928,正四面體,3.配位鍵和配合物: (1)配位鍵。 孤電子對:分子或離子中沒有與其他原子共用的電 子對。 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_。 配位鍵的表示方法:如AB:A表示_孤電子對的 原子,B表示_電子對的原子。,共價鍵,提供,接受,(2)配位化合物 概念:由金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結合形成的化合物。 組成。,形成條件。,【思維診斷】 (正確的打“”,錯誤的打“”) (1)CH4和CO2分子中碳原子的雜化類型分別是sp3和sp。() 提示:。CH4分子是碳原子形成的都是鍵,碳原子的雜化類型是sp3雜化,而CO2分子中碳原子與兩個氧原子分別形成了兩個共價鍵,一個鍵,一個鍵,碳原子的雜化類型是sp雜化。,(2)雜化軌道只用于形成鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對。() 提示:。雜化軌道的數(shù)目應根據(jù)鍵和孤電子對數(shù)進行確定,與鍵無關。,(3)分子中中心原子若通過sp3雜化軌道成鍵,則該分子一定為正四面體結構。() 提示:。像H2O和NH3分子中心原子均為sp3雜化,但分子并不是正四面體結構。,(4)NH3分子為三角錐形,氮原子發(fā)生sp2雜化。() 提示:。NH3分子中氮原子為sp3雜化。 (5)只要分子立體構型為平面三角形,中心原子均為sp2雜化。() 提示:。分子立體構型為平面三角形,則說明分子中中心原子不存在孤電子對,中心原子均為sp2雜化。,【典題】(2018太原模擬)為了解釋和預測分子的立體構型,科學家提出了價層電子對互斥(VSEPR)模型。 (1)利用VSEPR理論推斷P 的VSEPR模型是_。 (2)有兩種活性反應中間體粒子,它們的粒子中均含有1個碳原子和3個氫原子。請依據(jù)下面給出的這兩種微粒的球棍模型,寫出相應的化學式:,甲: _; 乙: _。,(3)按要求寫出第2周期非金屬元素構成的中性分子的化學式:平面三角形分子:_,三角錐形分子:_,四面體形分子:_。 (4)寫出SO3常見的等電子體的化學式,一價陰離子:_(寫出一種,下同);二價陰離子:_,它們的中心原子采用的雜化方式都是_。,【解析】(1)根據(jù)價層電子對互斥理論知P 立體構 型為正四面體結構。 (2)甲的立體結構為平面三角形,則碳原子為sp2雜化, 中心碳原子無孤電子對,因此價層電子對數(shù)為3,化學 式為 ,乙的立體結構為三角錐形,則碳原子為sp3 雜化,中心碳原子有1個孤電子對,因此價層電子對數(shù) 為4,化學式為 。,(3)由第2周期非金屬元素構成的中性分子,第2周期元素為中心原子,通過sp2雜化形成中性分子,是平面形分子,該類型分子有BF3;第2周期元素為中心原子,通過sp3雜化形成中性分子,如果是三角錐形分子,則該分子中價層電子對數(shù)是4且含有一個孤電子對,該類型分子有NF3;如果該分子為正四面體結構,則該分子的價層電子對數(shù)是4且不含孤電子對,該類型分子有CF4。,(4)SO3的原子數(shù)為4,價電子數(shù)為24,分子中S價層電子 對數(shù)為 =3,雜化類型為sp2,分子構型為平面三角 形。與SO3互為等電子體的為 、 或BF3 等, 、 、BF3中中心原子價層電子對數(shù)分別為 (5+1)、 (4+2)、 (3+3),均為3對,所以中心原子 雜化方式都是sp2。,答案:(1)正四面體結構 (2) (3)BF3NF3CF4 (4) sp2,【母題變式】 (1)第3周期元素形成的含氧酸根離子中有多種與 互為等電子體,試寫出兩種,并判斷中心原子的雜化方 式。 提示:Si 、 、Cl ,這些離子中心原子均為 sp3雜化。,(2)氯原子可形成多種含氧酸根離子,其中三角錐形的是_,V形的是_,直線形的是_。,提示: ClO-。氯原子可形成 、 、 、ClO-等含氧酸根離子,這幾種離子中心 原子均為sp3雜化,則 為正四面體形, 為三角 錐形, 為V形,ClO-為直線形。,【歸納提升】 1.判斷分子或離子立體構型“三步曲”: 第一步:確定中心原子上的價層電子對數(shù),a為中心原子的價電子數(shù)減去陽離子的電荷數(shù)或加上 陰離子的電荷數(shù),b為非中心原子所能接受的電子數(shù),x 為非中心原子的原子數(shù)。 如 的中心原子為N,a=5-1,b=1,x=4,所以中心原子 孤電子對數(shù)= (a-xb)= (4-41)=0。,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,它們趨向于盡可能的相互遠離,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。,第三步:分子或離子立體構型的確定 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(jù)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。,2.“五方法”判斷分子中心原子的雜化類型: (1)根據(jù)雜化軌道的空間分布構型判斷。 若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。,若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。 若雜化軌道在空間的分布呈直線形,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。,(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷。 若雜化軌道之間的夾角為10928,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化;若雜化軌道之間的夾角為120,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化;若雜化軌道之間的夾角為180,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。,(3)根據(jù)等電子原理進行判斷。 如CO2是直線形分子,CNS-、 與CO2互為等電子體,所 以分子構型均為直線形,中心原子均采用sp雜化。 (4)根據(jù)中心原子的價電子對數(shù)判斷。 如中心原子的價電子對數(shù)為4,是sp3雜化,為3是sp2雜 化,為2是sp雜化。,(5)根據(jù)分子或離子中有無鍵及鍵數(shù)目判斷。 如沒有鍵為sp3雜化,含1個鍵為sp2雜化,含2個鍵為sp雜化。,【題組過關】 1.(2017海南高考節(jié)選)A族元素及其化合物在材料等方面有重要用途?；卮鹣铝袉栴}:導學號79100197 (1)碳的一種單質(zhì)的結構如圖(a)所示。該單質(zhì)的晶體類型為_,原子間存在的共價鍵類型有_,碳原子的雜化軌道類型為_。,(2)SiCl4分子的中心原子的價層電子對數(shù)為_,分子的立體構型為_,屬于_分子(填“極性”或“非極性”)。 (3)四鹵化硅SiX4的沸點和二鹵化鉛PbX2的熔點如圖(b)所示。,SiX4的沸點依F、Cl、Br、I次序升高的原因是_。結合SiX4的沸點和PbX2的熔點的變化規(guī)律,可推斷:依F、Cl、Br、I次序,PbX2中的化學鍵的離子性_、共價性_。(填“增強”“不變”或“減弱”),(4)碳的另一種單質(zhì)C60可以與鉀形成低溫超導化合物,晶體結構如圖(c)所示。K位于立方體的棱上和立方體的內(nèi)部,此化合物的化學式為_;其晶胞參數(shù)為1.4 nm,晶體密度為_gcm-3。,【解析】(1)圖(a)是石墨晶體的結構圖,石墨屬于混合型晶體,層內(nèi)碳原子之間形成鍵,層間的碳原子間形成的是鍵,石墨中每個碳原子形成3條鍵,無孤電子對,因此雜化類型為sp2。(2)SiCl4中心原子是Si,有4個鍵,孤電子對數(shù)=(4-41)/2=0,價層電子對數(shù),為4,空間構型為正四面體,屬于非極性分子。 (3)SiX4都是分子晶體,隨著相對分子質(zhì)量的增大,分子間作用力逐漸增大,沸點逐漸升高;一般來說,離子晶體的熔沸點高于分子晶體的熔沸點。PbX2都是離子晶體,依F、Cl、Br、I次序,離子半徑逐漸增大,晶格能逐漸減小,熔點逐漸降低,電負性逐漸減小,PbX2中的化學鍵的離子性減弱、共價性增強。(4)該 晶胞中,K位于立方體的棱上和立方體的內(nèi)部,一共有 21個K,其中棱上有12個K,則內(nèi)部含9個K,所以晶胞中 實際含K的數(shù)目為N(K)=12 +9=12;C60位于立方體的 頂點和面的中心,實際含C60的數(shù)目為N(C60)=8 +6 =4;N(K)N(C60)=124=31,所以此化合物的,化學式為K3C60。晶胞中含4個K3C60,晶胞密度:,答案:(1)混合型晶體鍵、鍵sp2 (2)4正四面體 非極性(3)它們都是分子晶體,隨著相對分子質(zhì)量的增大 ,分子間作用力逐漸增大,沸點逐漸升高減弱增強(4)K3C602.0,2.(2018成都模擬)已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素,它們的核電荷數(shù)依次增多。其中A、B、C都是能層數(shù)為2的非金屬元素。化合物DC為離子化合物,D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電子層結構。AC2為非極性分子。E的核外電子排布中有6個未成對電子,是同周期中最多的,ECl3能與B、C的,氫化物形成六配體的配合物,且兩種配體的物質(zhì)的量之比為21,三個氯離子位于外界。試用相應的元素符號或式子填空:,(1)寫出元素的名稱A_E_。 (2)A、B、C的第一電離能由小到大的順序為_。 B的氫化物分子的中心原子采取_雜化;該分子的空間構型為_。,(3)化合物AC2與一種由B、C組成的化合物X互為等電子體,則X的化學式為_;完全由B的原子組成的某粒子與AC2也屬于等電子體,該粒子的化學式為_,其空間構型為_。,(4)ECl3形成的配合物的化學式為_。 (5)D的單質(zhì)在AC2中可以燃燒生成一種白色固體和一種黑色固體,該反應的化學方程式為_。 (6)與E同周期,且最外層電子排布相同的原子的價層電子排布式有_。,【解析】C是能層數(shù)為2的非金屬元素,化合物DC為離 子化合物,D的二價陽離子與C的陰離子具有相同的電 子層結構,D為鎂、C為氧;AC2為非極性分子,AC2為 CO2,A為碳元素;因A、B、C的核電荷數(shù)依次增多,則B 為氮元素;E的核外電子排布中有6個未成對電子,是同 周期中最多的,則E為鉻元素。(1)A是碳元素、E是鉻,元素;(2)C、N、O的第一電離能呈增大趨勢,而N的2p3 是半充滿更穩(wěn)定,則C、N、O的第一電離能由小到大的 順序為C<O<N;B的氫化物NH3分子的中心原子(N)采取 sp3雜化;由于分子中只有3個氫原子,所以該分子的空 間構型為三角錐形;(3)化合物CO2與一種由N、O組成 的化合物N2O互為等電子體,完全由氮原子組成的,與CO2也屬于等電子體,它們的空間構型相同,為直線 形;(4)CrCl3能與N、O的氫化物形成六配體的配合物, 且兩種配體的物質(zhì)的量之比為21,三個氯離子位于 外界,配合物的化學式為Cr(NH3)4(H2O)2Cl3;(5)Mg的 單質(zhì)在CO2中可以燃燒生成一種白色固體(MgO)和一種,黑色固體(C),該反應的化學方程式為2Mg+CO2 2MgO+C;(6)與Cr同周期,且最外層電子排布相同的原 子的價層電子排布式有3d104s1。,答案:(1)碳鉻(2)C<O<Nsp3三角錐形 (3)N2O 直線形(4)Cr(NH3)4(H2O)2Cl3 (5)2Mg+CO2 2MgO+C(6)3d104s1,【加固訓練】 (2016全國卷)砷化鎵(GaAs)是優(yōu)良的半導體材料,可用于制作微型激光器或太陽能電池的材料等?；卮鹣铝袉栴}: (1)寫出基態(tài)As的核外電子排布式_。,(2)根據(jù)元素周期律,原子半徑Ga_As,第一電離能Ga_As。(填“大于”或“小于”) (3)AsCl3分子的立體構型為_,其中As的雜化軌道類型為_。,(4)GaF3的熔點高于1 000 ,GaCl3的熔點為77.9 ,其原因是_。,(5)GaAs的熔點為1 238 ,密度為 gcm-3,其晶胞結構如圖所示。該晶體的類型為_,Ga與As以_鍵鍵合。Ga和As的摩爾質(zhì)量分別為MGa gmol-1和MAs gmol-1,原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù)值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分率為_。,【解析】(1)As是33號元素,其基態(tài)原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p3或Ar3d104s24p3。 (2)同一周期從左向右,原子半徑逐漸減小,所以原子半徑:GaAs。Ga的價電子排布為4s24p1,As的價電子排布為4s24p3,As的4p軌道電子處于半充滿狀態(tài),穩(wěn)定性強,所以第一電離能Ga<As。(3)AsCl3分子的價層電子,對數(shù)=3+ =4,As的雜化方式為sp3,因為含有一對 孤電子對,所以該分子的立體構型為三角錐形。 (4)GaF3為離子晶體,靠比較強的離子鍵結合,GaCl3為 分子晶體,靠很弱的范德華力結合,所以GaF3的熔點 高。 (5)因為GaAs的熔點為1 238 ,熔點很高,晶體結構 為立體網(wǎng)狀結構,所以GaAs為原子晶體,其中Ga與As以,共價鍵鍵合。根據(jù)晶胞結構可知晶胞中Ga和As的個數(shù) 均是4個,所以晶胞的體積是 。二 者的原子半徑分別為rGa pm和rAs pm,阿伏加德羅常數(shù) 值為NA,則GaAs晶胞中原子的體積占晶胞體積的百分 率為,答案:(1)1s22s22p63s23p63d104s24p3(或Ar3d104s24p3) (2)大于小于(3)三角錐形sp3 (4)GaF3為離子晶體,GaCl3為分子晶體 (5)原子晶體共價,考點三分子的性質(zhì) 【基礎回顧】 1.分子間作用力: (1)定義:物質(zhì)分子間普遍存在的一種_。 (2)分類。,相互作用力,(3)范德華力與物質(zhì)性質(zhì)。,相互作用力,電性,方向性,相對分子質(zhì)量,熔點,(4)氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)。,電負性很強,氫原子,電負性很強,AHB,原子半徑,方向,飽和,升高,分子內(nèi)氫鍵,2.分子的性質(zhì): (1)分子的極性。 非極性分子與極性分子的判斷,鍵的極性、分子立體構型與分子極性的關系,極性分子,非極性分子,極性分子,極性分子,非極性分子,(2)溶解性。 “相似相溶”的規(guī)律:非極性溶質(zhì)一般能溶于 _,極性溶質(zhì)一般能溶于_。若能 形成氫鍵,則溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大,溶解 性越好。,非極性溶劑,極性溶劑,“相似相溶”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。,(3)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_,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。,互為鏡像,(4)無機含氧酸分子的酸性:對于同一種元素的無機含 氧酸來說,該元素的化合價越高,其含氧酸的酸性越 _。如果把含氧酸的通式寫成(HO)mROn,R相同時,n值 越大,酸性越_。如酸性:H2SO4H2SO3,HNO3HNO2, HClO4HClO3HClO2HClO。,強,強,【思維診斷】 (正確的打“”,錯誤的打“”) (1)高氯酸的酸性與氧化性均大于次氯酸的酸性和氧化性。() 提示:。HClO4可以寫成(HO)ClO3,HClO可寫成(HO)Cl,高氯酸中非羥基氧原子多于次氯酸,因此高氯酸的酸性強于次氯酸,但高氯酸的氧化性比次氯酸弱。,(2)鄰羥基苯甲醛的熔點低于對羥基苯甲醛的熔點。 () 提示:。鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵,降低物質(zhì)熔點,對羥基苯甲醛形成分子間氫鍵,增大物質(zhì)熔點,故鄰羥基苯甲醛的熔點低于對羥基苯甲醛熔點。,(3)鹵素氫化物中,HCl的沸點最低的原因是其分子間的范德華力最小。() 提示:。在鹵素的氫化物中,HF分子間能形成氫鍵沸點最高,HCl、HBr、HI中,相對分子質(zhì)量依次增大,分子間的范德華力逐漸增大。,(4)因為碳氫鍵鍵能小于碳氧鍵,所以CH4熔點低于CO2。() 提示:。CH4和CO2分子之間通過分子間作用力結合,分子間作用力越強,物質(zhì)的熔、沸點越高,與分子內(nèi)的化學鍵的強弱無關。,(5)以極性鍵結合起來的分子不一定是極性分子。() 提示:。像CH4分子以極性鍵結合,但為非極性分子。 (6)非極性分子中,一定含有非極性共價鍵。() 提示:。像CO2、CH4等分子屬于非極性分子,但不含 非極性共價鍵。,【典題探究】 【典題】(2018武漢模擬)請回答下列問題: (1)維生素B1可作為輔酶參與糖的代謝,并有保護神經(jīng)系統(tǒng)的作用,該物質(zhì)的結構簡式如圖所示:,以下關于維生素B1的說法正確的是_。 a.只含鍵和鍵 b.既有共價鍵又有離子鍵 c.該物質(zhì)的熔點可能高于NaCl d.既含有極性鍵又含有非極性鍵,(2)維生素B1晶體溶于水的過程中要克服的微粒間的作用力有_。 a.離子鍵、共價鍵 b.離子鍵、氫鍵、共價鍵 c.氫鍵、范德華力 d.離子鍵、氫鍵、范德華力,(3)維生素B1燃燒可生成N2、NH3、CO2、SO2、H2O、HCl等物質(zhì),這些物質(zhì)中屬于非極性分子的化合物有_。氨氣極易溶于水,其原因是_。,(4)液氨常被用作制冷劑,若不斷地升高溫度,實現(xiàn) “液氨 氨氣 氮氣和氫氣 氮原子和氫 原子“的變化,在變化的各階段被破壞的粒子間的相 互作用是 _;極性鍵;_。,【解析】(1)由結構簡式知,維生素B1中含有Cl-及另一種有機離子,存在離子鍵,其他原子之間形成共價鍵,故a錯誤、b正確;與氯化鈉晶體相比,維生素B1中的陽離子比Na+半徑大,晶格能小,熔點不可能高于NaCl,故c錯誤;維生素B1中碳碳鍵為非極性鍵,氮氫鍵、氧氫鍵、碳氫鍵等為極性鍵,故d正確。,(2)晶體溶于水的過程會電離出Cl-等,故需要克服離子鍵,維生素B1分子間存在氫鍵、范德華力,故d正確。 (3)N2為單質(zhì),另外五種化合物中屬于非極性分子的是CO2。NH3極易溶于水,是因為NH3和水均為極性分子, NH3溶于水后,NH3與水之間可形成氫鍵,NH3可與水反應。,(4)液氨汽化破壞了分子間作用力,包括氫鍵和范德華力;氨氣分解生成N2和H2,破壞了氮氫極性鍵;N2、H2生成氮原子和氫原子,破壞了非極性鍵。,答案:(1)bd(2)d(3)CO2氨氣分子為極性分子,易溶于極性溶劑水中,氨氣分子與水分子間易形成氫鍵,氨氣可與水反應 (4)氫鍵、范德華力非極性鍵,【母題變式】 (1)維生素B1由多種元素組成,這些元素可形成多種二元化合物,其中這些二元化合物有多種是非極性分子,試舉三例。 提示:CH4、CCl4、CS2、C2H4、C2H6、C2H2等。,(2)CO2和SO2均為酸性氧化物,均可與水反應生成含氧酸,但SO2的溶解度遠大于CO2,試解釋原因。 提示:水為極性溶劑,CO2為非極性分子,SO2為極性分子,根據(jù)相似相溶的規(guī)律,可以確定SO2在水中的溶解度比CO2大。,【歸納提升】 1.分子的極性判斷方法: (1)根據(jù)鍵的類型及分子的空間構型判斷。 極性鍵 極性分子,極性鍵或非極性鍵 非極性分子,(2)根據(jù)中心原子最外層電子是否全部成鍵判斷。 分子中的中心原子最外層電子若全部成鍵,一般為非極性分子,如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,而H2O、NH3、NF3等分子中的中心原子的最外層電子均未完全成鍵,都是極性分子。,(3)判斷ABn型分子極性的經(jīng)驗規(guī)律。 若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù),則為非極性分子,若不等則為極性分子。,2.范德華力、氫鍵和共價鍵的比較:,【題組過關】 1.(2018錦州模擬)鋰磷酸氧銅電池正極的活性物質(zhì)是Cu4O(PO4)2,可通過下列反應制備: 2Na3PO4+4CuSO4+2NH3H2O=Cu4O(PO4)2+3Na2SO4+ (NH4)2SO4+H2O導學號79100198,(1)寫出基態(tài)Cu2+的電子排布式:_; 與Cu同周期的元素中,與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有_(填元素符號)。,(2) 的立體構型是_。 (3)P、S第一電離能大小關系為_,原因為_。 (4)NH3H2O分子中NH3與H2O之間氫鍵表示為_(填序號)。 A.N-HOB.O-HN C.H-NHD.H-OH,(5)氨基乙酸銅分子結構如圖,碳原子的雜化方式為_,基態(tài)碳原子核外電子有_個空間運動狀態(tài)。,(6)在硫酸銅溶液中加入過量KCN,生成配合物Cu(CN)42-,則1 mol該配合物中含有的鍵的數(shù)目為_。 (7)銅晶體為面心立方最密堆積,配位數(shù)為_,銅的原子半徑為127.8 pm,NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,列出晶體銅的密度計算式_gcm-3。,【解析】(1)銅是29號元素,根據(jù)構造原理知,Cu的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar3d104s1),Cu2+核外有27個電子,Cu2+的核外電子排布式是1s22s22p63s23p63d9(或Ar3d9);K的核外電子排布式是Ar4s1,Cr的核外電子排布式是Ar3d54s1,所以與Cu同周期的元素中,與銅原子最外層電子數(shù)相等的元素還有K和Cr。,(2) 中P的價層電子對=4+ (5+3-42)=4,且不含 孤電子對,所以其立體構型為正四面體形。 (3)同一周期元素中,元素的第一電離能隨著原子序數(shù) 的增大而呈增大趨勢,但P 3p3處于半充滿狀態(tài),較穩(wěn) 定,所以第一電離能大于同周期相鄰元素,P、S為同周 期相鄰元素,所以第一電離能大小關系為 PS。,(4)氫鍵應形成于XH-Y形式當中,X、Y必須是N、O、 F元素之一,這樣就有兩種可能:H3NH-O-H;H2N- HOH2;由于一水合氨可電離出 和OH-,所以結構 是合理的,如果是則應電離出 和H3O+,故B項正 確。,(5)氨基乙酸銅的分子中有一種碳有碳氧雙鍵,碳的雜化方式為sp2雜化,另一種碳周圍都是單鍵,碳的雜化方式為sp3雜化;原子核外沒有兩個運動狀態(tài)完全相同的電子,所以說,一個原子核外有幾個電子就有幾種運動狀態(tài),但是空間運動狀態(tài)不是電子運動狀態(tài),碳原子有1s、2s、2個2p共4個軌道,4個空間運動狀態(tài)。,(6)在CN-中碳原子與氮原子是以共價三鍵結合的,含有1個鍵、2個鍵,所以1 molCu(CN)42-含有的鍵的數(shù)目為24NA4.821024 。,(7)面心立方結構的晶體,其配位數(shù)是12,因為以某一原子為原點,離它最近的(即第一近鄰)有12個原子;銅晶體為面心立方最密堆積,則每個晶胞中含有銅的原子:8 +6 =4,Cu原子半徑為r=127.8 pm= 127.810-10 cm,假設晶體銅的密度為,晶胞的,邊長為d, d=4r,d=2 r=2 127.810-10,則晶 胞的體積是d3,則d3= , 解得:= 。,答案:(1)Ar3d9K、Cr (2)正四面體形 (3)PSP 3p3半充滿,較穩(wěn)定,所以第一電離能大 (4)B (5)sp3、sp24 (6)4.821024 (7)12,2.(2015四川高考)X、Z、Q、R、T、U分別代表原子序數(shù)依次增大的短周期元素。X和R屬同族元素;Z和U位于第A族;X和Z可形成化合物XZ4;Q基態(tài)原子的s軌道和p軌道的電子總數(shù)相等;T的一種單質(zhì)在空氣中能夠自燃。 請回答下列問題:,(1)R基態(tài)原子的電子排布式是_。 (2)利用價層電子對互斥理論判斷TU3的立體構型是 _。 (3)X所在周期元素最高價氧化物對應的水化物中,酸性最強的是_(填化學式);Z和U的氫化物中沸點較高的是_(填化學式);Q、R、U的單質(zhì),形成的晶體,熔點由高到低的排列順序是_(填化學式)。 (4)CuSO4溶液能用作T4中毒的解毒劑,反應可生成T的最高價含氧酸和銅,該反應的化學方程式是_。,【解析】T的一種單質(zhì)在空氣中能自燃,為磷元素;Z和U為短周期元素且為鹵族元素,原子序數(shù)又依次增大,因此分別為F和Cl;Q元素的原子序數(shù)大于9,且基態(tài)原子的s軌道電子和p軌道電子總數(shù)相等,其電子排布式為1s22s22p63s2,即為鎂元素;X與Z形成的化合物中Z為-1價,則X為+4價,X為碳元素,X和R屬同族元素,則R為硅元素。,(1)可寫出電子排布式為1s22s22p63s23p2。 (2)已知TU3為PCl3,算出其雜化軌道數(shù)目為4,VSEPR模型為四面體結構,又因磷原子有一對孤電子對,所以其立體構型為三角錐形。 (3)X元素所在的第2周期由左到右元素非金屬性增強,可得到酸性最強的是HNO3;HF中由于含有氫鍵,其沸點,高于HCl;各晶體熔點比較的一般規(guī)律為原子晶體金屬晶體分子晶體,可得出SiMgCl2。 (4)根據(jù)題干中所給信息,硫酸銅與白磷反應生成磷酸和銅:P4+10CuSO4+16H2O=10Cu+4H3PO4+10H2SO4。,答案:(1)1s22s22p63s23p2 (2)三角錐形 (3)HNO3HFSi、Mg、Cl2 (4)P4+10CuSO4+16H2O=10Cu+4H3PO4+10H2SO4,【加固訓練】 1.(1)硅烷(SinH2n+2)的沸點與其相對分子質(zhì)量的變化關系如圖所示,呈現(xiàn)這種變化關系的原因是_。 (2)硼砂是含結晶水的四硼酸鈉,其陰離子Xm-(含B、O、H三種元素)的球棍模型如圖所示:,在Xm-中,硼原子軌道的雜化類型有_;配位鍵存在于_原子之間(填原子的數(shù)字標號);m=_(填數(shù)字)。 硼砂晶體由Na+、Xm-和H2O構成,它們之間存在的作用力有_(填序號)。 A.離子鍵B.共價鍵C.金屬鍵 D.范德華力E.氫鍵,(3)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個氫原子被 NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。肼能 與硫酸反應生成N2H6SO4。N2H6SO4晶體類型與硫酸銨 相同,則N2H6SO4晶體內(nèi)不存在_(填標號)。 A.離子鍵B.共價鍵 C.配位鍵D.范德華力,【解析】(1)硅烷形成的晶體是分子晶體,相對分子質(zhì)量越大,分子間范德華力越強,沸點越高。 (2)由球棍模型可以看出,大黑球為硼原子,灰球為氧原子,小黑球為氫原子。2號硼原子形成3個鍵,采取sp2雜化,4號硼原子形成4個鍵,采取sp3雜化;4號硼原子三個sp3雜化軌道與除5號氧原子外的三個氧原子,形成鍵后還有一個空軌道,而5號氧原子能提供孤電 子對而形成配位鍵;由圖示可以看出該結構可以表示 為B4H4O9m-,其中B為+3價,O為-2價,H為+1價,可知 m=2。在晶體中Na+與Xm-之間為離子鍵,H2O分子間存 在范德華力,而該陰離子能與水分子形成氫鍵。 (3) 中存在配位鍵、共價鍵,N2 與 之間存 在離子鍵,離子晶體中不存在范德華力。,答案:(1)硅烷的相對分子質(zhì)量越大,分子間范德華力越強(或其他合理答案) (2)sp2、sp34,5(或5,4)2ADE(3)D,2.(2018昆明模擬)A、B、C、D、E、F、G是前四周期(除稀有氣體)原子序數(shù)依次增大的七種元素,A的原子核外電子只有一種運動狀態(tài);B、C的價電子層中未成對電子數(shù)都是2;B、C、D同周期;E核外的s、p能級的電子總數(shù)相等;F與E同周期且第一電離能比E小;G的+1價離子(G+)的各層電子全充滿?；卮鹣铝袉栴}: (相關問題用元素符號表示),(1)寫出E的基態(tài)原子的電子排布式_。 (2)B與C可形成化合物BC和BC2,BC2屬于_(填“極性”或“非極性”)分子。 (3)由元素A、C、G組成的離子G(A2C)42+在水溶液中顯天藍色,不考慮空間結構,G(A2C)42+的結構可用示意圖表示為_(配位鍵用標出)。,(4)測定A、D形成的化合物的相對分子質(zhì)量時,實驗測定值一般高于理論值的原因是_。 (5)由元素A、B、F組成的原子個數(shù)比為931的一種物質(zhì),分子中含三個相同的原子團,其結構簡式為_,分子中B原子的雜化方式為_,該物質(zhì)遇水爆炸,生成白色沉淀和無色氣體,反應的化學方程式為_。,(6)G與氮元素形成的某種化合物的晶胞結構如圖,則該化合物的化學式為_,若晶體密度為 a gcm-3,列式計算G原子與氮原子最近的距離為_pm(不必計算出數(shù)值,阿伏加德羅常數(shù)的值用NA表示)。,【解析】試題分析:在前四周期中原子序數(shù)依次增大的七種元素A、B、C、D、E、F、G中,A的原子核外電子只有一種運動狀態(tài),故A為H;B、C的價電子層中未成對電子數(shù)都是2,則B、C核外電子排布為1s22s22p2或1s22s22p4,為C、O;B、C、D同周期且原子序數(shù)依次增大,故D為F;E核外的s、p能級的電子總數(shù)相等,故E為,Mg,F與E同周期且第一電離能比E小,F為Na,G的+1價離子(G+)的各層電子全充滿,元素的基態(tài)原子最外能層只有一個電子,其他能層均已充滿電子,則核外電子數(shù)為2+8+18+1=29,故G為Cu。(1)E為鎂元素,基態(tài)原子的電子排布為1s22s22p63s2。,(2)B(C)與C(O)可形成化合物BC(CO)和BC2(CO2),CO2結 構式為OCO,電荷中心重合,為非極性分子。 (3)Cu(H2 ,水與銅離子形成4個配位鍵,結構 為 。,(4)測定A、D形成的化合物HF的相對分子質(zhì)量時,實驗測定值一般高于理論值的原因是HF分子之間存在氫鍵,形成締合分子。 (5)由元素H、C、Al組成的原子個數(shù)比為931的一種物質(zhì),分子中含三個相同的原子團,其結構簡式為,Al(CH3)3,根據(jù)價層電子對互斥理論計算電子對數(shù)為3+(3-31)/2=3,雜化類型為sp2,該物質(zhì)遇水爆炸,生成白色沉淀和無色氣體,反應的化學方程式為 Al(CH3)3+3H2O=Al(OH)3+3CH4。,(6)晶胞中Cu數(shù)目=121/4=3、N數(shù)目=81/8=1,故化 學式為Cu3N;晶胞的質(zhì)量=(643+14)NA g,緊鄰的白 球與黑球之間的距離為b cm,則晶胞棱長=2b cm,則晶 胞體積=(2b cm)3,故晶體的密度=(643+14)NA (2b cm)3=a gcm-3,b= pm。,答案:(1)1s22s22p63s2(2)非極性 (3) (4)HF分子之間存在氫鍵,形成締合分子 (5)Al(CH3)3sp2雜化 Al(CH3)3+3H2O=Al(OH)3+3CH4 (6)Cu3N,