1、第二章分子结构与性质第二章分子结构与性质 章末核心素养整合章末核心素养整合 专题 1 化学键与物质类别的关系 1.只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如：I2、N2、P4、金刚 石、晶体硅等。 2.只含有极性共价键的物质： 一般是不同非金属元素构成的共价化合物， 如： HCl、 NH3、SiO2、CS2等。 3.既有极性键又有非极性键的物质，如 H2O2、C2H2、CH3CH3等。 4.只含有离子键的物质： 活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物， 如： Na2S、 CaCl2、K2O、NaH 等。 5.既有离子键又有非极性键的物质，如：Na2O2、Na2Sx、CaC2等。 6
2、.由离子键、共价键、配位键构成的物质，如：NH4Cl 等。 7.由强极性键构成但又不是强电解质的物质，如：HF。 8.只含有共价键而无范德华力的化合物，如：SiO2、SiC 等。 9.无化学键的物质：稀有气体，如氩等。 10.共价键的分类 (1)根据共用电子对是否偏移，共价键分为极性键和非极性键。 (2)根据共用电子对数，共价键分为单键、双键、三键。 (3)根据原子轨道的重叠方式不同，可分为 键(头碰头)和 键(肩并肩)。 【例 1】 有 A、B、C、D 四种元素，A 元素是所有元素中原子半径最小的元素； B、C 两种元素原子的核外电子层数相同，C 元素的单质为深红棕色液体，B 元素 的最高价
3、阳离子 0.5 mol 被还原成中性原子时，需得到 6.021023个电子。当 B 元素的单质同盐酸充分反应时，放出 0.02 g H2，用去 B 元素 0.4 g；D 元素的气态 氢化物和最高价氧化物的水化物之间反应生成盐。 (1)各元素的名称分别为：A_，B_，C_，D_。 (2)用电子式表示 A 与 C、B 与 C 形成化合物的过程_、 _，化学键类型分别为_、_。 解析 (1)由题给条件可知，A 元素是所有元素中原子半径最小的元素，只有 H 元 素才符合此条件， 故 A 为氢元素； 由 C 元素形成的单质为深红棕色液体， 应为溴， 所以 C 为溴元素；又知 B 和 C 两种元素的原子核
4、外电子层数相同，即 B 和 C 均 为第四周期元素。设 B 元素的化合价为 x，依题意有如下关系：1x0.51，x 2，所以 B 的化合价为2 价，通过化学方程式可计算得出 B 的相对原子质量 为 40， 由此可知 B 为 Ca。 符合条件的 D 元素的气态氢化物必定为碱性气体 NH3， 故 D 元素为氮。 答 案 (1) 氢 钙 溴 氮 (2) 共价键 离子键 专题 2 杂化轨道理论、价层电子对互斥理论与分子空间结构的关系 1.杂化轨道类型与分子空间结构 杂化 轨道 理论 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 分子的空间结构 实例 sp 2 180 直线形 BeCl2 sp2 3 120
5、平面三角形 BF3 sp3 4 10928 四面体形 CH4 2.价层电子对互斥理论判断共价分子结构的一般规则 中心原子的价层电子对数与分子的空间结构有密切联系，对 ABm型化合物，A 的 价层电子对数： 其中：a 是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b 是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x 是与中心原子结合的原子数。 价层电 子对互 斥理论 价层电 子对数 成键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型 分子的立 体构型 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 3 0 平面 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V 形 SnBr2 4 4 0 四面
6、 体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V 形 H2O 3.一些常见分子的键角和空间结构 实例 结构式 键角 分子的空间结构 CO2 O=C=O 180 直线形 CS2 S=C=S CHCH HCCH H2O 105 V 形(角形) H2S ”或“”)120， 出现 该现象的主要原因是_ _。 解析 本题考查的是杂化轨道理论、价层电子对互斥模型、分子的空间结构与成 键的类型、键参数等知识的综合运用。 (1)原子杂化轨道的类型不同，分子的空间结构也不同。由图可知，甲醛分子为平 面三角形，所以甲醛分子中碳原子的杂化方式是 sp2。 (2)碳与氧的电负性不同， 所以碳氧键是极性
7、键。 醛的分子中都含有羰基()， 所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是 键和 键的组合。 (3)由于碳氧双键中存在 键，它对 CH 键电子对的排斥作用较强，所以甲醛分 子中 CH 键与 CH 键的夹角小于 120 。 答案 (1)sp2杂化 甲醛分子为平面三角形 (2) (3) 碳氧双键中存在 键，它对 CH 键电子对的排斥作用较强 专题 3 全面总结分子极性的判断方法 判断分子的极性，可以从正负电中心、对称性、分子的空间结构，键角、化合价、 中心原子的孤电子对数、溶解性等方面分析。 1.从正、负电中心是否重合判断 正、负电中心重合，为非极性分子；正、负电中心不重合，为极性分子。 如
8、 SO3为平面正三角形结构，硫原子位于正三角形的中心，三个氧原子位于正三 角形的三个顶点上，结构对称，正、负电中心重合，因此 SO3为非极性分子。 2.利用分子的对称性判断 当一个分子的对称元素(对称面、 对称轴等)相交于一点时， 该分子为非极性分子； 当一个分子的对称元素相交于一条线时，该分子为极性分子。如甲烷分子的对称 轴相交于中心碳原子上，所以甲烷分子为非极性分子。水分子、氨分子、一氧化 碳分子的对称元素相交于一条线，所以这些分子为极性分子。 当中心原子指向不明时，需先预测它的结构，再判断其结构的空间对称性。如 C5H12分子，若它的结构简式为 C(CH3)4，把CH3看成 CH4分子中
9、的H，显然 其为非极性分子； 若它的结构为直链结构或其他带有支链的结构， 则为极性分子。 3.从分子的空间结构判断 当多原子分子的结构呈直线形、平面正三角形、正四面体形时，该分子为非极性 分子；否则为极性分子。如 BeCl2、CO2、CS2分子呈直线形，SO3、BF3分子呈平 面正三角形，CH4、CCl4、SiCl4等分子呈正四面体形，PCl5分子呈三角双锥形， 它们都为非极性分子。H2O、SO2分子呈 V 形，NH3分子呈三角锥形，它们都为 极性分子。 4.从键角判断 对多原子分子来说， 当键角全部为 180 、 120 、 10928时， 为非极性分子； 否则， 为极性分子。如 CO2、C
10、2H2、BeCl2、CS2等，键角均为 180 ，SO3、BF3等，键 角均为 120 ；CH4、CCl4等，键角均为 10928。 5.从中心原子的化合价判断 不管中心原子是显正价还是显负价，只要其化合价的绝对值等于最外层电子数， 该分子就为非极性分子；否则为极性分子。如 CO2、CS2、BF3等，其中心原子的 正化合价数值都与其最外层电子数相等，均为非极性分子；NH3分子中，H 为1 价，N 为3 价，中心原子 N 的最外层有 5 个电子，N 的负化合价绝对值与其最 外层电子数不等，NH3为极性分子。 6.从中心原子的孤电子对判断 当多原子分子中心原子的最外层电子全部参与成键，即不存在孤电
11、子对时，为非 极性分子；否则为极性分子。如 CO2分子的中心原子 C，最外层电子全部用于形 成共价键，不存在孤电子对，CO2为非极性分子。SO2的中心原子 S，最外层电子 中存在 1 对孤电子对，SO2为极性分子。 7.从分子在某溶剂中的溶解性判断 根据“相似相溶”，极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂。 通过溶剂是否有极性，就可判断出分子是否有极性。如苯易溶于四氯化碳，而难 溶于水，水为极性分子，而四氯化碳为非极性分子，则苯为非极性分子。 从以上各种方法的分析不难看出，虽然各种方法都能判断分子的极性，但真正容 易操作的方法还是第 5 种。第 7 种方法须做实验，然后才能进行判断
12、。其他 5 种 方法，需在明确分子空间结构的前提下，才能进行分析和判断。 【例 3】 (1)有 A、B、C 三种物质，每个分子中都各有 14 个电子，其中 A 的分 子属于非极性分子，且只有非极性键；B 的分子也属于非极性分子，但既有非极 性键，又有极性键；C 的分子属于极性分子。则 A 的电子式是_；B 的结 构式是_；C 的名称是_。 (2)1，2- 二氯乙烯存在两种同分异构体， 其中属于极 性分子的结构式是_(填字母编号，下同)，属于非极性分子的结构式是 _。 解析 (1)14 个电子，且只有非极性键，只能为单质 N2。14 个电子，既有非极性 键，又有极性键，则有两种元素，由等电子体想到 C2H2，由 C 分子中有 14 个电 子且属于极性分子知 C 为 CO。(2)正、负电荷中心完全重合的为非极性分子，否 则为极性分子。 答案 (1)NN HCCH 一氧化碳 (2)B A
