2021届一轮复习人教版分子结构与性质学案 27页

第37讲　分子结构与性质 考点一　共价键及其参数 ‎[知识梳理]‎ 一、共价键的本质和特征 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。‎ 二、共价键的分类 分类依据 类型 形成共价键的原子轨道重叠方式 原子轨道“头碰头”重叠 σ键 原子轨道“肩并肩”重叠 π键 形成共价键的电子对是否偏移 共用电子对发生偏移 极性键 共用电子对不发生偏移 非极性键 原子间共用电子对的数目 原子间有一对共用电子对 单键 原子间有两对共用电子对 双键 原子间有三对共用电子对 三键 三、共价键类型的判断 ‎1．σ键与π键 ‎(1)依据强度判断：σ键的强度较大，较稳定；π键活泼，比较容易断裂。‎ ‎(2)共价单键都是σ键，共价双键中含有一个σ键、一个π键，共价三键中含有一个σ键、两个π键。‎ ‎2．极性键与非极性键 依据形成共价键的两原子的种类判断：不同种元素的原子之间形成的是极性共价键，同种元素的原子之间形成的是非极性共价键。‎ 只有两原子的电负性相差不大时，才能通过共用电子对形成共价键，当两原子的电负性相差很大（大于1.7）时，不会形成共价键，而是形成离子键。‎ 四、键参数 ‎1．概念 ‎2．键参数对分子性质的影响 ‎3．键参数与分子稳定性的关系：键长越短，键能越大，分子越稳定。‎ 五、等电子原理 原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的，如N2与CO、O3与SO2、N2O与CO2、CH4与NH等。‎ ‎[自主检测]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)(2017·高考江苏卷改编)1 mol丙酮 ‎()分子中含有σ键的数目为8NA。(　　)‎ ‎(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3 mol。(　　)‎ ‎(3)只有非金属原子之间才能形成共价键。(　　)‎ ‎(4)σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键弱。(　　)‎ ‎(5)在任何情况下，都是σ键比π键强度大。(　　)‎ ‎(6)在所有分子中都存在化学键。(　　)‎ ‎(7)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。(　　)‎ ‎(8)ss σ键与sp σ键的电子云形状对称性相同。(　　)‎ ‎(9)σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成。(　　)‎ ‎(10)σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转。(　　)‎ ‎(11)碳碳三键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的3倍和2倍。(　　)‎ ‎(12)所有的共价键都有方向性。(　　)‎ 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√　(8)√　(9)√　(10)√　(11)×　(12)×‎ ‎2．现有以下物质：①HF；②Cl2；③H2O；④N2；⑤C2H4；⑥C2H6；⑦H2；⑧H2O2；‎ ‎⑨HCN(H—C≡N)。只有σ键的是____________(填序号，下同)；既有σ键，又有π键的是____________；含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是____________；含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是____________；含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是____________。‎ 答案：①②③⑥⑦⑧　④⑤⑨　⑦　①③⑤⑥⑧⑨‎ ‎②④⑤⑥⑧⑨‎ ‎3．与CCl4互为等电子体的分子或离子有___________________________________。‎ 答案：SiCl4、CBr4、SO、CF4(合理即可)‎ 演练一　共价键的类别及判断 ‎1．下列关于σ键和π键的理解不正确的是(　　)‎ A．含有π键的分子在进行化学反应时，分子中的π键比σ键活泼 B．在有些分子中，共价键可能只含有π键而没有σ键 C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键 D．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键 解析：选B。同一分子中的π键不如σ键牢固，反应时比较容易断裂，A项正确；在共价单键中只含有σ键，而含有π键的分子中一定含有σ键，B项错误、D项正确；氢原子、氯原子等跟其他原子形成分子时只能形成σ键，C项正确。‎ ‎2．含碳元素的物质是化学世界中最庞大的家族，请填写下列空格。‎ ‎(1)CH4中的化学键从形成过程来看，属于____________(填“σ”或“π”)键，从其极性来看属于______________键。‎ ‎(2)已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中σ键与π键数目之比为________________。‎ ‎(3)C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，且每个碳原子最外层都满足8电子稳定结构，则C60分子中π键的数目为________________。‎ ‎(4)利用CO可以合成化工原料COCl2，COCl2分子的结构式为，每个COCl2分子内含有的σ键、π键数目分别为________(填字母)。‎ A．4个σ键　　　　　　　　 B．2个σ键、2个π键 C．2个σ键、1个π键 D．3个σ键、1个π键 答案：(1)σ　极性　(2)1∶1　(3)30　(4)D 演练二　键参数及其应用 ‎3．下列说法中正确的是(　　)‎ A．分子的键长越长，键能越大，分子越稳定 B．元素周期表中的第ⅠA族(除H外)和第ⅦA族元素的原子间不能形成共价键 C．水分子可表示为H—O—H，分子的键角为180°‎ D．H—O键键能为462.8 kJ·mol－1，即18 g H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8 kJ 解析：选B。键长越短，键能越大，分子越稳定，A错误；共价键一般形成于非金属元素之间，而第ⅠA族元素(H除外)均是活泼金属元素，第ⅦA族元素均是活泼非金属元素，二者易形成离子键，B正确；水分子立体构型为V形，两个H—O键的键角为105°，C错误；断裂2 mol H—O键吸收2×462.8 kJ能量，而不是H2O分解成H2和O2时消耗的能量，D错误。‎ ‎4．(2020·开封高三联考)已知键能、键长部分数据如下表：‎ 共价键 Cl—Cl Br—Br I—I H—F H—Cl H—Br H—I H—O 键能/ (kJ·mol－1)‎ ‎242.7‎ ‎193.7‎ ‎152.7‎ ‎568‎ ‎431.8‎ ‎366‎ ‎298.7‎ ‎462.8‎ 键长/pm ‎198‎ ‎228‎ ‎267‎ ‎96‎ 共价键 C—C C===C C≡C C—H N—H N===O O—O O===O 键能/ (kJ·mol－1)‎ ‎347.7‎ ‎615‎ ‎812‎ ‎413.4‎ ‎390.8‎ ‎607‎ ‎142‎ ‎497.3‎ 键长/pm ‎154‎ ‎133‎ ‎120‎ ‎109‎ ‎101‎ ‎(1)下列有关性质的比较正确的是________(填字母，下同)。‎ A．稳定性：HF>HCl>HBr>HI B．氧化性：I2>Br2>Cl2‎ C．沸点：H2O>NH3‎ D．还原性：HI>HBr>HCl>HF ‎(2)下列有关推断正确的是________。‎ A．同种元素形成的共价键稳定性：三键>双键>单键 B．同种元素形成的双键键能一定小于单键的2倍 C．键长越短，键能一定越大 D．氢化物的键能越大，其稳定性一定越强 ‎(3)在HX(X为卤素)分子中，键长最短的是________，最长的是________；O—O键的键长________(填“大于”“小于”或“等于”)O===O键的键长。‎ 解析：(1)根据表中数据，同主族元素气态氢化物的键能从上到下逐渐减小，稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能和键长看，氯单质、溴单质、碘单质的稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3高，C项正确；还原性与失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D项正确。(2)由碳碳键的数据知，A项正确；由O—O键、O===O键的键能知，B 项错误；C—H键的键长大于N—H键的键长，但是N—H键的键能反而较小，C项错误；由C—H键、N—H键的键能知，CH4的键能较大，而稳定性CH4比NH3弱，D项错误。‎ 答案：(1)ACD　(2)A　(3)HF　HI　大于 演练三　等电子原理的理解与应用 ‎5．(2020·包头东河区期末)根据等电子原理判断，下列说法中错误的是(　　)‎ A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上 B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应 C．H3O＋和NH3是等电子体，立体构型均为三角锥形 D．CH4和NH是等电子体，立体构型均为正四面体形 解析：选B。A项，B3N3H6和苯是等电子体，其结构相似；C项，H3O＋和NH3是等电子体，根据氨分子的立体构型判断水合氢离子的立体构型；D项，CH4和NH是等电子体，根据甲烷的立体构型判断铵根离子的立体构型。‎ ‎6．(教材改编题)已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO、PCl3的立体结构。‎ 解析：COS与CO2互为等电子体，结构相似，所以COS为直线形结构；CO与SO3互为等电子体，结构相似，所以CO为平面正三角形结构；PCl3与NF3互为等电子体，结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。‎ 答案：COS为直线形结构；CO为平面正三角形结构；PCl3为三角锥形结构。‎ ‎7．回答下列问题。‎ ‎(1)根据等电子原理，仅由第二周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。(填化学式，下同)‎ ‎(2)在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________、________。‎ ‎(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子是________，阴离子是________。‎ ‎(4)与N2互为等电子体的一种阴离子是________，阳离子是________。‎ 答案：(1)N2　CO　N2O　CO2　(2)SO2　O3‎ ‎(3)H2F＋　NH　(4)CN－(或C)　NO＋‎ 考点二　分子的立体构型 ‎[知识梳理]‎ 一、价层电子对互斥理论(VSEPR)‎ ‎1．理论要点 ‎(1)价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。‎ ‎(2)孤电子对的排斥力较大，孤电子对数越多，排斥力越强，键角越小。‎ ‎2．判断分子中的中心原子上的价层电子对数的方法 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)；x是与中心原子结合的原子数；b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”。‎ ‎3．价层电子对互斥理论与分子立体构型 价层电子对数 σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 VSEPR模型名称 分子立体构型 实例 ‎2‎ ‎2‎ ‎0‎ 直线形 直线形 CO2‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎0‎ 平面三角形 平面三角形 BF3‎ ‎2‎ ‎1‎ V形 SO2‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎0‎ 四面体形 正四面体形 CH4‎ ‎3‎ ‎1‎ 三角锥形 NH3‎ ‎2‎ ‎2‎ V形 H2O 价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。‎ ‎（1）当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；‎ ‎（2）当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。‎ 二、杂化轨道理论 ‎1．理论要点 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，形成分子的空间结构不同。‎ ‎2．杂化轨道的类型与VSEPR模型的关系 杂化轨道类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 VSEPR模型名称 实例 sp ‎2‎ ‎180°‎ 直线形 BeCl2‎ sp2‎ ‎3‎ ‎120°‎ 平面三角形 BF3‎ sp3‎ ‎4‎ ‎109°28′‎ 四面体形 CH4‎ ‎3.由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：‎ 杂化轨道数＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子的σ键个数。‎ 代表物 杂化轨道数 中心原子的杂化类型 CO2‎ ‎0＋2＝2‎ sp CH2O ‎0＋3＝3‎ sp2‎ CH4‎ ‎0＋4＝4‎ sp3‎ SO2‎ ‎1＋2＝3‎ sp2‎ NH3‎ ‎1＋3＝4‎ sp3‎ H2O ‎2＋2＝4‎ sp3‎ 三、配位键和配合物 ‎1．配位键 ‎(1)形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。‎ ‎(2)表示：常用“―→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH可表示为[]＋。在NH中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H 键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。‎ ‎2．配合物 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，如[Cu(NH3)4]SO4。‎ 配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。中心原子(或离子)有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。‎ ‎[自主检测]‎ ‎1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。‎ ‎(1)[2019·高考全国卷Ⅲ，35(2) 改编]FeCl3 中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3 的结构式为，其中Fe的配位数为4。(　　)‎ ‎(2)杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。(　　)‎ ‎(3)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构。(　　)‎ ‎(4)NH3分子立体构型为三角锥形，N原子发生sp2杂化。(　　)‎ ‎(5)只要分子立体构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。(　　)‎ ‎(6)中心原子是sp杂化的，其分子立体构型不一定为直线形。(　　)‎ ‎(7)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。(　　)‎ 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√‎ ‎2．填表 序号 物质 中心原子上的孤电 子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子立体构型 中心原子杂化类型 ‎①‎ CS2‎ ‎②‎ HCHO ‎③‎ NCl3‎ ‎④‎ SO ‎⑤‎ H3O＋‎ 答案：①0　2　直线形　直线形　sp ‎②0　3　平面三角形　平面三角形　sp2‎ ‎③1　4　四面体形　三角锥形　sp3‎ ‎④0　4　正四面体形　正四面体形　sp3‎ ‎⑤1　4　四面体形　三角锥形　sp3‎ ‎3．比较下列分子或离子中的键角大小。‎ ‎(1)H2O________H3O＋，NH3________NH。‎ ‎(2)SO3________CCl4，CS2________SO2。‎ 解析：(1)H2O与H3O＋，NH3与NH的中心原子均采用sp3杂化，孤电子对数越多，斥力越大，键角越小。(2)杂化类型不同，键角不同。‎ 答案：(1)<　<　(2)>　>‎ 演练一　分子的立体构型及中心原子杂化类型的判断 ‎1．(2020·大连校级期末)下列说法中正确的是(　　)‎ A．PCl3分子立体构型是三角锥形，这是因为P原子采取sp2杂化 B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道 C．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形 D．AB3型的分子立体构型必为平面三角形 解析：选C。A项，PCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1对孤电子对，为sp3杂化，立体构型为三角锥形，错误；B项，能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道，错误；C项，凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形，而分子的立体构型还与含有的孤电子对数有关，正确；D项，AB3型的分子立体构型与中心原子的孤电子对数有关，如BF3中B原子没有孤电子对，为平面三角形，NH3中N原子有1对孤电子对，为三角锥形，错误。‎ ‎2．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是(　　)‎ A．H2O2分子中的O原子为sp2杂化 B．CO2分子中的C原子为sp杂化 C．BF3分子中的B原子为sp3杂化 D．CH3COOH分子中的C原子均为sp2杂化 解析：选B。A项，H2O2分子中的O原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，采取sp3杂化，错误；B项，CO2分子中的C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp杂化，正确；C项，BF3分子中的B原子的最外层电子数为3，形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，错误；D项，CH3COOH分子中有2个C原子，其中甲基上的C原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化，错误。‎ ‎3．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：‎ ‎(1)BF3分子的立体构型为____________，NF3分子的立体构型为____________。‎ ‎(2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是____________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是____________________，采取sp3杂化的分子是____________。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：________________________________________________________________________。‎ ‎(3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因是_________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的立体构型为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体构型为三角锥形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化；同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。(3)CH4分子中的C原子上没有孤电子对，NH3分子中的N原子上有1对孤电子对，H2O分子中的O原子上有2对孤电子对，孤电子对数越多，对成键电子对的排斥作用越大，键角越小。‎ 答案：(1)平面三角形　三角锥形 ‎(3)CH4分子中的C原子上没有孤电子对，NH3分子中的N原子上有1对孤电子对，H2O分子中的O原子上有2对孤电子对，孤电子对数越多，对成键电子对的排斥作用越大，键角越小 ‎“五方法”判断分子中心原子的杂化类型 ‎(1)根据杂化轨道的空间构型判断 ‎①若杂化轨道在空间的分布呈正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。‎ ‎②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。‎ ‎③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。‎ ‎(2)根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。‎ ‎(3)根据等电子原理判断 如CO2是直形线分子，CNS－、N与CO2互为等电子体，所以分子或离子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。‎ ‎(4)根据中心原子的价层电子对数判断 若中心原子的价层电子对数为4，是sp3杂化；若为3，是sp2杂化；若为2，是sp杂化。‎ ‎(5)根据分子或离子中有无π键及π键的数目判断 若没有π键为sp3杂化，含1个π键为sp2杂化，含2个π键为sp杂化。(仅对某些分子或离子适用) ‎ 演练二　价层电子对互斥理论与分子结构 ‎4．下列描述中正确的是(　　)‎ ‎①CS2为V形的极性分子 ‎②ClO的立体构型为平面三角形 ‎③SF6中有6对完全相同的成键电子对 ‎④SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化 A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．①④‎ 解析：选C。CS2的立体构型与CO2相同，是直线形的非极性分子，①错误；ClO的立体构型是三角锥形，②错误；SF6分子是正八面体构型，中心原子S原子具有6个杂化轨道，每个杂化轨道容纳2个电子(1对σ键电子对)，形成6个S—F键，所以SF6分子有6对完全相同的成键电子对，③正确；SiF4和SO的中心原子都是sp3杂化(但是前者为正四面体形，后者为三角锥形)，④正确。‎ ‎5．为了解释和预测分子的立体构型，科学家提出了价层电子对互斥(VSEPR)模型。‎ ‎(1)利用VSEPR理论推断PO的VSEPR模型是________________。‎ ‎(2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：‎ 甲：________________；‎ 乙：________________。‎ ‎(3)按要求写出由第二周期非金属元素构成的分子的化学式：‎ 平面三角形分子：________________；三角锥形分子：________________；四面体形分子：________________________________________________________________________。‎ ‎(4)写出SO3常见的等电子体的化学式：‎ 一价阴离子：________________(写出一种，下同)；二价阴离子：________________；它们的中心原子采用的杂化方式都是________________。‎ 答案：(1)正四面体形　(2)CH　CH　(3)BF3　NF3　CF4　(4)NO　CO　sp2‎ 演练三　配位理论及应用 ‎6．(2020·茂名调研)向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是(　　)‎ A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变 B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋‎ C．配位化合物中只有配位键 D．在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3中的N原子提供空轨道 解析：选B。NH3中的N原子与Cu2＋形成配位键，Cu2＋提供空轨道，N原子提供孤电子对。‎ ‎7．(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。‎ ‎①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。‎ CoCl3·6NH3_____________________________________________________________，‎ CoCl3·5NH3_____________________________________________________________，‎ CoCl3·4NH3(绿色和紫色)：_________________________________________________。‎ ‎②CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的组成相同而颜色不同的原因是________________________________________________________________________。‎ ‎③上述配合物中，中心离子的配位数都是_____________________________________。‎ ‎(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，‎ 溶液变成红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数比配合。请按要求填空：‎ ‎①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供________________，SCN－提供________________，二者通过配位键结合。‎ ‎②所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合，所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是________。‎ ‎③若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为___________________________________________________________。‎ 解析：(1)由题意知，四种配合物中的自由Cl－分别为3、2、1、1，则它们的化学式分别为[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl，最后两种互为同分异构体。(2)Fe3＋和SCN－形成配合物时，Fe3＋提供空轨道，SCN－提供孤电子对；Fe3＋和SCN－以1∶1和1∶5形成配离子时，写化学式要用Cl－和K＋分别平衡配离子的电荷，使配合物呈电中性。‎ 答案：(1)①[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)5Cl]Cl2‎ ‎[Co(NH3)4Cl2]Cl　②它们互为同分异构体　③6‎ ‎(2)①空轨道　孤电子对　②[Fe(SCN)]Cl2　③FeCl3＋5KSCN===K2[Fe(SCN)5]＋3KCl 考点三　分子间作用力与分子的性质 ‎ [知识梳理]‎ 一、分子间作用力 ‎1．概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力。‎ ‎2．分类：最常见的是范德华力和氢键。‎ ‎3．强弱：范德华力<氢键<化学键。‎ ‎4．范德华力：主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔、沸点越高，硬度越大。一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大；相对分子质量相近的分子，分子的极性越大，范德华力越大。‎ ‎5．氢键 ‎(1)形成：已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，称为氢键。‎ ‎(2)表示方法：A—H…B。‎ ‎①A、B为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。‎ ‎②A、B可以相同，也可以不同。‎ ‎(3)特征：具有一定的方向性和饱和性。‎ ‎(4)分类：包括分子内氢键和分子间氢键两种。‎ ‎(5)分子间氢键对物质性质的影响：主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。‎ 二、分子的性质 ‎1．分子的极性 类型 非极性分子 极性分子 形成原因 正电中心和负电中心重合 正电中心和负电中心不重合 存在的共价键 非极性键或极性键 非极性键或极性键 分子内原子排列 对称 不对称 ‎2.分子的溶解性 ‎(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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。‎ ‎(2)随着溶质分子中憎水基个数的增多，溶质在水中的溶解度减小，如甲醇、乙醇和水以任意比互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。‎ ‎3．分子的手性 ‎(1)手性异构：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠的现象。‎ ‎(2)手性分子：具有手性异构体的分子。‎ ‎(3)手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如 ‎ (标*的为手性碳原子)。‎ ‎4．无机含氧酸分子的酸性 无机含氧酸的通式可写成(HO)mROn，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致R—O—H中O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就越容易电离出H＋，即酸性越强，如酸性：HClOCH3OH>CO2>H2　H2O与CH3OH均为极性分子，H2O中氢键比甲醇多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大 ‎4．按要求回答下列问题：‎ ‎(1)HCHO分子的立体构型为________形，它与氢气的加成产物的熔、沸点比CH4的熔、沸点高，其主要原因是(须指明加成产物是何物质)________________________________。‎ ‎(2)S位于周期表中第________族，该族元素的氢化物中，H2Te比H2S沸点高的原因是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ H2O比H2Te沸点高的原因是_______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的沸点与相对分子质量的关系如图所示，呈现这种变化的原因是_____________________________________________________。‎ ‎(4)氨是一种易液化的气体，请简述其易液化的原因：__________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)H2S在乙醇中的溶解度小于H2O的原因是__________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)平面三角　加成产物CH3OH分子之间能形成氢键 ‎(2)ⅥA　两者均为分子晶体且结构相似，H2Te相对分子质量比H2S大，分子间范德华力更强　两者均为分子晶体，H2O分子间存在氢键 ‎(3)硅烷为分子晶体，随相对分子质量的增大，分子间范德华力增强，沸点升高 ‎(4)氨分子间存在氢键，分子间作用力大，易液化 ‎(5)H2O与乙醇分子间可形成氢键 分子间作用力与共价键的比较 分子间作用力 共价键 分类 范德华力 氢键(包括分子内氢键、分子间氢键)‎ 极性共价键、非极性共价键 作用粒子 分子或原子(稀有气体)‎ 氢原子与氧原子、氮原子或氟原子 原子 特征 无方向性、饱和性 有方向性、饱和性 有方向性、饱和性 强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响其强度的因素 随着分子极性和相对分子质量的增大而增大 对于A—H…B，A、B的电负性越大，B原子的半径越小，作用力越大 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 ‎①影响物质的熔、沸点和溶解度等物理性质；‎ ‎②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质熔、沸点升高，如熔、沸点：F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3‎ 影响分子的稳定性，共价键键能越大，分子稳定性越强 演练三　无机含氧酸的酸性判断 ‎5．S有两种常见的含氧酸，较高价的酸性比较低价的酸性________，理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：强　S的正电性越高，导致S—O—H中O的电子向S偏移，因而在水分子的作用下，越容易电离出H＋，即酸性越强 ‎6．(2020·长沙明德中学检测)判断含氧酸酸性强弱的一条经验规律是含氧酸分子结构中含非羟基氧原子数越多，该含氧酸的酸性越强。如下表所示：‎ 含氧酸酸性强弱与非羟基氧原子数的关系 ‎(1)亚磷酸H3PO3和亚砷酸H3AsO3分子式相似，但它们的酸性差别很大，H3PO3是中强酸，H3AsO3既有弱酸性又有弱碱性。由此可推出它们的结构简式分别为 ‎①________________，②________________。‎ ‎(2)H3PO3和H3AsO3与过量的NaOH溶液反应的化学方程式分别是 ‎①________________________________________________________________________，‎ ‎②________________________________________________________________________。‎ ‎(3)在H3PO3和H3AsO3中分别加入浓盐酸，分析反应情况：___________________；‎ 写出化学方程式：________________________________________________________。‎ 解析：(1)已知H3PO3为中强酸，H3AsO3为弱酸，依据题给信息可知H3PO3中含1个非羟基氧原子，H3AsO3中不含非羟基氧原子。(2)与过量NaOH溶液反应的化学方程式的书写，需得知H3PO3和H3AsO3分别为几元酸，从题给信息可知，含氧酸分子结构中含几个羟基氢，则该酸为几元酸，故H3PO3为二元酸，H3AsO3为三元酸。(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应。‎ 答案：‎ ‎(2)①H3PO3＋2NaOH===Na2HPO3＋2H2O ‎②H3AsO3＋3NaOH===Na3AsO3＋3H2O ‎(3)H3PO3为中强酸，不与盐酸反应；H3AsO3为两性物质，可与盐酸反应　H3AsO3＋3HCl===AsCl3＋3H2O 同一种元素的含氧酸酸性强弱规律 H2SO4与HNO3是强酸，其—OH上的H原子能够完全电离成为H＋。而同样是含氧酸的H2SO3和HNO2却是弱酸，即酸性：H2SO3O>C。‎ 答案：(1)1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)　22‎ ‎(2)平面正三角形、三角锥形　共价键、配位键　sp3‎ ‎(3)60°　制造火箭推进剂或炸药(其他合理答案均可)‎ ‎(4)F的电负性比N大，N—F成键电子对偏向F，导致NF3中氮原子核对其孤电子对的吸引能力增强，难以形成配位键 ‎(5)化合物乙分子间存在氢键　N>O>C ‎3．Fe、C、N、O、H可以组成多种物质。回答下列问题：‎ ‎(1)N≡N键的键能为942 kJ·mol－1，N—N键的键能为247 kJ·mol－1，计算说明N2中的______键比______键稳定。(填“σ”或“π”)‎ ‎(2)配合物Fe(CO)5会使合成氨等生产过程中的催化剂中毒。‎ ‎①与CO互为等电子体的分子和离子分别有________________、________________。‎ ‎②CO分子中σ键与π键数目之比为________________。‎ ‎(3)(CN)2分子中所有原子最外层都满足8电子，请写出其结构式：________________；(CN)2分子为________(填“极性”或“非极性”)分子。‎ ‎(4)血红素分子结构如图所示。‎ ‎①血红素分子间存在的作用力有________________(填名称)。‎ ‎②血红素分子中C原子的杂化方式为________________，N原子的杂化方式为________________。‎ ‎③与Fe通过配位键结合的氮原子的编号是_____________________________________。‎ 解析：(1)N≡N键中σ键的键能为247 kJ·mol－1，π键的平均键能为＝347.5 kJ·mol－1，故π键比σ键稳定。(2)①与CO互为等电子体的分子或离子有N2、CN－、C。②由N2的结构式类推CO中C、O之间为三键，含有1个σ键、2个π键。(3)(CN)2的结构式为N≡C—C≡N，呈直线形，属于非极性分子。(4)①血红素分子间存在的作用力为范德华力和氢键。②血红素分子中形成4个单键的C为sp3杂化；形成2个单键和1个双键的C为sp2杂化；形成3个单健的N为sp3杂化；形成2个单键和1个双键的N为sp2杂化。③2、4号N原子形成3个单键，达到8电子稳定结构，而1、3号N形成2个单键、1个双键，其中有一个单键为配位键。‎ 答案：(1)π　σ ‎(2)①N2　CN－(或C)　②1∶2‎ ‎(3)N≡C—C≡N　非极性 ‎(4)①范德华力、氢键　②sp2、sp3　sp2、sp3　③1和3‎ ‎4．研究温室气体CH4和CO2的转化和利用对减轻温室效应有重大意义。‎ ‎(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为________________。‎ ‎(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是____________(填字母)。‎ a．固态CO2属于分子晶体 b．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子 c．因为碳氢键键能小于碳氧键，所以CH4的熔点低于CO2‎ d．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp ‎(3)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。‎ ‎①基态Ni原子的电子排布式为________________，该元素位于元素周期表中的第________族。‎ ‎②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有________mol ‎ σ键。‎ ‎(4)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。‎ 参数 分子　　　‎ 分子直径/nm 分子与H2O的结合能E/(kJ·mol－1)‎ CH4‎ ‎0.436‎ ‎16.40‎ CO2‎ ‎0.512‎ ‎29.91‎ ‎①“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是___________________________________。‎ ‎②为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)元素的非金属性越强，电负性越大，故H、C、O的电负性依次增大。(2)固态CO2是分子晶体，a项正确；CH4分子是正四面体对称结构，为含有极性键的非极性分子，b项错误；CH4和CO2都是分子晶体，分子晶体的相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高，与键能无关，c项错误；CH4为正四面体结构，碳原子的杂化类型是sp3杂化，CO2为直线形分子，碳原子的杂化类型是sp杂化，d项正确。(3)①Ni的原子序数为28，故其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2；Ni排在Fe、Co的后面，位于第四周期Ⅷ族；②CO分子的电子式为C⋮⋮O，分子中存在1个σ键，而Ni(CO)4中Ni与CO之间还存在4个σ键，故1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。(4)①CH4和H2O形成的水合物俗称“可燃冰”，分子晶体中作用力为范德华力，另外水分子间还存在氢键；②根据表格数据，二氧化碳分子与水分子的结合能更大，表明CO2更易与水分子结合。‎ 答案：(1)H、C、O　(2)ad　(3)①1s22s22p63s23p63d84s2(或[Ar]3d84s2)　Ⅷ　②8　(4)①氢键、范德华力　‎ ‎②CO2的分子直径小于笼状结构空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4‎ ‎5．(2020·试题调研)据《科技日报》报道，英国华威大学和我国中山大学的一项国际合作研究表明，癌细胞可以被金属铱靶向和破坏。铱(Ir)属于铂系金属，铂系金属包括钌(Ru)、锇(Os)、铑(Rh)、铱(Ir)、钯(Pd)、铂(Pt)六种金属。其中铑、铱、钯、铂在周期表中的相对位置如图所示。‎ Co Ni Rh Pd Ir Pt 回答下列问题：‎ ‎(1)基态铱原子的价层电子排布式为____________________________________________。‎ ‎(2)实验室常用氯化钯(PdCl2)溶液检验CO，发生反应为PdCl2＋CO＋H2O===Pd↓＋CO2＋2HCl。‎ ‎①在标准状况下，V L CO2含π键数目为________(NA表示阿伏加德罗常数的值)。‎ ‎②HCl分子中σ键类型是________(填字母)。‎ A．ss　　　　　　　　　 B．sp C．ssp2 D．ssp3‎ ‎(3)实验证明，PtCl2(NH3)2的结构有两种：A呈棕黄色，有极性，有抗癌活性，在水中的溶解度为0.258 g，水解后能与草酸(HOOC—COOH)反应生成Pt(C2O4)(NH3)2；B呈淡黄色，无极性，无抗癌活性，在水中的溶解度为0.037 g，水解后不能与草酸反应。‎ ‎①PtCl2(NH3)2的立体构型是____________(填“四面体形”或“平面四边形”)。‎ ‎②画出A的结构图示：______________________________________________________。‎ ‎③C2O中碳原子的杂化类型是________，提供孤电子对的原子是________(填元素符号)。‎ ‎④C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为__________，判断依据是_______________。‎ 解析：(1)根据钴原子的价层电子排布式可推出铱原子的价层电子排布式：3d74s2→5d76s2。(3)①如果PtCl2(NH3)2是四面体形结构，类似甲烷的立体构型，只有一种结构，与题意不符。②A具有极性，在水中的溶解度比B的大，说明A分子中2个NH3位于邻位，B分子中2个NH3位于对位。③C2O中碳原子没有孤电子对，2个氧原子提供2对孤电子对。‎ 答案：(1)5d76s2　(2)①　②B ‎(3)①平面四边形　②　③sp2　O ‎④N>O>C　O的原子半径小于C，N的2p轨道处于半充满状态，较稳定 ‎6．(2020·临汾模拟)B、C、N是几种常见的非金属元素，其形成的各种化合物在自然界中广泛存在。‎ ‎(1)基态硼原子的电子排布式为________________。‎ ‎(2)BF3与一定量的水可形成如图甲的晶体R。‎ ‎①晶体R中各种微粒间的作用力涉及______(填字母)。‎ a．离子键　　b．共价键　　c．配位键　　d．金属键 ‎②R中阴离子的立体构型为________________。‎ ‎(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)与CaCl2溶液可形成配离子(结构如图乙)，乙二胺分子中氮原子的杂化类型为________________；乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]‎ 均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是__________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)氮化硼(BN)晶体有多种相结构。六方相氮化硼是通常存在的稳定相，其结构与石墨相似，具有层状结构，可做高温润滑剂；它的晶体结构如图丙所示，六方相氮化硼质地软的原因是________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)基态硼原子核外有5个电子，其核外电子排布式为1s22s22p1。(2)①晶体R中各种微粒间的作用力涉及离子键、共价键、配位键；②R中阴离子的中心原子B形成4个σ键且不含孤电子对，所以B原子采用sp3杂化方式，立体构型为四面体形。(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子形成3个σ键，含有1对孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3杂化；乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子之间可以形成氢键，三甲胺[N(CH3)3]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高。(4)六方相氮化硼中，每一个B原子与3个N原子相连，每1个N原子与3个B原子相连，形成平面三角形，向空间发展成层状结构。六方相氮化硼不含π键，只含σ键，层与层之间通过范德华力结合在一起，作用力小，导致其质地软。‎ 答案：(1)1s22s22p1　(2)①abc　②四面体形 ‎(3)sp3杂化　乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键　(4)层与层之间通过范德华力结合在一起，作用力小