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第3讲　化学键　分子结构与性质
复习目标
1．了解化学键的含义、分类与形成过程，能够用电子式表示其形成过程。
2.了解共价键的形成、极性和类型(σ键和π键)，能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。
3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)。
4.能用价层电子对互斥模型或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。
5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。
6.了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。
考点一　化学键
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
一、化学键
1．化学键
INCLUDEPICTURE"105HX135教.TIF"
化学键既包括静电吸引力，又包括静电排斥力。
2．离子键
(1)概念：带相反电荷离子之间的相互作用。
(2)成键粒子：阴、阳离子。
(3)成键实质：静电作用。
(4)形成条件：通常是活泼金属元素与活泼非金属元素的原子相结合。
(5)表示方法
①用电子式表示
Na2O2：
NaOH：
NH4Cl：
CaC2：
NaClO：
②用电子式表示离子化合物的形成过程
CaF2： INCLUDEPICTURE"80HX1097教.TIF"
Na2S：INCLUDEPICTURE"80HX1098教.TIF"
3．共价键
(1)共价键的定义与特征
①定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
②特征：具有方向性和饱和性。
共价键的方向性决定着分子的空间结构，共价键的饱和性决定着每个原子所能形成的共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的。
(2)共价键的分类
分类依据 类型 特点
形成共价键的电子对是否偏移 极性共价键 由不同种元素的原子形成，电子对偏向吸引电子能力强的一方
非极性共价键 由同种元素的原子形成，电子对不偏向任何一个原子
形成共价键的原子轨道重叠方式 σ键 原子轨道“头碰头”重叠
π键 原子轨道“肩并肩”重叠
原子间共用电子对的数目 单键 原子间有1对共用电子对
双键 原子间有2对共用电子对
三键 原子间有3对共用电子对
(3)表示方法
①电子式、结构式
化学式 电子式 结构式
Cl2 Cl—Cl
N2 N≡N
CO2 O===C===O
NH3
H2O2 H—O—O—H
C2H2 H—C≡C—H
②用电子式表示共价化合物的形成过程
H2O：
HF：
(4)键参数——键能、键长、键角
①概念
②键参数对分子性质的影响
a．同一类型的共价键键能越大，键长越短，化学键越强、越牢固，分子越稳定。
b.eq \a\vs4\al()
二、化学键与物质类别的关系
1．化学键与物质类别的关系
2．化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。
NaCl等部分离子化合物，有很强的离子键，故熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定，H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)共价键都具有方向性和饱和性。
错因：共价键不一定都具有方向性和饱和性。如s－s__σ键不具有方向性。
(2)共价键的成键原子只能是非金属原子。
错因：Al与Cl之间形成共价键。
(3)某元素的原子最外层只有一个电子，它跟卤素结合时，所形成的化学键一定是离子键。
错因：H原子最外层只有1个电子，其与卤素形成的HX中含共价键。
(4)共价键只存在于共价化合物中，离子键只存在于离子化合物中。
错因：如NaOH属于离子化合物，既含有离子键也含有共价键。
(5)s s σ键与s p σ键的电子云形状和对称性都不同。
错因：s－s__σ键与s－p__σ键均为轴对称，对称性相同，但电子云形状不同。
(6)CHN中含有一个σ键、三个π键。
错因：H—C≡N中含有2个σ键，2个π键。
(7)σ键、π键都能单独形成。
错因：π键不能单独形成。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
1．化学键与物质类别的关系
(1)物质中不一定含有化学键，如稀有气体分子中不含化学键。
(2)存在离子键的化合物一定是离子化合物。离子化合物中一定存在离子键，可能存在共价键，如NaOH、Na2O2、(NH4)2SO4等。
(3)共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。存在共价键的物质不一定是共价化合物，如非金属单质N2、P4、O2，离子化合物CaC2等。
(4)全部由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等铵盐，铵根离子和酸根离子之间以离子键结合。由金属元素和非金属元素形成的化合物也可能是共价化合物，如AlCl3。
(5)只含共价键的物质
①只含非极性共价键的物质：同种非金属元素组成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。
②只含极性共价键的物质：一般是不同种非金属元素组成的共价化合物，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。
(6)只含离子键的物质
活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O等。
(7)既含离子键又含共价键的物质
①既有离子键又有非极性共价键的物质：如Na2O2、CaC2等。
②由离子键、极性共价键构成的物质：如NaOH、NH4Cl等。
2．物质熔化、溶解时化学键的变化
(1)离子化合物的溶解或熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离出自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2和SO2等。
②有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生电离，形成阴、阳离子，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。
③有些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
3．电子式的书写方法
4．大π键的简介
简介 大π键一般是三个或更多个原子间形成的，是未杂化轨道中原子轨道“肩并肩”重叠形成的π键
表达式 Π，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数
一般判断 对于多电子的粒子，若中心原子的杂化方式不是sp3杂化，中心原子与配位原子可能形成大π键
示例 ：Π；CH2===CH—CH===CH2：Π；NO：Π；SO2：Π；O3：Π；CO：Π
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　化学键类型与物质类别的关系
1．下列说法正确的是(　　)
A．共价化合物中可能含有离子键
B．区别离子化合物和共价化合物的方法是看其水溶液是否能够导电
C．离子化合物中只含有离子键
D．离子化合物在熔融状态下能电离出自由移动的离子，而共价化合物不能
答案　D
2．下列说法不正确的是(　　)
A．纯碱和烧碱熔化时克服的化学键类型相同
B．加热蒸发氯化钾水溶液的过程中有分子间作用力的破坏
C．CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D．石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和生成，也有分子间作用力的破坏
答案　C
3．有以下9种物质：①Ne　②HCl　③P4　④H2O2　⑤Na2S　⑥NaOH　⑦Na2O2　⑧NH4Cl　⑨AlCl3。
请用上述物质的序号填空：
(1)不存在化学键的是________。
(2)只存在极性共价键的是________。
(3)只存在非极性共价键的是________。
(4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是________。
(5)只存在离子键的是________。
(6)既存在离子键又存在共价键的是________。
(7)属于共价化合物的是________。
(8)常温常压下，分子之间存在氢键的是________。
答案　(1)①　(2)②⑨　(3)③　(4)④　(5)⑤　(6)⑥⑦⑧　(7)②④⑨　(8)④
INCLUDEPICTURE"方法规律.TIF" 离子化合物、共价化合物的判断
角度二　电子式的书写和判断
4．下列物质的电子式书写正确的是(　　)
A． B．
C． D．
答案　A
5．下列关于电子式的表述正确的是(　　)
A．HClO的电子式为
B．SCl2的电子式为
C．用电子式表示HCl的形成过程为
D．已知SCN－中每个原子都达到8电子结构，则其电子式为
答案　D
INCLUDEPICTURE"易错警示.TIF"电子式书写的常见错误
(1)漏写未参与成键的电子，如：N2：N N，正确应为N N。
(2)化合物类型不清楚，漏写或多写[　　]及错写电荷数，如：
，正确应为
。
(3)书写不规范，错写共用电子对，如：CO2的电子式为，不能写成；N2的电子式为，不能写成。
(4)原子结合顺序写错，如：HClO的电子式为，不能写成
。
(5)复杂阳离子与简单阳离子混淆不清，如：Na＋电子式的正确表示应为Na＋，误写成；NH电子式的正确表示应为，误写成NH。
(6)不考虑AB2型离子化合物中2个B是分开写还是一起写，如：CaBr2、CaC2的电子式分别为。
角度三　共价键的分类与键参数
6．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
答案　B
7．下列说法中正确的是(　　)
A．键长越长，键能越大，分子越稳定
B．H—Cl的键能为431.8 kJ·mol－1，H—I的键能为298.7 kJ·mol－1，这可以说明HCl分子比HI分子稳定
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
答案　B
INCLUDEPICTURE"归纳总结.TIF"(1)并不是所有的共价键都有方向性，如s s σ键无论s轨道从哪个方向重叠都相同，因此这种共价键没有方向性。
(2)原子形成共价键时，优先形成σ键，σ键可以单独形成，π键不能单独形成。
(3)共价键的成键原子半径越小，键长越短，其形成的共价键越牢固。
(4)σ键形成过程中电子云重叠程度比π键大，更稳定，故含有π键的分子发生化学反应时先断裂π键。
(5)通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目；判断成键方式时，需掌握：共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。
考点二　分子的空间结构
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
1．价层电子对互斥模型
(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孤电子对间的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
(2)价层电子对的计算
式中a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数”)，对于阳离子来说a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，对于阴离子来说a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)。
如SO的中心原子为S，a＝6＋2＝8，b＝2，x＝4，中心原子上的孤电子对数＝×(8－4×2)＝0，价层电子对数为4。
(3)价层电子对互斥(VSEPR)模型与分子空间结构的关系
价层电子对数 成键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型名称 分子空间结构 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 四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
2.杂化轨道理论
(1)杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。
(2)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。杂化轨道只能用来形成σ键和用来容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键。
(3)杂化轨道的类型与分子空间结构
INCLUDEPICTURE"318HX4教.TIF"
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)AB3型分子的中心原子的杂化方式一定为sp2。
错因：不一定，如NH3中心原子的杂化方式为sp3。
(2)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。
错因：如NH3中N原子发生sp3杂化，但其分子结构为三角锥形。
(3)NH3分子结构为三角锥形，N原子发生sp2杂化。
错因：NH3分子中，N原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋×(5－3×1)＝4，为sp3杂化。
(4)分子结构为V形，中心原子一定为sp3杂化。
错因：SO2的分子结构为V形，但S为sp2杂化。
(5)价层电子对互斥模型中，π键电子对数计入中心原子的价层电子对数。
错因：价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数，所以π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。
(6)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越大。
错因：中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
1．价层电子对互斥模型指的是价层电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时，两者的结构一致。
(2)当中心原子有孤电子对时，两者的结构不一致。
如中心原子采取sp3杂化的分子，其价层电子对互斥模型为四面体形，其分子结构可以为四面体形(如CH4)，也可以为三角锥形(如NH3)，也可以为V形(如H2O)。
2．判断分子中中心原子的杂化轨道类型的方法
(1)根据分子的空间结构判断
①若分子的空间结构为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。
②若分子的空间结构呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。
③若分子的空间结构呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
(2)根据键角判断
若键角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若键角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若键角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。
(3)根据中心原子的价层电子对数判断
如中心原子的价层电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2，则是sp杂化。
(4)根据σ键数与孤电子对数(适用于结构式已知的粒子)
①含C有机物：2个σ—sp，3个σ—sp2，4个σ—sp3。
②含N化合物：2个σ—sp2，3个σ—sp3。
③含O(S)化合物：2个σ—sp3。
3．分子键角的大小比较
(1)杂化类型不同→sp>sp2>sp3。
(2)杂化类型相同
孤电子对数越多，键角越小，如H2OINCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　粒子的空间结构与中心原子杂化方式的判断
1．用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是(　　)
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
答案　C
2．下列分子中，各分子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是(　　)
A．NH3　平面三角形　sp3杂化
B．CCl4　正四面体　sp2杂化
C．H2O　V形　sp2杂化
D．CO　平面三角形　sp2杂化
答案　D
3．(1)LiBH4由Li＋与BH构成，BH的空间结构是________，B原子的杂化轨道类型是________。
(2)丁二酮肟()分子中碳原子的杂化类型有________，1 mol该分子中含有的碳碳σ键和碳氮σ键的总数为________。
(3)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________；1 mol乙醛分子中含有的σ键的数目为________。
答案　(1)正四面体　sp3　(2)sp2、sp3　5NA
(3)sp2　6NA
INCLUDEPICTURE"思维建模.TIF"判断VSEPR模型及空间结构的思维模型
角度二　键角大小的比较
4．(2022·湖北省9＋N联盟高三新起点联考)下列关于N、P及其化合物的结构与性质的叙述错误的是(　　)
A．键能：N—H>P—H，因此NH3的稳定性大于PH3
B．键角：NOC．白磷(P4)为正四面体结构，其键角为60°
D．PF5与PCl5均为三角双锥结构的分子晶体，其沸点高低：PF5答案　B
5．比较下列分子或离子中的键角大小(填“>”“<”或“＝”)。
(1)BF3________NCl3，H2O________CS2。
(2)H2O________NH3________CH4，
SO3________SO，BF3________BCl3。
答案　(1)>　<　(2)<　<　>　＝
考点三　分子的性质
INCLUDEPICTURE"基础自主夯实.TIF"
一、分子的极性
1．极性分子和非极性分子的判断方法
(1)依据分子的正电中心和负电中心是否重合
极性分子中正电中心和负电中心不重合，分子的某一个部分呈正电性(δ＋)，另一部分呈负电性(δ－)；非极性分子的正电中心和负电中心重合。
(2)依据分子中化学键的极性的向量和
只含非极性键的分子一定是非极性分子；含极性键的分子，若分子中各个键的极性的向量和等于零为非极性分子，否则是极性分子。
2．键的极性对化学性质的影响
以羧酸为例，羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关。
(1)比较CF3COOH与CCl3COOH的酸性强弱：由于F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基极性更大，更易电离出氢离子，所以酸性：三氟乙酸大于三氯乙酸。
(2)比较HCOOH与CH3COOH的酸性强弱：烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，羧酸的酸性越弱，所以酸性：甲酸大于乙酸。
二、分子间作用力
1．概念：物质分子间存在着相互作用力，称为分子间作用力。分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。作用力强弱：范德华力<氢键<化学键。
2．范德华力：物质分子之间普遍存在的相互作用力，范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。范德华力越强，物质的熔、沸点越高。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；分子的极性越大，范德华力也越大。
3．氢键
(1)形成：已经与电负性很大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大的原子之间的作用力称为氢键。
(2)表示方法：A—H…B。
说明：①A、B为电负性很大的原子，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：氢键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。
(6)强弱影响：A—H…B中A、B的电负性越强，半径越小，氢键越强。如F—H…F>O—H…O>N—H…N。
4．溶解性
(1)“相似相溶”的规律
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。如果存在氢键，则溶剂与溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。
(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇中的烃基较大，故在水中的溶解度明显减小。
(3)分子与H2O反应，也能促进分子在水中的溶解，如SO2、NO2。
三、分子的手性
1．手性异构体：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，在三维空间里不能叠合，互称手性异构体。
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，连有四个不同原子或原子团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。
INCLUDEPICTURE"误点查正.TIF"　请指出下列各说法的错因
(1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。
错因：以极性键结合的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等。
(2)氢键是氢元素与N、O、F三种元素形成的化学键。
错因：氢键不属于化学键。
(3)可燃冰(CH4·nH2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键。
错因：可燃冰中水分子间存在氢键，但CH4与H2O之间不存在氢键。
(4)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。
错因：乙醇分子和水分子间还存在氢键。
(5)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。
错因：H2O比H2S稳定是O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关。
(6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高。
错因：分子内氢键的存在使物质的熔、沸点降低。
INCLUDEPICTURE"课堂精讲答疑.TIF"
1．对于ABn型分子，一般情况下，若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则该分子为非极性分子，否则为极性分子。如：CH4、BF3、CO2等都是非极性分子，而H2O、NH3、NF3等为极性分子。
2．氢键属于一种较强的分子间作用力，但不属于化学键。常见的能形成氢键的物质有NH3、H2O、HF、醇、羧酸等。
3．分子间能形成氢键时，物质的熔沸点较高。同分异构体中，形成分子间氢键的物质的熔沸点大于形成分子内氢键的物质。如对羟基苯甲醛(形成分子间氢键)的沸点高于邻羟基苯甲醛(形成分子内氢键)的沸点。
INCLUDEPICTURE"题组巩固提升.TIF"
角度一　分子极性的判断
1．下列叙述中正确的是(　　)
A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B．BCl3与NCl3均为三角锥形结构，均为极性分子
C．非极性分子只能是双原子单质分子
D．非极性分子中一定含有非极性键
答案　A
解析　B错误，BCl3为平面三角形结构，为非极性分子；C错误，某些共价化合物，如CH4、C2H4等也是非极性分子；D错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。
2．如图所示是过氧化氢(H2O2)分子的空间结构示意图。
(1)写出过氧化氢分子的电子式：__________。
(2)下列关于过氧化氢的说法中正确的是________(填序号)。
①分子中有极性键　②分子中有非极性键
③氧原子的轨道发生了sp2杂化　④O—O共价键是p p σ键　⑤分子是非极性分子
(3)过氧化氢难溶于二硫化碳，主要原因是______________________；过氧化氢易溶于水，主要原因是__________________________________。
答案　(1)
　(2)①②
(3)H2O2分子是极性分子，CS2分子是非极性分子　H2O2分子与H2O分子之间能形成氢键
INCLUDEPICTURE"思维建模.TIF" 共价键的极性与分子极性的关系
角度二　分子间作用力
3．下列事实不能用分子间作用力解释的是(　　)
A．HF、H2O的沸点分别比HCl、H2S的沸点高很多
B．正戊烷的沸点比新戊烷的沸点高
C．的沸点比的沸点低
D．Na2O的熔点比MgO的熔点低
答案　D
解析　Na2O和MgO均为离子晶体，其熔点与分子间作用力无关，D符合题意。
4．按要求回答下列问题：
(1)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_________________________。
(2)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是________________。
(3)H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为______________________________。的沸点比高，原因是__________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)水分子与乙醇分子之间能形成氢键
(2)NH3分子间能形成氢键
(3)O—H键>氢键>范德华力　形成分子内氢键，而
形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，沸点升高
INCLUDEPICTURE"归纳总结.TIF" 范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响
范德华力 氢键 共价键
对物质性质的影响 ①影响物质的熔、沸点、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，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：F2H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子的稳定性越强
角度三　手性分子
5．丙氨酸(C3H7NO2)分子为手性分子，它存在手性异构体，如图所示：
下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是(　　)
A．Ⅰ和Ⅱ分子中均存在2个手性碳原子
B．Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有相同的分子极性
C．Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子，只含有极性键，不含非极性键
D．Ⅰ和Ⅱ的化学键相同，其分子的性质也相同
答案　B
6．某链烃B的分子式为C7H10，在B的各种结构(不考虑结构)中，含有手性碳原子且与足量H2发生加成反应后仍具有光学活性的有机物有五种，已知其中两种的结构简式为
写出另外三种的结构简式并标出分子中的手性碳原子。
答案　
高考真题演练
1．(2022·辽宁高考)下列符号表征或说法正确的是(　　)
A．H2S电离：H2S??2H＋＋S2－
B．Na位于元素周期表p区
C．CO空间结构：平面三角形
D．KOH电子式：
答案　C
2．(2022·湖北高考)磷酰三叠氮是一种高能分子，结构简式为O===P(N3)3。下列关于该分子的说法正确的是(　　)
A．为非极性分子
B．立体构型为正四面体形
C．加热条件下会分解并放出N2
D．分解产物NPO的电子式为
答案　C
解析　磷酰三叠氮分子不是对称结构，是极性分子，A错误；磷酰三叠氮分子中P—N键和P===O键的键长不相等，其立体构型不为正四面体形，B错误；NPO的电子式为，D错误。
3．(2022·江苏高考)下列说法正确的是(　　)
A．金刚石与石墨烯中的C—C—C夹角都为120°
B．SiH4、SiCl4都是由极性键构成的非极性分子
C．锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为4s24p2
D．ⅣA族元素单质的晶体类型相同
答案　B
解析　金刚石中的C—C—C夹角为109°28′，A错误；锗原子(32Ge)基态核外电子排布式为[Ar]3d104s24p2，C错误；ⅣA族中碳元素形成的石墨为混合型晶体，而硅形成的晶体硅为共价晶体，D错误。
4．(2022·湖南高考节选)铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
(1)乙烷硒啉(Ethaselen)是一种抗癌新药，其结构简式如下：
①基态Se原子的核外电子排布式为[Ar]________；
②该新药分子中有________种不同化学环境的C原子；
③比较键角大小：气态SeO3分子________SeO离子(填“>”“<”或“＝”)，原因是______________________________________。
(2)富马酸亚铁(FeC4H2O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
①富马酸分子中σ键与π键的数目比为________；
②富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为__________________。
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3－转化为NH，反应过程如图所示：
产物中N原子的杂化轨道类型为________。
答案　(1)①3d104s24p4　②8　③＞　SeO3的空间构型为平面三角形，SeO的空间构型为三角锥形
(2)①11∶3　②O＞C＞H＞Fe　(3)sp3杂化
5．(2022·山东高考节选)(1)吡啶()替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的Π大π键，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据________(填标号)。
A．2s轨道 B．2p轨道
C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道
(2)在水中的溶解度，吡啶远大于苯，主要原因是①_____________________，
②__________________________________。
(3)、、的碱性随N原子电子云密度的增大而增强，其中碱性最弱的是________________。
答案　(1)D
(2)①吡啶能与H2O分子形成分子间氢键　
②吡啶和H2O均为极性分子相似相溶，而苯为非极性分子
(3)
解析　(3)已知—CH3为推电子基团，—Cl是吸电子基团，则N原子电子云密度大小顺序为＞＞，结合题干信息可知，其中碱性最弱的为。
6．(2022·全国甲卷节选)(1)固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF)3的链状结构____________________。
(2)CF2===CF2和ETFE(CH2===CH2和CF2===CF2的共聚物)分子中C的杂化轨道类型分别为________和________；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因__________________________________________。
答案　(1)
(2)sp2　sp3　C—F键的键能大于聚乙烯中C—H键的键能，键能越大，化学性质越稳定
7．(2022·全国乙卷节选)(1)一氯乙烯(C2H3Cl)分子中，C的一个______杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl________键，并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键(Π)。
(2)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中，C—Cl键键长的顺序是__________________________，理由：(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多，形成的C—Cl键越强；(ⅱ)__________________________。
答案　(1)sp2　σ　(2)一氯乙烷>一氯乙烯>一氯乙炔　Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl键的键长越短
8．(2021·全国甲卷节选)(1)SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。
(2)CO2分子中存在____个σ键和____个π键。
(3)甲醇的沸点(64.7 ℃)介于水(100 ℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6 ℃)之间，其原因是_______________________________________________________。
答案　(1)sp3　②　(2)2　2
(3)甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇均能，且水比甲醇的氢键多
解析　(1)由题图可知，SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5，说明Si原子的杂化轨道数为5，由此可知Si原子的杂化类型为sp3d。
9．(2021·全国乙卷节选)过渡金属元素铬(Cr)是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题：
[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如下图所示。
PH3中P的杂化类型是________。NH3的沸点比PH3的________，原因是_____________。H2O的键角小于NH3的，分析原因_________________________。
答案　sp3　高　NH3存在分子间氢键　NH3含有一对孤电子对，而H2O含有两对孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大
10．(2021·山东高考节选)非金属氟化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
(1)OF2分子的空间构型为________；OF2的熔、沸点________(填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是________________________________________________。
(2)Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为________，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是________(填标号)。
A．sp B．sp2
C．sp3 D．sp3d
答案　(1)角(V)形　低于　OF2和Cl2O都是分子晶体，结构相似，Cl2O的相对分子质量大，Cl2O的熔、沸点高
(2)5　D
课时作业
[建议用时：40分钟]
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列关于化学键的说法正确的是(　　)
A．C、N、O、H四种元素形成的化合物一定既有离子键，又有共价键
B．不同元素的原子构成的分子不一定只含极性共价键
C．含极性键的共价化合物一定是电解质
D．HF的分子间作用力大于HCl，故HF比HCl更稳定
答案　B
2．下列描述正确的是(　　)
A．CS2为V形极性分子
B．SiF4与SO的中心原子均为sp3杂化
C．C2H2分子中σ键与π键的数目比为1∶1
D．水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键
答案　B
3．硒是人体必需的微量元素之一，价层电子排布式为2nsn2np2n。下列说法错误的是(　　)
A．沸点：H2Se>H2O B．稳定性：H2SeC．电负性：Se
SO3
答案　A
解析　根据s轨道上最多排2个电子可知，硒的价层电子排布式为4s24p4，故其位于第四周期第ⅥA族。H2O分子间能形成氢键，故H2O的沸点高于H2Se，A错误。
4．(2022·沈阳市高三教学质量监测)下列说法错误的是(　　)
A．水汽化和水分解两个变化过程中都破坏了共价键
B．酸性强弱：三氟乙酸>三氯乙酸>乙酸
C．基态碳原子核外有三种能量不同的电子
D．区分晶体和非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验
答案　A
解析　水汽化破坏的是分子间作用力，水分解需要破坏共价键，A错误。
5．下列描述正确的是(　　)
①CH3OH是手性分子　②ClO的空间结构为平面三角形　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　⑤HCHO分子中既含σ键又含π键
A．①②③ B．②③④
C．③④⑤ D．①④⑤
答案　C
6．(2022·南京市高三学情调研)下列有关SO2、SO3、SO、H2SO4说法正确的是(　　)
A．SO2转化为SO3时没有破坏共价键
B．SO3的空间结构为三角锥形
C．SO与SO3中的键角相等
D．浓H2SO4中H2SO4分子间能形成氢键
答案　D
解析　A项，SO2与O2反应生成SO3，O2中的共价键被破坏，错误；B项，SO3中S没有孤电子对，为sp2杂化，SO3的空间结构为平面三角形，错误；C项，SO中S没有孤电子对，为sp3杂化，SO为正四面体形结构，键角为109°28′，SO3的键角为120°，错误；D项，浓H2SO4中H2SO4主要以分子形式存在，H2SO4的结构为，分子中存在O—H键，故H2SO4可以形成分子间氢键，正确。
7．(2021·湖北高考)下列有关N、P及其化合物的说法错误的是(　　)
A．N的电负性比P的大，可推断NCl3分子的极性比PCl3的大
B．N与N的π键比P与P的强，可推断N≡N的稳定性比P≡P的高
C．NH3的成键电子对间排斥力较大，可推断NH3的键角比PH3的大
D．HNO3的分子间作用力较小，可推断HNO3的熔点比H3PO4的低
答案　A
解析　P和Cl的电负性差值比N和Cl的电负性差值大，因此PCl3分子的极性比NCl3分子的极性大，A错误。
8．下列说法正确的是(　　)
A．碘晶体受热转变为碘蒸气，吸收的热量用于克服碘原子间的作用力
B．硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子，所以它们在熔融状态下都能导电
C．N2、CO2和SiO2中都存在共价键，它们都是由分子构成
D．H2和Cl2在光照条件下反应生成HCl，反应中一定有共价键的断裂和形成
答案　D
解析　A项，碘晶体受热转变为碘蒸气，吸收的热量用于克服分子间作用力，碘原子间是共价键，错误；B项，硫酸是共价化合物，在熔融状态下不能导电，错误；C项，N2、CO2都是由分子构成，SiO2是由原子构成，错误。
9．尿的主要成分是尿素，化学式为CO(NH2)2，结构简式可表示为。下列有关说法正确的是(　　)
A．1 mol CO(NH2)2分子中含有3 mol σ键
B．CO(NH2)2分子中C原子、N原子的轨道杂化类型均为sp3
C．组成尿素的四种元素第一电离能由大到小的顺序是N、O、H、C
D．根据结构推测，尿素可能易溶于水，熔、沸点高于丙酮()
答案　D
二、非选择题
10．我国科学家借助自主研制的新型钨钴铁合金催化剂攻克了单壁碳纳米管结构的可控制备难题。海底金属软泥是在海底覆盖着的一层红棕色沉积物，蕴藏着大量的金属资源，含有钨、铁、锰、锌、钴等金属元素。
(1)基态钴原子的价层电子排布图为________________________________。单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，其碳原子的杂化方式为________。
(2)纳米结构氧化钴可在室温下将甲硫醛(CH2S)完全催化氧化，甲硫醛分子属________(填“极性”或“非极性”)分子，其中心原子的VSEPR模型名称为________。
(3)多原子分子中各原子若在同一平面内，且有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”。下列物质中存在“离域π键”的是____________(填字母)。
A．苯 B．二氧化硫
C．四氯化碳 D．环己烷
答案　(1)　sp2
(2)极性　平面三角形　(3)AB
解析　(1)石墨是平面层状结构，石墨烯可看作单层石墨，单壁碳纳米管可看作石墨烯沿一定方向卷曲而成的空心圆柱体，则碳原子均形成3个C—C键，杂化轨道数目为3，碳原子杂化方式为sp2。
(3)苯分子中每个碳原子都采用sp2杂化，则6个碳原子均有未参与杂化的相互平行的p轨道，故苯环上的C原子可以形成“离域π键”，其“离域π键”为Π，故选A；二氧化硫分子中S上的孤电子对数为＝1，价层电子对数为2＋1＝3，故中心原子为sp2杂化，空间结构为V形，中心原子S与两个O原子中有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”，其“离域π键”为Π，故选B；四氯化碳分子中只存在σ键，不存在π键，故不选C；环己烷分子中只存在σ键，不存在π键，故不选D。
11．(2022·江西省重点中学高三第一次联考)(1)钒(V)固氮酶种类众多，其中一种结构如图所示：
①配体CH3CN中碳的杂化类型为________，所含σ键与π键数目之比为________。
②V位于周围六个原子构成的六面体中心，则该物质中V的杂化方式最可能为________。
A．sp2杂化 B．sp3杂化
C．dsp3杂化 D．d2sp3杂化
③该物质中几种非金属简单氢化物中NH3沸点最高，原因为_______________。键角：CH4>NH3>H2S，原因为_________________________。
(2)二氧化硒主要用于电解锰行业，其中一种制备方法为2NiSeO42NiSeO3＋O2↑、NiSeO3NiO＋SeO2。下列分子或离子的VSEPR模型为平面三角形的是________(填字母)。
A．SeO　　　B．SeO　　　C．SeO2
(3)草酸镍可用于制镍粉和镍的催化剂等，加热分解的化学方程式为NiC2O4NiO＋CO↑＋CO2↑，属于非极性分子的产物是________，等物质的量的CO(C≡O)与CO2分子中的π键比为________。
答案　(1)①sp3、sp　5∶2　②D　③氨气分子间能形成氢键　三种分子的中心原子均为sp3杂化，但中心原子上的孤电子对数分别为0、1、2，所以键角：CH4>NH3>H2S
(2)C
(3)CO2　1∶1
INCLUDEPICTURE"素养提升题.TIF"
氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为
，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。请回答下列问题：
(1)基态氯原子核外未成对电子数为________。
(2)氯吡苯脲分子中，氮原子的杂化类型为________，碳原子的杂化类型为________，该分子________(填“是”或“不是”)手性分子。
(3)查阅文献知，可用2 氯 4 氨基吡啶与异氰酸苯酯反应生成氯吡苯脲。反应方程式如下：
反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂______个σ键、______个π键。
(4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键知识解释H2O比NH3稳定的原因：______________________。
②CO2的水溶液中含有CO，则该阴离子的VSEPR模型名称为________，中心原子的杂化类型为________。
答案　(1)1　(2)sp2、sp3　sp2　不是
(3)6.02×1023　6.02×1023
(4)①H—O键的键能大于H—N键的键能　②平面三角形　sp2
解析　(3)反应过程中，每生成1分子氯吡苯脲，异氰酸苯酯分子断裂N===C中的1个π键，2 氯 4 氨基吡啶分子断裂1个σ键(N—H键)。
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