化学分子结构与物质性质

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分子结构与物质性质



【德智助学】

1. 分子的立体结构 2. 分子的性质

3. 化学键（离子键、共价键），配位键，金属键 4. 8电子稳定结构

【知识梳理】 考试要点

一、分子的立体结构 1．价层电子对互斥模型

（1）当A的价电子全部参与成键时，价层电子对间的相互排斥使得键角最大，据此可以直接推测分子的空间构型。

（2）当A上有孤电子对时，孤电子对要占据一定的空间，并参与电子对间的排斥，使得各电子对间的夹角最大，据此可推测出分子的VSEPR模型，去除孤电子对后即得分子的立体结构。 （3）中心原子的杂化及价层电子对互斥模型。 2．杂化轨道理论

杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。杂化前后轨道总数不变，杂化轨道用来形成σ键或容纳孤对电子，未杂化的轨道与杂化轨道所在的平面垂直，可用来形成π键。 3．中心原子杂化轨道数、孤电子对数及与之相连的原子数间的关系 （1）杂化轨道数＝中心原子的孤对电子数＋中心原子键合原子数。

（2）杂化轨道的形状：2个sp杂化轨道呈直线形，3个sp2杂化轨道呈平面三角形，4个sp3杂化轨道呈正四面体型。 二、分子的性质 1．分子的极性

（1）分子极性是分子中化学键极性的向量和。只含非极性键的分子一定是非极性分子（O3除外），只含极性键的分子不一定是极性分子，极性分子中必然含有极性键（O3除外）。

（2）分子中正、负电荷中心重合的是非极性分子，正、负电荷中心不重合的是极性分子。在极性分子




中，某一个部分呈正电性（δ），另一部分呈负电性（δ）。

（3）对于ABn型分子，根据VSEPR模型，若中心原子核外最外层没有孤对电子（即化合价的绝对值等于主族序数），该分子一般是非极性分子，否则是极性分子。 2．分子间作用力对物质性质的影响

（1）范德华(Van der Waals)力：范德华力是普遍存在于分子间的作用力，其强度比化学键弱，对物质的熔点、沸点和硬度有影响，范德华力越大，熔、沸点越高，硬度越大。一般来讲，具有相似空间构型的分子，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力越大。

（2）氢键：氢键是与电负性很强的原子（如N、O、F等）形成共价键的 H 原子和另外一个电负性很强的原子之间的静电作用。氢键通常用X—H…Y（X、Y表示电负性很强的原子）表示，“—”表示共价键，“…”表示氢键，通常定义X、Y原子的核间距离为氢键的键长。氢键的键能介于化学键和范德华力之间，是较强的分子间作用力。氢键可以存在于分子间，也可存在于分子内，分子间氢键的形成能使某些物质的熔、沸点升高。

3．物质的溶解性及其影响因素：溶解性——相似相溶原理

（1）分子极性：非极性分子构成的物质易溶于非极性溶剂、难溶于极性溶剂；极性分子构成的物质易溶于极性溶剂、难溶于非极性溶剂。例如：苯易溶于植物油而难溶于水；HCl易溶于水而难溶于苯。 （2）分子结构：含有相同官能团且该官能团在分子中所占比重较大的物质能够相互溶解。例如：乙醇与水能互溶，戊醇与水不能互溶、与己烷能互溶。

（3）氢键：溶质与溶剂分子之间若能形成分子间氢键，则会增大溶解度。 （4）反应性：溶质若能与溶剂能发生反应，则会增大溶解度。 4．无机含氧酸分子的酸性

（1）一般地，无机含氧酸分子中能够电离成H+的H原子都是与 O 原子相连的，即羟基氢，不与O原子相连的 H 原子一般不能电离。

（2）大多数无机含氧酸的通式可以写成(HO)mROn的形式，非羟基氧的个数 n 越大，R 的正电性越高，羟基 O 的电子云向 R 偏移得越多，越容易在水分子的作用下电离出H+，酸性越强。①同一元素的含氧酸，该元素的化合价越高，酸性越强。②成酸元素不同时，非羟基氧数n越大，酸性越强；n相同，酸性相近。 5．手性

手性分子的判断方法是通过连在同一个碳原子上的四个原子或原子团必须互不相同。 三、化学键,离子键,共价键,配位键,金属键

（1）配位键概念：___________________________。

（2）配位键形成过程（以NH4+为例）：_____________________________________。

+



－






（3）配位键属于_______键，但在指出物质中化学键的类型时必须单独指出。

（4）金属键概念：失去价电子的金属阳离子与在晶体内自由移动的价电子之间强烈的相互作用。 影响金属键强弱的因素：金属的原子半径和价电子的多少。一般情况下，金属的原子半径越小，价电子越多，则金属键_____，金属的熔沸点就______，硬度就________。 四、八电子稳定结构问题

分子中含氢元素时，氢的最外层电子不能满足8电子稳定结构。

分子中无氢元素时，可根据化合价进行判断：某元素在该分子中的化合价的绝对值与其原子的最外层电子数之和等于8，则最外层满足8电子稳定结构；否则就不满足。 知识网络







【典例精析】

1．下列叙述中肯定正确的是

A．在离子化合物中不可能存在非极性键 B．在共价化合物形成的分子中不可能存在离子键 C．在极性分子中不可能存在非极性键 D．在非极性分子中不可能存在极性键 难度：易






2．在下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是

A．2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2↑ B．CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑ C．Mg3N2+6H2O＝3Mg(OH)2↓+2NH3↑ D．NH4Cl+NaOH △= NaCl+H2O+NH3↑ 难度：易

3．下列物质变化的现象，不可以通过分子间作用力解释的是 A．HF、H2O的沸点比 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 难度：中

4．A、B、C、D、E、F、G为七种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下：

微粒代码 原子核数 电荷数(单位电荷)

A 单核 0

B 单核 1+

C 双核 1-

D 多核 0

E 单核 2+

F 多核 1+

G 多核 0

其中：B的离子半径大于E的离子半径；D是由极性键构成的4原子极性分子；C与F可形成D和G分子。

(1)A微粒的结构示意图是______________。

(2)比较B和E相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱，为______________＞______________(用化学式表示)。

(3)D和G微粒是否为极性分子?答：______________。

(4)C微粒是______________，F微粒是______________(用电子式表示)。 难度：中

5．苏丹红曾造成全球性的食品安全事件，被称为自英国发生疯牛病以来最大的食品工业危机事件。苏丹红常见有I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4种类型，国际癌症研究机构(IAPC)将其归类为三级致癌物。由于苏丹红颜色






鲜艳、价格低廉，常被一些企业非法作为食品和化妆品等的染色剂，严重危害人们健康。因此，加强苏丹红的监管对维护人们健康和社会稳定十分重要。苏丹红I号的分子结构如图1所示。



图1 苏丹红I号的分子结构 图2 修饰后的分子结构

(1)苏丹红I分子中的氮原子杂化类型是 ，其分子中所有原于是否有可能在同一平面 __________________(填“是”或“否”)，画出它的两个顺反异构体的结构简式： 、 。

(2)苏丹红I在水中的溶解度很小，微溶于乙醇，有人把羟基取代在对位形成图2所示结构，则其溶解度会 (填“增大”或“减小”)，熔点 (填“升高”或“降低”)，原因是 。 难度：中

6．由氧化物经氯化作用生成氯化物是工业生产氯化物的常用方法，Cl2、CCl4是常用的氯化剂。 如：2Na2O＋2Cl2=4NaCl＋O2，2CaO＋2Cl2=2CaCl2＋O2，SiO2＋2CCl4=SiCl4＋2COCl2， Cr2O3＋3CCl4=2CrCl3＋3COCl2。 请回答下列问题：

（1）Cr2O3、CrCl3中Cr均为＋3价，写出Cr3的基态电子排布式_______________ 。

＋

（2）CCl4分子的价层电子对互斥模型和立体结构_________(填“相同”或“不相同”），理由是_________。 （3）COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键。光气分子的结构式是_______，其中碳氧原子之间共价键是___________(填序号)。

a．2个σ键 b．2个π键 c．1个σ键、1个π键 （4）CaO晶胞如右图所示，CaO晶体中Ca2的配位数为_______。

＋

CaO晶体和NaCl晶体中离子排列方式相同，其晶格能分别为： CaO －3401kJ/mol、NaCl－786kJ/mol。导致两者晶格能差异的 主要原因是______________。 难度：中

【活学活用】

1．（易）下列各组物质中，化学键的类型（离子键、共价键）相同的是

CaO晶胞

Ca

O






A．CaO和MgCl2 B．NH4F和NaF C．Na2O2和H2O2 D．H2O和SO2 2．（易）下列说法中正确的是 A．非金属原子间只能形成共价化合物 B．非金属原子间不可能形成离子键

C．以非极性键结合的双原子分子一定是非极性分子 D．以极性键结合的分子一定是极性分子

3．（中）氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 A．NH3中氮原子为sp2杂化，而CH4中碳原子是sp3杂化

B．NH3中N原子形成三个杂化轨道，CH4中C原子形成4个杂化轨道 C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强 D．NH3分子中有三个σ键，而甲烷分子中有四个σ键

4．（中）以下各分子中，所有原子都满足最外层为8电子结构的是 A．H3O+ B．BF3 C．P4 D．PCl5

5．（中）现有短周期A、B、C三种元素，原子序数依次增大，A元素的单质是密度最小的气体，B获得2个电子可达到稳定结构，C与A同主族。

（1）判断A、B、C各为何种元素。A______________，B______________，C______________。 （2）用电子式表示元素原子之间可能构成的化合物的形成过程，并指出各自化学键的类型： ①A与B_______________________________、_____________________________________； ②A与C_______________________________；

③B与C_______________________________、______________________________________； ④A、B、C_____________________________。

6. （难）A物质常温下为固体，且有多种同素异形体。反应：

催化剂

①A(g)＋CH4(g) → B＋D；②D＋H2SO4（浓）→E＋A＋H2O；③E＋D→A＋H2O；

600℃

④D＋NaOH→F＋H2O；⑤B＋H2O→CO2+D；⑥B＋F→G。

上述六个未经配平的反应方程式中，D和E为气体，它们的分子形状都为V字形，但D中的杂化轨道

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为sp，而E中为sp，E和臭氧是等电子体；G为钠盐，其阴离子经过光衍射出构型为平面三角形。

A是________，B是________，D是_________，E是________，F是________，G是_________，G应






命名为____________。

7. （难）图表法、图象法是常用的科学研究方法。

Ⅰ．短周期某主族元素M的电离能情况如图A所示。则M元素位于周期表的第______族。



Ⅱ．图B是研究部分元素的氢化物的沸点变化规律的图像，折线c可以表达出第_____族元素氢化物的沸点的变化规律。不同同学对某主族元素氢化物的沸点的变化趋势画出了两条折线——折线a和折线b，你认为正确的是________，理由是_______________________________________________。

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