資源簡介 中小學教育資源及組卷應用平臺第26講 分子結構與性質【備考目標】 1.掌握價層電子對互斥模型和雜化軌道理論的內容并能用其推測簡單分子或離子的空間結構。2.掌握影響鍵角大小的因素并能作出規范描述。3.能根據給定的信息分析常見簡單分子的空間結構,能利用相關理論解釋簡單的共價分子的空間結構。4.能從微粒的空間排布及其相互作用的角度對生產、生活、科學研究中的簡單案例進行分析,舉例說明物質結構研究的應用價值。考點1 分子的空間結構1.價層電子對互斥模型(1)模型要點①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。②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)價層電子對數的確定方法①中心原子價層電子對數=σ鍵電子對數+中心原子上的孤電子對數。②σ鍵電子對數=中心原子結合的原子數;③中心原子上的孤電子對數=(a-xb)。其中:a是中心原子的價電子數(陽離子要減去電荷數、陰離子要加上電荷數);x是與中心原子結合的原子數;b是與中心原子結合的原子最多能接受的電子數,氫為1,其他原子等于“8-該原子的價電子數”。如NH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=(a-xb)=×(4-4×1)=0。(3)價層電子對互斥模型與ABn型粒子的空間結構價層電子對數 σ鍵電子對數 孤電子對數 VSEPR模型名稱 分子空間結構 實例2 2 0 直線形 直線形 CO23 3 0 平面三角形 平面三角形 BF32 1 V形 SO24 4 0 四面體形 正四面體形 CH43 1 三角錐形 NH32 2 V形 H2O[深化理解]①價層電子對互斥模型適用對象是ABn型的分子或離子。②價層電子對互斥模型說明的是價層電子對的空間結構,而分子的空間結構指的是成鍵電子對的空間結構,不包括孤電子對。當中心原子無孤電子對時,兩者的結構一致;當中心原子有孤電子對時,VSEPR模型略去孤電子對后的結構即為真實結構。2.雜化軌道理論(1)理論要點當原子成鍵時,原子的價電子軌道相互混雜,形成與原軌道數目相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數不同,軌道間的夾角不同,形成分子的空間結構不同。[注意] 并不是任意價電子軌道均能雜化,只有能量相近的軌道才能雜化(如2s、2p)。(2)雜化軌道的三種類型[注意] 雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子對,所以有關系式:雜化軌道的數目=中心原子的價層電子對數。(3)中心原子雜化類型與分子空間結構的判斷分子(A為中心原子) 中心原子孤電子對數 中心原子雜化方式 分子空間結構 示例AB2 0 sp 直線形 BeCl21 sp2 V形 SO22 sp3 V形 H2OAB3 0 sp2 平面三角形 BF31 sp3 三角錐形 NH3AB4 0 sp3 正四面體形 CH4[注意] 當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時,孤電子對對成鍵電子對的排斥作用,會使分子或離子的空間結構與雜化軌道的形狀有所不同。【深化拓展】 等電子體理論(1)等電子體的概念:化學通式相同且價電子總數相等的分子或離子具有相同的空間結構和相同的化學鍵類型等結構特征,這是等電子原理的基本觀點。(2)等電子原理的應用①判斷一些簡單分子或離子的空間結構。②利用等電子體在性質上的相似性制造新材料。③利用等電子原理針對某性質找等電子體。(3)常見的等電子體類型 實例 空間結構雙原子、10價電子 N2、CO、CN- 直線形三原子、16價電子 CO2、CS2、N2O、N、SCN- 直線形三原子、18價電子 NO、O3、SO2 V形【基點判斷】(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(√ )(2)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(× )(3)NH3分子為三角錐形,N原子發生sp2雜化(× )(4)只要分子空間結構為平面三角形,中心原子均為sp2雜化(√ )(5)中心原子是sp雜化的,其分子空間結構不一定為直線形(× )(6)價層電子對互斥模型中,π鍵電子對數不計入中心原子的價層電子對數(√ )題組練習一、價層電子對互斥模型、雜化軌道理論的理解應用1.根據價層電子對互斥模型填空:(1)OF2分子中,中心原子上的σ鍵電子對數為______,孤電子對數為______,價層電子對數為______,中心原子的雜化方式為______雜化,VSEPR模型為____________,分子的空間結構為____________。(2)BF3分子中,中心原子上的σ鍵電子對數為______,孤電子對數為______,價層電子對數為______,中心原子的雜化方式為______雜化,VSEPR模型為____________,分子的空間結構為____________。答案:(1)2 2 4 sp3 四面體形 V形(2)3 0 3 sp2 平面三角形 平面三角形2.試回答下列問題:Ⅰ.(1)利用價層電子對互斥模型推斷下列分子或離子的空間結構:SeO3____________;SCl2____________;NO____________;NO____________;HCHO______________;HCN____________。(2)利用價層電子對互斥模型推斷鍵角的大小:①甲醛中H—C—H的鍵角________120°(填“>”“<”或“=”,下同)。②SnBr2分子中Br—Sn—Br的鍵角______120°。③PCl3分子中,Cl—P—Cl的鍵角______109.5°。Ⅱ.已知下列微粒:①CH4 ②CH2===CH2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤NH ⑥BF3 ⑦H2O ⑧H2O2。試回答下列問題。(3)分子空間結構為正四面體形的是______(填序號,下同)。(4)中心原子為sp3雜化的是________,中心原子為sp2雜化的是________,中心原子為sp雜化的是________。解析: (1)SeO3中,Se的價層電子對數為×(6+0)=3,孤電子對數為0,SeO3為平面三角形;SCl2中,S的價層電子對數為×(6+2)=4,孤電子對數為2,SCl2為V形;NO中,N的價層電子對數為×(5-1)=2,孤電子對數為0,NO為直線形;NO中,N的價層電子對數為×(5+1)=3,孤電子對數為1,NO為V形;HCHO分子中有1個碳氧雙鍵,看作1對成鍵電子,2個C—H單鍵為2對成鍵電子,C原子的價層電子對數為3,且無孤電子對,所以HCHO分子的空間結構為平面三角形;HCN分子的結構式為H—C≡N,含有1個C≡N三鍵,看作1對成鍵電子,1個C—H單鍵為1對成鍵電子,故C原子的價層電子對數為2,且無孤電子對,所以HCN分子的空間結構為直線形。(2)①甲醛為平面形分子,由于C===O與C—H之間的排斥作用大于2個C—H之間的排斥作用,所以甲醛分子中C—H與C—H的夾角小于120°。②SnBr2分子中,Sn原子的價層電子對數目是=3,成鍵電子對數=2,孤電子對數=1,由于孤電子對與Sn—Br之間的排斥作用大于Sn—Br之間的排斥作用,故鍵角<120°。③PCl3分子中,P的價層電子對數為×(5+3)=4,含有1個孤電子對,由于孤電子對與P—Cl之間的排斥作用大于P—Cl間的排斥作用,所以Cl—P—Cl的鍵角小于109.5°。答案:(1)平面三角形 V形 直線形 V形 平面三角形 直線形(2)①< ②< ③< (3)①⑤(4)①④⑤⑦⑧ ②⑥ ③二、分子中心原子雜化類型的判斷(1)根據雜化軌道的空間分布構型判斷雜化軌道的空間分布構型 中心原子雜化類型四面體形 sp3平面三角形 sp2直線形 sp(2)根據雜化軌道之間的夾角判斷夾角為109°28′―→sp3雜化;夾角為120°―→sp2雜化;夾角為180°―→sp雜化。(3)根據中心原子的價層電子對數判斷中心原子的價層電子對數為4,是sp3雜化,為3是sp2雜化,為2是sp雜化。(4)根據分子或離子中有無π鍵及π鍵數目判斷沒有π鍵為sp3雜化,含一個π鍵為sp2雜化,含兩個π鍵為sp雜化。3.按要求回答下列問題。(1)CCH3OOH中C原子的雜化類型為______________。(2)圖(a)為S8的結構,其硫原子的雜化軌道類型為____________。(3)氣態三氧化硫以單分子形式存在,其分子的空間結構為________;固體三氧化硫中存在如圖(b)所示的三聚分子,該分子中S原子的雜化軌道類型為________。(4)COCl2分子的中心原子的雜化軌道類型為__________。(5)As4O6的分子結構如圖所示,其中As原子的雜化軌道類型為________。(6)AlH中,Al原子的雜化軌道類型為________。(7)BeCl2是共價分子,可以以單體、二聚體和多聚體形式存在。它們的結構簡式如下,請寫出單體、二聚體和多聚體中Be的雜化軌道類型:①Cl—Be—Cl:________。②:________。③:________。答案: (1)sp3、sp2 (2)sp3 (3)平面三角形 sp3 (4)sp2 (5)sp3 (6)sp3(7)①sp雜化 ②sp2雜化 ③sp3雜化考點2 分子結構與物質的性質1.分子的極性(1)非極性分子與極性分子項目 非極性分子 極性分子形成原因 正電中心和負電中心重合 正電中心和負電中心不重合存在的共價鍵 非極性鍵或極性鍵分子內原子排列 對稱 不對稱(2)鍵的極性對化學性質的影響酸性強弱 理論解釋三氟乙酸>三氯乙酸 氟的電負性大于氯的電負性,F—C的極性大于Cl—C的極性,使F3C—的極性大于Cl3C—的極性,導致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大,更易電離出氫離子三氯乙酸>二氯乙酸>氯乙酸 Cl3C—的極性>Cl2HC—的極性>ClH2C—的極性,極性越大,羧基中的羥基的極性就越大,越易電離出氫離子甲酸>乙酸>丙酸 烷基是推電子基團,烷基越長推電子效應越大,使羧基中的羥基的極性越小,羧酸的酸性越弱2.分子間作用力及其對物質性質的影響范德華力 氫鍵存在 分子間普遍存在 已經與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另外的電負性很大的原子之間特征 無方向性、無飽和性 具有一定的方向性和飽和性強度 共價鍵>氫鍵>范德華力影響其強度的因素 組成和結構相似的物質,相對分子質量越大,范德華力越大;分子的極性越大,范德華力越大 對于A—H…B,A、B的電負性越大,B的原子半徑越小,氫鍵鍵能越大對物質性質的影響 范德華力主要影響物質的物理性質,如熔、沸點等。范德華力越大,物質的熔、沸點越高 分子間氫鍵的存在,使物質的熔、沸點升高,在水中的溶解度增大;分子內氫鍵使物質的熔、沸點降低【提醒】 氫鍵的表示方法(以HF分子間氫鍵為例)3.溶解性(1)“相似相溶”的規律:非極性溶質一般能溶于非極性溶劑,極性溶質一般能溶于極性溶劑。若溶劑和溶質分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大。(2)隨著溶質分子中推電子基團的增大,溶質分子的極性變小,溶質在水中的溶解度減小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小。4.無機酸酸性比較無機含氧酸的通式可寫成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n值越大,R的正電性越高,使R—O—H中O的電子向R偏移,在水分子的作用下越易電離出H+,酸性越強,如酸性:HClO<HClO2<HClO3<HClO4。5.分子的手性(1)手性異構(對映異構):具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如同左手和右手一樣互為鏡像,卻在三維空間里不能疊合的現象。(2)手性分子:具有手性異構體的分子。(3)手性碳原子:在有機物分子中,連有4個不同基團或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子,如。【基點判斷】(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)以極性鍵結合起來的分子一定是極性分子(× )(2)BCl3與NCl3均為三角錐形,為極性分子(× )(3)F2的熔點、沸點比Cl2的低是因為F2分子間作用力較小(√ )(4)可燃冰(CH4·nH2O,6≤n≤8)中甲烷分子與水分子間形成了氫鍵(× )(5)氫鍵的存在一定能使物質的熔、沸點升高(× )(6)H2O比H2S穩定是因為水分子間存在氫鍵(× )(7)含—OH或—COOH的有機物一定均易溶于水,難溶于有機溶劑(× )題組練習一、共價鍵的極性與分子的極性1.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中:(1)以非極性鍵相結合的非極性分子是________。(2)以極性鍵相結合,具有直線形結構的非極性分子是________。(3)以極性鍵相結合,具有三角錐形結構的極性分子是________。(4)以極性鍵相結合,具有正四面體結構的非極性分子是________。(5)以極性鍵相結合,具有V形結構的極性分子是________。(6)以極性鍵相結合,而且分子極性最大的是________。答案:(1)N2 (2)CS2 (3)NH3 (4)CH4 (5)H2O (6)HF2.如圖所示是過氧化氫(H2O2)分子的空間結構示意圖。(1)寫出過氧化氫分子的電子式:________________________________。(2)下列關于過氧化氫的說法中正確的是________(填序號)。①分子中有極性鍵②分子中有非極性鍵③氧原子的軌道發生了sp2雜化④O—O共價鍵是p p σ鍵⑤分子是非極性分子(3)過氧化氫難溶于二硫化碳,主要原因是__________________________________;過氧化氫易溶于水,主要原因是_____________________________________________。解析:(2)在H—O—O—H分子中,H—O是極性鍵,O—O是非極性鍵。由于H2O2分子具有圖中所示的空間結構,所以H2O2分子是極性分子。借助H2O分子中氧原子發生的原子軌道雜化可知,H2O2分子中氧原子的原子軌道雜化方式是sp3,所以O—O共價鍵不是p p σ鍵。H—O—O—H分子中的O—H決定了H2O2分子之間存在氫鍵。(3)H2O2分子是極性分子,CS2分子是非極性分子,H2O2分子和CS2分子之間不能形成氫鍵,且H2O2和CS2不發生化學反應,所以過氧化氫難溶于二硫化碳,可用“相似相溶”原理解釋。H2O2分子和H2O分子中都含有O—H,所以H2O2分子與H2O分子之間可形成氫鍵,氫鍵的形成能增大物質的溶解度。答案:(1) (2)①②(3)H2O2分子是極性分子,CS2分子是非極性分子 H2O2分子與H2O分子都是極性分子,且二者之間能形成氫鍵二、范德華力、氫鍵對物質性質的影響3.有關分子的溶解性,解答下列各題:(1)ZnF2不溶于有機溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機溶劑,原因是________________________________________________________________________。(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都極易溶于水的原因是__________________________。答案:(1)ZnF2為離子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化學鍵以共價鍵為主,極性較小(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都是極性分子,且都能與H2O形成氫鍵4.有關分子的熔點、沸點,解答下列各題:(1)乙二胺分子(H2NCH2CH2NH2)中氮原子雜化類型為sp3,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是______________________________________________。(2)丙酸鈉(CH3CH2COONa)和氨基乙酸鈉均能水解,水解產物有丙酸(CH3CH2COOH)和氨基乙酸(H2NCH2COOH),常溫下丙酸為液體,而氨基乙酸為固體,主要原因是_____________________________________。(3)硝酸和尿素()的相對分子質量接近,但常溫下硝酸為揮發性液體,尿素為固體,請解釋原因:________________________________________________________________。(4)苯胺()與甲苯()的相對分子質量相近,但苯胺的熔點(-5.9 ℃)、沸點(184.4 ℃)分別高于甲苯的熔點(-95.0 ℃)、沸點(110.6 ℃),原因是________________________________________________________________________。(5)兩個甲酸分子通過氫鍵形成二聚體(含八元環),寫出二聚體結構簡式:____________________________。(6)如圖為S8的結構,其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多,主要原因為________________________________________________________________________。(7)在CO2低壓合成甲醇反應(CO2+3H2===CH3OH+H2O)所涉及的4種物質中,沸點從高到低的順序為________________,原因是______________________________________________________。答案:(1)乙二胺分子間可以形成氫鍵,三甲胺分子間不能形成氫鍵(2)羧基的存在使丙酸能形成分子間氫鍵,而氨基乙酸分子中,羧基和氨基均能形成分子間氫鍵(3)尿素分子間存在氫鍵,使其熔、沸點升高,而硝酸分子內存在氫鍵,使其熔、沸點降低(4)苯胺分子之間存在氫鍵(5)(6)S8相對分子質量大,分子間范德華力大(7)H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O與CH3OH均為極性分子,H2O分子間的氫鍵作用比甲醇分子間的強;CO2與H2均為非極性分子,CO2相對分子質量較大,范德華力較大三、手性碳原子的判斷5.維生素C的結構簡式是,它能防治壞血病,該分子中手性碳原子的數目為( )A.1 B.2 C.3 D.4解析:選B。該分子中屬于手性碳原子的是從左向右數第二、三號碳,它們均是連接四個不同原子或原子團的碳原子,所以含有2個手性碳原子。6.分子中有________個手性碳原子。答案:4【方法指導】 環上手性碳原子的判斷(1)該碳原子除了形成環之外連接兩個不同原子或基團,同時通過該碳原子的環無對稱面,如:(2)如果該碳原子連接多個環,通過該碳原子的環無對稱面,則有手性碳,如:考點3 配合物與超分子1.配位鍵成鍵原子一方(A)提供孤電子對,另一方(B)提供空軌道形成共價鍵。可表示為A―→B。2.配合物(1)概念:金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結合形成的化合物。(2)形成條件如[Cu(NH3)4](OH)2:[深化理解]配位鍵與普通共價鍵的異同①配位鍵實質上是一種特殊的共價鍵。②配位鍵與普通共價鍵只是在形成過程上有所不同。配位鍵的共用電子對由成鍵原子單方面提供,普通共價鍵的共用電子對則由成鍵原子雙方共同提供,但它們的實質是相同的,都是由成鍵原子雙方共用,如NH的結構式可表示為,習慣上也可表示為,在NH中4個N—H是完全等同的。3.超分子超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體,有的是有限的,有的是無限伸展的。(1)特征:分子識別、自組裝。(2)實例:分離C60和C70、冠醚識別堿金屬離子。[注意] ①超分子定義中的分子是廣義的,包括離子。②多數人認為,超分子內部分子之間通過非共價鍵相結合,包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。【基點判斷】(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)配位鍵實質上是一種特殊的共價鍵(√ )(2)提供孤電子對的微粒既可以是分子,也可以是離子(√ )(3)有配位鍵的化合物就是配位化合物(× )(4)配位化合物都很穩定(× )(5)配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl-均可與AgNO3反應生成AgCl沉淀(× )(6)Ni(CO)4是配合物,它是由中心原子與配體構成的(√ )題組練習一、認識配位鍵、配合物1.(人教選擇性必修2 P100T2)向盛有硫酸銅溶液的試管里加入氨水,首先形成難溶物,繼續添加氨水,難溶物溶解得到深藍色的透明溶液。下列對此現象的說法中,正確的是( )A.反應后溶液中沒有沉淀,所以反應前后Cu2+的濃度不變B.沉淀溶解后,將生成深藍色的配離子[Cu(NH3)4]2+C.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+給出孤電子對,NH3提供空軌道D.向反應后的溶液中加入乙醇,溶液沒有發生任何變化,因為[Cu(NH3)4]2+不與乙醇發生反應解析:選B。反應后溶液中存在配離子[Cu(NH3)4]2+,A錯誤;在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供空軌道,NH3中的N提供孤電子對,C項錯誤;向反應后的溶液中加入乙醇,析出深藍色晶體,D項錯誤。2.(2023·山東青島期末)Fe3+由于核外有空的d軌道,可與一些配體形成配位數為6的配離子。某同學將淡紫色的Fe(NO3)3·9H2O晶體溶于水后再依次加入KSCN和NaF,發現溶液出現下列變化:已知:[Fe(H2O)6]3+為淺紫色,[Fe(SCN)6]3-為紅色,[FeF6]3-為無色。下列說法錯誤的是( )A.溶液Ⅰ呈黃色,可能是因為Fe3+水解生成Fe(OH)3所致B.SCN-與Fe3+形成配位鍵時,S原子提供孤電子對C.溶液Ⅱ、Ⅲ現象說明與Fe3+配位F-強于SCN-D.由于鐵灼燒時無焰色且不會產生發射光譜,故焰色試驗中可用鐵絲替代鉑絲解析:選D。[Fe(H2O)6]3+為淺紫色,將Fe(NO3)3·9H2O晶體溶于水后溶液不是淺紫色而是黃色,是Fe3+水解生成Fe(OH)3,紅褐色與紫色共同作用所致,A正確;SCN-中S、 N都含有孤電子對,S的電負性弱于N,所以SCN-與Fe3+形成配位鍵時,S原子提供孤電子對,B正確;溶液Ⅱ中加入NaF后溶液由紅色變為無色,[Fe(SCN)6]3-變為[FeF6]3-,SCN-與Fe3+形成的配位鍵強度不及F-與Fe3+形成的配位鍵強度,C正確;鐵灼燒時產生發射光譜,無特殊焰色,所以焰色試驗中可用無銹鐵絲替代鉑絲,D錯誤。3.分析解釋下列問題。(1)Co2+在水溶液中以[Co(H2O)6]2+存在。向含Co2+的溶液中加入過量氨水可生成更穩定的[Co(NH3)6]2+,其原因是_______________________________________________________________________________。(2)NH3容易與Cu2+形成配離子,但NF3不易與Cu2+形成配離子,其原因是________________________________________________________________________。(3)氟硼酸(HBF4,屬于強酸)常用于替代濃硫酸作鉛蓄電池的電解質溶液,可由HF和BF3合成,從化學鍵形成角度分析HF與BF3能化合的原因:______________________________________。(4)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機化合物。乙二胺能與Mg2+、Cu2+等金屬離子形成穩定環狀離子,其原因是_____________________________________________________________,其中與乙二胺形成的化合物穩定性相對較高的是________(填“Mg2+”或“Cu2+”)。(5)在實驗室不適宜用可溶性鋅鹽與氨水反應制備氫氧化鋅的原因:________________________________________________________________________。(6)已知硼酸(H3BO3)是一元酸,解釋其原因:____________________________________。(7)CO為配合物中常見的配體。CO作配體時,提供孤電子對的通常是C原子而不是O原子,其原因是___________________________________________________________。答案:(1)N元素的電負性比O元素的電負性小,N原子提供孤電子對的傾向更大,與Co2+形成的配位鍵更強(2)F的電負性比N大,N—F鍵的成鍵電子對向F偏移,導致NF3中N原子核對其孤電子對的吸引力增強,難以形成配位鍵(3)HF分子中F原子有孤電子對,而BF3分子中B原子有空軌道,二者可形成配位鍵(4)乙二胺的兩個N提供孤電子對與金屬離子形成配位鍵 Cu2+(5)可溶性鋅鹽與氨水反應產生的氫氧化鋅會溶于過量的氨水中,生成[Zn(NH3)4]2+,氨水的量不易控制(6)H3BO3與一個水分子可形成配位鍵,產生[B(OH)4]-和一個H+(7)C元素電負性比O元素小,C原子提供孤電子對的傾向更大,更易形成配位鍵二、超分子4.(2023·河北唐山三模)我國科學家發現“杯酚”能與C60形成超分子,從而識別C60和C70,下列說法錯誤的是( )A.“杯酚”能與C60形成分子間作用力 B.操作①是過濾;操作③是蒸餾C.上述方法能實現C60與C70分離 D.溶劑甲苯屬于極性分子,而氯仿屬于非極性分子解析:選D。“杯酚”能與C60通過形成分子間作用力而形成超分子,A正確;操作①得到溶于甲苯的C70和不溶于甲苯的超分子,是過濾,操作③得到易揮發的氯仿,為蒸餾操作,B正確;根據信息,通過操作①能實現C60與C70分離,C正確;氯仿不是正四面體結構,是極性分子,苯是非極性分子,而苯分子的一個H原子被甲基取代后形成的甲苯為極性分子,D錯誤。5.(2023·湖北華中師大一附中模擬)分子之間可通過空間結構和作用力協同產生某種選擇性,從而實現分子識別。下圖是一種分子梭,在鏈狀分子A上有兩個不同的識別位點。下列說法錯誤的是( )A.分子B含有醚鍵,屬于冠醚,可以與分子A形成超分子B.在堿性情況下,環狀分子B與帶有正電荷的位點1的相互作用較強C.在分子B上引入某些基團后可攜帶其他離子,通過識別位點實現離子轉運D.通過加入酸、堿或鹽,均能實現分子梭在兩個不同狀態之間的切換解析:選D。由題可知,在酸性條件下,分子A中位點2的烷胺基結合H+而帶正電荷,與環狀分子B的作用力增強;在堿性條件下,環狀分子B與帶有正電荷的位點1的相互作用較強。因此,通過加入酸或堿,可以實現分子梭在兩個不同狀態之間的切換。分子B含有醚鍵,根據B的結構可知B屬于冠醚,可以與分子A形成超分子,A正確;在堿性條件下,環狀分子B與帶有正電荷的位點1的相互作用較強,B正確;B屬于冠醚,在分子B上引入某些基團后可攜帶其他離子,通過識別位點實現離子轉運,C正確;通過加入酸、堿,能實現分子梭在兩個不同狀態之間的切換,加入鹽不一定能使實現分子梭在兩個不同狀態之間的切換,D錯誤。考點4 分子中鍵角大小的判斷分子中鍵角大小的判斷(1)雜化軌道類型不同:sp>sp2>sp3。(2)雜化軌道類型相同①孤電子對數越多,鍵角越小,如H2O②孤電子對數相同,中心原子的電負性越大,鍵角越大,如H2O>H2S。③孤電子對數相同,中心原子相同,配位原子電負性越大,鍵角越小,如NF3(3)在同一分子中,π鍵電子斥力大,鍵角大。一、價層電子對結構(或中心原子雜化方式)相同,看電子對間的斥力例1.(2022·湖南高考節選)比較鍵角大小:氣態SeO3分子________SeO(填“>”“<”或“=”),原因是________________________________________________________________。答案:> SeO3中硒原子的價層電子對數為3,孤電子對數為0,分子的空間結構為平面三角形,鍵角為120°,SeO中硒原子的價層電子對數為4,孤電子對數為1,離子的空間結構為三角錐形,鍵角小于120°【對點練】 1.(2022·北京高考節選)比較SO和H2O分子中的鍵角大小并給出相應解釋:________________________________________________________________________。答案:SO的鍵角大于H2O,SO、H2O均為sp3雜化,SO中S原子孤電子對數為0,H2O中O原子孤電子對數為2,由于孤電子對對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對之間的斥力,故SO的鍵角大于H2O2.在分子中,鍵角∠HCO______(填“>”“<”或“=”)∠HCH。理由是________________________________________________________________________。答案:> π鍵斥力大于σ鍵斥力3.(2021·全國卷乙節選)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結構和相應的鍵角如圖所示。PH3中P的雜化類型是______。H2O的鍵角小于NH3的,分析原因________________________________________________________________________。答案:sp3 H2O、NH3均為sp3雜化,中心原子的孤電子對數分別為2、1,由于孤電子對對成鍵電子對的斥力大于成鍵電子對對成鍵電子對的斥力,因此孤電子對數越多,鍵角越小4.NH中H—N—H的鍵角比NH3中H—N—H的鍵角________(填“大”或“小”),原因是________________________________________________________________________。答案:大 NH中氮原子上均為成鍵電子,而NH3分子中的氮原子上有一個孤電子對,孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力強于成鍵電子對和成鍵電子對之間的排斥力,導致NH中H—N—H的鍵角比NH3中大二、價層電子對結構(或中心原子雜化方式)不相同,優先看雜化方式例2.Si與C元素位于同一主族,SiO2鍵角小于CO2的原因是________________________________________________________________________。答案:SiO2中Si原子采取sp3雜化,鍵角為109°28′;CO2中C原子采取sp雜化,鍵角為180°【對點練】 5.比較下列分子或離子中的鍵角大小(填“>”“<”或“=”):(1)H2O________CS2,原因是______________________________________________。(2)SO3______SO;BF3______NCl3。答案:(1)< H2O中O原子采取sp3雜化,分子空間結構為V形,鍵角約為105°;CS2中C原子采取sp雜化,鍵角為180° (2)> >6.H3BO3分子中的O—B—O的鍵角______(填“大于”“等于”或“小于”)BH中的H—B—H的鍵角,判斷依據是_______________________________________________________。答案:大于 H3BO3分子中的B采取sp2雜化,而BH中的B采取sp3雜化,二者都不含孤電子對,sp2雜化形成的鍵角大于sp3雜化7.SeO中O—Se—O的鍵角比SeO3的鍵角________(填“大”或“小”),原因是________________________________________________________________________。答案:小 SeO中Se原子采取sp3雜化,鍵角為109°28′,SeO3中Se原子采取sp2雜化,鍵角為120°三、空間結構相同,中心原子或配位原子相同,看中心原子或配位原子的電負性例3.AC3與BC3,若電負性:A>B,則鍵角:AC3________BC3。原因:________________________________________________________________________。答案:> 中心原子的電負性越大,成鍵電子對離中心原子越近,斥力越大,鍵角也越大【對點練】 8.AB3與AC3,若電負性:B>A>C,則鍵角:AB3________AC3。原因為________________________________________________________________________。答案:< 電負性:B>A>C,在AB3中成鍵電子對離中心原子較遠,斥力較小,因而鍵角較小9.①NH3的鍵角________PH3的鍵角,原因是__________________________________________。②NF3的鍵角________NH3的鍵角,理由是_______________________________________。答案:①> 中心原子的電負性N強于P,中心原子的電負性越大,成鍵電子對離中心原子越近,斥力越大,鍵角也越大 ②< F的電負性比H大,NF3中成鍵電子對離中心原子較遠,斥力較小,因而鍵角也較小高考真題1.(2024·甘肅卷,13,3分)溫室氣體N2O在催化劑作用下可分解為O2和N2,也可作為氧化劑氧化苯制苯酚。下列說法錯誤的是( )A.原子半徑:OC.在水中的溶解度:苯<苯酚 D.苯和苯酚中C的雜化方式相同答案:B解析:A項, C 、N 、O都是第二周期的元素,其原子序數依次遞增;同一周期的元素,從左到右原子半徑依次減小,因此,原子半徑從小到大的順序為O2.(2024·湖北卷,12,3分) O2在超高壓下轉化為平行六面體的O8分子(如圖)。下列說法錯誤的是( )A.O2和O8互為同素異形體 B.O8中存在不同的氧氧鍵C.O2轉化為O8是熵減反應 D.常壓低溫下O8能穩定存在答案:D解析:A項,O2和O8是O元素形成的不同單質,兩者互為同素異形體,A正確;B項,O8分子為平行六面體,由其結構知,O8中存在兩種氧氧鍵:上下底面中的氧氧鍵、上下底面間的氧氧鍵,B正確;C項,O2轉化為O8可表示為4O2O8,氣體分子數減少,故O2轉化為O8是熵減反應,C正確;D項,O2在超高壓下轉化成O8,則在常壓低溫下O8會轉化成O2,不能穩定存在,D錯誤;故選D。3.(2024·甘肅卷,14,3分)溫室氣體N2O在催化劑作用下可分解為O2和N2,也可作為氧化劑氧化苯制苯酚。下列說法錯誤的是( )A.相同條件下N2比O2穩定 B.N2O與NO2+的空間構型相同C.N2O中鍵比鍵更易斷裂 D.N2O中鍵和大鍵的數目不相等答案:D解析:A項,N2分子中存在的N≡N,O2分子中雖然也存在叁鍵,但是其鍵能小于N≡N,因此,相同條件下N2比O2穩定,A正確;B項,N2O與NO2+均為CO2的等電子體,故其均為直線形分子,兩者空間構型相同,B正確;C項,N2O的中心原子是N,其在催化劑作用下可分解為O2和N2,說明N2O中N-O鍵比N-N鍵更易斷裂,C正確;D項,N2O中σ鍵和大π鍵的數目均為2,因此,σ鍵和大π鍵的數目相等,D不正確;故選D。4.(2024·湖北卷,5,3分)基本概念和理論是化學思維基石。下列敘述錯誤的是( )A.理論認為模型與分子的空間結構相同B.元素性質隨著原子序數遞增而呈周期性變化的規律稱為元素周期律C.泡利原理認為一個原子軌道內最多只能容納兩個自旋相反的電子D.sp3雜化軌道由1個s軌道和3個p軌道混雜而成答案:A解析:A項,VSEPR模型是價層電子對的空間結構模型,而分子的空間結構指的是成鍵電子對的空間結構,不包括孤電子對,當中心原子無孤電子對時,兩者空間結構相同,當中心原子有孤電子對時,兩者空間結構不同,A錯誤;B項,元素的性質隨著原子序數的遞增而呈現周期性的變化,這一規律叫元素周期律,元素性質的周期性的變化是元素原子的核外電子排布周期性變化的必然結果,B正確;C項,在一個原子軌道里,最多只能容納2個電子,它們的自旋相反,這個原理被稱為泡利原理,C正確;D項,1個s軌道和3個p軌道混雜形成4個能量相同、方向不同的軌道,稱為sp3雜化軌道,D正確;故選A。5.(2024·河北卷,9,3分)NH4ClO4是火箭固體燃料重要的氧載體,與某些易燃物作用可全部生成氣態產物,如:NH4ClO4+2C=NH3↑+2CO2↑+ HCl↑。下列有關化學用語或表述正確的是( )A.HCl的形成過程可表示為B.NH4ClO4中的陰、陽離子有相同的VSEPR模型和空間結構C.在C60、石墨、金剛石中,碳原子有sp、sp2和sp3三種雜化方式D.NH3和CO2都能作制冷劑是因為它們有相同類型的分子間作用力答案:B解析:A項,HCl是共價化合物,其電子式為,HCl的形成過程可表示為,故A錯誤;B項,NH4ClO4中NH4+的中心N原子孤電子對數為,價層電子對數為4,ClO4-的中心Cl原子孤電子對數為,價層電子對數為4,則二者的VSEPR模型和空間結構均為正四面體形,故B正確;C項,C60、石墨、金剛石中碳原子的雜化方式分別為sp2、sp2、sp3,共有2種雜化方式,故C錯誤;D項,NH3易液化,其氣化時吸收熱量,可作制冷劑,干冰易升華,升華時吸收熱量,也可作制冷劑,NH3分子間作用力為氫鍵和范德華力,CO2分子間僅存在范德華力,故D錯誤;故選B。6.(2024·浙江6月卷,14,3分)Si5Cl10中的Si原子均通過sp3雜化軌道成鍵,與NaOH溶液反應Si元素均轉化成Na2SiO3。下列說法不正確的是( )A.Si5Cl10分子結構可能是 B.Si5Cl10與水反應可生成一種強酸C.Si5Cl10與NaOH溶液反應會產生H2 D.Si5Cl10沸點低于相同結構的Si5Br10答案:A解析:A項,該結構中,如圖所示的兩個Cl,Cl最外層有7個電子,形成了兩個共價鍵,因此其中1個應為配位鍵,而Si不具備空軌道來接受孤電子對,因此結構是錯誤的,故A錯誤;B項,Si5Cl10與水反應可生成HCl,HCl是一種強酸,故B正確;C項,Si5Cl10與NaOH溶液反應Si元素均轉化成Na2SiO3,Si的化合價升高,根據得失電子守恒可知,H元素的化合價降低,會有H2生成,故C正確;D項,Si5Br10的相對分子質量大于Si5Cl10,因此Si5Br10的范德華力更大,沸點更高,故D正確;故選A。7.(2024·山東卷,9,2分)由O、F、I組成化學式為IOF2的化合物,能體現其成鍵結構的片段如圖所示。下列說法正確的是( )A.圖中O代表F原子 B.該化合物中存在過氧鍵C.該化合物中I原子存在孤對電子 D.該化合物中所有碘氧鍵鍵長相等答案:C解析:由圖中信息可知,白色的小球可形成2個共價鍵,灰色的小球只形成1個共價鍵,黑色的大球形成了4個共價鍵,根據O、F、I的電負性大小(F最大、I最小)及其價電子數可以判斷,白色的小球代表O原子、灰色的小球代表F原子,黑色的大球代表I原子。A項,圖中O(白色的小球)代表O原子,灰色的小球代表F原子,A不正確;B項,根據該化合物結構片斷可知,每個I原子與3個O原子形成共價鍵,根據均攤法可以判斷必須有2個O原子分別與2個I原子成鍵,才能確定該化合物化學式為IOF2,因此,該化合物中不存在過氧鍵,B不正確;C項,I原子的價電子數為7,該化合物中F元素的化合價為-1,O元素的化合價為-2,則I元素的化合價為+5,據此可以判斷每I原子與其他原子形成3個單鍵和1個雙鍵,I原子的價電子數不等于其形成共價鍵的數目,因此,該化合物中I原子存在孤對電子,C正確;D項,該化合物中既存在I—O單鍵,又存在I=O雙鍵,單鍵和雙鍵的鍵長是不相等的,因此,該化合物中所有碘氧鍵鍵長不相等,D不正確;故選C。8.(2024·湖南卷,9,3分)通過理論計算方法優化了P和Q的分子結構,P和Q呈平面六元并環結構,原子的連接方式如圖所示,下列說法錯誤的是( )A.P為非極性分子,Q為極性分子 B. 第一電離能:BC.1mol P和1mol Q所含電子數目相等 D. P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化答案:A解析:A項,由所給分子結構圖,P和Q分子都滿足對稱,正負電荷重心重合,都是非極性分子,A錯誤;B項,同周期元素,從左到右第一電離能呈增大趨勢,氮原子的2p軌道為穩定的半充滿結構,第一電離能大于相鄰元素,則第一電離能由小到大的順序為B9.(2024·遼吉黑卷,9,3分)環六糊精(D-吡喃葡萄糖縮合物)具有空腔結構,腔內極性較小,腔外極性較大,可包合某些分子形成超分子。圖1、圖2和圖3分別表示環六糊精結構、超分子示意圖及相關應用。下列說法錯誤的是( )A.環六糊精屬于寡糖B.非極性分子均可被環六糊精包合形成超分子C.圖2中甲氧基對位暴露在反應環境中D.可用萃取法分離環六糊精和氯代苯甲醚答案:B解析:A項,1mol糖水解后能產生2~10mol單糖的糖稱為寡糖或者低聚糖,環六糊精是葡萄糖的縮合物,屬于寡糖,A正確;B項,要和環六糊精形成超分子,該分子的直徑必須要匹配環六糊精的空腔尺寸,故不是所有的非極性分子都可以被環六糊精包含形成超分子,B錯誤;C項,由于環六糊精腔內極性小,可以將苯環包含在其中,腔外極性大,故將極性基團甲氧基暴露在反應環境中,C正確;D項,環六糊精空腔外有多個羥基,可以和水形成分子間氫鍵,故環六糊精能溶解在水中,而氯代苯甲醚不溶于水,所以可以選擇水作為萃取劑分離環六糊精和氯代苯甲醚,D正確;故選B。10.(2024·湖北卷,15,3分)科學家合成了一種如圖所示的納米“分子客車”,能裝載多種稠環芳香烴。三種芳烴與“分子客車”的結合常數(值越大越穩定)見表。下列說法錯誤的是( )芳烴 芘 并四苯 蒄結構結合常數 385 3764 176000A.芳烴與“分子客車”可通過分子間相互作用形成超分子B.并四苯直立裝載與平躺裝載的穩定性基本相同C.從分子大小適配看“分子客車”可裝載2個芘D.芳烴π電子數越多越有利于和“分子客車”的結合答案:B解析:A項,“分子客車”能裝載多種稠環芳香烴,故芳烴與“分子客車”通過分子間作用力形成分子聚集體——超分子,A正確;B項,“分子客車”的長為2.2nm、高為0.7nm,從長的方向觀察,有與并四苯分子適配的結構,從高的方向觀察則缺少合適結構,故平躺裝載的穩定性大于直立裝載的穩定性,B錯誤;C項,芘與“分子客車”中中間部分結構大小適配,故從分子大小適配看“分子客車”可裝載2個芘,C正確;D項,芘、并四苯、蒄中π電子數逐漸增多,與“分子客車”的結合常數逐漸增大,而結合常數越大越穩定,故芳烴π電子數越多越有利于和“分子客車”結合,D正確;故選B。11.(2023·全國卷甲節選)將酞菁 鈷酞菁 三氯化鋁復合嵌接在碳納米管上,制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。回答下列問題:(2)酞菁和鈷酞菁的分子結構如圖2所示。酞菁分子中所有原子共平面,其中p軌道能提供一對電子的N原子是________(填圖2酞菁中N原子的序號)。鈷酞菁分子中,鈷離子的化合價為________,氮原子提供孤對電子與鈷離子形成________鍵。(3)氣態AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在,其空間結構如圖3a所示,二聚體中Al的軌道雜化類型為________。AlF3的熔點為1 090 ℃,遠高于AlCl3的192 ℃,由此可以判斷鋁氟之間的化學鍵為________鍵。解析:(2)由題目信息可知,酞菁分子中所有原子共平面,則酞菁分子中的三種N原子的雜化方式均為sp 2雜化,其中③號N原子分別與2個碳原子和1個氫原子形成σ鍵,剩下一對電子未參與p軌道的雜化,參與形成了大π鍵,而①②號N原子的雜化方式均為sp 2雜化,孤電子對參與雜化,孤電子對為sp 2雜化軌道的電子,剩余一個單電子參與形成大π鍵,故③號N原子的p軌道能提供一對電子。根據題圖2可知,由酞菁分子形成配合物鈷酞菁時,酞菁分子中失去了兩個帶正電荷的H原子,使③號N原子各帶一個單位負電荷,為保證鈷酞菁整體呈現電中性,則應該是+2價鈷離子與之配合形成鈷酞菁分子;在鈷酞菁分子中氮原子作為配位原子提供孤電子對與鈷離子形成配位鍵。(3)根據AlCl3形成的二聚體結構,可知每個Al和4個Cl成鍵,雜化軌道類型為sp3雜化。AlF3的熔點遠高于AlCl3,則AlF3為離子晶體,鋁氟之間形成的是離子鍵。答案:(2)③ +2價 配位 (3)sp3雜化 離子12.(2023·全國卷乙節選)中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發現火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列問題:已知一些物質的熔點數據如下表:物質 熔點/℃NaCl 800.7SiCl4 -68.8GeCl4 -51.5SnCl4 -34.1Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點明顯高于SiCl4,原因是________________________________________________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點變化趨勢及其原因________________________________________________________________________。SiCl4的空間結構為____________,其中Si的軌道雜化形式為________。解析:由表中數據可知,NaCl是離子晶體(熔化時離子鍵被破壞),SiCl4是分子晶體(熔化時分子間作用力被破壞),離子鍵強度遠大于分子間作用力,故NaCl熔點明顯高于SiCl4。分子晶體的相對分子質量越大,分子間作用力越強,熔點越高。SiCl4分子結構中,1個Si與周圍的4個Cl形成正四面體結構,中心原子Si采用sp3雜化。答案:NaCl是離子晶體,SiCl4是分子晶體,NaCl中離子鍵強度遠大于SiCl4分子間作用力 SiCl4、GeCl4、SnCl4的熔點依次升高,因為三者均為分子晶體,結構相似,相對分子質量依次增大,分子間作用力逐漸增強 正四面體形 sp313.按要求填空。(1)(2021·山東高考節選)CH3OH為________分子(填“極性”或“非極性”)。(2)(2021·山東高考節選)N2H4的沸點______(填“高于”或“低于”)(CH3)2NNH2。(3)(2022·湖南高考節選)中的手性碳原子個數為________。(4)(2021·山東高考節選)OF2的熔、沸點________(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是________________________________________________________________________。(5)(2022·湖北高考節選)磷酰三疊氮是一種高能分子,結構簡式為O===P(N3)3。該分子為________(填“極性”或“非極性”)分子。(6)(2022·北京高考節選)高分子Y[]中________(填“存在”或“不存在”)氫鍵。(7)(2022·山東高考節選)已知吡啶中含有與苯類似的大π鍵。在水中的溶解度,吡啶()遠大于苯,主要原因是___________________________________________________________。(8)(2023·北京高考節選)S2O可看作是SO中的一個O原子被S原子取代的產物。浸金時,S2O作為配體可提供孤電子對與Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分別判斷S2O中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并說明理由:________________________________________________。答案:(1)極性 (2)高于 (3)1 (4)低于 OF2和Cl2O都是分子晶體,結構相似,Cl2O的相對分子質量大,Cl2O的熔、沸點高 (5)極性 (6)存在(7)吡啶能與H2O分子形成分子間氫鍵;吡啶和H2O均為極性分子,相似相溶,而苯為非極性分子(8)S2O中的中心原子S的價層電子對數為4,無孤電子對,不能做配位原子;端基S原子含有孤電子對,能做配位原子鞏固練習一、選擇題(每題5分,共10題,共50分)1.(2023·北京人大附中期中)下列化學用語或圖示正確的是( )A.NH3和NH的VSEPR模型和空間結構均一致B.SO的VSEPR模型:C.丙酮()分子中C原子的雜化類型均是sp2D.HCl分子中σ鍵的形成:解析:選D。NH3和NH中的N原子價層電子對數均為4,VSEPR模型均為正四面體形,但NH3中N原子存在一個孤電子對,其空間結構為三角錐形,NH中N原子無孤電子對,空間結構為正四面體形,兩者空間結構不同,A錯誤;SO中的S原子價層電子對數為:=4,VSEPR模型為正四面體形,B錯誤;丙酮()分子中C原子的雜化類型有sp2、sp3兩種,C錯誤;HCl分子中σ鍵是由H的s軌道(球形)和Cl原子的p軌道(啞鈴形)頭碰頭結合形成,D正確。2.(2024·黑龍江大慶模擬)比較SO2、SO、SO3和SO的鍵角大小,下列排序正確的是( )A.SO>SO2=SO>SO3 B.SO2>SO3>SO>SOC.SO3>SO>SO>SO2 D.SO3>SO2>SO>SO解析:選D。SO2的中心原子S原子的價層電子對數為2+=3,為sp2雜化,存在1個孤電子對;SO3的中心原子S原子的價層電子對數為3+=3,為sp2雜化,無孤電子對;孤電子對與成鍵電子對之間的斥力大于成鍵電子對之間的斥力,則鍵角SO3>SO2。SO的中心原子S原子的價層電子對數為3+=4,為sp3雜化,存在1個孤電子對;SO的中心原子S原子的價層電子對數為4+=4,為sp3雜化,無孤電子對,則鍵角SO>SO。鍵角大小順序為:SO3>SO2>SO>SO。3.(2023·江西廬山一中期中)科學家發現電極界面的路易斯加合物的形成和解離如圖所示。下列敘述錯誤的是( )A.甲、乙分子中N原子雜化類型不同B.上述物質所含元素中,氟元素電負性最大C.基態Li+的電子云輪廓圖為球形D.BF的VSEPR模型和空間結構相同解析:選A。甲、乙中N均為sp2雜化,雜化方式相同,A符合題意;同周期主族元素從左向右,元素的電負性逐漸增大,同主族元素從下到上,電負性增大,則上述物質所含元素中,氟元素電負性最大,B不符合題意;基態Li+電子排布式為1s2,s的電子云輪廓圖為球形,C不符合題意;BF中B為sp3雜化,無孤電子對,VSEPR模型和空間結構都是正四面體,D不符合題意。4.下列各項比較中前者高于(或大于或強于)后者的是( )A.戊醇和乙醇在水中的溶解度B.CH3CH2CH2COOH的酸性和CH3COOH的酸性C.SO2Cl2分子中的Cl—S—Cl鍵角和SO2F2分子中的F—S—F鍵角D.鄰羥基苯甲醛()的沸點和對羥基苯甲醛()的沸點解析:選C。由于乙醇中羥基與水分子中羥基相近,能形成分子間氫鍵,故能與水以任意比互溶,而戊醇中的烴基較大,其中羥基跟水分子的羥基的相似因素小得多,導致其在水中溶解度明顯減小,即戊醇和乙醇在水中的溶解度前者小于后者,A不合題意;烷基為推電子基團,烷基越長推電子效應越大,使得羧基中的羥基的極性越小,羧酸的酸性越弱,故CH3CH2CH2COOH的酸性和CH3COOH的酸性前者小于后者,B不合題意; SO2Cl2分子和SO2F2分子中硫原子均無孤電子對,所以分子結構均為四面體,F原子的得電子能力大于氯原子,SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F,C符合題意;由于鄰羥基苯甲醛能形成分子內氫鍵,導致其沸點降低,而對羥基苯甲醛形成分子間氫鍵,導致其沸點升高,故鄰羥基苯甲醛的沸點低于對羥基苯甲醛的沸點,D不合題意。5.(2023·北京海淀二模)結合下表中數據,判斷下列說法不正確的是(氫鍵鍵長定義為X—H…Y的長度)( )微粒間作用 鍵能/(kJ·mol-1) 鍵長/pm晶體SiO2中Si—O 452 162晶體Si中Si—Si 222 235H2O中O—H 463 96H2O中O—H…O 18.8 276C2H5OH中O—H…O 25.9 266A.依據鍵長:Si—Si>Si—O,推測原子半徑:Si>OB.依據鍵能:O—H>Si—O,推測沸點:H2O>SiO2C.依據鍵長,推測水分子間O…H距離大于分子內O—H鍵長D.依據氫鍵鍵能及沸點,推測等物質的量的水或乙醇中,水中氫鍵數目多解析:選B。原子半徑越大,鍵長越長,A正確;水為分子晶體,沸點高與分子間氫鍵有關,B錯誤;根據水分子間O…H—O和O—H的鍵長判斷,C正確;氫鍵鍵能H2OC2H5OH,說明水中氫鍵數目多,D正確。6.(2023·安徽淮南模擬)籠狀分子可以識別不同類型的陰離子,通過超分子作用,將許多熱力學不穩定的產物加以穩定,一種籠狀分子如圖所示,可以同時識別溴離子、氯離子、硝酸根離子等,下列說法正確的是( )A.碳原子采用的雜化方式為sp、sp2、sp3B.該分子中N—H的H可以和NO形成氫鍵將其識別C.C—H鍵的極性大于N—H鍵的極性D.基態N原子的價電子中不同形狀的原子軌道中的電子數相等解析:選B。分子內的碳原子有單鍵、有雙鍵、還有苯環,不存在三鍵,則碳原子采用的雜化方式為sp3、sp2,沒有sp,A錯誤;從形成氫鍵的條件看,該分子中N—H的H可以和NO形成氫鍵,B正確;N元素的電負性大于C,則C—H鍵的極性小于N—H鍵的極性,C錯誤;s軌道呈球形、p軌道呈啞鈴形,基態N原子價電子排布式為:2s22p3,則不同形狀的原子軌道中的電子數不相等,D錯誤。7.(2022·山東聊城三模)乙腈(CH3CN)在酸性條件下水解,CH3CN+H++2H2O―→CH3COOH+NH。下列說法錯誤的是( )A.CH3CN、CH3COOH都是極性分子 B.鍵角:NHC.CH3COOH的酸性比ClCH2COOH的弱 D.反應中部分碳原子的雜化方式發生了改變解析:選B。NH中,含0個孤電子對,氨氣分子中含1個孤電子對,NH含2個孤電子對,含有孤電子對越多,分子中的鍵角越小,所以鍵角大小關系NH>NH3>NH,B錯誤;CH3CN中甲基上的碳原子形成4個單鍵,是sp3雜化,—CN形成一個單鍵和一個碳氮三鍵,是sp雜化,CH3COOH中甲基上的碳原子形成4個單鍵,是sp3雜化,羧基上的碳原子形成1個碳氧雙鍵、2個單鍵,是sp2雜化,反應中碳原子的sp雜化變成sp2雜化,D正確。8.(2022·湖南永州一中二模)X、Y、Z為同一周期的短周期非金屬元素,由X、Y、Z及碳、氫元素組成的離子液體能很好地溶解纖維素,其結構如圖所示。下列說法正確的是( )A.原子半徑:X>Y>ZB.簡單氫化物的鍵角:X>YC.該離子液體能溶解纖維素與氫鍵有關D.同周期中第一電離能大于Y的元素有5種解析:選C。X、Y、Z為同一周期的短周期非金屬元素,由結構圖可知,Y得一個電子后能形成4個共價鍵,Y為B;X能形成3個共價鍵,失去一個電子后能形成4個共價鍵,X為N;Z能形成一個共價鍵,Z為F。X為N,簡單氫化物為NH3,中心原子為sp3雜化,Y為B,簡單氫化物為BH3,中心原子為sp2雜化,簡單氫化物的鍵角Y>X,B錯誤;纖維素的分子式為(C6H10O5)n,分子中含羥基,N、O、F的電負性強,該離子液體能溶解纖維素與氫鍵有關,C正確;同一周期元素從左向右第一電離能呈增大趨勢,第ⅡA族和第ⅤA族最外能級電子分別處于全滿和半滿狀態,較穩定,第一電離能比同周期相鄰元素第一電離能大,因此同周期中第一電離能大于B的元素有Be、C、N、O、F、Ne,共6種,D錯誤。9.缺電子化合物是指電子數不符合路易斯結構(一個原子通過共享電子使其價層電子數達到8,H原子達到2所形成的穩定分子結構)要求的一類化合物。下列說法錯誤的是( )A.NH3、BF3、BF中只有BF3是缺電子化合物B.BF3、BF中心原子的雜化方式分別為sp2、sp3C.BF3與NH3反應時有配位鍵生成D.BF的鍵角小于NH3的解析:選D。NH3的電子式為,BF3的電子式為,BF的電子式為,只有BF3是缺電子化合物,故A正確;BF3中心原子B的價層電子對數為3+×(3-1×3)=3,則雜化方式為sp2,BF中心原子B的價層電子對數為4+×(3+1-4×1)=4,則雜化方式為sp3,故B正確;BF3與NH3反應時,NH3中N原子有孤電子對,BF3中B有空軌道,可生成配位鍵,故C正確;BF和NH3均為sp3雜化,BF中心原子無孤電子對,NH3有1個孤電子對,根據價層電子對互斥模型,孤電子對數增多,對成鍵電子的斥力增大,鍵角減小,則BF的鍵角大于NH3的,故D錯誤。10.過渡金屬配合物的一些特有性質的研究正受到許多研究人員的關注,因為這方面的研究無論是理論上還是工業應用上都有重要意義。氯化鐵溶液用于檢驗食用香精乙酰乙酸乙酯時,會生成紫色配合物,其配離子結構如圖所示。下列有關該配離子的說法正確的是( )A.1 mol該配離子中含有π鍵的個數是6×6.02×1023B.該配離子中碳原子的雜化類型均為sp2雜化C.該配離子含有的非金屬元素中電負性最大的是碳D.該配離子中含有的化學鍵有離子鍵、共價鍵、配位鍵解析:選A。根據配離子結構示意圖可知,1 mol該配離子中含有π鍵的個數是6NA,即6×6.02×1023,故A正確;該配離子中碳原子的雜化類型有sp2、sp3雜化,故B錯誤;該配離子含有的非金屬元素有C、O、H,電負性最大的是氧,故C錯誤;該配離子中含有的化學鍵有共價鍵、配位鍵,故D錯誤。二、非選擇題(共2題,共25分)11.(14分)(2024·山東淄博模擬)Ⅰ.鎳、鋅等金屬及其化合物在工業上有重要用途。回答下列問題:(1)鎳能形成多種配合物,其中Ni(CO)4和K2[Ni(CO)4]的相關信息如下:配合物 狀態 溶解性Ni(CO)4 無色易揮發性液體 不溶于水,易溶于苯、四氯化碳等有機溶劑K2[Ni(CO)4] 紅黃色單斜晶體 易溶于水Ni(CO)4為______分子(填“極性”或“非極性”);Ni提供的空軌道數目為________;寫出一種與CO互為等電子體的離子:____________。(3分)(2)在ZnO催化作用下,呋喃()可與氨反應,轉化為吡咯()。二者熔、沸點關系為呋喃____________吡咯(填“高于”或“低于”),原因是________________________________________。(5分)Ⅱ.抗壞血酸的分子結構如圖所示。(3)分子中碳原子的軌道雜化類型為________;其________(填“易”或“難”)溶于水,原因是________________________________________________________________________。(6分)解析:(1)Ni(CO)4中Ni與CO中的C原子形成配位鍵,其空間結構為正四面體形,其結構為,正、負電中心重合,則Ni(CO)4為非極性分子,Ni提供的空軌道數目為4;利用“橫換法”將O向前換為N,添加1個單位的負電荷,則CN-和CO互為等電子體,再利用“橫換法”得N向前換為C,添加1個單位的負電荷,可得到等電子體C。(2)由于吡咯會形成分子間氫鍵,則其沸點高于呋喃。(3)由抗壞血酸的結構可知,碳原子形成4個單鍵或2個單鍵和1個雙鍵,故碳原子的軌道雜化類型為sp3和sp2;1個抗壞血酸分子中存在4個羥基,易和水形成氫鍵,則抗壞血酸易溶于水。答案:(1)非極性 4 CN-(或C)(2)低于 吡咯易形成分子間氫鍵(3)sp3、sp2 易 1個抗壞血酸分子中存在4個羥基,易和水形成氫鍵,則抗壞血酸易溶于水12.(11分)(1)配位化學創始人維爾納發現,取CoCl3·6NH3(黃色)、CoCl3·5NH3(紫紅色)、CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)四種化合物各1 mol,分別溶于水,加入足量硝酸銀溶液,立即產生氯化銀,沉淀的量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。①請根據實驗事實用配合物的形式寫出它們的化學式。CoCl3·6NH3________________________,CoCl3·4NH3(綠色和紫色)__________ _________。(4分)②上述配合物中,中心離子的配位數都是________。(2分)(2)向黃色的三氯化鐵溶液中加入無色的KSCN溶液,溶液變成紅色,該反應在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN===Fe(SCN)3+3KCl表示。經研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+與SCN-不僅能以1∶3的個數比配合,還可以以其他個數比配合,請按要求填空:①Fe3+與SCN-反應時,Fe3+提供______,SCN-提供________,二者通過配位鍵結合。(2分)②所得Fe3+與SCN-的配合物中,主要是Fe3+與SCN-以個數比1∶1配合所得離子顯紅色,含該離子的配合物的化學式是_________________________________________。(3分)解析:(1)①每個CoCl3·6NH3分子中有3個Cl-為外界離子,配體為6個NH3,化學式為[Co(NH3)6]Cl3;每個CoCl3·4NH3(綠色和紫色)分子中有1個Cl-為外界離子,配體為4個NH3和2個Cl-,化學式均為[Co(NH3)4Cl2]Cl。②這幾種配合物的化學式分別是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位數都是6。(2)②Fe3+與SCN-以個數比1∶1配合所得離子為[Fe(SCN)]2+,故FeCl3與KSCN在水溶液中反應生成[Fe(SCN)]Cl2與KCl。答案:(1)①[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)4Cl2]Cl ②6(2)①空軌道 孤電子對 ②[Fe(SCN)]Cl221世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)中小學教育資源及組卷應用平臺第26講 分子結構與性質【備考目標】 1.掌握價層電子對互斥模型和雜化軌道理論的內容并能用其推測簡單分子或離子的空間結構。2.掌握影響鍵角大小的因素并能作出規范描述。3.能根據給定的信息分析常見簡單分子的空間結構,能利用相關理論解釋簡單的共價分子的空間結構。4.能從微粒的空間排布及其相互作用的角度對生產、生活、科學研究中的簡單案例進行分析,舉例說明物質結構研究的應用價值。考點1 分子的空間結構1.價層電子對互斥模型(1)模型要點①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。②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)價層電子對數的確定方法①中心原子價層電子對數= +中心原子上的 。②σ鍵電子對數=中心原子結合的原子數;③中心原子上的孤電子對數=(a-xb)。其中:a是中心原子的價電子數(陽離子要減去電荷數、陰離子要加上電荷數);x是與中心原子結合的原子數;b是與中心原子結合的原子最多能接受的電子數,氫為1,其他原子等于“8-該原子的價電子數”。如NH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=(a-xb)=×(4-4×1)=0。(3)價層電子對互斥模型與ABn型粒子的空間結構價層電子對數 σ鍵電子對數 孤電子對數 VSEPR模型名稱 分子空間結構 實例2 2 0 直線形 直線形 CO23 3 0 ; ; ;2 1 ; ;4 4 0 ; ; ;3 1 ; ;2 2 ; ;[深化理解]①價層電子對互斥模型適用對象是ABn型的分子或離子。②價層電子對互斥模型說明的是價層電子對的空間結構,而分子的空間結構指的是成鍵電子對的空間結構,不包括孤電子對。當中心原子無孤電子對時,兩者的結構一致;當中心原子有孤電子對時,VSEPR模型略去孤電子對后的結構即為真實結構。2.雜化軌道理論(1)理論要點當原子成鍵時,原子的價電子軌道相互混雜,形成與原軌道數目相等且能量相同的雜化軌道。雜化軌道數不同,軌道間的夾角不同,形成分子的空間結構不同。[注意] 并不是任意價電子軌道均能雜化,只有能量相近的軌道才能雜化(如2s、2p)。(2)雜化軌道的三種類型[注意] 雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子對,所以有關系式:雜化軌道的數目=中心原子的價層電子對數。(3)中心原子雜化類型與分子空間結構的判斷分子(A為中心原子) 中心原子孤電子對數 中心原子雜化方式 分子空間結構 示例AB2 0 ; ; BeCl21 ; ; SO22 ; ; H2OAB3 0 ; ; BF31 ; ; NH3AB4 0 ; ; CH4[注意] 當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時,孤電子對對成鍵電子對的排斥作用,會使分子或離子的空間結構與雜化軌道的形狀有所不同。【深化拓展】 等電子體理論(1)等電子體的概念:化學通式相同且價電子總數相等的分子或離子具有相同的空間結構和相同的化學鍵類型等結構特征,這是等電子原理的基本觀點。(2)等電子原理的應用①判斷一些簡單分子或離子的空間結構。②利用等電子體在性質上的相似性制造新材料。③利用等電子原理針對某性質找等電子體。(3)常見的等電子體類型 實例 空間結構雙原子、10價電子 N2、CO、CN- ;三原子、16價電子 CO2、CS2、N2O、N、SCN- ;三原子、18價電子 NO、O3、SO2 ;【基點判斷】(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對( )(2)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( )(3)NH3分子為三角錐形,N原子發生sp2雜化( )(4)只要分子空間結構為平面三角形,中心原子均為sp2雜化( )(5)中心原子是sp雜化的,其分子空間結構不一定為直線形( )(6)價層電子對互斥模型中,π鍵電子對數不計入中心原子的價層電子對數( )題組練習一、價層電子對互斥模型、雜化軌道理論的理解應用1.根據價層電子對互斥模型填空:(1)OF2分子中,中心原子上的σ鍵電子對數為______,孤電子對數為______,價層電子對數為______,中心原子的雜化方式為______雜化,VSEPR模型為____________,分子的空間結構為____________。(2)BF3分子中,中心原子上的σ鍵電子對數為______,孤電子對數為______,價層電子對數為______,中心原子的雜化方式為______雜化,VSEPR模型為____________,分子的空間結構為____________。2.試回答下列問題:Ⅰ.(1)利用價層電子對互斥模型推斷下列分子或離子的空間結構:SeO3____________;SCl2____________;NO____________;NO____________;HCHO______________;HCN____________。(2)利用價層電子對互斥模型推斷鍵角的大小:①甲醛中H—C—H的鍵角________120°(填“>”“<”或“=”,下同)。②SnBr2分子中Br—Sn—Br的鍵角______120°。③PCl3分子中,Cl—P—Cl的鍵角______109.5°。Ⅱ.已知下列微粒:①CH4 ②CH2===CH2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤NH ⑥BF3 ⑦H2O ⑧H2O2。試回答下列問題。(3)分子空間結構為正四面體形的是______(填序號,下同)。(4)中心原子為sp3雜化的是________,中心原子為sp2雜化的是________,中心原子為sp雜化的是________。二、分子中心原子雜化類型的判斷(1)根據雜化軌道的空間分布構型判斷雜化軌道的空間分布構型 中心原子雜化類型四面體形 sp3平面三角形 sp2直線形 sp(2)根據雜化軌道之間的夾角判斷夾角為109°28′―→sp3雜化;夾角為120°―→sp2雜化;夾角為180°―→sp雜化。(3)根據中心原子的價層電子對數判斷中心原子的價層電子對數為4,是sp3雜化,為3是sp2雜化,為2是sp雜化。(4)根據分子或離子中有無π鍵及π鍵數目判斷沒有π鍵為sp3雜化,含一個π鍵為sp2雜化,含兩個π鍵為sp雜化。3.按要求回答下列問題。(1)CCH3OOH中C原子的雜化類型為______________。(2)圖(a)為S8的結構,其硫原子的雜化軌道類型為____________。(3)氣態三氧化硫以單分子形式存在,其分子的空間結構為________;固體三氧化硫中存在如圖(b)所示的三聚分子,該分子中S原子的雜化軌道類型為________。(4)COCl2分子的中心原子的雜化軌道類型為__________。(5)As4O6的分子結構如圖所示,其中As原子的雜化軌道類型為________。(6)AlH中,Al原子的雜化軌道類型為________。(7)BeCl2是共價分子,可以以單體、二聚體和多聚體形式存在。它們的結構簡式如下,請寫出單體、二聚體和多聚體中Be的雜化軌道類型:①Cl—Be—Cl:________。②:________。③:________。考點2 分子結構與物質的性質1.分子的極性(1)非極性分子與極性分子項目 非極性分子 極性分子形成原因 正電中心和負電中心重合 正電中心和負電中心不重合存在的共價鍵 非極性鍵或極性鍵分子內原子排列 對稱 不對稱(2)鍵的極性對化學性質的影響酸性強弱 理論解釋三氟乙酸>三氯乙酸 氟的電負性大于氯的電負性,F—C的極性大于Cl—C的極性,使F3C—的極性大于Cl3C—的極性,導致三氟乙酸的羧基中的羥基的極性更大,更易電離出氫離子三氯乙酸>二氯乙酸>氯乙酸 Cl3C—的極性>Cl2HC—的極性>ClH2C—的極性,極性越大,羧基中的羥基的極性就越大,越易電離出氫離子甲酸>乙酸>丙酸 烷基是推電子基團,烷基越長推電子效應越大,使羧基中的羥基的極性越小,羧酸的酸性越弱2.分子間作用力及其對物質性質的影響范德華力 氫鍵存在 分子間普遍存在 已經與 很大的原子形成共價鍵的氫原子與另外的 很大的原子之間特征 無方向性、無飽和性 具有一定的方向性和飽和性強度 共價鍵> >影響其強度的因素 組成和結構相似的物質,相對分子質量 ,范德華力越大;分子的極性 ,范德華力越大 對于A—H…B,A、B的電負性 ,B的原子半徑 ,氫鍵鍵能越大對物質性質的影響 范德華力主要影響物質的物理性質,如熔、沸點等。范德華力越大,物質的熔、沸點越高 分子間氫鍵的存在,使物質的熔、沸點升高,在水中的溶解度增大;分子內氫鍵使物質的熔、沸點降低【提醒】 氫鍵的表示方法(以HF分子間氫鍵為例)3.溶解性(1)“相似相溶”的規律:非極性溶質一般能溶于非極性溶劑,極性溶質一般能溶于極性溶劑。若溶劑和溶質分子之間可以形成氫鍵,則溶質的溶解度增大。(2)隨著溶質分子中推電子基團的增大,溶質分子的極性變小,溶質在水中的溶解度減小。如甲醇、乙醇和水以任意比互溶,而戊醇在水中的溶解度明顯減小。4.無機酸酸性比較無機含氧酸的通式可寫成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,則n值越大,R的正電性越高,使R—O—H中O的電子向R偏移,在水分子的作用下越易電離出H+,酸性越強,如酸性:HClO<HClO2<HClO3<HClO4。5.分子的手性(1)手性異構(對映異構):具有完全相同的組成和原子排列的一對分子,如同左手和右手一樣互為鏡像,卻在三維空間里不能疊合的現象。(2)手性分子:具有手性異構體的分子。(3)手性碳原子:在有機物分子中,連有4個 的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子,如。【基點判斷】(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)以極性鍵結合起來的分子一定是極性分子( )(2)BCl3與NCl3均為三角錐形,為極性分子( )(3)F2的熔點、沸點比Cl2的低是因為F2分子間作用力較小( )(4)可燃冰(CH4·nH2O,6≤n≤8)中甲烷分子與水分子間形成了氫鍵( )(5)氫鍵的存在一定能使物質的熔、沸點升高( )(6)H2O比H2S穩定是因為水分子間存在氫鍵( )(7)含—OH或—COOH的有機物一定均易溶于水,難溶于有機溶劑( )題組練習一、共價鍵的極性與分子的極性1.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中:(1)以非極性鍵相結合的非極性分子是________。(2)以極性鍵相結合,具有直線形結構的非極性分子是________。(3)以極性鍵相結合,具有三角錐形結構的極性分子是________。(4)以極性鍵相結合,具有正四面體結構的非極性分子是________。(5)以極性鍵相結合,具有V形結構的極性分子是________。(6)以極性鍵相結合,而且分子極性最大的是________。2.如圖所示是過氧化氫(H2O2)分子的空間結構示意圖。(1)寫出過氧化氫分子的電子式:________________________________。(2)下列關于過氧化氫的說法中正確的是________(填序號)。①分子中有極性鍵②分子中有非極性鍵③氧原子的軌道發生了sp2雜化④O—O共價鍵是p p σ鍵⑤分子是非極性分子(3)過氧化氫難溶于二硫化碳,主要原因是__________________________________;過氧化氫易溶于水,主要原因是____________________________________________________。二、范德華力、氫鍵對物質性質的影響3.有關分子的溶解性,解答下列各題:(1)ZnF2不溶于有機溶劑而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能夠溶于乙醇、乙醚等有機溶劑,原因是________________________________________________________________________。(2)NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都極易溶于水的原因是______________________________。4.有關分子的熔點、沸點,解答下列各題:(1)乙二胺分子(H2NCH2CH2NH2)中氮原子雜化類型為sp3,乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點高得多,原因是______________________________________。(2)丙酸鈉(CH3CH2COONa)和氨基乙酸鈉均能水解,水解產物有丙酸(CH3CH2COOH)和氨基乙酸(H2NCH2COOH),常溫下丙酸為液體,而氨基乙酸為固體,主要原因是_____________________________________。(3)硝酸和尿素()的相對分子質量接近,但常溫下硝酸為揮發性液體,尿素為固體,請解釋原因:_____________________________________________________________________。(4)苯胺()與甲苯()的相對分子質量相近,但苯胺的熔點(-5.9 ℃)、沸點(184.4 ℃)分別高于甲苯的熔點(-95.0 ℃)、沸點(110.6 ℃),原因是________________________________________________________________________。(5)兩個甲酸分子通過氫鍵形成二聚體(含八元環),寫出二聚體結構簡式:______________。(6)如圖為S8的結構,其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多,主要原因為________________________________________________________________________。(7)在CO2低壓合成甲醇反應(CO2+3H2===CH3OH+H2O)所涉及的4種物質中,沸點從高到低的順序為________________,原因是______________________________________________。三、手性碳原子的判斷5.維生素C的結構簡式是,它能防治壞血病,該分子中手性碳原子的數目為( )A.1 B.2 C.3 D.46.分子中有________個手性碳原子。【方法指導】 環上手性碳原子的判斷(1)該碳原子除了形成環之外連接兩個不同原子或基團,同時通過該碳原子的環無對稱面,如:(2)如果該碳原子連接多個環,通過該碳原子的環無對稱面,則有手性碳,如:考點3 配合物與超分子1.配位鍵成鍵原子一方(A)提供 ,另一方(B)提供 形成共價鍵。可表示為A―→B。2.配合物(1)概念:金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結合形成的化合物。(2)形成條件如[Cu(NH3)4](OH)2:[深化理解]配位鍵與普通共價鍵的異同①配位鍵實質上是一種特殊的共價鍵。②配位鍵與普通共價鍵只是在形成過程上有所不同。配位鍵的共用電子對由成鍵原子單方面提供,普通共價鍵的共用電子對則由成鍵原子雙方共同提供,但它們的實質是相同的,都是由成鍵原子雙方共用,如NH的結構式可表示為,習慣上也可表示為,在NH中4個N—H是完全等同的。3.超分子超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體,有的是有限的,有的是無限伸展的。(1)特征:分子識別、自組裝。(2)實例:分離C60和C70、冠醚識別堿金屬離子。[注意] ①超分子定義中的分子是廣義的,包括離子。②多數人認為,超分子內部分子之間通過非共價鍵相結合,包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。【基點判斷】(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)配位鍵實質上是一種特殊的共價鍵( )(2)提供孤電子對的微粒既可以是分子,也可以是離子( )(3)有配位鍵的化合物就是配位化合物( )(4)配位化合物都很穩定( )(5)配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl-均可與AgNO3反應生成AgCl沉淀( )(6)Ni(CO)4是配合物,它是由中心原子與配體構成的( )題組練習一、認識配位鍵、配合物1.(人教選擇性必修2 P100T2)向盛有硫酸銅溶液的試管里加入氨水,首先形成難溶物,繼續添加氨水,難溶物溶解得到深藍色的透明溶液。下列對此現象的說法中,正確的是( )A.反應后溶液中沒有沉淀,所以反應前后Cu2+的濃度不變B.沉淀溶解后,將生成深藍色的配離子[Cu(NH3)4]2+C.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+給出孤電子對,NH3提供空軌道D.向反應后的溶液中加入乙醇,溶液沒有發生任何變化,因為[Cu(NH3)4]2+不與乙醇發生反應2.(2023·山東青島期末)Fe3+由于核外有空的d軌道,可與一些配體形成配位數為6的配離子。某同學將淡紫色的Fe(NO3)3·9H2O晶體溶于水后再依次加入KSCN和NaF,發現溶液出現下列變化:已知:[Fe(H2O)6]3+為淺紫色,[Fe(SCN)6]3-為紅色,[FeF6]3-為無色。下列說法錯誤的是( )A.溶液Ⅰ呈黃色,可能是因為Fe3+水解生成Fe(OH)3所致B.SCN-與Fe3+形成配位鍵時,S原子提供孤電子對C.溶液Ⅱ、Ⅲ現象說明與Fe3+配位F-強于SCN-D.由于鐵灼燒時無焰色且不會產生發射光譜,故焰色試驗中可用鐵絲替代鉑絲3.分析解釋下列問題。(1)Co2+在水溶液中以[Co(H2O)6]2+存在。向含Co2+的溶液中加入過量氨水可生成更穩定的[Co(NH3)6]2+,其原因是___________________________________________________________。(2)NH3容易與Cu2+形成配離子,但NF3不易與Cu2+形成配離子,其原因是________________________________________________________________________。(3)氟硼酸(HBF4,屬于強酸)常用于替代濃硫酸作鉛蓄電池的電解質溶液,可由HF和BF3合成,從化學鍵形成角度分析HF與BF3能化合的原因:__________________________________________。(4)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機化合物。乙二胺能與Mg2+、Cu2+等金屬離子形成穩定環狀離子,其原因是________________________________________________________________,其中與乙二胺形成的化合物穩定性相對較高的是________(填“Mg2+”或“Cu2+”)。(5)在實驗室不適宜用可溶性鋅鹽與氨水反應制備氫氧化鋅的原因:________________________________________________________________________。(6)已知硼酸(H3BO3)是一元酸,解釋其原因:_______________________________________。(7)CO為配合物中常見的配體。CO作配體時,提供孤電子對的通常是C原子而不是O原子,其原因是____________________________________________________________。二、超分子4.(2023·河北唐山三模)我國科學家發現“杯酚”能與C60形成超分子,從而識別C60和C70,下列說法錯誤的是( )A.“杯酚”能與C60形成分子間作用力 B.操作①是過濾;操作③是蒸餾C.上述方法能實現C60與C70分離 D.溶劑甲苯屬于極性分子,而氯仿屬于非極性分子5.(2023·湖北華中師大一附中模擬)分子之間可通過空間結構和作用力協同產生某種選擇性,從而實現分子識別。下圖是一種分子梭,在鏈狀分子A上有兩個不同的識別位點。下列說法錯誤的是( )A.分子B含有醚鍵,屬于冠醚,可以與分子A形成超分子B.在堿性情況下,環狀分子B與帶有正電荷的位點1的相互作用較強C.在分子B上引入某些基團后可攜帶其他離子,通過識別位點實現離子轉運D.通過加入酸、堿或鹽,均能實現分子梭在兩個不同狀態之間的切換考點4 分子中鍵角大小的判斷分子中鍵角大小的判斷(1)雜化軌道類型不同:sp>sp2>sp3。(2)雜化軌道類型相同①孤電子對數越多,鍵角越小,如H2O②孤電子對數相同,中心原子的電負性越大,鍵角越大,如H2O>H2S。③孤電子對數相同,中心原子相同,配位原子電負性越大,鍵角越小,如NF3(3)在同一分子中,π鍵電子斥力大,鍵角大。一、價層電子對結構(或中心原子雜化方式)相同,看電子對間的斥力例1.(2022·湖南高考節選)比較鍵角大小:氣態SeO3分子________SeO(填“>”“<”或“=”),原因是_________________________________________________________________。【對點練】 1.(2022·北京高考節選)比較SO和H2O分子中的鍵角大小并給出相應解釋:________________________________________________________________________。2.在分子中,鍵角∠HCO______(填“>”“<”或“=”)∠HCH。理由是________________________________________________________________________。3.(2021·全國卷乙節選)[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中配體分子NH3、H2O以及分子PH3的空間結構和相應的鍵角如圖所示。PH3中P的雜化類型是______。H2O的鍵角小于NH3的,分析原因________________________________________________________________________。4.NH中H—N—H的鍵角比NH3中H—N—H的鍵角________(填“大”或“小”),原因是________________________________________________________________________。二、價層電子對結構(或中心原子雜化方式)不相同,優先看雜化方式例2.Si與C元素位于同一主族,SiO2鍵角小于CO2的原因是________________________________________________________________________。【對點練】 5.比較下列分子或離子中的鍵角大小(填“>”“<”或“=”):(1)H2O________CS2,原因是______________________________________________。(2)SO3______SO;BF3______NCl3。6.H3BO3分子中的O—B—O的鍵角______(填“大于”“等于”或“小于”)BH中的H—B—H的鍵角,判斷依據是________________________________________________________________________________。7.SeO中O—Se—O的鍵角比SeO3的鍵角________(填“大”或“小”),原因是________________________________________________________________________。三、空間結構相同,中心原子或配位原子相同,看中心原子或配位原子的電負性例3.AC3與BC3,若電負性:A>B,則鍵角:AC3________BC3。原因:________________________________________________________________________。【對點練】 8.AB3與AC3,若電負性:B>A>C,則鍵角:AB3________AC3。原因為________________________________________________________________________。9.①NH3的鍵角________PH3的鍵角,原因是__________________________________________。②NF3的鍵角________NH3的鍵角,理由是___________________________________________。高考真題1.(2024·甘肅卷,13,3分)溫室氣體N2O在催化劑作用下可分解為O2和N2,也可作為氧化劑氧化苯制苯酚。下列說法錯誤的是( )A.原子半徑:OC.在水中的溶解度:苯<苯酚 D.苯和苯酚中C的雜化方式相同2.(2024·湖北卷,12,3分) O2在超高壓下轉化為平行六面體的O8分子(如圖)。下列說法錯誤的是( )A.O2和O8互為同素異形體 B.O8中存在不同的氧氧鍵C.O2轉化為O8是熵減反應 D.常壓低溫下O8能穩定存在3.(2024·甘肅卷,14,3分)溫室氣體N2O在催化劑作用下可分解為O2和N2,也可作為氧化劑氧化苯制苯酚。下列說法錯誤的是( )A.相同條件下N2比O2穩定 B.N2O與NO2+的空間構型相同C.N2O中鍵比鍵更易斷裂 D.N2O中鍵和大鍵的數目不相等4.(2024·湖北卷,5,3分)基本概念和理論是化學思維基石。下列敘述錯誤的是( )A.理論認為模型與分子的空間結構相同B.元素性質隨著原子序數遞增而呈周期性變化的規律稱為元素周期律C.泡利原理認為一個原子軌道內最多只能容納兩個自旋相反的電子D.sp3雜化軌道由1個s軌道和3個p軌道混雜而成5.(2024·河北卷,9,3分)NH4ClO4是火箭固體燃料重要的氧載體,與某些易燃物作用可全部生成氣態產物,如:NH4ClO4+2C=NH3↑+2CO2↑+ HCl↑。下列有關化學用語或表述正確的是( )A.HCl的形成過程可表示為B.NH4ClO4中的陰、陽離子有相同的VSEPR模型和空間結構C.在C60、石墨、金剛石中,碳原子有sp、sp2和sp3三種雜化方式D.NH3和CO2都能作制冷劑是因為它們有相同類型的分子間作用力6.(2024·浙江6月卷,14,3分)Si5Cl10中的Si原子均通過sp3雜化軌道成鍵,與NaOH溶液反應Si元素均轉化成Na2SiO3。下列說法不正確的是( )A.Si5Cl10分子結構可能是 B.Si5Cl10與水反應可生成一種強酸C.Si5Cl10與NaOH溶液反應會產生H2 D.Si5Cl10沸點低于相同結構的Si5Br107.(2024·山東卷,9,2分)由O、F、I組成化學式為IOF2的化合物,能體現其成鍵結構的片段如圖所示。下列說法正確的是( )A.圖中O代表F原子 B.該化合物中存在過氧鍵C.該化合物中I原子存在孤對電子 D.該化合物中所有碘氧鍵鍵長相等8.(2024·湖南卷,9,3分)通過理論計算方法優化了P和Q的分子結構,P和Q呈平面六元并環結構,原子的連接方式如圖所示,下列說法錯誤的是( )A.P為非極性分子,Q為極性分子 B. 第一電離能:BC.1mol P和1mol Q所含電子數目相等 D. P和Q分子中C、B和N均為sp2雜化9.(2024·遼吉黑卷,9,3分)環六糊精(D-吡喃葡萄糖縮合物)具有空腔結構,腔內極性較小,腔外極性較大,可包合某些分子形成超分子。圖1、圖2和圖3分別表示環六糊精結構、超分子示意圖及相關應用。下列說法錯誤的是( )A.環六糊精屬于寡糖B.非極性分子均可被環六糊精包合形成超分子C.圖2中甲氧基對位暴露在反應環境中D.可用萃取法分離環六糊精和氯代苯甲醚10.(2024·湖北卷,15,3分)科學家合成了一種如圖所示的納米“分子客車”,能裝載多種稠環芳香烴。三種芳烴與“分子客車”的結合常數(值越大越穩定)見表。下列說法錯誤的是( )芳烴 芘 并四苯 蒄結構結合常數 385 3764 176000A.芳烴與“分子客車”可通過分子間相互作用形成超分子B.并四苯直立裝載與平躺裝載的穩定性基本相同C.從分子大小適配看“分子客車”可裝載2個芘D.芳烴π電子數越多越有利于和“分子客車”的結合11.(2023·全國卷甲節選)將酞菁 鈷酞菁 三氯化鋁復合嵌接在碳納米管上,制得一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。回答下列問題:(2)酞菁和鈷酞菁的分子結構如圖2所示。酞菁分子中所有原子共平面,其中p軌道能提供一對電子的N原子是________(填圖2酞菁中N原子的序號)。鈷酞菁分子中,鈷離子的化合價為________,氮原子提供孤對電子與鈷離子形成________鍵。(3)氣態AlCl3通常以二聚體Al2Cl6的形式存在,其空間結構如圖3a所示,二聚體中Al的軌道雜化類型為________。AlF3的熔點為1 090 ℃,遠高于AlCl3的192 ℃,由此可以判斷鋁氟之間的化學鍵為________鍵。12.(2023·全國卷乙節選)中國第一輛火星車“祝融號”成功登陸火星。探測發現火星上存在大量橄欖石礦物(MgxFe2-xSiO4)。回答下列問題:已知一些物質的熔點數據如下表:物質 熔點/℃NaCl 800.7SiCl4 -68.8GeCl4 -51.5SnCl4 -34.1Na與Si均為第三周期元素,NaCl熔點明顯高于SiCl4,原因是________________________________________________________________________。分析同族元素的氯化物SiCl4、GeCl4、SnCl4熔點變化趨勢及其原因________________________________________________________________________。SiCl4的空間結構為____________,其中Si的軌道雜化形式為________。13.按要求填空。(1)(2021·山東高考節選)CH3OH為________分子(填“極性”或“非極性”)。(2)(2021·山東高考節選)N2H4的沸點______(填“高于”或“低于”)(CH3)2NNH2。(3)(2022·湖南高考節選)中的手性碳原子個數為________。(4)(2021·山東高考節選)OF2的熔、沸點________(填“高于”或“低于”)Cl2O,原因是________________________________________________________________________。(5)(2022·湖北高考節選)磷酰三疊氮是一種高能分子,結構簡式為O===P(N3)3。該分子為________(填“極性”或“非極性”)分子。(6)(2022·北京高考節選)高分子Y[]中________(填“存在”或“不存在”)氫鍵。(7)(2022·山東高考節選)已知吡啶中含有與苯類似的大π鍵。在水中的溶解度,吡啶()遠大于苯,主要原因是_____________________________________________________________。(8)(2023·北京高考節選)S2O可看作是SO中的一個O原子被S原子取代的產物。浸金時,S2O作為配體可提供孤電子對與Au+形成[Au(S2O3)2]3-。分別判斷S2O中的中心S原子和端基S原子能否做配位原子并說明理由:_________________________________________________________。鞏固練習一、選擇題(每題5分,共10題,共50分)1.(2023·北京人大附中期中)下列化學用語或圖示正確的是( )A.NH3和NH的VSEPR模型和空間結構均一致B.SO的VSEPR模型:C.丙酮()分子中C原子的雜化類型均是sp2D.HCl分子中σ鍵的形成:2.(2024·黑龍江大慶模擬)比較SO2、SO、SO3和SO的鍵角大小,下列排序正確的是( )A.SO>SO2=SO>SO3 B.SO2>SO3>SO>SOC.SO3>SO>SO>SO2 D.SO3>SO2>SO>SO3.(2023·江西廬山一中期中)科學家發現電極界面的路易斯加合物的形成和解離如圖所示。下列敘述錯誤的是( )A.甲、乙分子中N原子雜化類型不同B.上述物質所含元素中,氟元素電負性最大C.基態Li+的電子云輪廓圖為球形D.BF的VSEPR模型和空間結構相同4.下列各項比較中前者高于(或大于或強于)后者的是( )A.戊醇和乙醇在水中的溶解度B.CH3CH2CH2COOH的酸性和CH3COOH的酸性C.SO2Cl2分子中的Cl—S—Cl鍵角和SO2F2分子中的F—S—F鍵角D.鄰羥基苯甲醛()的沸點和對羥基苯甲醛()的沸點5.(2023·北京海淀二模)結合下表中數據,判斷下列說法不正確的是(氫鍵鍵長定義為X—H…Y的長度)( )微粒間作用 鍵能/(kJ·mol-1) 鍵長/pm晶體SiO2中Si—O 452 162晶體Si中Si—Si 222 235H2O中O—H 463 96H2O中O—H…O 18.8 276C2H5OH中O—H…O 25.9 266A.依據鍵長:Si—Si>Si—O,推測原子半徑:Si>OB.依據鍵能:O—H>Si—O,推測沸點:H2O>SiO2C.依據鍵長,推測水分子間O…H距離大于分子內O—H鍵長D.依據氫鍵鍵能及沸點,推測等物質的量的水或乙醇中,水中氫鍵數目多6.(2023·安徽淮南模擬)籠狀分子可以識別不同類型的陰離子,通過超分子作用,將許多熱力學不穩定的產物加以穩定,一種籠狀分子如圖所示,可以同時識別溴離子、氯離子、硝酸根離子等,下列說法正確的是( )A.碳原子采用的雜化方式為sp、sp2、sp3B.該分子中N—H的H可以和NO形成氫鍵將其識別C.C—H鍵的極性大于N—H鍵的極性D.基態N原子的價電子中不同形狀的原子軌道中的電子數相等7.(2022·山東聊城三模)乙腈(CH3CN)在酸性條件下水解,CH3CN+H++2H2O―→CH3COOH+NH。下列說法錯誤的是( )A.CH3CN、CH3COOH都是極性分子 B.鍵角:NHC.CH3COOH的酸性比ClCH2COOH的弱 D.反應中部分碳原子的雜化方式發生了改變8.(2022·湖南永州一中二模)X、Y、Z為同一周期的短周期非金屬元素,由X、Y、Z及碳、氫元素組成的離子液體能很好地溶解纖維素,其結構如圖所示。下列說法正確的是( )A.原子半徑:X>Y>ZB.簡單氫化物的鍵角:X>YC.該離子液體能溶解纖維素與氫鍵有關D.同周期中第一電離能大于Y的元素有5種9.缺電子化合物是指電子數不符合路易斯結構(一個原子通過共享電子使其價層電子數達到8,H原子達到2所形成的穩定分子結構)要求的一類化合物。下列說法錯誤的是( )A.NH3、BF3、BF中只有BF3是缺電子化合物B.BF3、BF中心原子的雜化方式分別為sp2、sp3C.BF3與NH3反應時有配位鍵生成D.BF的鍵角小于NH3的10.過渡金屬配合物的一些特有性質的研究正受到許多研究人員的關注,因為這方面的研究無論是理論上還是工業應用上都有重要意義。氯化鐵溶液用于檢驗食用香精乙酰乙酸乙酯時,會生成紫色配合物,其配離子結構如圖所示。下列有關該配離子的說法正確的是( )A.1 mol該配離子中含有π鍵的個數是6×6.02×1023B.該配離子中碳原子的雜化類型均為sp2雜化C.該配離子含有的非金屬元素中電負性最大的是碳D.該配離子中含有的化學鍵有離子鍵、共價鍵、配位鍵二、非選擇題(共2題,共25分)11.(14分)(2024·山東淄博模擬)Ⅰ.鎳、鋅等金屬及其化合物在工業上有重要用途。回答下列問題:(1)鎳能形成多種配合物,其中Ni(CO)4和K2[Ni(CO)4]的相關信息如下:配合物 狀態 溶解性Ni(CO)4 無色易揮發性液體 不溶于水,易溶于苯、四氯化碳等有機溶劑K2[Ni(CO)4] 紅黃色單斜晶體 易溶于水Ni(CO)4為______分子(填“極性”或“非極性”);Ni提供的空軌道數目為________;寫出一種與CO互為等電子體的離子:____________。(3分)(2)在ZnO催化作用下,呋喃()可與氨反應,轉化為吡咯()。二者熔、沸點關系為呋喃____________吡咯(填“高于”或“低于”),原因是________________________________________。(5分)Ⅱ.抗壞血酸的分子結構如圖所示。(3)分子中碳原子的軌道雜化類型為________;其________(填“易”或“難”)溶于水,原因是________________________________________________________________________。(6分)12.(11分)(1)配位化學創始人維爾納發現,取CoCl3·6NH3(黃色)、CoCl3·5NH3(紫紅色)、CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)四種化合物各1 mol,分別溶于水,加入足量硝酸銀溶液,立即產生氯化銀,沉淀的量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。①請根據實驗事實用配合物的形式寫出它們的化學式。CoCl3·6NH3______________________,CoCl3·4NH3(綠色和紫色)_________ ________。(4分)②上述配合物中,中心離子的配位數都是________。(2分)(2)向黃色的三氯化鐵溶液中加入無色的KSCN溶液,溶液變成紅色,該反應在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN===Fe(SCN)3+3KCl表示。經研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+與SCN-不僅能以1∶3的個數比配合,還可以以其他個數比配合,請按要求填空:①Fe3+與SCN-反應時,Fe3+提供______,SCN-提供________,二者通過配位鍵結合。(2分)②所得Fe3+與SCN-的配合物中,主要是Fe3+與SCN-以個數比1∶1配合所得離子顯紅色,含該離子的配合物的化學式是____________________________________________________。(3分)21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 (共 2 頁)HYPERLINK "http://21世紀教育網(www.21cnjy.com)" 21世紀教育網(www.21cnjy.com) 展開更多...... 收起↑ 資源列表 【名師導航】2025年高考化學一輪復習學案--第26講 分子結構與性質(原卷版).doc 【名師導航】2025年高考化學一輪復習學案--第26講 分子結構與性質(解析版).doc 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫