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人教版高考化学一轮复习第4章物质结构与性质第3节化学键与分子结构及性质学案含答案
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第三节 化学键与分子结构及性质 化学键与物质构成 [以练带忆] 1．下列化合物中，既有离子键，又有共价键的是( ) A．MgCl2 B．Na2O2 C．Cl2 D．NH3·H2O B 解析：A项中两个Cl－与Mg2＋之间以离子键结合；B项中Na＋与Oeq \o\al(2－,2)之间以离子键结合，Oeq \o\al(2－,2)中两个氧原子之间以共价键结合；C项中Cl2是单质，两个氯原子之间以共价键结合；D项，NH3·H2O是共价化合物，不含离子键。 2．下列关于NaHSO4的说法中正确的是( ) A．因为NaHSO4是离子化合物，所以NaHSO4固体能够导电 B．NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是 2∶1 C．NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键和共价键 D．NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键 D 解析：虽然NaHSO4是离子化合物，但其固体中不存在能自由移动的阴、阳离子，因而不能导电；NaHSO4固体中阳离子和阴离子(HSOeq \o\al(－,4))的个数比是1∶1；NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键，而溶于水时电离出Na＋、H＋和SOeq \o\al(2－,4)，破坏的是离子键和共价键。 3．有以下9种物质：①Ne ②HCl ③P4 ④C2H2 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)含有非极性共价键的离子化合物是_____________________________。 (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、配位键的是______________。 (7)只含有σ键的是________，既含有σ键又含有π键的是________。 答案：(1)① (2)②⑨ (3)⑦ (4)④ (5)⑤ (6)⑧ (7)②③⑨ ④ [练后梳理] 1．化学键定义 2．化学键分类 (1)eq \x(化学键)eq \o(――――――→,\s\up8(成键粒子),\s\do7(粒子间作用力))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(离子键,共价键,金属键)) (3)配位键：特殊共价键，形成配位键的原子一方提供孤电子对，另一方提供能够接受孤电子对的空轨道。 3．离子键、共价键的比较 4．离子化合物与共价化合物 5．化学键与物质类别的关系 (1)除稀有气体内部无化学键外，其他物质内部都存在化学键。 (2)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。 (3)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。 (4)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。 (5)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。 (6)既有离子键又有极性共价键的物质，如NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共价键的物质，如Na2O2等。 (7)仅由非金属元素形成的离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。 (8)金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。 6．电子式 (1)概念：在元素符号周围，用“·”或“×”来代表原子的最外层电子(价电子)的式子。 (2)电子式的书写 化学键应用判断的5种常见错误 (1)认为有化学键破坏的变化一定是化学变化，其实如HCl溶于水破坏共价键，是物理变化，注意“同时”有化学键断裂和形成才是化学变化。 (2)认为物质在熔化时都破坏化学键，其实如HCl、S等熔化时破坏的不是化学键而是分子间作用力。 (3)认为宏观物质中均含化学键，其实如稀有气体单质中不含化学键。 (4)认为只含非金属元素的化合物中不存在离子键，其实如NH4NO3中存在离子键，属于离子化合物。 (5)认为活泼金属与活泼非金属之间不能形成共价键，其实如AlCl3中存在共价键。 化学键及其参数 [以练带忆] 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 B 解析：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键的数目之比为________。 (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σ键、π键的数目为________(填标号)。 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 解析：(2)根据题意，HCN的结构式为H—C≡N，分子中含有2个σ键，2个π键，因此σ键与π键的数目之比为1∶1。(3)每个碳原子原子核外有4个电子，每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，即每个碳原子形成3个σ键，则每个碳原子还有1个电子形成π键，由于每两个碳原子各提供一个电子形成一个π键，因此C60分子中π键的数目为eq \f(60,2)＝30。(4)分子中单键均为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，因此每个分子内含有3个σ键、1个π键。 答案：(1)σ 极性 (2)1∶1 (3)30 (4)D 3．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。只有σ键的是________(填标号，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σ键的是________。 答案：①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ ① ②④ [练后梳理] 1．共价键的本质与特征 eq \x(本质)eq \a\vs4\al(原子之间形成共用电子对。) | eq \x(特征)eq \a\vs4\al(具有方向性和饱和性。) 2．共价键的类型 3．键参数 (1)概念 eq \x(键能)eq \a\vs4\al(气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量) | eq \x(键长)eq \a\vs4\al(构成化学键的两个原子之间的核间距) | eq \x(键角)eq \a\vs4\al(在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角) (2)键参数与分子的性质 ①键参数对分子性质的影响 ②键参数与分子稳定性的关系 键能越大，键长越短，分子越稳定。 σ键与π键的判断方法 (1)轨道重叠方式 形成σ键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠；形成π键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠。 (2)电子云的对称性 σ键的电子云是以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转对称，为轴对称；π键的电子云是由两块组成，它们互为镜像，为镜面对称。 (3)原子间共用电子对数目 单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键含有1个σ键和2个π键。 (4)共价键强度 σ键强度较大，较稳定；π键活泼，比较容易断裂。 注意：N≡N中π键较稳定。 分子的空间结构 [以练带忆] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。(×) (2)只要分子空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。(√) (3)分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构。 (×) (4)中心原子是sp杂化的，其分子空间结构不一定为直线形。(×) (5)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。(√) (6)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。 (√) (7)N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键。(√) 2．比较下列分子或离子中键角的大小。 (1)H2O________H3O＋，NH3________NHeq \o\al(＋,4) (2)SO3________CCl4，CS2________SO2 解析：(1)H2O与H3O＋、NH3与NHeq \o\al(＋,4)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)SO3为平面三角形，键角120°，CCl4为正四面体形，键角109°28′；CS2为直线形，SO2为V形，键角CS2>SO2。 答案：(1)< < (2)> > 3．BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下，请写出单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型： (1)Cl—Be—Cl：________。 (2) ：________。 (3) ：________。 答案：(1)sp杂化 (2)sp2杂化 (3)sp3杂化 [练后梳理] 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孤电子对的排斥力越大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。 (2)判断分子或离子空间结构“三步曲” 第一步：确定中心原子上的价层电子对数 a为中心原子的价电子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N，a＝5，b＝1，x＝3，所以中心原子上的孤电子对数＝eq \f(1,2)(a－xb)＝eq \f(1,2)×(5－3×1)＝1。 第二步：确定价层电子对的空间结构 由于价层电子对之间的相互排斥作用，使它们尽可能地相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的空间结构。 第三步：分子空间结构的确定 价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子空间结构。 (3)实用实例 2．杂化轨道理论 (1)杂化轨道理论概述 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)杂化轨道三种类型 (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＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数。 (1)价层电子对互斥模型说明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，两者的空间结构一致； ②当中心原子有孤电子对时，两者的空间结构不一致。如中心原子采取sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子空间结构可以为四面体形(如CH4)，也可以为三角锥形(如NH3)或V形(如H2O)。 (2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。 配位键 分子间作用力及性质 [以练带忆] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。(×) (2)碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键。(×) (3)为手性分子。(×) (4)非极性分子中，一定含有非极性共价键。(×) (5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。(×) (6)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。(×) (7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。(×) (8)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键。(×) 2．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是 ( ) A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl B 解析：H2S和NH3、HCl都是含极性键的极性分子；Cl2是含有非极性键的非极性分子；CO2、CH4是只含有极性键的非极性分子；C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。 3．已知含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，如X是S，当m＝2，n＝2，则这个式子就表示H2SO4。一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是( ) A．HClO2 B．H2SeO3 C．H3BO3 D．HMnO4 D 解析：把选项中的化学式改写成A.ClO(OH)，B.SeO(OH)2，C.B(OH)3，D.MnO3(OH)，其m依次为1,1,0,3，m最大的是HMnO4，则HMnO4酸性最强。 4．(1)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是________________________ ________________________________________________________________。 (2)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是__________________________ ________________________________________________________________。 解析：(1)乙酸分子间存在氢键，乙醛分子不能形成氢键，故乙酸的沸点明显高于乙醛。(2)H2O和CH3CH2OH分子间易形成氢键，而H2S和CH3CH2OH不能形成氢键，故H2O在CH3CH2OH中的溶解度大于H2S。 答案：(1)CH3COOH分子间存在氢键 (2)H2O分子与CH3CH2OH分子间易形成氢键，H2S分子与CH3CH2OH分子不能形成氢键 [练后梳理] 1．配合物 (1)定义 金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物。 (2)形成条件 (3)组成 如[Cu(NH3)4]SO4 2．分子间作用力 (1)概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，称之为分子间作用力。分为范德华力和氢键。 (2)强弱 范德华力<氢键<化学键。 (3)范德华力与物质性质 (4)氢键与物质性质 3．分子的性质 (1)分子的极性 ①非极性分子与极性分子的判断 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。 ②键的极性、分子空间结构与分子极性的关系 (2)物质的溶解性 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。若能形成氢键，则溶剂和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)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 (3)分子的手性 ①手性异构(对映异构)：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，却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4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。 (4)无机含氧酸分子的酸性 对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn，R相同时，n值越大，R的正电性越高，R—O—H中的氧原子的电子就会越向R偏移，在水分子的作用下，就越容易电离出H＋，酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以酸性：H2SO4>H2SO3。同理，酸性：HNO3>HNO2，HClO4>HClO3>HClO2>HClO。 考点1 化学键与化合物类型的判断 [抓本质·悟考法] 按要求完成以下问题。 (1)LiAlH4中，存在________(填标号) A．离子键 B．σ键 C．π键 D．氢键 (2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其中共价键 的类型有________种，属于________化合物。 (3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型 是________，属于________化合物。 (4)硝酸锰中的化学键除了σ键外，还存在______。 (5)1 mol丙酮()分子中含有σ键的数目为________。 (6)半导体材料GaAs晶体中Ga与As以______键键合。 (7)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成 [Cu(OH)4]2－，不考虑空间结构，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为___________________________________________________________________。 【解题关键点】 (1)ZnF2具有较高的熔点，含有的化学键是离子键，属于离子化合物。 (2)硝酸锰属于盐，是离子化合物，含有离子键；硝酸根中氮原子与3个氧原子形成3个σ键，还有一个大π键。 (3)GaAs是一种半导体材料，其结构与性质和晶体硅相似。 (4)[Cu(OH)4]2－的结构中，Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。 【易错失分点】 (1)对LiAlH4的结构不熟悉而错选：LiAlH4中Li＋与[AlH4]－存在离子键，[AlH4]－中Al与H存在共价键，其中AlH3与H－通过配位键结合形成[AlH4]－，所以LiAlH4的化学键类型有离子键、共价键、配位键。 (2)不知道SO3的结构导致错误：气态SO3为单分子，分子中S无孤电子对，其分子的空间结构为平面三角形，S和O之间形成双键，结构式为，故共价键有σ键和π键两种。 (3)不能判断GaAs的晶体类型导致错误：类比晶体硅，两者都是半导体材料，所以属于共价晶体，作用力是共价键。 [自主解答] ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ 答案：(1)AB (2)2 共价 (3)离子键 离子 (4)离子键和π键 (5)9NA (6)共价 (7) [多角度·突破练] ⊳角度1 化学键与物质类别的关系 1．一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F，其中NF3空间结构与NH3相似。下列有关说法错误的是( ) A．除F2单质外，反应物和生成物均为共价化合物 B．NF3中各原子均满足8电子稳定结构 C．NF3中只含极性共价键 D．NH4F中既含有离子键又含有共价键 A 解析：NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。 2．在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是( ) A．将SO2通入水中 B．烧碱溶于水 C．将HCl通入水中 D．硫酸氢钠溶于水 D 解析：NaHSO4在水溶液中电离产生Na＋、H＋、SOeq \o\al(2－,4)，则NaHSO4中 Na＋和HSOeq \o\al(－,4)之间的离子键断裂；HSOeq \o\al(－,4)电离产生H＋和SOeq \o\al(2－,4)，则有共价键断裂。 3．化学反应的本质是反应物化学键断裂和生成物化学键形成的过程，下列关于化学反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2的叙述正确的是( ) A．反应过程中只涉及离子键和极性共价键的断裂 B．反应过程中只涉及离子键和非极性共价键的形成 C．反应过程中只涉及离子键和极性共价键的断裂，只涉及离子键和非极性共价键的形成 D．反应过程中既涉及离子键、极性和非极性共价键的断裂，又涉及离子键、极性和非极性共价键的形成 D 解析：Na2O2中存在离子键和非极性共价键，CO2中存在极性共价键，Na2CO3中存在离子键和极性共价键，O2中存在非极性共价键，D项符合题意。 成键类别分析 (1)在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等；有的只存在非极性键，如N2、H2等；有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。 (2)在离子化合物中，一定存在离子键，有的还存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的还存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。 ⊳角度2 σ键和π键 4．下列有关共价键的说法不正确的是( ) A．σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠 B．分子中可能既有σ键又有π键，也可能既没有σ键又没有π键 C．不同非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键 D．离子化合物中不可能存在非极性键 D 解析：σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠，故A正确；N2中既有σ键又有π键，稀有气体单质均为单原子分子，既没有σ键又没有π键，故B正确；不同非金属元素原子之间形成的共用电子对会发生偏移，形成极性键，故C正确；Na2O2中存在O—O非极性键，是离子化合物，故D错误。 5．完成下列填空： (1)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________________。 CS2分子中，共价键的类型有______。 (2)SO2分子中共价键的类型有________。 (3)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。 (4)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为_____________________________。 答案：(1)C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定结构 σ键和π键 (2)σ键和π键 (3)1∶2 (4)3NA 6．有以下物质：a.HCl；b.F2；c.H2O2；d.N2；e.C2H4；f.H2O；g.Na2O2；h.O2；i.Ne；j.NH4Cl。 ①只含极性键的分子是________(填标号，下同)；只含非极性键的分子是________；既有极性键又有非极性键的分子是________。 ②只存在单键的分子是________；只存在双键的分子是________；只存在三键的分子是________。 ③只含有σ键的分子是________。 ④不存在化学键的是________。 ⑤既存在离子键又存在极性键的是________；既存在离子键又存在非极性键的是________。 解析：①a中含H—Cl，f中含H—O，a、f均只含极性共价键；b中含F—F，d中含N≡N，h中含O===O，b、d、h中均只含非极性键；c中含H—O及O—O，e中含C—H及C===C，故c、e中既有极性键又有非极性键。②HCl、F2、H2O2、H2O中只含单键，故a、b、c、f中只含有单键；O2中只含双键，故h中只含有双键；N2中只含三键，故d中只含有三键。③单键均是σ键，HCl、F2、H2O2、H2O中均只含单键，故a、b、c、f中只含σ键。④稀有气体分子中不存在化学键，故i中没有化学键。⑤NH4Cl中既有离子键又有极性键，故j符合题意；Na2O2中既有离子键又有非极性键，故g符合题意。 答案：①af bdh ce ②abcf h d ③abcf ④i ⑤j g σ键和π键比较 ⊳角度3 电子式的书写 7．下列化学用语表示正确的是( ) A．F－的结构示意图为 B．CO2的电子式为 C．NaCl的电子式为 D．N2的结构式为N===N A 解析：CO2的电子式为，B项错误；NaCl的电子式为Na＋[]－，C项错误；N2的结构式为N≡N，D项错误。 8．写出下列物质的电子式。 (1)NaH 。 (2)二硫化碳 。 (3)甲醛 。 (4)NaBH4 。 答案： 电子式书写的注意事项 (1)同一原子的电子式最好不要既用“·”，又用“×”表示；在化合物中“·”或“×”最好也不要混用(若特殊需要可标记)，可将电子全部标成“·”或“×”。 (2)单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式，如Al3＋就可以表示铝离子的电子式。“[ ]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。 (3)在化合物中，如果具有多个阴、阳离子，要注意每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻的事实。所以阴、阳离子必须是相邻的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起，如CaF2要写成[]－Ca2＋[]－，不能写成Ca2＋[]eq \o\al(－,2)，也不能写成Ca2＋[]－[]－。 (4)在用电子式表示物质形成的过程时，由于不是化学方程式，所以不能出现“===”。“―→”左侧是原子的电子式，右侧是物质的电子式，如Na2O的形成过程可表示为；NH3的形成过程可表示为。 ⊳角度4 配位键及应用 9．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＋配离子中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道 B 解析：NH3与Cu2＋形成配位键，Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对。 10．关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法正确的是( ) A．配位体是Cl－和H2O，配位数是8 B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋ C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2 D．向1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀 C 解析：配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配体是Cl－和H2O，配位数是6，A项错误；中心离子是Ti3＋，B项错误；配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中内界Cl－的个数为1，外界Cl－的个数为2，内界和外界中Cl－的数目比是1∶2，C项正确；加入足量AgNO3溶液，外界Cl－与Ag＋反应，内界Cl－不与Ag＋反应，故只能生成2 mol AgCl沉淀，D项错误。 配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出去，通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数，从而可以确定其配离子、中心离子和配体。 考点2 杂化轨道类型的判断与分子的空间结构 [抓本质·悟考法] (2020·山东高考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是( ) A．其熔点主要取决于所含化学键的键能 B．形成大π键的电子全部由N提供 C．分子中B和N的杂化方式相同 D．分子中所有原子共平面 【解题关键点】 解答本题应注意以下两点： (1)B3N3H6(无机苯)的结构与苯相似，因此应从苯的结构理解B3N3H6(无机苯)的结构特点。 (2)注意B3N3H6(无机苯)成键特点与苯的异同点。 【易错失分点】 (1)B3N3H6(无机苯)的晶体为分子晶体，熔化过程破坏分子间作用力，不是化学键。 (2)苯分子中的大π键是由每个碳原子提供的1个p电子形成的，而B3N3H6(无机苯)分子中的大π键是由N原子提供的，B原子提供空轨道。 [自主解答] ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ A 解析：无机苯为分子晶体，其熔点取决于分子间作用力，A错误；形成大π键是由N原子提供电子与B原子共用，B正确；分子中B和N的杂化方式均为sp2杂化，C正确；无机苯分子的结构与苯类似，分子中所有原子共平面，D正确。 [多角度·突破练] ⊳角度1 杂化轨道理论和分子的空间结构 1．(双选)对SO2与CO2的说法正确的是( ) A．都是直线形结构 B．中心原子杂化方式，前者是sp2杂化，后者是sp杂化 C．S原子和C原子上都没有孤电子对 D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构 BD 解析：SO2中S采用的是sp2杂化，三个杂化轨道呈平面三角形，两个杂化轨道与O原子形成化学键，另有一个杂化轨道被孤电子对占据，所以分子空间结构是V形；CO2中C是sp杂化，两个杂化轨道呈直线形结构，两个杂化轨道均与O原子形成化学键，所以分子空间结构是直线形。 2．计算下列各粒子中心原子的杂化轨道数，判断中心原子的杂化轨道类型，写出VSEPR模型名称。 (1)CS2________、________、________。 (2)NHeq \o\al(＋,4)________、________、________。 (3)H2O________、________、________。 (4)PCl3________、________、________。 (5)BCl2________、________、________。 答案：(1)2 sp 直线形 (2)4 sp3 正四面体形 (3)4 sp3 四面体形 (4)4 sp3 四面体形 (5)3 sp2 平面三角形 “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分布结构判断 (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)根据等电子原理进行判断 如CO2是直线形分子，CNS－、Neq \o\al(－,3)与CO2是等电子体，所以分子结构均为直线形，中心原子均采用sp杂化。 (4)根据中心原子的价电子对数判断 如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp杂化。 (5)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断 如没有π键为sp3杂化，含一个π键为sp2杂化，含两个π键为sp杂化。 ⊳角度2 分子的极性和相似相溶原理 3．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．以极性键结合起来的分子一定是极性分子 C．非极性分子只能是双原子单质分子 D．非极性分子中，一定含有非极性共价键 A 解析：A项正确，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子的空间结构对称，正负电荷中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等都是以极性键结合而形成的非极性分子；C项错误，某些共价化合物如C2H4等也是非极性分子；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。 4．下列现象中，不能用“相似相溶”原理解释的是( ) A．酒精与水以任意比互溶 B．用纯碱洗涤油脂 C．氨易溶于水 D．用苯将溴水中的溴萃取出来 B 解析：乙醇和水都为极性分子，且两者之间可形成氢键，故乙醇与水可以混溶，故A项不符合题意；纯碱溶液呈碱性，能促进油脂的水解，所以不能用“相似相溶”原理解释，故B项符合题意；氨和水都为极性分子，且两者之间可形成氢键，能用“相似相溶”原理解释，故C项不符合题意；苯和溴都是非极性分子，所以用苯将溴水中的溴萃取出来，能用“相似相溶”原理解释，故D项不符合题意。 分子极性的判断方法 分子的极性由共价键的极性和分子的空间结构共同决定。 极性键eq \o(――――――→,\s\up8(结构不对称))极性分子 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(双原子分子，如HCl、NO、IBr等,V形分子，如H2O、H2S、SO2等,三角锥形分子，如NH3、PH3等,非正四面体形分子，如CHCl3、CH2Cl2等)) 极性键或非极性键eq \o(―――――→,\s\up8(结构对称))非极性分子 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(单质分子，如Cl2、N2、I2等,直线形分子，如CO2、CS2、C2H2等,平面三角形分子，如BF3等,正四面体形分子，如CH4、CCl4、CF4等)) 1．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为sp2杂化 B．CO2分子中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C原子均为sp2杂化 B 解析：A项，H2O2分子中氧原子形成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个碳原子，其中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化，错误。 2．(命题情境：化学与生命科学研究)近年来，德国研究人员利用O2、N2、CH4、NH3、H2O和HCN这6种远古地球上存在的简单物质，再使用硫醇和铁盐等物质模拟当时环境，成功制得核酸的4种基本模块。下列说法正确的是( ) A．O2的沸点比N2的低 B．NH3分子呈三角锥形 C．配离子[Fe(H2O)6]3＋中H与中心原子配位 D．元素C、N、O、S的第一电离能依次增大 B 解析：氧气和氮气均属于分子晶体，其沸点高低取决于分子间作用力的大小，氧气的相对分子质量大于氮气，其分子间作用力大，沸点高于氮气，故A错误；NH3分子中心N原子的价电子对数为4，孤电子对数为1，分子空间结构为三角锥形，故B正确；配离子中中心原子提供空轨道，配位原子提供孤电子对，而H不存在孤电子对，O存在孤电子对，因此是O原子与中心原子配位，故C错误；同周期元素第一电离能呈逐渐增大趋势，但是第ⅤA族元素最外层处于半满状态较稳定，第一电离能大于同周期第ⅥA族元素，元素C、N、O的第一电离能的大小顺序：N>O>C，故D错误。 3．(命题情境：化学与医疗卫生)As2O3(砒霜)可用于白血病的治疗，As2O3是两性氧化物(分子结构如图所示)，溶于盐酸生成AsCl3，AsCl3用LiAlH4还原生成AlH3。下列说法正确的是( ) A．As2O3 分子中As原子的杂化方式为sp2 B．LiAlH4为共价化合物 C．AsCl3空间结构为平面正三角形 D．AlH3分子键角大于109.5° D 解析：As2O3分子中形成了3个As—O共价键，As原子上还有一对孤电子对，As原子的杂化轨道数目为4，所以As原子的杂化方式为sp3杂化，A错误；LiAlH4为离子化合物，阳离子是Li＋，阴离子为AlHeq \o\al(－,4)，B错误；AsCl3中有3个σ键，孤电子对数为eq \f(1,2)×(5－3×1)＝1，As原子为sp3杂化，含有一个孤电子对，所以空间结构为三角锥形，C错误；AlH3中有3个σ键，无孤电子对，空间结构为平面三角形，所以键角大于109.5°，D正确。 4．(双选)氧化石墨烯和还原石墨烯是两种新型材料，由氧化石墨烯制备还原石墨烯的原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．1个N2H4分子中含有σ键的数目为5 B．氧化石墨烯中碳原子均为sp2杂化 C．还原石墨烯中有三种不同的含氧官能团 D．在水中的溶解度：还原石墨烯＞氧化石墨烯 BD 解析：N2H4的结构式是,1个N2H4分子中含有σ键的数目为5，故A正确；氧化石墨烯含有双键碳、单键碳，碳原子杂化方式为sp2、sp3杂化，故B错误；还原石墨烯含有—OH、—COOH、C—O—C三种不同的含氧官能团，故C正确；氧化石墨烯中含有的羟基数大于还原石墨烯，在水中的溶解度：还原石墨烯＜氧化石墨烯，故D错误。 5．(命题情境：化学与农药)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。 (1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为________。 (2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为______，羰基碳原子的杂化轨道类型为______。 (3)查文献可知，可用2氯4氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。 反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂______个σ键，断裂________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分子比NH3分子稳定的原因：____________________________________________________________________。 ②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是___________________________， H2O、NH3、CO2中心原子的杂化类型分别是_____________________________。 解析：(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定，根据化学方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N===C中的π键和2氯4氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋eq \f(6－2×1,2)＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采用sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋eq \f(5－3×1,2)＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋eq \f(4－2×2,2)＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采用sp杂化。 答案：(1)1 (2)sp2、sp3 sp2 (3)NA NA (4)①H—O的键能大于H—N的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp 考试评价解读核心素养达成1.了解粒子间作用(离子键、共价键、配位键、分子间作用力等)的类型、特征与实质。了解共价键的极性与类型(σ键、π键)。 2．能利用电负性判断成键类型、共价键的极性，能结合分子结构特点判断分子的极性、手性，并据此解释分子的一些典型性质。 3．了解杂化轨道理论及杂化轨道类型，能结合杂化轨道理论、价层电子对互斥模型推测分子或离子的空间结构，能利用键参数(键能、键长、键角)解释简单分子的某些性质。 4．了解分子间作用力(含氢键)对物质性质的影响，能列举含氢键的物质与其性质特点。宏观辨识 与 微观探析认识离子键、共价键的本质，能多角度、动态地分析化学键、分子的空间结构及性质，并运用相关理论解决实际问题。证据推理 与 模型认知能运用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论等，解释分子的空间结构及性质，揭示现象的本质和规律。科学探究 与 创新意识能发现和提出有探究价值的分子的结构、性质的问题，设计探究方案进行探究分析，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。离子键共价键非极性键极性键定义带相反电荷的粒子之间的相互作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用成键粒子阴、阳离子原子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对不偏向任何一方共用电子对偏向一方原子形成条件非金属性强的元素与金属性强的元素经得失电子，形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键形成的物质离子化合物非金属单质；某些共价化合物或离子化合物共价化合物或离子化合物价层电 子对数σ键电 子对数孤电子 对数价层电子对 空间结构分子空 间结构实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O实质范德华力的实质是电性作用，无饱和性和方向性影响因素①一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增强； ②相对分子质量相近的分子，分子的极性越大，范德华力越强范德华力与 物质性质范德华力主要影响物质的熔沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔沸点越高，硬度越大形成由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间形成的作用力表示 方法X—H…Y ①X、Y为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。 ②X、Y可以相同，也可以不同特征具有方向性和饱和性分类分子内氢键和分子间氢键物质 性质分子间氢键使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响类型实例键的极性空间结构分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2 (X2Y)CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子σ键π键电子云重叠方式头碰头肩并肩类型ss σ键、sp σ键、pp σ键pp π键电子云对称特征轴对称镜面对称存在规律共价单键是σ键，共价双键中含有一个σ键和一个π键；共价三键中含有一个σ键和两个π键空间结构杂化类型若杂化轨道在空间的分布为正四面体形分子的中心原子发生sp3杂化若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形分子的中心原子发生sp2杂化若杂化轨道在空间的分布呈直线形分子的中心原子发生sp杂化
第三节 化学键与分子结构及性质 化学键与物质构成 [以练带忆] 1．下列化合物中，既有离子键，又有共价键的是( ) A．MgCl2 B．Na2O2 C．Cl2 D．NH3·H2O B 解析：A项中两个Cl－与Mg2＋之间以离子键结合；B项中Na＋与Oeq \o\al(2－,2)之间以离子键结合，Oeq \o\al(2－,2)中两个氧原子之间以共价键结合；C项中Cl2是单质，两个氯原子之间以共价键结合；D项，NH3·H2O是共价化合物，不含离子键。 2．下列关于NaHSO4的说法中正确的是( ) A．因为NaHSO4是离子化合物，所以NaHSO4固体能够导电 B．NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是 2∶1 C．NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键和共价键 D．NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键 D 解析：虽然NaHSO4是离子化合物，但其固体中不存在能自由移动的阴、阳离子，因而不能导电；NaHSO4固体中阳离子和阴离子(HSOeq \o\al(－,4))的个数比是1∶1；NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键，而溶于水时电离出Na＋、H＋和SOeq \o\al(2－,4)，破坏的是离子键和共价键。 3．有以下9种物质：①Ne ②HCl ③P4 ④C2H2 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)含有非极性共价键的离子化合物是_____________________________。 (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、配位键的是______________。 (7)只含有σ键的是________，既含有σ键又含有π键的是________。 答案：(1)① (2)②⑨ (3)⑦ (4)④ (5)⑤ (6)⑧ (7)②③⑨ ④ [练后梳理] 1．化学键定义 2．化学键分类 (1)eq \x(化学键)eq \o(――――――→,\s\up8(成键粒子),\s\do7(粒子间作用力))eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(离子键,共价键,金属键)) (3)配位键：特殊共价键，形成配位键的原子一方提供孤电子对，另一方提供能够接受孤电子对的空轨道。 3．离子键、共价键的比较 4．离子化合物与共价化合物 5．化学键与物质类别的关系 (1)除稀有气体内部无化学键外，其他物质内部都存在化学键。 (2)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。 (3)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。 (4)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。 (5)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。 (6)既有离子键又有极性共价键的物质，如NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共价键的物质，如Na2O2等。 (7)仅由非金属元素形成的离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。 (8)金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。 6．电子式 (1)概念：在元素符号周围，用“·”或“×”来代表原子的最外层电子(价电子)的式子。 (2)电子式的书写 化学键应用判断的5种常见错误 (1)认为有化学键破坏的变化一定是化学变化，其实如HCl溶于水破坏共价键，是物理变化，注意“同时”有化学键断裂和形成才是化学变化。 (2)认为物质在熔化时都破坏化学键，其实如HCl、S等熔化时破坏的不是化学键而是分子间作用力。 (3)认为宏观物质中均含化学键，其实如稀有气体单质中不含化学键。 (4)认为只含非金属元素的化合物中不存在离子键，其实如NH4NO3中存在离子键，属于离子化合物。 (5)认为活泼金属与活泼非金属之间不能形成共价键，其实如AlCl3中存在共价键。 化学键及其参数 [以练带忆] 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 B 解析：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键的数目之比为________。 (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σ键、π键的数目为________(填标号)。 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 解析：(2)根据题意，HCN的结构式为H—C≡N，分子中含有2个σ键，2个π键，因此σ键与π键的数目之比为1∶1。(3)每个碳原子原子核外有4个电子，每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成共价键，即每个碳原子形成3个σ键，则每个碳原子还有1个电子形成π键，由于每两个碳原子各提供一个电子形成一个π键，因此C60分子中π键的数目为eq \f(60,2)＝30。(4)分子中单键均为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，因此每个分子内含有3个σ键、1个π键。 答案：(1)σ 极性 (2)1∶1 (3)30 (4)D 3．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。只有σ键的是________(填标号，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σ键的是________。 答案：①②③⑥⑦⑧ ④⑤⑨ ⑦ ① ②④ [练后梳理] 1．共价键的本质与特征 eq \x(本质)eq \a\vs4\al(原子之间形成共用电子对。) | eq \x(特征)eq \a\vs4\al(具有方向性和饱和性。) 2．共价键的类型 3．键参数 (1)概念 eq \x(键能)eq \a\vs4\al(气态分子中1 mol化学键解离成气态原子所吸收的能量) | eq \x(键长)eq \a\vs4\al(构成化学键的两个原子之间的核间距) | eq \x(键角)eq \a\vs4\al(在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角) (2)键参数与分子的性质 ①键参数对分子性质的影响 ②键参数与分子稳定性的关系 键能越大，键长越短，分子越稳定。 σ键与π键的判断方法 (1)轨道重叠方式 形成σ键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠；形成π键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠。 (2)电子云的对称性 σ键的电子云是以形成化学键的两原子核的连线为轴旋转对称，为轴对称；π键的电子云是由两块组成，它们互为镜像，为镜面对称。 (3)原子间共用电子对数目 单键均为σ键，双键含有1个σ键和1个π键，三键含有1个σ键和2个π键。 (4)共价键强度 σ键强度较大，较稳定；π键活泼，比较容易断裂。 注意：N≡N中π键较稳定。 分子的空间结构 [以练带忆] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。(×) (2)只要分子空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。(√) (3)分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构。 (×) (4)中心原子是sp杂化的，其分子空间结构不一定为直线形。(×) (5)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。(√) (6)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。 (√) (7)N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键。(√) 2．比较下列分子或离子中键角的大小。 (1)H2O________H3O＋，NH3________NHeq \o\al(＋,4) (2)SO3________CCl4，CS2________SO2 解析：(1)H2O与H3O＋、NH3与NHeq \o\al(＋,4)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)SO3为平面三角形，键角120°，CCl4为正四面体形，键角109°28′；CS2为直线形，SO2为V形，键角CS2>SO2。 答案：(1)< < (2)> > 3．BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下，请写出单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型： (1)Cl—Be—Cl：________。 (2) ：________。 (3) ：________。 答案：(1)sp杂化 (2)sp2杂化 (3)sp3杂化 [练后梳理] 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孤电子对的排斥力越大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。 (2)判断分子或离子空间结构“三步曲” 第一步：确定中心原子上的价层电子对数 a为中心原子的价电子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x为与中心原子结合的原子数。如NH3的中心原子为N，a＝5，b＝1，x＝3，所以中心原子上的孤电子对数＝eq \f(1,2)(a－xb)＝eq \f(1,2)×(5－3×1)＝1。 第二步：确定价层电子对的空间结构 由于价层电子对之间的相互排斥作用，使它们尽可能地相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的空间结构。 第三步：分子空间结构的确定 价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子空间结构。 (3)实用实例 2．杂化轨道理论 (1)杂化轨道理论概述 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)杂化轨道三种类型 (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＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数。 (1)价层电子对互斥模型说明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，两者的空间结构一致； ②当中心原子有孤电子对时，两者的空间结构不一致。如中心原子采取sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子空间结构可以为四面体形(如CH4)，也可以为三角锥形(如NH3)或V形(如H2O)。 (2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。 配位键 分子间作用力及性质 [以练带忆] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。(×) (2)碘化氢的沸点高于氯化氢的沸点是因为碘化氢分子间存在氢键。(×) (3)为手性分子。(×) (4)非极性分子中，一定含有非极性共价键。(×) (5)卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物(即CX4)的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而增大。(×) (6)BCl3与NCl3均为三角锥形，为极性分子。(×) (7)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。(×) (8)可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键。(×) 2．下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是 ( ) A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2 D．NH3、HCl B 解析：H2S和NH3、HCl都是含极性键的极性分子；Cl2是含有非极性键的非极性分子；CO2、CH4是只含有极性键的非极性分子；C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。 3．已知含氧酸可用通式XOm(OH)n来表示，如X是S，当m＝2，n＝2，则这个式子就表示H2SO4。一般而言，该式中m大的是强酸，m小的是弱酸。下列各含氧酸中酸性最强的是( ) A．HClO2 B．H2SeO3 C．H3BO3 D．HMnO4 D 解析：把选项中的化学式改写成A.ClO(OH)，B.SeO(OH)2，C.B(OH)3，D.MnO3(OH)，其m依次为1,1,0,3，m最大的是HMnO4，则HMnO4酸性最强。 4．(1)乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是________________________ ________________________________________________________________。 (2)H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是__________________________ ________________________________________________________________。 解析：(1)乙酸分子间存在氢键，乙醛分子不能形成氢键，故乙酸的沸点明显高于乙醛。(2)H2O和CH3CH2OH分子间易形成氢键，而H2S和CH3CH2OH不能形成氢键，故H2O在CH3CH2OH中的溶解度大于H2S。 答案：(1)CH3COOH分子间存在氢键 (2)H2O分子与CH3CH2OH分子间易形成氢键，H2S分子与CH3CH2OH分子不能形成氢键 [练后梳理] 1．配合物 (1)定义 金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物。 (2)形成条件 (3)组成 如[Cu(NH3)4]SO4 2．分子间作用力 (1)概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，称之为分子间作用力。分为范德华力和氢键。 (2)强弱 范德华力<氢键<化学键。 (3)范德华力与物质性质 (4)氢键与物质性质 3．分子的性质 (1)分子的极性 ①非极性分子与极性分子的判断 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。 ②键的极性、分子空间结构与分子极性的关系 (2)物质的溶解性 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。若能形成氢键，则溶剂和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)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 (3)分子的手性 ①手性异构(对映异构)：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，却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4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。 (4)无机含氧酸分子的酸性 对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn，R相同时，n值越大，R的正电性越高，R—O—H中的氧原子的电子就会越向R偏移，在水分子的作用下，就越容易电离出H＋，酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以酸性：H2SO4>H2SO3。同理，酸性：HNO3>HNO2，HClO4>HClO3>HClO2>HClO。 考点1 化学键与化合物类型的判断 [抓本质·悟考法] 按要求完成以下问题。 (1)LiAlH4中，存在________(填标号) A．离子键 B．σ键 C．π键 D．氢键 (2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其中共价键 的类型有________种，属于________化合物。 (3)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃)，其化学键类型 是________，属于________化合物。 (4)硝酸锰中的化学键除了σ键外，还存在______。 (5)1 mol丙酮()分子中含有σ键的数目为________。 (6)半导体材料GaAs晶体中Ga与As以______键键合。 (7)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成 [Cu(OH)4]2－，不考虑空间结构，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为___________________________________________________________________。 【解题关键点】 (1)ZnF2具有较高的熔点，含有的化学键是离子键，属于离子化合物。 (2)硝酸锰属于盐，是离子化合物，含有离子键；硝酸根中氮原子与3个氧原子形成3个σ键，还有一个大π键。 (3)GaAs是一种半导体材料，其结构与性质和晶体硅相似。 (4)[Cu(OH)4]2－的结构中，Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。 【易错失分点】 (1)对LiAlH4的结构不熟悉而错选：LiAlH4中Li＋与[AlH4]－存在离子键，[AlH4]－中Al与H存在共价键，其中AlH3与H－通过配位键结合形成[AlH4]－，所以LiAlH4的化学键类型有离子键、共价键、配位键。 (2)不知道SO3的结构导致错误：气态SO3为单分子，分子中S无孤电子对，其分子的空间结构为平面三角形，S和O之间形成双键，结构式为，故共价键有σ键和π键两种。 (3)不能判断GaAs的晶体类型导致错误：类比晶体硅，两者都是半导体材料，所以属于共价晶体，作用力是共价键。 [自主解答] ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ 答案：(1)AB (2)2 共价 (3)离子键 离子 (4)离子键和π键 (5)9NA (6)共价 (7) [多角度·突破练] ⊳角度1 化学键与物质类别的关系 1．一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F，其中NF3空间结构与NH3相似。下列有关说法错误的是( ) A．除F2单质外，反应物和生成物均为共价化合物 B．NF3中各原子均满足8电子稳定结构 C．NF3中只含极性共价键 D．NH4F中既含有离子键又含有共价键 A 解析：NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。 2．在下列变化过程中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是( ) A．将SO2通入水中 B．烧碱溶于水 C．将HCl通入水中 D．硫酸氢钠溶于水 D 解析：NaHSO4在水溶液中电离产生Na＋、H＋、SOeq \o\al(2－,4)，则NaHSO4中 Na＋和HSOeq \o\al(－,4)之间的离子键断裂；HSOeq \o\al(－,4)电离产生H＋和SOeq \o\al(2－,4)，则有共价键断裂。 3．化学反应的本质是反应物化学键断裂和生成物化学键形成的过程，下列关于化学反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2的叙述正确的是( ) A．反应过程中只涉及离子键和极性共价键的断裂 B．反应过程中只涉及离子键和非极性共价键的形成 C．反应过程中只涉及离子键和极性共价键的断裂，只涉及离子键和非极性共价键的形成 D．反应过程中既涉及离子键、极性和非极性共价键的断裂，又涉及离子键、极性和非极性共价键的形成 D 解析：Na2O2中存在离子键和非极性共价键，CO2中存在极性共价键，Na2CO3中存在离子键和极性共价键，O2中存在非极性共价键，D项符合题意。 成键类别分析 (1)在分子中，有的只存在极性键，如HCl、NH3等；有的只存在非极性键，如N2、H2等；有的既存在极性键又存在非极性键，如H2O2、C2H4等；有的不存在化学键，如稀有气体分子。 (2)在离子化合物中，一定存在离子键，有的还存在极性共价键，如NaOH、Na2SO4等；有的还存在非极性键，如Na2O2、CaC2等。 ⊳角度2 σ键和π键 4．下列有关共价键的说法不正确的是( ) A．σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠 B．分子中可能既有σ键又有π键，也可能既没有σ键又没有π键 C．不同非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键 D．离子化合物中不可能存在非极性键 D 解析：σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠，故A正确；N2中既有σ键又有π键，稀有气体单质均为单原子分子，既没有σ键又没有π键，故B正确；不同非金属元素原子之间形成的共用电子对会发生偏移，形成极性键，故C正确；Na2O2中存在O—O非极性键，是离子化合物，故D错误。 5．完成下列填空： (1)碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是________________。 CS2分子中，共价键的类型有______。 (2)SO2分子中共价键的类型有________。 (3)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)＝________。 (4)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为_____________________________。 答案：(1)C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定结构 σ键和π键 (2)σ键和π键 (3)1∶2 (4)3NA 6．有以下物质：a.HCl；b.F2；c.H2O2；d.N2；e.C2H4；f.H2O；g.Na2O2；h.O2；i.Ne；j.NH4Cl。 ①只含极性键的分子是________(填标号，下同)；只含非极性键的分子是________；既有极性键又有非极性键的分子是________。 ②只存在单键的分子是________；只存在双键的分子是________；只存在三键的分子是________。 ③只含有σ键的分子是________。 ④不存在化学键的是________。 ⑤既存在离子键又存在极性键的是________；既存在离子键又存在非极性键的是________。 解析：①a中含H—Cl，f中含H—O，a、f均只含极性共价键；b中含F—F，d中含N≡N，h中含O===O，b、d、h中均只含非极性键；c中含H—O及O—O，e中含C—H及C===C，故c、e中既有极性键又有非极性键。②HCl、F2、H2O2、H2O中只含单键，故a、b、c、f中只含有单键；O2中只含双键，故h中只含有双键；N2中只含三键，故d中只含有三键。③单键均是σ键，HCl、F2、H2O2、H2O中均只含单键，故a、b、c、f中只含σ键。④稀有气体分子中不存在化学键，故i中没有化学键。⑤NH4Cl中既有离子键又有极性键，故j符合题意；Na2O2中既有离子键又有非极性键，故g符合题意。 答案：①af bdh ce ②abcf h d ③abcf ④i ⑤j g σ键和π键比较 ⊳角度3 电子式的书写 7．下列化学用语表示正确的是( ) A．F－的结构示意图为 B．CO2的电子式为 C．NaCl的电子式为 D．N2的结构式为N===N A 解析：CO2的电子式为，B项错误；NaCl的电子式为Na＋[]－，C项错误；N2的结构式为N≡N，D项错误。 8．写出下列物质的电子式。 (1)NaH 。 (2)二硫化碳 。 (3)甲醛 。 (4)NaBH4 。 答案： 电子式书写的注意事项 (1)同一原子的电子式最好不要既用“·”，又用“×”表示；在化合物中“·”或“×”最好也不要混用(若特殊需要可标记)，可将电子全部标成“·”或“×”。 (2)单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式，如Al3＋就可以表示铝离子的电子式。“[ ]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。 (3)在化合物中，如果具有多个阴、阳离子，要注意每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻的事实。所以阴、阳离子必须是相邻的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起，如CaF2要写成[]－Ca2＋[]－，不能写成Ca2＋[]eq \o\al(－,2)，也不能写成Ca2＋[]－[]－。 (4)在用电子式表示物质形成的过程时，由于不是化学方程式，所以不能出现“===”。“―→”左侧是原子的电子式，右侧是物质的电子式，如Na2O的形成过程可表示为；NH3的形成过程可表示为。 ⊳角度4 配位键及应用 9．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＋配离子中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道 B 解析：NH3与Cu2＋形成配位键，Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对。 10．关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法正确的是( ) A．配位体是Cl－和H2O，配位数是8 B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋ C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2 D．向1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀 C 解析：配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配体是Cl－和H2O，配位数是6，A项错误；中心离子是Ti3＋，B项错误；配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中内界Cl－的个数为1，外界Cl－的个数为2，内界和外界中Cl－的数目比是1∶2，C项正确；加入足量AgNO3溶液，外界Cl－与Ag＋反应，内界Cl－不与Ag＋反应，故只能生成2 mol AgCl沉淀，D项错误。 配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出去，通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数，从而可以确定其配离子、中心离子和配体。 考点2 杂化轨道类型的判断与分子的空间结构 [抓本质·悟考法] (2020·山东高考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是( ) A．其熔点主要取决于所含化学键的键能 B．形成大π键的电子全部由N提供 C．分子中B和N的杂化方式相同 D．分子中所有原子共平面 【解题关键点】 解答本题应注意以下两点： (1)B3N3H6(无机苯)的结构与苯相似，因此应从苯的结构理解B3N3H6(无机苯)的结构特点。 (2)注意B3N3H6(无机苯)成键特点与苯的异同点。 【易错失分点】 (1)B3N3H6(无机苯)的晶体为分子晶体，熔化过程破坏分子间作用力，不是化学键。 (2)苯分子中的大π键是由每个碳原子提供的1个p电子形成的，而B3N3H6(无机苯)分子中的大π键是由N原子提供的，B原子提供空轨道。 [自主解答] ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ A 解析：无机苯为分子晶体，其熔点取决于分子间作用力，A错误；形成大π键是由N原子提供电子与B原子共用，B正确；分子中B和N的杂化方式均为sp2杂化，C正确；无机苯分子的结构与苯类似，分子中所有原子共平面，D正确。 [多角度·突破练] ⊳角度1 杂化轨道理论和分子的空间结构 1．(双选)对SO2与CO2的说法正确的是( ) A．都是直线形结构 B．中心原子杂化方式，前者是sp2杂化，后者是sp杂化 C．S原子和C原子上都没有孤电子对 D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构 BD 解析：SO2中S采用的是sp2杂化，三个杂化轨道呈平面三角形，两个杂化轨道与O原子形成化学键，另有一个杂化轨道被孤电子对占据，所以分子空间结构是V形；CO2中C是sp杂化，两个杂化轨道呈直线形结构，两个杂化轨道均与O原子形成化学键，所以分子空间结构是直线形。 2．计算下列各粒子中心原子的杂化轨道数，判断中心原子的杂化轨道类型，写出VSEPR模型名称。 (1)CS2________、________、________。 (2)NHeq \o\al(＋,4)________、________、________。 (3)H2O________、________、________。 (4)PCl3________、________、________。 (5)BCl2________、________、________。 答案：(1)2 sp 直线形 (2)4 sp3 正四面体形 (3)4 sp3 四面体形 (4)4 sp3 四面体形 (5)3 sp2 平面三角形 “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分布结构判断 (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)根据等电子原理进行判断 如CO2是直线形分子，CNS－、Neq \o\al(－,3)与CO2是等电子体，所以分子结构均为直线形，中心原子均采用sp杂化。 (4)根据中心原子的价电子对数判断 如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp杂化。 (5)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断 如没有π键为sp3杂化，含一个π键为sp2杂化，含两个π键为sp杂化。 ⊳角度2 分子的极性和相似相溶原理 3．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．以极性键结合起来的分子一定是极性分子 C．非极性分子只能是双原子单质分子 D．非极性分子中，一定含有非极性共价键 A 解析：A项正确，如O2、H2、N2等；B项错误，以极性键结合起来的分子不一定是极性分子，若分子的空间结构对称，正负电荷中心重合，就是非极性分子，如CH4、CO2、CCl4、CS2等都是以极性键结合而形成的非极性分子；C项错误，某些共价化合物如C2H4等也是非极性分子；D项错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。 4．下列现象中，不能用“相似相溶”原理解释的是( ) A．酒精与水以任意比互溶 B．用纯碱洗涤油脂 C．氨易溶于水 D．用苯将溴水中的溴萃取出来 B 解析：乙醇和水都为极性分子，且两者之间可形成氢键，故乙醇与水可以混溶，故A项不符合题意；纯碱溶液呈碱性，能促进油脂的水解，所以不能用“相似相溶”原理解释，故B项符合题意；氨和水都为极性分子，且两者之间可形成氢键，能用“相似相溶”原理解释，故C项不符合题意；苯和溴都是非极性分子，所以用苯将溴水中的溴萃取出来，能用“相似相溶”原理解释，故D项不符合题意。 分子极性的判断方法 分子的极性由共价键的极性和分子的空间结构共同决定。 极性键eq \o(――――――→,\s\up8(结构不对称))极性分子 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(双原子分子，如HCl、NO、IBr等,V形分子，如H2O、H2S、SO2等,三角锥形分子，如NH3、PH3等,非正四面体形分子，如CHCl3、CH2Cl2等)) 极性键或非极性键eq \o(―――――→,\s\up8(结构对称))非极性分子 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(单质分子，如Cl2、N2、I2等,直线形分子，如CO2、CS2、C2H2等,平面三角形分子，如BF3等,正四面体形分子，如CH4、CCl4、CF4等)) 1．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为sp2杂化 B．CO2分子中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C原子均为sp2杂化 B 解析：A项，H2O2分子中氧原子形成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个碳原子，其中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化，错误。 2．(命题情境：化学与生命科学研究)近年来，德国研究人员利用O2、N2、CH4、NH3、H2O和HCN这6种远古地球上存在的简单物质，再使用硫醇和铁盐等物质模拟当时环境，成功制得核酸的4种基本模块。下列说法正确的是( ) A．O2的沸点比N2的低 B．NH3分子呈三角锥形 C．配离子[Fe(H2O)6]3＋中H与中心原子配位 D．元素C、N、O、S的第一电离能依次增大 B 解析：氧气和氮气均属于分子晶体，其沸点高低取决于分子间作用力的大小，氧气的相对分子质量大于氮气，其分子间作用力大，沸点高于氮气，故A错误；NH3分子中心N原子的价电子对数为4，孤电子对数为1，分子空间结构为三角锥形，故B正确；配离子中中心原子提供空轨道，配位原子提供孤电子对，而H不存在孤电子对，O存在孤电子对，因此是O原子与中心原子配位，故C错误；同周期元素第一电离能呈逐渐增大趋势，但是第ⅤA族元素最外层处于半满状态较稳定，第一电离能大于同周期第ⅥA族元素，元素C、N、O的第一电离能的大小顺序：N>O>C，故D错误。 3．(命题情境：化学与医疗卫生)As2O3(砒霜)可用于白血病的治疗，As2O3是两性氧化物(分子结构如图所示)，溶于盐酸生成AsCl3，AsCl3用LiAlH4还原生成AlH3。下列说法正确的是( ) A．As2O3 分子中As原子的杂化方式为sp2 B．LiAlH4为共价化合物 C．AsCl3空间结构为平面正三角形 D．AlH3分子键角大于109.5° D 解析：As2O3分子中形成了3个As—O共价键，As原子上还有一对孤电子对，As原子的杂化轨道数目为4，所以As原子的杂化方式为sp3杂化，A错误；LiAlH4为离子化合物，阳离子是Li＋，阴离子为AlHeq \o\al(－,4)，B错误；AsCl3中有3个σ键，孤电子对数为eq \f(1,2)×(5－3×1)＝1，As原子为sp3杂化，含有一个孤电子对，所以空间结构为三角锥形，C错误；AlH3中有3个σ键，无孤电子对，空间结构为平面三角形，所以键角大于109.5°，D正确。 4．(双选)氧化石墨烯和还原石墨烯是两种新型材料，由氧化石墨烯制备还原石墨烯的原理如图所示。下列说法错误的是( ) A．1个N2H4分子中含有σ键的数目为5 B．氧化石墨烯中碳原子均为sp2杂化 C．还原石墨烯中有三种不同的含氧官能团 D．在水中的溶解度：还原石墨烯＞氧化石墨烯 BD 解析：N2H4的结构式是,1个N2H4分子中含有σ键的数目为5，故A正确；氧化石墨烯含有双键碳、单键碳，碳原子杂化方式为sp2、sp3杂化，故B错误；还原石墨烯含有—OH、—COOH、C—O—C三种不同的含氧官能团，故C正确；氧化石墨烯中含有的羟基数大于还原石墨烯，在水中的溶解度：还原石墨烯＜氧化石墨烯，故D错误。 5．(命题情境：化学与农药)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。 (1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为________。 (2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为______，羰基碳原子的杂化轨道类型为______。 (3)查文献可知，可用2氯4氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。 反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂______个σ键，断裂________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分子比NH3分子稳定的原因：____________________________________________________________________。 ②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是___________________________， H2O、NH3、CO2中心原子的杂化类型分别是_____________________________。 解析：(1)根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。(2)根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；剩余1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，是sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，为sp2杂化。(3)由于σ键比π键更稳定，根据化学方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N===C中的π键和2氯4氨基吡啶分子中的N—H。(4)①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋eq \f(6－2×1,2)＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采用sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋eq \f(5－3×1,2)＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋eq \f(4－2×2,2)＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采用sp杂化。 答案：(1)1 (2)sp2、sp3 sp2 (3)NA NA (4)①H—O的键能大于H—N的键能 ②V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp 考试评价解读核心素养达成1.了解粒子间作用(离子键、共价键、配位键、分子间作用力等)的类型、特征与实质。了解共价键的极性与类型(σ键、π键)。 2．能利用电负性判断成键类型、共价键的极性，能结合分子结构特点判断分子的极性、手性，并据此解释分子的一些典型性质。 3．了解杂化轨道理论及杂化轨道类型，能结合杂化轨道理论、价层电子对互斥模型推测分子或离子的空间结构，能利用键参数(键能、键长、键角)解释简单分子的某些性质。 4．了解分子间作用力(含氢键)对物质性质的影响，能列举含氢键的物质与其性质特点。宏观辨识 与 微观探析认识离子键、共价键的本质，能多角度、动态地分析化学键、分子的空间结构及性质，并运用相关理论解决实际问题。证据推理 与 模型认知能运用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论等，解释分子的空间结构及性质，揭示现象的本质和规律。科学探究 与 创新意识能发现和提出有探究价值的分子的结构、性质的问题，设计探究方案进行探究分析，面对“异常”现象敢于提出自己的见解。离子键共价键非极性键极性键定义带相反电荷的粒子之间的相互作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用成键粒子阴、阳离子原子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对不偏向任何一方共用电子对偏向一方原子形成条件非金属性强的元素与金属性强的元素经得失电子，形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键形成的物质离子化合物非金属单质；某些共价化合物或离子化合物共价化合物或离子化合物价层电 子对数σ键电 子对数孤电子 对数价层电子对 空间结构分子空 间结构实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O实质范德华力的实质是电性作用，无饱和性和方向性影响因素①一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增强； ②相对分子质量相近的分子，分子的极性越大，范德华力越强范德华力与 物质性质范德华力主要影响物质的熔沸点、硬度等物理性质。范德华力越强，物质的熔沸点越高，硬度越大形成由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间形成的作用力表示 方法X—H…Y ①X、Y为电负性很强的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。 ②X、Y可以相同，也可以不同特征具有方向性和饱和性分类分子内氢键和分子间氢键物质 性质分子间氢键使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响类型实例键的极性空间结构分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2 (X2Y)CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面正三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子σ键π键电子云重叠方式头碰头肩并肩类型ss σ键、sp σ键、pp σ键pp π键电子云对称特征轴对称镜面对称存在规律共价单键是σ键，共价双键中含有一个σ键和一个π键；共价三键中含有一个σ键和两个π键空间结构杂化类型若杂化轨道在空间的分布为正四面体形分子的中心原子发生sp3杂化若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形分子的中心原子发生sp2杂化若杂化轨道在空间的分布呈直线形分子的中心原子发生sp杂化
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