第二章分子结构与性质
教材分析
第二章分子结构与性质
第一节共价键
第一课时
教学目标:
1.复习化学键的概念,能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。
2.知道共价键的主要类型δ键和π键。
3.说出δ键和π键的明显差别和一般规律。
教学重点、难点:
价层电子对互斥模型
教学过程:
[复习引入]
NaCl、HCl的形成过程
[设问]
前面学习了电子云和轨道理论,对于HCl中H、Cl原子形成共价键时,电子云如何重叠?例:H2的形成
[讲解、小结]
[板书]
1.δ键:(以“头碰头”重叠形式)
a.特征:以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键的图形不变,轴对称图形。
b.种类:S-Sδ键 S-Pδ键 P-Pδ键
[过渡]
P电子和P电子除能形成δ键外,还能形成π键
[板书]
2.π键
[讲解]
a.特征:每个π键的电子云有两块组成,分别位于有两原子核构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面镜面,它们互为镜像,这种特征称为镜像对称。
3.δ键和π键比较
①重叠方式
δ键:头碰头
π键:肩并肩
②δ键比π键的强度较大
②成键电子:δ键 S-S S-P P-P
π键 P-P
δ键成单键
π键成双键、叁键
4.共价键的特征
饱和性、方向性
[科学探究] 讲解
[小结]
生归纳本节重点,老师小结
[补充练习]
1.下列关于化学键的说法不正确的是()
A.化学键是一种作用力
B.化学键可以是原子间作用力,也可以是离子间作用力
C.化学键存在于分子内部
D.化学键存在于分子之间
2.对δ键的认识不正确的是()
A.δ键不属于共价键,是另一种化学键
B.S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同
C.分子中含有共价键,则至少含有一个δ键
D.含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同
3.下列物质中,属于共价化合物的是()
A.I2 B.BaCl2 C.H2SO4 D.NaOH
4.下列化合物中,属于离子化合物的是()
A.KNO3 B.BeCl C.KO2 D.H2O2
5.写出下列物质的电子式。
H2、N2、HCl、H2O
6.用电子式表示下列化合物的形成过程
HCl、NaBr、MgF2、Na2S、CO2
[答案]
1.D 2.A3.C4.AC5.略6.略
第二章分子结构与性质
第一节共价键
第二课时
[教学目标]:
1.认识键能、键长、键角等键参数的概念
2.能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质
3.知道等电子原理,结合实例说明“等电子原理的应用”
[教学难点、重点]:
键参数的概念,等电子原理
[教学过程]:
[创设问题情境]
N2与H2在常温下很难反应,必须在高温下才能发生反应,而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应,为什么?
[学生讨论]
[小结]引入键能的定义
[板书]
二、键参数
1.键能
①概念:气态基态原子形成1mol化学键所释放出的最低能量。
②单位:kJ/mol
[生阅读书33页,表2-1]
回答:键能大小与键的强度的关系?
(键能越大,化学键越稳定,越不易断裂)
键能化学反应的能量变化的关系?
(键能越大,形成化学键放出的能量越大)
③键能越大,形成化学键放出的能量越大,化学键越稳定。
[过渡]
2.键长
①概念:形成共价键的两原子间的核间距
②单位:1pm(1pm=10-12m)
③键长越短,共价键越牢固,形成的物质越稳定
[设问]
多原子分子的形状如何?就必须要了解多原子分子中两共价键之间的夹角。3.键角:多原子分子中的两个共价键之间的夹角。
例如:CO2结构为O=C=O,键角为180°,为直线形分子。
H2O键角105°V形
CH4键角109°28′正四面体
[小结]
键能、键长、键角是共价键的三个参数
键能、键长决定了共价键的稳定性;键长、键角决定了分子的空间构型。
[板书]
三、等电子原理
1.等电子体:原子数相同,价电子数也相同的微粒。
如:CO和N2,CH4和NH4+
2.等电子体性质相似
[阅读课本表2-3]
[小结]
师与生共同总结本节课内容。
[补充练习]
1.下列分子中,两核间距最大,键能最小的是()
A.H2B.Br C.Cl D.I2
2.下列说法中,错误的是()
A.键长越长,化学键越牢固
B.成键原子间原子轨道重叠越多,共价键越牢固
C.对双原子分子来讲,键能越大,含有该键的分子越稳定
D.原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键
3.能够用键能解释的是()
A.氮气的化学性质比氧气稳定
B.常温常压下,溴呈液体,碘为固体
C.稀有气体一般很难发生化学反应
D.硝酸易挥发,硫酸难挥发
4.与NO3-互为等电子体的是()
A.SO3B.BF3C.CH4D.NO2
5.根据等电子原理,下列分子或离子与SO42-有相似结构的是()
A.PCl5B.CCl4C.NF3D.N
6.由表2-1可知.H-H的键能为436kJ/mol.它所表示的意义是___________.如果要使1molH2分解为2molH原子,你认为是吸收能量还是放出能量?____.能量数值____.当两个原子形成共价键时,原子轨道重叠的程度越大,共价键的键能____,两原子核间的平均距离――键长____.
7.根据课本中有关键能的数据,计算下列反应中的能量变化:
(1)N2(g)+3H2(g)====2NH3(g);⊿H=
(2)2H2(g)+O2(g)===2H2O(g);⊿H=
[答案]1.D2.A3.A4.B5.B
6.每2mol气态H原子形成1molH2释放出436kJ能量吸收能量
436kJ越大越短
7.-90.8KJ/mol -481.9 KJ/mol
第二节分子的立体结构
第一课时
教学目标
1、认识共价分子的多样性和复杂性;
2、初步认识价层电子对互斥模型;
3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构;
4、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。
重点难点
分子的立体结构;利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构
教学过程
创设问题情境:
1、阅读课本P37-40内容;
2、展示CO2、H2O、NH
3、CH2O、CH4分子的球辊模型(或比例模型);
3、提出问题:⑴什么是分子的空间结构?
⑵同样三原子分子CO2和H2O,四原子分子NH3和CH2O,
为什么它们的空间结构不同?
[讨论交流]
1、写出CO
2、H2O、NH
3、CH2O、CH4的电子式和结构式;
2、讨论H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键;
3、根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的分子结构。
[模型探究]
由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球辊模型,对照其电子式云哟内分类对比的方法,分析结构不同的原因。
[引导交流]
引导学生得出由于中心原子的孤对电子占有一定的空间,对其他成键电子对存在排斥力,影响其分子的空间结构。
——引出价层电子对互斥模型(VSEPR models)
[讲解分析] 价层电子对互斥模型
把分子分成两大类:一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测,概括如下:
ABn 立体结构范例
n=2 直线型CO2
n=3 平面三角形CH2O
n=4 正四面体型CH4
另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子。如
H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。因而H2O 分子呈V型,NH3分子呈三角锥型。(如图)课本P40。
[应用反馈]
应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。进一步认识多原子分子的立体结构。
化学式中心原子含有孤对
电子对数
中心原子结合的原
子数
空间构型
H2S 2 2 V形
NH2- 2 2 V形
BF30 3 正三角形CHCl30 4 四面体
SiF40 4 正四面体
补充练习:
1、下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是()
A、CO2
B、H2S
C、PCl3
D、SiCl4
2、下列分子的立体结构,其中属于直线型分子的是()
A、H2O
B、CO2
C、C2H2
D、P4
3、写出你所知道的分子具有以下形状的物质的化学式,并指出它们分子中的键角分别是多少?
(1)直线形
(2)平面三角形
(3)三角锥形
(4)正四面体
4、下列分子中,各原子均处于同一平面上的是()
A、NH3
B、CCl4
C、H2O
D、CH2O
5、下列分子的结构中,原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是()
A、CO2
B、PCl3
C、CCl4
D、NO2
6、下列分子或离子的中心原子,带有一对孤对电子的是()
A、XeO4
B、BeCl2
C、CH4
D、PCl3
7、为了解释和预测分子的空间构型,科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上,提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类:一类是;另一类是。BF3和NF3都是四个原子的分子,BF3的中心原子是,NF3的中心原子是;BF3分子的立体构型是平面三角形,而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是
。
8、用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型。
BeCl2;SCl2;SO32-;SF6
参考答案:
1、D
2、BC
3、(1)CO2、CS2、HCN 键角180°(2)BF3、BCl3、SO3、CH2O键角60°(3)NH3、PCl3键角107.3°(4)CH
4、CCl4键角109°28′
4、CD
5、D
6、D
7、中心原子上的价电子都用于形成共价键中心原子上有孤对电子
B N BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键,而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键,还有一对为成键的电子对,占据了N原子周围的空间,参与相互排斥,形成三角锥形
8、直线形 V形三角锥正八面体
第二章分子结构与性质
第二节分子的立体结构
第2课时
教学目标
1.认识杂化轨道理论的要点
2.进一步了解有机化合物中碳的成键特征
3.能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型
4.采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
5.培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力
教学重点
杂化轨道理论的要点
教学难点
分子的立体结构,杂化轨道理论
[展示甲烷的分子模型]
[创设问题情景]
碳的价电子构型是什么样的?甲烷的分子模型表明是空间正四面体,分子中的C—H键是等同的,键角是109°28′。说明什么?
[结论]
碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。
师:碳原子的价电子构型2s22p2,是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的,为什么有这四个相同的轨道呢?
为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。
板:三、杂化轨道理论
1、杂化的概念:在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨
道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫杂
化轨道。
[思考与交流]
甲烷分子的轨道是如何形成的呢?
形成甲烷分子时,中心原子的2s和2p x,2p y,2p z等四条原子轨道发生杂化,形成一组新的轨道,即四条sp3杂化轨道,这些sp3杂化轨道不同于s轨道,也不同于p轨道。
根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目,除了有sp3杂化轨道外,还有sp2杂化和sp杂化,sp2杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的,sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的。
[讨论交流]:
应用轨道杂化理论,探究分子的立体结构。
化学式杂化轨道数杂化轨道类型分子结构
CH4
C2H4
BF3
CH2O
C2H2
[总结评价]:引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律,完成下表。
化学式中心原子孤对电
子对数
杂化轨道数杂化轨道类型分子结构
CH4
C2H4
BF3
CH2O
C2H2
[讨论]:怎样判断有几个轨道参与了杂化?(提示:原子个数)
[结论]:中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子数之和,就是杂化轨道数。
[讨论总结]:三种杂化轨道的轨道形状,SP杂化夹角为180°的直线型杂化轨道,SP2杂化轨道为120°的平面三角形,SP3杂化轨道为109°28′的正四面体构型。
[科学探究]:课本42页
[小结]:HCN中C原子以sp杂化,CH2O中C原子以sp2杂化;HCN中含有2个σ键和2π键;CH2O中含有3σ键和1个π键
补充练习:
1、下列分子中心原子是sp2杂化的是()
A PBr3
B CH4
C BF3
D H2O
2、关于原子轨道的说法正确的是()
A 凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s 轨道和C原子的2p轨道混合起来
而形成的
C sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组能
量相近的新轨道
D 凡AB3型的共价化合物,其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
3、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构,下列说法
不正确的是()
A、C原子的四个杂化轨道的能量一样
B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道
D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据
4、下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是()
A sp杂化轨道的夹角最大
B sp2杂化轨道的夹角最大
C sp3杂化轨道的夹角最大
D sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
5、乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键,6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是()
A 每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化,形成两个sp杂化轨道
B 每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化,形成3个sp2杂化轨道
C 每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化,形成4个sp3杂化轨道
D 每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道,1个价电子占据1个2p轨道
6、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键的,试推测下列微粒
的立体结构
微粒ClO-ClO2-ClO3-ClO4-
立体结构
7、根据杂化轨道理论,请预测下列分子或离子的几何构型:
CO2, CO32-
H2S , PH3
8、为什么H2O分子的键角既不是90°也不是109°28′而是104.5°?
参考答案:
1~5 C C D A BD
6、直线;V型;三角锥形;正四面体
7、sp杂化,直线;
sp2杂化,三角形;
sp3杂化,V型;
sp3杂化,三角锥形
8、因为H2O分子中中心原子不是单纯用2p轨道与H原子轨道成键,所以键角不是90°;O 原子在成键的同时进行了sp3杂化,用其中2个含未成对电子的杂化轨道与2个H原子的1s 轨道成键,2个含孤对电子的杂化轨道对成键电子对的排斥的结果使键角不是109°28′,而是104.5°。
第二章分子结构与性质
第二节分子的立体结构
第三课时
教学目标
4.配位键、配位化合物的概念
5.配位键、配位化合物的表示方法
3.采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
4.培养学生分析、归纳、综合的能力
教学重点
配位键、配位化合物的概念
教学难点
配位键、配位化合物的概念
教学过程
[创设问题情景]
什么是配位键?配位键如何表示?配位化合物的概念?
学生阅读教材,然后讨论交流。
1、配位键
(1)概念
共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。
(2)表示
A B
电子对给予体电子对接受体
(3)条件:其中一个原子必须提供孤对电子。
另一原子必须能接受孤对电子轨道。
[提问]举出含有配位键的离子或分子
举例:H3O+
NH4+
[过渡]什么是配位化合物呢?
[讲解]金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合而形成的化合物称为配合物。
[过渡]配位化合物如何命名?
[讲解] 硫酸四氨合铜
[学生练习命名]
[Cu(NH3)4]Cl2
K3[Fe(SCN)6]
Na3[AlF6]
[小结]
本节主要讲述了配位键和配位化合物。
[练习]
1、铵根离子中存在的化学键类型按离子键、共价键和配位键分类,应含有()
A、离子键和共价键
B、离子键和配位键
C、配位键和共价键
D、离子键
2、下列属于配合物的是()
A、NH4Cl
B、Na2CO3.10H2O
C、CuSO4. 5H2O
D、Co(NH3)6Cl3
3、下列分子或离子中,能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键的是()
①H2O ②NH3③F—④CN—⑤CO
A、①②
B、①②③
C、①②④
D、①②③④⑤
4、配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是()
A、以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用。
B、Fe2+的卟啉配合物是输送O2的血红素。
C、[Ag(NH3)2]+是化学镀银的有效成分。
D、向溶液中逐滴加入氨水,可除去硫酸锌溶液中的Cu2+。
5.下列微粒:①H3O+②NH4+③CH3COO-④ NH3⑤CH4中含有配位键的是()
A、①②
B、①③
C、④⑤
D、②④
6.亚硝酸根NO2-作为配体,有两种方式。其一是氮原子提供孤对电子与中心原子配位;另一是氧原子提供孤对电子与中心原子配位。前者称为硝基,后者称为亚硝酸根。[Co(NH3)5NO2]Cl2就有两种存在形式,试画出这两种形式的配离子的结构式。
第二章分子结构与性质
第二节分子的性质
第一课时
教学目标
1、了解极性共价键和非极性共价键;
2、结合常见物质分子立体结构,判断极性分子和非极性分子;
3、培养学生分析问题、解决问题的能力和严谨认真的科学态度。
重点、难点
多原子分子中,极性分子和非极性分子的判断。
教学过程
创设问题情境:
(1)如何理解共价键、极性键和非极性键的概念;
(2)如何理解电负性概念;
(3)写出H2、Cl2、N2、HCl、CO2、H2O的电子式。
提出问题:
由相同或不同原子形成的共价键、共用电子对在两原子出现的机会是否相同?
讨论与归纳:
通过学生的观察、思考、讨论。一般说来,同种原子形成的共价键中的电子对不发生偏移,是非极性键。而由不同原子形成的共价键,电子对会发生偏移,是极性键。
提出问题:
(1)共价键有极性和非极性;分子是否也有极性和非极性?
(2)由非极性键形成的分子中,正电荷的中心和负电荷的中心怎样分布?是否重合?
(3)由极性键形成的分子中,怎样找正电荷的中心和负电荷的中心?
讨论交流:
利用教科书提供的例子,以小组合作学习的形式借助图示以及数学或物理中学习过的向量合成方法,讨论、研究判断分子极性的方法。
总结归纳:
(1)由极性键形成的双原子、多原子分子,其正电中心和负电中心重合,所以都是非极性分子。如:H2、N2、C60、P4。
(2)含极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。
当分子中各个键的极性的向量和等于零时,是非极性分子。如:CO2、BF3、CCl4。当分子中各个键的极性向量和不等于零时,是极性分子。如:HCl、NH3、H2O。
(3)引导学生完成下列表格
分子共价键的极性分子中正负
电荷中心
结论举例
同核双原子分子非极性键重合非极性分子H2、N2、O2异核双原子分子极性键不重合极性分子CO、HF、HCl
异核多原子分子分子中各键的向
量和为零
重合非极性分子CO2、BF3、CH4分子中各键的向
量和不为零
不重合极性分子H2O、NH3、CH3Cl
一般规律:
a.以极性键结合成的双原子分子是极性分子。如:HCl、HF、HBr
b.以非极性键结合成的双原子分子或多原子分子是非极性分子。如:O2、H2、P4、C60。
c.以极性键结合的多原子分子,有的是极性分子也有的是非极性分子。
d.在多原子分子中,中心原子上价电子都用于形成共价键,而周围的原子是相同的原子,一般是非极性分子。
反思与评价:
组织完成“思考与交流”。
补充练习:
1、下列说法中不正确的是()
A、共价化合物中不可能含有离子键
B、有共价键的化合物,不一定是共价化合物
C、离子化合物中可能存在共价键
D、原子以极性键结合的分子,肯定是极性分子
2、以极性键结合的多原子分子,分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子属极性分子的是()
A、 H2O
B、 CO2
C、 BCl3
D、 NH3
3、下列各分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构且共用电子对发生偏移的是()
A、 BeCl2
B、 PCl3
C、 PCl5
D、 N2
4、分子有极性分子和非极性分子之分。下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是()
A、只含非极性键的分子一定是非极性分子
B、含有极性键的分子一定是极性分子
C、非极性分子一定含有非极性键
D、极性分子一定含有极性键
5、请指出表中分子的空间构型,判断其中哪些属于极性分子,哪些属于非极性分子,并与同学讨论你的判断方法。
分子空间构型分子有无极
性分子空间构型分子有无极
性
O2HF
CO2H2O
BF3 NH3
CCl4
6、根据下列要求,各用电子式表示一实例:
(1)、只含有极性键并有一对孤对电子的分子
;
(2)、只含有离子键、极性共价键的物质
;
(3)、只含有极性共价键、常温下为液态的非极性分子
。
7、二氯乙烯的同分异构体有非极性分子和极性分子两种,其中属于极性分子的结构简式是
;属于非极性分子的结构简式是。
8、已知化合物B4F4中每个硼原子结合一个氟原子,且任意两个硼原子间的距离相等,试画出B4F4的空间构型,并分析该分子的极性。
参考答案:
1、D
2、AD
3、B
4、AD
5、
分子空间构型分子有无极
性
分子空间构型
分子有无极
性
O2直线型无极性HF直线型有极性
CO2直线型无极性H2O V形有极性
BF3 平面三角形无极性NH3三角锥有极性
CCl4 正四面体无极性
6、(1)NH3或PH3(2)NaOH或NH4Cl (3)CCl4或CS2
7、略 8、略
第二章分子结构与性质
第三节分子的性质
第二课时
教学目标
6.范德华力、氢键及其对物质性质的影响
7.能举例说明化学键和分子间作用力的区别
8.例举含有氢键的物质
4.采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
5.培养学生分析、归纳、综合的能力
教学重点
分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
教学难点
分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
教学过程
[创设问题情景]
气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体?
学生联系实际生活中的水的结冰、气体的液化,讨论、交流。
[结论]
表明分子间存在着分子间作用力,且这种分子间作用力称为范德华力。
[思考与讨论]
仔细观察教科书中表2-4,结合分子结构的特点和数据,能得出什么结论?
[小结]
分子的极性越大,范德华力越大。
[思考与交流]
完成“学与问”,得出什么结论?
[结论]
结构相似时,相对分子质量越大,范德华力越大。
[过渡]
你是否知道,常见的物质中,水是熔、沸点较高的液体之一?冰的密度比液态的水小?为了解释水的这些奇特性质,人们提出了氢键的概念。
[阅读、思考与归纳]
学生阅读“三、氢键及其对物质性质的影响”,思考,归纳氢键的概念、本质及其对物质性质的影响。
[小结]
氢键是除范德华力之外的另一种分子间作用力。
氢键是由已经与电负性很强的原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
氢键的存在大大加强了水分子之间的作用力,使水的熔、沸点教高。
[讲解]
氢键不仅存在于分子之间,还存在于分子之内。
一个分子的X-H键与另一个分子的Y相结合而成的氢键,称为分子间氢键,如图2-34
一个分子的X-H键与它的内部的Y相结合而成的氢键称为分子内氢键,如图2-33
[阅读资料卡片]
总结、归纳含有氢键的物质,了解各氢键的键能、键长。
[小结]
本节主要是分子间作用力及其对物质性质的影响,氢键及其对物质性质的影响。
补充练习
1.下列各组物质的晶体中,化学键类型相同,熔化时所克服的作用力也完全相同的是()
A.CO2和SiO2
B.NaCl和HCl
C.(NH4)2CO3和CO(NH2)2
D.NaH和KCl
2.你认为下列说法不正确的是()
A.氢键存在于分子之间,不存在于分子之内
B.对于组成和结构相似的分子,其范德华力随着相对分子质量的增大而增大
C.NH3极易溶于水而CH4难溶于水的原因只是NH3是极性分子,CH4是非极性分子
D.冰熔化时只破坏分子间作用力
3.沸腾时只需克服范德华力的液体物质是()
A.水 B.酒精 C.溴 D.水银
4.下列物质中分子间能形成氢键的是()
A.N2 B.HBr C.NH3 D.H2S
5.以下说法哪些是不正确的?
(1) 氢键是化学键
(2) 甲烷可与水形成氢键
(3) 乙醇分子跟水分子之间存在范德华力
(4)碘化氢的沸点比氯化氢的沸点高是由于碘化氢分子之间存在氢键
6.乙醇(C2H5OH)和二甲醚(CH3OCH3)的化学组成均为C2H6O,但乙醇的沸点为78.5℃,而二甲醚的沸点为-23℃,为何原因?
7.你认为水的哪些物理性质与氢键有关?试把你的结论与同学讨论交流。
参考答案:1、D 2、AC 3、C 4、C
5、(1) 氢键不是化学键,而是教强的分子间作用力
(2) 由于甲烷中的碳不是电负性很强的元素,故甲烷与水分子间一般不形成
氢键
(3) 乙醇分子跟水分子之间不但存在范德华力,也存在氢键
(4)碘化氢的沸点比氯化氢的沸点高是由于碘化氢的相对分子质量大于
氯化氢的,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高
6.乙醇(C2H5OH)和二甲醚(CH3OCH3)的化学组成相同,两者的相对分子质量也相同,但乙醇分子之间能形成氢键,使分子间产生了较强的结合力,沸腾时需要提供更多的能量去破坏分子间氢键,而二甲醚分子间没有氢键,所以乙醇的沸点比二甲醚的高。
7.水的熔沸点较高,水结冰时体积膨胀,密度减小等。
第二章分子结构与性质
第三节分子的性质
第3课时
教学目标
1、从分子结构的角度,认识“相似相溶”规律。
2、了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。
3、能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
4、培养学生分析、归纳、综合的能力
5、采用比较、讨论、归纳、总结的方法进行教学
教学重点、难点
手性分子和无机含氧酸分子的酸性
教学过程
[复习过渡]
复习极性键非极性键,极性分子和非极性分子并举出常见的极性分子和非极性分子。
通过前面的学习我们知道碘易溶于四氯化碳而不易溶于水,氨和氯化氢易溶于水,这是为什么呢?
[指导阅读]
课本P52,让学生说出从分子结构的角度,物质相互溶解有那些规律?
[学生得出结论]
1、“相似相溶”规律:非极性物质一般易溶于非极性溶剂,极性溶质一般易
溶于极性溶剂。
2、若存在氢键,溶质和溶剂之间的氢键作用力越大,溶解性越好。
3、若溶质遇水能反应将增加其在水中的溶解度
[巩固练习]
完成思考与交流
[指导阅读]
课本P53~54,了解什么叫手性异构体,什么叫手性分子,以及“手性分子在生命科学等方面的应用。
[设问]
如何判断一个分子是手性分子呢?
[学生思考并回答]
有碳原子上连有四个不同的原子或基团。
[教师补充]
我们把连有四个不同的原子或基团的碳原子叫手性碳原子
[过渡]
通过前面的学习,我们都知道硫酸的酸性强于亚硫酸,硝酸的酸性强于亚硝酸,这是为什么呢?
[讲述]
从表面上来看,对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强,这与他们的结构有关
含氧酸的通式(HO)m RO n,如果成酸元素R相同,则n越大,R的正电性越高,导致R-O-H中的O原子向R偏移,因而在水分子的作用下,也就容易电离出氢离子,即酸性越强。
如硫酸中n为2,亚硫酸中n为1,所以硫酸的酸性强于亚硫酸。
[巩固练习]
1、把下列液体分别装在酸式滴定管中,并使其以细流流下,当用带有静点的玻璃棒接近液体细流时,细流可能发生偏转的是()
A 四氯化碳B乙醇 C 二硫化碳 D 苯
2、根据“相似相溶”规律,你认为下列物质在水中溶解度较大的是()
A 乙烯
B 二氧化碳C二氧化硫 D氢气
3、下列氯元素含氧酸酸性最强的是()
A.HClO B. .HClO2C.HClO3 D.HClO4
4、下列物质中溶解度最小的是()
A、LiF
B、NaF
C、KF
D、CsF
5、
6.下列结构中属于手性分子的是,试标出该手性分子中的手性碳原子。
参考答案:1、B、2、C、3、D、4、A
5、
6、都是
02 原子的结构和性质 【2.1】氢原子光谱可见波段相邻4条谱线的波长分别为656.47、486.27、434.17和410.29nm ,试通过数学处理将谱线的波数归纳成为下式表示,并求出常数R 及整数n 1、n 2的数值。 2212 11 ( )R n n ν=-% 解:将各波长换算成波数: 1656.47nm λ= 1115233v cm - -= 2486.27nm λ= 1220565v cm - -= 3434.17nm λ= 1323032v cm - -= 4410.29nm λ= 1424373v cm - -= 由于这些谱线相邻,可令1n m =,21,2,n m m =++……。列出下列4式: ()2 2152331R R m m = - + ()22205652R R m m =- + ()2 2230323R R m m = - + ()2 2243734R R m m =- + (1)÷(2)得: ()()()2 3212152330.7407252056541m m m ++==+ 用尝试法得m=2(任意两式计算,结果皆同)。将m=2带入上列4式中任意一式,得: 1109678R cm -= 因而,氢原子可见光谱(Balmer 线系)各谱线的波数可归纳为下式: 221211v R n n - ??=- ? ?? 式中, 1 12109678,2,3,4,5,6R cm n n -===。 【2.2】按Bohr 模型计算氢原子处于基态时电子绕核运动的半径(分别用原子的折合质量和电子的质量计算并精确到5位有效数字)和线速度。 解:根据Bohr 提出的氢原子结构模型,当电子稳定地绕核做圆周运动时,其向心力与核和电子间的库仑引力大小相等,即:
第二章分子结构与性质 教材分析 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时 教学目标: 1.复习化学键的概念,能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2.知道共价键的主要类型δ键和π键。 3.说出δ键和π键的明显差别和一般规律。 教学重点、难点: 价层电子对互斥模型 教学过程: [复习引入] NaCl、HCl的形成过程 [设问] 前面学习了电子云和轨道理论,对于HCl中H、Cl原子形成共价键时,电子云如何重叠?例:H2的形成 [讲解、小结] [板书] 1.δ键:(以“头碰头”重叠形式) a.特征:以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键的图形不变,轴对称图形。
b.种类:S-Sδ键 S-Pδ键 P-Pδ键 [过渡] P电子和P电子除能形成δ键外,还能形成π键 [板书] 2.π键 [讲解] a.特征:每个π键的电子云有两块组成,分别位于有两原子核构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面镜面,它们互为镜像,这种特征称为镜像对称。 3.δ键和π键比较 ①重叠方式 δ键:头碰头 π键:肩并肩 ②δ键比π键的强度较大 ②成键电子:δ键 S-S S-P P-P π键 P-P δ键成单键 π键成双键、叁键 4.共价键的特征 饱和性、方向性 [科学探究] 讲解 [小结] 生归纳本节重点,老师小结 [补充练习] 1.下列关于化学键的说法不正确的是() A.化学键是一种作用力
B.化学键可以是原子间作用力,也可以是离子间作用力 C.化学键存在于分子内部 D.化学键存在于分子之间 2.对δ键的认识不正确的是() A.δ键不属于共价键,是另一种化学键 B.S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同 C.分子中含有共价键,则至少含有一个δ键 D.含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同 3.下列物质中,属于共价化合物的是() A.I2 B.BaCl2 C.H2SO4 D.NaOH 4.下列化合物中,属于离子化合物的是() A.KNO3 B.BeCl C.KO2 D.H2O2 5.写出下列物质的电子式。 H2、N2、HCl、H2O 6.用电子式表示下列化合物的形成过程 HCl、NaBr、MgF2、Na2S、CO2 [答案] 1.D 2.A3.C4.AC5.略6.略 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第二课时 [教学目标]: 1.认识键能、键长、键角等键参数的概念 2.能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质 3.知道等电子原理,结合实例说明“等电子原理的应用” [教学难点、重点]: 键参数的概念,等电子原理 [教学过程]: [创设问题情境] N2与H2在常温下很难反应,必须在高温下才能发生反应,而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应,为什么? [学生讨论] [小结]引入键能的定义 [板书] 二、键参数 1.键能 ①概念:气态基态原子形成1mol化学键所释放出的最低能量。
第二讲分子结构与性质 考点一共价键 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)共价键的成键原子只能是非金属原子。() (2)在所有分子中都存在化学键。() (3)H2分子中的共价键不具有方向性。() (4)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关。() (5)σ键能单独形成,而π键一定不能单独形成。() 2.在下列物质中:①HCl、②N2、③NH3、④Na2O2、⑤H2O2、⑥NH4Cl、⑦NaOH、⑧Ar、 ⑨CO2、⑩C2H4。 (1)只存在非极性键的分子是__________;既存在非极性键又存在极性键的分子是__________;只存在极性键的分子是__________。 (2)只存在单键的分子是__________,存在三键的分子是__________,只存在双键的分子是__________,既存在单键又存在双键的分子是__________。 (3)只存在σ键的分子是__________,既存在σ键又存在π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__________。3 3.(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。 (2)CaC2中C2-2与O2+2互为等电子体,O2+2的电子式可表示为________;1 mol O2+2中含有的π键数目为________。 (3)下列物质中: A.N2B.CO2C.CH2Cl2 D.C2H4E.C2H6F.CaCl2G.NH4Cl ①只含有极性键的分子是__________; ②既含离子键又含共价键的化合物是________; ③只存在σ键的分子是________; ④同时存在σ键和π键的分子是________。 4.(2016·佛山高三月考)下列关于共价键的说法正确的是() A.一般来说σ键键能小于π键键能 B.原子形成双键的数目等于基态原子的未成对电子数 C.相同原子间的双键键能是单键键能的两倍 D.所有不同元素的原子间的化学键至少具有弱极性 5.(教材改编)下列说法中正确的是() A.分子的键长越长,键能越高,分子越稳定 B.元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键 C.水分子可表示为H—O—H,分子的键角为180° D.H—O键键能为462.8 kJ·mol-1,即18 g H2O分解成H2和O2时,消耗能量为2×462.8 kJ 考点二分子的立体构型 1.判断下列物质中中心原子的杂化轨道类型。 BF3______;PF3______;SO3______;SO2______;H2S______。 答案:sp2sp3sp2sp2sp3
分子结构与性质 1.三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体,易燃、有毒,分子结构之一如下图所示,已知其燃烧热△H= -3677kJ/mol(P被氧化为P4O10),下列有关P4S3的说法中不正确的是 A.分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构 B.P4S3中硫元素为-2价,磷元素为+3价 C.热化学方程式为P4S3(s)+8O2(g)=P4O10(s)+3SO2(g);△H=-3677kJ/mol D.一个P4S3分子中含有三个非极性共价键 【答案】B 【解析】A、P原子最外层有5个电子,含3个未成键电子,S原子最外层有6个电子,含2个未成键电子,由P4S3的分子结构可知,每个P形成3个共价键,每个S形成2个共价键,分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构,A正确;B、由P4S3的分子结构可知,1个P为+3价,其它3个P都是+1价,正价总数为+6,而S为-2价,B错误;C、根据燃烧热的概念:1mol可燃物燃烧生成稳定氧化物放出的热量为燃烧热,则P4S3(s)+8O2(g)=P4O10(s)+3SO2(g);△H= -3677kJ/mol,C正确;D、由P4S3的分子结构可知,P-P之间的键为非极性键,P-S之间的键为极性键,一个P4S3分子中含有三个非极性共价键,D正确。 2.常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的液体,其分子结构呈三角锥形,以下关于NCl3说法正确的是()A.该物质中N-C1键是非极性键 B.NCl3中N原子采用sp2杂化 C.该物质是极性分子 D.因N-C1键的键能大,所以NCl3的沸点高 【答案】C 【解析】A、N和Cl是不同的非金属,则N-Cl键属于极性键,故A错误;B、NCl3中N有3个σ键,孤 电子对数531 2 -? =1,价层电子对数为4,价层电子对数等于杂化轨道数,即NCl3中N的杂化类型为sp3, 故B错误;C、根据B选项分析,NCl3为三角锥形,属于极性分子,故C正确;D、NCl3是分子晶体,NCl3沸点高低与N-Cl键能大小无关,故D错误。 3.二氯化二硫(S2Cl2),非平面结构,常温下是一种黄红色液体,有刺激性恶臭,熔点80℃,沸点135.6℃,对干二氯化二硫叙述正确的是
第二章 化学键和分子结构 一.选择题 1. 下列分子或离子中,键角最小的是( ) A. HgCl 2 B. H 2O C. NH 3 D. PH 3 2. 关于原子轨道的说法正确的是( ) A.凡中心原子采取sp 3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体; B. CH 4分子中的sp 3杂化轨道是由4个H 原子的1s 轨道和C 原子的2p 轨道混 合起来而形成的 ; C. sp 3 杂化轨道是由同一原子中能量相近的s 轨道和p 轨道混合起来形成的一 组能量相等的新轨道; D. 凡AB 3型的共价化合物,其中心原子A 均采用sp 3杂化轨道成键。 3. 下列化合物中氢键最强的是( ) A. CH 3OH B. HF C. H 2O D. NH 3 4. 对羟基苯甲醛比邻羟基苯甲醛的熔沸点高的原因是( ) A. 前者不能形成氢键,后者可以; B. 前者能形成氢键,后者不能; C. 前者形成分子间氢键,后者形成分子内氢键; D. 前者形成分子内氢键,后者形成分子间氢键。 5. 下列各组物质沸点高低顺序中正确的是( ) A. HI>HBr>HCl>HF B. H 2Te>H 2Se>H 2S>H 2O C. NH 3>AsH 3>PH 3 D. CH 4>GeH 4>SiH 4 6. I 2的CCl 4溶液中分子间主要存在的作用力是( ) A. 色散力 B. 取向力 C. 取向力、诱导力、色散力 D. 氢键、诱导力、色散力 7. 下列分子中偶极矩为零的是( ) A. NF 3 B. NO 2 C. PCl 3 D. BCl 3 8. 下列分子是极性分子的是( ) A. BCl 3 B. SiCl 4 C. CHCl 3 D.. BeCl 2 9. 下列离子或分子有顺磁性的是( ) A. O 2 B. O 22- C. N 2 D. CO 10. 下列分子中心原子是sp 2杂化的是( ) A. PBr 3 B. CH 4 C. BF 3 D. H 2O 11. SO 42-离子的空间构型是( ) A. 平面正方形 B. 三角锥形 C. 四面体 D. 八面体 12. 下列各物质分子其中心原子以sp 2杂化的是( )
化学选修3第二章-分子结构与性质--教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第二章分子结构与性质 教材分析 本章比较系统的介绍了分子的结构和性质,内容比较丰富。首先,在第一章有关电子云和原子轨道的基础上,介绍了共价键的主要类型σ键和π键,以及键参数——键能、键长、键角;接着,在共价键概念的基础上,介绍了分子的立体结构,并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念,以及它们对物质性质的影响,并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。 化学2已介绍了共价键的概念,并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上,运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键,通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键,以及它们的差别,并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。 在第二节“分子的立体结构”中,首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构,并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢?教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低,文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。 在第三节分子的性质中,介绍了六个问题,即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外,对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识,如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性;根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响;根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响;根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则;根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等;对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时 教学目标: 1.复习化学键的概念,能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2.知道共价键的主要类型δ键和π键。
第二讲分子结构与性质 (时间:45分钟满分:100分) 一、选择题( 题意) 1.下列物质的分子中既有σ键,又有π键的是()。 ①HCl②H2O③N2④H2O2⑤C2H4⑥C2H2 A.①②③B.③④⑤⑥ C.①③⑥D.③⑤⑥ 解析单键一定是σ键,双键或三键中有一个σ键,其余均是π键。 答案 D 2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()。 A.SO3与SO2B.BF3与NH3 C.BeCl2与SCl2D.H2O与SO2 解析SO3、SO2中心原子都是sp2杂化,A正确;BF3、NH3中心原子一个是sp2杂化,一个是sp3杂化,B错误;BeCl2中,Be原子采取sp杂化,而SCl2中S原子采取sp3杂化,C错误;H2O中氧原子采取sp3杂化,而SO2中S原子采取sp2杂化。 答案 A 3.下列有关σ键和π键的说法错误的是 ()。 A.在某些分子中,化学键可能只有π键而没有σ键 B.当原子形成分子时,首先形成σ键,可能形成π键,配位键都是σ键C.σ键的特征是轴对称,π键的特征是镜面对称
D.含有π键的分子在反应时,π键是化学反应的积极参与者 解析在某些分子中,可能只有σ键,而没有π键,A错误;由于π键的键能小于σ键的键能,所以在化学反应中容易断裂。 答案 A 4.关于键长、键能和键角,下列说法不正确的是()。 A.键角是描述分子立体结构的重要参数 B.键长的大小与成键原子的半径和成键数目有关 C.键能越大,键长越长,共价化合物越稳定 D.键角的大小与键长、键能的大小无关 解析键能越大,键长越短,共价化合物越稳定。 答案 C 5.下列叙述中正确的是()。 A.NH3、CO、CO2都是极性分子 B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子 C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强 D.CS2、H2O、C2H2都是直线形分子 解析A中CO2为非极性分子;B说法正确;当然根据分子的极性也可以判断它的空间结构,像D中水为极性分子,空间结构不是直线形,属于V形结构;选项C中HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱。 答案 B 6.在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连,其晶体具有与石墨相似的层状结构。则分子中B原子杂化轨道的类型及不同层分子间的主要作用力分别是()。 A.sp,范德华力B.sp2,范德华力 C.sp2,氢键D.sp3,氢键 解析由于该晶体具有和石墨相似的层状结构,所以B原子采取sp2杂化,同层分子间的作用力是范德华力,由于“在硼酸[B(OH)3]分子中,B原子与3个羟基相连”虽然三个B—O都在一个平面上,但σ单键能够旋转,使O—H 键位于两个平面之间,因而能够形成氢键,从而使晶体的能量最低,达到稳定状态。
分子的结构与性质 【知识动脉】 知识框架 产生原因:共价键的方向性 Sp3 决定因素:杂化轨道方式sp2 分子的空间构型sp 空间构型的判断:VSEPR理论 空间构型决定性质等电子原理 手性分子 配合物 一、杂化轨道理论 1. 杂化的概念:在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫杂化轨道。 思考:甲烷分子的轨道是如何形成的呢? 形成甲烷分子时,中心原子的2s和2p x,2p y,2p z等四条原子轨道发生杂化,形成一组新的轨道,即四条sp3杂化轨道,这些sp3杂化轨道不同于s轨道,也不同于p轨道。 根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目,除了有sp3杂化外,还有sp2杂化和sp杂化,sp2杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的,sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的。 思考: 应用轨道杂化理论,探究分子的立体结构。
C2H4 BF3 CH2O C2H2 思考:怎样判断有几个轨道参与了杂化? [讨论总结]:三种杂化轨道的轨道形状,SP杂化夹角为°的直线型杂化轨道,SP2杂化轨道为°的平面三角形,SP3杂化轨道为°′的正四面体构型。 小结:HCN中C原子以sp杂化,CH2O中C原子以sp2杂化;HCN中含有2个σ键和2π键;CH2O中含有3σ键和1个π键 【例1】(09江苏卷21 A部分)(12分)生物质能是一种洁净、可再生的能源。生物质气(主要成分为CO、CO2、H2等)与H2混合,催化合成甲醇是生物质能利用的方法之一。甲醛分子中碳原子轨道的杂化类型为。甲醛分子的空间构型是;1mol甲醛分子中σ键的数目为。 解析与评价:甲醛分子中含有碳氧双键,故碳原子轨道的杂化类型为sp2杂化;分子的空间构型为平面型;1mol甲醛分子中含有2mol碳氢δ键,1mol碳氧δ键,故含有δ键的数目为3N A 答案:sp2平面型3N A 【变式训练1】(09宁夏卷38)[化学—选修物质结构与性质](15分) 已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子,Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3,Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题: (1)X与Z可形成化合物XZ3,该化合物的空间构型为____________; 2、价层电子对互斥模型 把分子分成两大类:一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C 原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测,概括如下: ABn 立体结构范例 n=2 直线型CO2 n=3 平面三角形CH2O n=4 正四面体型CH4 另一类是中心原子上有孤对电子 ............)的分子。如 ....(未用于形成共价键的电子对 H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。因而H2O分子呈V型,NH3分子呈三角锥型。 练习2、应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。进一步认识多原子分子的立体结构。 化学式中心原子含有孤对电子对数中心原子结合的原子数空间构型 H2S
第二章化学键和分子结构 一.选择题 1.下列分子或离子中,键角最小的是( ) A. HgCl2 B. H2O C. NH3 D. PH3 2.关于原子轨道的说法正确的是( ) A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体; B. CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混 合起来而形成的; C. sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一 组能量相等的新轨道; D. 凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。 3.下列化合物中氢键最强的是( ) A. CH3OH B. HF C. H2O D. NH3 4.对羟基苯甲醛比邻羟基苯甲醛的熔沸点高的原因是( ) A. 前者不能形成氢键,后者可以; B. 前者能形成氢键,后者不能; C. 前者形成分子间氢键,后者形成分子内氢键; D. 前者形成分子内氢键,后者形成分子间氢键。 5.下列各组物质沸点高低顺序中正确的是( ) A. HI>HBr>HCl>HF B. H2Te>H2Se>H2S>H2O C. NH3>AsH3>PH3 D. CH4>GeH4>SiH4 6.I2的CCl4溶液中分子间主要存在的作用力是( ) A. 色散力 B. 取向力 C. 取向力、诱导力、色散力 D. 氢键、诱导力、色散力 7.下列分子中偶极矩为零的是( ) A. NF3 B. NO2 C. PCl3 D. BCl3 8.下列分子是极性分子的是( ) A. BCl3 B. SiCl4 C. CHCl3 D.. BeCl2 9.下列离子或分子有顺磁性的是( ) A. O2 B. O22- C. N2 D. CO 10.下列分子中心原子是sp2杂化的是( ) A. PBr3 B. CH4 C. BF3 D. H2O 11.SO42-离子的空间构型是( ) A. 平面正方形 B. 三角锥形 C. 四面体 D. 八面体 12.下列各物质分子其中心原子以sp2杂化的是( ) A. H2O B. NO2 C. SCl2 D. CS2
第12章(物质结构与性质) 李仕才 第二节分子结构与性质
考点二分子的立体构型 1.用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型 (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孤电子对的排斥力较大,孤电子对越多,排斥力越强,键角越小。 (2)价层电子对数的确定方法
其中:a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数),b是1个与中心原子结合的原子提供的价电子数,x是与中心原子结合的原子数。 (3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系 2.用杂化轨道理论推测分子的立体构型 (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)杂化轨道的类型与分子立体构型
(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。 代表物杂化轨道数中心原子杂化轨道类型 CO20+2=2 sp CH2O 0+3=3 sp2 CH40+4=4 sp3 SO21+2=3 sp2 NH31+3=4 sp3 H2O 2+2=4 sp3 (4)
3.等电子原理 原子总数相同,价电子总数相同的粒子具有相似的化学键特征,它们的许多性质相似,如CO和N2。 等电子体的微粒有着相同的分子构型,中心原子也有相同的杂化方式。 常见等电子体与空间构型 微粒通式价电子总数立体构型 CO2、CNS-、NO+2、N-3AX216e-直线形 CO2-3、NO-3、SO3AX324e-平面三角形 SO2、O3、NO-2AX218e-V形 SiO4-4、PO3-4、SO2-4、ClO-4AX432e-正四面体形 PO3-3、SO2-3、ClO-3AX326e-三角锥形 CO、N2AX 10e-直线形 CH4、NH+4AX48e-正四面体形
第二章分子结构与性质 第一节共价键 【学习目标】 1、了解共价键的形成过程。 2、知道共价键的主要类型δ键和π键。 3、能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质 4、知道等电子原理,结合实例说明“等电子原理的应用” 【学习重点】 1、δ键和π键的特征和性质 2、用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 【学习难点】 1、δ键和π键的特征; 2、键角 【教学过程】 复习引入: 1.NaCl、HCl的形成过程 2.离子键:阴阳离子间的相互作用。 3.共价键:原子间通过共用电子对形成的相互作用。 4.使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。 一、共价键 1、定义:原子间通过共用电子对形成的相互作用。 2、练习:用电子式表示H2、HCl、Cl2的形成过程 H2 HCl Cl2 思考:为什么H2、Cl2 是双原子分子,而稀有气体是单原子分子? 3、形成共价键的条件:两原子都有单电子 讨论(第一组回答):按共价键的共用电子对理论,是否有H3、H2Cl、Cl3的分子存在? 4、共价键的特性:饱和性 对于主族元素而言,内层电子一般都成对,单电子在最外层。 如:H 1s1 、Cl 1s22s22p63s23p5 H、Cl最外层各缺一个电子,于是两原子各拿一电子形成一对 共用电子对共用,由于Cl吸引电子对能力稍强,电子对偏向Cl(并非完全占有),Cl略带部分负电荷,H略带部分正电荷。
讨论(第二组回答):共用电子对中H、Cl的两单电子自旋方向是相同还是相反? 设问:前面学习了电子云和轨道理论,对于HCl中H、Cl原子形成共价键时,电子云如何重叠? 例:H2的形成 1s1 相互靠拢1s1 电子云相互重叠形成H2分子的共价键 (H-H)由此可见,共价键可看成是电子云重叠的结果。电子云重叠程度越大,则形成的共价键越牢固。 H2里的共价键称为δ键。形成δ键的电子称为δ电子。 5、共价键的种类 (1)δ键:(以“头碰头”重叠形式) a、特征:以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴对称。 讲:H2分子里的δ键是由两个s电子重叠形成的,可称为S-Sδ键。 下图为HCl、Cl2中电子云重叠: 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠形成的共价单 键的电子云图 像 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠形成的共价 单键的电子 云图像 HCl分子里的δ键是由H的一个s电子和Cl的一个P电子重叠形成的,可称为S-P δ键。 Cl2分子里的δ键是由Cl的两个P电子重叠形成的,可称为P-P δ键。 b、种类:S-S δ键 S-P δ键 P-P δ键
人教版-选修3-第二章分子结构与性质全章教案 第二章分子结构与性质 教材分析 本章比较系统的介绍了分子的结构和性质,内容比较丰富。首先,在第一章有关电子云和原子轨道的基础上,介绍了共价键的主要类型σ键和π键,以及键参数——键能、键长、键角;接着,在共价键概念的基础上,介绍了分子的立体结构,并根据价层电子对互斥模型 和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和 非极性分子、分子间作用力、氢键等概念,以及它们对物质性质的影响,并从分子结构的角 度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。 化学2已介绍了共价键的概念,并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上,运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概 念进一步认识和理解共价键,通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类 型σ键和π键,以及它们的差别,并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。 在第二节“分子的立体结构”中,首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构,并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢? 教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的 立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低,文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。 在第三节分子的性质中,介绍了六个问题,即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的 影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性 外,对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识,如根据共价键的概念介绍了键的 极性和分子的极性;根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质 的影响;根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响;根据极性分子与非非 极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则;根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的 酸性强弱等;对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学 和生产手性药物方面的应用 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时
第二讲分子结构与性质 1.有X、Y、Z三种元素,其中X原子的价电子构型为2s22p2,Y原子的L电子层中有三个未成对电子,且无空轨道,Z的+1价离子是一个质子。试回答下列问题: (1)ZXY分子中的三个原子除Z原子外均为8电子构型,写出该分子的结构式:____________,根据电子云重叠方式的不同,分子里共价键的类型有________。 (2)常温下,YZ3呈气态,但易被液化,且极易溶于水,其原因是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)液态的YZ3是一种重要的溶剂,其性质与H2O相似,可以与活泼金属反应,写出Na 与液态YZ3反应的化学方程式:_______ _____________________________________________________。 解析:由“X原子的价电子构型为2s22p2”可推知X是C;“Y原子的L电子层中有三个未成对电子,且无空轨道”可推知Y是N;Z是H。(1)ZXY分子为HCN,其结构式为H—C≡N,分子中含有的共价键为σ键和π键。(2)YZ3分子为NH3,易液化;NH3和H2O都是极性分子,且二者能形成氢键,NH3又能与H2O发生化学反应,使得NH3极易溶于水。(3)由2Na+2H2O===2NaOH+H2↑可类推出:2Na+2NH3===2NaNH2+H2↑。 答案:(1)H—C≡N σ键、π键(2)NH3和H2O都是极性分子,且二者能形成氢键,NH3又能与H2O发生化学反应,使得NH3极易溶于水(3)2Na+2NH3===2NaNH2+H2↑2.硫及其化合物有许多用途,相关物质的物理常数如下表所示: (1)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为_______,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为__________形。 (2)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是__________。 (3)图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为_________________________________________ _____________________________________________________。
第二章分子结构与性质 课标要求 1.了解共价键的主要类型σ键和π键,能用键长、键能和键角等说明简单分子的某些性质 2.了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或离子的空间结构。 3.了解简单配合物的成键情况。 4.了解化学键合分子间作用力的区别。 5.了解氢键的存在对物质性质的影响,能列举含氢键的物质。 要点精讲 一.共价键 1.共价键的本质及特征 共价键的本质是在原子之间形成共用电子对,其特征是具有饱和性和方向性。 2.共价键的类型 ①按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。 ②按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。 ③按原子轨道的重叠方式分为σ键和π键,前者的电子云具有轴对称性,后者的电子云具有镜像对称性。 3.键参数 ①键能:气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量,键能越大,化学键越稳定。 ②键长:形成共价键的两个原子之间的核间距,键长越短,共价键越稳定。 ③键角:在原子数超过2的分子中,两个共价键之间的夹角。 ④键参数对分子性质的影响 键长越短,键能越大,分子越稳定. 4.等电子原理[来源:学§科§网]
原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质相近。 二.分子的立体构型 1.分子构型与杂化轨道理论 杂化轨道的要点 当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间形状不同。 2分子构型与价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤对电子。 (1)当中心原子无孤对电子时,两者的构型一致; (2)当中心原子有孤对电子时,两者的构型不一致。 3.配位化合物 (1)配位键与极性键、非极性键的比较
1. S F4分子具有( )[ID: 881] A B C D 2. 下列哪种分子的偶极矩不等于零?( )[ID: 909] A B C D 3. 下列化合物中哪种分子偶极矩为零?( )[ID: 910] A B C D 4. 下列哪一种分子或原子在固态时是范德华力所维持的?( )[ID: 911] A
B C D 5. 下列化合物中哪个不具有孤对电子?( )[ID: 912] A B C D 6. O F2分子的电子结构是哪种杂化?( )[ID: 913] A B C D 7. 下列化合物中哪一个氢键表现最强?( )[ID: 914] A B C D 8. 用价电子对互斥理论推测下列分子构型:PCl5、HOCl 、XeF2、ICl4-、IF5分别属于( )[ID: 915]
A B C D 9. 指出下列化合物中,哪一个化合物的化学键极性最小?( )[ID: 916] A B C D 10. 要组成有效分子轨道需满足成键哪三原则?( )[ID: 917] A B C D 11. 由分子轨道理论可知( )[ID: 918] A B C D
12. 指出下列化合物中,哪个化合物的化学键极性最大?( )[ID: 919] A B C D 13. 下列分子中,两个相邻共价键间夹角最小的是( )[ID: 920] A B C D 14. 下列说法中正确的是( )[ID: 921] A B C D 15. 下列化学键中,极性最弱的是( )[ID: 922] A B C
D 16. 下列说法中不正确的是 ( )[ID: 923] A B C D 17. 下列原子轨道中各有一个自旋方向相反的不成对电子,则沿x 轴方向可形成 σ键的是 ( )[ID: 924] A B C D 18. 下列分子或离子中,键角最大的是 ( )[ID: 925] A B C D 19. 下列说法中,正确的是 ( )[ID: 926] A
第二章分子结构与性质 一、共价键 1.本质:在原子之间形成共用电子对。 2.特征:具有饱和性和方向性(注意:s-s σ键即H-H 键没有方向性) 3.分类 (1 )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“肩碰肩”重叠 (2)形成共价键的电子对是否偏移: 极 性 键:共用电子对发生偏移(即A-B 等) 非极性键:共用电子对不发生偏移(即A-A 等) (3)原子间共用电子对的数目: 单键、双键、三键。 说 明:①两原子间形成的共价键中,共价单键为σ键,共价双键中有一个σ键和一个π 键,共价三键中有一个σ键和二个π键。 ②并不是所有的分子中都含有共价键,如单原子的稀有气体分子中无共价键。 ③化学反应的本质 。 4.键参数 (1)概念 键能:气态基态原子形成1mol 化学键释放的最低能量。 键参数 键长:形成共价键的两个原子间的核间距。 键角:分子中两个共价键之间的夹角。 (2)键参数对分子性质的影响------键长越短,键能越大,分子越稳定.
共价键的键能与化学反应热的关系:反应热= 所有反应物键能总和-所有生成物键能总和. 5.等电子体原理:是指原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,具有许多相近的性质。应用:⑴判断微粒成键方式、空间构型;⑵推测性质。如CO与N2 。 二、分子的空间构型 1、价层电子对互斥理论 (1)有关概念 ①价电子:原子在参与化学反应时能够用于成键的电子,是原子核外跟元素化合价有关的电子。在主族元素中,价电子数就是最外层电子数。 ②价层:就是显现化合价的电子层,通常指原子的最外层电子层。 ③价层电子对:指的是形成σ键的电子对和孤对电子。孤对电子的存在,增加了电子 对间的排斥力,影响了分子中的键角,会改变分子构型的基本类型。 ④价层电子对互斥理论基本观点:分子中的价层电子对---成键电子对(即σ键)和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离以减小排斥力而采取对称的空间结构。[一般电子对间的排斥大小:孤电子对间的排斥(孤-孤排斥)>孤对电子和成键电子对间的排斥(孤-成排斥)>成键电子对间的排斥(成-成排斥)] 说明:价层电子对互斥理论:主要是用来分析主族元素形成的分子或离子的结构的,不用 来分析以过渡元素为中心的化合物。 (2)、根据价层电子对互斥模型判断分子的构型 Ⅰ、价层电子对互斥模型说明的是价层电子对(含孤电子对)的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。 ①当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致; ②当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。 Ⅱ、对AB m型分子或离子,其价层电子对数(亦即为杂化轨道数)的判断方法为: 规定:①作为配位原子,卤素F、Cl、Br、I和H:价电子1个,氧族:O、S:0个; 但作为中心原子,卤素原子按7个价电子计算,氧族元素的原子按6个价电子计算;
一、选择题 1、CO分子中存在的化学键是(C ) A、Π键、?键 B、Π键、配位健 C、?键、Π键、配位健 D、?键、配位健 2、N 2 分子中存在的化学键是( D) A、一个Π键、一个?键 B、一个?键 C、一个Π键、两个?键 D、两个Π键、一个?键 3、下列分子中,两个相邻共价键的夹角最小的是 ( D ) A、BF 3 B、H 2 S C、NH 3 D、H 2 O 4、BF 3 分子的空间构型为(B ) A、直线型 B、平面正三角形 C、三角锥型 D、正四面体型 5、下列分子和离子中,中心原子成键轨道不是sp2杂化的是( D ) A、NO 3-B、HCHO C、BF 3 D、NH 3 6、NCl 3 分子中,N原子与三个氯原子成键所采用的轨道是( B ) A、两个sp轨道,一个p轨道成键 B、三个sp3轨道成键 C、P X、P y 、P z 轨道成键 D、三个sp2轨道成键 7、下列化合物中,极性最大的是( B ) A、CS 2 B、H 2 S C、SO 3 D、SnCl 4 8、下列分子中,偶极矩不等于零的是( C ) A、BeCl 2 B、BF 3 C、NF 3 D、CO 2 9、下列分子为极性分子的是(A ) A、H 2O B、CH 4 C、CO 2 D、BF 3 10、下列液态物质中只需克服色散力就能使之沸腾的是( D ) A、H 2 O B、CO C、HF D、Xe 11、极化能力最强的离子应具有的特性是(B ) A、离子电荷高、离子半径大 B、离子电荷高、离子半径小 C、离子电荷低、离子半径小 D、离子电荷低、离子半径大 12、下列各组离子中,离子的极化力最强的是( C ) A、K+、Li+ B、Ca2+、Mg2+ C、Fe3+、Ti4+ D、Sc3+、Y3+
第2节分子结构与性质 1.[2017·高考全国卷Ⅲ,35(2)(3)(4)]研究发现,在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2===CH3OH+H2O)中,Co氧化物负载的Mn氧化物纳米粒子催化剂具有高活性,显示出良好的应用前景。回答下列问题: (1)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为和。 (2)在CO2低压合成甲醇反应所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为,原因是。 (3)硝酸锰是制备上述反应催化剂的原料,Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外,还存在。 解析:(1)CO2中C的价层电子对数为2,故为sp杂化;CH3OH分子中C的价层电子对数为4,故为sp3杂化。(2)水和甲醇均为极性分子,常温常压下两种物质均呈液态;二氧化碳和氢气均为非极性分子,常温常压下两种物质均呈气态,根据四种物质在相同条件下的状态可以判断出水、甲醇的沸点均高于二氧化碳、氢气的沸点。由于水分子中的2个氢原子都能参与氢键的形成,而甲醇分子中只有羟基上的氢原子能够形成氢键,所以水中的氢键比甲醇多,则水的沸点高于甲醇的沸点。二氧化碳和氢气都属于分子晶体,但由于二氧化碳的相对分子质量大于氢气,所以二氧化碳的沸点高于氢气的沸点。(3)Mn(NO3)2是离子化合物,存在离子键;此外在NO-3中,3个O原子和中心原子N之间还形成一个4中心6电子的大π键(Π64键),所以Mn(NO3)2中的化学键有σ键、π键和离子键。 答案:(1)sp sp3 (2)H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;CO2与H2均为非极性分子,CO2分子量较大,范德华力较大 (3)离子键和π键(Π64键) 2.[2016·高考全国卷Ⅰ,37(2)(5)]锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题: (1)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、三键,但Ge原子之间难以形成双键或三键。从原子结构角度分析,原因是。 (2)Ge单晶具有金刚石型结构,其中Ge原子的杂化方式为,微粒之间存在的作用力是。 答案:(1)Ge原子半径大,原子间形成的σ单键较长,p-p轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成π键 (2)sp3共价键 3.[2016·高考全国卷Ⅱ,37(2)]东晋《华阳国志·南中志》卷四中已有关于白铜的记载,云南镍白铜(铜镍合金)闻名中外,曾主要用于造币,亦可用于制作仿银饰品。硫酸镍溶