2019版高考化學(xué)一輪精選教師用書蘇教專用：選修物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2第二單元　微粒間作用力與物質(zhì)的性質(zhì)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

1．了解共價鍵的形成、極性、類型(σ鍵和π鍵)，了解配位鍵的含義?！?.能用鍵能、鍵長、鍵角等說明簡單分子的某些性質(zhì)。　3.了解雜化軌道理論及簡單的雜化軌道類型(sp、sp2、sp3)?！?.能用價層電子對互斥理論或者雜化軌道理論推測簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)?！?.了解范德華力的含義及對物質(zhì)性質(zhì)的影響。　6.了解氫鍵的含義，能列舉存在氫鍵的物質(zhì)，并能解釋氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。
　共價鍵

[知識梳理]
1．共價鍵的本質(zhì)
共價鍵的本質(zhì)是在原子之間形成共用電子對(電子云的重疊)。
2．共價鍵的特征
共價鍵具有飽和性和方向性。
3．共價鍵的類型
分類依據(jù)
類型
形成共價鍵的原子軌道重疊方式
σ鍵
電子云“頭碰頭”重疊
π鍵
電子云“肩并肩”重疊
形成共價鍵的電子對是否偏移
極性鍵
共用電子對發(fā)生偏移
非極性鍵
共用電子對不發(fā)生偏移
原子間共用電子對的數(shù)目
單鍵
原子間有一對共用電子對
雙鍵
原子間有兩對共用電子對
叁鍵
原子間有三對共用電子對
4.鍵參數(shù)
(1)概念

(2)鍵參數(shù)對分子性質(zhì)的影響
①鍵能越大，鍵長越短，分子越穩(wěn)定。
②
5．等電子原理
原子總數(shù)和價電子總數(shù)均相同的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征，它們的許多性質(zhì)相似，如CO和N2。
[自我檢測]
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)s-s σ鍵與s-p σ鍵的電子云形狀對稱性相同。(　　)
(2)碳碳雙鍵的鍵能是碳碳單鍵鍵能的2倍。(　　)
(3)σ鍵能單獨形成，而π鍵一定不能單獨形成。(　　)
(4)σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn)，π鍵一定不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)√
2．某些共價鍵的鍵長數(shù)據(jù)如下所示：

共價鍵
鍵長(nm)
C—C
0.154

0.134
—C≡C—
0.120
C—O
0.143
C===O
0.122
N—N
0.146
N===N
0.120
N≡N
0.110
根據(jù)表中有關(guān)數(shù)據(jù)，可以推斷出影響共價鍵鍵長的因素主要有_______________________________________________，
其影響結(jié)果是____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：原子半徑、原子間形成共用電子對數(shù)目　形成相同數(shù)目的共用電子對時，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短；原子半徑相同時，形成共用電子對數(shù)目越多，鍵長越短

(1)只有兩原子的電負(fù)性相差不大時，才能形成共用電子對即形成共價鍵；當(dāng)兩原子的電負(fù)性相差很大(大于1.7)時，不會形成共用電子對，這時形成離子鍵。
(2)同種元素原子間形成的共價鍵為非極性鍵，不同種元素原子間形成的共價鍵為極性鍵。
(3)共價鍵的成鍵原子可以都是非金屬原子，也可以是金屬原子與非金屬原子，如Al與Cl，Be與Cl等。
(4)一般情況下σ鍵比π鍵強度大，但有特殊情況，必要時須先進行鍵能計算，然后才能判斷。
(5)稀有氣體分子中沒有化學(xué)鍵。

　(1)[2017·高考全國卷Ⅲ，35(4)]硝酸錳是制備某些反應(yīng)催化劑的原料，Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵除了σ鍵外，還存在________。
(2)[2016·高考全國卷Ⅰ，37(2)]Ge與C是同族元素，C原子之間可以形成雙鍵、叁鍵，但Ge原子之間難以形成雙鍵或叁鍵。從原子結(jié)構(gòu)角度分析，原因是_____________。
(3)[2015·高考全國卷Ⅰ，37(3)]CS2分子中，共價鍵的類型有________________。
[解析]　(1)Mn(NO3)2是離子化合物，存在離子鍵；此外在NO中，3個O原子和中心原子N之間還形成一個4中心6電子的大π鍵(Π鍵)，所以Mn(NO3)2中的化學(xué)鍵有σ鍵、π鍵和離子鍵。(2)本題從單鍵、雙鍵、叁鍵的特點切入，雙鍵、叁鍵中都含有π鍵，原子之間難以形成雙鍵、叁鍵，實質(zhì)是難以形成π鍵，因為鍺的原子半徑較大，形成σ單鍵的鍵長較長，p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，故鍺原子難以形成π鍵。
[答案]　(1)離子鍵和π鍵(Π鍵)　(2)Ge原子半徑大，原子間形成的σ單鍵較長，p-p軌道肩并肩重疊程度很小或幾乎不能重疊，難以形成π鍵　(3)σ鍵和π鍵

σ鍵和π鍵的判斷技巧
通過物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式，可以快速有效地判斷鍵的種類及數(shù)目；判斷成鍵方式時，需掌握：共價單鍵全為σ鍵，雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵，叁鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵。

　共價鍵的分類
1．(教材改編)已知N—N、N===N和N≡N鍵能之比為 1.00∶2.17∶4.90，而C—C、C===C、C≡C鍵能之比為 1.00∶1.77∶2.34。下列說法正確的是(　　)
A．σ鍵一定比π鍵穩(wěn)定
B．N2較易發(fā)生加成
C．乙烯、乙炔較易發(fā)生加成
D．乙烯、乙炔中的π鍵比σ鍵穩(wěn)定
解析：選C。N≡N、N===N中π鍵比σ鍵穩(wěn)定，難發(fā)生加成，C===C、C≡C中π鍵比σ鍵弱，較易發(fā)生加成。
2．(1)石墨烯()中，1號C與相鄰C形成σ鍵的個數(shù)為____________。
(2)1 mol乙醛分子中含有的σ鍵的數(shù)目為__________。
(3)O、N、C的氫化物分子中既含有極性共價鍵、又含有非極性共價鍵的化合物是________________(填化學(xué)式，寫出兩種)。
(4)石墨晶體中，層內(nèi) C—C 鍵的鍵長為142 pm，而金剛石中C—C 鍵的鍵長為154 pm。其原因是金剛石中只存在 C—C間的______共價鍵，而石墨層內(nèi)的 C—C間不僅存在______共價鍵，還有______鍵。
解析：(1)由圖可知，1號C與另外3個碳原子形成3個σ鍵。(2)CH3CHO 中單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，即 1 mol CH3CHO 中含6 mol σ鍵。(3)O、N、C的氫化物分子中既含有極性共價鍵，又含有非極性共價鍵的化合物有H2O2、N2H4、C2H6等。
答案：(1)3　(2)6NA　(3)H2O2、N2H4(或其他合理答案)　(4)σ　σ　π(或大π 或p-p π)
3．(1)Zn的氯化物與氨水反應(yīng)可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol 該配合物中含有σ鍵的數(shù)目為________。
(2)CaC2中C與O互為等電子體，O的電子式可表示為______；1 mol O中含有的π鍵數(shù)目為______。
(3)下列物質(zhì)中，①只含有極性鍵的分子是__________，②既含離子鍵又含共價鍵的化合物是________；③只存在σ鍵的分子是________，④同時存在σ鍵和π鍵的分子是________。
A．N2　　　　　　　　　　 B．CO2
C．CH2Cl2 D．C2H4
E．C2H6 F．CaCl2
G．NH4Cl
解析：(1)1個[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋與NH3之間以配位鍵相連，共4個σ鍵，加上4個NH3中的12個σ鍵，共16個σ鍵。(2)等電子體結(jié)構(gòu)相似，則O的電子式與
C相似，為[O??O]2＋；1 mol O中含有2 mol π鍵，即2NA個π鍵。(3)C2H4、C2H6中含有C—H鍵為極性鍵，C—C 鍵為非極性鍵。
答案：(1)16NA　(2)[O??O]2＋　2NA　(3)①BC
②G?、跜E?、蹵BD

(1)在分子中，有的只存在極性鍵，如HCl、NH3等，有的只存在非極性鍵，如N2、H2等，有的既存在極性鍵又存在非極性鍵，如H2O2、C2H4等，有的不存在化學(xué)鍵，如稀有氣體分子。
(2)在離子化合物中，一定存在離子鍵，有的存在極性共價鍵，如NaOH、Na2SO4等，有的存在非極性共價鍵，如Na2O2、CaC2等。
　分子的空間構(gòu)型

[知識梳理]
一、價層電子對互斥理論
1．理論要點
(1)價層電子對在空間上彼此相距最遠時，排斥力最小，體系的能量最低。
(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(shù)的確定方法
價層電子對是指分子中的中心原子上的電子對，包括σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。

3．價層電子對互斥模型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系
價層電
子對數(shù)
σ鍵電
子對數(shù)
孤電子
對數(shù)
電子對空間構(gòu)型
分子空
間構(gòu)型
實例
2
2
0
直線形
直線形
CO2
3
3
0
三角形
平面三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面體形
正四面體形
CH4
3
1
三角錐形
NH3
2
2
V形
H2O
二、雜化軌道理論
1．雜化軌道的概念
在外界條件的影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合的過程叫原子軌道的雜化。組合后形成的一組新的原子軌道叫雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。
2．雜化軌道的類型與分子空間構(gòu)型
雜化
類型
雜化軌
道數(shù)目
雜化軌道
間夾角
空間構(gòu)型
實例
sp
2
180°
直線形
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109.5°
正四面體形
CH4
3.由雜化軌道數(shù)判斷中心原子的雜化類型
雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子對，即雜化軌道數(shù)＝中心原子的孤電子對數(shù)＋中心原子的σ鍵個數(shù)。
代表物
雜化軌道數(shù)
中心原子雜化軌道類型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
4.中心原子雜化類型和分子構(gòu)型的相互判斷
分子組成(A為中心原子)
中心原子的孤電子對數(shù)
中心原子的雜化方式
分子空間構(gòu)型
示例
AB2
0
sp
直線形
BeCl2
1
sp2
V形
SO2
2
sp3
V形
H2O
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3
1
sp3
三角錐形
NH3
AB4
0
sp3
正四面體形
CH4
三、配位鍵
1．孤電子對
分子或離子中沒有跟其他原子共用的電子對。
2．配位鍵
(1)配位鍵的形成：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成共價鍵。
(2)配位鍵的表示：常用“―→”來表示配位鍵，箭頭指向接受孤電子對的原子，如NH可表示為[]＋，在NH中，雖然有一個N—H鍵形成過程與其他3個N—H鍵形成過程不同，但是一旦形成之后，4個共價鍵就完全相同。
3．配合物
(1)
(2)結(jié)構(gòu)，如[Zn(NH3)4]SO4：

電離方程式：[Zn(NH3)4]SO4===[Zn(NH3)4]2＋＋SO____。
[自我檢測]
1．判斷下列物質(zhì)中中心原子的雜化軌道類型。
BF3______；PF3______；SO2______；H2S______。
答案：sp2　sp3　sp2　sp3
2．填寫下列表格。
序號
化學(xué)式
孤電子對數(shù)
σ鍵電子對數(shù)
價層電子對數(shù)
VSEPR模型名稱
分子或離子的空間構(gòu)型名稱
中心原子雜化類型
①
CO2

②
ClO－

③
HCN

④
H2O

⑤
SO3

⑥
CO

⑦
NO

答案：①0　2　2　直線形　直線形　sp
②3　1　4　四面體形　直線形　sp3
③0　2　2　直線形　直線形　sp
④2　2　4　四面體形　V形　sp3
⑤0　3　3　平面三角形　平面三角形　sp2
⑥0　3　3　平面三角形　平面三角形　sp2
⑦0　3　3　平面三角形　平面三角形　sp2

(1)價層電子對互斥理論說明的是價層電子對的空間構(gòu)型，而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對的空間構(gòu)型，不包括孤電子對。
①當(dāng)中心原子無孤電子對時，兩者的構(gòu)型一致；
②當(dāng)中心原子有孤電子對時，兩者的構(gòu)型不一致。
(2)價層電子對互斥理論能預(yù)測分子的空間構(gòu)型，但不能解釋分子的成鍵情況，雜化軌道理論能解釋分子的成鍵情況，但不能預(yù)測分子的空間構(gòu)型。兩者相結(jié)合，具有一定的互補性，可達到處理問題簡便、迅速、全面的效果。
(3)雜化軌道只用于形成σ鍵(以sp3雜化形成的都是σ鍵)或用來容納孤電子對，如乙烯和二氧化碳中碳原子分別采取sp2、sp雜化，則雜化過程中還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵。

　(1)[2017·高考全國卷Ⅰ，35(3)]X射線衍射測定等發(fā)現(xiàn)，I3AsF6中存在I離子。I離子的幾何構(gòu)型為________，中心原子的雜化形式為________。
(2)[2017·高考全國卷Ⅲ，35(2)]CO2和CH3OH分子中C原子的雜化形式分別為________和________。
(3)[2016·高考全國卷Ⅰ，37(5)]Ge單晶具有金剛石型結(jié)構(gòu)，其中Ge原子的雜化方式為________，微粒之間存在的作用力是________。
(4)[2016·高考全國卷Ⅲ，37(3)]AsCl3分子的空間構(gòu)型為__________，其中As的雜化軌道類型為________。
(5)[2015·高考全國卷Ⅱ，37(3)]PCl3 的空間構(gòu)型為________，中心原子的雜化軌道類型為__________。
(6)[2015·高考全國卷Ⅰ，37(3)]CS2分子中，C原子的雜化軌道類型是________，寫出兩個與CS2具有相同空間構(gòu)型和鍵合形式的分子或離子：________________。
[解析]　(1)I中I原子為中心原子，則其孤電子對數(shù)為×(7－1－2×1)＝2，且其形成了2個σ鍵，中心原子采取sp3雜化，I為V形結(jié)構(gòu)。(2)CO2中C的價層電子對數(shù)為2，故為sp雜化；CH3OH分子中C的價層電子對數(shù)為4，故為sp3雜化。(3)類比金剛石，晶體鍺是原子晶體，每個鍺原子與其周圍的4個鍺原子形成4個單鍵，故鍺原子采用sp3雜化。微粒之間存在的作用力是共價鍵。(4)AsCl3 的中心原子(As原子)的價層電子對數(shù)為3＋(5－3×1)＝4，所以是sp3雜化。AsCl3分子的空間構(gòu)型為三角錐形。(5)PCl3中磷形成了三個σ鍵，還有一對孤電子對，故磷原子采取sp3雜化，分子為三角錐形結(jié)構(gòu)。(6)CS2與CO2是等電子體，結(jié)構(gòu)式為S===C===S，分子中含2個σ鍵、2個π鍵，因此碳原子為sp雜化。與CS2互為等電子體的分子或離子，一是同主族替換，如CO2、COS，二是“左右移位、平衡電荷”，如SCN－、NO等。
[答案]　(1)V形　sp3　(2)sp　sp3
(3)sp3　共價鍵　(4)三角錐形　sp3
(5)三角錐形　sp3　(6)sp　CO2、SCN－(或COS、NO等)　

(1)(2015·高考江蘇卷)CH3COOH中C原子軌道雜化類型為________。
(2)(2015·高考山東卷)F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子構(gòu)型為________，其中氧原子的雜化方式為________。
(3)(2015·高考海南卷) V2O5常用作SO2 轉(zhuǎn)化為SO3的催化劑。SO2 分子中S原子價層電子對數(shù)是________對，分子的空間構(gòu)型為________；SO3的三聚體環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖所示，該結(jié)構(gòu)中S原子的雜化軌道類型為________；該結(jié)構(gòu)中S—O鍵長有兩類，一類鍵長約140 pm，另一類鍵長約為160 pm，較短的鍵為________(填圖中字母)，該分子中含有________個σ鍵。
(4)金剛石、石墨烯(指單層石墨)中碳原子的雜化形式分別為________、________。
答案：(1)sp3和sp2　(2)V形　sp3　(3)3　V形　sp3　a　12　(4)sp3　sp2

雜化軌道類型的判斷技巧
利用中心原子的孤電子對數(shù)與相連的其他原子個數(shù)之和判斷。若之和為2，則中心原子為sp雜化；若之和為3，則中心原子為sp2雜化；若之和為4，則中心原子為sp3雜化。例如：NH3中N原子有1對孤電子對，另外與3個氫原子成鍵，所以之和為1＋3＝4，為sp3雜化，理論構(gòu)型為正四面體形，由于N原子有1對孤電子對，實際構(gòu)型為三角錐形。再如CO2中C原子沒有孤電子對，與2個氧原子成鍵，所以和為0＋2＝2，為sp雜化。

　價層電子對互斥理論、雜化軌道理論
1．(1)已知圖(a)為石墨烯結(jié)構(gòu)，圖(b)為氧化石墨烯結(jié)構(gòu)。圖(b)中，1號C的雜化方式是________，該C與相鄰C形成的鍵角________(填“>”“氫鍵>范德華力

影響其強
度的因素
隨著分子極性和相對分子質(zhì)量的增大而增大
對于X—H…Y，X、Y的電負(fù)性越大，Y原子的半徑越小，作用力越大
成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定
對物質(zhì)性
質(zhì)的影響
①影響物質(zhì)的熔、沸點和溶解度等物理性質(zhì)
②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)熔、沸點升高，如F2