第2讲 分子结构与性质
[2013考纲要求] 1.了解共价键的形成，能用键能、键长、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)。3.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立体构型。4.了解化学键和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，能列举含有氢键的物质。
考点一 共价键
1．本质
在原子之间形成共用电子对(电子云的重叠)。 2．特征
具有饱和性和方向性。 3．分类
分类依据 类型 形成共价键的原子 键 电子云“ ”重叠 轨道重叠方式 键 电子云“ ”重叠 形成共价键的电子 键 共用电子对发生偏移 对是否偏移 键 共用电子对不发生偏移 原子间共用电子对 键 原子间有一对共用电子对 的数目 键 原子间有两对共用电子对 键 原子间有三对共用电子对 特别提醒 (1)只有两原子的电负性相差不大时，才能形成共用电子对，形成共价键，当两原子的电负性相差很大(大于1.7)时，不会形成共用电子对，这时形成离子键。 (2)同种元素原子间形成的共价键为非极性键，不同种元素原子间形成的共价键为极性键。
4．键参数
(1)概念
(2)键参数对分子性质的影响
①键能越大，键长越短，分子越稳定。 ②
5．等电子原理
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，它们的许多性质相似，如CO和N2。
题组一 键的极性与分子极性的关系
1．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)不存在化学键的是__________。
(3)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__________。
题组二 σ键、π键的判断 2．下列说法中不正确的是
( )
A．σ键比π键的电子云重叠程度大，形成的共价键强 B．s-s σ键与s-p σ键的电子云形状对称性相同
C．碳碳双键的键能是碳碳单键键能的2倍 D．N2分子中有一个σ键，2个π键 3．下列关于σ键和π键的理解不正确的是
( )
A．σ键能单独形成，而π键一定不能单独形成
B．σ键可以绕键轴旋转，π键一定不能绕键轴旋转
C．双键中一定有一个σ键，一个π键，三键中一定有一个σ键，两个π键 D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键 题组三 键参数的应用
4．结合事实判断CO和N2相对更活泼的是______________，试用下表中的键能数据解释其相对更活泼的原因：_______________________________________________。
CO C—O C===O C≡O 键能(kJ·mol－1) 357.7 798.9 1 071.9 N2 N—N N===N N≡N 键能(kJ·mol－1) 154.8 418.4 941.7 5．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族元素的原子间容易形成离子键 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克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×462.8
kJ
题组四 等电子原理应用
6．已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、CO2－
3、PCl3的空间结构。
7．1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和__________________________________________。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO－
2互为等电子体的分子有________、________。
记忆等电子体，推测等电子体的性质
(1)常见的等电子体汇总
微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、CNS－、NO＋－2、N3 AX2 16e－ 直线形 CO2－－3、NO3、SO3 AX－3 24e 平面三角形 SO－3、NO2 AX－2、O2 18e V形 SO2－－4、PO34 AX－4 32e 正四面体形 PO3－－－3、SO23、ClO3 AX3 26e－ 三角锥形 CO、N2 AX 10e－ 直线形 CH4、NH＋4 AX4 8e－ 正四面体形 (2)根据已知的一些分子结构推测另一些与它等电子的微粒的立体结构，并推测其物理性质。
①(BN)x与(C2)x，N2O与CO2等也是等电子体；②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料；③白锡(β-Sn2)与锑化铟是
等电子体，它们在低温下都可转变为超导体；④SiCl－
－
4、SiO44、SO2
4的原子数目和价电
子总数都相等，它们互为等电子体，中心原子都是sp3杂化，都形成正四面体形立体构型。
特别提醒 等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。
考点二 分子的立体结构
1．价层电子对互斥理论
(1)价层电子对在球面上彼此相距最远时，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。 电子成键孤电子电子对立体分子立体构型 实例 键角 对数 对数 对数 构型 BeCl2 BF 3 SnBr2 CH4 NH3 H2O 特别提醒 (1)价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，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。
(2)价层电子对互斥理论能预测分子的几何构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的几何构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。 2．杂化轨道理论
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。
3．配位键 (1)孤电子对
分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 (2)配位键
①配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。 ②配位键的表示：常用“―→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH＋
4
可表示为
，在NH＋
4中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键
形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。 (3)配合物 如[Cu(NH3)4]SO4
配位体有孤电子对，如H－
－
－
2O、NH3、CO、F、Cl、CN等。 中心原子有空轨道，如Fe3＋
、Cu2＋
、Zn2＋
、Ag＋
等。
深度思考
填表，VSEPR模型和分子(离子)立体模型的确定 孤电子对数 σ键电子价层电VSEPR模型分子或离子的中心原子化学式 (a－xb)/2 对数 子对数 名称 立体模型名称 杂化类型 CO2 ClO－ HCN CH≡CH H2O H2S SO2 BF3 SO3 CO2－3 NO－3 HCHO NH3 NCl3 H＋3O SO2－3 ClO－3 CH4 NH＋4 SO2－4 PO3－4 金刚石 石墨 层状结构 CH2===CH2 C6H6 CH3COOH 题组一 价层电子对互斥理论、杂化轨道理论的考查 1．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是
( )
A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构 B．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 C．H2SO4分子中三种原子均以杂化轨道成键
D．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键 2．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间构型，结论正确的是
( )
A．直线形；三角锥形
B．V形；三角锥形 C．直线形；平面三角形
D．V形；平面三角形
3．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。请回答下列问题：
(1)BF3分子的立体结构为______________，NF3分子的立体结构为____________。 (2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是___________(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是__________，采取sp3杂化的分子是____________。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：________________________________________________________。
(3)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因是_______________________________________________________。 (4)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为_________________________________。
题组二 配合物理论的考查 4．下列物质中存在配位键的是
( ) ①H＋
]－
③CH－
3O ②[B(OH)43COO ④NH3 ⑤CH4 A．①②
B．①③
C．④⑤
D．②④
5．铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
(1)Cu位于元素周期表第ⅠB族，Cu2＋
的核外电子排布式为__________ ____。(2)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成[Cu(NH3)＋
4]2配离子。已知NF3与NH3的
空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋
形成配离子，其原因是N、F、H三种元素
的电负性：F>N>H，在NF3中，共用电子对偏向F，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2＋
形成配位键
6．向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。
(1)该反应生成物中KCl既不是难溶物、难电离物质，也不是易挥发物质，则该反应之所以能够进行是由于生成了__________的Fe(SCN)3。
(2)经研究表明，Fe(SCN)＋
－
3是配合物，Fe3与SCN不仅能以1∶3的个数比配合，还可
以其他个数比配合。请按要求填空：
①若所得Fe3＋
和SCN－
的配合物中，主要是Fe3＋
与SCN－
以个数比1∶1配合所得离子显
血红色。该离子的离子符号是__________。
②若Fe3＋
与SCN－
以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方
程式可以表示为___________________________________________________。
【练出高分】1．已知和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一个长周期，短周期元素Y原子的最外层电子数比内层电子总数少3，它们形成化合物的分子式是XY4。试回答：
(1)X元素的原子基态时电子排布式为___________________________________， Y元素原子最外层电子的电子排布图为________________________________。
(2)若X、Y两元素电负性分别为2.1和2.85，试判断XY4中X与Y之间的化学键为
______(填“共价键”或“离子键”)。
(3)该化合物的空间结构为__________形，中心原子的轨道杂化类型为________，分子为________(填“极性分子”或“非极性分子”)。
2．碳、氧、氯、铁是与人类生产、生活息息相关的化学元素。
(1)基态铁原子的核外电子排布式为___________________________________。 (2)C、O、Cl三种元素的电负性由大到小的顺序为__________________(用元素符号表
示)。COCl2俗称光气，分子中C原子采取__________杂化成键，根据原子轨道重叠方式的不同来看，碳原子与氧原子之间形成共价键的类型和数目为__________________。 (3)甲烷和四氯化碳具有相似的空间结构，但常温下甲烷是气体，四氯化碳是液体，其原因是_____________________________________________________________。 3．Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次增加。已知：①Z的原子序数为29，其余均
为短周期主族元素；②Y原子的价电子(外围电子)排布式为msnmpn；③R原子核外L层上的电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。请回答下列问题： (1)Z2＋
的核外电子排布式是___________________________________________。
(2)在[Z(NH＋
＋
3)4]2中，Z2的空轨道接受NH3分子提供的__________形成配位键。
(3)Q和Y形成的最简单氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是________。 a．稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙
b．稳定性：甲>乙，沸点：甲<乙 c．稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙 d．稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙
(4)Q、R、X三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为__________(用元素符号作答)。
(5)Q的一种氢化物的相对分子质量为26，其分子中σ键与π键的数目之比为__________。