108/108第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第一節(jié)共價(jià)鍵學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1.從原子軌道重疊的視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的本質(zhì),知道共價(jià)鍵具有飽和性和方向性,能用模型、圖像和符號(hào)等正確表征H2、Cl2、HCl等簡(jiǎn)單分子中原子軌道的重疊方式。2.知道σ鍵和π鍵的區(qū)別和特征,能說明C2H6、C2H4和C2H2等分子的成鍵類型。3.理解鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數(shù)的含義,能利用鍵參數(shù)解釋物質(zhì)的某些性質(zhì)。4.通過共價(jià)鍵理論模型的發(fā)展過程,初步體會(huì)不同理論模型的價(jià)值和局限。重點(diǎn)從原子軌道重疊的視角認(rèn)識(shí)共價(jià)鍵的本質(zhì);用鍵能、鍵長和鍵角等鍵參數(shù)解釋物質(zhì)的某些性質(zhì)。難點(diǎn)從原子軌道重疊方式的不同理解σ鍵和π鍵的區(qū)別和特征。第1課時(shí)共價(jià)鍵新知探究(一)——共價(jià)鍵的形成與特征導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)1.分子由原子構(gòu)成,在通常的溫度和壓強(qiáng)等條件下,只有極少數(shù)物質(zhì)的分子是由單個(gè)原子構(gòu)成的。你知道哪些單原子分子嗎?提示:稀有氣體和汞蒸氣等屬于單原子分子。2.絕大多數(shù)物質(zhì)的分子是由多個(gè)原子相互結(jié)合構(gòu)成的,有的物質(zhì)的分子是由許許多多組成較簡(jiǎn)單的單體聚合而成的高分子(又稱聚合物),而許多固體,即使取很小一粒,仍包含成萬上億個(gè)原子或離子構(gòu)成一個(gè)整體,屬于“巨分子”。你知道這些“分子”中原子之間的作用是什么嗎?提示:分子中原子之間的相互作用稱作化學(xué)鍵。3.請(qǐng)用電子式表示H2、HCl、Cl2的形成過程。H2:;HCl:;Cl2:。提示:H·+·HH︰HH·+·Cl‥‥︰H︰Cl‥‥︰︰Cl‥‥·+·Cl‥‥︰4.H2、HCl、Cl2均通過共用電子對(duì)相結(jié)合,為什么難以形成H3、H2Cl、Cl3等分子?提示:原子間通過共用電子對(duì)所形成的相互作用為共價(jià)鍵,共價(jià)鍵具有飽和性(一個(gè)原子有幾個(gè)未成對(duì)電子,便可和幾個(gè)自旋方向相反的電子配對(duì)成鍵)。[系統(tǒng)融通知能]1.共價(jià)鍵的定義及性質(zhì)定義原子間通過共用電子對(duì)所形成的相互作用本質(zhì)電子云(或原子軌道)的重疊性質(zhì)①飽和性→決定分子的組成;②方向性→決定分子的空間結(jié)構(gòu)[微點(diǎn)撥]在形成共價(jià)鍵時(shí),原子軌道重疊的越多,電子在核間出現(xiàn)的概率越大,所形成的共價(jià)鍵就越牢固,因此共價(jià)鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成,所以共價(jià)鍵具有方向性,如圖所示。2.共價(jià)鍵的形成及特征(原子軌道視角)(1)σ鍵形成成鍵原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊而形成類型s?s型s?p型p?p型特征①以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉(zhuǎn)操作,共價(jià)鍵的電子云的圖形不變,這種特征稱為軸對(duì)稱;②σ鍵的強(qiáng)度較大(2)π鍵形成由兩個(gè)原子的p軌道“肩并肩”重疊形成p?p型特征①π鍵的電子云具有鏡面對(duì)稱,即每個(gè)π鍵的電子云由兩塊組成,分別位于由原子核構(gòu)成平面的兩側(cè),如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面,它們互為鏡像;②π鍵不能旋轉(zhuǎn);不如σ鍵牢固,較易斷裂3.σ鍵、π鍵的判斷共價(jià)單鍵是σ鍵;而共價(jià)雙鍵中有一個(gè)σ鍵,另一個(gè)是π鍵;共價(jià)三鍵由一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵構(gòu)成。乙烷()分子中含有7個(gè)σ鍵和0個(gè)π鍵;乙烯()分子中含有5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵;乙炔()分子中含有3個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵。[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.正誤判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。(1)在氣體單質(zhì)分子中一定含有σ鍵(×)(2)所有σ鍵都具有方向性(×)(3)原子軌道重疊成鍵后電子云形狀發(fā)生了改變(√)(4)兩原子的原子軌道重疊成鍵后,共用電子對(duì)只在兩原子核間運(yùn)動(dòng)(×)(5)σ鍵為軸對(duì)稱,π鍵為鏡面對(duì)稱,形成π鍵時(shí)電子云重疊程度大(×)(6)兩個(gè)原子間可以只形成σ鍵,但不能只形成π鍵(√)2.下列物質(zhì)的分子中,既有s?pσ鍵,又有p?pσ鍵的是()A.H2OB.OF2 C.HClO D.N2解析:選CH2O中只有s?pσ鍵,故A不選;OF2中只有p?pσ鍵,故B不選;次氯酸分子中既有氫氧s?pσ鍵,又有氧氯p?pσ鍵,故C選;氮?dú)庵兄挥衟?pσ鍵,故D不選。3.下列分子中存在的共價(jià)鍵類型完全相同(從σ鍵、π鍵的形成方式角度分析)的是()A.CH4與CH≡CH B.H2O與HClC.H2與Cl2 D.Cl2與N2解析:選BCH4分子中存在s?pσ鍵,CH≡CH分子中存在σ鍵和π鍵,所以共價(jià)鍵類型不完全相同,故A錯(cuò)誤;H2O與HCl都含有H,分子中的共價(jià)鍵均是s電子云與p電子云形成的s?pσ鍵,故B正確;H2分子中存在s?sσ鍵,Cl2分子中存在p?pσ鍵,所以共價(jià)鍵類型不完全相同,故C錯(cuò)誤;Cl2分子中只有單鍵,全部為σ鍵,N2分子中有三鍵,既有σ鍵又有π鍵,所以共價(jià)鍵類型不完全相同,故D錯(cuò)誤。4.(1)乙烯、乙炔的化學(xué)性質(zhì)比乙烷活潑的原因是。

(2)鈉和氯通過得失電子形成的電子對(duì)不被共用,填寫下表,從元素電負(fù)性差別來理解化學(xué)鍵的形成。原子NaClHClCO電負(fù)性0.93.02.13.02.53.5電負(fù)性之差(絕對(duì)值)結(jié)論:當(dāng)元素的電負(fù)性相差很大,化學(xué)反應(yīng)形成的電子對(duì)不會(huì)被共用,形成的將是鍵;而鍵是元素的電負(fù)性相差不大的原子之間形成的化學(xué)鍵。

答案:(1)乙烯和乙炔中都含有π鍵,π鍵原子軌道重疊程度小,不牢固,容易斷裂;而乙烷中沒有π鍵,σ鍵牢固,不易斷裂(2)2.10.91.0離子共價(jià)5.(1)1mol丙酮()分子中含有σ鍵的數(shù)目為。

(2)1個(gè)N2分子中含有個(gè)σ鍵和個(gè)π鍵。

(3)1個(gè)丁烯二酸(HOOCCHCHCOOH)分子結(jié)構(gòu)中含有個(gè)σ鍵和個(gè)π鍵。

(4)在N2F2分子中,所有原子均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),則該分子中兩個(gè)N原子間的共價(jià)鍵組成為個(gè)σ鍵和個(gè)π鍵。

答案:(1)9×6.02×1023或9NA(2)12(3)113(4)11新知探究(二)——共價(jià)鍵的類型及數(shù)目的判斷典例導(dǎo)學(xué)[典例]下列關(guān)于σ鍵和π鍵的理解不正確的是()A.σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn),π鍵不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn)B.H2分子中的σ鍵是s?sσ鍵,HClO分子中的σ鍵都是p?pσ鍵C.C2H4分子和N2H4分子中都含有5個(gè)σ鍵D.σ鍵以“頭碰頭”方式重疊,π鍵以“肩并肩”方式重疊[解析]σ鍵為軸對(duì)稱,π鍵為鏡面對(duì)稱,則σ鍵可以繞鍵軸旋轉(zhuǎn),π鍵不能繞鍵軸旋轉(zhuǎn),故A正確;H只有1s軌道上的電子,O的2p軌道上的電子與H的1s軌道上的電子以“頭碰頭”方式重疊形成s?pσ鍵,故B錯(cuò)誤;乙烯分子中氫原子和碳原子之間存在共價(jià)單鍵,為σ鍵,碳原子與碳原子之間存在共價(jià)雙鍵,有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,則C2H4分子中有5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,N2H4分子中只有5個(gè)共價(jià)單鍵,即含有5個(gè)σ鍵,故C正確。[答案]B[系統(tǒng)融通知能]1.從不同視角對(duì)共價(jià)鍵分類分類依據(jù)共價(jià)鍵類型①從原子軌道的重疊方式分類“頭碰頭”形成σ鍵,“肩并肩”形成π鍵②從形成共價(jià)鍵時(shí)重疊的原子軌道分類有s?sσ鍵、s?pσ鍵、p?pσ鍵③從共價(jià)鍵中共用電子對(duì)的數(shù)目分類有單鍵、雙鍵和三鍵④從兩個(gè)成鍵原子對(duì)共用電子對(duì)的吸引能力分類吸引能力不同——極性共價(jià)鍵;吸引能力相同——非極性共價(jià)鍵2.ABx型分子或原子團(tuán)中σ鍵數(shù)目的判斷確定共價(jià)鍵中σ鍵和π鍵的數(shù)量,通常方法是先確定該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式,然后根據(jù)結(jié)構(gòu)式確定σ鍵和π鍵的數(shù)量。其實(shí)對(duì)于ABx型的物質(zhì)來說,還有比較簡(jiǎn)單的方法。即,對(duì)于大多數(shù)ABx型的物質(zhì),可以直接根據(jù)x的數(shù)目確定σ鍵的數(shù)目。即x的數(shù)值就是σ鍵的數(shù)量。如H2O中有2個(gè)σ鍵;CO2中有2個(gè)σ鍵;SO32-中有3個(gè)σ鍵;SO42-中有[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.下列物質(zhì)中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶2的是()A.O2 B.HCN C.CO2 D.N2解析:選DO2的結(jié)構(gòu)式是OO,分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;HCN的結(jié)構(gòu)式是H—C≡N,分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶1,B項(xiàng)錯(cuò)誤;CO2的結(jié)構(gòu)式是OCO,分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶1,C項(xiàng)錯(cuò)誤;N2的結(jié)構(gòu)式是N≡N,分子中σ鍵和π鍵數(shù)目比為1∶2,D項(xiàng)正確。2.(2024·陜西渭南檢測(cè))硝基胍的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示(“→”是一種特殊的共價(jià)單鍵,屬于σ鍵)。下列說法正確的是()A.硝基胍分子中只含極性鍵,不含非極性鍵B.N原子間只能形成σ鍵C.硝基胍分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比是9∶2D.10.4g硝基胍中含有1.1×6.02×1023個(gè)原子解析:選D由題干物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知,硝基胍分子中N—N為非極性鍵,A錯(cuò)誤;N原子間能夠形成雙鍵,其既能形成σ鍵又能形成π鍵,B錯(cuò)誤;1個(gè)硝基胍分子中含有4個(gè)N—H,1個(gè)CN,1個(gè)NO,2個(gè)C—N,1個(gè)N—N和1個(gè)NO鍵,σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比是5∶1,C錯(cuò)誤;硝基胍的分子式為CH4N4O2,相對(duì)分子質(zhì)量為104,10.4g該物質(zhì)的物質(zhì)的量為10.4g104g·mol-1=0.1mol,含有1.1×6.02×1023個(gè)原子3.有以下物質(zhì):①HF②Cl2③H2O④N2⑤C2H4⑥C2H6⑦H2⑧H2O2⑨H—C≡N。只含有σ鍵的是(填序號(hào),下同);既含有σ鍵又含有π鍵的是;其中只含有σ鍵且含有σ鍵數(shù)量相等的是;含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是。

解析:只存在單鍵的分子中只含有σ鍵;存在雙鍵或三鍵的分子中既含有σ鍵又含有π鍵;①②⑦三種物質(zhì)中都只含有一個(gè)σ鍵;只有H2中含有由兩個(gè)原子的s軌道重疊形成的σ鍵。答案:①②③⑥⑦⑧④⑤⑨①②⑦⑦4.如圖表示不同類型共價(jià)鍵形成時(shí)電子云重疊情況:(1)其中形成的化學(xué)鍵屬于軸對(duì)稱的有。

(2)下列物質(zhì)中,通過方式①形成化學(xué)鍵的是;通過方式②形成化學(xué)鍵的是;只通過方式③形成化學(xué)鍵的是;同時(shí)含有③、④、⑤三種方式化學(xué)鍵的是。

A.Cl2 B.HClC.N2 D.H2(3)某有機(jī)物分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,該分子中有個(gè)σ鍵,有個(gè)π鍵,有種極性鍵,(填“有”或“沒有”)非極性鍵。

解析:(1)形成的化學(xué)鍵屬于軸對(duì)稱的有:兩個(gè)s軌道以頭碰頭方式發(fā)生重疊形成穩(wěn)定的σ鍵,s軌道與p軌道以頭碰頭方式發(fā)生重疊形成穩(wěn)定的σ鍵,兩個(gè)p軌道以頭碰頭方式發(fā)生重疊形成穩(wěn)定的σ鍵。(2)方式①兩個(gè)s軌道以頭碰頭方式發(fā)生重疊形成穩(wěn)定的σ鍵,故為氫氣;方式②s軌道與p軌道以頭碰頭方式發(fā)生重疊形成穩(wěn)定的σ鍵,故為氯化氫;方式③兩個(gè)p軌道以頭碰頭方式發(fā)生重疊形成穩(wěn)定的σ鍵,故為氯氣;同時(shí)含有③、④、⑤三種方式化學(xué)鍵的物質(zhì)是氮?dú)?兩個(gè)氮原子通過2p軌道形成σ鍵,同時(shí)兩個(gè)p軌道以肩并肩的方式形成2個(gè)π鍵。(3)該有機(jī)物中存在碳?xì)滏I、碳碳雙鍵、碳碳單鍵、碳氧雙鍵、碳氧單鍵、氫氧鍵,則該分子中有8個(gè)σ鍵,碳碳雙鍵、碳氧雙鍵中有2個(gè)π鍵,碳?xì)滏I、碳氧雙鍵、碳氧鍵、氫氧鍵為4種極性鍵,碳碳單鍵和碳碳雙鍵為非極性鍵。答案:(1)①②③(2)DBAC(3)824有[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]1.下列說法對(duì)σ鍵和π鍵的認(rèn)識(shí)不正確的是()A.分子中只要含有共價(jià)鍵,則至少含有一個(gè)σ鍵B.s?sσ鍵、p?pσ鍵與s?pσ鍵都是軸對(duì)稱的C.p?pσ鍵和p?pπ鍵的重疊方式是相同的D.含有π鍵的分子在反應(yīng)時(shí),π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者解析:選C單鍵為σ鍵,雙鍵和三鍵中均含一個(gè)σ鍵,所以分子中只要含有共價(jià)鍵,則至少含有一個(gè)σ鍵,故A正確;因s?sσ鍵、p?pσ鍵與s?pσ鍵均為“頭碰頭”重疊,則均為軸對(duì)稱,故B正確;p?pσ鍵和p?pπ鍵的重疊方式是不相同的,p?pσ鍵是“頭碰頭”重疊而p?pπ鍵是“肩并肩”重疊,故C錯(cuò)誤;π鍵不穩(wěn)定,易斷裂,則含有π鍵的分子在反應(yīng)時(shí),π鍵是化學(xué)反應(yīng)的積極參與者,故D正確。2.從電負(fù)性的角度來判斷下列元素的原子之間易形成共價(jià)鍵的是()A.K和Cl B.H和FC.K和F D.Ca和O解析:選B一般電負(fù)性相差不大的非金屬元素原子之間易形成共價(jià)鍵。3.(2024·武漢高二質(zhì)檢)下列含有共價(jià)鍵的鹽是()A.CaCl2 B.H2SO4C.Ba(OH)2 D.Na2SO3解析:選DCaCl2由Ca2+和Cl-構(gòu)成,只含有離子鍵不含有共價(jià)鍵,A不符合題意;H2SO4屬于酸不是鹽,B不符合題意;Ba(OH)2由Ba2+和OH-構(gòu)成,屬于堿,不屬于鹽,C不符合題意;Na2SO3有Na+和SO32-構(gòu)成,含有離子鍵,SO32-內(nèi)部S與4.下列分子的結(jié)構(gòu)式與共價(jià)鍵的飽和性不相符的是()A.H2O2(過氧化氫):H—OO—HB.N2H4(肼):C.C2H5SH(乙硫醇):D.SiHCl3(三氯氫硅):解析:選A由共價(jià)鍵的飽和性可知:C、Si均形成4個(gè)共價(jià)鍵,H形成1個(gè)共價(jià)鍵,N形成3個(gè)共價(jià)鍵,O、S均形成2個(gè)共價(jià)鍵。A項(xiàng)中O原子間是雙鍵,且每個(gè)氧原子與1個(gè)氫原子再形成1個(gè)單鍵,即每個(gè)氧原子形成3個(gè)共價(jià)鍵,與其飽和性不相符。5.下列有機(jī)化合物中σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)比為3∶2的是()A.CH3CH3 B.CH2CH2C.CH≡CH D.CH4解析:選CCH3CH3中有7個(gè)σ鍵,沒有π鍵,故A不符合題意;CH2CH2中有5個(gè)σ鍵,1個(gè)π鍵,故B不符合題意;CH≡CH中有3個(gè)σ鍵,2個(gè)π鍵,故C符合題意;CH4中有4個(gè)σ鍵,沒有π鍵,故D不符合題意。6.下列說法不正確的是()A.任何物質(zhì)都含有化學(xué)鍵B.MgCl2晶體中只含有離子鍵C.氯化鈉熔化和氯化氫溶于水的過程中,均發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂D.NaF是離子化合物,CH4是共價(jià)化合物解析:選A稀有氣體為單原子分子,稀有氣體分子中沒有化學(xué)鍵,A錯(cuò)誤;MgCl2晶體中只存在離子鍵,B正確;氯化鈉熔化和氯化氫溶于水,前者離子鍵斷裂,后者共價(jià)鍵斷裂,均發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂,C正確;NaF為離子化合物,CH4為共價(jià)化合物,D正確。7.下列反應(yīng)中,有機(jī)物分子中化學(xué)鍵的斷裂涉及π鍵斷裂的是()A.CH4的燃燒B.C2H6與Cl2的取代反應(yīng)C.CH4與Cl2的取代反應(yīng)D.CH2CH2被酸性KMnO4溶液氧化解析:選DCH4的燃燒和乙烯被酸性KMnO4溶液氧化,前者斷裂了單鍵而后者斷裂了雙鍵,CH4、C2H6與Cl2的取代反應(yīng)只有單鍵斷裂。8.下列敘述正確的是()A.CN-與N2的結(jié)構(gòu)相似,CH2CHCN分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1∶1B.CO與N2的結(jié)構(gòu)相似,CO分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為2∶1C.共價(jià)化合物H2O2中含有σ鍵,離子化合物Na2O2中也含有σ鍵D.已知反應(yīng)N2O4(l)+2N2H4(l)3N2(g)+4H2O(g),若該反應(yīng)中有4molN—H斷裂,則形成的π鍵的數(shù)目為6NA解析:選C由CN-與N2的結(jié)構(gòu)相似,可推斷出CH2CHCN的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2CHC≡N,其分子中含有6個(gè)σ鍵和3個(gè)π鍵,所以σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為2∶1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;CO與N2的結(jié)構(gòu)相似,則CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè),σ鍵與π鍵的數(shù)目之比為1∶2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;H2O2中的O—H和O—O都是共價(jià)單鍵,屬于σ鍵,Na2O2中存在O—O共價(jià)單鍵,是σ鍵,C項(xiàng)正確;N2H4分子中含有4個(gè)N—H,若該反應(yīng)中有4molN—H斷裂,則生成1.5molN2,形成π鍵的數(shù)目是3NA,D項(xiàng)錯(cuò)誤。9.最新研究表明生命起源于火山爆發(fā),是因?yàn)榛鹕奖l(fā)產(chǎn)生的氣體中含有1%的羰基硫(COS)。已知羰基硫分子中所有原子的最外層都滿足8電子結(jié)構(gòu),下列有關(guān)羰基硫的說法不正確的是()A.電子式為︰S‥︰︰C︰︰OB.分子中三個(gè)原子不在同一直線上C.分子中存在2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵D.中心原子的價(jià)層電子全都參與成鍵解析:選B羰基硫分子中所有原子均滿足8電子結(jié)構(gòu),可以看作是二氧化碳分子中的一個(gè)氧原子被硫原子代替,羰基硫分子的電子式為︰S‥︰︰C︰︰O‥︰,與CO2一樣,屬于直線形結(jié)構(gòu),故A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)分析,羰基硫(COS)的結(jié)構(gòu)式為SCO,分子中存在2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,故C正確;中心原子的價(jià)層電子全都參與成鍵,故D正確。10.回答下列問題。(1)1molCO2中含有的σ鍵數(shù)目為。

(2)C、H元素形成的化合物分子中共有16個(gè)電子,該分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為。

(3)1mol乙醛分子中含σ鍵的數(shù)目為,1個(gè)CO(NH2)2分子中含有σ鍵的個(gè)數(shù)為。

解析:(1)CO2的結(jié)構(gòu)式為OCO,則1molCO2中含有的σ鍵數(shù)目為2NA。(2)1個(gè)H原子含有1個(gè)電子,1個(gè)C原子含有6個(gè)電子,若C、H元素形成的化合物分子中共有16個(gè)電子,則該分子為C2H4,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2CH2,故該分子中σ鍵與π鍵的個(gè)數(shù)比為5∶1。(3)乙醛的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CHO,則1mol乙醛分子中含6molσ鍵,即6NA個(gè);CO(NH2)2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為,故1個(gè)CO(NH2)2分子中含有7個(gè)σ鍵。答案:(1)2NA(或1.204×1024)(2)5∶1(3)6NA(或3.612×1024)711.有三種物質(zhì)AC2、B2C2、AD4,在常溫下分別為氣體、固體和液體。元素A的最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值相等;元素B的單質(zhì)能在C的氣態(tài)單質(zhì)中劇烈燃燒,火焰呈黃色,并生成淡黃色固體B2C2;元素D的負(fù)一價(jià)陰離子電子層結(jié)構(gòu)與氬原子相同。則:(1)A、B、C、D的元素名稱分別為、、、。

(2)AD4分子中含有(填“s?s”“s?p”或“p?p”)σ鍵。

(3)D的負(fù)一價(jià)陰離子的電子排布式為,B2C2屬(填“離子”或“共價(jià)”)化合物。

解析:(1)焰色呈黃色,說明有鈉元素,則淡黃色固體為Na2O2,所以元素B為Na元素,元素C為O元素。“元素D的負(fù)一價(jià)陰離子電子層結(jié)構(gòu)與氬原子相同”,知D為Cl元素?！霸谹的最高正價(jià)和最低負(fù)價(jià)的絕對(duì)值相等”,可知A為ⅣA族元素,又由于AC2是氣體,所以AC2是二氧化碳(ⅣA族Si及其以下元素形成的AC2常溫下均為固體),即A是C元素。(2)CCl4中只有σ鍵,且其類型為p?pσ鍵。答案:(1)碳鈉氧氯(2)p?p(3)1s22s22p63s23p6離子12.(1)如圖所示的分子中,有個(gè)σ鍵,個(gè)π鍵。

(2)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素,其中X、Y同周期,Y、Z同主族,Y原子最外層p軌道上的電子數(shù)等于前一電子層電子總數(shù),X原子最外層的p能級(jí)中只有一個(gè)軌道填充了2個(gè)電子,而且這三種元素可以形成化合物YX2、ZX2。根據(jù)上述信息回答下列問題:①寫出下列元素符號(hào):X,Y,Z。

②1個(gè)YX2分子中含個(gè)σ鍵,含個(gè)π鍵。

解析:(1)該分子中有6個(gè)C—H、2個(gè)C—C、1個(gè)CC、1個(gè)C≡C,單鍵全是σ鍵,雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,三鍵中有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,故該分子中共有10個(gè)σ鍵和3個(gè)π鍵。(2)①X、Y、Z元素的符號(hào)分別是O、C、Si。②CO2分子的結(jié)構(gòu)式為OCO,故其中含2個(gè)σ鍵,含2個(gè)π鍵。答案:(1)103(2)①OCSi②22高階思維訓(xùn)練13.(2024·陜西渭南開學(xué)考)短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序數(shù)依次增大,由這四種元素組成一種光學(xué)晶體,結(jié)構(gòu)如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性:R<ZB.由X、Z組成的化合物中一定含非極性共價(jià)鍵C.離子半徑:R>Y>ZD.X、Y、Z、R四種元素可形成離子化合物解析:選B短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序數(shù)依次增大,根據(jù)結(jié)構(gòu)中原子的化學(xué)鍵數(shù)目可以推斷X為H,Y為N,Z為O,R為S。由分析可知,O的非金屬性大于S,所以簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性硫化氫小于水,A正確。X、Z組成的化合物H2O中不含有非極性共價(jià)鍵,B錯(cuò)誤。離子半徑:S2->N3->O2-,C正確。H、N、O、S四種元素可形成離子化合物,如:硫酸銨,D正確。14.X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的常見元素,其原子序數(shù)依次增大。X元素的一種核素的質(zhì)量數(shù)為12,中子數(shù)為6;Y元素是動(dòng)植物生長不可缺少的、構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要組成元素;Z的基態(tài)原子核外9個(gè)原子軌道上填充了電子且有2個(gè)未成對(duì)電子,與X不同族;W是一種常見元素,可以形成3種氧化物,其中一種氧化物是具有磁性的黑色晶體。(1)Y2分子中存在的σ鍵和π鍵個(gè)數(shù)之比為。(2)元素X的一種氧化物XO和XY-與Y2結(jié)構(gòu)相似,XO分子內(nèi)σ鍵與π鍵個(gè)數(shù)之比為。X、Y與氫元素形成的一種化合物HXY分子中σ鍵與π鍵數(shù)目之比為。

(3)寫出X的單質(zhì)與Z的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的濃溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(4)W基態(tài)原子的價(jià)層電子排布為。

(5)元素X的一種單質(zhì)是一種由單層X原子構(gòu)成的平面結(jié)構(gòu)新型材料如圖,1號(hào)X與相鄰X形成σ鍵的個(gè)數(shù)為。

解析:由題給信息分析可知,X、Y、Z、W分別為C、N、S、Fe。(1)N2中有N≡N,其中有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵。(2)元素X的氧化物CO和CN-與N2結(jié)構(gòu)相似,推知CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè),含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵;CN-的結(jié)構(gòu)式為[C≡N]-,HCN的結(jié)構(gòu)式為H—C≡N,HCN中σ鍵與π鍵均為2個(gè)。(3)C與濃硫酸在加熱時(shí)反應(yīng)生成CO2、SO2和H2O。(4)鐵的原子序數(shù)為26,其基態(tài)原子的價(jià)層電子排布為3d64s2。(5)由圖可看出每個(gè)碳原子能與三個(gè)碳原子形成單鍵,故能形成3個(gè)σ鍵。答案:(1)1∶2(2)1∶21∶1(3)C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O(4)3d64s2(5)3第2課時(shí)鍵參數(shù)——鍵能、鍵長與鍵角新知探究(一)——鍵能1.概念氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量,單位是kJ·mol-1。2.數(shù)據(jù)特點(diǎn)通常是298.15K(25℃)、101kPa條件下的標(biāo)準(zhǔn)值,可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定,更多的卻是推算獲得的,鍵能數(shù)據(jù)是平均值。3.應(yīng)用應(yīng)用解釋衡量共價(jià)鍵的強(qiáng)弱鍵能越大,斷開化學(xué)鍵時(shí)需要的能量越多,化學(xué)鍵越穩(wěn)定判斷分子的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)相似的分子中,共價(jià)鍵的鍵能越大,分子越穩(wěn)定利用鍵能估算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能應(yīng)用化學(xué)1.已知,波長為300nm的紫外光的光子所具有的能量約為399kJ·mol-1,C—C、C—N、C—S的鍵能分別是347.9kJ·mol-1、305kJ·mol-1、272kJ·mol-1,從鍵能角度解釋紫外光對(duì)人體有害的原因。提示:波長為300nm的紫外光的光子所具有的能量比蛋白質(zhì)分子中重要的化學(xué)鍵C—C、C—N、C—S的鍵能都大,紫外光的能量足以使這些化學(xué)鍵斷裂,從而破壞蛋白質(zhì)分子。2.防曬霜之所以能有效地減輕紫外光對(duì)人體的傷害,其原因之一是它的有效成分的分子中有π鍵。這些分子中的π鍵的電子在吸收紫外光后被激發(fā),從而能阻擋部分紫外光。由此說明其中鍵能:π鍵σ鍵。

提示:<[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.正誤判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。(1)共價(jià)鍵的鍵能越大,共價(jià)鍵越牢固,由該鍵形成的分子越穩(wěn)定(√)(2)CC的鍵能等于C—C的鍵能的2倍(×)(3)σ鍵一定比π鍵牢固(×)2.下列事實(shí)不能用鍵能的大小來解釋的是()A.N元素的電負(fù)性較大,但N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定B.稀有氣體一般難發(fā)生反應(yīng)C.HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱D.O2比N2更容易與H2反應(yīng)解析:選B由于N2分子中存在N≡N,鍵能很大,破壞共價(jià)鍵需要較多的能量,N2的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,A正確;稀有氣體都為單原子分子,分子內(nèi)部沒有化學(xué)鍵,B錯(cuò)誤;鹵族元素從F到I原子半徑逐漸增大,其氫化物中的鍵長逐漸變長,鍵能逐漸變小,所以穩(wěn)定性逐漸減弱,C正確;由于N≡N的鍵能大于OO的鍵能,D正確。3.已知各共價(jià)鍵的鍵能如表所示,下列說法不正確的是()共價(jià)鍵H—HF—FH—FH—ClH—I鍵能/(kJ·mol-1)436.0157568431.8298.7A.鍵的極性大小順序:H—I>H—Cl>H—FB.表中最穩(wěn)定的共價(jià)鍵是H—FC.431.8kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7kJ·mol-1D.上述鍵能可以說明穩(wěn)定性的順序是HF>HCl>HI解析:選A電負(fù)性的差值越大,鍵的極性越強(qiáng),F、Cl、I與H的電負(fù)性差值逐漸減小,因此鍵的極性大小順序:H—I<H—Cl<H—F,故A錯(cuò)誤;鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定,因此表中最穩(wěn)定的共價(jià)鍵是H—F,故B正確;根據(jù)表格中數(shù)據(jù)得到E(H—Br)介于H—I和H—Cl之間,即431.8kJ·mol-1>E(H—Br)>298.7kJ·mol-1,故C正確;鍵能越大,分子越穩(wěn)定,因此鍵能可以說明穩(wěn)定性的順序是HF>HCl>HI,故D正確。4.某些化學(xué)鍵的鍵能(kJ·mol-1)如表所示:化學(xué)鍵H—HCl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—I鍵能436.0242.7193.7152.7431.8366298.7(1)1molH2在2molCl2中燃燒,放出熱量kJ。

(2)在一定條件下,1molH2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應(yīng),放出熱量由多到少的順序是(填字母)。

a.Cl2>Br2>I2b.I2>Br2>Cl2c.Br2>I2>Cl2預(yù)測(cè)1molH2在足量F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱(填“多”或“少”)。

解析:(1)根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)可得,H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH=436.0kJ·mol-1+242.7kJ·mol-1-431.8kJ·mol-1×2=-184.9kJ·mol-1,1molH2在2molCl2中燃燒,參加反應(yīng)的H2和Cl2都是1mol,生成2molHCl,故放出的熱量為184.9kJ。(2)由表中數(shù)據(jù)計(jì)算知1molH2在Cl2中燃燒放熱最多,在I2中燃燒放熱最少,由以上結(jié)果分析,生成物越穩(wěn)定,放出熱量越多。因穩(wěn)定性:HF>HCl,故1molH2在F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱多。答案:(1)184.9(2)a多5.碳和硅的有關(guān)化學(xué)鍵鍵能見下表。化學(xué)鍵C—CC—HC—OSi—SiSi—HSi—O鍵能/(kJ·mol-1)347.7413.4351226323368(1)硅與碳同族,也有一系列氫化物,但硅烷在種類和數(shù)量上都遠(yuǎn)不如烷烴多,從鍵能角度分析其原因。

(2)SiH4的穩(wěn)定性小于CH4的穩(wěn)定性,更易生成氧化物,其原因?yàn)椤?/p>

答案:(1)C—C和C—H的鍵能較大,所形成的烷烴穩(wěn)定。而硅烷中Si—Si和Si—H的鍵能較小,易斷裂,導(dǎo)致長鏈硅烷難以生成(2)C—H的鍵能大于C—O,C—H比C—O穩(wěn)定。而Si—H的鍵能卻小于Si—O,所以Si—H不穩(wěn)定而傾向于形成穩(wěn)定性更強(qiáng)的Si—O新知探究(二)——鍵長1.概念構(gòu)成化學(xué)鍵的兩個(gè)原子的核間距。[微點(diǎn)撥]分子中的原子始終處于不斷振動(dòng)之中,鍵長只是振動(dòng)著的原子處于平衡位置時(shí)的核間距。2.數(shù)據(jù)獲得鍵長的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)獲得。3.鍵長影響因素(1)同種類型的共價(jià)鍵,成鍵原子的半徑越小,鍵長越短。(2)成鍵原子相同的共價(jià)鍵的鍵長與共價(jià)鍵數(shù)目有關(guān)系,當(dāng)兩個(gè)原子形成雙鍵或者三鍵時(shí),原子軌道的重疊程度增大,原子之間的核間距減小,鍵長變短,即單鍵鍵長>雙鍵鍵長>三鍵鍵長。4.應(yīng)用定量衡量共價(jià)鍵的強(qiáng)弱或分子的穩(wěn)定性。共價(jià)鍵的鍵長越小,往往鍵能越大,相應(yīng)分子越穩(wěn)定。[微點(diǎn)撥]一般來說,鍵長越短,鍵能越大。但F—F鍵長短,鍵能小,是因?yàn)閮蓚€(gè)氟原子形成共價(jià)鍵時(shí),原子核之間的距離很近,電子間排斥力很大,因此鍵能不大。[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.下列說法正確的是()A.在分子中,兩個(gè)成鍵的原子間的距離叫鍵長B.鍵長:N—H>P—HC.H—Cl鍵的鍵能為431.8kJ·mol-1,H—Br鍵的鍵能為366kJ·mol-1,這可以說明HCl比HBr分子穩(wěn)定D.鍵能越大,表示該分子越容易受熱分解解析:選C形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距叫做鍵長,A錯(cuò)誤;成鍵原子的半徑越大,鍵長越長,原子半徑:P>N,鍵長:P—H>N—H,B錯(cuò)誤;鍵能越大,含有該鍵的物質(zhì)越穩(wěn)定,越不易分解,C正確,D錯(cuò)誤。2.參考下表中化學(xué)鍵的鍵能與鍵長數(shù)據(jù),判斷下列分子最穩(wěn)定的是()化學(xué)鍵C—HN—HO—HH—F鍵能/(kJ·mol-1)413.4390.8462.8568鍵長/pm1091019692A.CH4 B.NH3 C.H2O D.HF解析:選D物質(zhì)中的化學(xué)鍵鍵能越大,斷裂時(shí)吸收的能量越多,則化學(xué)鍵越穩(wěn)定,分子也越穩(wěn)定,從題表中可知,H—F的鍵能最大,最難斷裂,因此最穩(wěn)定的分子為HF。3.氫分子形成過程中,體系能量變化如圖,下列說法中,不正確的是()A.由①到④,電子在核間區(qū)域出現(xiàn)的概率增大B.由④到⑤,需要由外界提供能量C.有催化劑存在時(shí),若鍵的鍵長增大,則鍵能也增大D.兩個(gè)氫原子的核間距從無窮遠(yuǎn)到0.074nm的過程是成鍵過程,對(duì)外釋放能量解析:選C共價(jià)鍵的本質(zhì)就是高概率地出現(xiàn)在原子核間的電子與原子核間的電性作用,所以由①到④,電子在核間出現(xiàn)的概率增加,故A正確;由④穩(wěn)定狀態(tài),通過吸收能量變?yōu)棰?因此需要由外界提供能量,故B正確;催化劑不能改變鍵長和鍵能,故C錯(cuò)誤;根據(jù)能量越低越穩(wěn)定,氫氣是穩(wěn)定的狀態(tài),因此H—H的鍵長為0.074nm,則兩個(gè)氫原子的核間距從無窮遠(yuǎn)到0.074nm的過程是成鍵過程,形成新鍵釋放能量,故D正確。4.已知某些共價(jià)鍵的鍵能、鍵長數(shù)據(jù)如表所示:共價(jià)鍵Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IO—H鍵能/(kJ·mol-1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8鍵長/pm19822826796共價(jià)鍵C—CCCC≡CC—HN—HNOO—OOO鍵能/(kJ·mol-1)347.7615812413.4390.8607142497.3鍵長/pm154133120109101(1)下列推斷正確的是(填字母)。

A.熱穩(wěn)定性:HF>HCl>HBr>HIB.氧化性:I2>Br2>Cl2C.沸點(diǎn):H2O>NH3D.還原性:HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X=F、Cl、Br、I)分子中,鍵長最短的是,最長的是;O—O的鍵長(填“大于”“小于”或“等于”)OO的鍵長。

解析:(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)知,同主族元素從上至下氣態(tài)氫化物的鍵能逐漸減小,熱穩(wěn)定性逐漸減弱,A項(xiàng)正確;從鍵能看,氯氣、溴單質(zhì)、碘單質(zhì)的熱穩(wěn)定性逐漸減弱,由原子結(jié)構(gòu)知,氧化性也逐漸減弱,B項(xiàng)錯(cuò)誤;H2O在常溫下為液態(tài),NH3在常溫下為氣態(tài),則H2O的沸點(diǎn)比NH3的高,C項(xiàng)正確;還原性與得失電子能力有關(guān),還原性:HI>HBr>HCl>HF,D項(xiàng)正確。答案:(1)ACD(2)HFHI大于新知探究(三)——鍵角1.概念在多原子分子中,兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角。2.數(shù)據(jù)獲得鍵角的數(shù)值可通過晶體的X射線衍射實(shí)驗(yàn)獲得。CO2的鍵角為180°,是直線形分子;H2O的鍵角為105°,是V形(或稱角形)分子。3.應(yīng)用(1)鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),鍵角和鍵長決定分子的空間結(jié)構(gòu)。(2)多原子分子的鍵角一定,表明共價(jià)鍵具有方向性。(3)分子的許多性質(zhì)都與鍵角有關(guān)。應(yīng)用化學(xué)1.如圖白磷和甲烷均為正四面體結(jié)構(gòu):它們的鍵角是否相同,為什么?提示:不同,白磷分子的鍵角是指P—P之間的夾角,為60°;而甲烷分子的鍵角是指C—H之間的夾角,為109°28'。2.實(shí)驗(yàn)測(cè)得H2S為共價(jià)化合物,H—S—H的夾角為92.3°,鍵長相同,則H2S的空間結(jié)構(gòu)是什么?提示:H2S分子是V形結(jié)構(gòu)。[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.反映共價(jià)鍵強(qiáng)弱的物理量是()A.鍵能 B.鍵能、鍵長C.鍵能、鍵長、鍵角 D.鍵長、鍵角解析:選B鍵能可看作是斷開共價(jià)鍵所需的能量,鍵能越大,則斷開共價(jià)鍵時(shí)所需的能量就越大,含該鍵的分子就越穩(wěn)定;鍵長越長,鍵能反而越小,故反映共價(jià)鍵強(qiáng)弱的物理量是鍵能和鍵長。2.下列說法正確的是()A.分子的結(jié)構(gòu)是由鍵角決定的B.共價(jià)鍵的鍵能越大,共價(jià)鍵越牢固,由該鍵形成的分子越穩(wěn)定C.CF4、CCl4、CBr4、CI4中C—X的鍵長、鍵角均相等D.NH3分子中兩個(gè)N—H的鍵角為120°解析:選B分子結(jié)構(gòu)涉及原子在空間中的位置,與化學(xué)鍵種類有關(guān),包括鍵長、鍵角以及相鄰三個(gè)鍵之間的二面角,故A錯(cuò)誤;共價(jià)鍵的鍵能越大,共價(jià)鍵越牢固,由該鍵形成的分子越穩(wěn)定,故B正確;CF4、CCl4、CBr4、CI4中鹵素原子的半徑不同,所以C—X的鍵長不等,但鍵角均相等,故C錯(cuò)誤;NH3分子中兩個(gè)N—H的鍵角為107°,故D錯(cuò)誤。3.NH3分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形而不是平面三角形,最充分的理由是()A.NH3分子內(nèi)3個(gè)N—H的鍵長均相等B.NH3分子內(nèi)3個(gè)N—H的鍵角和鍵長均相等C.NH3分子內(nèi)3個(gè)N—H的鍵長相等,鍵角都等于107°D.NH3分子內(nèi)3個(gè)N—H的鍵長相等,鍵角都等于120°解析:選CNH3分子內(nèi)的鍵角和鍵長都相等,可能有兩種情況,一是平面三角形,二是三角錐形。如果鍵角為107°,則為三角錐形。4.下列有關(guān)說法不正確的是()A.CH4、NH3、CO2分子中的鍵角依次增大B.HCl、HBr、HI分子中的鍵長依次增大C.H2O、H2S、H2Se分子中的鍵能依次減小D.H2O、PH3、SiH4分子的穩(wěn)定性依次減弱解析:選ACH4、NH3、CO2分子中的鍵角分別為109°28'、107°、180°,故A錯(cuò)誤;原子半徑越大,形成的共價(jià)鍵的鍵長越長,Cl、Br、I的原子半徑依次增大,所以與H形成的共價(jià)鍵的鍵長依次增大,故B正確;元素的非金屬性越強(qiáng),形成的共價(jià)鍵越穩(wěn)定,共價(jià)鍵的鍵能越大,則H2O、H2S、H2Se分子中的鍵能依次減小,故C正確;非金屬性:O>P>Si,則簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性:H2O>PH3>SiH4,故D正確。[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]1.下列說法中,錯(cuò)誤的是()A.鍵能是衡量化學(xué)鍵穩(wěn)定性的參數(shù)之一,鍵能越大,則化學(xué)鍵就越牢固B.鍵長與共價(jià)鍵的穩(wěn)定性沒有關(guān)系C.鍵角是兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角,說明共價(jià)鍵有方向性D.共價(jià)鍵是原子軌道重疊并通過共用電子對(duì)而形成的,所以共價(jià)鍵有飽和性解析:選B鍵能指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量,鍵能越大,意味著化學(xué)鍵越穩(wěn)定,越不容易斷裂,A正確;鍵長是形成共價(jià)鍵的兩個(gè)原子之間的核間距,鍵長越短,往往鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定,B錯(cuò)誤;兩個(gè)相鄰共價(jià)鍵之間的夾角稱為鍵角,多原子分子的鍵角一定,說明共價(jià)鍵具有方向性,C正確;元素的原子形成共價(jià)鍵時(shí),當(dāng)一個(gè)原子的所有未成對(duì)電子和另一些原子中自旋方向相反的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵后,就不再跟其他原子的未成對(duì)電子配對(duì)成鍵,例如H2O分子中,O原子有兩個(gè)未成對(duì)電子,它只能跟兩個(gè)H原子的未成對(duì)電子配對(duì),因此,共價(jià)鍵具有飽和性,D正確。2.(2024·長沙高二檢測(cè))下列關(guān)于鍵參數(shù)的說法錯(cuò)誤的是()A.雙鍵的鍵能比單鍵的鍵能大B.一般來說,原子半徑越小的原子形成的共價(jià)鍵鍵長越短C.H—F的鍵長是H—X中最短的D.可以利用X射線衍射實(shí)驗(yàn)測(cè)定共價(jià)鍵的鍵長等參數(shù)解析:選A題干未告知成鍵元素的種類,無法比較雙鍵和單鍵的鍵能相對(duì)大小,但成鍵原子相同的雙鍵的鍵能比單鍵的鍵能要大,A錯(cuò)誤。3.關(guān)于鍵長、鍵能和鍵角,下列說法不正確的是()A.鍵長越長,鍵能越大,共價(jià)化合物越穩(wěn)定B.通過反應(yīng)物和生成物分子中鍵能數(shù)據(jù)可以粗略預(yù)測(cè)反應(yīng)熱的大小C.鍵角是確定多分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)D.同種原子間形成的共價(jià)鍵鍵長:三鍵<雙鍵<單鍵解析:選A鍵長越長,鍵能越小,共價(jià)化合物越不穩(wěn)定,鍵能越大,鍵長越短,共價(jià)化合物越穩(wěn)定,故A錯(cuò)誤;反應(yīng)熱=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,則通過反應(yīng)物和生成物分子中鍵能數(shù)據(jù)可以粗略預(yù)測(cè)反應(yīng)熱的大小,故B正確;鍵長和鍵角常被用來描述分子的空間結(jié)構(gòu),鍵角是描述分子空間結(jié)構(gòu)的重要參數(shù),故C正確;原子間鍵能越大,核間距越小,鍵長越短,同種原子間鍵能的一般關(guān)系為三鍵>雙鍵>單鍵,則鍵長:三鍵<雙鍵<單鍵,故D正確。4.根據(jù)下表中鍵能和鍵長數(shù)據(jù),推斷下列分子的穩(wěn)定性順序中,正確的是()物質(zhì)N2Cl2Br2I2O2鍵能/(kJ·mol-1)946242.7193.7152.7497.3鍵長/nm0.1100.1980.2280.2670.121A.N2>Cl2>Br2>O2>I2B.O2>N2>I2>Br2>Cl2C.I2>Br2>Cl2>O2>N2D.N2>O2>Cl2>Br2>I2解析:選D一般來說,共價(jià)鍵的鍵能越大、鍵長越短,分子的穩(wěn)定性越強(qiáng),分析題表中五種分子的鍵能、鍵長數(shù)據(jù)可知,分子的穩(wěn)定性順序?yàn)镹2>O2>Cl2>Br2>I2。5.下列有關(guān)共價(jià)鍵和鍵參數(shù)的說法不正確的是()A.1個(gè)乙烯(C2H4)分子中含有5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵B.C—H比Si—H的鍵長更短,故CH4比SiH4更穩(wěn)定C.H2O、CH4、CO2三種分子的鍵角依次增大D.碳碳雙鍵比碳碳單鍵的鍵能更大,故碳碳雙鍵更穩(wěn)定解析:選D1個(gè)乙烯分子中含有4個(gè)C—H和1個(gè)碳碳雙鍵,單鍵是σ鍵,雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,則分子中含有5個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,故A正確;非金屬原子間形成共價(jià)鍵的鍵長越短,共價(jià)鍵越強(qiáng),分子越穩(wěn)定,C—H比Si—H的鍵長短,則C—H比Si—H的鍵能大,故CH4比SiH4更穩(wěn)定,故B正確;H2O是V形結(jié)構(gòu),鍵角為105°,CH4是正四面體形結(jié)構(gòu),鍵角為109°28',CO2是直線形結(jié)構(gòu),鍵角為180°,三種分子的鍵角依次增大,故C正確;碳碳雙鍵比碳碳單鍵的鍵能大,但碳碳雙鍵中含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,碳碳單鍵只含有1個(gè)σ鍵,碳碳雙鍵中的π鍵易斷裂,所以碳碳單鍵更穩(wěn)定,故D錯(cuò)誤。6.下列說法中正確的是()A.雙原子分子中化學(xué)鍵鍵能越大,分子越穩(wěn)定B.雙原子分子中化學(xué)鍵鍵長越長,分子越穩(wěn)定C.雙原子分子中化學(xué)鍵鍵角越大,分子越穩(wěn)定D.在雙鍵中,σ鍵的鍵能要小于π鍵的鍵能解析:選A鍵能越大,分子越穩(wěn)定,A正確;雙原子分子中化學(xué)鍵鍵長越短,分子越穩(wěn)定,B不正確;分子的穩(wěn)定性和鍵角關(guān)系不大,C不正確;在雙鍵中,σ鍵的鍵能不一定小于π鍵的鍵能,D不正確。7.下列說法正確的是()A.已知N—N的鍵能為193kJ·mol-1,故N≡N的鍵能為193×3kJ·mol-1B.H—H的鍵能為436.0kJ·mol-1,F—F的鍵能為157kJ·mol-1,故H2比F2穩(wěn)定C.某元素原子最外層有1個(gè)電子,它跟鹵素相結(jié)合時(shí),所形成的化學(xué)鍵為離子鍵D.N—H的鍵能為390.8kJ·mol-1,其含義為斷裂1molN—H所放出的能量為390.8kJ解析:選B氮氮三鍵中含有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,σ鍵與π鍵的鍵能不同,并且形成氮氮三鍵更穩(wěn)定,釋放的能量更多,所以N≡N的鍵能遠(yuǎn)大于193×3kJ·mol-1,A項(xiàng)錯(cuò)誤;分子中共價(jià)鍵的鍵能越大,分子越穩(wěn)定,B項(xiàng)正確;該元素可能為氫元素或堿金屬元素,故與鹵素相結(jié)合可形成共價(jià)鍵或離子鍵,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鍵能是指氣態(tài)分子中1mol化學(xué)鍵解離成氣態(tài)原子所吸收的能量,D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.已知H—H的鍵能為436.0kJ·mol-1,OO的鍵能為497.3kJ·mol-1,Cl—Cl的鍵能為242.7kJ·mol-1,N≡N的鍵能為946kJ·mol-1,則下列敘述中正確的是()A.N—N的鍵能為13×946kJ·mol-1≈315.3kJ·molB.氮?dú)夥肿又械墓矁r(jià)鍵的鍵長比氫氣分子中的短C.氧氣分子中氧原子是以共價(jià)單鍵結(jié)合的D.氮?dú)夥肿颖嚷葰夥肿臃€(wěn)定解析:選DN—N的鍵能不是N≡N的鍵能的13,故A錯(cuò)誤;氫原子半徑在所有原子中是最小的,所以氮?dú)夥肿又械墓矁r(jià)鍵的鍵長比氫氣分子中的長,故B錯(cuò)誤;氧氣分子中氧原子是以共價(jià)雙鍵結(jié)合的,故C錯(cuò)誤;氮?dú)夥肿又械腘≡N很牢固,所以氮?dú)夥肿颖嚷葰夥肿臃€(wěn)定,故D9.科學(xué)家獲得了極具理論研究意義的氣態(tài)N4分子,其分子結(jié)構(gòu)如圖所示。已知斷裂1molN—N吸收167kJ熱量,形成1molN≡N放出942kJ熱量,根據(jù)以上信息判斷,下列說法正確的是()A.1molN4轉(zhuǎn)變成N2將放出882kJ熱量B.N—N比N≡N穩(wěn)定C.1molN4比2molN2的總能量低D.N4是由極性鍵組成的分子解析:選A1molN4轉(zhuǎn)變成N2時(shí)斷裂6molN—N,吸收熱量6×167kJ=1002kJ,形成2molN≡N,放出熱量2×942kJ=1884kJ,故反應(yīng)過程中放出的熱量為1884kJ-1002kJ=882kJ,A正確;由題給信息可知,N—N的鍵能為167kJ·mol-1,N≡N的鍵能為942kJ·mol-1,鍵能越大,共價(jià)鍵越穩(wěn)定,B錯(cuò)誤;1molN4反應(yīng)轉(zhuǎn)化為2molN2時(shí)放出882kJ的熱量,說明1molN4比2molN2的總能量高,C錯(cuò)誤;N4中的N—N是同一元素的原子形成的共價(jià)鍵,屬于非極性鍵,D錯(cuò)誤。10.用“>”或“<”填空。(1)比較鍵長大小:①C—HN—HO—H;

②N2H4分子中N—NN2分子中N≡N。

(2)比較鍵能大小:C—HN—HO—H。

(3)比較鍵角大小:①CO2NH3;②H2ONH3。

解析:(1)①由于C、N、O的原子半徑依次減小,所以C—H、N—H、O—H的鍵長依次減小;②N2H4分子中N—N大于N2分子中N≡N。(2)由于C—H、N—H、O—H的鍵長依次減小,因此鍵能依次增大。(3)CO2為直線形分子,NH3為三角錐形分子,故鍵角CO2大于NH3。H2O為V形分子,鍵角是105°,NH3分子鍵角是107°,H2O分子鍵角小于NH3分子。答案:(1)①>>②>(2)<<(3)①>②<11.碳、氮、氧、氫是地球上極為豐富的元素。(1)氫氣分子的形成過程示意圖如圖,請(qǐng)據(jù)圖回答相關(guān)問題。H—H的鍵長為,①~⑤中,體系能量由高到低的順序是。

(2)CO和N2分子中根據(jù)電子云重疊的方式不同,都包含的共價(jià)鍵類型有,CO、N2的結(jié)構(gòu)可表示為C≡O(shè)、N≡N,相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如表:(單位kJ·mol-1)

物質(zhì)化學(xué)鍵單鍵雙鍵三鍵CO3517451071.9N2193418946結(jié)合數(shù)據(jù)說明CO比N2活潑的原因。

(3)某有機(jī)物的結(jié)構(gòu)式如圖所示,則分子中有個(gè)σ鍵,個(gè)π鍵。

解析:(1)可以直接從題圖中的有關(guān)數(shù)據(jù)讀出H—H的鍵長為0.074nm;由題圖可以看出體系能量由高到低的順序是①>⑤>②>③>④。(2)CO與N2的結(jié)構(gòu)相似,所以N2與CO的分子中都包含的共價(jià)鍵有σ鍵和π鍵。每摩爾CO中斷裂第一個(gè)π鍵消耗的能量為1071.9kJ-745kJ=326.9kJ;而每摩爾N2中斷裂第一個(gè)π鍵消耗的能量為946kJ-418kJ=528kJ,可見CO的一個(gè)π鍵容易斷裂,因此CO比N2活潑。(3)分子中5個(gè)共價(jià)單鍵是σ鍵,雙鍵中有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵,三鍵中有1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,故σ鍵總數(shù)是7,π鍵總數(shù)是3。答案:(1)0.074nm①>⑤>②>③>④(2)σ鍵和π鍵每摩爾CO中斷裂第一個(gè)π鍵消耗的能量為1071.9kJ-745kJ=326.9kJ;而每摩爾N2中斷裂第一個(gè)π鍵消耗的能量為946kJ-418kJ=528kJ,可見CO的一個(gè)π鍵容易斷裂,因此CO比N2活潑(3)7312.已知下列化學(xué)鍵的鍵能:化學(xué)鍵C—CN—NO—OOOO—HS—HSe—HN—HAs—H鍵能/(kJ·mol-1)347.7193142497.3462.8363.5276390.8247回答下列問題:(1)過氧化氫不穩(wěn)定,易發(fā)生分解反應(yīng)2H2O2(g)2H2O(g)+O2(g),利用鍵能數(shù)據(jù)計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱為。

(2)O—H、S—H、Se—H的鍵能逐漸減小,原因是,據(jù)此可推測(cè)P—H的鍵能范圍為<P—H的鍵能<。

(3)有機(jī)物是以碳骨架為基礎(chǔ)的化合物,即碳原子間易形成C—C長鏈,而氮原子與氮原子間,氧原子與氧原子間難形成N—N長鏈和O—O長鏈,原因是。

解析:(1)ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能,ΔH=(462.8kJ·mol-1×2+142kJ·mol-1)×2-(497.3kJ·mol-1+462.8kJ·mol-1×4)=-213.3kJ·mol-1。(2)鍵長越小鍵能越大,O—H、S—H、Se—H的鍵長依次增大,因而鍵能依次減小;N—H、P—H、As—H的鍵長依次增大,因而鍵能依次減小,P—H的鍵能介于N—H和As—H的鍵能之間,即247kJ·mol-1<P—H的鍵能<390.8kJ·mol-1,又鍵長:P—H>S—H,所以P—H的鍵能小于363.5kJ·mol-1。(3)C—C的鍵能較大,較穩(wěn)定,因而易形成C—C長鏈,而N—N、O—O的鍵能小,不穩(wěn)定易斷裂,因此難以形成N—N、O—O長鏈。答案:(1)-213.3kJ·mol-1(2)O—H、S—H、Se—H的鍵長依次增大,因而鍵能依次減小247kJ·mol-1363.5kJ·mol-1(3)C—C的鍵能較大,較穩(wěn)定,因而易形成C—C長鏈,而N—N、O—O的鍵能小,不穩(wěn)定易斷裂,因此難以形成N—N、O—O長鏈高階思維訓(xùn)練13.下表中所列數(shù)據(jù)是在相同條件下,不同物質(zhì)中氧氧鍵的鍵長和鍵能的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。下列有關(guān)說法正確的是()微粒OOO2O鍵長/pm149128121112鍵能/(kJ·mol-1)ab497.3628A.a<bB.O—O的鍵能為497.3kJ·mol-1C.O22-中存在D.鍵長越長,鍵能越大解析:選AO2和O2+電子數(shù)分別為16、15,但鍵能分別為497.3kJ·mol-1、628kJ·mol-1,電子數(shù)越多鍵能越小,a<b,故A項(xiàng)正確;O2中的化學(xué)鍵是OO,B項(xiàng)錯(cuò)誤;O22-中,兩個(gè)氧原子之間形成的是單鍵,不存在π鍵,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鍵長越短,鍵能越大,微粒越穩(wěn)定,14.下表是一些鍵能數(shù)據(jù)(單位:kJ·mol-1)。鍵鍵能鍵鍵能H—H436.0Cl—Cl242.7SS255H—S339C—Cl330C—I218H—Cl431.8O—H462.8C—F427C—O351H—F568——回答下列問題。(1)由表中數(shù)據(jù)能否得出這樣的結(jié)論:①半徑越小的原子形成的共價(jià)鍵越牢固(即鍵能越大),(填“能”或“不能”,下同);

②非金屬性越強(qiáng)的原子形成的共價(jià)鍵越牢固,。

(2)從數(shù)據(jù)中找出一些規(guī)律,請(qǐng)寫出一條:。

試預(yù)測(cè)C—Br的鍵能范圍:<C—Br的鍵能<。

(3)由熱化學(xué)方程式H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)ΔH=-185kJ·mol-1,并結(jié)合上表數(shù)據(jù)可推知一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱(設(shè)反應(yīng)物和生成物均為氣態(tài))與反應(yīng)物和生成物的鍵能之間的關(guān)系是;由熱化學(xué)方程式2H2(g)+S2(s)2H2S(g)ΔH=-224.5kJ·mol-1和表中數(shù)據(jù)可計(jì)算出1molS2(s)變?yōu)?molS2(g)時(shí)將(填“吸收”或“放出”)kJ的熱量。

解析:(1)共價(jià)鍵的鍵能與原子的半徑和原子對(duì)共用電子對(duì)的吸引力(非金屬性)有關(guān),同類型的共價(jià)鍵的鍵能可以進(jìn)行比較,不同類型的不能進(jìn)行比較。(2)由于C—F、C—Cl、C—Br和C—I的類型相似,可以通過原子半徑和非金屬性進(jìn)行比較,F、Cl、Br、I的半徑依次增大,非金屬性逐漸減弱,所以它們對(duì)共用電子對(duì)的引力作用依次減小,鍵能依次減小。(3)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂與新鍵的形成過程?；瘜W(xué)鍵的斷裂要吸收熱量,形成新鍵要放出熱量,從而可以得出它們之間的關(guān)系。根據(jù)鍵能可以計(jì)算S2(g)+2H2(g)2H2S(g)的反應(yīng)熱:ΔH=2×436.0kJ·mol-1+255kJ·mol-1-4×339kJ·mol-1=-229kJ·mol-1。結(jié)合已知熱化學(xué)方程式知,1molS2(s)轉(zhuǎn)化為1molS2(g)需要吸收4.5kJ熱量。答案:(1)①不能②不能(2)同主族元素原子與相同原子結(jié)合形成共價(jià)鍵時(shí),該主族元素原子半徑越小,共價(jià)鍵越牢固218kJ·mol-1330kJ·mol-1(3)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差吸收4.5第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1.知道分子的結(jié)構(gòu)是可以測(cè)定的,紅外光譜技術(shù)是測(cè)定物質(zhì)結(jié)構(gòu)基本方法;能說明紅外光譜等實(shí)驗(yàn)手段在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用。2.結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu),體會(huì)共價(jià)分子的多樣性和復(fù)雜性。能借助實(shí)物模型等建立對(duì)分子的空間結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí)。3.能運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu),發(fā)展學(xué)生的模型認(rèn)知能力。4.結(jié)合實(shí)例了解雜化軌道理論的要點(diǎn)和類型(sp、sp2、sp3),能運(yùn)用雜化軌道理論解釋簡(jiǎn)單共價(jià)分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)從原子軌道重疊的視角應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu);應(yīng)用雜化軌道理論解釋分子的空間結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算;用雜化軌道理論解釋含有孤電子對(duì)的分子的空間結(jié)構(gòu)。第1課時(shí)分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定和多樣的分子空間結(jié)構(gòu)新知探究(一)——分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的儀器和方法早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測(cè)?，F(xiàn)代科學(xué)家應(yīng)用了現(xiàn)代儀器和方法,如紅外光譜、質(zhì)譜法(測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量)、晶體X射線衍射等。2.紅外光譜(1)原理:當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí),分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線,再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。紅外光譜儀原理示意圖如圖。(2)應(yīng)用:將測(cè)定的紅外圖譜和已有譜圖庫比對(duì),或通過量子化學(xué)計(jì)算,可分析出分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。紅外光譜如圖:該有機(jī)物分子中有3種不同的化學(xué)鍵,分別是C—H、O—H、C—O。3.質(zhì)譜法(1)原理:在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。各粒子相對(duì)質(zhì)量不同,在高壓電場(chǎng)加速后,通過狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離,在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰。質(zhì)譜儀原理示意圖如圖。(2)應(yīng)用:質(zhì)譜中質(zhì)荷比最大的峰是分子離子峰,由此可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。甲苯分子的質(zhì)譜圖如圖:甲苯的相對(duì)分子質(zhì)量為92。[微點(diǎn)撥]一種元素可以有多種核素,化合物分子在質(zhì)譜中失去1個(gè)電子形成的離子會(huì)有多種質(zhì)荷比,將其中質(zhì)荷比大于分子中離子峰的離子稱為同位素離子,該峰稱為同位素峰。[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.可以準(zhǔn)確判斷有機(jī)物分子中含有哪些官能團(tuán)的分析方法是()A.原子光譜 B.質(zhì)譜法C.紅外光譜 D.焰色試驗(yàn)解析:選C利用原子光譜鑒定元素,A錯(cuò)誤;質(zhì)譜法分析相對(duì)分子質(zhì)量,B錯(cuò)誤;紅外光譜判斷有機(jī)物分子中官能團(tuán)的種類,C正確;焰色試驗(yàn)判斷的是何種金屬元素,D錯(cuò)誤。2.現(xiàn)代化學(xué)常用的測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量的方法是()A.質(zhì)譜法 B.晶體X射線衍射法C.核磁共振氫譜法 D.紅外光譜法解析:選A現(xiàn)代化學(xué)常用質(zhì)譜法測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量,A項(xiàng)正確。3.現(xiàn)代化學(xué)測(cè)定有機(jī)物組成及結(jié)構(gòu)的分析方法較多。下列有關(guān)說法正確的是()A.元素分析儀不僅可以測(cè)出試樣常見的組成元素及含量,還可以測(cè)定其分子的空間結(jié)構(gòu)B.質(zhì)譜儀可用于有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定C.通過紅外光譜分析可以區(qū)分乙醇和乙酸乙酯D.質(zhì)譜法和紅外光譜法不屬于測(cè)定有機(jī)物組成和結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代分析方法解析:選C元素分析儀可對(duì)物質(zhì)中的元素及含量進(jìn)行定量分析,但無法確定有機(jī)化合物的空間結(jié)構(gòu),A錯(cuò)誤;質(zhì)譜儀最重要的應(yīng)用是分離同位素并測(cè)定它們的相對(duì)原子質(zhì)量及相對(duì)豐度,也可用于有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定,B錯(cuò)誤;紅外光譜可確定物質(zhì)中的基團(tuán),乙醇和乙酸乙酯中的基團(tuán)不同,則通過紅外光譜分析可以區(qū)分乙醇和乙酸乙酯,C正確;質(zhì)譜法可以測(cè)定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量,紅外光譜法可以測(cè)定分子中的基團(tuán),屬于測(cè)定有機(jī)物組成和結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代分析法,D錯(cuò)誤。4.已知某分子的質(zhì)譜圖如圖所示,且分子的紅外光譜信息中含有C—O、C—H、O—H的吸收峰。下列關(guān)于其分子結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是()A.該分子的結(jié)構(gòu)為CH3CH2OHB.該分子的相對(duì)分子質(zhì)量可能為27、31、45或46C.該分子的結(jié)構(gòu)為CH3—O—CH3D.該分子的紅外光譜和質(zhì)譜都可以全面反映分子結(jié)構(gòu)的信息解析:選A題中分子的相對(duì)分子質(zhì)量為46,其他數(shù)據(jù)為分子碎片的相對(duì)分子質(zhì)量,B錯(cuò)誤;從該分子的紅外光譜信息可知,分子中有羥基,A正確,C錯(cuò)誤;質(zhì)譜能反映相對(duì)分子質(zhì)量信息,但不能全面反映分子的結(jié)構(gòu)信息,D錯(cuò)誤。5.用紅外光譜儀測(cè)得乙偶姻分子的紅外光譜圖如下:則由紅外光譜圖得乙偶姻分子中含有的化學(xué)鍵是,推測(cè)其含有的官能團(tuán)是:(填結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。

答案:O—H、C—H和CO—OH、新知探究(二)——多樣的分子空間結(jié)構(gòu)1.單中心分子的空間結(jié)構(gòu)(ABn型,A為中心,B與A單獨(dú)成鍵)分子中原子數(shù)目化學(xué)式空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間填充模型球棍模型三原子CO2直線形OCO180°H2OV形105°四原子CH2O平面三角形120°NH3三角錐形107°五原子CH4正四面體形109°28'2.多樣的其他分子的空間結(jié)構(gòu)(1)白磷(P4)、六氧化四磷(P4O6)、十氧化四磷(P4O10)P4是正四面體形分子,6個(gè)P—P,鍵角60°,若P4的每個(gè)P—P打開嵌入—O—,即得到P4O6,每個(gè)P都再繼續(xù)與O原子形成PO結(jié)構(gòu),即得到P4O10。(2)環(huán)己烷椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定。(3)S8分子和SF6分子S8像頂皇冠,8個(gè)S不在一個(gè)平面上,鍵角約108°;SF6分子為正八面體形結(jié)構(gòu)。[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.正誤判斷(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)。(1)組成分子的原子個(gè)數(shù)相同時(shí),空間結(jié)構(gòu)、鍵角都相同(×)(2)正四面體形的鍵角均為109°28'(×)(3)在①P4、②NH3、③CH4、④BF3中,分子結(jié)構(gòu)為正四面體形的有①③(√)(4)H2O、H2O2分子的空間結(jié)構(gòu)相同(×)(5)船式C6H12比椅式C6H12穩(wěn)定(×)2.BF3分子的空間結(jié)構(gòu)與甲醛(HCHO)的相似,則BF3分子的空間結(jié)構(gòu)為()A.直線形 B.三角錐形C.四面體形 D.平面三角形解析:選D甲醛(HCHO)分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形,D項(xiàng)符合題意。3.下列有關(guān)鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)的說法不正確的是()A.鍵角為180°的分子,空間結(jié)構(gòu)是直線形B.鍵角為120°的分子,空間結(jié)構(gòu)是平面三角形C.鍵角為60°的分子,空間結(jié)構(gòu)可能是正四面體形D.鍵角為90°~109°28'之間的分子,空間結(jié)構(gòu)可能是V形解析:選B鍵角為180°的分子,空間結(jié)構(gòu)是直線形,例如CO2分子是直線形分子,A正確;苯分子的鍵角為120°,但其空間結(jié)構(gòu)是平面正六邊形,B錯(cuò)誤;白磷分子的鍵角為60°,空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,C正確;水分子的鍵角為105°,空間結(jié)構(gòu)為V形,D正確。4.硫化氫(H2S)分子中,兩個(gè)H—S的夾角接近90°,說明H2S分子的空間結(jié)構(gòu)為。

二硫化碳(CS2)分子中,兩個(gè)CS的夾角是180°,說明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為。

答案:V形直線形|歸納拓展|分子組成、鍵角與空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系分子組成AB2AB3AB4鍵角180°<180°120°<120°109°28'空間結(jié)構(gòu)直線形V形平面三角形三角錐形正四面體形[課時(shí)跟蹤檢測(cè)]1.TBC的一種標(biāo)準(zhǔn)譜圖如圖所示,它是()A.核磁共振氫譜 B.質(zhì)譜C.紅外光譜 D.紫外光譜解析:選C核磁共振氫譜用于測(cè)定H原子的種類和數(shù)目;質(zhì)譜用于測(cè)定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量;紅外光譜橫坐標(biāo)為波數(shù),紫外光譜橫坐標(biāo)為波長。2.設(shè)H+的質(zhì)荷比為β,其有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖所示(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷,信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)),則該有機(jī)物可能是()A.甲醇(CH3OH)B.甲烷C.丙烷D.乙烯解析:選B從題圖中可看出其右邊最高峰質(zhì)荷比為16,是H+質(zhì)荷比的16倍,即該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量為16,為甲烷。3.科學(xué)技術(shù)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究中具有非常重要的作用。下列說法錯(cuò)誤的是()A.質(zhì)譜儀可以測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量B.可通過紅外光譜分析測(cè)得共價(jià)鍵的鍵長和鍵角C.可通過紅外光譜分析物質(zhì)中含有何種化學(xué)鍵D.利用紅外光譜法可以區(qū)分丁烷和丁烯解析:選B一般用質(zhì)譜法測(cè)定物質(zhì)分子的相對(duì)分子質(zhì)量,A正確;用紅外光譜得到分子中含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán)信息,不能測(cè)定共價(jià)鍵的鍵長和鍵角,B錯(cuò)誤;紅外光譜分析分子中不同的官能團(tuán),丁烷、丁烯的官能團(tuán)不同,可以利用紅外光譜法區(qū)分丁烷和丁烯,D正確。4.某有機(jī)化合物由碳、氫、氧三種元素組成,其紅外光譜圖只有C—H、O—H、C—O的振動(dòng)吸收峰,該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是60,則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是()A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOH解析:選BA中不存在O—H;C中有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量不是60;D中還存在CO。5.下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是()A.CO2的空間結(jié)構(gòu)模型:B.H2O的空間結(jié)構(gòu)模型:C.NH3的空間結(jié)構(gòu)模型:D.CH4的空間結(jié)構(gòu)模型:解析:選DCO2的空間結(jié)構(gòu)為直線形,A不正確;H2O的空間結(jié)構(gòu)為V形,B不正確;NH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,C不正確;CH4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,D正確。6.下列分子結(jié)構(gòu)與分子中共價(jià)鍵鍵角對(duì)應(yīng)正確的是()A.直線形分子:180° B.平面正三角形:120°C.三角錐形:109°28' D.正四面體形:109°28'解析:選BHCl是直線形分子,因只有一個(gè)共價(jià)鍵,故不存在鍵角,A項(xiàng)錯(cuò)誤;氨分子呈三角錐形,鍵角為107°,C項(xiàng)錯(cuò)誤;甲烷、白磷分子均是正四面體形分子,但鍵角分別為109°28'、60°,D項(xiàng)錯(cuò)誤。7.在白磷(P4)分子中,4個(gè)P原子分別處在正四面體的四個(gè)頂點(diǎn),結(jié)合有關(guān)P原子的成鍵特點(diǎn),下列有關(guān)白磷的說法正確的是()A.白磷分子的鍵角為109°28'B.分子中共有4對(duì)共用電子對(duì)C.白磷分子的鍵角為60°D.分子中有6對(duì)未成鍵電子對(duì)解析:選C根據(jù)共價(jià)鍵的方向性和飽和性,每個(gè)磷原子都以3個(gè)共價(jià)鍵與其他3個(gè)磷原子結(jié)合形成共價(jià)鍵,從而形成正四面體結(jié)構(gòu),所以鍵角為60°。分子中有6個(gè)共價(jià)單鍵,4對(duì)未成鍵電子對(duì)。8.下列敘述中正確的是()A.P4、P4O6、P4O10中磷原子間的空間幾何關(guān)系相差很大B.己烷的船式和椅式結(jié)構(gòu)不同,互為同素異形體C.C60和金剛石互為同素異形體D.CH2O分子中鍵角小于NH3分子中的鍵角解析:選CP4、P4O6、P4O10的空間結(jié)構(gòu)中去掉O原子后,P原子間的空間結(jié)構(gòu)均為四面體形,故A不正確;同素異形體是由同種元素形成的不同單質(zhì),己烷不是單質(zhì),己烷的船式和椅式結(jié)構(gòu)互為同分異構(gòu)體,故B不正確;CH2O分子中的鍵角約為120°,NH3分子中的鍵角為107°,故D不正確。9.H2O2的結(jié)構(gòu)式為H—O—O—H,下列有關(guān)H2O2的說法正確的是()A.分子呈直線形 B.分子呈三角錐形C.分子呈V形 D.分子中只有σ鍵,沒有π鍵解析:選DH2O2的結(jié)構(gòu)式為H—O—O—H,兩個(gè)H—O、一個(gè)O—O均為σ鍵,沒有π鍵,故D正確;以氧原子為中心的三個(gè)原子呈V形結(jié)構(gòu),H2O2中相當(dāng)于有兩個(gè)V形結(jié)構(gòu),呈半開的“書頁形”,故不可能呈直線形、三角錐形或V形。10.下列敘述正確的是()A.NH3分子中N處于3個(gè)H所組成的三角錐形的中心B.CCl4分子中C處于4個(gè)Cl所組成的正方形的中心C.H2O分子中O不處于2個(gè)H所連成的線段的中心D.CO2分子中C不處于2個(gè)O所連成的線段的中心解析:選CNH3分子呈三角錐形,分子中的氮原子處于3個(gè)氫原子所組成的三角錐形的頂點(diǎn),A項(xiàng)錯(cuò)誤;CCl4分子呈正四面體形,分子中的碳原子處于4個(gè)氯原子所組成的正四面體的中心,B項(xiàng)錯(cuò)誤;H2O分子呈V形,分子中的氧原子不處于2個(gè)氫原子所連成的線段的中心,而在V字的折點(diǎn)上,C項(xiàng)正確;CO2分子呈直線形,分子中的碳原子處于2個(gè)氧原子所連成的線段的中心,D項(xiàng)錯(cuò)誤。11.根據(jù)所學(xué)知識(shí)填空:(1)三原子分子常見的空間結(jié)構(gòu)有形(如CO2)和形(如H2O)。

(2)四原子分子常見的空間結(jié)構(gòu)有形和形,如甲醛(HCHO)分子呈形,鍵角約為;氨分子呈形,鍵角為;需要注意的是白磷分子呈形,鍵角為。

(3)五原子分子最常見的空間結(jié)構(gòu)為形,如常見的CH4的鍵角是。

解析:(1)CO2的空間結(jié)構(gòu)是直線形,H2O的空間結(jié)構(gòu)是V形。(2)甲醛(HCHO)分子呈平面三角形,氨分子呈三角錐形,白磷分子呈正四面體形。(3)CH4分子呈正四面體形。答案:(1)直線V(2)平面三角三角錐平面三角120°三角錐107°正四面體60°(3)四面體109°28'12.(1)按要求寫出由第二周期非金屬元素的原子構(gòu)成的分子的化學(xué)式,任寫一種。①平面三角形分子:;

②三角錐形分子:;

③正四面體形分子:;

④直線形化合物分子:。

(2)能說明CH4分子不呈平面四邊形,而呈正四面體的是(填字母)。

a.任意兩個(gè)鍵之間的夾角為109°28'b.C—H為極性共價(jià)鍵c.4個(gè)C—H的鍵能、鍵長都相等d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)解析:(1)由第二周期非金屬元素的原子構(gòu)成的分子中,呈平面三角形的是BF3;呈三角錐形的是NF3;呈正四面體形的是CF4;呈直線形的化合物分子是CO2或N2O。(2)五原子分子CH4可能有平面四邊形和正四面體兩種空間結(jié)構(gòu),不管為哪種,b、c兩項(xiàng)都成立;若為前者,則鍵角為90°,CH2Cl2有兩種結(jié)構(gòu):和;若為后者,則鍵角為109°28',CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu)。答案:(1)①BF3②NF3③CF4④CO2或N2O(2)ad13.D、E、X、Y、Z是周期表中的前20號(hào)元素,且原子序數(shù)逐漸增大。它們的最簡(jiǎn)單氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、角形(V形)、直線形?；卮鹣铝袉栴}:(1)Y的最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為。

(2)上述5種元素中,能形成酸性最強(qiáng)的含氧酸的元素是。

(3)D和Y形成的化合物,其分子的空間結(jié)構(gòu)為。

(4)D和X形成的化合物,其化學(xué)鍵類型屬于。

(5)金屬鎂和E的單質(zhì)在高溫下反應(yīng)得到的產(chǎn)物是。

解析:元素周期表前20號(hào)元素中,最簡(jiǎn)單氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體的是CH4和SiH4,故D為C、X為Si,由此推知E為N、Y為S、Z為Cl。(3)C和S形成的化合物為CS2,CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形。(4)C和Si形成共價(jià)鍵,化學(xué)式為SiC。(5)金屬鎂和N2在高溫下反應(yīng)生成Mg3N2。答案:(1)SO3(2)Cl或氯(3)直線形(4)共價(jià)鍵(5)Mg3N2高階思維訓(xùn)練14.按要求回答下列問題。(1)有機(jī)物X的分子式為C4H8O2,其紅外光譜如圖所示:則該有機(jī)物可能的結(jié)構(gòu)為(填字母)。

A.CH3COOCH2CH3B.CH3CH2COOCH3C.HCOOCH2CH2CH3D.(CH3)2CHCOOH(2)有機(jī)物Y的結(jié)構(gòu)可能有和兩種,要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行物理方法鑒定,可用。

①有機(jī)物Y若為,則紅外光譜中應(yīng)該有個(gè)振動(dòng)吸收峰。

②有機(jī)物Y若為,則紅外光譜中應(yīng)該有個(gè)振動(dòng)吸收峰。

解析:(1)A、B項(xiàng)都有兩個(gè)—CH3,且不對(duì)稱,都含有CO、C—O—C,所以A、B項(xiàng)符合圖示;C項(xiàng)只有一個(gè)—CH3,不會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱的現(xiàn)象;D項(xiàng)中沒有C—O—C,且—CH3為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。(2)①中,化學(xué)鍵有CO、C—O、O—H、C—C、C—H,所以共有5個(gè)振動(dòng)吸收峰。②中,化學(xué)鍵有CO、C—O—C、C—H,所以共有3個(gè)振動(dòng)吸收峰。答案:(1)AB(2)紅外光譜法①5②32課時(shí)價(jià)層電子對(duì)互