2020版高考化学新增分大一轮复习第12章第38讲化学键与分子间作用力精讲义优习题(含解析)鲁科版.docx
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1、1第 38 讲 化学键与分子间作用力考纲要求 1.了解共价键的形成、极性、类型( 键和 键),了解配位键的含义。2.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp 1、sp 2、sp 3)。4.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间构型。5.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。6.了解氢键的含义,能列举存在氢键的物质,并能解释氢键对物质性质的影响。考点一 共价键及其参数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 键 电子云“头碰头”重叠形成共价键的原子轨道重叠方式 键
2、 电子云“肩并肩”重叠极性键 共用电子对发生偏移形成共价键的电子对是否偏移 非极性键 共用电子对不发生偏移单键 原子间有一对共用电子对双键 原子间有两对共用电子对原子间共用电子对的数目叁键 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,而形成离子键。(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2键能越大,键长越短,分子越稳定。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和空
3、间结构,许多性质相似,如 N2与 CO、O 3与 SO2、N 2O 与 CO2、CH 4与 NH 等。 4(1)共价键的成键原子只能是非金属原子()(2)在任何情况下,都是 键比 键强度大()(3)分子的稳定性与分子间作用力的大小无关()(4)ss 键与 sp 键的电子云形状对称性相同()(5) 键能单独形成,而 键一定不能单独形成()(6) 键可以绕键轴旋转, 键一定不能绕键轴旋转()(7)碳碳叁键和碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的 3 倍和 2 倍()(8)键长等于成键两原子的半径之和()1有以下物质:HF,Cl 2,H 2O,N 2,C 2H4,C 2H6,H 2,H 2O2,HCN(
4、HCN)。只有 键的是_(填序号,下同);既有 键,又有 键的是_;含有由两个原子的 s 轨道重叠形成 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 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 键的是_。答案 2写出与 CCl4互为等电子体的分子或离子有_等。答案 SiCl 4、CBr 4、SO 、CF 4(合理即可)24题组一 共价键的类别及判断1下列关于 键和 键的理解不正确的是( )A含有 键的分子在进行化学反应时,分子中的 键比 键活泼B在有些分子中,共价键可能只含有 键而没有 键C有些原子在与其他原子形成分子时只能形成 键,不能形成
5、键D当原子形成分子时,首先形成 键,可能形成 键3答案 B解析 同一分子中的 键不如 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 键,而含有 键的分子中一定含有 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 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“”或“”)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 键与 键数目之比为_。(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
6、 C60分子中 键的数目为_。(4)利用 CO 可以合成化工原料 COCl2,COCl 2分子的结构式为 ,每个 COCl2分子内含有的 键、 键数目为_。A4 个 键 B2 个 键、2 个 键C2 个 键、1 个 键 D3 个 键、1 个 键答案 (1) 极性 (2)11 (3)30 (4)D题组二 键参数及应用3(2018漳州期末)下列物质性质的变化规律,与共价键的键能大小有关的是( )AF 2、Cl 2、Br 2、I 2的熔点、沸点逐渐升高BHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次增强C金刚石的硬度、熔点、沸点都高于晶体硅DNaF、NaCl、NaBr、NaI 的熔点依次降低答案 C解析
7、 A 项,F 2、Cl 2、Br 2、I 2属于分子晶体,影响熔沸点的因素是分子间作用力的大小,物质的相对分子质量越大,分子间作用力越强,沸点越高,与共价键的键能大小无关,错误;B 项,HF、HI、HBr、HCl 属于共价化合物,影响稳定性的因素是共价键,共价键的键能越大越稳定,与共价键的键能大小有关,但是 HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱,错误;C 项,金刚石、晶体硅属于原子晶体,原子之间存在共价键,原子半径越小,键能越大,熔沸点越高,与共价键的键能大小有关,正确;D 项,NaF、NaCl、NaBr、NaI 属于离子晶体,离子半径越大,键能越小,熔沸点越低,与共价键的键能大小无
8、关,错误。4(2018安康期末)已知几种共价键的键能如下:化学键 HN NN ClCl HCl键能/kJmol1 391 946 328 4314下列说法错误的是( )A键能:NNN= =NNNBH(g)Cl(g)= =HCl(g) H431kJmol 1CHN 键能小于 HCl 键能,所以 NH3的沸点高于 HClD2NH 3(g)3Cl 2(g)=N2(g)6HCl(g) H202kJmol 1答案 C解析 A 项,叁键键长小于双键键长小于单键键长,键长越短,键能越大,所以键能:NNN= =NNN,正确;B 项,H(g)Cl(g)= =HCl(g)的焓变为 HCl 键能的相反数,则 H43
9、1 kJmol1 ,正确;C 项,NH 3的沸点高于 HCl 是由于 NH3形成分子间氢键,而HCl 不能,键能不是主要原因,错误;D 项,根据 H E(反应物) E(生成物),则2NH3(g) 3Cl2(g)=N2(g) 6HCl(g) H 6E(NH) 3E(ClCl) E(N N) 6E(HCl) 202 kJmol1 ,正确。题组三 等电子原理的理解与应用5(2019东河区期末)根据等电子原理判断,下列说法中错误的是( )AB 3N3H6分子中所有原子均在同一平面上BB 3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应CH 3O 和 NH3是等电子体,均为三角锥形DCH 4和 NH 是等电子体
10、,均为正四面体形 4答案 B解析 B 3N3H6和苯是等电子体,其结构相似;C 项,H 3O 和 NH3是等电子体,根据氨气分子的空间构型判断水合氢离子的空间构型;D 项,CH 4和 NH 是等电子体,根据甲烷的空间构 4型判断铵根离子的空间构型。6回答下列问题。(1)根据等电子原理,仅由第 2 周期元素形成的共价分子中,互为等电子体的是_和_;_和_。(2)在短周期元素组成的物质中,与 NO 互为等电子体的分子有_、_。 2(3)与 H2O 互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式),阴离子为_。(4)与 N2互为等电子体的阴离子是_,阳离子是_。答案 (1)N 2 CO N 2O CO 2(
11、2)SO2 O 3(3)H2F NH 2(4)CN (或 C ) NO 225考点二 分子的空间构型1价层电子对互斥理论(1)理论要点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。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)用价层电子对互斥理论推测分子的空间构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。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 是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数, x 是与中心原子结合的原子数。(3)示例分析电子对数 键电子对数孤电子对数电子对空间构型 分子空间构型 实例2 2 0 直线形 直
12、线形 CO23 0 平面三角形 BF332 1三角形V 形 SO24 0 正四面体形 CH43 1 三角锥形 NH342 2四面体形V 形 H2O2.杂化轨道理论(1)理论要点当原子成键时,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,形成分子的空间结构不同。(2)杂化轨道与分子空间构型的关系杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 空间构型 实例6sp1 2 180 直线形 BeCl2sp2 3 120 平面三角形 BF3sp3 4 109.5 四面体形 CH43.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)
13、配位键配位键的形成: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。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 可 4表示为 ,在 NH 中,虽然有一个 NH 键形成过程与其他 3 个 NH 键形成过 4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(NH 3)4SO4配体有孤电子对,如 H2O、NH 3、CO、F 、Cl 、CN 等。中心原子有空轨道,如 Fe3 、Cu 2 、Zn 2 、Ag 等。(1)杂化轨道只用于形成 键或用于容纳未参与成键的孤电子对()(2)分子中中心原子若通过 sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体结构
14、()(3)NH3分子为三角锥形,N 原子发生 sp2杂化()(4)只要分子构型为平面三角形,中心原子均为 sp2杂化()(5)中心原子是 sp1杂化的,其分子构型不一定为直线形()(6)价层电子对互斥理论中, 键电子对数不计入中心原子的价层电子对数()1填表序号 物质中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR 模型名称分子或离子空间构型中心原子杂化类型 CS27 HCHO NCl3 SO24 H3O答案 0 2 直线形 直线形 sp 10 3 平面三角形 平面三角形 sp 21 4 四面体形 三角锥形 sp 30 4 正四面体形 正四面体形 sp 31 4 四面体形 三角锥形 sp 32比较
15、下列分子或离子中键角大小。(1)H2O_H3O ,NH 3_NH 。 4(2)SO3_CCl4,CS 2_SO2。答案 (1) (2) 解析 (1)H 2O 与 H3O ,NH 3与 NH 的中心原子均采用 sp3杂化,孤电子对数越多,斥力越 4大,键角越小。(2)杂化不同,键角不同。题组一 分子的立体构型及中心原子杂化类型的判断1(2019瓦房店市校级期末)下列说法中正确的是( )APCl 3分子是三角锥形,这是因为 P 原子是以 sp2杂化的结果Bsp 3杂化轨道是由任意的 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混合形成的四个 sp3杂化轨道C凡中心原子采取 sp3杂化的分子,其 VSEPR
16、 模型都是四面体DAB 3型的分子空间构型必为平面三角形答案 C解析 A 项,PCl 3分子的中心原子 P 含有 3 个成键电子对和 1 个孤电子对,为 sp3杂化,空间构型为三角锥形,错误;B 项,能量相近的 s 轨道和 p 轨道形成杂化轨道,错误;C 项,凡中心原子采取 sp3杂化的分子,其 VSEPR 模型都是四面体,而分子的空间构型还与含有的孤电子对数有关,正确;D 项,AB 3型的分子空间构型与中心原子的孤电子对数也有关,如BF3中 B 原子没有孤电子对,为平面三角形,NH 3中 N 原子有 1 个孤电子对,为三角锥形,错误。2徐光宪在分子共和国一书中介绍了许多明星分子,如 H2O2
17、、CO 2、BF 3、CH 3COOH 等。下列说法正确的是( )AH 2O2分子中的 O 为 sp2杂化8BCO 2分子中 C 原子为 sp1杂化CBF 3分子中的 B 原子为 sp3杂化DCH 3COOH 分子中 C 原子均为 sp2杂化答案 B解析 A 项,H 2O2分子中氧原子形成 2 个 键,含有 2 对孤电子对,采取 sp3杂化,错误;B 项,CO 2分子中 C 原子形成 2 个 键,没有孤电子对,采取 sp1杂化,正确;C 项,BF 3分子中的 B 原子的最外层电子数为 3,形成 3 个 键,没有孤电子对,采取 sp2杂化,错误;D 项,CH 3COOH 分子中有 2 个碳原子,
18、其中甲基上的碳原子形成 4 个 键,没有孤电子对,采取 sp3杂化,错误。3BeCl 2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)ClBeCl:_;(2) :_;(3) :_。答案 (1)sp 1杂化 (2)sp 2杂化 (3)sp 3杂化“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构型判断。若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形,则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,则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,则分子的中心原子发生 s
19、p1杂化。(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 109.5,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 sp1杂化。(3)根据等电子原理进行判断如 CO2是直形线分子,CNS 、N 与 CO2互为等电子体,所以分子构型均为直线形,中心原 3子均采用 sp1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 sp1杂化。9(5)根据分子或离子中有无 键及 键数目判断如没有 键为 sp3杂化,含 1 个
20、 键为 sp2杂化,含 2 个 键为 sp1杂化。题组二 价层电子互斥理论与分子结构4为了解释和预测分子的空间构型,科学家提出了价层电子对互斥(VSEPR)模型。(1)利用 VSEPR 理论推断 PO 的 VSEPR 模型是_。34(2)有两种活性反应中间体粒子,它们的粒子中均含有 1 个碳原子和 3 个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式:甲: _;乙: _。(3)按要求写出第 2 周期非金属元素构成的中性分子的化学式:平面三角形分子:_,三角锥形分子:_,四面体形分子:_。(4)写出 SO3常见的等电子体的化学式,一价阴离子:_(写出一种,下同);二价阴离子:_,
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