雷范軍 銀代智
分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)是物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)模塊的主干和核心內(nèi)容,也是近年高考的熱點(diǎn)之一。下面根據(jù)考試說明的要求提煉該部分的重要考點(diǎn),并精選例題闡釋該考點(diǎn)高考的考查方式和類型。
點(diǎn)評:從電子云看,頭碰頭重疊為σ鍵,肩并肩重疊為π鍵;從鍵型看,共價單鍵全為σ鍵,雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵,三鍵中有一個σ鍵和兩個π鍵;從成鍵軌道看,s軌道形成的共價鍵全是σ鍵,雜化軌道形成的共價鍵全為σ鍵。等電子體是原子數(shù)和價電子數(shù)均分別相同的兩種分子或離子,這些分子或離子所含共價鍵的類型、立體構(gòu)型相似,借助簡單分子或離子的電子式或結(jié)構(gòu)式可推斷另一種分子或離子的電子式或結(jié)構(gòu)式等。
考點(diǎn)二:價層電子對互斥、雜化軌道理論和分子或離子的立體構(gòu)型
該考點(diǎn)主要涉及中心原子的孤對電子對數(shù)、共價單鍵或σ鍵數(shù)、價層電子對數(shù)、雜化軌道類型、鍵角等與分子或離子的立體構(gòu)型的關(guān)系,常考某分子或離子的立體構(gòu)型和中心原子的雜化類型。
例2 (1)乙炔與氫氰酸反應(yīng)可得丙烯腈(H2C=CH-C≡N)。丙烯腈分子中碳原子軌道雜化類型是____;分子中處于同一直線上的原子數(shù)目最多為____。
(2)用價層電子對互斥理論推斷SnBr2分子中Sn-B鍵的鍵角____120°(填“>”“<”或“=”)。
(3)NO-3的空間構(gòu)型是____(用文字描述),氣態(tài)SeO3分子的立體構(gòu)型為____,SO2-3的立體構(gòu)型為____。
(4)SO2-4的立體構(gòu)型是____,其中S原子的雜化軌道類型是____。
解析:(1)H2C=CH-C≡N含有雙鍵C和三鍵C原子,不含單鍵C原子,因而碳原子不能采用sp3雜化,只能采用sp和sp2雜化;兩個雙鍵C一定共線,中間的雙鍵C與三鍵C一定共線,則H2C=CH-C≡N中最多有3個C共面。(2)中心Sn原子周圍有1對孤對電子對和2對成鍵電子對,孤對電子對與成鍵電子對之間的斥力大于成鍵電子對之間的斥力,則Sn-Br鍵的鍵角小于120°。(3)中心N原子周圍有3對斥力相等的成鍵電子對,則NO-3的空間構(gòu)型為平面三角形;中心Se原子周圍有3對斥力相等的成鍵電子對,則SeO3的立體構(gòu)型是平面三角形;中心S原子周圍有3對成鍵電子對和1對孤對電子對,則SO2-3的立體構(gòu)型是三角錐形。(4)中心S原子周圍含有4對斥力相等的成鍵電子對,則SO2-4的立體構(gòu)型為正四面體形,S原子采用sp3雜化。
答案:(1)sp和sp2雜化 3 (2)< (3)平面三角形 平面三角形 三角錐形 (4)正四面體形 sp3
點(diǎn)評:價層電子對數(shù)=中心原子周圍的原子數(shù)+中心原子的孤電子對數(shù),中心原子的價層電子對互相排斥,盡可能遠(yuǎn)離,且孤電子對的排斥作用較成鍵電子對強(qiáng),由此可得價層電子對空間構(gòu)型,再去掉孤電子對所占空間,就是該分子或離子的空間構(gòu)型。雜化軌道數(shù)=中心原子的孤電子對數(shù)+中心原子的σ鍵數(shù),中心原子的雜化軌道盡可能均分空間,由此可得雜化軌道的立體結(jié)構(gòu),然后去掉孤電子對所占空間,就是分子或離子的空間構(gòu)型。
考點(diǎn)三:配位鍵及配合物的結(jié)構(gòu)
該考點(diǎn)主要涉及配位鍵的形成規(guī)律、實(shí)質(zhì)以及配位化合物結(jié)構(gòu)的辨認(rèn)、表示方法等。
例3 (1)金屬銅單獨(dú)與氨水或單獨(dú)與過氧化氫都不能反應(yīng),但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應(yīng),其原因是____,反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。
(2)肼(N2H4)能與硫酸反應(yīng)生成N2H6SO4。N2H6SO4晶體類型與硫酸銨相同,則N2H6SO4的晶體內(nèi)不存在____(填標(biāo)號)。
a.離子鍵 b.共價鍵
c.配位鍵 d.范德華力
(3)向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考慮空間構(gòu)型,[Cu(OH)4]2-的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為____。
(4)丁二酮肟常用于檢驗(yàn)Ni2+:在稀氨水介質(zhì)中,丁二酮肟與Ni2+反應(yīng)可生成鮮紅色沉淀,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
①該結(jié)構(gòu)中,碳碳之間的共價鍵類型是σ鍵,碳氮之間的共價鍵類型是____,氮鎳之間形成的化學(xué)鍵是____。
解析:(1)甲烷分子間只有范德華力,氨分子間不僅有范德華力,而且有比范德華力更強(qiáng)的氫鍵,則氨的沸點(diǎn)比甲烷高。(2)O-H鍵是化學(xué)鍵,比氫鍵強(qiáng)得多,氫鍵比范德華力強(qiáng)得多,則O-H鍵>氫鍵>范德華力。(3)硅烷分子間只有范德華力,沒有氫鍵,相對分子質(zhì)量越大,范德華力越強(qiáng),沸點(diǎn)越高。(4)B、N均為非金屬,二者形成共價鍵或極性鍵;石墨每一層內(nèi)C原子之間以共價鍵或非極性鍵結(jié)合,層與層之間以范德華力結(jié)合。(5)①第一步電離后生成的陰離子分別為HSeO1和HSeO-3,它們較難進(jìn)一步電離出帶正電荷的氫離子。②H2SeO4和H2SeO3可表示為(HO)2SeO和(HO)2SeO2,H2SeO3中的Se為+4價,而H2SeO4中的Se為+6價,正電性越高,導(dǎo)致Se—O—H中O的電子更向Se偏移,越易電離出H+。
答案:(1)NH3分子間存在氫鍵
(2)O-H鍵、氫鍵、范德華力
鄰羥基苯甲醛形成分子內(nèi)氫鍵,對羥基苯甲醛形成分子間氫鍵,分子間氫鍵比分子內(nèi)氫鍵強(qiáng)
(3)硅烷的相對分子質(zhì)量越大,分子間范德華力越強(qiáng)(或其他合理答案)
(4)共價鍵(或極性共價鍵) 分子間力
(5)①第一步電離后生成的陰離子較難進(jìn)一步電離出帶正電荷的氫離子②H2SeO4和H2SeO3可表示為(HO)2SeO和(HO)2SeO2,H2SeO3中的Se為+4價,而H2SeO4中的Se為+6價,正電性越高,導(dǎo)致Se-O-H中O的電子更向Se偏移,越易電離出H+
點(diǎn)評: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)的熔、沸點(diǎn)升高,如熔、沸點(diǎn):F2