電解原理的應用

【學習目標】

1、了解物質中存在的作用及強弱判斷：

2、學會用價鍵理論預測和判斷分子的空間構型;

3、掌握配合物的結構和組成判斷；

4、理解分子性質的預測和判斷方法。

【知識網絡】

鍵能

共價鍵——CT鍵和7T鍵鍵長鍵參數共價鍵

I鍵角J

分子結構價層電子對互斥理論化學鍵微

分

分子的立體結構離子鍵粒

子

雜化軌道理論間

結

等電子原理的

構金屬鍵

相

與

配合物的結構和性質-----------------------——配位鍵互

性

作

質r極性分子1

分子的極性相似相溶原理用

I非極性分子J

分子的性質熔、沸點1影響物質的物理性質「氫鍵

分子的物理性質分子間作用力

溶解度范德華力

I手性分子和無機含氧酸的酸性

【要點梳理】

要點一、共價鍵與分子間作用力的本質及對物質性質的影響

1、共價鍵的類型和成鍵方式

本質:原子之間形成共用電子對（或原子軌道重疊）

特征:具有方向性和飽和性

■鍵世”電子云呈軸對稱（如s-sCT鍵、s-pa鍵、p-pCT鍵）

成鍵方式’特征

共h鍵厘電子云分布的界面圖像關于通過鍵軸的一個平面對稱（如p-pT鍵）

價［共價單鍵——a鍵

鍵規律，共價雙鍵——1個。鍵、I個b鍵

,共價三鍵——1個。鍵、2個e鍵

/鍵能（鍵能越大，共價鍵越穩定）

用于衡量共價鍵的穩定性

鍵參數鍵長（鍵長越短，共價鍵越穩定）

’決定分子的空間構型

,鍵角（描述分子空間結構的參數）

【注意】①s—s。鍵沒有方向性。

②通常情況下。鍵比n鍵穩定，但N2分子中“鍵比。鍵穩定。

2、共價鍵與分子間作用力的比較

共價鍵分子間作用力

比較、

非極性犍極性鍵配位鍵范德華力氫鍵

相鄰原子間通過共用電子對（電子云重登）與原子核間

本質電性作用電性作用

的靜電作用

成鍵原子一方有

成鍵原子得、失電成鍵原子得、失電

孤電子對（配位有分子存在；分子間距離分子中存在H-X鍵,X為電

形成條件子能力相同（同子能力差別較小

體）,另一方有空適當負性較大的F、O、N

種非金屬）（不同種非金屬）

軌道（中心原子）

特征有飽和性和方向性無飽和性和方向性有飽和性和方向性

強度共價鍵〉氫鍵〉范德華力

①隨分子極性的增大而增

對于A—H…B,A、B的電負

大;②組成和結構相似的物

影響因素成鍵原子半徑越小，鍵長越短.鍵能越大,共價鍵越穩定性越強，半徑越小，形成的氫

質，相對分子質量越大，分

鍵就越強

子間作用力越強

①影響物質的熔點、沸點、

分子間氫鍵的存在，使物質

主要影響物質的化學性質。共價鍵越強,分子越穩定，溶解性等物理性質;②組成

對物質性的熔、沸點升高，在水中的溶

化學性質越不活潑。如Ei>>E—>E_,,穩和結構相似的物質,隨著相

質的影響u解性增大，如熔、沸點:凡0>

定性HF>HCl>HBr>HI對分子質量的增加,物質的

H,S,HE>HC1,NH>PH,

熔、沸點升高3

?A—H…B—

表示方法

0：：0H：C1：H：N：HA、B為電負性大的元素，如

（電子式）

N、O、F

單質（如。2），共價

共價化合物（如離子化合物（如分子間（如HF、H?O、NH,及

化合物（如

存在HC1）,離子化合NH,C1）,配合物分子問含一0H的分子之間）、分子

耳。2）,離子化合

物（如NaOH）［如Fe（SCN）J內（如對羥基苯甲醛）

物（如go?）

【注意】①氫鍵不是化學鍵（原因：氫鍵是分子間一種較弱的作用力）。

②共價鍵影響結構特殊的物質（如原子晶體，后面將學到）的物理性質。

③化學鍵和分子間作用力都是電性作用。

要點二、分子空間構型的判斷

雜化軌道理論、價層電子對互斥理論預測分子的空間構型

價層電子成鍵電子孤電子電子對分子分子空間實例

價

層對數對數對數空間構型類型構型

電220直線型AB直線形BeCb、CO?、CS2

子2

對三角形平面直角形

330AB3BF3、SO3、BCI3

互21ABV形SnBf2

斥2

理四面體形正四面體形+

440AB4CH4、CCI4、NH4

論31三角錐形

AB3NH3、PC13、PH3

形

22AB2VH2O>H2S

雜雜化類型雜化軌道雜化軌道間夾角分子空間構型實例

化數目類型

軌直線形

SP2180°AB2BeC12、CO2、CS2

道SP?平面三角形HCHO

3120°AB3

理V形SO

AB22

論Sp3正四面體形

4109°28'AB4CH4、CCI4

三角錐形+

AB3NH3、H3O

V形

AB2H2O

【注意】當中心原子上沒有孤電子對時，雜化軌道理論和價層電子對互斥理論對分子空間構型的預測結論一

致。

要點三、分子的性質

1、分子類型與分子極性、空間構型、共價鍵類型的關系

分子類型空間構型鍵角鍵的極性分子極性常見物質

A———非極性分子He>Ne、Ar等

直線（對稱）形—非極性鍵非極性分子。2、N2等

A2H2S

AB直線（非對稱）形—極性鍵極性分子HX、CO、NO等

直線（對稱）形極性鍵非極性分子CO,BeCb等

AB2180°2

V（不對稱）形極性鍵極性分子

A2B<180°H2O>H2s等

正三角（對稱）形極性鍵非極性分子BF3、SO3等

AB3120°

三角錐（不對稱）形極性鍵極性分子

AB3<120°N%、PCL等

正四面體（對稱）形極性鍵非極性分子CH,CCI4等

AB4109°28'4

【注意】①由成鍵原子的類型判斷鍵的極性，由分子空間構型的對稱性判斷分子的極性。

②極性分子中一定有極性鍵，可能有非極性鍵（氏。2）;非極性分子中不一定有非極性鍵（CM）;只含非極

性鍵的分子一定是非極性分子。

③“相似相溶規律”：具有相同極性或結構相似的溶質和溶劑，溶質在溶劑中的溶解性較大。

2、手性碳原子、手性異構體與手性分子

CH,

HO—eC—COOH

①手性碳原子：連接四個不同原子或基團的碳原子，稱為手性碳原子，常用*C表示。如H。

②手性異構體：具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間

里不能重疊，這對分子互稱為手性異構體。

③手性分子：含有手性異構體的分子叫做手性分子。

3、無機含氧酸分子的酸性

對于同一種元素的不同含氧酸，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強。例如：酸性HC1O<HC1O2<

HC1O3<HC1O4,H2sO3VH2sO4等。

將含氧酸的化學式寫成（HO）mROn的形式，則n越大，含氧酸的酸性越強。

要點四、配合物理論

［配合物:金屬離子（或原子）與某些分子或離子以配位鍵結合形成的化合物稱為配位

、化合物，簡稱配合物。^Fe（SCN）3,Na3［AlFj^

定義配位鍵:一方提供孤電子對，另一方提供空軌道，形成的這類“電子對給予-接受鍵”

稱為配位鍵。配合物和H3（T、NH；、［CU（H2O）J2?等中含有配位鍵

,配位體:含有孤電子對的分子或離子，如NH-HQ'Cr、Br-、「、CN-等，提供孤電子

配對的原子叫配位原子

盒組成中心離子:一般是金屬離子，特別是過渡金屬離子，如Cu"、Fe'?等

配位數:直接同中心原子（或離子）配位的含有孤電子對的分子（或離子）的數目

.內界與外界:配離子稱為內界，與內界發生電性匹配的陽離子（或陰離子）稱為外界

結構:配合物中配位體有兩種或多種且在空間排列方式不同時會產生幾何異構體［如

口（NHJHCU的順式和反式異構體］

應用:應用于檢驗金屬離子、分離物質、定量測定物質的組成等實驗研究，染色、電鍍、硬水

軟化、金屬冶煉等生產領域，激光材料、超導材料、抗癌藥物、特殊催化劑等研究領域

要點五、分子中的原子的價層電子（主族元素）是否達到8e一結構的判斷

分子中的原子的價層電子（主族元素）是否達到8e一結構的判斷的要點:

1、H原子為2e—的結構。

2、由電子式判斷（一目了然）。

3、由分子中各元素的化合價與各原子的價電子數判斷：

分子中原子的價層電子數=I化合價I+價電子數

【典型例題】

類型一、共價鍵類型的判斷

例1、1molCCh中含有的。鍵數目為。

【思路點撥】

1個單鍵1個雙鍵1個三鍵

。鍵數目111

”鍵數目012

【答案】2X6.02X1（）23個（或2mol）

【解析】1個CO2分子內含有2個碳氧雙鍵，1個雙鍵中含有1個。鍵和1個頁鍵，則1molCO2中含有2moi

。鍵。

【總結升華】關于共價鍵的判斷，首先要分析成鍵兩原子電負性。當成鍵兩原子電負性較大時，開成的鍵為

離子鍵；當成鍵兩種非金屬原子電負性相同時.，成鍵為非極性共價鍵；只有兩原子電負性差別不大時才會形成極

性共價鍵。

舉一反三：

HCHO

【變式1】關于化合物OHCH，下列敘述正確的有。

A.分子間可形成氫鍵

B.分子中既有極性鍵又有非極性鍵

C.分子中有7個。鍵和1個“鍵

D.該分子在水中的溶解度大于2—丁烯

【答案】BD

【解析】該分子間不能形成氫鍵；該分子中有9個。鍵和3個“鍵，C項錯誤；該分子中含有醛基，其中的

氧原子與H2O中的氫原子間可形成氫鍵，所以其溶解度大于2—丁烯。

類型二、判斷分子或離子的空間構型和中心原子的雜化軌道類型

2

例2、(1)H2Se的酸性比H2s(填“強”或“弱氣態SeCh分子的立體構型為，SO3

一離子的立體構型為。

(2)N03-的空間構型是(用文字描述)。

(3)在BF3分子中，F—B—F的鍵角是,B原子的雜化軌道類型為,BF3和過量NaF作用可

生成NaBF4,BFJ的立體構型為。

【思路點撥】

中心原子的孤電子對數確定中心原子的雜化”|分子的立

軌道類型—>除構型

和。鍵電子對數

【答案】(1)強平面三角形三角錐形

(2)平面三角形

(3)120°sp?正四面體

【解析】(1)SeO,中Se上的價層電子對數=1(6—3X2)+3=3(。鍵電子對數為3,孤電子對數為0),SO?

2

一中S上的價層電子對數=』(6+2—3X2)+3=4(。鍵電子對數為3,孤電子對數為1),由價層電子對互斥理論可

2

判斷出SeO?SO32-的立體構型分別為平面三角形和三角錐形。

(2)NCH「中N原子上的價層電子對數='(5+1—3X2)+3=3,與NO「中。鍵電子對數相等，說明NO「中N

2

原子上無孤電子對，因此NO3一的空間構型為平面三角形。

(3)依據價層電子對互斥理論可計算出中心原子的孤電子對數=」(3—3*1)=0,所以BF3分子為平面正三

2

角形結構,F—B—F的鍵角是120。，B原子的雜化軌道類型為sp?雜化;在BFJ中心原子上的孤電子對數=；(3+1

-4X1)=0,所以BFJ的立體構型為正四面體。

【總結升華】判斷分子的立體結構，經常用到價層電子對互斥理論以及雜化軌道理論。在本題中，需要準確

求算出分子或離子中的中心原子價層電子數，這是解答這一類題目的關鍵。然后再根據幾個模型就能以解答微粒

的構型。

例3、石墨烯(圖甲)是一種由單層碳原子構成的平面結構新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其

平面結構會發生改變，轉化為氧化石墨烯(圖乙)。

(1)圖甲中，1號C與相鄰C形成。鍵的個數為。

(2)圖乙中，1號C的雜化方式是,該C與相鄰C形成的鍵角(填“或“=")

圖甲中1號C與相鄰C形成的鍵角。

(3)若將圖乙所示的氧化石墨烯分散在H2O中，則氧化石墨烯中可與H2O形成氫鍵的原子有(填

元素符號)。

(4)石墨烯可轉化為富勒烯(C60),某金屬M與C?)可制備一種低溫超導材料，晶胞如圖丙所示，M原子

位于晶胞的棱上與內部。該晶胞中M原子的個數為,該材料的化學式為。(該問涉及知識點將

在第三章第一節學習)

【答案】(1)3(2)sp3<(3)0、H(4)12M3c

【解析】(1)由題圖甲中1號C原子采取sp2雜化，形成平面正六邊形結構可知，1號C與相鄰C形成3

個。鍵。

（2）題圖乙中1號C原子除結合原來的三個C原子外，還與一個0形成共價鍵，故以sp3方式雜化，其鍵

角小于sp2雜化時的120°。

（3）氧化石墨烯中的H、O原子可分別與H2O形成氫鍵。

（4）根據“均攤法”計算。晶胞中M的個數：12x'+9=12；C60的個數：8xl+6xl=4,所以其化

482

學式可表不為M3c60。

舉一反三：

【變式1】短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數依次增大，W、X原子的最外層電子數之比為4：3,Z

原子比X原子的核外電子數多4。下列說法正確的是（）

A.W、Y、Z的電負性大小順序一定是Z>Y>W

B.W、X、Y、Z的原子半徑大小順序可能是W>X>Y>Z

C.Y、Z形成的分子的空間構型可能是正四面體

D.WY2分子中盯鍵與百鍵的數目之比是2：1

【答案】C

【解析】本題考查元素周期表、元素周期律、分子結構以及學生的分析推理能力。由題意可知：W為碳，X

為鋁，Z為氯，Y為硅、磷或硫。A項，若Y為硅，因同主族從上到下電負性依次減小，故電負性Y（硅）<W

（碳）；B項，原子半徑大小順序為X>Y>Z>W；C項，若Y為硅，與Z形成四氯化硅，其空間構型為正四面

體，正確；D項，若Y為硫，與W形成CS2,則分子中。鍵與n鍵的數目之比為1：1。

舉一反三：

【變式2】氧元素與多種元素具有親和力，所形成化合物的種類很多。

（1）氮、氧、氟元素的第一電離能從大到小的順序為。氧元素與氟元素能形成OF2分子，該分子

的空間構型為o

（2）根據等電子體原理，在NO?+中氮原子軌道雜化類型是；1mol02z+中含有的。鍵數目為

________個。

（3）氧元素和過渡元素可形成多種價態的金屬氧化物，如和格可生成。2。3、CrO3>CrO5等。C產基態核

外電子排布式為。

（4）下列物質的分子與03分子的結構最相似的是。

A.H2OB.CO2C.SO2D.BeCb

（5）。2分子是否為極性分子？。

【答案】（1）F>N>0V形（2）sp2NA（3）Is22s22P63s23P63d3（4）C（5）是

【解析】（1）由洪特規則的特例可知，氮元素的第一電離能大于氧元素（大于氮元素的“左鄰右舍”），小于

氟元素；由價層電子對互斥理論可知，OF2分子的空間構型是V形。（2）根據等電子體原理，NO?+與C02互為

等電子體，兩者的結構相似，NO?+中氮原子的雜化方式與CO2中碳原子的雜化方式相同，都是sp雜化；+與

M（其中有一個。鍵和兩個“鍵）互為等電子體，因此。2?+中有2個n鍵。（5）（6）可根據價層電子對互斥理論

分析，SO2與。3分子的結構最相似，且都是極性分子。

舉一反三：

【變式3】（高考組合題）（1）硼砂是含結晶水的四硼酸鈉，其陰離子Xm-（含B、0、H三種元素）的球

棍模型如圖所示：

在xm-中，硼原子軌道的雜化類型有；配位鍵存在于原子之間(填原子的數字標號)；m=(填

數字)。

(2)過渡金屬配合物Ni(CO)n的中心原子價電子數與配體提供電子總數之和為18,則n=oCO與

N2結構相似，CO分子內。鍵與兀鍵個數之比為?

(3)向CuSC)4溶液中加入過量NaOH溶液可生成[CU(OH)4：T。不考慮空間構型，[CU(OH)4「的結構可用示

意圖表示為?

【答案】(1)sp2、sp34,5(或5,4)2

(2)41：2

【解析】(1)該離子中硼原子成鍵情況有兩種，形成三個。鍵的硼原子采取Sp2雜化，形成四個鍵的硼原子

采取的是sp3雜化。圖中有兩個硼原子分別與四個氧原子形成四個鍵，四個鍵中有一個為配位鍵，進而分析知4

號硼原子與5號氧原子間為配位鍵。

(2)Ni有10個價電子，即配體CO提供8個電子(或4對孤電子對)，故n=4。CO與N2互為等電子體,

故CO中存在三鍵，一個三鍵包含一個。鍵、兩個n鍵。

(3)C/+與OH「以配位鍵結合，[Cu(OH)4]2-的結構為:

類型三、分子的性質

例4、氧是地殼中含量最多的元素。

(1)比0分子內的O—H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為。HO-<XcHO的沸點

0H

比高，原因是。

(2)H*可與H2O形成H3O+,H-Q*中O原子采用雜化。中H—O—H鍵角比H2O中H—0一

H鍵角大，原因為.

【思路點撥】掌握常見的極性分子和非極性分子；清楚氫鍵是一種較強的分子間作用力，影響物質的熔點、

沸點和溶解性等物理性質。

0H

【答案】(1)O-H鍵、氫鍵、范德華力形成分子內氫鍵，而11形成分子間氫鍵,

分子間氫鍵使分子間作用力增大

(2)sp3H2O中O原子有2對孤對電子，比0+中O原子只有1對孤對電子，排斥力較小

【解析】(1)O—H鍵為化學鍵，是相鄰原子間強烈的相互作用，而范德華力為分子間微弱的作用力，氫鍵

0H

稍強于范德華力，但遠遠弱于化學鍵。HYD-CHO中存在分子間氫鍵。而中存在分子內氫鍵，

導致前者沸點較高。

[H：6：H],

(2)HQ+的電子式為H，其中。原子采用sp3雜化，中心原子。只有一對孤對電子，而H?O分子

中的O原子有兩對孤對電子，從而導致H3O+中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大。

【總結升華】A、共價鍵對物質性質的影響：主要影響物質的化學性質。共價鍵越強，分子越穩定，化學性

質越不活潑。

B、分子間作用力（包含范德華力及氫鍵）對物質性質的影響：影響物質的熔點、沸點、溶解性等物理性質；

作用力越強、熔沸點越高。

C、對于同一種元素的不同含氧酸，該元素的化合價越高，其含氧酸的酸性越強；將含氧酸的化學式寫成（HO）mROn

的形式，則n越大，含氧酸的酸性越強。

舉一反三：

【變式1]（2015?成都診斷）已知A、B、C、D四種分子所含原子的數目依次為1、3、6、2,且都含有

18個電子。B、C是由兩種元素的原子組成的，且分子中兩種原子的個數比均為1：2。D元素的氫化物能刻蝕玻

璃。

（1）A的分子式是,寫出A原子的價電子排布式。

（2）B分子的中心原子的雜化軌道類型是,分子空間構型是,該分子屬于分子

（填“極性”或“非極性”）。

（3）C的化學式是,分子中含有的化學鍵類型是o

（4）D元素氫化物的沸點比HC1的沸點高，其主要原因是。

【答案】（1）Ar3s23P6