结构第二章
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人教版高中化学选择性必修二 第二章《分子结构与性质》知识梳理
一、第一节 共价键
核心框架：共价键的本质 → 共价键的分类（σ键与π键） → 键参数 → 等电子体原理
1. 共价键的本质
- 定义：原子间通过共用电子对形成的化学键。
- 成键条件：电负性相同或相近的非金属原子间。
- 特征：具有饱和性和方向性（σ键方向性明显，π键方向性弱）。
| 2. 共价键的分类 | 类型 | σ键 | π键 |
|---|---|---|---|
| 形成 | 原子轨道“头碰头”重叠 | 原子轨道“肩并肩”重叠 | |
| 强度 | 较强（键能大） | 较弱（键能小） | |
| 存在 | 单键（如C-C） | 双键、三键中的第二、三键（如C=C中的π键） | |
| 旋转性 | 可绕键轴自由旋转 | 不能旋转，限制分子构型 |
3. 键参数
- 键能：气态基态原子形成1 mol化学键释放的最低能量（单位：kJ·mol⁻¹）。
- 意义：衡量共价键强度，键能越大，键越稳定。
- 键长：成键原子核间的平均距离（单位：pm）。
- 规律：键长越短，键能越大。
- 键角：分子中同一原子形成的两个化学键之间的夹角。
- 决定因素：分子空间构型（如CO₂为180°，H₂O为104.5°）。
4. 等电子体原理
- 定义：原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似的化学键特征和空间结构。
- 应用：预测分子构型（如CO₂与N₂O互为等电子体，均为直线形）。
- 常见等电子体：
- CO₂、N₂O、SCN⁻（直线形）
- O₃、SO₂（V形）
- CH₄、NH₄⁺（正四面体）
二、第二节 分子的空间结构
核心框架：VSEPR模型 → 杂化轨道理论 → 配合物理论
1. 价层电子对互斥模型（VSEPR）
- 核心思想：分子中价层电子对（成键电子对+孤电子对）相互排斥，使分子采取能量最低的空间构型。
- 判断步骤：
- 计算中心原子的价层电子对数 = 成键电子对数 + 孤电子对数。
- 根据电子对数确定电子对构型（如2对→直线；3对→平面三角；4对→四面体）。
- 根据孤电子对的存在调整分子构型（如H₂O：四面体→V形）。
| 常见分子构型与VSEPR模型对应表 | 电子对数 | 电子对构型 | 孤电子对数 | 分子构型 | 实例 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 直线形 | 0 | 直线形 | CO₂, BeCl₂ | |
| 3 | 平面三角形 | 0 | 平面三角形 | BF₃, SO₃ | |
| 3 | 平面三角形 | 1 | V形 | SO₂, O₃ | |
| 4 | 四面体 | 0 | 正四面体 | CH₄, CCl₄ | |
| 4 | 四面体 | 1 | 三角锥形 | NH₃, PCl₃ | |
| 4 | 四面体 | 2 | V形 | H₂O, H₂S |
2. 杂化轨道理论
- 定义：同一原子中能量相近的原子轨道重新组合成新轨道（杂化轨道）。
- 杂化类型与分子构型：
- sp³杂化：4个杂化轨道，正四面体构型（如CH₄）。
- sp²杂化：3个杂化轨道 + 1个未杂化p轨道，平面三角形（如BF₃）。
- sp杂化：2个杂化轨道 + 2个未杂化p轨道，直线形（如CO₂）。
3. 配合物的结构与性质
- 配合物组成：中心离子（如Fe³⁺）、配位体（如H₂O）、配位数（如[Fe(H₂O)₆]³⁺中配位数为6）。
- 配位键：由配位体提供孤电子对，中心离子提供空轨道形成。
- 实例分析：
- [Cu(NH₃)₄]²⁺：Cu²⁺为中心离子，NH₃为配体，配位数为4。
三、第三节 分子间作用力与物质的性质（重点细节）
核心框架：分子间作用力（范德华力、氢键） → 对物质性质的影响 → 溶解性规律 → 手性分子
1. 范德华力
- 本质：分子间普遍存在的弱相互作用力（包括取向力、诱导力、色散力）。
- 特点：
- 强度：比化学键弱1~2个数量级。
- 无方向性和饱和性。
- 影响物质性质：
- 熔沸点：范德华力越大（相对分子质量越大），熔沸点越高（如F₂ < Cl₂ < Br₂ < I₂）。
- 溶解性：非极性溶质易溶于非极性溶剂（如I₂易溶于CCl₄）。
2. 氢键
- 形成条件：
- 分子中含有H原子，且与电负性大、原子半径小的原子（如N、O、F）直接相连。
- 类型：
- 分子间氢键：存在于不同分子间（如H₂O、NH₃），显著提高熔沸点。
- 分子内氢键：存在于同一分子内（如邻硝基苯酚），降低熔沸点。
- 对物质性质的影响：
- 熔沸点：含分子间氢键的物质熔沸点异常高（如H₂O > H₂S）。
- 密度：液态水中氢键使水在4℃时密度最大。
- 溶解性：能与水形成氢键的物质（如NH₃、乙醇）易溶于水。
3. 溶解性规律
- “相似相溶”规则：极性分子易溶于极性溶剂（如HCl易溶于水），非极性分子易溶于非极性溶剂（如I₂易溶于CCl₄）。
- 氢键的影响：溶质与溶剂间形成氢键可增强溶解性（如乙醇与水混溶）。
- 其他因素：溶质与溶剂分子结构相似性（如苯与甲苯互溶）。
4. 手性分子
- 定义：分子与其镜像不能完全重合的性质（如左手与右手的关系）。
- 手性碳原子：连接四个不同原子或基团的碳原子（标记为C*）。
- 实例：乳酸（CH₃CH(OH)COOH）含一个手性碳，存在两种对映异构体。
- 应用：药物合成中需区分手性分子（如“反应停”事件）。
四、知识体系总结
第二章 分子结构与性质
├─ 共价键（σ键/π键、键参数、等电子体）
├─ 分子空间结构（VSEPR、杂化轨道、配合物）
└─ 分子间作用力（范德华力、氢键、溶解性、手性分子） 学习要点：
- 区分σ键与π键的成键方式及对分子性质的影响。
- 熟练运用VSEPR模型和杂化轨道理论预测分子构型。
- 掌握氢键的形成条件及其对物质性质的独特影响。
- 理解手性分子的判断方法及其实际应用意义。
典型易错点：
- 误将孤电子对计算错误（如SO₂中S的孤电子对数为1）。
- 混淆氢键与化学键（氢键属于分子间作用力，强度远弱于化学键）。
- 忽略手性碳的判断条件（必须连接四个不同基团）。
通过系统梳理，可全面掌握分子结构与性质的核心内容，为后续学习晶体结构奠定基础。