《2017-2018学年高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 2.2 共价键与分子的空间构型（第1课时） 鲁科版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 2.2 共价键与分子的空间构型（第1课时） 鲁科版选修3（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2 2章化学键与分子间作用力章化学键与分子间作用力 第第2 2节共价键与分子的空间构型节共价键与分子的空间构型 第1课时 典型分子的空间构型 一、甲烷分子的空间构型 通过分析甲烷分子的正四面体构型的形成过程，小组 讨论下列问题，并请小组代表发表看法。 1、通过观察示意图描述碳原子杂化的过程，以及杂化 前后轨道能量的大小比较。 2、杂化后轨道的空间构型为什么是正四面体？ 3、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的类型 。 【合作探究一】 碳原子杂杂化过过程 轨道排布式： 问1、通过观察此示意图，描述碳原子的杂化过程以 及杂化前后轨道能量的大小比较。 能量 杂 化 前 杂 化 后 p轨道稍大
2、于s轨道，但是在同一能级组 中，能量接近 杂化轨道的能量处于s与p轨道之间， 4个轨道能量相等 杂化前后轨道的比较 杂化及杂化轨道：在外界化学环境影响下，原子内部能 量相近的原子轨道重新组合的过程就叫做原子轨道的杂 化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨 道，简称杂化轨道。 杂杂化类类型 参与杂杂化的原子轨轨道 杂杂化后的轨轨道及数目 未参与杂杂化的价电电子层轨层轨 道 杂杂化轨轨道间夹间夹 角 空间间构型 共价键类键类 型与数量 1个s + 3个p sp3 4个sp3杂化轨道 1090 28 正四面体 无 总结总结 一：sp3杂杂化的要点 问2、通过观察示意图，描述甲烷中共价键的形
3、成过程 4 + H C CH4 1s sp3 杂杂化类类型 参与杂杂化的原子轨轨道 杂杂化后的轨轨道及数目 未参与杂杂化的价电电子层轨层轨 道 杂杂化轨轨道间夹间夹 角 空间间构型 共价键类键类 型与数量 1个s + 3个p sp3 4个sp3杂化轨道 1090 28 正四面体 无 4个s-sp3 键 四个H原子分别以4个s轨道与C 原子上的四个sp3杂化轨道相 互重叠后，形成了四个性质、 能量和键角都完全相同的 s- sp3的键。 总结总结 一：sp3杂杂化的要点 杂杂化类类型 参与杂杂化的原子轨轨道 杂杂化后的轨轨道及数目 未参与杂杂化的价电电子层轨层轨 道 杂杂化轨轨道间夹间夹 角 空间
4、间构型 共价键类键类 型与数量 1个s + 3个p sp3 4个sp3杂化轨道 1090 28 正四面体 无 总结总结 一：sp3杂杂化的要点 问3、四个杂化轨道为什么采取四 面体构型，即4个轨道的伸展方向 分别指向正四面体的4个顶点？而 不是形成平面四边形等构型呢？通 过观察示意图回答。 4个s-sp3 键 3、杂化后轨道的空间构型为什么是正四面体 ，夹角是109.50？ 一、甲烷分子的空间构型与杂化轨道理论 【问题探究一 】 sp3 杂 化 轨 道 的 空 间 取 向 示 意 图 杂杂化类类型 参与杂杂化的原子轨轨道 杂杂化后的轨轨道及数目 未参与杂杂化的价电电子层轨层轨 道 杂杂化轨轨道
5、间夹间夹 角 空间间构型 共价键类键类 型与数量 1个s + 3个p sp3 4个sp3杂化轨道 1090 28 正四面体 无 为了使四个杂化轨道在空间 尽可能远离，使轨道间的排 斥最小，体系最稳定，4个杂 化轨道的伸展方向分别指向 正四面体的四个顶点，轨道 间夹角为1090 28 。 总结总结 一：sp3杂杂化的要点 4个s-sp3 键 杂化类型 杂化轨 道数目 空间构型参与杂化的原 子轨道 sp3 4正四面体1s+3p sp2 3 平面三角形 1s+2p sp1 2直线型 1s+1p 二、乙烯、乙炔分子的空间构型 【合作探究二】 通过分析乙烯、乙炔分子的形成过程，小组讨论 下列问题，并请小
6、组代表发表看法。 1、两分子的结构式、空间构型，并标出键角。 2、通过观察示意图描述碳原子的杂化过程。 3、通过观察示意图描述各个键的形成过程及键的 类型。 SP2杂化过程 SP1杂化过程 问1、观察示意图，描述碳原子的杂化过程 问2:乙烯分子中碳原子的杂化,描述各个轨道空间位置关系 . 乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与 杂化，只是的s与两个p轨道发生杂化，形成三 个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平 面三角形的三个顶点，杂化轨道间夹角为120。未 杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在的平面。 问2:乙炔分子中碳原子的杂化,描述各轨道空间位置关系 乙炔中的在轨道杂化时,有两
7、个轨道未参与杂化, 只是的s与个p轨道发生杂化,形成个相同的 sp杂化轨道,个sp杂化轨道夹角为10.未杂化 个p轨道彼此垂直于sp1杂化轨道. 杂杂化类类型sp1sp2 参与杂杂化的 原子轨轨道 未参与杂杂化的价 电电子层轨层轨 道 杂杂化后的轨轨 道及数目 杂杂化轨轨道间间 夹夹角 空间间构型 共价键类键类 型 与数量 1个s + 1个p1个s + 2个p 2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道 18001200 直 线正三角形 2个p轨道1个p轨道 总结二：总结sp1、 sp2杂化要点 问3：乙烯分子中各个键的形成过程及键的类型。 两个碳原子的sp2杂化轨道沿各自对称轴形成sp2 -sp2
8、键，另两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的 1s轨道重叠形成两个sp2-s键，两个pz轨道分别从 侧面相互重叠，形成P-P键，形成乙烯分子。 注意：在形成共价键时，优先形成“头碰头”式的 键，在此基础 上才能形成“肩并肩”式的键。 杂杂化类类型sp1sp2 参与杂杂化的 原子轨轨道 未参与杂杂化的价 电电子层轨层轨 道 杂杂化后的轨轨 道及数目 杂杂化轨轨道间间 夹夹角 空间间构型 共价键类键类 型 与数量 1个s + 1个p1个s + 2个p 2个sp杂化轨道 3个sp2杂化轨道 18001200 直 线正三角形 2个p轨道1个p轨道 5个键 1个-键 总结二：总结sp1、 sp2杂化要点
9、问3：乙炔分子中各个键的形成过程及键的类型 。 两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp 键，另2个sp杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2 个sp-s键，两个p轨道分别从侧面相互重叠，形成个 P-P键，形成乙炔分子。 杂杂化类类型sp1sp2 参与杂杂化的 原子轨轨道 未参与杂杂化的价 电电子层轨层轨 道 杂杂化后的轨轨 道及数目 杂杂化轨轨道间间 夹夹角 空间间构型 共价键类键类 型 与数量 1个s + 1个p1个s + 2个p 2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道 1800 1200 直 线正三角形 2个p轨道1个p轨道 3个键 个-键 4个s-sp2键 1个sp2-sp2键
10、 1个-键 总结二：总结sp1、 sp2杂化要点 杂杂化类类型sp1sp2sp3 参与杂杂化的 轨轨道 1个s + 1个p1个s + 2个p1个s + 3个p 未参与杂杂化的 价电电子层轨层轨 道 个轨轨道个轨轨道无 杂杂化后的 轨轨道及数目 2个sp杂杂化轨轨道3个sp2杂杂化轨轨道4个sp3杂杂化轨轨道 杂杂化轨轨道 间夹间夹 角 180012001090 28 空间间构型直 线线正三角形正四面体 共价键类键类 型与数量 4个s-sp3 键键 2个s-sp键 1个sp1-sp1键 个-键 4个s-sp2键 1个sp2-sp2键 1个-键 sp型杂化总结： 问4：杂化类型与杂化轨道 的数量之
11、间的关系。 问5：杂化轨道的数量与轨 道构型及夹角的关系。 问6：杂化类型与轨道构型 及夹角的关系。 杂杂化类类型sp1sp2sp3 参与杂杂化的 轨轨道 1个s + 1个p1个s + 2个p1个s + 3个p 未参与杂杂化的 价电电子层轨层轨 道 个轨轨道个轨轨道无 杂杂化后的 轨轨道及数目 2个sp杂杂化轨轨道3个sp2杂杂化轨轨道4个sp3杂杂化轨轨道 杂杂化轨轨道 间夹间夹 角 180012001090 28 空间间构型直 线线正三角形正四面体 共价键类键类 型与数量 4个s-sp3 键键 2个s-sp键 1个sp1-sp1键 个-键 4个s-sp2键 1个sp2-sp2键 1个-键
12、sp型杂化总结： 结论一：杂化类型与杂化轨 道空间构型及夹角相互对应 。 通过上述结论我们知道：“原子的杂化类 型与杂化轨道空间构型及夹角相对应”。 事实验证：氨气中氮原子采用sp3杂化， 但是氨气的分子构型是三角锥形，键角 为107.30，我们的结论与事实有矛盾， 这是为什么？通过小组讨论分析氨分子 的形成过程解决学案中的3个问题。 【问题解决一：NH3分子的形成过程及空间构型 】 问1：氮原子的杂化过程及各个杂化轨道中电子的数目 。 氮原子的2s和3个2p轨道采取sp3 方式杂化，形成四个sp3轨道， 但是有3个sp3轨道有1个电子， 可以参与成键，剩余1个sp3轨道 有2个电子，即有一对孤对电子 ，该轨道不参与成键。 问3：键角为107.30而非109.50的原因。 价层中的成键电子对与孤对电子都 要占有杂化轨道，且相互排斥，其中孤 对电子对其他电子的排斥能力较强，故 偏离109.50，而成为107.30。 3个H原子分别以3个s轨道与C原子上的3个含有单电子的sp3杂 化轨道相互重叠后，就形成了3个性质、能量和键角都完全相同的s -sp3的键，同时剩余一个sp3轨道，其中含有一对孤对电子，形成 一个四面体构型的分子。 问2：各个键的形成过程 结论二：杂化轨道空间构型与“分子构型 ”有 区别，但“夹角”与“键角”相近，由此 ，我们可用键角初步判断杂化类型。
