《江苏省苏教版高中化学选修三课件： 3.3 共价键（1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省苏教版高中化学选修三课件： 3.3 共价键（1）（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章分子结构与性质 第一节共价键 复习回忆 什么是化学键 什么是离子键 什么是共价键 化学键 分子中相邻原子之间强烈的相互作用 离子键 阴 阳离子之间通过静电作用形成的化学键 共价键 原子间通过共用电子对形成的化学键 分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起 你能用电子式表示H2 HCl Cl2分子的形成过程吗 为什么不可能有H3 H2Cl Cl3分子的形成 学与问 由共用电子对理论 一个原子有几个未成对电子 便可和几个自旋相反的电子配对成键 即共价键的 饱和性 H原子 Cl原子都只有一个未成对电子 因而只能形成H2 HCl Cl2分子 不能形成H3 H2Cl Cl3分子 电子云在两个原子
2、核间重叠 意味着电子出现在核间的概率增大 电子带负电 因而可以形象的说 核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁 把带正电的两个原子核 黏结 在一起了 2 共价键的形成 a s s 键的形成 1 键的形成 b s p 键的形成 电子云相互重叠 电子云相互重叠 c p p 键的形成 2 键的形成 电子云重叠 键的电子云 小结 沿轴方向 头碰头 平行方向 肩并肩 轴对称 镜像对称 强度大 不易断裂 强度较小 易断裂 共价单键是 键 共价双键中一个是 键 另一个是 键 共价三键中一个是 键 另两个为 键 科学探究 1 已知氮分子的共价键是三键 你能模仿图2 1 图2 2 图2 3 通过画图来描述吗 提
3、示 氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个 键和两个 键 2 钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对 为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢 你能从原子的电负性差别来理解吗 请填写下表 0 93 0 2 13 0 2 53 5 2 1 0 9 1 0 离子 共价 3 乙烷 乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个 键和几个 键组成 乙烷分子中由7个 键组成 乙烯分子中由5个 键和1个 键组成 乙烯分子中由3个 键和2个 键组成 关于乙醇分子的说法正确的是 A 分子中共含有8个极性键B 分子中不含非极性键C 分子中只含 键D 分子中含有1个 键 C 2 下列说法正确的是
4、A 键是由两个p电子 头碰头 重叠形成的B 键是镜像对称 而 键是轴对称C 乙烷分子中的键全是 键 而乙烯分子中含 键和 键D H2分子中含 键 而Cl2分子中还含有 键 二 键参数 键能 键长和键角 1 键能气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量 或拆开1mol共价键所吸收的能量 例如H H键的键能为436 0kJ mol 1 说明 键能的单位是kJ mol 1 形成化学键通常放出热量键能为通常取正值 键能越大 化学键越稳定 2 键长形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离 说明 键长的单位都是pm 10 12m 键长越短往往键能就越大 共价键越稳定 3 键角分子中两个相邻共价键之间的
5、夹角称键角 键角 说明 键角决定分子的立体结构和分子的极性 常见的分子的键角有CO2180 H2O104 5 NH3107 3 CH4109 5 小结 键能 键长 键角是共价键的三个参数键能 键长决定了共价键的稳定性 键角决定了分子的空间构型 思考与交流 1 试利用表2 1的数据进行计算 1molH2分别跟1molCl21molBr2 蒸气 反应 分别形成2molHCl分子和2molHBr分子 哪个反应释放的能量更多 如何用计算结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质 2 N2 O2 F2跟H2的反应能力依次增强 从键能的角度如何理解这一化学事实 3 通过上述的例子 你
6、认为键长 键能对分子的化学性质有什么影响 3 实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时 放出184 6kJ的热量 其理论分析数据与实验数据略有差异 下图表示上述反应能量变化的理论分析示意图 化学键断裂需要 填 释放 或 吸收 能量 图中共释放的能量kJ mol 该反应的反应物的总能量 填 大于 等于 或 小于 反应产物的能量 所以该反应是 反应 三 等电子原理 1 原子总数相同 价电子总数相同的分子或离子具有相似化学键特征 许多性质是相似的 此原理称为等电子原理 2 等电子体的判断和利用判断方法 原子总数相同 价电子总数相同的分子为等电子体应用 利用等电子体的性质相似 空间
7、构型相同 可运用来预测分子空间的构型和性质 练习 P304 1 第二节分子的立体结构 回顾 共价键 键 键 键参数 键能 键长 键角 衡量化学键稳定性 描述分子的立体结构的重要因素 成键方式 头碰头 呈轴对称 成键方式 肩并肩 呈镜像对称 一 形形色色的分子 O2 HCl H2O CO2 1 双原子分子 直线型 2 三原子分子立体结构 有直线形和V形 四原子分子立体结构 直线形 平面三角形 三角锥形 正四面体 C2H2 CH2O COCl2 NH3 P4 五原子分子立体结构 最常见的是正四面体 CH4 CH3CH2OH CH3COOH C6H6 C8H8 CH3OH 5 其它 分子世界如此形形
8、色色 异彩纷呈 美不胜收 常使人流连忘返 那么分子结构又是怎么测定的呢 早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测 如今 科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器 红外光谱就是其中的一种 分子中的原子不是固定不动的 而是不断地振动着的 所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型 当一束红外线透过分子时 分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线 再记录到图谱上呈现吸收峰 通过计算机模拟 可以得知各吸收峰是由哪一个化学键 哪种振动方式引起的 综合这些信息 可分析出分子的立体结构 科学视野 分子的立体结构是怎样测定的 指导阅读P39 测分子体结构 红
9、外光谱仪 吸收峰 分析 同为三原子分子 CO2和H2O分子的空间结构却不同 什么原因 思考 直线形 V形 同为四原子分子 CH2O与NH3分子的的空间结构也不同 什么原因 思考 三角锥形 平面三角形 2 价层电子对互斥理论 确定中心原子的价层电子对数 n 以AXm为例 A 中心原子 X 配位原子 n 1 2 A的价电子数 X提供的价电子数 m 离子电荷数 原则 A的价电子数 主族序数 正离子应减去电荷数 负离子应加上电荷数 配体X H和卤素每个原子各提供一个价电子 规定氧与硫不提供价电子 VSEPRmodels 1 一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键 如CO2 CH2O CH4等分子中的
10、碳原子 它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测 概括如下 ABn立体结构范例n 2直线形CO2 CS2 BeCl2n 3平面三角形CH2O BF3n 4正四面体形CH4 CCl4n 5三角双锥形PCl5n 6正八面体形SCl6 2 另一类是中心原子上有孤对电子 未用于形成共价键的电子对 的分子 ABn立体结构范例n 2V形H2On 3三角锥形NH3 原因 中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间 并参与互相排斥 例如 H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子 跟中心原子周围的 键加起来都是4 它们相互排斥 形成四面体 因而H2O分子呈V形 NH3分子呈三角锥形 直线形 平
11、面三角形 正四面体 V形 三角锥形 小结 价层电子对互斥模型 二 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论和价层电子对互斥理论 直线型 平面正三角型 V型 正四面体型 三角锥型 V型 N C的杂化方式 应用反馈 0 1 2 0 1 0 0 0 2 2 2 3 3 4 4 4 直线形 V形 V形 平面三角形 三角锥形 四面体 正四面体 正四面体 1 下列物质中 分子的立体结构与水分子相似的是 A CO2B H2SC PCl3D SiCl42 下列分子的立体结构 其中属于直线型分子的是 A H2OB CO2C C2H2D P4 B BC 3 若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子 运用
12、价层电子对互斥模型 下列说法正确的 A 若n 2 则分子的立体构型为V形B 若n 3 则分子的立体构型为三角锥形C 若n 4 则分子的立体构型为正四面体形D 以上说法都不正确 C 4 美国著名化学家鲍林 L Pauling 1901 1994 教授具有独特的化学想象力 只要给他物质的分子式 他就能通过 毛估 法 大体上想象出这种物质的分子结构模型 请你根据价层电子对互斥理论 毛估 出下列分子的空间构型 PCl5PCl3SO3SiCl4 三角双锥形 三角锥形 平面三角形 正四面体 甲烷的4个C H单键都应该是 键 然而 碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道 用它们
13、跟4个氢原子的1s原子轨道重叠 不可能得到四面体构型的甲烷分子 为了解决这一矛盾 鲍林提出了杂化轨道理论 碳原子 2S22P2 一 杂化轨道理论 杂化 原子内部能量相近的原子轨道 在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化 杂化轨道 原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型 sp sp2 sp3等杂化结果 重新分配能量和空间方向 组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于容纳 键电子和孤对电子 1 sp3杂化 同一个原子的一个ns轨道与三个np轨道进行杂化组合为sp3杂化轨道 sp3杂化轨道间的夹角是109 28 分子的几何构型为正四面体形 NH3和H2O和甲烷分子一样 也是四面
14、体的 因此它们的中心原子也是sp3杂化的 不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于 键和孤对电子对 2 sp2杂化 sp2杂化轨道间的夹角是120度 分子的几何构型为平面正三角形 BF3分子形成 碳的sp2杂化轨道 sp2杂化 三个夹角为120 的平面三角形杂化轨道 sp杂化同一原子中ns np杂化成新轨道 一个s轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道 碳的sp杂化轨道 sp杂化 夹角为180 的直线形杂化轨道 思考题 根据以下事实总结 如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型 已知 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳孤对电子 探究 写出HCN分子和CH20分子的路易斯结构
15、式 2 用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测 用立体结构模型表示 3 写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型 4 分析HCN分子和CH2O分子中的 键 例题一 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 A CO2与SO2B CH4与NH3C BeCl2与BF3D C2H2与C2H4 例题三 对SO2与CO2说法正确的是 A 都是直线形结构B 中心原子都采取sp杂化轨道C S原子和C原子上都没有孤对电子D SO2为V形结构 CO2为直线形结构 D 例题五 写出下列分子的路易斯结构式 是用短线表示键合电子 小黑点表示未键合的价电子的结构式 并指出中心原子可能采用
16、的杂化轨道类型 并预测分子的几何构型 1 PCl3 2 BCl3 3 CS2 4 C12O 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色 思考 前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关 依据是什么 结论 上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子 可表示为 Cu H2O 4 2 在四水合铜离子中 铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电子对给予铜离子 铜离子提供空轨道 铜离子接受水分子的孤对电子形成的 这类 电子对给予 接受键 被称为配位键 1 定义 配位化合物 简称配合物 通常是由中心离子 或原子 与配位体 某些分子或阴离子 以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子 2 配合物的组成 命名 应用 1 组成 2 配体可以是阴离子 如X OH SCN CN 等 也可以是中性分子 如H2O NH3 CO等 3 配位数直接同中心离子 或原子 配位的原子数目 一般中心原子的配位数为 3 配合物的命名 例如 Cu NH3 4 2 四氨合铜离子 Fe CN 6 3 六氰合铁离子 Cu NH3 4 SO4硫酸四氨合铜 例 下列各种说法中错误的是 A 形成配位键的条件是一方有空轨
