《高中化学 专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 第1课时 分子的空间构型课件 苏教版选修3-苏教版高二选修3化学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 第1课时 分子的空间构型课件 苏教版选修3-苏教版高二选修3化学课件（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题4第一单元 分子构型与物质的性质第1课时分子的空间构型1.能用杂化轨道理论、价层电子对互斥模型及等电子原理解释或预测一些分子或离子的空间构型。2.知道一些常见简单分子的空间构型(如甲烷、氨分子、苯、乙烯等)。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引一、 杂化轨道理论 基础知识导学1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成及结构根据杂化轨道理论，C原子是CH4分子的中心原子，其基态外围电子排布为在形成CH4分子的过程中，C原子的1个2s电子激发到空轨道，只有一个未成对电子的2s轨道与3个均含有未成对电子的2p轨道混合起来，形成能量相等，成分相同的4个完全等同的sp3杂化轨道。然后，中心
2、原子C以夹角均为109.5的4个完全等同的sp3杂化轨道，分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成4个sp3s 型的键，故CH4分子的空间构型为正四面体。杂化轨道理论很好地解释了甲烷分子的正四面体结构。相关视频2.用杂化轨道理论解释BF3和BeCl2分子的形成及结构B原子的基态电子排布式为在形成BF3分子的过程中，硼原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相同、成分相同的3个sp2杂化轨道。B原子的三个sp2杂化轨道间的夹角为120，因此BF3具有平面三角形结构。Be原子的基态电子排布式是1s22s2，在形成BeCl2分子的过程中，Be的一个2s电子
3、可以进入2p轨道，Be原子的1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道，Be原子的2个sp杂化轨道间的夹角为180，因此BeCl2为直线形分子构型。相关视频3.用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况相关视频在乙烯分子中，C原子由1个s轨道和2个p轨道进行杂化，组成3个等同的sp2杂化轨道，sp2杂化轨道夹角成120。乙烯中两个碳原子各用1个sp2轨道重叠形成1个CC键外，各又以2个sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道重叠，形成4个键，这样形成的5个键在同一平面上，每个C原子还剩下1个py轨道，它们垂直于这5个键所在平面，互相平行电子的自旋方向相反，沿着
4、x轴平行地侧面重叠，形成键。在乙炔分子中碳原子由1个2s轨道和1个2p轨道进行杂化，组成2个sp杂化轨道。2个sp杂化轨道夹角为180，在乙炔分子中，两个碳原子各以1个sp轨道互相重叠，形成1个CC 键，每一个碳原子又各以1个sp轨道分别与1个氢原子形成键，此外每个碳原子还有2个互相垂直的未杂化的2p轨道，它们与另一个碳的2个2p轨道两两互相侧面重叠形成两个键。4.杂化轨道的类型与分子空间构型的关系杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns111np_杂化轨道数目_杂化轨道间的夹角_123234180120109.5答案答案杂化轨道示意图空间构型_实例BeCl2、CO2、CS2BCl
5、3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4直线形平面三角形正四面体答案议一议1.氨气分子中氮原子的原子轨道也是发生sp3杂化，为什么氨气空间构型与甲烷不同？答案NH3中N原子为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道，但NH3分子空间构型不是正四面体型，而是三角锥型，是因为氮原子形成NH3时有一对孤电子对。答案2.指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结构式和空间构型。(1)CO2分子中的C采用_杂化，分子结构式为_，空间构型为_。(2)CH2O中的C采用_，分子的结构式为_，空间构型为_。(3)CH4分子中的C采用_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_。spO=C=O直线形sp2平面三角形sp3
6、正四面体型答案(4)H2S分子中的S采用_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_。(5)BeH2分子的中Be采用_杂化，分子结构式为_，空间构型为_。(6)BBr3分子中的Be采用_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_。spHBeH直线形sp3V形sp2平面正三角形答案(7)PH3分子中的P采用_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_。sp3三角锥型答案二、 价层电子对互斥模型1.价层电子对互斥模型的基本内容：分子中的由于相互作用，尽可能趋向彼此远离。(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子，就要求尽可能采取结构。(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之
7、间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力，从而影响分子的空间构型。(3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力。价电子对(包括成键电子对和孤电子对)排斥斥力最小对称不同越小答案2.价层电子对互斥模型与分子的几何构型(1)中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的几何构型如下表所示(由中心原子周围的原子数m来预测)：ABm几何构型示例m2_CO2、BeCl2m3_CH2O、BF3m4_CH4、CCl4直线形平面三角形正四面体型答案(2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的几何构型：中心原子上的 占据中心原子周围的空间，与 互相排斥，使分子的几何构型发生变化，如：H2O、
8、NH3等。孤电子对成键电子解析若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当m2时，分子结构为直线形；m3时，分子结构为平面三角形；m4时，分子结构为正四面体型。议一议1.若ABm的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是()A.若m2，则分子的空间构型为V形B.若m3，则分子的空间构型为三角锥型C.若m4，则分子的空间构型为正四面体型D.以上说法都不正确解析答案C答案2.CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？试用价层电子对互斥模型解释。答案CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子的
9、孤电子对数依次为0个、1个、2个。由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。三、等电子体的判断和应用答案1.等电子原理相同、 相同的分子或离子具有相同的。2.等电子体满足等电子原理的分子或离子称为等电子体。如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体，它们的许多性质相似。3.应用举例等电子体具有相似的化学键特征和空间构型，它们的许多性质是相似的，利用等电子原理可以判断某些分子或离子的空间构型。原子总数价电子总数结构特征答案(1)CO、CN等与N2互为等电子体，则CO和CN的结构式分别为、 。(2)C
10、S2、N2O等与CO2互为等电子体，则CS2的结构式为，空间构型为形。平面三角(4)PH3、H3O、AsH3等与NH3互为等电子体，则PH3、H3O、AsH3的空间构型为。正四面体COCNS=C=S直线三角锥型答案议一议1.已知CN与N2互为等电子体，则HCN分子中键与键的数目之比为多少？答案11。HCN中CN与N2结构相同，含有三个键，一个键和两个键；另外H和C之间形成一个键，所以HCN分子中键与键数目之比为22，即为11。返回答案2.分别写出与N2、CO2互为等电子体的分子或离子。一、杂化轨道理论及分子空间构型与杂化轨道类型的关系 重点难点探究1.杂化轨道理论要点(1)只有能量相近的原子轨
11、道才能杂化。(2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。(3)杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。(4)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。(5)杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对。(6)未参与杂化的p轨道可用于形成键。2.中心原子轨道杂化类型的判断方法1：根据价层电子对数判断杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个键，故有下列关系：杂化轨道数价层电子对数中心原子孤电子对数中心原子结合的原子数。根据杂化轨道数判断杂化类型，如下表所示：ABm型分子中心原子价
12、层电子对数中心原子孤电子对数中心原子结合的原子数杂化轨道类型示例AB2202spBeCl2、CO2312sp2SO2422sp3H2O、H2SAB3303sp2BF3、SO3、CH2O413sp3NH3、PCl3AB4404sp3CH4、CCl4方法2：根据共价键类型判断由于杂化轨道只用于形成键或容纳孤电子对，未参与杂化的轨道可用于形成键，故有如下规律：(1)中心原子形成1个叁键，则其中有2个键，是sp杂化，如：CHCH。(2)中心原子形成2个双键，则其中有2个键，是sp杂化，如：O=C=O。(3)中心原子形成1个双键，则其中有1个键，是sp2杂化，如： ，CH2=CH2。(4)中心原子只形成
13、单键，则按方法1判断。3.分子的空间构型与杂化类型的关系(1)当杂化轨道全部用于形成键时，分子或离子的空间构型与杂化轨道的空间构型相同。sp杂化：直线形；sp2杂化：平面三角形；sp3杂化：正四面体构型(或四面体构型)。(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间构型与杂化轨道的形状有所不同。ABm型分子中心原子杂化类型中心原子孤电子对数空间构型实例AB2sp0直线形CO2、CS2、BeCl2、HCN、N2O等AB3sp20平面三角形AB2sp21V形SO2AB4sp30正四面体型 AB31三角锥型NH3、PCl3、NF3、H3OAB2或(B
14、2A)2V形解析答案例1下列分子中的中心原子杂化轨道类型相同的是()A.CO2与SO2B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3D.C2H4与C2H2解析答案C2H2和C2H4中每个碳原子连接的原子个数分别为2、3个，每个C原子分别形成2个键、2个键和3个键、1个键，C原子杂化类型分别为sp杂化、sp2杂化。答案B解题反思(1)ABm型分子或离子中心原子杂化类型的判断思路：(2)含双键或叁键的分子中心原子的杂化轨道类型：根据中心原子键数目判断：如CO2、C2H2、C2H4、CH3CH3分子中C原子键数目分别为2、2、3、4；碳原子杂化轨道类型分别为sp、sp、sp2、sp3杂化。变式训练1根据价
15、层电子对互斥模型及原子的杂化轨道理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为()A.直线形sp杂化B.三角形sp2杂化C.三角锥型sp2杂化D.三角锥型sp3杂化解析答案解析根据价层电子对互斥模型可知，NF3分子中N原子价电子对数为(53)4，N原子价电子对空间构型为四面体型，N原子周围有1对孤电子对，故NF3为三角锥型。根据杂化轨道理论可知，NF3分子中N原子杂化轨道数N原子孤电子对数N原子键数N原子价电子对数4。D解题反思二、利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间构型1.价层电子对互斥模型的基本要点(1)ABm型分子或离子的空间构型取决于中心原子A价层电子对(包括成键电子对即键电
16、子对和孤电子对)的相互排斥作用，分子的空间构型采取价层电子对相互排斥作用最小的那种结构。(2)若价电子对全部是成键电子对(即键电子对)，为使价电子对之间斥力最小则尽可能采取对称空间结构，若价电子对包含孤电子对时，则孤电子对和成键电子对之间、孤电子对之间和成键电子对之间的排斥作用不同，从而影响分子或离子的空间构型。(3)价电子对之间的相互排斥作用大小的一般规律：叁键与叁键叁键与双键双键与双键双键与单键单键与单键。孤电子对与孤电子对孤电子对与成键电子对成键电子对与成键电子对。(4)ABm型分子或离子价电子对数目和价电子对几何构型的关系：ABm价电子对数孤电子对数成键电子对数价电子对几何构型分子或离子空间构型m2202直线形直线形m3303平面三角形平面三角形312平面三角形V形m4404正四面体正四面体型413四面体三角锥型422四面体V形相关视频特别提醒(1)价层电子对互斥模型指的是价电子对的几何构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。(2)当中心原子无孤电子对时，分子的空间构型与价电子对的几何构型一致；当中心原子有孤电子对时，分子的空间构型与价电子对的几何构型
