2013年高中化学 第二章 第二节分子的立体构型精品课件 新人教版选修3.ppt

1、第二节 分子的立体构型课程标准导航1.认识共价分子结构的多样性和复杂性，了解常见分子的空间结构。2.了解价层电子对互斥理论和杂化轨道理论,能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。3.了解配位键的特点和配合物的概念，能说明简单配合物的成键情况。新知初探自学导引自主学习一、形形色色的分子分子的立体构型即两个以上原子构成的分子中原子的空间关系。1.三原子分子的立体构型：有直线形和V形两种。如：化学式结构式键角分子的立体模型 立体构型比例模型球棍模型CO2O=C=O_H2O_180直线形105V形2.四原子分子的立体构型：大多数采取平面三角形和三角锥形两种。如：化学式结构式键角分子的立体模型立体构型比

2、例模型球棍模型CH2O_平面三角形NH3_120107三角锥形3.五原子分子的立体构型：可能更多，最常见的是正四面体形。如：化学式结构式键角分子的立体模型立体构型比例模型球棍模型CH4_10928正四面体形想一想1CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等都是正四面体结构吗？提示：不是。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等都是四面体结构，但不是正四面体结构。因为碳原子所连的四个原子不相同，使四个键的键角不再相等。二、价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论模型可用来预测分子的_。这种模型把分子分成两类。1.一类分子是中心原子上的价电子都用于形成共价键，它们的立体结构可用_n来预测。立体构型中心原子周

3、围的原子数分子ABn中的n值分子ABn的立体构型范例n2_CO2n3_CH2On4_CH4直线形平面三角形正四面体形2.另一类分子是中心原子上有_(未用于形成共价键的电子对)，中心原子上的_也要占据中心原子周围的空间，并参与_。如H2O分子呈V形，NH3呈三角锥形。孤电子对孤电子对互相排斥想一想2根据价层电子对互斥理论，为什么不同类型的分子具有不同的立体构型？提示：因为分子中的价层电子对相互排斥。三、杂化轨道理论简介杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目234杂化轨道间的夹角_10928杂化轨道的空间构型

4、_平面三角形正四面体形实例CO2、BeCl2SO2、CH2OCH4、NH、NH3、H2O180120直线形想一想3杂化轨道与共价键类型(键、键)有什么联系？提示：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，未参与杂化的p轨道可用于形成键。四、配合物理论简介1.配位键就是“电子对给予接受键”。2.配合物(1)概念：_与某些分子或离子(称为_)以_结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。金属离子(或原子)配体配位键(2)配合物的形成举例蓝色沉淀深蓝色晶体变红Fe33SCNFe(SCN)3想一想4配离子Cu(H2O)42中，Cu2与H2O之间的配位键是怎样形成的？中心离子和配体各是什么

5、？提示：水分子中的氧原子提供孤电子对，铜离子提供空轨道接受水分子的孤电子对，从而形成一种特殊的共价键配位键。其中Cu2是中心离子，H2O是配体。自主体验1.NH3的分子结构是()A平面三角形，键角小于120B平面三角形，键角等于120C三角锥形，键角小于10928D三角锥形，键角等于10928解析：选C。根据价层电子对互斥理论模型,NH3分子中N原子形成三个键且含有一对孤电子对，它们相互排斥使NH3分子呈三角锥形，键角小于10928。2.(2012吉林高二检测)s轨道和p轨道杂化的类型不可能有()Asp杂化 Bsp2杂化Csp3杂化Dsp4杂化解析：选D。s能级只有一个原子轨道，p能级有三个相

6、互垂直的原子轨道px、py、pz，因此s轨道和p轨道杂化的类型只有三种：sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。3.含 有 Cu(NH3)42 的 溶 液 呈 _色，Cu(NH3)42的中心离子是_，配体是_，中心离子的配位数是_。答案：深蓝Cu2NH34要点突破讲练互动要点1用VSEPR模型确定分子或离子立体构型的方法探究导引1 什么是价层电子对？提示：价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括键电子对和中心原子上的孤电子对，但不包括键电子对。探究导引2VSEPR模型在什么情况下和分子的空间构型相同？提示：对应中心原子不含孤电子对的分子，VSEPR模型和分子的空间构型相同。要点归纳1.价层电子

7、对互斥理论模型(VSEPR模型)分子中的价层电子对(包括键电子对和孤电子对)，由于电子对相互排斥的作用，而使价电子对趋向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。价层电子对数与VSEPR模型的对应关系如下表：价层电子对数234价层电子对构型 直线形 三角形 四面体形其次确定中心原子上的孤电子对数N表示中心原子上的孤电子对数，a表示中心原子的价电子数,x表示中心原子的配位原子,b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，c表示离子所带的电荷数(取正数)。计算电子对数时,若剩余1个电子，应当作1对电子处理,因为单电子也要占据一个原子轨道。(2)确定分子的空间构型分子的空间构型是成键

8、电子对的空间构型，不包括孤电子对，因此在价层电子对互斥模型的基础上，略去孤电子对占有的空间便得到分子的空间构型。如下表所示：价层电子对数VSEPR模型名称成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的立体构型名称实例2直线形20直线形 BeCl2、CO23平面三角形30平面三角形BF3、BCl321V形SO2价层电子对数VSEPR模型名称成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的立体构型名称实例4四面体40正四面体形CH4、CCl431三角锥形NH3、NF322V形H2O解析：选B。根据价层电子对互斥模型预测知,PCl3是三角锥形分子，BeCl2是直线形分子，NH是正四面体形分子，H2O是V形

9、分子。要点2杂化轨道理论探究导引3 任意不同的轨道都能杂化吗？提示：不能。只有同一原子中能量相近的原子轨道才能杂化。探究导引4碳原子的价电子排布式为2s22p2,为什么甲烷却是正四面体构型的分子？提示：因为在形成分子的过程中，碳原子的3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道发生了sp3杂化，得到的4个相同的杂化轨道与氢原子形成4个相同的CH 键。要点归纳1.杂化在原子形成分子时，由于原子之间的相互影响，同一个原子内若干个不同类型、能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化。所形成的新轨道称为杂化轨道。2.杂化的过程杂化轨道理论认为，在原子形成分子时，通常

10、存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如C原子的sp3杂化过程可表示为：3.杂化轨道的特点(1)只有在形成分子时才发生杂化，而孤立的原子不发生杂化。(2)只有同一原子中能量相近的不同类型的原子轨道才能杂化。(3)参与杂化的原子轨道数目与形成的杂化轨道数目相同。(4)形成的杂化轨道能量相同，杂化轨道形成的化学键全部是键。(5)杂化改变了原子轨道的形状和方向，更利于原子轨道间最大程度地重叠，因而杂化轨道比原来的轨道成键能力强；杂化轨道也符合价层电子对互斥模型，力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥最小，因而形成的键较稳定。(6)不同类型的杂化轨道之间的夹角不同，成键后形成的分子就具有不同的空间构型。4

11、.杂化类型的判断因为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：杂化轨道数中心原子孤电子对数中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。例如：代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO2022spCH2O033sp2CH4044sp3SO2123sp2NH3134sp3H2O224sp35.杂化轨道类型与分子空间构型的关系(1)若杂化轨道只用来形成键(即配位原子数与杂化轨道数相等)，则杂化轨道的空间构型就是分子或离子的空间构型。如CO2、CH2O、CH4等。(2)若杂化轨道既形成了键又容纳了孤电子对(即配位原子数与杂化轨道数不相等)，则先得到杂化轨道的空

12、间构型，再略去孤电子对占有的空间，剩下的就是分子或离子的空间构型。如SO2、NH3、H2O等。即时应用2.下列关于甲醛分子的说法正确的是()A甲醛分子中碳原子采用sp杂化B甲醛分子为三角锥形结构C甲醛分子为平面三角形结构D甲醛分子中只有键解析：选C。甲醛分子的结构式为,碳原子没有孤电子对，碳原子形成三个键和一个键，因此碳采用sp2杂化，甲醛分子为平面三角形结构。要点3 配合物理论探究导引5为什么不同颜色的固体：CuSO4、CuBr2、CuCl22H2O溶于水都得到天蓝色的溶液？提示：因为在它们的水溶液中都存在呈天蓝色的配离子Cu(H2O)42。探究导引6 配位键属于共价键吗？提示：配位键是一种

13、特殊的共价键。要点归纳1.配位键(1)概念：共用电子对由一个原子单方面提供,另一个原子提供空轨道而形成的共价键，即“电子对给予接受键”。(2)表示：配位键可以用AB来表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫做给予体；B是接受电子对的原子，叫做接受体。2.配位化合物(1)形成配合物的条件中心原子或离子必须有空轨道；配体是含有孤电子对的阴离子或分子。(2)配合物的组成可以无外界，但不能没有内界。一般中心原子(或离子)的配位数为2、4、6。(3)配合物的形成对性质的影响稳定性增强配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。颜

14、色的改变，如Fe(SCN)3的形成。对溶解性的影响，如AgCl可溶于氨水得到Ag(NH3)2。CNH配位键与其他三个NH键的键长不等DNH配位键与其他三个NH键的键能不等题型探究技法归纳题型1 用价层电子对互斥理论模型确定分子或离子立体构型用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体构型：例1【思路点拨】解答此题注意以下两点：(1)分析利用结构式。(2)找出中心原子，确定其价层电子对数。【解析】HCN的分子结构中有CN，可将三键看作一对电子，根据VSEPR理论，分子应为直线形结构。【答案】直线形 正四面体形 三角锥形 平面三角形【名师点睛】(1)若价层电子对中出现孤电子对时,价层电子对立体构型还与

15、下列斥力顺序有关:孤电子对孤电子对孤电子对成键电子对成键电子对成键电子对。因此价层电子对立体构型为三角形和四面体形时,孤电子对的存在会改变成键电子对的分布空间。(2)若分子中有双键、三键等多种键，使用价层电子对模型判断其分子构型时，应将双键或三键看作一对电子(即在确定中心原子的价层电子对总数时不包括电子)。题型2分子的立体构型和杂化轨道类型的关系(2012天津高二质检)关于原子轨道的说法正确的是()A凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体形BCH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的例2Csp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近

16、的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道D凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键【思路点拨】解答此题注意以下两点：(1)杂化轨道的特点及杂化类型的判断。(2)理解分子的立体构型和杂化轨道类型的关系。【解析】H2O、NH3中的O、N均为sp3杂化,但立体构型却分别为V形和三角锥形，故A错误；sp3杂化是由同一个原子能量相近的1个s轨道和3个p轨道形成的杂化轨道,故B错误，C正确。AB3型分子中的中心原子A可能采取sp2(如BF3中的B)杂化或sp3杂化(如NH3中的N),故D错误。【答案】C【规律方法】判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据杂化轨道的空间分

17、布构型判断若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为10928，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则分子的中心原子发生sp杂化。题型3 配位键和配位化合物(2012广州高二调研)向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水，首先形成蓝色沉淀，继续滴加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象的

18、说法正确的是()A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2的浓度不变例3B 沉 淀 溶 解 后，生 成 深 蓝 色 的 配 离 子Cu(NH3)22CCu(NH3)42的空间构型为正四面体形D在Cu(NH3)42配离子中，Cu2给出孤电子对，NH3提供空轨道【思路点拨】解答此题注意以下两点：(1)准确理解配位键的形成及其对化合物性质的影响。(2)正确理解配合物的概念和组成。【解析】难溶物溶解是因为生成了难电离的Cu(NH3)42配离子溶液中Cu2浓度减小,A错误；沉淀溶解后，生成的深蓝色配离子为Cu(NH3)42，B错；在Cu(NH3)42配离子中，是由NH3提供孤电子对给Cu2，Cu2

19、接受NH3的孤电子对，D错。【答案】C【规律方法】(1)正确判定中心离子、电子对给予体及配位数是解决此类问题的关键；(2)不是所有的配合物都具有颜色；(3)过渡金属原子或离子都有接受孤电子对的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。(4)中心原子(或离子)和配体之间的配位键较稳定，一般很难电离，但内外界之间是完全电离的。课堂达标即时巩固配合物的命名和结构1.配合物的命名(1)关键在于配合物内界(即配离子)的命名，自右向左：配位体数配位体名称(不同配位体名称之间以“”分开)“合”中心离子名称中心离子的化合价。热点示例思维拓展(2)配合物可看作盐,可按盐的命名方法命名：某酸某或某化某。如Zn(NH3)4Cl2命名为氯化四氨合锌()，Cu(NH3)4SO4命名为硫酸四氨合铜()，K3Fe(CN)6命名为六氰合铁()酸钾。2.常见配离子的空间结构配位数配离子的空间结构实例2直线形Ag(NH3)23平面三角形CuCl324四面体形Cu(NH3)42平面正方形Ni(CN)42