2018_2019学年高中化学第二章第二节第二课时杂化轨道理论配合物理论学案.docx

第二课时 杂化轨道理论配合物理论 课标要求1了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)，并能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。2能说明简单配合物的成键情况。1杂化轨道理论是为了解释分子的立体构型提出的一种价键理论。常见的杂化类型有sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。2价层电子对数为2、3、4时，中心原子分别是sp、sp2、sp3杂化。3sp杂化得到两个夹角为180的直线形杂化轨道，sp2杂化得到三个夹角为120的平面三角形杂化轨道，sp3杂化得到四个夹角为10928的四面体形杂化轨道。4由一个原子单方面提供而另一个原子接受孤电子对形成的共价键为配位键，金属离子或原子与某些分子或离子，通过配位键形成配位化合物。1轨道的杂化与杂化轨道(1)概念：轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成与原轨道数相等的一组新轨道的过程。杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。(2)杂化轨道类型：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_2_3_4_特别提醒(1)在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(ns，np)发生杂化，双原子分子中，不存在杂化过程。(2)杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。(3)杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能量相等。(4)杂化轨道只用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对。2杂化轨道类型与分子立体构型的关系杂化类型spsp2sp3杂化轨道间的夹角_180_120_10928_立体构型名称直线形平面三角形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、HCHOCH4、CCl4特别提醒当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。1已知：NCl3分子的立体构型为三角锥形，则氮原子的杂化方式是什么？提示：sp3。2已知：C2H4分子中的键角都约是120，则碳原子的杂化方式是什么？提示：sp2。3已知：SO3、SO2分子中，S原子上的价层电子对数均为3，则硫原子的杂化方式是什么？提示：sp2。判断中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据杂化轨道的立体构型判断：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，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则中心原子发生sp杂化。(3)根据中心原子的价层电子对数判断：若价层电子对数为2，则中心原子发生sp杂化；若价层电子对数为3，则中心原子发生sp2杂化；若价层电子对数为4，则中心原子发生sp3杂化。(4)根据中心原子上有无键及键数目判断：若没有键，则为sp3杂化；若有一个键，则为sp2杂化；若有两个键，则为sp杂化。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道()(2)中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形、三角锥形或V形()(3)同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化()(4)杂化轨道能量集中，有利于牢固成键()答案：(1)(2)(3)(4)2s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Dnp轨道有三个：npx、npy、npz，当s轨道和p轨道杂化时只有三种类型：sp杂化：即一个s轨道和一个p轨道的杂化；sp2杂化：即一个s轨道和两个p轨道的杂化；sp3杂化：即一个s轨道和三个p轨道的杂化。3sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型是()A平面四方形 B四面体C四角锥形 D平面三角形解析：选Bsp3杂化形成的AB4型分子没有未成键的孤对电子，故其立体构型应为四面体形，例如CH4、CF4等。 1配位键(1)概念：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予接受键”，是一类特殊的共价键。(2)表示方法：配位键可以用AB来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。例如：2配位化合物(1)概念：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。(2)形成条件配体有孤电子对；中心原子有空轨道。(3)配合物的形成举例实验操作实验现象有关离子方程式滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体Cu22NH3H2O= Cu(OH)22NH，Cu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OH，Cu(NH3)42SOH2O=Cu(NH3)4SO4H2O溶液颜色变成红色Fe33SCN=Fe(SCN)3向ZnCl2溶液中逐滴加入氨水至过量，最终会生成Zn(NH3)4Cl2。(1)配合物Zn(NH3)4Cl2的中心原子、配体、配位数分别是什么？(2)请描述过程中产生的实验现象？提示：(1)Zn、NH3、4。(2)溶液先变浑浊，生成白色沉淀，后沉淀溶解，溶液变澄清。1配合物的组成一般中心原子(或离子)的配位数为2、4、6。2配合物形成时性质的改变(1)溶解度的改变：一些难溶于水的金属化合物形成配合物后，易溶解，如AgClAg(NH3)2。(2)颜色的改变：当简单离子形成配合物时颜色会发生改变，如Fe(SCN)3的形成。利用此性质可检验离子的存在。(3)稳定性改变：形成配合物后，物质的稳定性增强。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对()(2)配位键是一种特殊的共价键()(3)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子()(4)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子()答案：(1)(2)(3)(4)2下列过程与配合物的形成无关的是()A除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液B向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失解析：选AA项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；B项，AgNO3与氨水反应首先生成AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子Ag(NH3)2；C项，Fe3与KSCN反应生成了配合物离子Fe(SCN)n3n；D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子Cu(NH3)42。三级训练节节过关1下列分子中，中心原子的杂化轨道类型相同的是()ACO2与SO2BCH4与NH3CBeCl2与BF3 DC2H4与C2H2解析：选BCO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A不正确；CH4为sp3杂化，NH3也为sp3杂化，B正确；BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C不正确；C2H4为sp2杂化，C2H2为sp杂化，D不正确。2下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是()Asp杂化轨道的夹角最大Bsp2杂化轨道的夹角最大Csp3杂化轨道的夹角最大Dsp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等解析：选Asp、sp2、sp3杂化轨道的夹角分别为180、120、10928。3向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是()ACo(NH3)4Cl2Cl BCo(NH3)3Cl3CCo(NH3)6Cl3 DCo(NH3)5ClCl2解析：选B配合物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在Cl，加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀产生。而B项的配合物Co(NH3)3Cl3分子中，Co3、NH3、Cl全处于内界，很难电离，不存在Cl，所以加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀。4根据价层电子对互斥理论及原子的轨道杂化理论判断NF3分子的立体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三角锥形sp2杂化 D三角锥形sp3杂化解析：选D在NF3分子中，N原子价层电子对数为4，可知中心原子的杂化方式为sp3杂化，立体构型为三角锥形。5下图是甲醛分子的模型。根据该图和所学化学键知识回答下列问题：甲醛分子的比例模型甲醛分子的球棍模型(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是_，作出该判断的主要理由是_。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是_(填序号)。单键双键键键键和键(3)甲醛分子中CH键与CH键间的夹角_(填“”“”或“”)120，出现该现象的主要原因是_。解析：(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的立体构型也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。(2)醛类分子中都含有C=O键，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是键和键的组合。(3)由于碳氧双键中存在键，它对CH键的排斥作用较强，所以甲醛分子中CH键与CH键间的夹角小于120。答案：(1)sp2杂化甲醛分子的立体结构为平面三角形(2)(3)碳氧双键中存在键，它对CH键的排斥作用较强1下列画线的原子的杂化轨道类型属于sp杂化的是()AH2 O BNH3CC6H6 DC2H2解析：选DH2O中O、NH3中N价层电子对数均为4，均采取sp3杂化，C6H6分子为平面形分子，C采取sp2杂化，C2H2分子中含有两个键，C采取sp杂化。2下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2=CH2CHCHNH3CH4A BC D解析：选ABF3是平面三角形分子，且BF键夹角为120；CH2=CH2是平面形分子，其中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道形成键；中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道形成特殊的键；CHCH为直线形分子，其中碳原子为sp杂化；NH3是三角锥形分子，中心原子氮原子为sp3杂化；CH4是正四面体形分子，中心碳原子为sp3杂化。3三氯化磷分子中的中心原子以sp3杂化，下列有关叙述正确的是()3个PCl键长、键角均相等空间构型为平面三角形空间构型为正四面体空间构型为三角锥形ABCD解析：选DPCl3中P以sp3杂化，有一对孤对电子，结构类似于NH3分子，3个PCl键长、键角均相等，空间构型为三角锥形。4下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是()A配位化合物中必定存在配位键B配位化合物中只有配位键CFe(SCN)63中的Fe3提供空轨道，SCN中的硫原子提供孤电子对形成配位键D许多过渡元素的离子(如Cu2、Ag等)和某些主族元素的离子或分子(如NH3、H等)都能形成配合物解析：选B配位化合物中一定含有配位键，但也可能含有离子键等其他化学键，A正确，B错误；Fe3、Cu2、Ag等过渡元素的离子有空轨道，可形成配合物；NH3中的氮原子、SCN中的硫原子等有孤电子对，H有空轨道，也可以形成配合物，C、D均正确。5下列微粒中含配位键的是()N2HCH4 OHNHFe(CO)3Fe(SCN)3H3OAg(NH3)2OHABC D全部解析：选C形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另一个原子(或离子)有空轨道。在CH4、OH中不含配位键。6在中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()Asp2、sp2 Bsp3、sp3Csp2、sp3 Dsp1、sp3解析：选C中间的碳原子形成了一个键，p轨道形成键，3个p轨道减去一个p轨道，则两个p轨道参与杂化，杂化方式是sp2；两边的碳原子各自形成了4个键，无未成键电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的是sp3杂化。7下列组合中，中心离子的电荷数和配位数均相同的是()KAg(CN)2、Cu(NH3)4SO4Ni(NH3)4Cl2、Cu(NH3)4SO4 Ag(NH3)2Cl、KAg(CN)2Ni(NH3)4Cl2、Ag(NH3)2ClA BC D解析：选B中中心离子的电荷数分别是1和2，配位数分别是2和4；中中心离子的电荷数均是2，配位数均是4；中中心离子的电荷数均是1，配位数均是2；中中心离子的电荷数分别是2和1，配位数分别是4和2。8向CuSO4溶液中加入稀氨水至沉淀刚好溶解。若所得溶液中只有一种溶质，该溶质是()ACu(H2O)4SO4 BCu(OH)2CCu(NH3)4(OH)2 DCu(NH3)4SO4解析：选D硫酸铜溶液中加入稀氨水的反应过程为CuSO42NH3H2O=Cu(OH)2(NH4)2SO4，Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)4(OH)24H2O，Cu(NH3)4(OH)2完全电离为Cu(NH3)42和OH，OH与NH结合生成NH3H2O，若溶质只有一种，则为Cu(NH3)4SO4。9(1)BF3分子的立体结构为_，NF3分子的立体结构为_。(2)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是_(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是_，采取sp3杂化的分子是_。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：_。解析：(1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的立体结构为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体结构为三角锥形。(2)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳叁键。答案：(1)平面三角形三角锥形(2)CHCHCH2=CH2、C6H6CH3CH3HCCCH=CHCH310Cu2能与NH3、H2O、Cl等形成配位数为4的配合物。(1)Cu(NH3)42中存在的化学键类型有_(填字母)。A配位键 B极性共价键C非极性共价键 D离子键(2)Cu(NH3)42具有对称的立体构型，Cu(NH3)42中的两个NH3被两个Cl取代，能得到两种不同结构的产物，则Cu(NH3)42的立体构型为_。(3)某种含Cu2的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应：HOCH2CH=CH2CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为_。解析：Cu(NH3)42由铜离子与氨分子之间通过配位键形成，氨分子内部的化学键是极性键。Cu(NH3)42是平面正方形。HOCH2CH=CH2中的C原子，有一个采取sp3杂化，两个采取sp2杂化。CH3CH2CHO中的C原子有两个采取sp3杂化，一个采取sp2杂化。答案：(1)AB(2)平面正方形(3)sp21CO中，碳原子的杂化轨道类型和分子构型分别是()Asp杂化，平面三角形 Bsp2杂化，平面三角形Csp2杂化，三角锥形 Dsp3杂化，三角锥形解析：选B在CO中，中心原子C原子的价层电子对数为(42)3，为sp2杂化，由于CO中有3个氧原子，3个sp2杂化轨道形成3个CO键，C原子上没有孤电子对，所以，CO为平面三角形。2下列描述中正确的是()CS2的分子为V形ClO的立体构型为平面三角形SF6中有6对完全相同的成键电子对SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化A BC D解析：选CCS2分子中，碳原子采取sp杂化，为直线形，错误；ClO的价层电子对数为4，孤电子对数为1，所以是三角锥形，错误；SF6的价层电子对数为6，无孤电子对，呈正八面体结构，有6对完全相同的成键电子对，正确；SiF4和SO的价层电子对数为4，中心原子都是sp3杂化，正确。3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Csp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道D凡AB3的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键解析：选C凡中心原子采取sp3杂化的轨道夹角都是10928，呈四面体形，但是根据孤电子对占据杂化轨道数目的多少，其分子立体构型也可能呈现V形(H2O)、三角锥形(NH3)，也有的呈现变形四面体，如CH3Cl，A错误；CH4的sp3杂化轨道是由中心碳原子中能量相近的一个2s轨道和3个2p轨道杂化而形成的，与氢原子的轨道无关，B错误；AB3型分子中，BF3的B原子采用sp2杂化，D错误。4氨气分子的立体构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为()A两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化BNH3分子中氮原子形成3个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道CNH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强D氨气分子是四原子化合物，甲烷为五原子化合物解析：选CNH3和CH4中的中心原子都是sp3杂化，都形成夹角为10928的四个杂化轨道，只是NH3分子中N原子利用其中3个sp3杂化轨道结合3个H原子，另一个sp3杂化轨道被孤电子对占据，所以NH3分子为三角锥形，而CH3分子中，4个sp3杂化轨道全部用于形成4个CH，所以CH4分子为正四面体分子。5下列分子中，中心原子采取sp3杂化并形成正四面体空间构型的是()CH4NH3CF4SiH4C2H4CO2CH2Cl2A BC D解析：选BCH4、NH3、CF4、SiH4、CH2Cl2分子中的C、N、Si在参与成键时都是形成了四个sp3杂化轨道，但只有CH4、CF4、SiH4分子中的四个sp3杂化轨道分别可以结合一个相同的原子，形成正四面体结构；CH2Cl2分子是变形四面体，不是正四面体构型；NH3分子则是三角锥形结构；C2H4分子是平面结构；CO2分子是直线形结构。6具有6个配体的Co3的配合物CoClmnNH3，若1 mol配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值是()Am1，n5Bm3，n4Cm5，n1 Dm4，n5解析：选B此题中与AgNO3作用的Cl(1 mol)不是来自配体，而是与配离子结合的游离Cl(外界)。因此，根据电荷守恒，中心原子为Co3，Cl应为3 mol，其中作为外界的Cl为1 mol，作为配体的Cl为2 mol；共6个配体，所以作为配体的NH3为4 mol。7在乙烯分子中有5个键、1个键，它们分别是()Asp2杂化轨道形成键，未杂化的2p轨道形成键Bsp2杂化轨道形成键，未杂化的2p轨道形成键CCH之间是sp2形成的键，CC之间是未参加杂化的2p轨道形成的键DCC之间是sp2形成的键，CH之间是未参加杂化的2p轨道形成的键解析：选A乙烯分子为平面分子，分子中碳原子采取sp2杂化，3个杂化轨道分别与4个氢原子和另一个C原子形成键，每个C原子未杂化的2p轨道“肩并肩”重叠形成键。8向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是()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B沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子Cu(NH3)42 C向反应后的溶液加入乙醇，溶液将会没有任何变化，因为Cu(NH3)42不会与乙醇发生反应 D在Cu(NH3)42离子中，Cu2给出孤对电子，NH3提供空轨道解析：选B由于首先生成难溶物，后又溶解，说明了又生成了新物质，分析表明应为Cu(NH3)42，A错误、B正确；乙醇不与有关物质反应，但配合物在乙醇中的溶解度小，有蓝色晶体析出，C错误；在Cu(NH3)42的形成过程中NH3分子提供孤电子对，是配体，Cu2有空轨道，D错误。9(1)在BF3分子中，FBF的键角是_，硼原子的杂化轨道类型为_，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构型为_。(2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的立体构型是_；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是_。(3)H可与H2O形成H3O，H3O中氧原子采用_杂化。H3O中HOH键角比H2O中HOH键角大，原因为_。(4)SO的立体构型是_，其中硫原子的杂化轨道类型