分子的立体构型

1 / 12 分子的立体构型 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 选修三第二章第二节 分子的立体构型导学案（第 4 课时） 学习时间 XX XX学年上学期周 【课标要求】知识与技能要求：复习巩固本节知识 【本节重点知识再现】 一、常见分子的空间构型 1.双原子分子都是直线形，如： Hcl、 No、 o2、 N2等。 2.三原子分子有直线形，如 co2、 cS2等；还有 “V” 形，如H2o、 H2S、 So2等。 3.四原子分子有平面三角形，如 BF3、 Bcl3、 cH2o等；有三角锥形，如 NH3、 PH3等；也有 正四面体，如 P4。 4.五原子分子有正四面体，如 cH4、 ccl4等，也有不规则四面体，如 cH3cl、 cH2cl2、 cHcl3。 另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。 二、价层电子对互斥模型 1.理论模型 分子中的价电子对 (包括成键电子对和孤电子对 )，由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远 离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。 2 / 12 2.价电子对之间的斥力 (1)电子对之间的夹角越小，排斥力越大。 (2)由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原 子的吸引，电子云比较 “ 肥大 ” ，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小顺序如下： 孤电子对孤电子对 孤电子对成键电子 成键电子成键电子 (3)由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键 双键 单键。 3.价层电子对互斥模型的两种类型 价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。 (1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致； (2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。 4.用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型 具体步骤： (1)确定中心原子 A 价层电子对数目 中心原子 A的价电子数与配体 X提供共用的电子数之和的一半，即中心原子 A 价层电子对 数目。计算时注意： 3 / 12 氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作中心原子时可认为它提供所有的 6 个价电子。 如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如 Po3 4 中 P 原子价层电子 数应加上 3，而 NH 4 中 N 原子的价层电子数应减去 1。 如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。 (2)确定价层电子对的空间构型 由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构 型与价层电子对数目的关系： 价层电子对数目 23456 价层电子对构型直线形三角形四面体三角双锥八面体 (3)分子空间构型确定 根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如 p47表： 5.价电子对数计算方法 对于 ABm 型分子 (A 为中心原子， B 为配位原子 )，分子的价电子对数可以通过下式确定： n中心原子的价电子数每个配位原子提供的价电子数m2 其 中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，4 / 12 配位原子中卤素原子、氢原子提供 1 个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。先根据价电子对数判断分子的VSEPR 模型，再根据中心原子是否有孤对电子判断分子的立体结构模型。 三、杂化轨道理论的简述 1.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道 (如 2s,2p等 )才能发生杂化，而 1s轨道与 2p轨道由于能量相差 较 大，它是不能发生杂化的。 2.杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对 sp 杂化来说，当键角为 180 时，其排斥力最小，所以 sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对 sp2 杂化来说，当键角为 120 时，其排斥力最小，所以 sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。 3.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数 目相5 / 12 等。 四、 ABm型杂化类型的判断 1.公式 :电子对数 n 12(中心原子的价电子数配位原子的成键电子数 电荷数 ) 2.根据 n 值判断杂化类型 一般有如下规律： 当 n 2， sp杂化； n 3， sp2杂化； n 4， sp3杂化。 例如： So2 n 12(6 0) 3 sp2 杂化 No 3 n 12(51) 3 sp2杂化 NH3 n 12(5 3) 4sp3杂化 注意 当上述公式中电荷数为正值时取 “ ” ，电荷数为负值时取 “ ” 。 当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。 五、配合物 1.配位键是一种特殊的共价键，但形成配位键的共用电子是由一方提供而不是由双方共同提供的。 2.过渡金属原子或离子都有接受孤对电子的空轨道，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。 3.配合物的电离 配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。 6 / 12 如 co(NH3)5clcl2=co(NH3)5cl2 2cl，有三分之一的氯不能电离。 【对点练习】 1用价层电子对互斥理论预测 H2S 和 BF3 的立体结构，两个结论都正确的是 ( ) A直线形；三角锥形 B V 形；三角锥形 c直线形；平面三角形 D V 形；平面三角形 2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 c2H4与 c2H2 3 A、 B、 c 三种物质均是中心原子配位数为 6 的不同配合物，它们的化学式都是 crcl36H2o，但结构不同，颜色不同； A 呈亮绿色； B 呈暗绿色，当 B 与硝酸银溶液反应时，能沉淀出 1/3 的氯元素，而 c 呈紫色。 (1)试写出 B 的结构简式。 (2)B 配合物配离子的空 间形状如何？画出其两种几何异构体的空间结构。 4 (1)某校化学课外活动小组的同学对 AB3型分子或离子的空间构型提出了两种看法，你认为是哪两种？若两个 A B键均是极性键且极性相同，它们分子的极性是怎样的？举例说明。 (2)参照上题，你认为 AB4 型分子或离子的空间构型有几种？若每个 A B 键都是极性键且极性相同。它们分子的极7 / 12 性是怎样的？举例说明。 【学习效果自测】 1.在下列分子中，电子总数最少的是 ( ) o2c coD No 2.在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是 ( ) cH 3c co2D H3o 3.有关甲醛分子的说法正确的是 ( ) 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.在甲醛分子中没有 键 4.cu(NH3)42配离子中，中心离子的配位数为 ( ) 2c 3D 4 5.苯分子 (c6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是 ( ) A.苯分子中的中心原子 c的杂化方法为 sp2B.苯分子内的共价键键角为 120 c.苯分子中的共价键的键长均相等 D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构 6.下列分子的中键角最大的是 ( ) cH2 cH2 7.对 So3的说法正确的是 ( ) A.结构与 NH3相似 B结构与 So2相似 c.结构与 BF3相似 D结8 / 12 构与 P4相似 8.在 So2 分子中，分子的空间结构为 V 形， S 原子采用 sp2杂化，那么 So2的键角 ( ) A.等于 120B 大于 120c. 小于 120D 等于 180 9.三氯化氮 (Ncl3)是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。则下面对于 Ncl3 的描述不正确的是 ( ) A.它是一种极性分子 B.它的挥发性比 PBr3要 大 c.它还可以再以配位键与 cl结合 D.已知 NBr3对光敏感，所以 Ncl3对光也敏感 10.试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的立体构型。 (1)SiF4(正四面体形 ) (2)Bcl3(平面三角形 ) (3)NF3(三角锥形，键角为 102) 【课后作业】 1下列分子中，既没有对称轴，又没有对称面的是 ( ) A cH4B H2oc NH3D cHBrclF 2下列推断正确的是 ( ) A BF3 是 三 角 锥 形 分 子 B NH 4 的 电 子 式 ：HN, HH，离子呈平面形结构 c cH4 分子中的 4 个 c H 键都是氢原子的 1s 轨道与碳原9 / 12 子的 p 轨道形成的 s¬p 键 D cH4 分子中的碳原子以 4 个四面体形轨道分别与 4 个氢原子的 1s轨道重叠，形成 4 个 c H 键 3下列分子中，键角最大的是 ( ) A H2SB H2oc ccl4D NH3 4中心原子采取平面三角形的是 ( ) A NH3B Bcl3c Pcl3D H2o 5下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是( ) A k、 Na、 cl、 No 3 B mg2、 ca2、 So2 4、 oH c Fe2、 Fe3、 H、 No 3D Ba2、 Fe3、 cl、 ScN 6下列离子中的中心原子采取不等性杂化的是 ( ) A H3o B NH 4c Pcl 6D BI 4 7下列各种说法中正确的是 ( ) A极性键只能形成极性分子 B co2中碳原子是 sp2杂化 c形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤对电子 D共价键形成的条件是成键原子必须有未成对电子 8下列关于原子轨道的说法正确的是 ( ) A凡中心原子采取 sp3 杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体 10 / 12 B cH4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 c sp3 杂化轨道是由同一原子中能量相近的 s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道 D凡 AB3 型的共价化合物，其中心原子 A 均采取 sp3 杂化轨道成键 9乙炔分子中的碳原子采取的杂化轨道是 ( ) A sp杂化 B sp2杂化杂化 D无法确定 10 H2S分子中共价键键角接近 90 ，说明分子的空间立体结构为 _； co2 分子中的共价键键角为 180 ，说明分子的空间立体结构为 _； NH3 分子中共价键键角为107 ，说明分子的空间立体结构为 _。 11在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生 sp3杂化生成 4 个 _，生成的 4 个杂化轨道中，只有 _个含有未成对电子，所以只能与 _个氢原子形成共价键，又因为 4 个 sp3杂化轨道有一个有 _，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。 疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来） _ _11 / 12 _ 选修三第二章第二节 分子的立体构型导学案（第 4 课时） 【对点练习】 1 答案 D2 答案 B3 答案 (1)cr(H2o)4cl2cl2H2o (2)八面体， B 的配离子 cr(H2o)4cl2的几何异构体： 4答案 (1) 平面正三角形，如 BF3、 So3、 No 3、 co2 3 等，这类分子或离子是非极性的。 三角锥形，如 NH3、 Ncl3、 Pcl3、 PH3、 So2 3、 clo 3等，这类分子或离子是极性的。 (2) 正四面体构型，如