高中化学 2.2《分子的立体结构》课件 新人教版选修3.ppt

第二节分子的立体构型 填表 1 认识共价分子结构的多样性和复杂性 2 能根据价层电子对互斥理论和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 重点 难点 3 能说明简单配合物的成键情况 三原子分子三原子分子的立体构型有 形 如 和v形 如 两种 四原子分子四原子分子主要有 两种立体构型 例如甲醛分子呈 形 键角约为 氨分子呈 形 键角 另外白磷分子呈 形 键角 笃学一形形色色的分子 1 2 直线 co2 h2o 平面三角形 三角锥形 平面三角 120 三角锥 107 3 正四面体 60 五原子分子五原子分子常见的空间构型为 形 如常见的 和 键角都是 3 正四面体 ch4 ccl4 109 28 价层电子对理论认为 分子的立体构型是 相互排斥的结果 价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对 包括 和 键电子对数可由 确定 由价层电子对的相互排斥 得到 的vsepr模型 然后 略去vsepr模型中的中心原子上的 便可得到 笃学二价层电子对互斥理论 1 价层电子对 键电子对 中心原子上的孤电子对 分子式 2 中心原 子的价电子数 与中心原子结合的原子数 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 3 含有孤电子对 孤电 子对 分子的立体构型 概念 在外界条件影响下 原子内部能量 的原子轨道重新组合的过程叫 组合后形成的一组新的原子轨道 叫做杂化原子轨道 简称杂化轨道 杂化轨道的类型 1 sp杂化 笃学三杂化轨道理论简介 1 接近 轨道的杂化 2 s轨道 p轨道 180 s轨道 两个p轨道 120 平面三角形 一个s轨道 三个p轨道 109 28 四面体形 配位键 1 概念 由一个原子 提供而跟另一个原子形成的共价键 即 电子对给予 接受键 是一类特殊的 2 表示配位键可以用 来表示 其中a是 孤电子对的原子 叫做给予体 b是 电子对的原子 叫做接受体 配位化合物 1 概念 与某些 称为 以 结合形成的化合物 简称配合物 笃学四配合物理论简介 1 2 共用电子对 单方面 共价键 a b 接受 金属离子 或原子 分子 或离子 配体 配位键 提供 2 配合物的形成举例 蓝色沉淀 溶解 深蓝色晶体 变红 常见分子的空间构型是怎样的 提示 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 慎思1 几种分子或离子的中心原子上的孤电子对数提示s6221n5 1 4410c4 2 6320 慎思2 杂化轨道与共价键的类型的关系是怎样的 提示杂化轨道只能用于形成 键或者用来容纳未参与成键的孤对电子 不能形成 键 未参与杂化的p轨道可用于形成 键 慎思3 用杂化轨道理论分析ch4的中心原子的杂化类型 提示在形成ch4分子时 碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂 形成四个能量相等的sp3杂化轨道 四个sp3杂化轨道分别与四个h原子的1s轨道重叠成键形成甲烷分子 所以四个c h是等同的 可表示为 慎思4 用杂化轨道理论分析nh3呈三角锥形的原因 提示nh3分子中的n原子价电子排布图为 1个2s轨道与3个2p轨道杂化后 形成4个sp3杂化轨道 其中3个杂化轨道中是单电子 分别与3个h原子形成 键 一个杂化轨道中是成对电子 不形成共价键 sp3杂化轨道应为正四面体构型 但由于孤电子对不形成化学键 故nh3分子为三角锥形 慎思5 在四水合铜离子中 铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的 该化学键如何表示 提示在四水合铜离子中 铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子 铜离子接受水分子的孤电子对形成的 该离子可表示为 慎思6 配制银氨溶液时 向agno3溶液中滴加氨水 先生成白色沉淀 后沉淀逐渐溶解 为什么 提示因为氨水呈弱碱性 滴入agno3溶液中 会形成agoh白色沉淀 继续滴加氨水时 nh3分子与ag 形成 ag nh3 2 配合离子 配合离子很稳定 会使agoh逐渐溶解 反应过程如下ag nh3 h2o agoh nh4 agoh 2nh3 ag nh3 2 oh 慎思7 价层电子对互斥理论可以用来预测分子的构型 在应用该理论时应把握住以下几个要点 在axm型分子中 中心原子a的周围配置的原子或原子团的几何构型 主要决定于中心原子价电子层中电子对 包括成键电子对和未成键的孤对电子对 的互相排斥作用 分子的几何构型总是采取电子对相互排斥作用最小的那种结构 要点一 分子结构与价层电子对互斥理论之间的关系 1 在axm型分子中 a与x之间通过两对或三对电子 即通过双键或三键 结合而成 则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一个电子对 价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律 孤对 孤对 孤对 键对 键对 键对 中心原子的价层电子对数目和空间构型的关系为 2 3 4 价层电子对互斥理论对几种分子或离子的立体构型的推测 5 用价层电子对互斥理论推测下列分子的空间构型 becl2 nh3 h2o pcl3解析 中心原子be的价电子都参与成键 所以可以根据中心原子的周围原子数来判断为直线形 中心原子有孤对电子 孤对电子也要占据中心原子周围的空间 所以 为三角锥形 为v形 为三角锥形 答案 直线形 三角锥形 v形 三角锥形 例1 下列分子或离子的空间构型为平面三角形的是a no3 b nh3c h3o d co2答案a 体验1 价层电子对互斥模型及原子的杂化轨道理论的建立都是为了解释分子的立体构型 所以必须要会利用这两种理论去解释某些分子 离子的空间立体结构 用价层电子对互斥理论来判断分子的立体构型的一般规律是 1 判断中心原子的孤对电子数 2 找出与中心原子相连的原子个数 即共价 键数 3 若二者相加等于2 那么中心原子采用sp杂化 vsepr模型为直线形 分子空间构型为直线形 二者相加等于3 那么中心原子采用sp2杂化 vsepr模型为平面三角形 分子空间构型可能为v形或平面三角形 二者相加等于4 那么中心原子采用sp3杂化 vsepr模型为四面体形 分子空间构型可能为v形 三角锥形或正四面体形 要点二 分子的立体构型与价层电子对互斥理论及原子的杂化轨道的理论的关系 1 vsepr模型与中心原子的杂化轨道类型 2 根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断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 三角锥形sp2杂化d 三角锥形sp3杂化解析判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤对电子数以及与中心原子相连的原子个数 在nf3分子中n原子的孤对电子数为1 与其相连的原子数为3 所以根据价层电子互斥理论分子构型为三角锥形 进而可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化 类似nh3 答案d 例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解析题中a选项co2为sp杂化 so2为sp2杂化 故二者不相同 a项不正确 b选项中ch4为sp3杂化 nh3为sp3杂化 二者相同 故b项正确 c选项中becl2为sp杂化 bf3为sp2杂化 不合题意 d选项中c2h4为sp2杂化 c2h2为sp杂化 二者不相同 故d项不正确 答案b 体验2 配位键的特点 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 给予体有孤对电子 接受体有空轨道 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 配位键的形成对分子构型的影响若分子中含有孤对电子 则容易与含有空轨道的原子或离子形成配位键 随着配位键的形成 相应的分子空间构型也发生变化 要点三 配位键及配合物的组成 1 2 1 由于中心原子 abn型分子 上的孤对电子也占据原子周围的空间 并参与相互排斥 这就使得价层电子对 包括 键和孤对电子 的空间构型与分子 原子的空间排布 的空间构型不同 但是判断分子的空间构型必须根据价层电子对的空间构型 如在h2o分子中有两个 键和2对孤对电子 由于排斥作用使这四对价层电子对呈四面体形排布 因此水分子中两个h与o的空间结构为 v 形 即水分子的空间结构为 v 形 2 当孤对电子形成配位键时 价层电子对的空间构型没变化 但由于使原子数增多 故分子 或离子 的结构也相应的变化 如h3o 中由于多一个h 使h3o 的空间构型呈三角锥形而与h2o的构型不同 配合物的组成配合物是由内界和外界组成的 内界是由中心离子和配位体组成的 如右图所示配合物的内界是以配位键形成的 一般不电离 而内界和外界之间是通过离子键相结合的 可以完全电离 3 有两种络合物 a cocl3 5nh3 h2ob cocl3 5nh3 h2o试根据下面的实验结果 确定它们的络离子 中心离子和配位体 1 a和b的水溶液呈微酸性 向其中加入强碱并加热至沸腾 有nh3放出 同时有co2o3的沉淀 2 向a和b的溶液中 加入agno3后均有agcl沉淀 3 沉淀过滤后 再加agno3均无变化 但加热至沸腾 b溶液又有agcl沉淀生成 其沉淀量为原来b溶液的一半 例3 解析根据实验 1 可知两种物质络离子被破坏 而放出nh3 根据 2 可知 cl 为外界 加agno3后有沉淀析出 由 3 可知 a再滴加agno3 加热前后无变化 证明cl 全是外界 而b再滴加agno3加热后 沉淀量为原来的一半 证明由2个cl 在外界 1个cl 在内界 所以a co nh3 5 h2o cl3b co nh3 5cl cl2 h2o答案a co nh3 5 h2o cl3 络离子为 co nh3 5 h2o 3 中心离子为co3 配位体nh3 h2ob co nh3 5cl cl2 h2o 络离子为 co nh3 5cl 2 中心离子为co3 配位体nh3 cl 配合物中外界离子能电离出来 而内界离子不能电离出来 通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数 从而可以确定其络离子 中心离子和配位体 向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水 先生成难溶物 继续滴加氨水 难溶物溶解 得到深蓝色透明溶液 下列对此现象的说法正确的是 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 生成深蓝色的配离子 cu nh3 2 2 c cu nh3 4 2 的空间构型为正四面体形d 在 cu nh3 4 2 配离子中 cu2 给出孤电子对 nh3提供空轨道 体验3 解析答案c 如何判断分子 离子 的空间构型判断分子或离子空间构型的方法有很多 归纳如下 1 用vsepr理论判断 2 用键角判断 分子的空间构型和键角的关系如下表所示 探究原理 实验探究四分子 离子 空间构型的判断 3 根据等电子原理判断通常情况下 等电子体的空间构型相同 如so2与o3均为v形 ch4与nh4 均为正四面体形 常见的等电子体及其空间构型如下表所示 4 根据杂化轨道类型判断由于杂化轨道类型不同 杂化轨道间的夹角也不相同 其成键时键角也就不相同 故杂化轨道类型与分子空间构型有关 如下表所示 指出下列分子或离子中的杂化轨道类型及分子或离子的路易斯结构式 1 co2中的c