第二节 共价键与分子的空间构型.doc

（） 集各地最新资料精华 按“教材目录、知识体系”编排 第二节 共价键与分子的空间构型第1课时 高考资源网【学习目标】1理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型2学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型过程与方法【重点难点】理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型【学习内容】【新知学习】w.w.w.zxxk.c.o.m阅读教材p40内容，写出下列分子的空间构型，并思考这些分子为什么具有不同的空间构型。甲烷分子呈 、氨分子呈 、苯环呈 一、一些典型分子的空间构型（一）甲烷分子的形成及立体构型研究证实，甲烷(CH4)分子中的四个CH键的键角均为 ，从而形成非常规则的 构型。原子之间若要形成共价键，它们的价电子中应当有 。碳原子的价电子排布为 ，若碳原子与氢原子结合，则应形成 ；即使碳原子的一个2s电子受外界条件影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个 ，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的 。【阅读教材41页】了解杂化原子轨道的定义及甲烷分子的正四面体构型的形成1杂化原子轨道： 在 下，原子内部 的原子轨道 的过程叫做 ，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。2甲烷分子的轨道的形成过程形成甲烷分子时，中心原子的 和 四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条 轨道，这些 轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，sp型杂化轨道除了 外，还有 和 ，一个s轨道与两个p轨道杂化形成的原子轨道称 ，由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的原子轨道称 【思考与交流】（1）原子轨道为什么可以进行杂化？（2）轨道杂化后在数目、形状、能量上是否发生变化？（3）轨道杂化的结果是什么？3常见的SP杂化过程 （1）sp3杂化（2）SP杂化：一个s轨道和一个P轨道杂化可形成两个sp杂化轨道，这种杂化称为sp1杂化.w.w.zxxk.c.o.m用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况（3）sp2杂化用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况（二）课堂探究我们上节课已经学习到，如果知道了原子的杂化方式就可以预测一些简单分子的空间构型，反过来，若我们知道了分子的空间构型，那么也可以推知原子的杂化方式。问题组1：CH2=CH2中CH键之间的夹角是多少？推测C采用什么方式杂化？画出杂化前后C的价电子的轨道表示式。各个杂化轨道分别与哪些轨道重叠成键？形成了什么类型的键？未杂化的轨道中是否有单电子？形成了什么类型的键？总结：CH2=CH2中CH之间的夹角 ，乙烯分子中碳原子用一个 轨道和两个 轨道进行 杂化，得到三个完全相同的杂化轨道。形成乙烯分子时，两个碳原子用 轨道上的单电子相互配对，形成一个 键，每个碳原子的另外 分别与两个氢原子的 轨道上的电子配对形成共价键；每个碳原子剩下的一个未参与杂化的 轨道上的未成对电子相互配对形成一个 键。请同学们用相同的方法探究一下HCCH的形成及杂化方式。问题组2： HCCH中CH与CC键之间的夹角是多少？ 推测C采用什么方式杂化？ 各个杂化轨道分别与哪些轨道重叠成键？形成了什么类型的键？ 未杂化的轨道中是否有单电子？形成了什么类型的键？sp2杂化轨道是否在同一个平面？由此可推知C和与它成键的2个H是否在同一个平面上？两部分CH2是否可以以C=C为轴任意扭转？总结：在乙烯中6个原子在同一 上；在乙炔中4个原子在同一 上。苯的空间构型探究问题组3 在苯环当中碳碳键的键角是多少？C采用什么杂化方式？ 杂化的轨道形成了哪些键？6个C和6个H是否在同一平面上？ 6个C的未参与杂化的P轨道在空间上是什么关系？我们已经知道苯不能使酸性KmnO4褪色，说明是否含C=C？那么这6个P轨道中的单电子形成了什么键？总结：苯 使酸性KMnO4褪色，说明（是否） 含双键。碳碳键角 ，C采用 杂化。由此形成的三个 杂化轨道在同一平面内。三个 分别与两个碳原子、一个氢原子形成键。同时每个碳原子还有一个未参加杂化的 ，他们均有一个未成对电子。这些 轨道垂直于 ，相互平行，以 方式相互重叠，形成一个多电子的 键。苯的12个原子都在同一个 上。5.【总结评价】w.w.w.zxxk.c.o.m应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。化学式杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CH4C2H4BF3CH2OC2H2【交流研讨】N的价电子排布为2S22P3,3个P轨道各有一个未成对电子，可分别与一个H成键，那么，由于3个2P轨道相互垂直，所形成的N-H键的夹角也应该是90。但是我们都知道真实的键角是107.3，这是为什么呢？为了解决这一个问题，我们需要引入一个新的理论价电子互斥理论问题组4：说明BeCl2、BF3、CCl4哪些是中心原子、哪些是配为原子？计算价电子对的公式是什么？要注意什么问题？当价电子对数分别是1、2、3时，所对应的价电子对的空间构型分别是什么？中心原子的杂化方式各是什么？价电子对数和中心原子的杂化方式有什么关系？计算BeCl2、BF3、CCl4的价电子对数、价电子对的空间构型、中心原子的杂化方式、分子的空间构型。对于这些分子价电子对的空间构型和分子的空间构型有什么关系？计算NH3、H2O的价电子对数、价电子对的空间构型、中心原子的杂化方式、分子的空间构型。价电子对的空间构型和分子的空间构型一定相同么？为什么这两种分子价电子对的空间构型和分子的空间构型产生了差异？判断分子空间构型的一般步骤是什么？6.价层电子对互斥理论（1）基本观点：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。例如，价电子对数目分别为2、3、4时，价电子对的几何分布分别呈直线型、平面三角形、正四面体构型。 对于ABm型的分子（A是中心原子，B是配位原子。在CH4中，C是中心原子，H是配位原子），分子的价电子对数可以用下式确定：n= 中心原子的价电子对数+每个配位原子提供的价电子对数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，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。如果分子中存在孤电子对，由于孤电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。练习：用价电子对互斥理论分析氨分子的空间构型和杂化方式。在形成氨分子时，氮原子的 和 原子轨道也发生了 杂化，生成四个 杂化轨道。在所生成的四个Sp3杂化轨道中，有三个轨道各含有一个未成对电子，可分别与一个氢原子的1s电子形成一个 键，另一个sp3杂化轨道中已有两个电子(孤对电子)，不能再与氢原子形成键了。所以，一个氮原子只能与三个氢原子结合，形成氨分子。由于孤电子对的斥力作用较强，所以使得NH3的键角为 ，小于CH4的109.5。所以，氨气分子中的键角与甲烷不同。用价电子对互斥理论分析BeCl2和BF3的空间构型和杂化方式。(2)、空间构型：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下： ABn立体结构范例n=2n=3n=4 另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。(3)、常见多原子分子的立体结构。化学式中心原子含有孤对电子对数中心原子结合的原子数空间构型H2SNH2-BF3CHCl3SiF4(4)SP杂化轨道和简单分子几何构型的关系：杂化方式SPSP2SP3SP3不等性杂化轨道夹角 中心原子位置A，BAAAAA中心原子孤对电子数分子几何构型实例BeCl2HgCl2BF3CH4SiCl4NH3PH3H2OH2SHCl课堂练习1、对SO2与CO2说法正确的是( ) A都是直线形结构 B中心原子都采取sp杂化轨道CS原子和C原子上都没有孤对电子D SO2为V形结构， CO2为直线形结构2、氨气分子空间构型是三角锥形，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型杂化，而CH4是sp3型杂化。BNH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。CNH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。3、在乙烯分子中有5个键、一个键，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CC-H之间是sp2形成的键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的键DC-C之间是sp2形成的键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的键4、苯分子不能使酸性高锰酸钾褪色的原因是 （ ）A分子中不存在键 B分子中存在6电子大键，结构稳定C分子是平面结构 D分子中只存在键5、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是 A、CO2 B、H2S C、PCl3 D、SiCl46、下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是A、CO2 B、PCl3 C、CCl4 D、NO27、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是A、C原子的四个杂化轨道的能量一样B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据8、下列对sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是A、 sp杂化轨道的夹角最大B、 sp2杂化轨道的夹角最大C、 sp3杂化轨道的夹角最大D、 sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角相等9、乙烯分子中含有4个CH和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是A 、每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道B 、每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道C 、每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道D 、每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道10、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子的是 A、XeO4 B、BeCl2 C、CH4 D、PCl311、下列分子中心原子是sp2杂化的是A 、 PBr3 B、 CH4 C、 BF3 D、 H2O12、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几何构型都是正四面体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近的新轨道D 、凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键13下列分子中键角不是1200的是（ ）AC2H2 BC6H6 CBF3 DNH314、为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型价层电子对