人教版选修3第2章第2节分子的立体构型第2课时学案.doc

第2课时杂化轨道理论、配合物理论学习目标：1.了解杂化轨道理论的基本内容。2.能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型。(重点)3.了解配位键的特点及配合物理论，能说明简单配合物的成键情况。(难点)自 主 预 习探 新 知1杂化轨道理论简介轨道的杂化与杂化轨道：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1个p轨道1个s轨道2个p轨道1个s轨道3个p轨道杂化轨道的数目2343杂化轨道类型与分子立体构型的关系杂化类型spsp2sp3杂化轨道间的夹体构型名称直线形平面三角形正四面体实例co2bf3ch4微点拨：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。4配合物理论简介(1)配位键概念：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而形成的共价键，即“电子对给予接受键”，是一类特殊的共价键。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，叫作给予体；b是接受孤电子对的原子，叫作接受体。(2)配位化合物定义：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。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，试管中首先出现深蓝色沉淀，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)22nhcu(oh)24nh3=cu(nh3)422ohcu(nh3)42soh2ocu(nh3)4so4h2o溶液颜色变红fe33scn= fe(scn)3基础自测1判断对错(对的在括号内打，错的在括号内打)(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)同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化()(3)形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对()(4)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子()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。3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aa.二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，硅酸钠和水都不是配合物，所以与配合物的形成无关，故a选；b.银离子和氨水反应生成氢氧化银沉淀，氢氧化银能和氨水反应生成银氨配合物，所以与配合物的形成有关，故b不选；c.铁离子和硫氰化钾溶液反应生成硫氰化铁配合物，所以与配合物的形成有关，故c不选；d. 铜离子和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜和氨水反应生成铜氨络合物，所以与配合物的形成有关，故d不选。故选a。合 作 探 究攻 重 难杂化轨道类型的判断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发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。双原子分子中，不存在杂化过程。例如sp杂化、sp2杂化的过程如下：思考交流1观察上述杂化过程，分析原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？【提示】杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。s轨道与p轨道的能量不同，杂化后，形成的一组杂化轨道能量相同。22s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？【提示】不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级，能量相差较大。3用杂化轨道理论解释nh3、h2o的立体构型。【提示】nh3分子中n原子的价电子排布式为2s22p3。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与h原子的1s轨道形成共价键，另1个杂化轨道中是成对电子，不与h原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于孤电子对的排斥作用，使3个nh键的键角变小，成为三角锥形的立体构型。h2o分子中o原子的价电子排布式为2s22p4。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与h原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道是成对电子，不与h原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于2对孤电子对的排斥作用，使2个oh键的键角变得更小，成为v形的立体构型。(1)轨道的杂化过程激发杂化轨道重叠杂化轨道。如碳原子的sp3杂化过程为：(2)杂化轨道的特点原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。杂化轨道的能量相同。参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。杂化改变了原子轨道的形状、方向，杂化使原子的成键能力增强。杂化轨道所形成的化学键全部为键。(3)杂化轨道类型的判断根据杂化轨道数判断：杂化轨道数中心原子上的孤电子对数中心原子结合的原子数，由杂化轨道数可判断杂化类型。代表物杂化轨道数杂化轨道类型co2022spch2o033sp2ch4044sp3so2123sp2nh3134sp3h2o224sp3根据中心原子的价层电子对数判断：2个价层电子对为sp杂化，3个价层电子对为sp2杂化，4个价层电子对为sp3杂化。根据分子或离子的立体结构判断：直线形为sp杂化，平面三角形为sp2杂化，四面体为sp3杂化。(4)杂化轨道类型与分子立体构型的关系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。vsepr模型和杂化轨道的立体构型是一致的，略去vsepr模型中的孤电子对，就是分子(或离子)的立体构型。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)sp杂化和sp3杂化的两种形式中，原子还有未参与杂化的p轨道，可用于形成键，而杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对越多，键角越小。例如，nh3中的氮原子与ch4中的碳原子均为sp3杂化，但是键角分别为107和10928。对点训练1下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()bf3ch2=ch2chchnh3ch4abcdasp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形杂化轨道，bf3为平面三角形且bf键夹角为120；c2h4中c原子为sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成键；同相似；乙炔中的c原子为sp杂化；nh3中的n原子为sp3杂化；ch4中的c原子为sp3杂化。配合物理论简介向zncl2溶液中逐滴加入氨水至过量，最终会生成zn(nh3)4cl2。思考交流1配合物zn(nh3)4cl2的中心原子、配体、配位数分别是什么？【提示】(1)zn、nh3、4。2请描述过程中产生的实验现象？【提示】溶液先变浑浊，生成白色沉淀，后沉淀溶解，溶液变澄清。(1)配合物的组成配合物cu(nh3)4so4的组成如下图表示。中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。a阴离子：如x(卤素离子)、oh、scn、cn、rcoo、po等。b分子：如h2o、nh3、co、醇、胺、醚等。 c原子：常为a、a、a族元素的原子。配位数：直接同中心原子配位的原子或离子的数目叫中心原子的配位数。如fe(cn)64中fe2的配位数为6，cu(nh3)4cl2中cu2的配位数为4。配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如co(nh3)5cln中，中心离子为co3，n2。(2)形成配合物的条件配体有孤电子对；中心原子有空轨道。(3)配合物的稳定性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。(4)配合物形成时性质的改变 颜色的改变，如fe(scn)3的形成； 溶解度的改变，如agclag(nh3)2。对点训练2(1)在ni(nh3)62中ni2与nh3之间形成的化学键称为_，提供孤电子对的成键原子是_。(2)caf2难溶于水，但可溶于含al3的溶液中，原因是_(用离子方程式表示，已知alf在溶液中可稳定存在)。(3)配合物cr(h2o)63中，与cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。 【导学号：79652082】解析(1)ni2与nh3之间形成共价键时ni2提供空轨道，n提供孤电子对，形成配位键。(2)caf2中存在沉淀溶解平衡：caf2(s)ca2(aq)2f(aq)，溶液中的f与al3形成配位离子alf，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解。(3)h2o分子中的o原子有孤对电子，能与cr3形成配位键。答案(1)配位键n(2)3caf2al3=3ca2alf(3)o形成配合物后，物质的性质会发生一定的变化，主要有三个方面的变化：(1)一些难溶于水的金属化合物形成配合物后，易溶解；(2)当简单离子形成配合物时颜色会发生改变，利用此性质可检验离子的存在；(3)形成配合物后，物质的稳定性增强。当 堂 达 标固 双 基1下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是()c6h6c2h2c2h4c3h8co2becl2so3bf3abcdc苯分子的碳原子采取sp2杂化；乙炔分子中的碳原子采取sp杂化；乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化；丙烷分子中的碳原子类似于甲烷中的碳原子，采取sp3杂化；co2分子中碳原子采取sp杂化；氯化铍分子中铍原子采取sp杂化；三氧化硫分子中s原子采取sp2杂化；三氟化硼分子中的b原子采取sp2杂化。2在brchchbr分子中，cbr键采用的成键轨道是() 【导学号：79652083】asppbsp2scsp2pdsp3pc分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。3下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是 ()h2onh3fcncoabcdd配体是含有孤电子对的阴离子或分子，这几种微粒的结构中都含有孤电子对。4在nh中存在4个nh共价键，则下列说法正确的是() 【导学号：79652084】a4个共价键的键长完全相同b4个共价键的键长完全不同c原来的三个nh的键长完全相同，但与由配位键形成的nh键不同d4个nh键的键长相同，但键能不同anh中存在4个nh共价键，其中一个是配位键，这4个共价键采用的是sp3杂化，键长和键能完全相同。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： 【导学号：79652085】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