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

第二节 分子的立体构型第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介1.知道杂化轨道理论的基本内容，能根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型。2能正确叙述配位键的概念及其形成条件，会分析配位化合物的形成及应用。3熟知几种常见的配离子：cu(h2o)42、cu(nh3)42、fe(scn)n(3n)、ag(nh3)2等的颜色及性质。杂化轨道理论简介学生用书p241用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成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ch4分子，所以四个ch键是等同的。可表示为2杂化轨道的类型与分子构型的关系(1)sp杂化sp杂化轨道是由一个s轨道和一个p轨道杂化而得，杂化轨道间的夹角为180，呈直线形，如becl2分子。(2)sp2杂化sp2杂化轨道是由一个s轨道和两个p轨道杂化而得，杂化轨道间的夹角为120，呈平面三角形，如bf3分子。(3)sp3杂化sp3杂化轨道是由一个s轨道和三个p轨道杂化而得，杂化轨道间的夹角为10928，立体构型为正四面体形，如ch4分子。(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。(2)只有能量相近的轨道才能杂化(ns，np)。(3)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。(4)杂化过程中，轨道的形状发生变化。(5)杂化轨道的形状相同，能量相等。(6)杂化轨道之间要满足最小排斥原理。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。()(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。()(3)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形。()(4)凡ab3型的共价化合物，其中心原子a均采用sp3杂化轨道成键。()答案：(1)(2)(3)(4)2下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是()abc d解析：选a。sp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形，bf3为平面三角形且bf键夹角为120；c2h4中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道重叠形成键；与相似；乙炔中的碳原子为sp杂化，未杂化的2p轨道重叠形成键；nh3中的氮原子为sp3杂化；ch4中的碳原子为sp3杂化。1杂化类型的判断方法(1)根据杂化轨道数目判断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，而两个原子之间只能形成一个键，故有下列关系：杂化轨道数目价层电子对数目键电子对数目中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。杂化轨道数目234杂化类型spsp2sp3(2)根据杂化轨道的空间分布构型判断若杂化轨道在空间的分布为正四面体，则分子的中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。(3)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，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180，则分子的中心原子发生sp杂化。2杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型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。下面为几种常见分子的杂化类型、vsepr模型与分子构型的对应关系。co2ch2och4so2nh3h2o价层电子对数234344杂化轨道数234344杂化类型spsp2sp3sp2sp3sp3杂化轨道立体构型直线形平面三角形正四面体形平面三角形四面体形四面体形vsepr模型直线形平面三角形正四面体形平面三角形四面体形四面体形分子构型直线形平面三角形正四面体形v形三角锥形v形sp杂化和sp2杂化这两种形式中，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。指出下列分子中，中心原子可能采取的杂化轨道类型，并预测分子的立体构型。(1)becl2：_(2)pcl3：_(3)bcl3：_(4)cs2：_(5)scl2：_解析微粒键电子对数中心原子孤电子对数价层电子对数vsepr模型杂化轨道类型分子立体构型becl22(221)02直线形sp直线形pcl33(531)14四面体形sp3三角锥形bcl33(331)03平面三角形sp2平面三角形cs22(422)02直线形sp直线形scl22(621)24四面体形sp3v形答案(1)sp，直线形(2)sp3，三角锥形(3)sp2，平面三角形(4)sp，直线形(5)sp3，v形如何确定杂化轨道类型可以先确定分子或离子的vsepr模型，然后确定中心原子的杂化轨道类型。此类问题也可以通过与熟悉的物质快速对比得出结论，如cs2与co2类似，pcl3与nh3类似，h2s与h2o类似等。 杂化轨道类型及概念判断1下列说法正确的是()apcl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化的结果bsp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道c中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形或三角锥形或v形dab3型分子的立体构型必为平面三角形解析：选c。pcl3分子的中心原子磷的价层电子对数键电子对数孤电子对数34，因此pcl3分子中磷原子采取sp3杂化，a项错误。sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道，b项错误。一般采取sp3杂化的分子，其立体构型呈四面体形，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则分子的立体构型会发生变化，如nh3、pcl3分子呈三角锥形，h2o分子呈v形，c项正确，d项错误。2有关杂化轨道的说法不正确的是()a杂化前后的轨道数目不变，但轨道的形状发生了改变bsp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为10928、120、180c四面体形、三角锥形、v形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释d杂化轨道全部参与形成化学键解析：选d。杂化轨道用于形成键或容纳未参与成键的孤电子对。杂化轨道与分子构型3根据价层电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断nf3分子的立体构型和中心原子的杂化方式分别为()a直线形sp杂化b平面三角形sp2杂化c三角锥形sp2杂化d三角锥形sp3杂化解析：选d。判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在nf3分子中n原子的孤电子对数为1，与其相连的原子数为3，所以根据价层电子对互斥理论判断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。4如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键之间的夹角_(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键之间的夹角小于120。答案：(1)sp2杂化甲醛分子的立体构型为平面三角形(2)(3)碳氧双键中存在键，它对ch键的排斥作用较强配合物理论简介学生用书p261配位键(1)概念：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键，即“电子对给予接受键”，是一类特殊的共价键。例如：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。(2)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，b是接受孤电子对的原子。例如：。2配位化合物(1)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。(2)写出生成下列配合物的反应方程式：cu(h2o)4cl2：cucl24h2o=cu(h2o)4cl2；fe(scn)3：fe33scn=fe(scn)3。(3)配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。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，另一方有孤电子对。()(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指出下列各配合物中的配离子、中心离子、配体、配位数及配位原子。(1)k2cu(cn)4：_。(2)k2naco(cno)6：_。(3)k2pt(nh3)2(oh)2cl2：_。答案：(1)配离子为cu(cn)42，中心离子为cu2，配体为cn，配位数为4，配位原子为c(2)配离子为co(cno)63，中心离子为co3，配体为cno，配位数为6，配位原子为o(3)配离子为pt(nh3)2(oh)2cl22，中心离子为pt2，配体为nh3、oh、cl，配位数为6，配位原子为n、o、cl1配合物的组成一般中心原子(或离子)的配位数为2、4、6。2形成配合物的条件(1)配体有孤电子对；(2)中心原子有空轨道。3配合物的形成对物质性质的影响(1)溶解性的影响：一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶于含过量cl、br、i、cn和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。如银氨溶液的制备原理：agnh3h2o=agohnh，agoh2nh3h2o=ag(nh3)2oh2h2o；agcl溶于氨水：agcl2nh3h2o=ag(nh3)2cl2h2o。(2)颜色的改变：当简单离子形成配离子时，颜色常发生变化，根据颜色的变化可以判断是否有配离子生成。如fe3与scn在溶液中可生成配位数为16的配离子，这种配离子的颜色是血红色的，反应的离子方程式如下：fe3nscn=fe(scn)n3n(n16)。(3)稳定性增强：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。如血红素中的fe2与co分子形成的配位键比fe2与o2分子形成的配位键强，因此血红素中的fe2与co分子结合后，就很难再与o2分子结合，使血红蛋白失去输送o2的功能，从而导致人体co中毒。不是所有的配合物都具有颜色。如ag(nh3)2oh溶液无色，而fe(scn)3溶液呈血红色。4配位键与共价键的关系(1)形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。(2)配位键与普通共价键的实质相同。它们都被成键原子双方共用，如在nh中有三个普通共价键、一个配位键，但四者是完全相同的。(3)同普通共价键一样，配位键可以存在于分子中如ni(co)4，也可以存在于离子中(如nh)。5配合物内界中共价键数目的判断若配体为单核离子如cl等，可以不予计入，若为分子，需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原子与配体形成的配位键，这也是键。例如：配合物co(nh3)4cl2cl的共价键数为344218。(1)zn的氯化物与氨水反应可形成配合物zn(nh3)4cl2，1 mol该配合物中含有键的数目为_。(2)关于配合物zn(nh3)4cl2的说法正确的是_。a配位数为6b配体为nh3和clczn(nh3)42为内界dzn2和nh3以离子键结合解析(1)zn(nh3)4cl2中zn(nh3)42与cl形成离子键，而1个zn(nh3)42中含有4个nzn键(配位键)和12个nh键，共16个键，故1 mol该配合物中含有16 mol 键，即16na。(2)zn2的配位原子个数是4，所以其配位数是4，故a错误；该配合物中氮原子提供孤电子对，所以nh3是配体，故b错误；zn(nh3)4cl2中外界是cl，内界是zn(nh3)42，故c正确；该配合物中，锌离子提供空轨道，氮原子提供孤电子对，所以zn2和nh3以配位键结合，属于特殊共价键，不属于离子键，故d错误。答案(1)16na(2)c含1 mol zn(nh3)4cl2的溶液与足量agno3溶液反应，得agcl沉淀的物质的量为_mol，若1 molzn(nh3)3clcl与足量agno3溶液反应，将产生_mol agcl沉淀。解析：只有外界的cl才能与ag反应生成agcl沉淀，故分别为2 mol、1 mol。答案：21配位键的形成与判断1若x、y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是()ax、y只能均是分子bx、y只能均是离子c若x提供空轨道，则y至少要提供一对孤电子对d若x提供空轨道，则配位键表示为xy解析：选c。形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一种是离子，但必须是一种微粒提供空轨道、一种微粒提供孤电子对，a、b项错误，c项正确；配位键中箭头应指向提供空轨道的x，d项错误。2下列不能形成配位键的组合是()aag、nh3bbf3、nh3cco3、co dag、h解析：选d。形成配位键的条件：一方有孤电子对，另一方有空轨道，d选项中，ag和h中都只有空轨道而没有孤电子对。配合物的性质与判断3下列关于cr(h2o)4br2br2h2o的说法正确的是()a配体为水分子，外界为brb中心离子的配位数为6c中心离子采取sp3杂化d中心离子的化合价为2解析：选b。cr(h2o)4br2br2h2o中内界为cr(h2o)4br2，cr3为中心离子，配体为h2o、br，配位数为6，外界为br，cr3提供的空轨道数为6，中心离子未采取sp3杂化。4(2017遵义高二检测)co(nh3)5brso4可形成两种钴的配合物，p：co(nh3)5brso4，q：co(so4)(nh3)5br，向p、q的溶液中分别加入bacl2溶液后，下列有关说法错误的是()aq溶液中会产生白色沉淀bp溶液中会产生白色沉淀cq中so是配体dp、q的配位数均是6解析：选a。由p、q的分子式知p的外界是so，q的外界是br，在溶液中前者能电离出大量的so而后者不能，故q溶液中不能产生白色沉淀。5用过量的agno3溶液处理含0.01 mol氯化铬(crcl36h2o)的水溶液，生成0.02 mol的agcl沉淀，此氯化铬最可能是()acr(h2o)6cl3bcrcl(h2o)5cl2h2occrcl2(h2o)4cl2h2odcrcl3(h2o)33h2o解析：选b。与ag反应生成agcl沉淀的cl是由配合物在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中1个cl在内界，2个cl在外界。重难易错提炼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，中心原子分别采取sp、sp2、sp3杂化。3.sp杂化得到夹角为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4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孤电子对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。5.常见的能形成配合物的粒子(1)常见的含孤电子对的配体：分子如co、nh3、h2o等；离子如cl、cn、no等。(2)常见的可提供空轨道的中心原子(或离子)：过渡元素的离子或原子，如cu2、ag、fe3、fe、ni等。课后达标检测学生用书p68(单独成册)基础巩固1下列关于杂化轨道的说法错误的是()a并不是所有的原子轨道都参与杂化b同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化c杂化轨道能量集中，有利于牢固成键d杂化轨道都用来成键解析：选d。参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p的能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故a、b正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更大，形成牢固的化学键，故c项正确；并不是所有的杂化轨道中都成键，也可以容纳孤电子对(如nh3、h2o的形成)，故d项错误。2下列有关配位键的分析正确的是()a是离子键b是极性键c是非极性键 d是键解析：选b。配位键是成键原子通过共用电子对形成的，属于共价键，a项错误；配位键存在于不同原子之间且为单键，故属于极性键与键，b项正确，c、d项错误。3下列配合物或配离子的配位数是6的是()ak2co(scn)4 bfe(cn)5(co)3czn(cn)42 dnaal(oh)4解析：选b。配位数是指与中心原子(或离子)以配位键结合的粒子的数目。k2co(scn)4的配位数是4，fe(cn)5(co)3的配位数是6，zn(cn)42的配位数是4，naal(oh)4的配位数是4。4三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、键角均相等立体构型为平面三角形立体构型为正四面体形立体构型为三角锥形a bc d解析：选d。pcl3中p原子采取sp3杂化，有一对孤电子对，结构类似于nh3分子，3个pcl键长、键角均相等，立体构型为三角锥形。5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 dsp、sp3解析：选c。中间的碳原子形成了3个键，无未成键电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2杂化；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，采用的杂化方式是sp3杂化。6下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是()a配位化合物中一定存在配位键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)、某些主族元素的离子或分子(如h、nh3)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。7下列关于杂化轨道的叙述正确的是()a杂化轨道可用于形成键b杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对cnh3中n原子的sp3杂化轨道是由n原子的3个p轨道与h原子的s轨道杂化而成的d在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个ch 键解析：选b。杂化轨道用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用来形成键，a不正确，b正确；nh3中n原子的sp3杂化轨道是由n原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，c不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个ch 键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个cc 键，d不正确。8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)4so4ag(nh3)2cl、kag(cn)2ni(nh3)4cl2、ag(nh3)2clabc d解析：选b。中心离子的电荷数可由配合物内界离子的总电荷数与配体所带电荷共同判断。各中心离子的电荷数和配位数分别为1，22，4；2，42，4；1，21，2；2，41，2，故选b。9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)4cl2clbco(nh3)3cl3cco(nh3)6cl3dco(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溶液就有agcl沉淀产生。对于b项中的co(nh3)3cl3，co3、nh3、cl均处于内界，很难电离，不存在cl，所以不能生成agcl沉淀。10(1)bf3分子的立体构型为_，nf3分子的立体构型为_。(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，所以其分子的立体构型为平面三角形；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，所以其分子的立体构型为三角锥形。(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)和碳碳三键。答案：(1)平面三角形三角锥形(2)chchch2=ch2、ch3ch3hccch=chch3(答案合理即可)11cu2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：(1)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共价键。(2)cu(nh3)42的立体构型是平面正方形。(3)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)sp2杂化能力提升12某物质的实验式为ptcl42nh3，其水溶液不导电，加入agno3溶液不产生沉淀，以强碱处理并没有nh3放出，则关于此化合物的说法正确的是()a配合物中中心离子的电荷数和配位数均为6b该配合物可能是平面正方形结构ccl和nh3分子均与pt4配位d配合物中cl与pt4配位，而nh3分子不与pt4配位解析：选c。由化合价规则知ptcl42nh3中铂为4价，a项错误；加入agno3溶液无沉淀生成，加入强碱无nh3放出，表明ptcl42nh3溶液中不存在cl、nh3，又因为pt4有空轨道，