高中化学《2.2 共价键与分子的空间构型》课件 鲁科版选修3.ppt

第2节共价键与分子的空间构型 课程标准导航1 了解轨道杂化的基本思想 能用杂化轨道理论判断简单分子共价键的形成和空间构型 2 学会判断简单分子的极性情况 知道分子的立体构型与分子极性的关系 自主学习一 一些典型分子的空间构型1 甲烷分子的空间构型 1 杂化原子轨道 杂化轨道 能量相近 能量相同 想一想1 是否任一等级的s和p轨道都可以形成杂化轨道 提示 不可以 必须是能量相近的s轨道和p轨道才能形成杂化轨道 2 甲烷中碳原子的杂化轨道 3 杂化轨道的类型及典例 2s 2p sp3 直线形 平面三角形 正四面体形 想一想2 在形成氨气分子时 氮原子的2s轨道和2p轨道发生了sp3杂化 为何nh3分子的空间构型是三角锥形 而不是正四面体形呢 提示 在氮原子的2s轨道和2p轨道杂化生成的四个杂化轨道中 有1个轨道已有一对电子 只有另外三个轨道中的未成对电子与氢原子的1s电子成键 所以nh3分子的空间构型是三角锥形 而不是正四面体形 2 苯环的结构与大 键苯环上 碳原子以sp2杂化 每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与邻近两个碳原子的杂化轨道上的电子配对形成 键 六个碳原子形成正六边形的碳环 另外一个sp2杂化轨道上的电子与h原子的 电子配对形成 键 同时 六个碳原子上剩余的 轨道 1s 2p 以 的形式形成多原子 多电子的大 键 二 分子的空间构型与分子性质1 分子的对称性 1 对称分子 依据 的旋转或借助 的反映能够复原的分子 肩并肩 对称轴 对称面 分子的许多性质如极性 旋光性及化学性质等都与分子的对称性有关 2 手性分子 手性 一种分子和它在镜中的像 就如人的左手和右手 相似而不完全相同 即它们不能 手性分子 具有 的分子 手性分子和它的镜像分子构成一对异构体 分别用d和l标记 重叠 手性 2 分子的构性 极性分子与非极性分子的比较 正 负两极 正 负两极 极性键 非极性键 键的极性 不重合 想一想3 如何判断共价键的极性和分子的极性 提示 1 判断键有无极性 需根据成键的原子是否相同判断 2 判断分子有无极性 需根据分子的空间构型确定 如该构型能使正 负电荷重心重合 分子无极性 否则分子有极性 自主体验1 s轨道和p轨道杂化的类型不可能有 a sp1杂化b sp2杂化c sp3杂化d sp4杂化解析 选d p能级只有3个轨道 不可能有sp4杂化 2 能正确表示ch4中碳原子成键方式的示意图为 解析 选d 在ch4分子中 碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道重新组合形成sp3杂化轨道 4个电子自旋方向相同 3 下列有机物分子中属于手性分子的是 乳酸 ch3ch oh cooh 2 丁醇a 只有 b 和 c d 解析 选c 写出各分子的结构简式 可知 中存在手性碳原子 用 标记的 而 中中间的碳原子连有两个相同的 ch2oh 不是手性碳原子 探究导引多原子分子的空间构型是由什么决定的 提示 分子的空间构型是由杂化轨道的空间构型决定的 要点归纳1 当杂化轨道全部用于形成 键时 2 当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时由于孤电子对对成键电子对的排斥作用 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 3 杂化轨道的特点 1 形成分子时 通常存在激发 杂化和轨道重叠等过程 2 原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生 孤立的原子是不可能发生杂化的 3 杂化前后轨道数目不变 4 杂化后轨道伸展方向 形状发生改变 5 只有能量相近的轨道才能杂化 ns np 特别提醒 1 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳孤电子对 若还有未参与杂化的p轨道 可用于形成 键 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 但键角分别为107 3 和109 5 3 杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同 但能量不同 即时应用1 在ch3coch3中 中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是 a sp2sp2b sp3sp3c sp2sp3d sp1sp3解析 选c co中碳原子形成了3个 键 所以需要形成3个杂化轨道 即采用sp2杂化方式 ch3中碳原子形成4个 键 需形成4个杂化轨道 即采用sp3杂化方式 探究导引1含有极性键的分子一定是极性分子吗 提示 不一定 分子结构对称 正电荷的重心与负电荷的重心重合 则为非极性分子 探究导引2如何判断分子的空间构型 提示 根据分子中中心原子成键电子对数和孤电子对数可以确定相应的较稳定的分子空间构型 1 分子极性 键的极性 分子构型 2 分子是否表现手性的判断分子表现手性是因为其含有手性碳原子 如果一个碳原子所连接的四个原子或基团各不相同 那么该碳原子称为手性碳原子 用 c来表示 例如 r1 r2 r3 r4是互不相同的原子或基团 所以 判断一种有机物分子是否具有手性 就看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或基团 即时应用2 下列关于c2h4分子的描述中不正确的是 a 有5个 键 1个 键b 含有极性键和非极性键c 碳原子以sp3杂化d 分子为非极性分子 解析 选c 乙烯中的共价键为所以a b正确 分子中碳原子以sp2杂化 c错误 分子结构对称 为非极性分子 d正确 下列分子的立体构型 可以用sp1杂化方式解释的是 a hclb becl2c pcl3d ccl4 思路点拨 分子的空间构型是杂化轨道理论的具体体现 会计算中心原子的杂化轨道数 解析 方法一 根据空间构型进行分析 如becl2是直线形分子 所以铍原子为sp1杂化方式 方法二 根据化学式也可判断杂化方式 分为两种情况 一种是如果中心原子无未成键的孤电子对 有几个 键就有几个杂化轨道 如becl2只有两个 键 无孤电子对 所以有两个杂化轨道 即sp1杂化 另一种是如果中心原子有未成键的孤电子对 一般是孤电子对数加上 键数等于杂化轨道数 如nh3中孤电子对数为1 加上3个 键 和为4 所以有四个杂化轨道 即sp3杂化 答案 b 规律方法 杂化轨道数 中心原子所成的 键数 中心原子的孤电子对对数 2012 青岛高二质检 w x y z四种短周期元素的原子序数依次增大 其中x原子的价电子构型为2s22p2 y原子的l电子层中有三个未成对电子 且无空轨道 w z的原子序数相差10 且z原子的第一电离能在同周期中最低 回答下列问题 1 写出y元素基态原子的最外层电子轨道表示式 2 wxy分子中的三个原子除w原子外均为8电子构型 写出该分子的结构式 根据电子云重叠方式的不同 分子里共价键的主要类型有 3 yw3分子是一种常见气体 分子中y原子的杂化方式是 为 性分子 空间构型为 形 4 液态的yw3也是一种重要的溶剂 其性质与h2o相似 z的单质与液态yw3反应的化学方程式为 思路点拨 解决此题的关键 一要注意杂化轨道与分子空间构型的联系 二要会分析分子的极性与非极性 解析 1 x的电子排布式为1s22s22p2 则x为碳元素 y为1s22s22p3 则y为氮元素 w z原子序数相差10 且z原子的第一电离能在同周期中最低 则在短周期中只能为第1 3周期 则w为氢元素 z为钠元素 2 wxy为hcn 结构式为h c n 叁键中有一个 键和两个 键 3 yw3为nh3 n的杂化方式为sp3杂化 空间构型为三角锥形 4 na与液态nh3反应置换出其中的氢 答案 1 2 h c n 键 键 3 sp3极三角锥 4 2na 2nh32nanh2 h2 名师点睛 非极性分子 极性分子的判断方法非极性分子 极性分子的判断 首先看键是否有极性 然后再看各键的空间排列状况 键无极性 分子必无极性 键有极性 各键空间排列均匀 使键的极性相互抵消 分子无极性 各键空间排列不均匀 不能使键的极性相互抵消 分子有极性 分析乳酸分子的空间构型 经典案例 乳酸是人体生理活动中无氧呼吸时的一种代谢产物 它是否存在手性异构体 乳酸分子中可能处于同一平