高二化学选修3：《分子结构与性质》(新).ppt

第二章分子结构与性质,第一节共价键,复习回忆,什么是化学键？什么是离子键？什么是共价键？,化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。,分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？,你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程吗？,为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？,学与问,由共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，即共价键的“饱和性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子,电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。,2、共价键的形成,(a)s-s键的形成,(1)键的形成,(b)s-p键的形成,电子云相互重叠,电子云相互重叠,(c)p-p键的形成,(2)键的形成,电子云重叠,键的电子云,小结,沿轴方向“头碰头”,平行方向“肩并肩”,轴对称,镜像对称,强度大，不易断裂,强度较小，易断裂,共价单键是键，共价双键中一个是键，另一个是键，共价三键中一个是键，另两个为键。,科学探究,1.已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、图2-2、图2-3，通过画图来描述吗？（提示：氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个键和两个键。,2.钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？请填写下表,0.93.0,2.13.0,2.53.5,2.1,0.9,1.0,离子,共价,3.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个键和几个键组成？,乙烷分子中由7个键组成；乙烯分子中由5个键和1个键组成；乙烯分子中由3个键和2个键组成。,练习,1.关于乙醇分子的说法正确的是（）A.分子中共含有8个极性键B.分子中不含非极性键C.分子中只含键D.分子中含有1个键,C,2.下列说法正确的是（）A.键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的B.键是镜像对称，而键是轴对称C.乙烷分子中的键全是键，而乙烯分子中含键和键D.H2分子中含键，而Cl2分子中还含有键,二、键参数键能、键长和键角,1.键能气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量(或拆开1mol共价键所吸收的能量)，例如H-H键的键能为436.0kJ.mol-1。,说明键能的单位是kJmol-1形成化学键通常放出热量键能为通常取正值键能越大，化学键越稳定,2.键长形成共价键的两个原子之间的核间的平衡距离。,说明键长的单位都是pm=10-12m键长越短往往键能就越大，共价键越稳定,3.键角分子中两个相邻共价键之间的夹角称键角。键角.,说明键角决定分子的立体结构和分子的极性常见的分子的键角有CO2180。H2O104.5。NH3107.3。CH4109.5。,小结：键能、键长、键角是共价键的三个参数键能、键长决定了共价键的稳定性；键角决定了分子的空间构型。,思考与交流,1.试利用表2-1的数据进行计算，1molH2分别跟1molCl21molBr2(蒸气）反应，分别形成2molHCl分子和2molHBr分子，哪个反应释放的能量更多？如何用计算结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？,2.N2、O2、F2跟H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实？,3.通过上述的例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？,3实验测得1molH2与1molCl2反应生成2molHCl时，放出184.6kJ的热量，其理论分析数据与实验数据略有差异，下图表示上述反应能量变化的理论分析示意图：,化学键断裂需要（填“释放”或“吸收”）能量；图中共释放的能量kJ/mol；该反应的反应物的总能量（填“大于”、“等于”或“小于”）反应产物的能量，所以该反应是_反应,三、等电子原理,1.原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子具有相似化学键特征，许多性质是相似的。此原理称为等电子原理,2.等电子体的判断和利用判断方法：原子总数相同，价电子总数相同的分子为等电子体应用：利用等电子体的性质相似，空间构型相同，可运用来预测分子空间的构型和性质,练习：P304-1,第二节分子的立体结构,回顾,共价键,键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量化学键稳定性,描述分子的立体结构的重要因素,成键方式“头碰头”,呈轴对称,成键方式“肩并肩”,呈镜像对称,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,1、双原子分子（直线型）,2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）,、四原子分子立体结构（直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体）,C2H2,CH2O,COCl2,NH3,P4,、五原子分子立体结构,最常见的是正四面体,CH4,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,5、其它：,分子世界如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢,？,早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。,科学视野分子的立体结构是怎样测定的？（指导阅读P39）,测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。,同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？,思考:,直线形,V形,同为四原子分子，CH2O与NH3分子的的空间结构也不同，什么原因？,思考:,三角锥形,平面三角形,(VSEPRmodels),二、价层电子对互斥模型,1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：ABn立体结构范例n=2直线形CO2、CS2、BeCl2n=3平面三角形CH2O、BF3n=4正四面体形CH4、CCl4n=5三角双锥形PCl5n=6正八面体形SCl6,2、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。,ABn立体结构范例n=2V形H2On=3三角锥形NH3,原因：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。例如，H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。,直线形,平面三角形,正四面体,V形,三角锥形,小结:,价层电子对互斥模型,应用反馈:,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,直线形,V形,V形,平面三角形,三角锥形,四面体,正四面体,正四面体,1.下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl42.下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是（）A.H2OB.CO2C.C2H2D.P4,B,BC,3.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（）A.若n=2，则分子的立体构型为V形B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形D.以上说法都不正确,C,4.美国著名化学家鲍林（L.Pauling,19011994）教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能通过“毛估”法，大体上想象出这种物质的分子结构模型。请你根据价层电子对互斥理论，“毛估”出下列分子的空间构型。PCl5PCl3SO3SiCl4,三角双锥形,三角锥形,平面三角形,正四面体,甲烷的4个CH单键都应该是键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，,碳原子:2S22P2,三、杂化轨道理论,杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化.杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于容纳键电子和孤对电子,1.sp3杂化,同一个原子的一个ns轨道与三个np轨道进行杂化组合为sp3杂化轨道。sp3杂化轨道间的夹角是10928，分子的几何构型为正四面体形。,NH3和H2O和甲烷分子一样,也是四面体的,因此它们的中心原子也是sp3杂化的.不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于键和孤对电子对,2.sp2杂化,sp2杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形,BF3分子形成,碳的sp2杂化轨道,sp2杂化：三个夹角为120的平面三角形杂化轨道。,sp杂化同一原子中ns-np杂化成新轨道；一个s轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的sp杂化轨道。,碳的sp杂化轨道,sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。,思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？,已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子,探究练习,1、写出HCN分子和CH20分子的路易斯结构式。2用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示)3写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。4分析HCN分子和CH2O分子中的键。,例题一：下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ACO2与SO2BCH4与NH3CBeCl2与BF3DC2H2与C2H4,例题三：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DSO2为V形结构，CO2为直线形结构,D,例题五：写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？,结论：上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表示为Cu(H2O)42+。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中的O原子提供孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予接受键”被称为配位键。,1、定义：配位化合物，简称配合物，通常是由中心离子（或原子）与配位体(某些分子或阴离子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。,2、配合物的组成、命名、应用（1）组成,（2）配体可以是阴离子，如X-、OH-、SCN-、CN-等，也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO等。,（3）配位数直接同中心离子（或原子）配位的原