选修分子的立体结构三课时总PPT学习教案

1、会计学1复习回顾共价键键键键参数键能键长键角衡量共价键的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”,呈镜像对称第1页/共82页化学化学式式电子电子式式结构结构式式共价键共价键类型类型立体结立体结构构键角键角H H2 2O OCOCO2 2NHNH3 3CClCCl4 4C C2 2H H4 4C C2 2H H2 2第2页/共82页一、形形色色的分子O2HClH2OCO2第3页/共82页C2H2NH3CH2OP4第4页/共82页CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH第5页/共82页C60C20C40C70第6页/共82页第7页/

2、共82页思考： 同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，为什么？ 同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间结构也不同，为什么？直线形V形平面三角形三角锥形第8页/共82页科学视野分子的立体结构是怎样测定的？第9页/共82页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

3、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。第10页/共82页测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。第11页/共82页二、价层电子对互斥理论 （VSEPR模型）1、要点：预测ABn型的分子或离子的空间构型 。 中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。预测分子结构的简单理论第12页/共82页键角键角价层电价层电子对数子对数VSEPRVSEPR模型模型模型名称模型名称实例实例1801802 21201203 3

4、4 4直线形平面三角形四面体 BeCl2BF3CH4、CCl410928第13页/共82页键角键角价层电价层电子对数子对数VSEPRVSEPR模型模型模型名称模型名称实例实例5 56 6三角双锥 正八面体 PCl5SF61200900900第14页/共82页第15页/共82页=键电子对+中心原子上的孤电子对中心原子上的孤电子对=（a-xb)a: 中心原子的价电子数(对于阳离子：a为中心原子的 价电子数减去离子的电荷数；对于阴离子： a为中心原子 的价电子数加上离子的电荷数）x 为与中心原子结合的原子数b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子为“8-该原子的价电子数）第16

5、页/共82页探究与讨论：1、写出H、C、N、O等原子的电子式：原子原子HCNO电子式电子式价电子数价电子数可形成可形成共用电子对数共用电子对数最多能接受的电子数最多能接受的电子数HO：C：1654N：11443322第17页/共82页探究与讨论：1、写出H、C、N、O等原子的电子式：原子原子HCNO电子式电子式价电子数价电子数可形成可形成共用电子对数共用电子对数最多能接受的电子数最多能接受的电子数HO：C：1654N：11443322第18页/共82页分子或离子中心原子axb孤电子对键的电子对数中心原子的价层电子对数CO2H2OSO2S622123CO32-4+2C32033NH3N53113

6、4NH4+SO32-FS6N5-141044第19页/共82页（2）中心原子上有孤对电子的分子孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥第20页/共82页价层价层电子电子对数对数成键成键电子电子对数对数孤对孤对电子电子对数对数分子分子类型类型VSEPRVSEPR模模型型分子分子构型构型实例实例3 32 21 1ABAB2 24 43 31 1ABAB3 34 42 22 2ABAB2 2V型三角锥V型PbCl2 NH3H2O第21页/共82页分子式分子式价层价层电子电子对数对数成键成键电子电子对数对数孤对孤对电子电子对数对数VSEPRVSEPR模型模型分子空间分子空间构型构型COCO2

7、 2SOSO2 2SOSO3 3220213330直线形V型平面三角形第22页/共82页分子式分子式价层价层电子电子对数对数成键成键电子电子对数对数孤对孤对电子电子对数对数VSEPRVSEPR模型模型分子空间分子空间构型构型SOSO3 32-2-SOSO4 42-2-134440三角锥正四面体 第23页/共82页 成成键键电电子子对对数数孤孤对对电电子子对对数数分子分子类型类型 电子对的排电子对的排布方式布方式 分子构型分子构型 实实 例例直线直线形形 23平面三角形2 0 AB2直线形HgCl23 0 AB32 1 AB2层价电子对数平面三角形 BF3 SO3V形PbCl2VSEPR模型名称

8、第24页/共82页价价层层电电子子对对数数 成成键键电电子子对对数数 孤对孤对电子电子对数对数 分子分子类型类型 电子对的排电子对的排布布分子构分子构型型 实实 例例方式 4四面体4 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体 CH4三角锥形 NH3形H2OVSEPR模型名称第25页/共82页价层价层电子电子对数对数 价层价层电子电子对排对排布布成键成键电子电子对数对数 孤对孤对电子电子对数对数 分子分子类型类型 电子对的排电子对的排分子分子构型构型 实实 例例布方式3I5三角双锥50 AB54 1 AB43 2 AB32 3 AB2三角双锥 变形四面体T形直线形仅作了解PCl5SF4Cl

9、F3第26页/共82页价层价层电子电子对数对数 价层价层电子电子对排对排布布成键成键电子电子对数对数 孤对孤对电子电子对数对数 分子分子类型类型 电子对的排电子对的排分子分子构型构型 实实 例例布方式4ICl6八面体60 AB651 AB542 AB4正八面体四方锥形IF5平面正方形仅作了解SF6第27页/共82页 注：价层电子对互斥模型对少数化合物判断不准，不能适用于过渡金属化合物，除非金属具有全满、半满或全空的d轨道第28页/共82页应用反馈:化学式化学式 中心原子中心原子 孤对电子数孤对电子数中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数空间构型空间构型HCNHCNNONO2 2NHNH2 2

10、NONO3 3- -HH3 3OO+ +SiClSiCl4 4CHClCHCl3 3NHNH4 4+ +0120100022233444直线形 V 形V 型平面三角形三角锥形四面体正四面体正四面体PO4304正四面体第29页/共82页利用价层电子对互斥理论时，首先要根据原子的最外层电子数，判断中心原子上有没有孤对电子，然后再根据中心原子结合的原子的数目，就可以判断分子的空间构型 价层价层电子对电子对数数 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6电子对电子对排布方排布方式式 直线直线形形平面平面三角三角形形 四面四面体体 三角三角双锥双锥 八面八面体体第30页/共82页思考与交流:P:38第31页

11、/共82页1、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、SiCl4B2、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是 （ ）A、H2O B、CO2 C、C2H2 D、P4BC第32页/共82页3、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互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是 ；另一类是是 。BF3和NF3都是四个原子的分 子，BF3的中心原子是 ，NF3的中心原子是 ；BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是 。 第33页/共82页 值得

12、注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个 CH的键长、键能相同及HC H的键角为109 28。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C H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。第34页/共82页为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3 杂化态CHHHH10928激发它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂

13、时保持轨道总数不变，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹角109 28 ，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：第35页/共82页三、杂化轨道理论简介杂化：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形成键和容纳孤对电子第36页/共82页2s2pC的基态2s2p激发态正四面体形sp3 杂化态CHHHH10928激发Sp3杂化第37页/共82页Sp3杂化第38页/共82页碳的

14、sp2杂化轨道sp2杂化：三个夹角为120的平面三角形杂化轨道。Sp2杂化第39页/共82页C2H4Sp2杂化第40页/共82页大 键 C6H6Sp3杂化第41页/共82页碳的sp杂化轨道sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。Sp杂化第42页/共82页乙炔的成键第43页/共82页第44页/共82页 基态N的最外层电子构型为 2s22p3，在H影响下，N 的一个2s轨道和三个2p 轨道进行sp3 不等性杂化，形成四个sp3 杂化轨道。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个sp3 杂化轨道被孤对电子所占据。 N 用三个各含一个未成对电子的sp3 杂化轨道分别与三个H 的1s 轨道重叠

15、，形成三个 键。由于孤对电子的电子云密集在N 的周围，对三个 键的电子云有比较大的排斥作用，使 键之间的键角被压缩到 ，因此NH3 的空间构型为三角锥形。10718N HN HN H第45页/共82页第46页/共82页 基态O 的最外层电子构型为2s22p4，在 H 的影响下，O 采用sp3 不等性杂化，形成四个sp3 杂化轨道，其中两个杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个杂化轨道分别被两对孤对电子所占据。O 用两个各含有一个未成对电子的sp3杂化轨道分别与两个H 的 1s 轨道重叠，形成两个 键。由于O的两对孤对电子对两个 键的成键电子有更大的排斥作用，使 键之间的键角被压缩到 ，因此 H

16、2O 的空间构型为角型。 104 45O HO HO H第47页/共82页1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.第48页/共82页 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？CCsp3sp2spCCCC第49页/共82页已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子杂化轨道数=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数第50页/共82页代表物杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构CO2CH2O

17、CH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：0+2=2SP直线形0+3=3SP2平面三角形0+4=4SP3正四面体形1+2=3SP2V形1+3=4SP3三角锥形2+2=4SP3V形第51页/共82页科学探究 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。第52页/共82页1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( )ACO2与SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4B第53页/共82

18、页2、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第54页/共82页3、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)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O(1) PCI3： SP3 三角锥形. .PCICI解析：. . . .CI. . .CI. .(2)BCl3 ： SP2 平面三角形BCI. . .Cl. . .(3)CS2 ： SP 直线形C =S=S. . . . . (4) C12O： SP3 V形O

19、. . .Cl. . .CI. . .第55页/共82页分子式分子式立体结立体结构构路易斯路易斯结构式结构式中心原中心原子杂化子杂化类型类型COCO2 2BFBF3 3CHCH4 4C C2 2H H4 4C C2 2H H2 2第56页/共82页分子式分子式立体结立体结构构路易斯路易斯结构式结构式中心原中心原子杂化子杂化类型类型NHNH3 3H H2 2O OHCHOHCHONHNH4 4+ +SOSO4 42-2-第57页/共82页配位健 一种特殊的共价键H3O+NH4+SO42-配位键：一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是能够接受孤对电子的空轨道的原子间形成的“电子对给予-接受键”第5

20、8页/共82页天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色四、配合物理论简介：实验2-1 固体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2O CuBr2NaClK2SO4KBr白色绿色深褐色白色白色白色思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？CuOH2H2OH2OH2O2+第59页/共82页配位化合物，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。第60页/共82页2+CuNH3H3NNH3NH3实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成Cu(NH3)42+ ，其结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？第61

21、页/共82页Cu 2+ +2NH3 .H2O Cu（OH）2 +2 NH4 + Cu（OH）2 + 4NH3 . H2O Cu(NH3) 42+ +2OH +4H2O蓝色沉淀深蓝色溶液第62页/共82页实验2-3Fe 3+ +SCN Fe (SCN) 2+ 硫氰酸根血红色练习书写：向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式第63页/共82页第64页/共82页复盐：由两种或两种以上的阳离子与一种酸根离子组成的盐叫做复盐。 如: KAl（SO4）212H2O混盐：是指一种金属离子与多种酸根离子所构成的盐。 如氯化硝酸钙Ca(NO3)Cl复盐、混盐、配合物盐配合物盐:是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地

22、存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子： Cu(NH3)4SO4 Cu(NH3)42+ + SO42-第65页/共82页盐的种类很多，有正盐、酸式盐、碱式盐、复盐、配合物盐、混盐等等。其中的混盐是由一种金属阳离子（包括NH4+）和两种酸根阴离子所组成的化合物。则下列物质属于混盐的是 A KAl(SO4)212H2O B CaOCl2 C NaHSO4 D Mg2(OH)2CO3 第66页/共82页1、颜色的改变Fe3+ + nSCN- = Fe(SCN)n(n-3)-2、溶解度的改变：AgCl HCl AgCl2- + H+ AgCl + 2NH3 = Ag(NH3)2+ + Cl-A

23、u + HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO + 2H2O 3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2PtCl6 + 4NO + 8H2O 3、酸碱性的改变：Cu(NH3)4(OH)2 的碱性大于Cu(OH)2第67页/共82页下列分子或离子中都存在着配位键的是 ANH3、H2O BNH4 + 、H3O+ CN2、HClO D Cu(NH3)42+ 、PCI3第68页/共82页下列各种说法中错误的是A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。

24、D第69页/共82页下列属于配合物的是（ ）A、NH4Cl B、Na2CO310H2O C、CuSO45H2O D、Co（NH3）6Cl3第70页/共82页配合物K3Fe(CN)6中，中心离子的化合价是A3B3 C6D6配合物Zn(NH3)4Cl2的中心离子的配位数是A2B3 C4D5第71页/共82页0.01 mol氯化铬（CrCl36H2O）在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02 mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是 ACr(H2O)6Cl3BCr(H2O)5ClCl2CCr(H2O)4Cl2Cl2H2O DCr(H2O)3Cl33H2O第72页/共82页已知Co(NH3)63呈正

25、八面体结构：各NH3分子间距相等，Co3位于正八面的中心。若其中二个NH3分子被Cl取代，所形成的Co(NH3)4Cl2的同分异构体的种数有 A2种B3种 C4种D5种第73页/共82页第74页/共82页若将NH3看成是一个整体，Ag(NH3)2的构型为直线型，中心原子Ag的杂化轨道类型是 AspBSp2 Csp3Ddsp3 第75页/共82页如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，有关的叙述正确的是A该叶绿素含有H、Mg、C、N元素 B该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子C该叶绿素是配合物，其配体是N元素 D该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物第76页/共82页Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物 ，已知两种配合物的分子式分别为Co(NH3)5BrSO4 和C