高中化学 《分子的空间结构》课件 苏教版选修3.

1、 1 1杂化轨道理论简介、分子空间构型杂化轨道理论简介、分子空间构型 拓展视野：价层电子对互斥理论；等电子原理拓展视野：价层电子对互斥理论；等电子原理 2 2分子空间构型与分子的极性分子空间构型与分子的极性 3 3手性碳原子与手性碳原子与手性分子（对映异构）手性分子（对映异构）分子的空间结构分子的空间结构 通过具体实例了解通过具体实例了解分子的空间构型的含义分子的空间构型的含义、 能运用原子轨道、杂化轨道理论能运用原子轨道、杂化轨道理论说明简单分子的空间说明简单分子的空间构型；构型； 了解如何运用结构原理分析、了解如何运用结构原理分析、判断分子的空间构型判断分子的空间构型（运用运用价电子对互斥

2、理论价电子对互斥理论确定分子的空间构型，运用确定分子的空间构型，运用等电等电子原理子原理判断简单分子或离子的空间构型）；判断简单分子或离子的空间构型）； 认识分子的极性并能简单说明认识分子的极性并能简单说明分子极性的缘由、分子极性的缘由、对物对物质某些物理性质的影响；质某些物理性质的影响； 认识认识手性分子的特点；手性分子的特点； 能通过实例说明能通过实例说明分子立体结构对物质性质分子立体结构对物质性质（极性、稳（极性、稳定性、手性、物理性质的相似性等）的影响；定性、手性、物理性质的相似性等）的影响； 能运用分子结构的原理说明生产生活中的一些相关问题。能运用分子结构的原理说明生产生活中的一些相

3、关问题。 中心内容：分子结构怎样影响物质性质的关系中心内容：分子结构怎样影响物质性质的关系 编写编写思路思路结构模拟结构模拟理解分理解分子构型子构型认识杂化认识杂化轨道轨道说明物说明物质性质质性质极性、旋光性、溶解性极性、旋光性、溶解性揭示分子构型与物质性质的关系揭示分子构型与物质性质的关系图4-8 NH3、H2O分子结构示意图杂化轨道杂化轨道在成键时，能量相近的原子轨道形成杂化轨道。在成键时，能量相近的原子轨道形成杂化轨道。NH4+有机分子有机分子CH4CH2=CH2CHCHC6H6碳原子轨碳原子轨道道杂化方式杂化方式sp3sp2spsp2分子形状分子形状特点特点正四面体正四面体平面结构平面

4、结构直线型直线型平面结构平面结构分子空间构型的教学分子空间构型的教学从化学从化学2 2 已学实例出发已学实例出发: HCl: HCl、H H2 2S S、CHCH4 4 , ,讨论讨论: :1. 1. 分子的组成决定与什么？成键原子的化合价、形成共分子的组成决定与什么？成键原子的化合价、形成共用电子对的数目。用电子对的数目。2. 分子的空间结构决定于什么？分子的空间结构决定于什么？-杂化轨道理论杂化轨道理论3. 分子空间结构的预测、解释与判断的一些理论分子空间结构的预测、解释与判断的一些理论-价价电子对互斥理论、等电子原理。电子对互斥理论、等电子原理。4. 为什么有对映异构？手性碳原子的存在形

5、成具有对映为什么有对映异构？手性碳原子的存在形成具有对映异构体的手性分子。异构体的手性分子。关于分子空间结构的推测关于分子空间结构的推测 1 1。运用杂化轨道概念。运用杂化轨道概念-如甲烷、乙烯、二氧化碳分子如甲烷、乙烯、二氧化碳分子的空间构型的空间构型 CO2 C原子以原子以SP杂化轨道与两个杂化轨道与两个O原子的原子的一个一个 P电子形成电子形成键，键，C原子的两个原子的两个P电子分电子分别和两个别和两个 O原子的另一个原子的另一个P电子和孤对电子形成两个三电子电子和孤对电子形成两个三电子键。键。 2 2。价层电子子对互斥理论（。价层电子子对互斥理论（VSEPRVSEPR）-分子中的价电分

6、子中的价电子对（成键电子对和孤对电子）由于相互排斥，尽可能趋子对（成键电子对和孤对电子）由于相互排斥，尽可能趋于彼此远离，形成单键的价电子对，在空间尽可能取对称于彼此远离，形成单键的价电子对，在空间尽可能取对称结构，使电子对斥力最小。结构，使电子对斥力最小。 价电子对数目价电子对数目n=2n=2、3 3、4 4，电子对几何分布呈直线、三，电子对几何分布呈直线、三角形、正四面体。以此，可以确定分子构型。角形、正四面体。以此，可以确定分子构型。 分子中价电子对数目分子中价电子对数目n=n=（中心原子价电子数（中心原子价电子数+ +所有配所有配位原子提供的价电子数）位原子提供的价电子数）/2/2 如

7、，如，C CO2 n= =（4 + 04 + 0）/2=2 /2=2 价电子对按直线分布，价电子对按直线分布，两两C=O C=O 键夹角为键夹角为1801800 0; ; H2O n= =（6 + 26 + 2）/2=4 /2=4 价电子对按四面体分布，价电子对按四面体分布，两对孤对电子的斥力使两两对孤对电子的斥力使两O-HO-H键夹角变为键夹角变为104.5104.50 0; ; NH3 n= =（5 + 35 + 3）/2=4 /2=4 价电子对按四面体分布，价电子对按四面体分布，一对孤对电子的斥力使三个一对孤对电子的斥力使三个N-HN-H键夹角变为键夹角变为106.45106.45/ /

8、 。 价电子对数目价电子对数目n n从左至右依次为从左至右依次为2 2、3 3、4 4、5 5，6 6，分子构型为直线，分子构型为直线形、三角形、正四面体、三角双锥、正八面体。如形、三角形、正四面体、三角双锥、正八面体。如HgCl2、BF3、CCl4、PCl5、SF6 。 3 3。用等电子原理判断：具有相同原子数（或重原子数）。用等电子原理判断：具有相同原子数（或重原子数）的分子或离子，如果有相同的电子数（或价电子数），则具有的分子或离子，如果有相同的电子数（或价电子数），则具有相同的结构特点。相同的结构特点。 如如 CO、N2、C22-、C2H2 （10 10 个价电子、个价电子、2 2个原

9、子），个原子），直线型；直线型； CO2、N2O、C3H4 （16 个价电子、个价电子、3个原子），个原子），直线型；直线型； O3、SO2、NO2- （1818个价电子、个价电子、3 3个原子），角形；个原子），角形； NO3-、CO32-、BO33-、SO3（2424个价电子、个价电子、4 4个原子）三角个原子）三角形形 固体等电子体：金刚石、固体等电子体：金刚石、AlPAlP、SiSi、AgIAgI（8 8个价电子、个价电子、2 2个个原子）原子） 4 4。从分子的偶极矩判断。从分子的偶极矩判断 5 5。从是否形成离域键。从是否形成离域键或多中心键判断或多中心键判断备课参考备课参考初浅了

10、解等电子原理：可用于推测分子、离子初浅了解等电子原理：可用于推测分子、离子的空间结构的空间结构 1919 1919年年LangmuirLangmuir提出等电子原理：提出等电子原理： 原子数相同、原子数相同、电子总数相同的分电子总数相同的分子，互称为等电子子，互称为等电子体。等电子体的结体。等电子体的结构相似、物理性质构相似、物理性质相近。相近。理论发展：具理论发展：具有相同价电子数和有相同价电子数和相同原子数（相同原子数（H H除除外）的分子或离子外）的分子或离子可能具有相似的结可能具有相似的结构特征。构特征。 具有相同价电子数（或电子数）具有相同价电子数（或电子数）和相同原子数的分子或离子

11、具有相同和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征的结构特征, ,它们的某些物理性质也它们的某些物理性质也很相似。这些物质互称为等电子体。很相似。这些物质互称为等电子体。如，如，COCO与与N N2 2(2(2原子原子1010电子电子, ,键型物性键型物性相似相似) )， SiSi与与GeGe、AlPAlP、GaAs(2GaAs(2原子原子8 8电子电子, ,半导体半导体), ), SiCl SiCl4 4与与SiOSiO4 44-4-、SOSO4 42-2- (5 (5原子原子3232电电子子, ,正四面体构型正四面体构型) )。 NHNH4 4+ +与与CHCH4 4 、BHBH4 4-

12、- （5 5原子原子8 8电子电子, ,正四面体构型正四面体构型) )。 备课参考备课参考孤对电子、重键电子对斥力较大，会影响分子几何构型。孤对电子、重键电子对斥力较大，会影响分子几何构型。 如如 NHNH3 4 4原子成三角锥形键角原子成三角锥形键角107.3; 107.3; H H2O 3O 3原子成三角形键角原子成三角形键角104.5; 104.5; O=CCl O=CCl2 4 4原子成三角形原子成三角形,键角键角124.3124.3、111.4111.4。 ABABm m型分子价电子对数型分子价电子对数n n的计算：的计算：(O(O与与S S配位原子以不提配位原子以不提供计价电子计供

13、计价电子计) ) n= n=（中心原子的价电子数（中心原子的价电子数+ +各个配位原子提供的价电各个配位原子提供的价电子数）子数）/2/2HgCl2(2+2)/2=2BF3(3+3)/2=3O=CClO=CCl2(4+2)/2=3NHNH3(5+3)/2=4H H2O O (6+2)/2=4CCl4(4+4)/2=4;PCl5、(5+5)/2=5SF6(6+6)/2=6备课参考备课参考手性手性分子分子和手和手性碳性碳原子原子分分子子的的极极性性 了解极性有无的含义与判断方法了解极性有无的含义与判断方法、对物质性质的影响对物质性质的影响 极性有无决定于极性有无决定于 ：正负电荷中心是否重合（电偶

14、极矩：正负电荷中心是否重合（电偶极矩为为0）正负电荷中心是否重合决定于：键的极性与分子构型正负电荷中心是否重合决定于：键的极性与分子构型分子构型主要考察：配位原子是否对称分布（怎么理解分子构型主要考察：配位原子是否对称分布（怎么理解对称？）在中心原子周围使键的极性抵消。对称？）在中心原子周围使键的极性抵消。 （为什么（为什么NH3、H2O中中H原子不认为是对称分布在中心原子周围？）原子不认为是对称分布在中心原子周围？） 初步了解对映异够构体及其形成原因与学习的意义初步了解对映异够构体及其形成原因与学习的意义 从物体与镜像、海螺壳旋向、攀缘缠绕植物的茎蔓从物体与镜像、海螺壳旋向、攀缘缠绕植物的茎

15、蔓旋向引入手性，认识手性现象的普遍性；旋向引入手性，认识手性现象的普遍性； 理解镜像、叠合与重合的含义。理解镜像、叠合与重合的含义。 理解认识对映异构体性质差异的重要性。理解认识对映异构体性质差异的重要性。1 1人类对配合物结构的认识人类对配合物结构的认识（配合物的成键情配合物的成键情况）况） 问题解决：通过实例讨论配合物的形成条件、成键问题解决：通过实例讨论配合物的形成条件、成键情况情况 2 2配合物的结构与性质配合物的结构与性质 交流讨论：交流讨论：配合物的顺反异构配合物的顺反异构 3 3配合物的应用配合物的应用活动与探究活动与探究拓展视野：通过实验与资料阅读，了解拓展视野：通过实验与资料

16、阅读，了解配合物的的应用配合物的的应用认识配合物认识配合物 学习目标：能说明简单配合物的成键情况。学习目标：能说明简单配合物的成键情况。实验实验 了解结构了解结构与性质的与性质的关系关系认识配合认识配合物结构物结构配合物的配合物的应用应用编写编写思路思路观察铜氨离观察铜氨离子的形成子的形成碳铂的结构模型碳铂的结构模型叶绿素结叶绿素结构示意图构示意图顺反异构顺反异构Cu(NH3)42+Zn(NH3)42+几种配合物几种配合物的空间构型的空间构型配合物的形成与结构配合物的形成与结构1 1。通过实验分析认识配合物的形成与应。通过实验分析认识配合物的形成与应用用CuSOCuSO4 4与过量氨水作用不生成沉淀，与过量氨水作用不生成沉淀，难检验出难检验出NHNH3 3与与CuCu2+2+，可检验出，可检验出SOSO4 42- 2- ，用硝，用硝酸溶解后，恢复蓝色，可用碱检验出酸溶