选修3《物质结构与性质》第二章分子的结构与性质

1、第二章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？学与问一、共价键1、共价键的特性饱和性、方向性 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、H2C

2、l、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、共价键的形成相互靠拢(a)s-s 键的形成(1) 键的形成(b) s-p 键的形成 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠 未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互重叠(c)p-p 键的形成(2)键的形成 两个原子相互接近电子云重叠键的电子云小 结项 键型 目 键 键成键方向电子云形状牢固程度成键判断规律沿轴方向“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

3、 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 下表原子Na Cl H Cl C O电负性电负性之差（绝对值）结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是_键；而_键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。0.9 3.02.1 3.02.5 3.52.10.91

4、.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C2.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

5、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 CO2 180。 H2O 104.5。 NH3 107.3。 CH4 109.5。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，1m

6、olH2分别跟1mol Cl2 1mol Br2(蒸气）反应，分别形成2mol HCl分子和2mol HBr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1 molH2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/mo

7、l；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：P30 4-1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O2HClH2OCO21、双原子

8、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）C2H2CH2OCOCl2NH3P4、五原子分子立体结构最常见的是正四面体CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5、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。

9、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(VSEPR models)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、C

10、H4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 、BeCl2 n=3 平面三角形 CH2O、BF3 n=4 正四面体形 CH4、 CCl4 n=5 三角双锥形 PCl5 n=6 正八面体形 SCl62、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=2 V形 H2O n=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，

11、形成四面体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。中心原子代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4有孤对电子H2O2AB2NH33AB3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:化学式 中心原子 孤对电子数中心原子结合的原子数空间构型HCNSO2NH2BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444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.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl42.下列分子的立体

12、结构，其中属于直线型分子的是 （ ）A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4BBC 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C4.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。 PCl5 PCl3 SO3 Si

13、Cl4 三角双锥形三角锥形平面三角形正四面体甲烷的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。？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C的基态例：CH4分

14、子形成2s2p2s2p激发态正四面体形sp3 杂化态CHHHH10928 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2s2pB的基态2s2p激发态正三角形sp2 杂化态BF3分子形成BF FFClBCl1200Cl碳的sp2杂化轨道sp2杂化：三个夹角为120的平面

15、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。例：BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化键合直线形sp杂化态直线形化合态Cl Be Cl180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形代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO2CH2O

16、CH4SO2NH3H2O结合上述信息完成下表：杂化轨道数中心原子孤对电子对数 键数探究练习 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SO2 BCH4与NH3 CBeCl2与BF3 DC2H2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 C S原子和C原子上都没有孤对电子 D SO2为V形结构

17、， 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(1) PCl3： 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. . .Cl. . .CI. . .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

18、体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr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？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+CuNH3H3NNH3NH3实验2-2 已知