202X学年高中化学第2章化学键与分子间作用力第2节第1课时一些典型分子的空间构型课件鲁科版选修3

第2章第2节共价键与分子的空间构型第1课时一些典型分子的空间构型1.了解一些常见简单分子的空间构型(如BeCl2、BF3、NH3、CH4、C2H4、C2H2、C6H6等分子)。2.了解杂化轨道理论的主要内容，并能用杂化轨道知识理论解释简单分子中共价键的形成和空间构型。目标导航根底知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引一、甲烷分子的空间构型根底知识导学答案1.轨道杂化和杂化轨道相近一样2.甲烷分子中碳原子的杂化类型2s2psp3sp3答案3.杂化轨道的类型与分子构型的关系杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns111

np______杂化轨道数目_________杂化轨道间的夹角____________________123234180°120°109.5°答案杂化轨道示意图空间构型_______

实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4直线形平面三角形正四面体形答案议一议1.2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？答案不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级组，能量相差较大。2.原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？答案杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目一样，但能量不同，ns轨道与np轨道的能量不同，杂化后，形成的一组杂化轨道能量一样。答案3.用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间构型？答案NH3分子中N原子的价电子排布式为2s22p3。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另1个杂化轨道中是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于孤对电子的排斥作用，使3个N—H键的键角变小，使NH3成为三角锥形的空间构型。H2O分子中O原子的价电子排布式为2s22p4。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于2对孤对电子的排斥作用，使2个O—H键的键角变得更小，成为V形的空间构型。答案4.CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，它们的键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度思考，比较键角大小时有什么方法？答案CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子的孤对电子数依次为0对、1对、2对。由于孤对电子对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤对电子数越多排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时，一般键角按sp1、sp2、sp3顺序依次减小；杂化类型一样时，中心原子孤对电子数越多，键角越小。二、苯分子的空间构型与大π键答案1.苯的空间构型sp2σσπ共面答案2.苯分子中的大π键苯分子中的大π键：6个碳原子上各有1个未参与杂化的垂直于碳环平面的p轨道，这6个轨道以“ 〞的方式形成含有个电子、属于个C原子的大π键。肩并肩66相关视频答案议一议1.苯分子中的σ键和π键位置关系有何特点？答案苯分子中未参与杂化的2p轨道与3个sp2杂化轨道所在平面垂直，故形成的σ键和π键垂直。答案2.根据甲烷、乙烯、乙炔、苯分子中碳原子杂化类型进展思考：在 中，中间碳原子和两边碳原子分别采用什么杂化类型？答案sp2、sp3。根据C2H4、C2H2和C6H6中C原子杂化方式可总结出如下规律：规律一：有机物中，C原子杂化轨道形成σ键，未杂化轨道形成π键。可根据原子形成的σ键数目判断杂化类型。解答：CH3—中C原子形成4个σ键，C原子采取sp3杂化，

中C原子形成3个σ键，C原子采取sp2杂化。规律二：由碳原子的饱和程度判断：①饱和碳原子采取sp3杂化；②双键上的碳原子或苯环上的碳原子采取sp2杂化；③叁键上的碳原子采取sp1杂化。答案解答：CH3—中C为饱和碳原子，sp3杂化；

双键上的碳原子采取sp2杂化。返回答案3.乙烯分子和苯分子中，成键碳原子均采用sp2杂化方式，二者化学性质为何有较大差异？答案在苯分子中，6个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成大π键，使原子轨道的重叠程度比乙烯分子中大，所以比乙烯分子中π键的键能大，性质稳定。一、原子轨道杂化理解要点重点难点探究1.能量相近只有能量相近的原子轨道才能杂化(如ns与np)。2.数目不变杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。3.成键能力增强杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更结实。4.排斥力最小杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。(1)杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。(2)未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。关键提醒解析答案例1以下关于杂化轨道的说法错误的选项是()A.所有原子轨道都参与杂化B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C.杂化轨道能量集中，有利于结实成键D.杂化轨道中不一定有1个电子解析只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，故A不正确，B正确；杂化轨道重叠程度更大，形成结实的化学键，故C正确；并不是所有的杂化轨道中都有电子，可以是空轨道，也可以有1对孤对电子(如NH3、H2O的形成)，故D正确。A变式训练1以下关于杂化轨道的表达正确的选项是()A.杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤对电子C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—Hσ键解析答案解析杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤对电子，不能用来形成π键，故B正确，A不正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—Hσ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—Cσ键，D不正确。答案B二、分子的空间构型与杂化轨道类型的关系1.ABm(ABmCn)型分子或离子中心原子杂化轨道类型的判断(1)杂化轨道数n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。注意如下规定：①当电荷数为正值时，公式中取“－〞；当电荷数为负值时，公式中取“＋〞。②当配位原子为氧原子或硫原子时，配位原子的成键电子数为零；当配位原子为卤素原子或氢原子时，配位原子的电子数为1。(2)根据杂化轨道数判断杂化类型2.分子的空间构型与杂化类型的关系ABm中心原子杂化类型中心原子孤电子对数空间构型实例AB2sp10直线形CO2、CS2、BeCl2、HCN、N2O等AB3sp20平面三角形BF3、BCl3、BBr3、SO3、NO、CH2O等AB21V形SO2AB4sp30正四面体形AB31三角锥形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或A2B2V形H2S、NH、H2O关键提醒杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定一样。(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间构型与杂化轨道的空间构型一样。(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤对电子时：孤对电子对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的构型与杂化轨道的形状有所不同。相关视频例2以下分子中中心原子杂化轨道的类型一样的是()A.BeCl2与BF3 B.CO2与SO2C.CCl4与NH3 D.C2H2和C2H4解析答案解析杂化轨道数n＝

(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数)实例n的值杂化类型BeCl2n＝

×(2＋2)＝2sp1BF3n＝

×(3＋3)＝3sp2CO2n＝

×(4＋0)＝2sp1SO2n＝

×(6＋0)＝3sp2CCl4n＝

×(4＋4)＝4sp3NH3n＝

×(5＋3)＝4sp3解析答案C2H2和C2H4中每个碳原子连接的原子个数分别为2、3，每个C原子分别形成2个σ键、2个π键和3个σ键、1个π键，根据参与杂化的原子轨道形成σ键，未参与杂化的原子轨道形成π键，所以C原子杂化类型分别为sp1、sp2。答案C解题反思判断中心原子杂化类型的其他方法(1)根据价电子对数判断杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子σ键数＝价电子对数。(2)根据共价键的类型判断①中心原子形成1个叁键，那么为sp1杂化，如CH≡CH，C—H≡N；②中心原子形成2个双键，那么为sp1杂化，如O==C==O，S==C==S；③中心原子形成1个双键，那么为sp2杂化，如 ；④中心原子形成4个单键，那么为sp3杂化，如CH4、SiF4等。(3)根据分子(或离子)的空间构型判断①正四面体形→中心原子为sp3杂化；三角锥形→中心原子为sp3杂化；②平面三角形→中心原子为sp2杂化；③直线形→中心原子为sp1杂化；④V形→中心原子可能为sp3杂化，也可能为sp2杂化。变式训练2以下有关NCl3分子的表达正确的选项是()A.NCl3分子中的N原子采取sp2杂化B.NCl3分子为平面三角形C.NCl3分子中Cl—N—Cl键角小于109.5°D.NCl3分子中含有非极性键解析答案解析NCl3分子中心原子N原子的杂化轨道数为n＝

×(5＋3)＝4，N原子的杂化类型为sp3，其中1个杂化轨道含有1对孤对电子，对成键电子对具有排斥作用，使键角小于109.5°，NCl3分子为三角锥形，分子中N—Cl键为极性键。C返回比较键角大小方法(1)中心原子杂化类型不同时，键角按sp1、sp2、sp3顺序减小。(2)中心原子杂化类型一样时，孤电子对数越多，键角越小。解题反思1.有关杂化轨道的说法不正确的选项是()A.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变B.sp3、sp2、sp1杂化轨道的夹角分别为109.5°、120°、180°C.四面体形、三角锥形、V形分子的构造可以用sp3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参与形成化学键D随堂达标检测123解析答案45解析杂化轨道用于形成σ键和容纳孤对电子。62.以下分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()①BF3②CH2===CH2③ ④CH≡CH⑤PH3⑥CH4A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥A解析答案解析BF3、PH3、CH4中心原子的杂化轨道数分别为

×(3＋3)＝3、×(5＋3)＝4、×(4＋4)＝4，所以B、P、C的杂化类型分别为sp2、sp3、sp3杂化。双键C原子采取sp2杂化、叁键C原子采取sp1杂化，C2H4中C原子以sp2杂化，C2H2中C原子为sp1杂化。C6H6中的每个C原子形成3个σ键，所以C原子采取sp2杂化。1234563.用鲍林的杂化轨道理论解释CH4分子的正四面体构造，以下说法不正确的选项是()A.C原子的4个杂化轨道的能量一样B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据D解析答案解析甲烷中C原子采取sp3杂化，每个杂化轨道上1个电子分别与1个H原子上的电子结合形成共价键，这四条共价键完全一样，轨道间的夹角为109.5°，形成正四面体形的分子。1234564.关于原子轨道的说法正确的选项是()A.但凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间构型都是正四面体形B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道D.AB3、AB2型的共价化合物，其中心原子A均分别采用sp2、sp1杂化轨道成键解析答案123456解析中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，中心原子孤电子对数分别为0、1、2时，其空间构型分别为正四面体形、三角锥形、V形，A不正确。CH4分子中的sp3杂化轨道是由中心原子的能量相近的1个2s和3个2p轨道杂化形成的，B不正确。AB3型的共价化合物，有2种杂化方式，如BF3为sp2杂化，中心原子没有孤对电子；NH3为sp3杂化，中心原子有1对孤对电子。AB2型的共价化合物，中心原子有3种杂化方式，如CO2为sp1杂化，中心原子没有孤对电子；SO2为sp2杂化，中心原子有1对孤对电子，OF2为sp3杂化，中心原子有2对孤对电子。123456答案C5.以下分子中的碳原子采用sp2杂化的是()A.C2H2 B.CS2C.HCHO D.C3H8C解析饱和C原子采取sp3杂化，双键C原子采取sp2杂化，叁键C原子采取sp1杂化，所以C2H2中的C原子采取sp1杂化，HCHO分子中含有碳氧双键，C原子采取sp2杂化，C3H8中的C原子采取sp3杂化。CS2中C原子的杂化轨道数为

×(4＋0)＝2，所以C采取sp1杂化。解析答案1234566.请完成以下各小题。(1)醛基中碳原子的轨道杂化类型是________。解析答案解析

中，碳原子形成3个σ键，1个π键，碳原子采取sp2杂化。123456sp2(2)NO离子的立体构型是_____，N原子的杂化类型是________。解析N的杂化轨道数为

×(5＋1)＝3，N原子含有1对孤电子对，故NO的空间构型为V形。sp2V形(3)SO2分子中S原子价层电子对数是__对，S原子采取_____杂化，SO2分子的空间构型为_____，SO