鲁科版选择性必修2第2章第2节第1课时分子空间结构的理论分析课件（35张）

第2节共价键与分子的空间结构第1课时分子空间结构的理论分析学习目标1.通过学习杂化理论,能解释某些分子或离子的空间结构。2.通过价电子对互斥理论学习,能预测ABn型简单分子或离子的空间结构。任务分项突破课堂小结提升学科素养测评任务分项突破学习任务1杂化轨道理论自主梳理1.杂化轨道概念在

影响下,原子内部

的原子轨道

形成新的原子轨道的过程叫作原子轨道的杂化,组合后形成的一组

叫作杂化原子轨道,简称杂化轨道。外界条件能量相近重新组合新的原子轨道2.杂化轨道的类型与分子空间结构的关系杂化类型杂化轨道数目杂化轨道间夹角杂化轨道结构实例sp2

.

.BeCl2sp23

.

.乙烯、苯、BF3sp34

.

.CH4、NH3、H2O180°直线形120°平面三角形109°28′四面体形3.苯的结构(1)苯的结构。sp2σσπ共面(2)苯分子中的大π键:六个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的

轨道,这六个轨道以“

”的方式相互重叠,从而形成含有六个电子、属于六个碳原子的π键,形象地称为

。2p肩并肩大π键互动探究杂化轨道理论是1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提出的,它在实质上仍属于现代价键理论,但是它在成键能力、分子的空间结构等方面丰富和发展了现代价键理论。该理论很好地解释了CH4、H2O等分子的空间结构问题。探究杂化轨道理论的主要观点提示:C原子有2个未成对电子,所以仅能结合2个H原子形成化合物CH2。问题2:如何解释C与H形成CH4,每个C结合4个H原子,且空间结构为正四面体?提示:C与H结合时在外界条件影响下,C原子2s电子发生跃迁,如图。形成的4个新轨道各有一个未成对电子,所以可以结合4个H原子形成CH4。四个新轨道是由2s与2p轨道重组而成,其能量发生变化,空间形态也发生变化,四个新轨道能量完全相同,空间结构为正四面体,所以CH4分子为正四面体结构。问题3:如何解释苯分子式为C6H6,苯分子结构为平面结构?提示:6个碳原子均采取sp2杂化,每个碳原子的2个sp2杂化轨道分别与另2个碳原子的sp2杂化轨道形成σ键并形成环状结构,每个碳原子的另一个sp2杂化轨道与氢原子的1s轨道形成σ键。另外每个碳原子各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的2p轨道,这六个轨道以“肩并肩”的方式形成含有六个电子、属于六个碳原子的大π键。如图。归纳拓展杂化理论要点(1)只有能量相近的轨道才能杂化(ns、np)。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生,孤立的原子是不可能发生杂化的。(3)杂化前后轨道数目不变。(4)杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。题组例练A1.(2022·山东临沂期末)如图所示,在乙烯分子中有5个σ键和1个π键,它们分别是(

)A.sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键B.sp2杂化轨道形成π键,未杂化的2p轨道形成σ键C.C—H键之间是sp2形成σ键,C—C键之间是未参加杂化的2p轨道形成π键D.C—C键之间是sp2形成σ键,C—H键之间是未参加杂化的2p轨道形成π键解析:在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形,所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化,其中杂化轨道形成5个σ键,未杂化的2p轨道形成π键。2.下列烃分子中的碳原子既有sp杂化又有sp3杂化的是(

)A.乙烷 B.丙烯 C.丙炔 D.苯乙烯C解析:乙烷中只有饱和键,只有sp3杂化,A错误;丙烯中含有碳碳双键,有sp3杂化和sp2杂化,B错误;丙炔中含有碳碳三键,既有sp杂化又有sp3杂化,C正确;苯乙烯中含有碳碳双键和苯环,只有sp2杂化,D错误。题后悟道π键是由未杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成的,所以双键结构一定有一个未杂化的p轨道,三键结构一定有两个未杂化的p轨道。所以形成双键的原子一般采用sp2杂化,形成三键或两个连续双键结构的原子一般采取sp杂化。学习任务2价电子对互斥理论自主梳理1.价电子对互斥(VSEPR)理论能比较简便地定性预测分子的空间结构,其基本观点是:分子中的中心原子的

——成键电子对(bp)和孤电子对(lp)由于

作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此

。价电子对相互排斥远离2.判断分子中的中心原子上的价电子对数的方法(1)(2)中心原子上孤电子对数的确定。①通过写出分子或离子的电子式确定。如H2O的电子式为

,有

电子未与H原子相连,所以H2O中中心原子O上的孤电子对数为

。2对23.价电子对互斥理论与分子的空间结构:价电子对互斥模型是

的空间结构,而分子的空间结构指的是

的空间结构,不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对),当中心原子上无孤电子对时,两者的结构一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的空间结构不一致。常见的分子空间结构有直线形、角形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。价电子对成键电子对价电子对数σ键电子对数中心原子上的孤电子对数VSEPR模型名称分子的空间结构实例220直线形直线形CO2330平面三角形平面三角形BF321角形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322角形H2O4.等电子原理化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征,这是等电子原理的基本观点。(1)等电子原理的应用。①判断一些简单分子或原子团的空间结构。②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。③利用等电子原理针对某性质找等电子体。(2)常见的等电子体。互动探究价电子对互斥理论(简称VSEPR),适用于主族元素间形成的ABn型分子或离子。该理论认为,一个共价分子或离子中,中心原子A周围所配置的原子B(配位原子)的几何结构,主要决定于中心原子的价电子中各电子对间的相互排斥作用。这些电子对在中心原子周围按尽可能互相远离的位置排布,以使彼此间的排斥力最小。所谓价电子对,指的是形成σ键的电子对和孤电子对。孤电子对的存在,增加了电子对间的排斥力,影响了分子中的键角,会改变分子空间结构的基本类型。探究价电子对互斥理论问题1:价电子对包括哪几种电子对?提示:一般包括两种电子对,即成键电子对(bp)和孤电子对(lp)。问题2:如何确定价电子对数目?提示:首先确定价电子数目,除以2就是价电子对数目。价电子数目=中心原子价电子数+配位原子提供的价电子数(H、X提供一个电子,O不提供)±离子得或失去电子数。问题3:成键电子对与孤电子对的斥力大小顺序是什么?提示:lp—lp≫lp—bp>bp—bp。问题4:运用价电子对互斥理论分析SO2的空间结构、键角、S的杂化类型。提示:中心原子为S,其价电子数为6+0×2(O不提供价电子),所以其价电子对数为3,由于配体原子只有2个,所以3对价电子对中有2对成键电子对(bp)、1对孤电子对(lp)。中心原子S为sp2杂化,VSEPR模型为平面三角形,分子的空间结构为角形。因为斥力lp-bp(图中①)>bp-bp(图中③),所以键角小于120°。归纳拓展价电子对互斥理论用途1.判断中心原子杂化类型中心原子杂化类型与价电子对数目关系:中心原子杂化类型spsp2sp3中心原子价电子对数目2342.判断ABn型分子或离子空间结构价电子对数VSEPR模型名称分子空间结构2直线形直线形3平面三角形平面三角形角形4四面体形正四面体形三角锥形角形3.判断键角:根据lp—lp≫lp—bp>bp—bp(三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键),进行判断。4.价电子对互斥理论一般不适用于推测过渡金属化合物分子的空间结构。1.(2021·浙江诸暨中学期中)下列关于价电子对互斥模型(VSEPR模型)的叙述中不正确的是(

)A.VSEPR模型可用于预测分子的空间结构B.VSEPR模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子C.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥D.分子中键角越大,价电子对相互排斥力越大,分子越稳定题组例练D解析:VSEPR模型可用来预测分子的空间结构,注意实际空间结构要去掉孤电子对,A正确;VSEPR模型可用于预测简单分子的空间结构,不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子,B正确;中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥,且孤电子对间排斥力>孤电子对和成对电子对间的排斥力,C正确;分子的稳定性与键角没有关系,与化学键强弱有关,D错误。2.以下各组粒子的空间结构不相似的是(

)A课堂小结提升【知识整合】【易错提醒】1.误认为VSEPR模型与分子空间结构模型一致。VSEPR模型包括孤电子对,而分子空间结构不包括孤电子对。例:H2O的VSEPR模型为正四面体形,而分子空间结构为角形。2.误认为杂化轨道可以形成π键。杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对,未参与杂化的p轨道可用于形成π键。3.误认为空间结构为角形的分子中心原子一定是sp3杂化。其实中心原子可能是sp3杂化,也可能是sp2杂化。学科素养测评化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征,这是等电子原理的基本观点。利用该原理可以判断一些简单分子或原子团的空间结构。运用等电子原理预测分子或离子的空间结构时,不能简单地认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体,必须注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。可采用同族元素互换法、价电子迁移法、电子-电荷互换法判断等电子体。(1)若ABn型分子的中心原子上有一对孤电子对未能成键,当n=2时,其分子的空间结构为

,中心原子的杂化方式为

;当n=3时,其分子的空间结构为

形,中心原子的杂化方式为

。

答案:(1)角形sp2三角锥sp3

解析:(1)若ABn型分子的中心原子A上有一对孤电子对未能成键,则分子的空间结构将会发生变化。当n=2时,中心原子的价电子对数为3,因此是sp2杂化,分子的空间结构为角形;当n=3时,中心原子的价电子对数为4,因此是sp3杂化,分子的空间结构为三角锥形。化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征,这是等电子原理的基本观点。利用该原理可以判断一些简单分子或原子团的空间结构。运用等电子原理预测分子或离子的空间结构时,不能简单地认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体,必须注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。可采用同族元素互换法、价电子迁移法、电子-电荷互换法判断等电子体。答案:(2)直线角三角锥正四面体化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征,这是等电子原理的基本观点。利用该原理可以判断一些简单分子