鲁科版高中化学选择性必修2第2章第2节第1课时分子空间结构的理论分析基础课课件

第1课时分子空间结构的理论分析(基础课)第2章微粒间相互作用与物质性质第2节共价键与分子的空间结构素养目标1．理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型。2．能应用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间结构。旧知回顾(1)基态C原子的价电子排布式为2s22p2，与其他原子可形成4个化学键。(2)CO2、H2O、NH3、CH4、C2H4、C2H2、C6H6分子中的键角是180°、104.5°、107.3°、109°28′、120°、180°和120°，其分子的空间结构分别是直线形、角形、三角锥形、正四面体形、平面三角形、直线形和平面正六边形。(3)球棍模型能够表示分子的空间结构和分子内原子之间的成键类型。空间填充模型可以表示分子的空间结构。必备知识自主预习一、杂化轨道理论1．轨道杂化和杂化轨道分子式空间结构空间填充模型球棍模型CH4

2．甲烷分子的空间结构(1)甲烷的分子组成和结构(2)甲烷中碳原子的杂化类型3．苯分子的空间结构(1)苯的空间结构(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“______”的方式相互重叠形成属于六个碳原子的______。2p肩并肩大π键

4．杂化轨道的类型杂化类型spsp2sp3用于杂化的原子轨道及数目s___p___杂化轨道的数目___杂化轨道间的夹角___________________空间结构__________________________实例CO2、C2H2BF3、SO3CH4、CCl4111123234180°120°109°28′直线形平面三角形正四面体形判一判

(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。 (

)(2)杂化轨道用于形成π键。 (

)(3)NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均采用sp3杂化，因此键角相等。 (

)√××二、价电子对互斥理论和等电子原理1．价电子对互斥理论(VSEPR理论)(1)价电子对互斥理论基本观点：分子中的中心原子的价电子对——__________(bp)和________(lp)由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此____。成键电子对孤电子对远离(2)(3)若中心原子没有孤电子对，为使价电子对之间的斥力最小，分子的结构尽可能采取____的结构。对称练一练请填写以下表格中的空白：分子成键电子对数孤电子对数H2O__NH3__H2S__CH4__223122402．利用VSEPR理论预测复杂分子的空间结构

(1)乙醇分子中，羟基上的氧原子有__个成键电子对和__个孤电子对，价电子对共有__个空间取向；氧原子价电子对相互排斥而远离，呈四面体形，因此C—O—H呈__形。两两四角(2)乙酸分子中，羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对，C==O上的成键电子对仅有__个空间取向，因此碳原子的价电子对共有__个空间取向，相互排斥而远离，因此

部分呈________形。一

三

平面三角(3)电子对之间的排斥与分子空间结构①成键电子对之间斥力由大到小顺序：三键—三键__三键—双键__双键—双键__双键—单键__单键—单键。②含孤电子对的斥力由大到小顺序：孤电子对—孤电子对__孤电子对—单键__单键—单键。

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价电子总数空间结构化学键类型AX4sp3四面体形AX3sp3孤电子对三角锥形想一想

NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？提示：NH3和H3O＋两种微粒的原子数和价电子总数都相等，是等电子体，其空间结构相同均为三角锥形。关键能力情境探究[情境探究]有机化合物是自然界中存在最多的一类化合物，原因之一是碳原子之间以碳链、碳环、单键、双键、三键等多种形式结合。有机化合物的一些空间结构示意图如图。正确认识杂化轨道理论1．甲苯分子中所有碳原子的杂化方式是否相同？采用何种杂化方式？提示：甲苯分子中碳原子的杂化方式不全相同。其中甲基上的碳原子采用sp3杂化成键，苯环上的所有碳原子均是sp2杂化成键。2．烯烃的碳碳双键和炔烃的碳碳三键上的碳原子的杂化方式是否相同？若不相同，则各是什么杂化方式(若相同，此问不回答)?提示：不相同。碳碳双键上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上碳原子是sp杂化成键。[归纳总结]1．杂化轨道的特点(1)形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。(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。(5)只有能量相近的轨道才能杂化(ns、np)。2．分子空间结构与杂化类型的关系杂化轨道类型VSEPR模型成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的空间结构实例sp直线形20

直线形HC≡CH、BeCl2、CO2杂化轨道类型VSEPR模型成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的空间结构实例sp2平面三角形30

平面正三角形BF3、BCl321

角形SnBr2、PbCl2杂化轨道类型VSEPR模型成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的空间结构实例sp3四面体形40

正四面体形CH4、CCl431

三角锥形NH3、NF322

角形H2O[能力达成]1．下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是(

)①BF3

②CH2==CH2

③Cl2C==CCl2

④CH≡CH

⑤NH3

⑥CH4A．①②③ B．①⑤⑥C．②③④ D．③⑤⑥A

[④乙炔中的碳原子发生sp杂化；⑤NH3中的氮原子发生sp3杂化；⑥CH4中的碳原子发生sp3杂化。]√2．形成下列分子时，一个原子用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是(

)①PF3

②CCl4

③NH3

④H2OA．①② B．②③C．③④ D．①④√A

[PF3分子中，磷原子的最外层电子排布式为3s23p3，中心磷原子采用sp3杂化，形成4个杂化轨道，一个杂化轨道被一个孤电子对占据，另外3个杂化轨道分别与氟原子的2p轨道形成3个σ键；CCl4为正四面体形结构，碳原子采用sp3杂化，4个杂化轨道分别与4个氯原子的3p轨道形成4个σ键。]3．(双选)下列有关杂化轨道的说法不正确的是(

)A．杂化轨道全部形成化学键B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°C．部分四面体形、三角锥形、角形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释D．杂化前后的轨道数和轨道的形状都发生了改变√√AD

[杂化轨道可以部分参加形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，故A项错误；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形、直线形，夹角分别为109°28′、120°、180°，故B项正确；部分四面体形、三角锥形、角形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释，如甲烷分子、氨分子、水分子，故C项正确；杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，故D项错误。]分子二氧化硫三氧化硫硫酸结构

杂化方式sp2sp2sp3[情境探究]下表为某些含硫微粒的模型及杂化方式：根据价电子互斥理论判断分子或离子的空间结构1．填空：

成键电子对数孤电子对数价电子对数SO2

SO3

提示：

成键电子对数孤电子对数价电子对数SO2213SO33034042．通过以上信息得到价电子对数与分(离)子空间结构有什么关系？提示：分子的空间结构指成键电子对空间结构，当分子的中心原子没有孤电子对时，价电子对的空间结构与分子的空间结构相同。

(3)确定价电子对的空间结构由于价电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。价电子对的空间结构与价电子对数目的关系如表：价电子对数目23456价电子对结构直线形三角形四面体形三角双锥形八面体形2．价电子对数与分(离)子空间结构的关系价电子对互斥理论说的是价电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时，两者的空间结构一致；(2)当中心原子有孤电子对时，两者的空间结构不一致。价电子对数成键电子对数孤电子对数VSEPR模型分子空间结构实例220直线形直线形BeCl2330三角形三角形BF321角形SnBr2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322角形H2O[能力达成]1．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，下列说法正确的是(

)A．若n＝2，则分子的空间结构为角形B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形D．以上说法都不正确√C

[若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的空间结构为直线形；n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。]

√√3．填空。粒子价电子对数杂化轨道类型分子空间结构CO2___________CH2O________________CH4________________SO2__________NH3______________H2O____________________________________________2sp

直线形3sp2平面三角形4sp3正四面体形3sp2角形4sp3三角锥形4sp3角形3sp2平面正三角形4sp3正四面体形

[教材链接][教材拓展视野]价电子对互斥理论用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括为：Ⅰ．用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价电子对数。Ⅱ．分子的空间结构是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对。Ⅲ．X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强。请仔细阅读上述材料，回答下列问题：(1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表：n＋m2______VSEPR理想模型______正四面体价电子对之间的理想键角______109°28′4直线形180°

角形<四面体>三角锥形[解析]

(1)AXnEm中n＋m＝2时，最理想的VSEPR模型是直线形，键角为180°；若是正四面体形，n＋m＝4。(2)水分子属于AX2E2，n＋m＝4，有两个孤电子对，应为角形，VSEPR理想模型为正四面体形，价电子对之间的夹角均为109°28′，再根据斥力大小顺序：孤电子对—孤电子对＞孤电子对－单键＞单键－单键可知，H2O分子中O原子上的孤电子对的排斥作用使得∠H—O—H<109°28′。