《分子的空间结构》课件

《分子的空间结构》素养目标学法指导1.认识可以借助某些实验手段所获得的信息为建立物质结构模型或相关理论解释提供支撑2．结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。培养证据推理与模型认知的核心素养1.通过实例列举，由熟悉的情况类比迁移判断新知2．落实公式推导分子的空间构型，利用价层电子对互斥模型，由熟悉的分子类推新的分子结构及类型知识导图

课前·新知导学分子的空间结构1．分子结构的测定许多现代仪器和方法可测定分子结构，如____________、________________等。__________可以测定分子中含有哪些化学键或官能团。红外光谱晶体X射线衍射红外光谱2．多样的分子空间结构(1)三原子分子的空间结构——直线形和V形(角形)。化学式CO2H2O电子式______________________________结构式___________________键角________105°O==C==O180°

直线形V形平面三角形三角锥形109°28′

正四面体形3．价层电子对互斥模型(1)价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的“________________”相互__________的结果。分子中的价层电子对包括______________和中心原子上的________________，多重键只计其中______________，不计_____________。价层电子对排斥σ键电子对孤电子对σ键电子对π键电子对(2)VSEPR模型的两种类型。①中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子。2

3

4

直线形平面三角形正四面体形180°

120°

109°28′

②中心原子上有孤电子对的分子：对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的空间结构。V形三角锥形直线形三角锥形V形4．杂化轨道理论简介(1)原子轨道杂化与杂化轨道。【答案】相近相等能量相同

(2)杂化轨道类型及分子的空间结构。杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目

杂化轨道间的夹角

空间结构名称

实例CO2、C2H2BF3、CH2OCH4、CCl42

3

4

180°

120°

109°28′

直线形平面三角形正四面体形5．知识拓展：等电子体(1)定义：原子总数、价电子总数均相同的分子或离子互为等电子体。(2)等电子原理：互为等电子体的微粒具有相似的化学键特征和立体结构，许多性质相似，如CO和N2。(1)根据价层电子对互斥理论得到的VSEPR模型，就是分子的实际空间结构吗？(2)举例说明，中心原子采取sp3杂化的分子的空间结构是否都是正四面体形？微思考【答案】(1)不完全是。VSEPR模型是按分子中价层电子对数进行判断的，但是有些分子中的部分价层电子对未形成化学键(孤电子对)，而分子的空间结构是忽略孤电子对后的形状。(2)不是。CH4、NH3、H2O分子中的中心原子都是sp3杂化，CH4是正四面体形，NH3是三角锥形，H2O是角形(或V形)。判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)价层电子对之间的夹角越小，排斥力越小。 (

)(2)NH3分子的VSEPR模型与分子空间结构不一致。 (

)(3)五原子分子的空间结构都是正四面体形。 (

)(4)杂化轨道和参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。 (

)(5)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形。 (

)(6)凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。 (

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)√

(5)×

(6)×课堂·素养初培任务一利用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析通过对分子的价层电子对数及其中心原子的孤电子对数的判断，考查学生根据公式和理论规律进行判断及比较各类分子空间结构的能力[情境导入]一些分子的空间结构模型(1)分析BCl3的价层电子对数、价层电子对互斥模型及分子空间结构。【答案】BCl3的价层电子对数为3，价层电子对互斥模型为平面三角形，分子空间结构为平面三角形。(2)NF3的价层电子对数、价层电子对互斥模型、分子空间结构分别是怎样的？【答案】NF3的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，分子空间结构为三角锥形。(3)通过(1)、(2)两例分析，价层电子对互斥模型与分子的空间结构一定相同吗？二者之间有何关系？【答案】价层电子对互斥模型与分子的空间结构不一定一致。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(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，两者一致；当中心原子上有孤电子对时，两者不一致。[深化理解](1)a表示中心原子的价电子数。对主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。(2)x表示与中心原子结合的原子数。(3)b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。推测下列分子的空间结构。(1)H2Se__________。(2)BBr3__________。(3)CHCl3__________。(4)SiF4__________。【答案】(1)V形(2)平面三角形(3)四面体形(4)正四面体形[典例精练]【解析】根据原子的最外层电子排布，可以判断出各分子中心原子含有的孤电子对数。分子式H2SeBBr3CHCl3SiF4中心原子含有的孤电子对数2000中心原子的σ键电子对数2344中心原子的价层电子对数4344H2Se略去两对孤电子对，分子空间结构为V形，BBr3为平面三角形，CHCl3分子中由于氢原子和氯原子不同，空间结构不是正四面体形，SiF4为正四面体形。【答案】(1)直线形(2)V形(3)三角锥形(4)三角锥形【解析】分子或离子价层电子对数成键电子对数孤电子对数空间结构BeCl2220直线形SCl2422V形SO431三角锥形PF3431三角锥形任务二利用杂化轨道理论解释分子的空间结构素养探源核心素养考查途径科学探究与创新意识通过对甲烷分子空间构型的分析，理解杂化轨道理论，并利用杂化轨道理论判断分子的空间构型和中心原子的杂化轨道类型，考查学生由宏观推理微观的能力在形成多原子分子时，中心原子价层电子上的某些能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化(双原子分子中，不存在杂化过程)。例如sp杂化、sp2杂化的过程如下：

[情境导入](1)观察上述杂化过程，分析原子轨道杂化后数量和能量有什么变化。【答案】杂化轨道和参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。s轨道与p轨道的能量不同，杂化后，形成的一组杂化轨道的能量相同。(2)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轨道与3p轨道不在同一能层，能量相差较大。(3)用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构。【答案】N原子的价层电子排布式为2s22p3，在形成NH3分子的过程中，N原子的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，未与H原子形成共价键，4个sp3杂化轨道在空间构成正四面体形；NH3分子中，由于N原子上的孤电子对的排斥作用，使3个N—H键的键角变小，成为三角锥形的空间结构。O原子的价层电子排布式为2s22p4，在形成H2O分子的过程中，O原子的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个杂化轨道中是成对电子，未与H原子形成共价键；4个sp3杂化轨道在空间构成正四面体形，但由于2对孤电子对的排斥作用，使2个O—H键的键角变得更小，使H2O分子成为V形的空间结构。(4)CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都是sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度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，中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对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，键角一般按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。1．轨道的杂化与杂化轨道[深化理解]2．对杂化过程的理解3．杂化类型的判断(1)方法：①杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数。②根据杂化轨道数判断杂化类型。注意：轨道数与杂化类型是一

一对应的，即：杂化轨道数234…杂化轨道类型spsp2sp3…③举例：代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO20＋2＝2spCH2O0＋3＝3sp2CH40＋4＝4sp3SO21＋2＝3sp2NH31＋3＝4sp3H2O2＋2＝4sp34．分子的空间构型的判断分子的空间构型与杂化轨道类型的关系取决于中心原子结合的原子个数与杂化轨道数关系。【名师点拨】从杂化轨道理论的角度比较键角的大小(1)比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时，键角一般按sp、sp2、sp3顺序依次减小。(2)杂化类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。指出下列原子的杂化轨道类型、分子的结构式及空间结构。(1)CS2分子中的C为______杂化，分子的结构式为__________，空间结构为__________。[典例精练](2)CH2O中的C为______杂化，分子的结构式为__________，空间结构为__________。

(3)CCl4分子中的C为______杂化，分子的结构式为__________，空间结构为__________。

(4)H2S分子中的S为______杂化，分子的结构式为__________，空间结构为__________。【答案】D【名师点拨】杂化轨道与共价键类型杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用于形成π键；未参与杂化的p轨道可用于形成π键。

(1)(2020年全国卷Ⅰ，节选)磷酸根离子的空间构型为__________________，其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为__________。(2)(2020