2013届高考化学 专题4 第一单元 分子构型与物质的性质 苏教版选修3.ppt

1、专题4分子空间结构与物质性质,专题4分子空间结构与物质性质,第一单元分子构型与物质的性质,课程标准导航 1.初步认识分子空间构型、键角、极性分 子、非极性分子、手性分子等概念。 2.了解杂化轨道的类型（sp3、sp2、sp）,并能运用杂化轨道理论判断分子的空间构型. 3.学习运用模型化思想判断分子的空间构型.,4.理解物质结构与性质之间的辩证关系、性质与应用之间的纽带关系。 5.认识分子的空间构型与极性的关系，能运用有关理论预测分子的极性。,自主学习 一、分子的空间构型 1.杂化轨道理论 (1)轨道的杂化 原子内部_的原子轨道重新组合生成与原轨道数_的一组新轨道的过程。,能量相近,相等,(2)

2、杂化轨道 杂化后形成的新的_的一组原子轨道。 (3)杂化类型 sp杂化 sp杂化轨道是由_ns轨道和_np轨道组合而成的，每个sp杂化轨道都含有 s和 p轨道的成分，,能量相同,一个,一个,杂化轨道间的夹角为_，呈_。 sp2杂化 sp2杂化轨道是由_ns轨道和_np轨道组合而成的，每个sp2杂化轨道都含有 s和 p轨道的成分，杂化轨道间的夹角为_，呈_。,180,直线形,一个,两个,120,平面三角形,sp3杂化 sp3杂化轨道是由_ns轨道和_np轨道组合而成的，每个sp3杂化轨道都含有 s和 p轨道的成分，杂化轨道间的夹角为 _，空间构型为_。,一个,三个,109.5,正四面体形,2.价

3、层电子对互斥理论 分子中的价电子对(包括_和_)由于_作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小_，分子尽可能采取_的空间构型。电子对之间的夹角越大，排斥力_。 3.“等电子原理”是指具有相同_和相同_具有相同的结构特征。,成键电子对,孤电子对,相互排斥,斥力,对称,越小,价电子数,原子数的分子或离子,想一想 1.用杂化轨道理论分析NH3呈三角锥形的原因。 提示：氨分子中的氮原子价电子的轨道表示式为 ，1个2s轨道与3个2p轨道杂化后，形成4个sp3杂化轨道，,其中3个杂化轨道中是成单电子，分别与3个氢原子形成键,1个杂化轨道中是成对电子,不形成共价键。sp3杂化轨道应为正四面体构型，但由于孤电子对不

4、形成化学键，故NH3分子为三角锥形。,二、分子的极性 1.键的极性与非极性：两种非金属元素之间形成化学键，如果两种元素相同，则两者之间为_，若两者不同，则形成_。 2.(1)极性分子：正电荷重心和负电荷重心 _的分子称为极性分子。,非极性键,极性键,不重合,(2)非极性分子：正电荷重心和负电荷重心 _的分子称为非极性分子。 3.“相似相溶规则”： 一般情况下,由极性 分子构成的物质易溶于_溶剂，由非极 性分子构成的物质易溶于_溶剂。,重合,极性,非极性,想一想 2. NH3极易溶于水的原因是什么？ 提示：NH3和H2O均是极性分子，根据“相似相溶规则”知，两者可以相互溶解。,三、手性分子 1.

5、手性异构现象:具有完全相同的组成和原子排列的分子,如左手和右手一样互为_,在三维空间里_的现象。 2.手性分子：具有_的分子。 3.手性碳原子：在有机物分子中，连接 _的碳原子。,镜像,不能重叠,手性异构体,四个不同的原子或基团,想一想 3.手性碳原子有什么特点？ 提示：连接四个不同的原子或基 团的碳原子称为手性碳原子。具 有手性的有机物，是因为其含有 手性碳原子造成的。如右图中碳原子称为手性碳原子，用*C表示，R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。,所以,判断一种有机物是否具有手性异构体,就看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或基团。,自主体验 1.下列有关乙炔分子中的化学键描述正

6、确的是( ) A.乙炔为直线形 B.两个碳原子采用sp2杂化方式 C.每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成键 D.两个碳原子之间仅形成两个键,解析：选C。乙炔分子中的两个碳原子采用sp杂化方式，形成2个sp杂化轨道，与2个H原子形成CH 键，2个碳原子各以1个sp轨道形成CC 键，又用两个未杂化的2p轨道形成2个键，碳碳之间为叁键。,2.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是( ) A.CH4和Br2 B.NH3和H2O C.H2S和CCl4 D.CO2和HCl 解析：选B。A选项中的Br2和CH4、C选项中的CCl4、D选项中的CO2都是非极性分子.,3.下列化合物中含有手性碳原子

7、的是( ),解析：选B。连接四个不同的原子或基团的碳原子叫手性碳原子，A选项中碳原子上连有两个氯原子和两个氟原子，B选项中有一个碳原子连有氢原子、甲基、羟基、羧基四个不同的原子或基团，C、D中的每个碳原子都连有两个或两个以上相同的原子或基团.,4.下列物质属于等电子体的一组是( ) A.CH4和NH3B.B3H6N3和C6H6 C.F-和MgD.H2O和CH4 解析:选B。本题主要考查对等电子体概念的理解.等电子体需具备两个条件:一是微粒的原子总数相同,二是微粒的价电子总数相同.分析可知B项正确；A项中CH4与NH3原子总数不相同；C项中F和Mg的价电子总数不相同；D项中H2O和CH4的原子总

8、数不相同.,探究导引1碳原子的价电子构型为2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，用它们和4个氢原子的1s原子轨道重叠，可得到正四面体构型的甲烷分子。请用杂化轨道理论解释。,提示：CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等，成分相同的4个sp3杂化轨道，然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，,碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的键，从而形成CH4分子。由于4个

9、CH键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109.5。,探究导引2 孤电子对和成键电子对对分子空间结构有哪些影响？ 提示：价层电子对包含孤电子对和成键电子对。价层电子对之间存在相互排斥作用，它们总是趋向于尽可能相互远离。其相互关系可简单表示如下：(价层电子对成键电子对孤电子对),探究导引3CH4中的C原子和NH3中的N原子同样是发生sp3杂化，为什么两者的分子空间构型不同？ 提示：CH4分子中C原子无孤电子对，C原 子发生sp3杂化，根据价层电子对互斥理论 知，CH4为正四面体结构。NH3分子中N原 子有一孤电子对，N原子发生sp3杂化，孤电 子对占据一个轨道，所以NH3为三角锥

10、形。,要点归纳 1.sp型三种杂化类型的比较,特别提醒 1.杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相等，中心原子杂化类型相同时，孤电子对越多，键角越小;无孤电子对时，键角相同. 2.杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同,但能量不同。 3.杂化轨道应尽量占据整个空间使它们之间的排斥力最小。 4.杂化轨道的类型与分子的空间构型有关.,2.价层电子对数与分子空间构型的关系,特别提醒 1.价电子对包括孤电子对和成键电子对，一般孤电子对离核较近。 2.价电子对之间存在相互排斥作用，为减小斥力，相互之间尽可能远离，因此分子的空间构型受到影响，一般，分子尽可能采取对称的空间结构以减小斥力。 相邻电子对间斥力大

11、小顺序： 孤电子对、孤电子对孤电子对、成键电子对成键电子对、成键电子对,即时应用 1.下列物质中，分子的空间结构与水分子相似的是() ACO2BH2S CPCl3 DSiCl4 解析：选B。水分子为V形，A项CO2为直线 形，B项H2S为V形，C项PCl3为三角锥形，D项SiCl4为正四面体形。,探究导引以极性键结合的分子一定是极性分子吗？ 提示：不一定，分子的极性要以分子的空间结构来看，而键的键性与两原子有关。如CH4分子，C与H之间为极性键，四个碳氢键在空间呈正四面体，正负中心重合，即CH4为非极性分子。,要点归纳 1.键的极性和分子的极性,特别提醒 1极性分子中一定有极性键，而非极性分子

12、中不一定只有非极性键。例如，CH4是非极性分子，只有极性键。 2含有非极性键的分子不一定为非极性分 子，如H2O2是含有非极性键的极性分子。,2.判断ABn型分子极性的经验规律 若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子，如下表：,即时应用 2.PH3的分子构型为三角锥形；BeCl2的分子构型为直线形；CH4的分子构型为正四面体形；CO2的分子构型为直线形；BF3的分子构型为平面正三角形；NF3的分子构型为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是(),A.为极性分子，为非极性分子 B.只有为非极性分子，其余为极性分子 C.只有是极性分子，其余为非极性

13、分子 D.只有是非极性分子，其余是极性分子 解析：选A。CO2 分子为直线形，键的极性抵消，为非极性分子，CH4 为正四面体形分 子，故键的极性也可抵消，为非极性分子。,NF3 中由于N原子的孤电子对对成键电子对的排斥作用，使电子不能均匀分布，故为极性分子，同理，PH3也为极性分子；BeCl2 分子构型为直线形，故键的极性可抵消，为非极性分子，BF3分子构型为平面正三角形,键的极性抵消，故为非极性分子。,探究导引 NH3、H2O均为10电子，故两者为等电子体关系，正确吗？ 提示：不正确，等电子体含有的原子数必须相等。,要点归纳 等电子原理可以判断一些简单分子 或离子的空间构型 (1)N2、CO

14、、CN，都是双原子的分子或离子，价电子总数为10，两个原子间都以叁键相结合，叁键中有一个键，两个键。,(6)等电子体不仅有相似的空间构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也都是良好的半导体材料。,即时应用,下列关于原子轨道的说法正确的是 () A凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间构型都是正四面体形,BCH4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 Csp3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凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道

15、成键,【思路点拨】 理解sp、sp2、sp3杂化的含义。 【解析】H2O、NH3中的O、N均为sp3杂 化，但空间构型却分别为V形和三角锥形，故A项错误；sp3杂化是由同一个原子的1个s轨道和3个p轨道形成的一组能量相近的杂化轨道，故B项错误，C项正确。BF3中的B为sp2杂化，故D项错误。,【答案】C 【规律方法】 sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的，sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的，sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而成的.杂化轨道不但形成共价键,还可以容纳孤电子对.分子的空间构型不考虑孤电子对占据的空间.,根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为() A直线形sp杂化 B三角形sp2杂化