2019_2020年高中化學專題4第1單元第1課時分子的空間構型教案蘇教版選修3.docx

第1課時分子的空間構型目標與素養(yǎng)：1.能準確判斷共價分子中中心原子的雜化軌道類型，能用雜化軌道理論和價層電子對理論判斷分子的空間構型。(宏觀辨識與微觀辨析)2.利用“等電子原理”推測分子或離子中中心原子的雜化軌道類型及空間構型。(證據(jù)推理與模型認知)一、雜化軌道理論與分子的空間構型1sp3雜化與CH4分子的空間構型(1)雜化軌道的形成碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道，1個2s軌道和3個2p軌道“混合”，形成能量相等、成分相同的4個sp3雜化軌道。 (2)sp3雜化軌道的空間指向碳原子的4個sp3雜化軌道指向正四面體的4個頂點，每個軌道上都有一個未成對電子。(3)共價鍵的形成碳原子的4個sp3雜化軌道分別與4個H原子的1s軌道重疊形成4個相同的鍵。(4)CH4分子的空間構型CH4分子為空間正四面體結構，分子中CH鍵之間的夾角都是109.5。(1)雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相同，但形狀不同。(2)雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。(3)雜化軌道只用于形成鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。(4)未參與雜化的p軌道，可用于形成鍵。2sp2雜化與BF3分子的空間構型(1)sp2雜化軌道的形成硼原子2s軌道上的1個電子進入2p軌道。1個2s軌道和2個2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的3個sp2雜化軌道。(2)sp2雜化軌道的空間指向硼原子的3個sp2雜化軌道指向平面三角形的三個頂點，3個sp2雜化軌道間的夾角為120。(3)共價鍵的形成硼原子的3個sp2雜化軌道分別與3個氟原子的1個2p軌道重疊，形成3個相同的鍵。(4)BF3分子的空間構型BF3分子的空間構型為平面三角形，鍵角為120。3sp雜化與BeCl2分子的空間構型(1)雜化軌道的形成Be原子2s軌道上的1個電子進入2p軌道，1個2s軌道和1個2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的2個sp雜化軌道。 (2)sp雜化軌道的空間指向兩個sp雜化軌道呈直線形，其夾角為180。(3)共價鍵的形成Be原子的2個sp雜化軌道分別與2個Cl原子的1個3p軌道重疊形成2個相同的鍵。二、價層電子對互斥模型1價層電子對互斥模型的基本內(nèi)容分子中的電子對(包括成鍵電子對和孤電子對)由于相互排斥作用，盡可能趨向彼此遠離。(1)當中心原子的價電子全部參與成鍵時，為使價電子斥力最小，就要求盡可能采取對稱結構。(2)當中心原子的價電子部分參與成鍵時，未參與成鍵的孤電子對與成鍵電子對之間及孤電子對之間、成鍵電子對之間的斥力不同，從而影響分子的空間構型。(3)電子對之間的夾角越大，相互之間的斥力越小。2價層電子對互斥模型與分子的幾何構型(1)中心原子中的價電子全部參與形成共價鍵的分子的幾何構型如下表所示(由中心原子周圍的原子數(shù)m來預測)：ABm幾何構型示例m2直線形CO2、BeCl2m3平面三角形BF3m4正四面體形CH4、CCl4(2)中心原子上有孤電子對(價電子中未參與形成共價鍵的電子對)的分子的幾何構型：中心原子上的孤電子對占據(jù)中心原子周圍的空間，與成鍵電子對互相排斥，使分子的幾何構型發(fā)生變化，如：H2O、NH3等。(3)相關說明具有相同價電子對數(shù)的分子，中心原子的雜化軌道類型相同，價電子對分布的幾何構型也相同。如果分子中中心原子的雜化軌道上存在孤電子對，價電子對之間的斥力大小順序為：孤電子對與孤電子對之間的斥力孤電子對與成鍵電子對之間的斥力成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力，且隨著孤電子對數(shù)目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。三、等電子原理1原理具有相同價電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子具有相同的結構特征。2應用(1)判斷一些簡單分子或離子的立體構型。(2)利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料。(3)利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)金剛石中的碳原子和CO2中的碳原子采用的雜化類型相同。()(2)CH4和NH3分子中的中心原子均采用sp雜化，故兩分子的鍵角相同。()答案(1)(2)2下列分子或離子中，中心原子價層電子對的幾何構型為四面體且分子或離子的空間構型為V形的是()ANHBPH3CH3ODOF2D如果中心原子價層電子對的幾何構型為四面體，則應該是sp3雜化，V形結構由3個原子構成，所以D選項正確；A選項中，三角錐型的NH3結合一個H變?yōu)樗拿骟w結構；B選項中，PH3為三角錐型；C選項中，H2O為V形，H2O結合一個H變?yōu)槿清F型結構。3CH4與NH_(填“是”或“不是”)互為等電子體，二者的空間構型為_。答案是正四面體形分子的空間構型與雜化類型1.雜化軌道理論要點(1)只有能量相近的原子軌道才能雜化。(2)雜化軌道數(shù)目和參與雜化的原子軌道數(shù)目相等，雜化軌道能量相同。 (3)雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。(4)雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。(5)雜化軌道只用于形成鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對。(6)未參與雜化的p軌道可用于形成鍵。2ABm型粒子的中心原子雜化與分子空間構型的關系(1)當雜化軌道全部用于形成鍵時雜化類型spsp2sp3軌道組成一個ns和一個np一個ns和兩個np一個ns和三個np軌道夾角180120109.5雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結構示意圖分子的空間構型直線形平面三角形正四面體型(2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時由于孤電子對參與互相排斥，會使分子的構型與雜化軌道的形狀有所區(qū)別。如水分子中氧原子的sp3雜化軌道有2個是由孤電子對占據(jù)的，其分子不呈正四面體構型，而呈V形，氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有1個由孤電子對占據(jù)，氨分子不呈正四面體構型，而呈三角錐型。3含鍵和鍵的分子構型和雜化類型物質(zhì)結構式雜化軌道類型分子中共價鍵數(shù)鍵角分子的空間構型甲醛sp23個鍵1個鍵約120平面三角形乙烯5個鍵1個鍵120平面形氰化氫sp2個鍵2個鍵180直線形乙炔3個鍵2個鍵180直線形分子或離子中中心原子雜化類型的判斷(1)根據(jù)分子或離子的立體結構判斷，如直線形為sp雜化，平面形為sp2雜化，四面體為sp3雜化。(2)根據(jù)參加雜化的軌道數(shù)(價層電子對數(shù))與形成的雜化軌道數(shù)相同判斷，如2個價層電子對的雜化為sp雜化，3個價層電子對的雜化為sp2雜化，4個價層電子對的雜化為sp3雜化。(3)根據(jù)中心原子是否形成鍵及鍵數(shù)目判斷，如中心原子沒有鍵為sp3雜化，形成一個鍵為sp2雜化，形成兩個鍵為sp雜化。1(1)(2019全國卷)NH4H2PO4中，電負性最高的元素是_；P的_雜化軌道與O的2p軌道形成_鍵。(2)(2019全國卷)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是_、_。答案(1)Osp3(2)sp3sp3價層電子對互斥模型與等電子原理1.ABm型中心原子價層電子對，雜化類型和分子構型的關系雜化類型價電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)分子空間構型實例sp220直線形BeCl2、CO2sp2330平面三角形BF3、SO321V形SnBr2、PbCl2sp3440正四面體型CH4、CCl431三角錐型NH3、PCl322V形H2O2.價層電子對的分析方法價層電子對數(shù)的一般計算方法：對于ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)，分子的價電子對數(shù)可以通過下式確定：即n。規(guī)定：作為配體，鹵素原子和氫原子提供1個電子，氧族元素的原子不提供電子；作為中心原子，鹵素原子按提供7個電子計算，氧族元素的原子按提供6個電子計算，即中心原子的價電子數(shù)等于中心原子的最外層電子數(shù)；對于復雜離子，在計算價電子對數(shù)時，還應加上陰離子的電荷數(shù)或減去陽離子的電荷數(shù)；計算價電子對數(shù)時，若剩余1個電子，亦當作1對電子處理。雙鍵、三鍵等多重鍵作為1對電子看待。3等電子體滿足等電子原理的微粒稱為等電子體。等電子體具有相同的原子總數(shù)和價電子總數(shù)，常見的等電子體如下：類型實例空間構型雙原子(10電子)N2、CO、NO、C、CN直線形三原子(16電子)CO2、CS2、NO、N、NCS、BeCl2直線形三原子(18電子)NO、O3、SO2V形四原子(24電子)NO、CO、BF3、SO3平面三角形五原子(32電子)SiF4、CCl4、SO、PO正四面體形七原子(48電子)SF6、PF、SiF、AlF正八面體形(1)互為等電子體的分子或離子，其中心原子的雜化類型相同，與成鍵原子形成的化學鍵類型相同。(2)互為等電子體的分子或離子的價電子總數(shù)相同，而不是電子總數(shù)相同。(3)O3可以看成OO2，故O3的通式及價電子總數(shù)與SO2均相同，二者互為等電子體?！镜淅坑脙r層電子對互斥模型推測下列分子的空間構型：(1)H2S_；(2)NH_；(3)BF3_；(4)CHCl3_；(5)SiF4_。解析根據(jù)原子的最外層電子的排布，可以判斷出本題分子的中心原子含有的孤電子對數(shù)和結合的原子數(shù)為：化學式H2SNHBF3CHCl3SiF4中心原子含有孤電子對數(shù)22000中心原子結合的原子數(shù)22344根據(jù)上述的數(shù)據(jù)不難判斷出各種分子的空間構型。答案(1)V形(2)V形(3)平面三角形(4)四面體(5)正四面體確定ABm型分子或離子空間構型的思路鍵電子對數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)中心原子上的價電子對數(shù)價層電子對互斥模型分子或離子的空間構型。2用價層電子對互斥理論判斷SO3的分子構型為()A正四面體型BV形C三角錐型D平面三角形DSO3分子中S原子的價電子對數(shù)3，由于結合3個O原子，故成鍵電子對數(shù)為3，孤電子對數(shù)是0，其分子為平面三角形構型。3B3N3H6和C6H6是等電子體，則下列說法不正確的是()AB3N3H6能發(fā)生加成反應和取代反應BB3N3H6具有堿性CB3N3H6各原子在同一平面上DB3N3H6不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B苯所有原子都在同一平面上，能發(fā)生加成反應和取代反應，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，也不具有堿性，而B3N3H6具有相似的性質(zhì)，故B錯誤。 1下列關于原子軌道的說法正確的是()A凡中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間構型都是正四面體型BCH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合而形成的Csp3雜化軌道是由同一原子中能量相近的s軌道和p軌道雜化而形成的一組能量相等的新軌道D凡AB3型共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵C凡中心原子采取sp3雜化得到的雜化軌道都是正四面體型，但是根據(jù)孤電子對占據(jù)雜化軌道數(shù)目的多少，其分子立體構型也可以呈現(xiàn)V形(H2O)、三角錐型(NH3)，也有的呈現(xiàn)變形四面體，如CH3Cl，故A錯；CH4的sp3雜化軌道是由中心原子碳中能量相近的一個2s軌道和3個2p軌道雜化而形成的，與氫原子結合時，四個雜化軌道分別和四個氫原子的1s軌道重疊，形成四個CH鍵，B錯；AB3型分子中，BF3的B原子采用sp2雜化，D錯。2根據(jù)等電子原理：由短周期元素組成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體，它們具有相似的結構特征。以下各組粒子結構不相似的是()ACO和N2BO3和NOCCO2和N2ODN2H4和C2H4DN2H4和C2H4原子數(shù)相同，外圍電子數(shù)分別為14、12，二者不是等電子體，故結構不相似。3下列分子的空間構型可用sp2雜化軌道來解釋的是()BF3CH2=CH2CHCHNH3CH4ABCDA均為平面形分子，中心原子是sp2雜化；為直線形分子，中心原子是sp雜化；NH3是三角錐型、CH4是正四面體型分子，中心原子均是sp3雜化。4用價層電子對互斥理論(VSEPR)可以預測許多分子或離子的空間構型，有時也能用來推測鍵角大小，下列判斷正確的是()ASO2、CS2、HI都是直角形的分子BBF3鍵角為120，SnBr2鍵角為120CCH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角錐形的分子CA項，SO2為V形；B項，SnBr2為sp2雜化，中心原子有一對孤電子對，鍵角小于120；D項，PCl5不呈三角錐形。5指出下列原子的雜化軌道類型及分子的結構式、空間構型。(1)CO2分子中的C采取_雜化，分子的結構式為_，空間構型呈_；(2)HCHO中的C采取_雜化，分子的結構式為_，空間構型呈_；(3)H2S分子中的S采取_雜化，分子的結構式為_，空間構型呈_。解析能形成雜化軌道