高中化學(xué) 第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 2.2 分子的立體構(gòu)型（第2課時(shí)）分子的立體構(gòu)型（2）新人教版選修3

1、第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第二節(jié) 分子的立體構(gòu)型第2課時(shí) 分子的立體構(gòu)型（2）知識(shí)歸納一、雜化軌道理論簡(jiǎn)介1雜化軌道理論雜化軌道理論是一種價(jià)鍵理論，是鮑林為了解釋分子的立體構(gòu)型提出的。（1）軌道的雜化在形成多原子分子時(shí)，中心原子價(jià)電子層上的某些_發(fā)生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程。注意：雙原子分子中不存在雜化過程。（2）雜化軌道雜化后形成的新的能量相同的一組原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱雜化軌道。2雜化軌道的類型（1）sp3雜化sp3雜化軌道是由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而得。sp3雜化軌道間的夾角是_，立體構(gòu)型為正四面體形。如圖1所示。圖1CH4分子的形成過程：碳原子2s軌道中1個(gè)電子吸

2、收能量躍遷到2p空軌道上，這個(gè)過程稱為激發(fā)，但此時(shí)各個(gè)軌道的能量并不完全相同。于是1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道混雜起來(lái)，形成能量相等、成分相同的4個(gè)sp3雜化軌道(其中每個(gè)雜化軌道中s成分占1/4，p成分占3/4)，如圖2所示。圖2 CH4分子中碳原子的雜化4個(gè)sp3雜化軌道上的電子間相互排斥，使4個(gè)雜化軌道指向空間距離最遠(yuǎn)的正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)，碳原子以4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道形成4個(gè)CH 鍵，從而形成CH4分子。由于4個(gè)CH鍵完全相同，所以形成的CH4分子為正四面體形，鍵角是10928，如圖3所示。圖3（2）sp2雜化sp2雜化軌道是由1個(gè)s軌道和兩個(gè)p軌道混雜而成的。sp

3、2雜化軌道間的夾角是_，呈平面三角形(如圖4所示)。圖4 sp2雜化BF3分子的形成過程：硼原子的電子排布式為1s22s22，硼原子的1個(gè)2s電子激發(fā)到1個(gè)空的2p軌道中，使硼原子的電子排布式為1s22s122。硼原子的2s軌道和兩個(gè)2p軌道混雜成3個(gè)sp2雜化軌道，硼原子的3個(gè)sp2雜化軌道分別與3個(gè)氟原子的各1個(gè)2p軌道重疊形成3個(gè)sp2p 鍵，由于3個(gè)sp2雜化軌道在同一平面上，而且夾角為120，所以BF3分子具有平面三角形結(jié)構(gòu)(如圖5所示)。圖5 硼原子的雜化軌道和BF3分子的結(jié)構(gòu)示意圖（3）sp雜化sp雜化軌道是由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道混雜而成的。sp雜化軌道間的夾角是180，呈_(

4、如圖6所示)。圖6氣態(tài)BeCl2分子的形成過程：鈹原子的電子排布式是1s22s2，Be的1個(gè)2s電子激發(fā)進(jìn)入空的2p軌道，經(jīng)過雜化形成兩個(gè)sp雜化軌道，與氯原子中的3p軌道重疊形成兩個(gè)spp 鍵。由于雜化軌道間的夾角為180，所以形成的BeCl2分子的立體構(gòu)型是直線形(如圖7所示)。圖7 鈹原子的雜化軌道和BeCl2分子的結(jié)構(gòu)示意圖3雜化軌道類型與分子的立體構(gòu)型的關(guān)系（1）雜化軌道還能用于形成鍵和容納孤電子對(duì)，當(dāng)沒有孤電子對(duì)時(shí)，能量相同的雜化軌道在空間彼此遠(yuǎn)離，形成的分子為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；當(dāng)有孤電子對(duì)時(shí)，孤電子對(duì)占據(jù)一定空間且對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生_，形成的分子空間構(gòu)型也發(fā)生變化。（2）雜化軌道與分子立體

5、構(gòu)型的關(guān)系雜化方式等性雜化不等性雜化spsp2sp3sp3軌道間的夾心原子上的孤電子對(duì)數(shù)00012分子立體構(gòu)型直線形平面三角形正四面體形三角錐形V形實(shí)例BeCl2、HgCl2BF3CH4、SiCl4NH3、PH3H2O、H2S二、配合物理論簡(jiǎn)介1配位鍵（1）概念：成鍵的兩個(gè)原子或離子一方提供_ (配體)，一方提供空軌道而形成的共價(jià)鍵，叫做配位鍵。（2）配體：應(yīng)含有孤電子對(duì)，可以是分子，也可以是離子，如NH3、H2O、F、OH等。（3）成鍵條件：形成配位鍵的一方是能夠提供孤電子對(duì)的原子，另一方是具有能夠接受孤電子對(duì)的空軌道的原子。（4）配位鍵的表示方法：A B 電子對(duì)給

6、予體 電子對(duì)接受體H3O+的結(jié)構(gòu)式：+，的結(jié)構(gòu)式：+。2配合物（1）概念_與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物。（2）配合物的組成配合物由中心原子(提供空軌道)和配體(提供孤電子對(duì))組成，分為_，以Cu (NH3)4 SO4為例表示為：3配合物的形成對(duì)性質(zhì)的影響（1）對(duì)溶解性的影響一些難溶于水的金屬氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含過量的Cl、Br、I、CN和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OH。（2）顏色的改變當(dāng)簡(jiǎn)單離子形成配離子時(shí)，其性質(zhì)往往有很大差異。顏色發(fā)生變化就是一種常見的現(xiàn)象，根

7、據(jù)顏色的變化就可以判斷是否有配離子生成。如Fe3+與SCN形成鐵的硫氰酸根配離子，其溶液顯紅色。（3）穩(wěn)定性增強(qiáng)配合物具有一定的穩(wěn)定性，配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心離子的金屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。例如，血紅素中的Fe2+與CO分子形成的配位鍵比Fe2+與O2分子形成的配位鍵強(qiáng)，因此血紅素中的Fe2+與CO分子結(jié)合后，就很難再與O2分子結(jié)合，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。【答案】一、1（1）能量相近的原子軌道 2（1）10928 （2）120 （3）直線形 3（1） 排斥二、1（1）孤電子對(duì) 2（1）金屬離子(或原子) （2）內(nèi)界和外界知

8、識(shí)重點(diǎn)一、雜化軌道類型的判斷方法1根據(jù)雜化軌道數(shù)判斷對(duì)于ABm型分子(或離子)(A為中心原子，B為配位原子)，中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)(用n表示)即為其雜化軌道數(shù)?？上却_定分子或離子的VSEPR模型，然后就可以確定中心原子的雜化軌道類型。若n=4，則中心原子為sp3雜化；若n=3，則中心原子為sp2雜化；若n=2，則中心原子為sp雜化。如、的n均為4，所以氯原子均采用sp3雜化(但離子的空間構(gòu)型不同，從價(jià)層電子對(duì)互斥模型來(lái)看，前者為三角錐形，后者為正四面體形)。2根據(jù)雜化軌道間的夾角判斷不同的雜化方式，其雜化軌道之間的夾角不同，所以可根據(jù)雜化軌道間的夾角判斷分子或離子的雜化類型。（1）若雜化軌道

9、之間的夾角為10928，則分子的中心原子采用sp3雜化；（2）若雜化軌道之間的夾角為120，則分子的中心原子采用sp2雜化；（3）若雜化軌道之間的夾角為180，則分子的中心原子采用sp雜化。3取代法以中學(xué)常見的、熟悉的物質(zhì)分子為基礎(chǔ)，用其他原子或原子團(tuán)取代分子中的部分原子或原子團(tuán)，得到的新分子的中心原子與原分子對(duì)應(yīng)的中心原子的雜化類型相同。如：（1）CH3CH=CH2分子中碳原子的雜化類型的判斷，可看作乙烯基取代了甲烷分子中的一個(gè)氫原子，則甲基中碳原子為sp3雜化，也可看作甲基取代了乙烯分子中的一個(gè)氫原子，故兩個(gè)不飽和碳原子均為sp2雜化；（2）(CH3)3N可看作三個(gè)甲基取代了NH3分子中的

10、三個(gè)氫原子而得，所以其分子中氮原子采用sp3雜化；（3）H2O2可看作羥基取代了H2O分子中一個(gè)氫原子，H2O2中氧原子應(yīng)為sp3雜化；（4）B(OH)3可看作三個(gè)羥基取代了BF3中的氟原子，可知B(OH)3中硼原子為sp2雜化。4根據(jù)共價(jià)鍵類型判斷從雜化軌道理論可知，原子之間成鍵時(shí)，未雜化軌道形成鍵，雜化軌道形成鍵。對(duì)于能夠明確結(jié)構(gòu)式的分子、離子，可直接用下式判斷其中心原子的雜化軌道類型：雜化軌道數(shù)n=中心原子的鍵數(shù)+中心原子的孤電子對(duì)數(shù)(多重鍵中只有一個(gè)鍵，其余均為鍵)（1）SiF4分子中硅原子軌道雜化類型分析，基態(tài)硅原子有4個(gè)價(jià)電子，與4個(gè)氟原子恰好形成4個(gè)鍵，無(wú)未成鍵電子，n=4，則S

11、iF4分子中硅原子采用sp3雜化。（2）基態(tài)碳原子有4個(gè)價(jià)電子，在HCHO分子中，碳原子與2個(gè)氫原子形成2個(gè)鍵，與氧原子形成C=O鍵，C=O鍵中有1個(gè)鍵、1個(gè)鍵，碳原子無(wú)剩余價(jià)電子，n=3，則HCHO分子中碳原子采用sp2雜化。5等電子原理的應(yīng)用等電子體具有相同的結(jié)構(gòu)特征，一般來(lái)說等電子體的中心原子的雜化類型相同。對(duì)于結(jié)構(gòu)模糊或復(fù)雜的分子、離子，可將其轉(zhuǎn)化成熟悉的等電子體，然后進(jìn)行判斷。如、H2B=NH2分別與CO2、CH2=CH2互為等電子體，而CO2、CH2=CH2中心原子碳原子分別為sp、sp2雜化，則的中心原子氮原子為sp雜化，H2B=NH2的中心原子硼、氮原子均為sp2雜化。（1）雜

12、化軌道數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)。（2）雜化軌道類型與雜化軌道數(shù)的關(guān)系：sp2、sp23、sp34。（3）CO2分子中的碳原子形成雙鍵，但碳原子不是采用sp2雜化(易錯(cuò))，CO2中碳原子采用sp雜化。試判斷下列分子中心原子的雜化類型：（1）NI3（2）CH3Cl（3）CO2（4）SO2【解析】n=中心原子的孤電子對(duì)數(shù)+配位原子總數(shù)(中心原子結(jié)合的原子總數(shù))。（1）NI3中n=1+3=4，屬于sp3雜化；（2）CH3Cl中n=0+4=4，屬于sp3雜化；（3）CO2中n=0+2=2，屬于sp雜化；（4）SO2中n=1+2=3，屬于sp2雜化?！敬鸢浮浚?）sp3雜化（2）sp3雜化（3）sp雜化（4）sp

13、2雜化【點(diǎn)評(píng)】（1）雜化方式的判斷是一個(gè)難點(diǎn)，要注意積累經(jīng)驗(yàn)，原子間形成的共價(jià)鍵，既包括鍵，也包括鍵及大鍵。（2）根據(jù)最大重疊原理，中心原子與每個(gè)配位原子之間只能形成一個(gè)鍵，除此之外，其價(jià)電子只能形成鍵或大鍵。二、配合物常見的能形成配合物的粒子1常見的含孤電子對(duì)的配體：分子如CO、NH3、H2O等；離子如Cl、CN、等。2常見的可提供空軌道的中心原子。通常是過渡元素的離子或原子，如Cu2+、Ag+、Fe3+、Fe、Ni等。下列關(guān)于Cr(H2O)4Br2Br2H2O的說法正確的是A配體為水分子，外界為BrB中心離子的配位數(shù)為6C中心離子Cr3+采取sp3雜化D中心離子的化合價(jià)為+2【解析】Cr(

14、H2O)4Br2Br2H2O中內(nèi)界為Cr(H2O)4Br2+，Cr3+為中心離子，配體為H2O、Br，配位數(shù)為6，外界為Br，Cr3+提供的空軌道數(shù)為6，中心離子未采取sp3雜化?！敬鸢浮緽好題1下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是A所有原子軌道都可參與雜化B雜化軌道能量集中，利于牢固成鍵C不可能出現(xiàn)sp4雜化軌道D同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化2下列對(duì)sp3 、sp2 、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是Asp雜化軌道的夾角最大Bsp2雜化軌道的夾角最大Csp3雜化軌道的夾角最大Dsp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等3下列配合物的配位數(shù)是6的是AK2Co(SCN)4BFe(SCN)

15、3CNa3AlF6DCu(NH3)4Cl24有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述正確的是A每個(gè)碳原子的一個(gè)sp2雜化軌道參與形成大鍵B每個(gè)碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大鍵C碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道與其他碳原子形成2個(gè)鍵和1個(gè)鍵D碳原子的未參加雜化的2p軌道與其他碳原子的2p軌道形成鍵5下列分子中的中心原子采取sp2雜化的是C6H6C2H2C2H4C3H8CO2BeCl2SO3BF3ABCD6BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氫氟酸或NaF溶液中都形成離子，則BF3和中的B原子的雜化軌道類型分別是Asp2、sp2Bsp3、sp3Csp2、sp3Dsp、sp27現(xiàn)有下列微粒：；CH4；OH；Fe(CO

16、)3；Fe(SCN)3；H3O+；Ag(NH3)2OH。其中含有配位鍵的是ABCD全部8向盛有少量CuCl2溶液的試管中滴入少量NaOH溶液，再滴入適量濃氨水，下列敘述不正確的是A開始生成藍(lán)色沉淀，加入過量氨水時(shí)，形成無(wú)色溶液BCu(OH)2溶于濃氨水的離子方程式是Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OHC開始生成藍(lán)色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解形成深藍(lán)色溶液D開始生成Cu(OH)2，之后生成更穩(wěn)定的配合物真題9某物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為PtCl42NH3，其水溶液不導(dǎo)電，加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀，以強(qiáng)堿處理并沒有NH3放出，則關(guān)于此化合物的說法中正確的是A配合物中中心原子的電荷數(shù)和配位數(shù)

17、均為6B該配合物中心原子是ClCCl和NH3分子均與Pt4配位D配合物中Cl與Pt4配位，而NH3分子不配位10在CH3COCH3中，中間碳原子和兩邊碳原子成鍵所采用的雜化方式分別是Asp2、sp3Bsp3、sp3Csp2、sp2Dsp、sp311如圖是卟啉配合物葉綠素的結(jié)構(gòu)示意圖(部分)，下列敘述正確的是A該葉綠素只含有H、Mg、C、N元素B該葉綠素是配合物，中心離子是鎂離子C該葉綠素是配合物，其配體是氮元素D該葉綠素不是配合物，而是高分子化合物12四種常見元素的性質(zhì)或結(jié)構(gòu)信息如下表。試根據(jù)信息回答有關(guān)問題。元素ABCD性質(zhì)結(jié)構(gòu)信息原子核外有兩個(gè)電子層，最外層有3個(gè)未成對(duì)的電子原子的M層有1

18、對(duì)成對(duì)的p電子原子核外電子排布為Ar3d104sx，有1、2兩種常見化合價(jià)有兩種常見氧化物，其中有一種是冶金工業(yè)常用的還原劑（1）寫出B原子的電子排布式_。（2）往C元素的硫酸鹽溶液中逐滴加入過量A元素的氫化物水溶液，可生成的配合物的化學(xué)式為_，簡(jiǎn)要描述該配合物中化學(xué)鍵的成鍵情況：_。（3）“?！北硎練湓?，小黑點(diǎn)“”表示沒有形成共價(jià)鍵的最外層電子，短線表示共價(jià)鍵。則在以上分子中，中心原子采用sp3雜化形成化學(xué)鍵的是_(填序號(hào))；在的分子中有_個(gè)鍵和_個(gè)鍵。13（1）Co(NH3)5BrSO4可形成兩種鈷的配合物，已知Co3+的配位數(shù)是6，為確定鈷的配合物的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)對(duì)兩種配合物進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在

19、第一種配合物的溶液中加BaCl2溶液時(shí)，產(chǎn)生白色沉淀；在第二種配合物溶液中加入BaCl2溶液時(shí)，則無(wú)明顯現(xiàn)象，則第一種配合物的結(jié)構(gòu)式為_，第二種配合物的結(jié)構(gòu)式為_，如果在第二種配合物溶液中滴加AgNO3溶液時(shí)，產(chǎn)生_現(xiàn)象。（2）1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他們用X射線對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的分析所作的貢獻(xiàn)?？茖W(xué)家通過X射線推測(cè)膽礬中既含有配位鍵，又含有氫鍵，其結(jié)構(gòu)示意圖可簡(jiǎn)單表示如下圖，其中配位鍵和氫鍵均采用虛線表示。寫出基態(tài)Cu原子的核外電子排布式_。寫出膽礬晶體中水合銅離子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式_(必須將配位鍵表示出來(lái))。（3）很多不飽和有機(jī)物在Ni催化

20、下可以與H2發(fā)生加成反應(yīng)，如：CH2=CH2，CHCH，HCHO等，其中碳原子采取sp2雜化的分子有_(填物質(zhì)序號(hào))，預(yù)測(cè)HCHO分子的立體結(jié)構(gòu)為_形。參考答案1A【解析】參與雜化的原子軌道之間的能量不能相差太大，如1s與2s、2p能量相差太大，不能形成雜化軌道，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A錯(cuò)誤，D正確；雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時(shí)利用大的一頭，可使電子云重疊程度大，利于形成較牢固的化學(xué)鍵，故B正確；np軌道只有三條：npx、npy、npz，所以當(dāng)s軌道和p軌道雜化時(shí)，就只有三種類型：sp1雜化，即一個(gè)s軌道和一個(gè)p軌道雜化；sp2雜化，即一個(gè)s軌道和兩個(gè)p軌道雜化；sp

21、3雜化，即一個(gè)s軌道和三個(gè)p軌道雜化，故C正確。2A【解析】sp雜化形成的夾角是180，sp2雜化軌道的夾角是120，sp3形成的雜化軌道夾角為10928。3C【解析】K2Co(SCN)4中Co2+的配位數(shù)是4；Fe(SCN)3中Fe3+的配位數(shù)是3；Na3AlF6中Al3+的配位數(shù)是6；Cu(NH3)4Cl2中Cu2+的配位數(shù)是4。4B【解析】雜化軌道只能形成鍵，而不能形成鍵。每個(gè)碳原子的兩個(gè)sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個(gè)碳原子的sp2雜化軌道上的電子配對(duì)形成鍵；每個(gè)碳原子的另一個(gè)sp2雜化軌道上的電子分別與一個(gè)氫原子的1s電子配對(duì)形成鍵；未參與雜化的2p軌道形成大鍵。5C【解析】苯

22、分子中的碳原子采取sp2雜化；乙炔分子中的碳原子采取sp雜化；乙烯分子中的碳原子采取sp2雜化；丙烷中的碳原子類似于甲烷中碳原子，采取sp3雜化；CO2分子中碳原子采取sp雜化；氯化鈹分子中鈹原子采取sp雜化；三氧化硫分子中S原子采取sp2雜化；三氟化硼分子中的B原子采取sp2雜化。6C【解析】BF3中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，所以為sp2雜化，中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，所以為sp3雜化。7C【解析】形成配位鍵的條件是一個(gè)原子(或離子)有孤電子對(duì)，另一個(gè)原子(或離子)有空軌道。在CH4、OH中，中心原子碳和氧的價(jià)電子已完全成鍵，沒有孤電子對(duì)，故CH4、OH中沒有配位鍵。8A【解析】向CuCl

23、2溶液中加入少量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)Cu2+2OHCu(OH)2，Cu(OH)2沉淀為藍(lán)色，再加入適量濃氨水，發(fā)生反應(yīng)Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OH，形成深藍(lán)色溶液，故A錯(cuò)誤。9C【解析】在PtCl42NH3水溶液中加入AgNO3溶液無(wú)沉淀生成，以強(qiáng)堿處理無(wú)NH3放出，說明Cl、NH3均處于內(nèi)界，故該配合物中心原子鉑的配位數(shù)為6，電荷數(shù)為4，Cl和NH3分子均與Pt4配位，只有C項(xiàng)正確。10A【解析】首先寫出CH3COCH3的結(jié)構(gòu)：，由此知兩邊的碳均為sp3雜化(與CH4類似)；中間碳原子采用了sp2雜化。11B【解析】Mg的最高化合價(jià)為+2，而化合物中Mg與4個(gè)氮原子作用，由此可以判斷該化合物中Mg2+與氮原