高中化學(xué)第2章第2節(jié)第1課時(shí)一些典型分子的空間構(gòu)型教案高二化學(xué)教案

1、第1課時(shí)一些典型分子的空間構(gòu)型目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解典型的分子空間構(gòu)型，能夠制作典型分子的空間模型。（科學(xué)探究）2.了解雜化軌道理論，掌握常見的雜化軌道類型。（模型認(rèn)知）3.能夠應(yīng)用雜化軌道理論解釋典型分子的空間構(gòu)型。（宏觀辨識(shí)與微觀探究）一、甲烷分子的空間構(gòu)型I/KW衿hCH4ii化學(xué)式分子結(jié)構(gòu)示意圖填充模型球棍模型.雜化軌道在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合的過程叫做原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱雜化軌道。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，從而使它在與其他原子的原子軌道成鍵時(shí)重疊的程度更大，形成的共價(jià)鍵更牢固。通

2、常,有多少個(gè)原子軌道參加雜化，就形成多少個(gè)雜化軌道。.甲烷中碳原子的雜化類型.雜化軌道的類型雜化類型1sp2sp3sp用于雜化的原子s111軌道及數(shù)目p123雜化軌道的數(shù)目234雜化軌道間的夾角180120109.5空間構(gòu)型直線形平囿二角形正四囿體形實(shí)例CO、C2HbBF3、SOCH、CC14二、苯分子的空間構(gòu)型根據(jù)雜化軌道理論，形成苯分子時(shí)每個(gè)碳原子的價(jià)電子原子軌道發(fā)生Spl雜化（如S、px、py）,由此形成的三個(gè)SP2雜化軌道在同_一平面內(nèi)。這樣，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（T鍵，于是六個(gè)碳原子組成一個(gè)正六邊形的碳環(huán);每個(gè)碳

3、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（T鍵。與此同時(shí)，每個(gè)碳原子的一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2P軌道（如2pz）均含有一個(gè)未成對(duì)電子。這六個(gè)碳原子的2P軌道相互平行，它們以“肩并肩”的方式相互重疊、從而形成含有六個(gè)電子、屬于六個(gè)碳原子的兀鍵。人們把這種在多原子間形成的多電子的兀鍵稱為大兀鍵。所以，在苯分子中，整個(gè)分子呈平面正六邊形，六個(gè)碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120。三、價(jià)電子對(duì)互斥理論與等電子原理.價(jià)電子對(duì)互斥理論（1）價(jià)電子對(duì)互斥理論基本觀點(diǎn)：分子中的中心原子的價(jià)電子成鍵電子對(duì)（bp）和孤電子對(duì)（lp）由于相互排斥作用，盡可能趨向于彼此遠(yuǎn)離。(3)若中

4、心原子沒有孤電子對(duì)，為使價(jià)電子對(duì)之間的斥力最小，使分子的結(jié)構(gòu)盡可能采取對(duì)登些吉構(gòu)。.等電子原理(1)內(nèi)容：化學(xué)通式相同且價(jià)電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的空間構(gòu)型和化學(xué)鍵類型等結(jié)構(gòu)特征。(2)應(yīng)用判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。SCT、PCf等離子具有AX4通式,價(jià)電子總數(shù)為32,中心原子采取更雜化，呈四面體空間構(gòu)型。SC2一、PdT等離子具有AX3通式,價(jià)電子總數(shù)為26,中心原子采取應(yīng)雜化，由于存在一對(duì)孤對(duì)電子，分子空間構(gòu)型呈三角錐必利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料。利用等電子原理針對(duì)某物質(zhì)找等電子體。.判斷正誤(正確的打，錯(cuò)誤的打“X”)(1)有多少個(gè)原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個(gè)

5、雜化軌道。(V)(2)雜化軌道用于形成兀鍵。(X)(3)苯分子中C原子發(fā)生sp2雜化。(，).下列對(duì)sp3、sp2、sp1雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是()sp1雜化軌道的夾角最大sp2雜化軌道的夾角最大sp3雜化軌道的夾角最大sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等答案A3.在3.在 CCHOCH中,中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是()sp2 sp23sp3spsp2 sp23sp3spsp2 sp3D.1 sp3spC C CO中碳原子形成了 3個(gè)(T鍵，無未成鍵價(jià)電子對(duì)，需要形成3個(gè)雜化軌道，采用的雜化方式是sp2。兩邊的碳原子各自形成了4個(gè)。鍵，無未成鍵電子對(duì)，需要

6、形成4個(gè)雜化軌道，采用的是sp3雜化。雜化軌道理論1.雜化軌道的特點(diǎn)(1)形成分子時(shí)，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的。(3)雜化前后軌道數(shù)目不變。(4)雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。(5)只有能量相近的軌道才能雜化(ns、np)。2.分子空間構(gòu)型的確定軌道雜化類型電子對(duì)的空間構(gòu)型成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)電子對(duì)的排列方式分子的空間構(gòu)型實(shí)例1sp直線形20直線形HOCHBeCl2CQ2sp平囿二角形30.入平囿二角形BF3BCI321V形SnBr2PbCl23sp四面體40.止四面體形CHCCI431為三角錐形

7、NHNF322V形H2Q【典例11下列各物質(zhì)中的中心原子不是采用sp3雜化的是()A.NHB.HOC.COD.CCI4CNH3為三角錐形，但中心原子氮原子采用sp3雜化，形成4個(gè)等同的軌道，其中一個(gè)由孤對(duì)電子占據(jù)，余下的3個(gè)未成對(duì)電子各占一個(gè)。HzO為V形，但其中的氧原子也是采用sp3雜化形成4個(gè)等同的軌道，其中兩對(duì)孤對(duì)電子分別占據(jù)兩個(gè)軌道，剩余的2個(gè)未成對(duì)電子各占一個(gè)。CC14分子中C原子也采用sp3雜化，但CQ分子中C原子為sp1雜化，CQ為直線形分子。熟悉和掌握常見分子的中心原子的雜化方式和空間構(gòu)型的關(guān)系，有助于正確分析、解決有關(guān)問題。.關(guān)于原子軌道的說法正確的是()3.A.凡是中心原子

8、米取sp雜化軌道成鍵的分子其空間構(gòu)型都是正四面體B.CH分子中的sp3雜化軌道是由4個(gè)H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的C.sp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來形成的一組能量相同的新軌道D.凡AB型的共價(jià)化合物，具中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵C中心原子采取sp3雜化，分子的空間構(gòu)型為正四面體，但如果中心原子還有孤電子對(duì)，分子的空間構(gòu)型不是正四面體。CH分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個(gè)2s與三個(gè)2P雜化而成的。AR型的共價(jià)化合物，A原子可能采取sp雜化或sp例如，代O中的中心原子為氧原子，其價(jià)電子數(shù)為例如，代O中的中心原子為氧原子，其價(jià)電子數(shù)為

9、6,與氧原2.(2019全國I卷)乙二胺(H2NCHCHNH)是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是。答案sp3sp3確定分子空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法1.確定中心原子A的價(jià)電子數(shù)目(1)對(duì)于ABn型分子，中心原子的雜化軌道數(shù)可以這樣計(jì)算。中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=中心原子的價(jià)電子數(shù)與中心原子結(jié)合的原子未成對(duì)電子數(shù)之和子結(jié)合的氫原子未成對(duì)電子數(shù)為1,可知:.一6-2X1氧原子上的孤電子對(duì)數(shù)=2=2例如：代表物雜化軌道數(shù)（n）雜化軌道類型CO1(4+0)=21spCHO1(4+2+0)=32spCH412(4+4)=43spSO12(6+0)=32spNH312(5+3)=43spH2O1小2(6

10、+2)=43sp（2）離子的雜化軌道計(jì)算1n=2（中心原子的價(jià)電子數(shù)十配位原子的成鍵電子數(shù)士電荷數(shù)）代表物雜化軌道數(shù)（n）雜化軌道類型NG12(5+1)=32spnh41.、2(51+4)=43sp2.確定價(jià)電子對(duì)的空間構(gòu)型由于價(jià)電子對(duì)之間的相互排斥作用，它們趨向于盡可能的相互遠(yuǎn)離。價(jià)電子對(duì)的空間構(gòu)型與價(jià)電子對(duì)數(shù)目的關(guān)系如下表:價(jià)電子對(duì)數(shù)目23456價(jià)電子對(duì)構(gòu)型直線形三角形止四面體三角雙錐正八面體3.分子空間構(gòu)型確定根據(jù)分子中成鍵電子對(duì)數(shù)和孤電子對(duì)數(shù)，可以確定相應(yīng)的較穩(wěn)定的分子空間構(gòu)型，如下表:價(jià)電子對(duì)數(shù)成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)電子對(duì)空間構(gòu)型分子空間構(gòu)型實(shí)例220直線形直線形BeCl2330三角

11、形三角形BF321V形SnBr2440四向體形四向體形CH31三角錐形NH22V形H2O4.分子或離子空間構(gòu)型的確定一一等電子原理(1)互為等電子體應(yīng)滿足的條件化學(xué)通式相同。價(jià)電子總數(shù)相等。(2)等電子原理的應(yīng)用利用等電子原理可以判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的空間構(gòu)型。如NH和HO卡的空間構(gòu)型相似(三角錐形)；SiCl4、SS、pO都呈正四面體構(gòu)型等電子體不僅有相似的空間構(gòu)型，且有相似的性質(zhì)?！镜淅?】用價(jià)電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)H2S和BF3的空間結(jié)構(gòu)， TOC o 1-5 h z 兩個(gè)結(jié)論都正確的是()A.直線形；三角錐形B.V形；三角錐形C.直線形；平面三角形D.V形；平面三角形DS原子最外層尚有孤

12、電子對(duì)，參與成鍵電子對(duì)間的排斥，故H2s為V形結(jié)構(gòu)；BF3中B原子最外層電子全部參與成鍵，三條BF鍵等效排斥，故分子的空間構(gòu)型為平面三角形。3下列分子的空間構(gòu)型是正四面體形的是()CHNHCRSiH4C2HCQA.B.C.D.BC原子與Si原子的價(jià)電子層都是ns2np2結(jié)構(gòu)，參與成鍵時(shí)都是形成了4個(gè)sp3雜化軌道，故它們形成的CH,CE和SiH4的空間構(gòu)型都是正四面體形。而NH為三角錐形，C2H4為平面形，CO為直線形。4通常把原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體，人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同。已知B3MH分子的結(jié)構(gòu)與苯相似，則下列有關(guān)說法中正確的是()A.CH和NH互為等電子體

13、，鍵角均為60BNO3和CO32互為等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)HO+和PC13互為等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu)RNH和苯互為等電子體，RN3H分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道BCH4和NH的原子數(shù)都是5,價(jià)電子總數(shù)都是8,互為等電子體，空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109.5,故A錯(cuò)誤；NG和CO32的原子數(shù)都是4，價(jià)電子總數(shù)都是24，互為等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)，故B正確；HO卡價(jià)電子總數(shù)是8,PC13價(jià)電子總數(shù)是26,二者價(jià)電子總數(shù)不同，不互為等電子體，故C錯(cuò)誤；RNbH分子的結(jié)構(gòu)類似苯，存在兀鍵，兀鍵是p軌道以“肩并肩”的方式重疊形成的，所以B3NBH分子中存在“肩并肩”式重疊的軌

14、道，故D錯(cuò)誤。等電子體的換算方法將粒子中的兩個(gè)原子換成原子序數(shù)分別增加n和減少n(n=1,2等)的原子，如N2和CON3和CNO互為等電子體。將粒子中一個(gè)或幾個(gè)原子換成原子序數(shù)增加(或減少)n的元素對(duì)應(yīng)的帶n個(gè)單位電荷的陽離子(或陰離子)，如MO和NT互為等電子體。同主族元素最外層電子數(shù)相等，故可將粒子中的原子換成同主族元素原子，如Q和SO互為等電子體。 TOC o 1-5 h z 1.能正確表示CH中碳原子成鍵方式的示意圖為()D碳原子中的2s軌道與2p軌道形成4個(gè)等性的雜化軌道，因此碳原子最外層上的4個(gè)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上并且自旋方向相同。2乙炔分子中的碳原子采取的雜化方式是()

15、A.sp1雜化B.sp2雜化C.sp3雜化D.無法確定A乙快的結(jié)構(gòu)式為HHOC-H,其空間構(gòu)型為直線形，屬于sp1雜化。3有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是()2A.每個(gè)碳原子的sp雜化軌道中的其中一個(gè)形成大兀鍵B.每個(gè)碳原子的未參加雜化的2P軌道形成大兀鍵C.碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道與其他原子形成三個(gè)(T鍵D.苯分子中六個(gè)碳碳鍵完全相同，鍵角均為120A苯分子中每個(gè)碳原子中的三個(gè)sp2雜化軌道分別與兩個(gè)碳原子和一個(gè)氫原子形成(T鍵。同時(shí)每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參加雜化的2p軌道，它們均有一個(gè)未成對(duì)電子。這些2p軌道相互平行，以“肩并肩”方式相互重疊，形成一個(gè)多電子的大兀鍵。所以苯分子中6個(gè)碳原

16、子和6個(gè)氫原子都在同一平面內(nèi)，6個(gè)碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120。4下列關(guān)于苯分子的性質(zhì)描述錯(cuò)誤的是()A.苯分子呈平面正六邊形，六個(gè)碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120B.苯分子中的碳原子采取sp2雜化，6個(gè)碳原子中未參與雜化的2P軌道以“肩并肩”形式形成一個(gè)大兀鍵C.苯分子中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊類型的鍵D.苯能使濱水和酸性KMnO液退色D苯分子中的碳原子采取sp2雜化，六個(gè)碳碳鍵完全相同，呈平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角皆為120；在苯分子中間形成一個(gè)較穩(wěn)定的六電子大兀鍵，因此苯分子中的碳碳鍵并不是單、雙鍵交替結(jié)構(gòu)，不能使濱水和酸性KMnO液退色。5指出下列原子的雜化軌道類型及分子的結(jié)構(gòu)式、空間構(gòu)型。(1)CO2分子中的C為雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為, TOC o 1-5 h z 空間構(gòu)型為。(2)CH2O分子中的C為雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為，空間構(gòu)型為。(3)CF4分子中的C為雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為,空間構(gòu)型為。(4)H2s分子中的S為雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為,空間構(gòu)型為。解析解答本題應(yīng)首先通過資料或所學(xué)知識(shí)掌握各分子的雜化軌道類型或分子空間構(gòu)型，然后再推斷其他問題。雜化軌道類型決定了分子(或離子)的空間構(gòu)型，如sp2雜化軌道的鍵角為120，空間