高中化學人教版選修3課件第二章第2節(jié)分子的立體構型（系列三）

1人教版選修三第3節(jié)分子的立體構型第二章分子結構與性質共價鍵σ鍵π鍵鍵參數(shù)鍵能鍵長鍵角衡量化學鍵穩(wěn)定性描述分子的立體結構的重要因素成鍵方式“頭碰頭”，呈軸對稱成鍵方式“肩并肩”，呈鏡像對稱所謂“分子的立體結構”指多原子構成的共價分子中的原子的空間關系問題。在O2、HCl這樣的雙原子分子中不存在分子的立體結構問題。O2HCl一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、雙原子分子（直線型）2、三原子分子立體結構（有直線形和V形）直線形180°V形105°３、四原子分子立體結構（直線形、平面三角形、三角錐形、正四面體）C2H2CH2OCOCl2NH3P4平面三角形120°三角錐形107°正四面60°直線形180°6４、五原子分子立體結構最常見的是正四面體CH4正四面體CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5、其它：C60C20C40C70資料卡片肉眼不能看到分子，那么，科學家是怎樣知道分子的形狀的呢?早年的科學家主要靠對物質的宏觀性質進行系統(tǒng)總結得出規(guī)律后進行推測，如今，科學家已經(jīng)創(chuàng)造了許許多多測定分子結構的現(xiàn)代儀器，紅外光譜就是其中的一種。分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。所謂分子立體結構其實只是分子中的原子處于平衡位置時的模型。當一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過計算機模擬，可以得知各吸收峰是由哪一個化學鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子的立體結構?？茖W視野—分子的立體結構是怎樣測定的？測分子體結構：紅外光譜儀→吸收峰→分析。科學視野—分子的立體結構是怎樣測定的？同為三原子分子，CO2和H2O分子的空間結構卻不同，什么原因？同為四原子分子，CH2O與NH3分子的的空間結構也不同，什么原因？二、價層電子對互斥（VSEPR）理論（ValenceShellElectronPairRepulsion）共價分子中，中心原子周圍電子對排布的幾何構型主要取決于中心原子的價層電子對的數(shù)目。價層電子對各自占據(jù)的位置傾向于彼此分離得盡可能的遠，此時電子對之間的斥力最小，整個分子最穩(wěn)定。1、理論要點價層電子對包括成鍵的σ電子對和孤電子對不包括成鍵的π電子對！

2、價層電子對數(shù)計算①確定中心原子價層電子對數(shù)目價電子數(shù)出現(xiàn)奇數(shù)時，單電子當作電子對看待價層電子對數(shù)＝(中心原子價電子數(shù)＋結合原子數(shù))/2

＝配位原子數(shù)＋孤電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)O、S為結合原子時，按“0”計算N為結合原子時，按“-1”計算離子計算價電子對數(shù)目時，陰離子加上所帶電荷數(shù)，陽離子減去所帶電荷數(shù)孤電子對數(shù)＝價層電子對數(shù)—結合原子數(shù)化學式價層電子對數(shù)結合的原子數(shù)孤對電子對數(shù)HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO42－012010002223344404234344444化學式價層電子對數(shù)結合的原子數(shù)孤對電子對數(shù)H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH4201010012332465304434256544②確定價層電子對構型價層電子對數(shù)目23456價層電子對構型直線平面三角型正四面體三角雙錐正八面體注意：孤對電子的存在會改變鍵合電子對的分布方向，從而改變化合物的鍵角電子間斥力大?。汗聦﹂g＞孤對與鍵合間＞鍵合間3、確定分子構型在價層電子對構型的基礎上，去掉孤電子對由真實原子形成的構型電子對數(shù)目電子對的空間構型成鍵電子對數(shù)孤電子

對數(shù)電子對的

排列方式分子的

空間構型實例2直線20直線形BeCl2CO23三角型30三角形BF3SO321V形SnBr2

PbCl2ABn型分子的VSEPR模型和立體結構電子對數(shù)目電子對的空間構型成鍵電子對數(shù)孤電子

對數(shù)電子對的

排列方式分子的

空間構型實例4四面體40四面體CH4CCl4NH4＋SO42—31三角錐NH3PCl3SO32－H3O+22V—型H2O電子對數(shù)目電子對的空間構型成鍵電子對數(shù)孤電子

對數(shù)電子對的

排列方式分子的

空間構型實例5三角

雙錐50三角雙錐PCl541變形

四面體SF432T—型BrF323直線型XeF2微粒結構式VESPR模型分子或離子構型HCNNH4＋H3O＋SO2BF3化學式中心原子孤對電子數(shù)中心原子結合的原子數(shù)空間構型HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+0120100022233444直線形

V形V形平面三角形三角錐形四面體正四面體正四面體1、下列物質中分子立體結構與水分子相似的是

A．CO2

B．H2S

C．PCl3

D．SiCl42、下列分子立體結構其中屬于直線型分子的是

A．H2OB．CO2

C．C2H2D．P43、下列分子立體結構其中屬正八面體型分子的

A．H3O+B．CO32—

C．PCl5D．SF6

B

BC

D

活動：請根據(jù)價層電子對互斥理論分析CH4的立體構型1.寫出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結合形成CH4，而不是CH2？C原子軌道排布圖1s22s22p2H原子軌道排布圖1s1雜化軌道理論簡介按照我們已經(jīng)學過的價鍵理論，甲烷的4個C—H單鍵都應該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到四面體構型的甲烷分子CC為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論sp3C：2s22p2

由1個s軌道和3個p軌道混雜并重新組合成4個能量與形狀完全相同的軌道。我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道。為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向成什么立體構型?

四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個性質、能量和鍵角都完全相同的S-SP3σ鍵，從而構成一個正四面體構型的分子。109°28’

四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后，就形成了四個性質、能量和鍵角都完全相同的S-SP3σ鍵，從而構成一個正四面體構型的分子。109°28’三、雜化理論簡介1.概念：在形成分子時，在外界條件影響下若干不同類型能量相近的原子軌道混合起來，重新組合成一組新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，所形成的新軌道就稱為雜化軌道。2.要點：（1）參與參加雜化的各原子軌道能量要相近（同一能級組或相近能級組的軌道）；（2）雜化前后原子軌道數(shù)目不變：參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目；但雜化軌道改變了原子軌道的形狀方向，在成鍵時更有利于軌道間的重疊；（3）雜化前后原子軌道為使相互間排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同；sp雜化軌道的形成過程

xyzxyzzxyzxyz180°每個sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/2s

軌道和1/2p

軌道的成分兩個軌道間的夾角為180°，呈直線型

sp

雜化：1個s軌道與1個p軌道進行的雜化,

形成2個sp雜化軌道。180°ClClBe例如：Sp

雜化——BeCl2分子的形成Be原子：1s22s2

沒有單個電子，spsp雜化ClClsppxpxsp2雜化軌道的形成過程

xyzxyzzxyzxyz120°每個sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/3s

軌道和2/3p

軌道的成分，每兩個軌道間的夾角為120°，呈平面三角形

sp2雜化：1個s軌道與2個p軌道進行的雜化,

形成3個sp2雜化軌道。120°FFFB例如：Sp2

雜化——BF3分子的形成B：1s22s22p1沒有3個成單電子sp2sp2雜化sp3雜化軌道的形成過程

xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3雜化：1個s軌道與3個p軌道進行的雜化,形成4個sp3雜化軌道。每個sp3雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/4s

軌道和3/4p

軌道的成分，每兩個軌道間的夾角為109.5°，空間構型為正四面體型例如：Sp3

雜化——CH4分子的形成sp3C：2s22p2其它雜化方式

dsp2雜化、sp3d雜化、sp3d2雜化、d2sp3雜化、sp3d2雜化例如：sp3d2雜化：SF6構型：四棱雙錐正八面體此類雜化一般是金屬作為中心原子用于形成配位化合物三、雜化理論簡介3.雜化軌道分類：sp3CH4原子軌道雜化等性雜化：參與雜化的各原子軌道進行成分的均勻混合。雜化軌道每個軌道的成分軌道間夾角(鍵角)

sp1/2s，1/2p180°

sp21/3s，2/3p120°

sp31/4s，3/4p109°28′H2O原子軌道雜化

O原子：2s22p4有2個單電子，可形成2個共價鍵，鍵角應當是90°，Why?2s2p2對孤對電子雜化不等性雜化：參與雜化的各原子軌道進行成分上的不均勻混合。某個雜化軌道有孤電子對排斥力：孤電子對-孤電子對>孤電子對-成鍵電子對>成鍵電子對-成鍵電子對4.雜化類型判斷：因為雜化軌道只能用于形成σ鍵或用來容納孤電子對，故有雜化類型的判斷方法：先確定分子或離子的VSEPR模型，然后就可以比較方便地確定中心原子的雜化軌道類型。=中心原子孤對電子對數(shù)＋中心原子結合的原子數(shù)雜化軌道數(shù)=中心原子價層電子對數(shù)4.雜化類型判斷：A的價電子對數(shù)234A的雜化軌道數(shù)雜化類型A的價電子空間構型A的雜化軌道空間構型ABm型分子或離子空間構型對于ABm型分子或離子，其中心原子A的雜化軌道數(shù)恰好與A的價電子對數(shù)相等。234spsp2sp3直線形平面三角形正四面體直線形平面三角形正四面體直線形平面三角形或V形正四面體三角錐形或V形物質價電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對空間構型軌道夾角分子空間構型鍵角氣態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl3例1：計算下列分子或離子中的價電子對數(shù)，并根據(jù)已學填寫下表22344444spspsp2sp3直線形直線形平面三角形正四面體180°180°120°109.5°直線形直線形平面三角形正四面體V形三角錐形180°180°120°109.5°109.5°104.5°107.3°107.3°【例題】50例2、對SO2與CO2說法正確的是（）A．都是直線形結構

B．中心原子都采取sp雜化軌道

C．S原子和C原子上都沒有孤對電子

D．SO2為V形結構，CO2為直線形結構D試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況思考交流

C原子在形成乙烯分子時，碳原子的2s軌道與2個2p軌道發(fā)生雜化，形成3個sp2雜化軌道，伸向平面正三角形的三個頂點。每個C原子的2個sp2雜化軌道分別與2個H原子的1s軌道形成2個相同的σ鍵，各自剩余的1個sp2雜化軌道相互形成一個σ鍵，各自沒有雜化的l個2p軌道則垂直于雜化軌道所在的平面，彼此肩并肩重疊形成π鍵。所以，在乙烯分子中雙鍵由一個σ鍵和一個π鍵構成。

C原子在形成乙炔分子時發(fā)生sp雜化，兩個碳原子以sp雜化軌道與氫原子的1s軌道結合形成σ鍵。各自剩余的1個sp雜化軌道相互形成1個σ鍵，兩個碳原子的未雜化2p軌道分別在Y軸和Z軸方向重疊形成π鍵。所以乙炔分子中碳原子間以叁鍵相結合。大π鍵C6H6

sp2雜化CuSO4?5H2O[Cu(H2O)4]2+SO42

–

天藍色天藍色天藍色無色無色無色Na+Cl-K+Br-K

+固體溶液顏色無色離子：CuSO4CuCl2?2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr向盛有固體樣品的試管中，分別加1/3試管水溶解固體，觀察實驗現(xiàn)象并填寫下表什么離子呈天藍色：白色白色白色白色綠色深褐色為什么CuSO4?5H2O晶體是藍色而無水CuSO4是白色？Cu2+與H2O是如何結合的呢？1、在強酸溶液電離的過程中，H2O能與H+結合形成H3O+，請用電子式表示H與O形成H2O的過程，比較H2O和H3O+的電子式，討論H2O與H+是如何形成H3O+？O??????H2X??O???XH?HXH??O???XH?HX+1、配位鍵（1）定義（2）配位鍵的形成條件（3）配位鍵的表示方法一方提供孤電子對一方提供空軌道AB提供孤電子對的原子與接受孤電子對的原子之間形成的共價鍵，（4）配位鍵的鍵參數(shù)同其他相同原子形成的共價鍵鍵參數(shù)完全相同HOHH即“電子對給予—接受鍵”Cu2+H+提供空軌道接受孤對電子H2O提供孤電子對H2OHOHHCuH2OH2OH2OOH22+2、請根據(jù)H3O+的形成提出[Cu(H2O)4]2+中Cu2+與H2O結合方式的設想，并將你的想法與同學交流。602、配合物(2)

配合物的組成Cu(H2O)4SO4內界外界中心離子配體配位數(shù)(1)定義通常把接受孤電子對的金屬離子（或原子）與某些提供孤電子對的分子或離子以配位鍵結合形成的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物(配離子)讀作：硫酸四水合銅天藍色溶液藍色沉淀深藍色溶液除水外，是否有其他電子給予體？實驗探究[2—2]（取實驗[2-1]所得硫酸銅溶液1/3實驗）根據(jù)現(xiàn)象分析溶液成分的變化并說明你的推斷依據(jù)，寫出相關的離子方程式深藍色晶體+乙醇靜置天藍色溶液藍色沉淀深藍色溶液Cu(OH)2H2OCuH2OH2OOH22+CuH3N2+NH3NH3NH3深藍色晶體[Cu(NH3)4]SO4?H2O+乙醇靜置Fe3++3SCN-=Fe(SCN）3

血紅色配位數(shù)可為1—6Fe3+是如何檢驗的？能形成配合物的離子不能大量共存思考交流2、有Fe2+Cu2+Zn2+Ag+H2ONH3Cl

CO可以作為中心離子的是可以作為配體的是Fe2+Cu2+Zn2+

H2ONH3CN

COAg+CN

Cl

CH4CO2微粒常見的配位體常見的中心離子過渡金屬原子或離子X-COCN

H2ONH3SCN-配位數(shù)一般中心離子所結合的配體個數(shù)65向實驗[2—2]深藍色溶液中滴加硫酸，觀察實驗現(xiàn)象，由此現(xiàn)象變化說明了什么天藍色溶液+硫酸H2OCuH2OH2OOH22+Cu2+

OH2<Cu2+

NH3<H+NH3配位鍵的穩(wěn)定性HNHHH+深藍色溶液CuH3N2+NH3NH3NH3H2OCuH2OH2OOH22+天藍色溶液配合物具有一定的穩(wěn)定性，配位鍵越強，配合物越穩(wěn)定。過渡金屬配合物遠比主族金屬易形成配合物（3）配合物的性質葉綠素結構示意圖NNNNFeCH3CH3H3CCOHOCOOHH3C血紅素(Fe2+)結構示意圖OCNH3CH2Pt2+第二代鉑類抗癌藥