高中化学2.0《分子结构与性质》课件新人教版选修.ppt

新课标人教版课件系列 高中化学 选修3 第二章 分子结构与性质 教学目标 1、复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或 共价键的形成过程；知道共价键的主要类型键和键；说出 键和键的明显差别和一般规律。 、认识键能、键长、键角等键参数的概念；能用键参数 键能、键长、键角说明简单分子的某些性质；知道等电子原 理，结合实例说明“等电子原理的应用” 、认识共价分子的多样性和复杂性；初步认识价层电子对互 斥模型； 能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；培养学 生严谨认真的科学态度和空间想象能力。 、认识杂化轨道理论的要点；进一步了解有机化合物中碳的 成键特征；能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 ；采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学；培 养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力 、配位键、配位化合物的概念；配位键、配位化合物的表 示方法；采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行 教学；培养学生分析、归纳、综合的能力。 、了解极性共价键和非极性共价键；结合常见物质分子立 体结构，判断极性分子和非极性分子；培养学生分析问题 、解决问题的能力和严谨认真的科学态度。 、范德华力、氢键及其对物质性质的影响；能举例说明化 学键和分子间作用力的区别；例举含有氢键的物质，采用 图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学；培养学 生分析、归纳、综合的能力 、从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律。了解“手性分 子”在生命科学等方面的应用。能用分子结构的知识解释 无机含氧酸分子的酸性。培养学生分析、归纳、综合的能 力。采用比较、讨论、归纳、总结的方法进行教学 第二章 分子结构与性质 第一节 共价键 分子中相邻原子之间是靠什么 作用而结合在一起？ 什么是化学键？ 什么是离子键？ 什么是共价键？ 化学键：分子中相邻原子之间强烈的相互作用。 离子键：阴、阳离子之间通过静电作用形成的 化学键。 共价键：原子间通过共用电子对形成的化学键。 你能用电子式表示H2、HCl、Cl2 分子的形成过程吗？ 为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3 分子的形成？ 一、共价键 1、共价键具有饱和性 按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未 成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键， 这就共价键的“饱和性”。H 原子、Cl原子都只有一 个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子， 不能形成H3、H2Cl、Cl3分子 价键理论的要点 1.电子配对原理 2.2.最大重叠原理最大重叠原理 两原子各自提供1 个自旋方向相反 的电子彼此配对 。 两个原子轨道重叠部分越大，两 核间电子的概率密度越大，形成 的共价键越牢固，分子越稳定。 电子云在两个原子核间重叠，意味着电 子出现在核间的概率增大，电子带负电 ，因而可以形象的说，核间电子好比在 核间架起一座带负电的桥梁，把带正电 的两个原子核“黏结”在一起了。 2、共价键的形成 相互靠拢 (a). s-s 键的形成 (1). 键的形成 (b). s-p 键的形成 未成对电子的 电子云相互靠拢 电子云相互重叠 未成对电子的 电子云相互靠拢 电子云相互重叠 (c)、p-p 键的形成 键：“头顶头” X ss X pxs X pxpx 轴对称 形成 键的电子 称为 电子。 (2).键的形成 两个原子 相互接近 电子云重叠 键的电子云 键：“肩并肩” X ZZ pZpZ 形成 键的电子称 为 电子。 镜像对称 由原子轨道相互重叠形成的键和键 总称价键轨道 价键轨道 小 结 项项 键键 目 型 键键 键键 成键键方向 电电子云形状 牢固程度 成键键判断规规律 沿轴方向“头碰头” 平行方向“肩并肩” 轴对称 镜像对称 强度大，不易断裂 强度较小，易断裂 共价单键是键，共价双键中一个是 键，另一个是键，共价三键中一个是 键，另两个为键。 1.已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、图 2-2、图2-3，通过画图来描述吗？（提示：氮原子 各自 用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个 键和两个键。 2.钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对，为什么这 对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子 键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？讨论后请填 写表2-2： 原子Na Cl H Cl C O 电负电负 性 电负电负 性之差（ 绝对值绝对值 ） 结论结论 ：当原子的电负电负 性相差很大，化学反应应形成的电电子对对不会 被共用，形成的将是_键键；而_键键是电负电负 性相差不大的 原子之间间形成的化学键键。 0.9 3.02.1 3.02.5 3.5 2.10.91.0 离子 共价 1.7 3.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别 有几个键和几个键组成？ 乙烷分子中由7个键组成；乙烯分子中由5个 键和1个键组成；乙烯分子中由3个键和2 个键组成。 第一节 共价键 一、共价键 1、键：以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作， 共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称。如H-H键。 类型：ss、sp、pp等。 2、键：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。特点： 特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。 3、由原子轨道相互重叠形成的键和键总称价键轨道。 4、判断共价键类型规律： 共价单键是键；而共价双键中有一个键，另一个是键； 共价三键由一个键和两个键组成 1、下列说法正确的是 A、含有共价键的化合物一定是共价化合物 B、分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物 C、由共价键形成的分子一定是共价化合物 D、只有非金属原子间才能形成共价键 2、氮分子中的化学键是 A、3个键 B、1个键，2个键 C、个键 D、个键，1个键 B B 3、下列说法中正确的是 A、p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成键 B、p轨道之间以“头对头”重叠可形成键 C、s和p轨道以“头对头”重叠可形成键 D、共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的 C 4、在氯化氢分子中，形成共价键的原 子轨道是 A、 氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道 B、 氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道 C、氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道 D、氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道 C 7 3 第二章 分子结构与性质 第二节 分子的立体结构 复 习 回 顾 共价键 键 键 键参数 键能 键长 键角 衡量化学键稳定性 描述分子的立体结构的重要因素 成键方式 “头碰头”,呈轴对称 成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称 一、形形色色的分子 O2 HCl H2O CO2 思考:在O2、HCl这样 的双原子分子中存在 分子的立体结构问题 吗？何谓“分子的立体 结构”？ 所谓“分子的立体结 构”指多原子构成的 共价分子中的原子的 空间关系问题。 C2H2 CH2OCOCl2 NH3 P4 CH4 CH3CH2OH CH3COOH C6H6C8H8 CH3OH C60 C20C40 C70 肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的 形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系 统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许 许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一 种。 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的 。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置 时的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的 某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈 现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一 个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析 出分子的立体结构。 科学视野分子的立体结构是怎样测定的？ 测分子体结构：红外光谱仪吸收峰分析。 科学视野分子的立体结构是怎样测定的？ C . . H . . H . . H H . . C H H H H 40正四面体形 O HH 2O . . HH . . . . . . 2V形 . . N . . . . . . HH H N H H H 31 三角锥形 C H HO= 30 平面三角形 H H. . C . . . . O . . . . . . C =O=O20直线形 C . . . . . . . . OO . . . . . . . . 代表物 思考并填写下列表格： 电子式结构式 中心原子结 合的原子数 中心原子孤 对电子对数 空间构型 CO2 CH2O CH4 H2O NH3 形，如CO2 形，如H20 形，如HCHO、BF3 形，如NH3 分子 的立 体结 构 最常见的是 形，如CH4 五原子分子 三原子分子 四原子分子 一、形形色色的分子 表格一 直线 V 平面三角 三角锥 正四面体 通过填表，你能发现什么问题？ 同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？ 直线形 V形 同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空 间结构也不同，什么原因？ 三角锥形 平面三角形 原子HCNO 电电子式 可形成 共用电电子对对数 1)写出H、C、N、O原子的电子式：表格二 H O： 1234 N： C 探究：同为三原子分子或四原子分子，分 子的空间构型为什么不同？ 2)写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电 子式、结构式及分子的空间构型：表格三 分子CO2H2ONH3CH2OCH4 电电子式 结结构式 分子的空间间构 型 O C O: : : : : : : H O H : : : H N H : H : : H C H : H H O=C=O H-O-H H-N-H - H H-C-H = O H-C-H - H H 直线形 倒V 形 三角 锥 形 平面 三角形 正 四面体 H H. . C . . . . O . . . . . . 对ABn型分子，B围绕A成键，则A为中心原子，n 值为中心原子结合的原子数。 孤对电子：未用于形成共价键的电子对，例氮原子和氢原子形成氨分子时 ，N提供3个未成对电子与3个H形成3对共用电子对，还有1对电子未与其 他原子共用，这对电子就称为孤对电子,例如 黑点表示中心 原子N与O的孤对电子，而 中心原子C无孤对电 子 3)分析CO2 ， H2O，NH3 ，CH2O，CH4电子式的中心原子价电子层电 子对成键情况。 : : H N H : H : : H O H : O C O: : : : : : : H C H : H H H H. . C . . . . O . . . . . . 分成键电子对和孤对电子对 结论： 成键电子对和孤对电子对会影响分子的 空间构型 中心原子含孤对电对电 子对对数 代表 物 中心原子结结合的 原子数(n值值） 键键角 分子的空 间间构型 CO2 CH2O CH4 H2O NH3 直线形 平面三角形 正四面体 V 形 三角锥形 105 107 180 0 2 1 4)填写孤对电子与分子的空间构型关系，中 心原子结合的原子数(n值）与分子的空间构 型关系。 120 10928 2 2 3 3 4 0 0 O C O: : : : : : : H O H : : : H N H : H H H. . C . . . . O . . . . . . : : H C H : H H 中心无孤对电子 中心存在孤对电子 请你试总结分子的空间构型各不同的原因。 总结:由于分子中的成键电子对及中心原 子上的孤对电子对相互排斥，结果趋向尽可能 彼此远离，以减小斥力，从而影响了分子的空 间构型。 1、内容：中心原子价电子层电子对（包括 电子对和 的孤对电子对 ）的互相 作用，使分子的几何构型总是 采取电子对相互 的那种构型，即分 子尽可能采取对称的空间构型。 （VSEPR模型） 成键未成键 排斥 排斥最小 二、价层电子对互斥模型 友情提醒价层电子对相互排斥作用的大小，决定于电 子对之间的夹角和电子对的成键情况。 一般规律： 电子对之间的夹角越小，排斥力越大； 成键电子对受两个原子核的吸引，电子云比较 紧缩；孤对电子对只受中心原子的吸引，电子云较“肥 大”，对邻近电子对的斥力较大。电子对之间斥力大小 的顺序：孤对电子对孤对电子对孤对电子对成键 电子对成键电子对成键电子对。 三键、双键比单键包含的电子数目多，所以其斥 力大小顺序为：三键双键单键 只有一种角度，120。 只有一种角度，10928。 5 对电子 三角双锥 3 对电子 正三角形 A 4 对电子 正四面体 A 电子对数和电子对空间构型的关系 电子对相互排斥，在空间达到平衡取向。 2 对电子 直线形 6 对电子 正八面体 (3) 分子构型与电子对空间构型的关系: 分子 H2O NH3 CH4 构型 角形 三角锥体 正四面体 电子对数 配体数 孤电子对数 电子对构型 分子构型 ( m ) ( n ) ( m n ) 3 2 1 三角形 “ V ” 字形 A BB A 4 3 1 正四面体 三角锥 A B B B A 4 2 2 正四面体 “ V ” 字形 A A BB 补充说明对于分子中有双键、叁键等多重键时 ，使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两 对电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。 或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不 包括键电子。 二、价层电子对互斥模型 一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键 ，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的 立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概 括如下： ABn 立体结构 范例 n=2 直线形 CO2 n=3 平面三角形 CH2O n=4 正四面体形 CH4 3、应用：预测分子构型 另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电 子对)的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤对电子也要占据 中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H2O和NH3的 中心原子分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的键加 起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H2O分子呈V形 ，NH3分子呈三角锥形。 表格四 项目 分子式 ABn型 分子( n 值) VSEPR模型 价层电 子对的 空间构 型 分子的立体结 构模型 分子 的空 间构 型 CO2 H2O NH3 CH2O CH4 直线形 四面体 正四面体 直线形 形 三角锥形 平面三角形 正四面体 四面体 平面三角形 2 2 3 3 4 中心 原子 所含 孤对 电子 对数 0 2 1 0 0 分子或离子结构式VSEPR模型分子或离子的立体结构 HCN NH4 + H3O+ SO2 BF3 N H H H H + H C N B F F F S =O= O O H H H+ 规律总结 (1)中心原子的价电子都用于成键（无孤对电 子），其构型可用 预测；n=2,为 n=3,为 n=4, (2)中心原子有孤对电子，其要占据中心原子 周围的空间，并与 ， 使分子呈现不同的立体构型。 中心原子周围的原子数n 互相排斥 直线形 平面三角形 四面体形 课堂练习： 1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 形，大多数四原子分子采取 形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 形。 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 A、H2O、B、H3O+、C、NH3、D、NH4+ 3 、下列分子BCl3、CCl4、H2S、CS2中,其键角由小到大 的顺序为 4、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928 的是 CH4 NH4+ CH3Cl P4 SO42- A、 B、 C、 D、 5、用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型 A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形 直线V平面三角 三角锥 D C D 正四面体 第二章 分子结构与性质 第三节 分子的性质 一、键的极性和分子的极性 v极性键与非极性键 （1）何谓共价键？ （2）何谓电负性？ （3）分别以H2、HCl为例，探究电负性对共价 键有何影响？ 练习与巩固 v1含有非极性键的离子化合物是 ( ) A. NaOH B .Na2O2 C.NaCl D .NH4Cl v2下列元素间形成的共价键中， 极性最强的是 ( ) A.FF B.HF C.HCl D.HO v极性分子与非极性分子 （1）由非极性键构成的分子，正电荷的 中心和负电荷的中心怎样分布？ （2）以HCl和CH4为例，分析：由极性 键形成的分子，怎样找正电荷的中心 和负电荷的中心？ （3）常见的极性分子和非极性分子有哪 些？如何简单判断？ 思考与交流 用价层电子对互斥模型画出分子的立体结构模型 总结 v完成下表 分子 键的 极性 分子中正负 电荷中心 结论举例 同核双原 子分子 异核双原 子分子 异核多原 子分子 总结：键的极性与分子极性的关 系 A、都是由非极性键构成的分子一定是非极 性分子。 B、极性键结合形成的双原子分子一定为极 性分子。 C、极性键结合形成的多原子分子，可能为 非 极性分子，也可能为极性分子。 D、多原子分子的极性，应有键的极性和分子 的空间构型共同来决定。 二、范德华力及其对物质性质的 影响 v（1）气体在加压或降温是为什么会 变为液体、固体？ v（2）仔细观察书中表2-4，结合分 子结构的特点和数据，能得出什么 结论？ v（3）怎样解释卤素单质从F2-I2熔、 沸点越来越高？ 对范德华力的理解 v分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、 沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性 质。 v分子间作用力只存在于由分子构成的物质之间，离子化合 物、圆子化合物、金属之间不存在范德华力。 v分子间作用力范围很小，即分子充分接近时才有相互间的 作用力。 v分子的大小、分子的极性对范德华力有显著影响。结构相 似的分子，相对分子质量越大范德华力越大；分子的极性越 大，范德华力也越大。 拓展与应用 v为什么常温下Cl2为气态，而Br2为液态，I2为 固态？ v已知在常温常压下，氧气在水中的溶解度比 氮气大，试推测其原因？ 三、氢键及其对物质性质的影 响 v氢键的本质 氢原子与电负性大的原子X以共价键结合 时，H原子还能够跟另外一个电负性大的原 子Y之间产生静电引力的作用，成为氢键， 表示为：X-HY（X、Y为N、O、F）。 v氢键的特征 氢键既有方向性（X-HY尽可能在同一 条直线上），又有饱和性（X-H只能和一个 Y原子结合）。 氢键的大小，介于化学键与范德华力之 间，不属于化学键。但也有键长、键能。 v氢键的存在 氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两大 类。 一个分子中的X-H与另一个分子的Y结合而 成的氢键成为分子间氢键。如：水分子之间、 甲酸分子之间，以及氨分子与水分子之间等。 一般成直线型。 在某些分子里，如：邻羟基苯甲醛分子中， O-H与相邻的醛基中的O形成的氢键在分子内 部，故称分子内氢键。不能在一条直线上。 氢键的形成对化合物性质的影响 （1）对沸点和熔点的影响 分子间氢键使物质熔、沸点升高。而分子 内氢键使物质的沸点和熔点降低。 （2）对溶解度的影响 极性溶剂里，溶质分子与溶剂分子间的 氢键使溶质溶解度增大，而当溶质分子形成 分子间氢键使恰好相反。 应用与拓展 v为什么NH3极易溶于水？ v冰的硬度比一般固体共价化合物大，为什么 ？ v课后习题5？ 1准备两个烧杯，分别在两个烧杯中注 入水和四氯化碳。 2分别在两个烧杯中加入少量的蔗糖 ，轻轻地用玻棒搅拌，观察这两个培养 皿中的蔗糖，有何变化。 3同样地，在另外两个烧杯中注入水 和四氯化碳。分别加入少量的碘，轻轻 地用玻棒搅拌，观察这两个烧杯中的碘 有何变化。 四、溶解性 探究实验： 现象？结论？ 相似相溶原理 “凡是分子结构相似的物质，都是易于互相 溶解的。”这是从大量事实总结出来的一条规律 ，叫做相似相溶原理。由于分子的极性是否相似 对溶解性影响很大，所以，相似相溶原理又可以 理解为“极性分子易溶于极性溶剂中，非极性分 子易溶于非极性溶剂中。”例如：CCl4是非极性 分子，作为溶剂它就是非极性溶剂；而H20是极性 分子，所以它是极性溶剂。Br2、I2等都是非极性 分子，所以易溶于CCl4、苯等非极性溶剂，而在 水这一极性溶剂中溶解度就很小。相反，盐类 (NaCl等)这些离子化合物可看做是极性最强的， 它们就易溶于水而不溶于CCl4、苯等非极