高中化学 专题4 第一单元 分子构型与物质的性质课件 苏教版选修3.ppt

课前预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 考点一 课堂10分钟练习 设计1 考点二 设计2 课下30分钟演练 课堂5分钟归纳 第一单元 专题4 考点三 一 分子的空间构型1 杂化轨道理论美国化学家于1931年提出 1 杂化轨道的形成 碳原子2s轨道中1个电子进入2p空轨道 个2s轨道和个2p轨道 混合 起来 形成 的4个轨道 可表示为 鲍林 1 3 能量相等 成分相同 sp3 2 共价键的形成 碳原子的4个轨道分别与4个氢原子的轨道形成4个相同的 3 甲烷的分子构型 甲烷分子为结构 4个c h键是等同的 键角是 sp3 1s 键 正四面体 109 5 1个s轨道与3个p轨道 1个s轨道与2个p轨道 1个s轨道与1个p轨道 109 5 120 180 正四面体 平面三角形 直线形 2 杂化轨道的类型 3 用杂化轨道理论分析c2h6 c2h4 c2h2的成键情况 3个sp3 1s 1个sp3 2个sp2 1s 1个sp2 2p 1个sp 1s 1个sp 2p 4 价层电子对互斥模型 1 理论 分子中的价电子对 包括成键电子对和孤电子对 由于相互排斥作用 而趋向于尽可能以减小斥力 分子尽可能采取的空间构型 2 价电子对数目与其几何分布的关系 对于abm型分子 价电子对数 彼此远离 对称 3 相关说明 具有相同价电子对数的分子 中心原子的杂化轨道类型 价电子对分布的几何构型 如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对 价电子对之间的斥力大小顺序为 孤电子对与孤电子对之间的斥力 孤电子对与成键电子对之间的斥力 成键电子对与成键电子对之间的斥力 且随着孤电子对数目的增多 成键电子对与成键电子对之间的斥力 键角也 相同 也相同 减小 减小 5 分子的空间构型与物质的性质具有相似分子空间构型的物质 在性质方面通常表现出一定的 相似性 二 分子的极性1 极性分子与非极性分子极性分子 正电荷重心和负电荷重心的分子 非极性分子 正电荷重心和负电荷重心的分子 不相重合 相重合 2 非极性分子 极性分子的判断方法 1 双原子分子的极性取决于成键原子之间的共价键是否有 以结合的双原子分子是极性分子 以结合的双原子分子是非极性分子 2 以极性键结合的多原子分子 abm型 分子的极性取决于分子的 若配位原子地分布在中心原子周围 整个分子的正 负电荷重心 则分子为非极性分子 极性 极性键 非极性键 空间构型 对称 相重合 3 分子的极性对物质物理性质的影响 1 在其他条件相同时 分子的极性越大 范德华力 物质的熔点 沸点 2 对物质溶解度的影响 相似相溶规则 非极性溶质一般易溶于溶剂 极性溶质一般易溶于溶剂 越大 越高 非极性 极性 三 手性分子1 手性异构体和手性分子如果一对分子 它们的和完全相同 但如同左手和右手一样互为镜像 在三维空间里不能 这对分子互称手性异构体 这样的分子称为手性分子 2 手性碳原子当四个的原子或基团连接在碳原子上时 四个原子或基团在空间的排布就像左右手一样 相似但不重叠 形成的化合物存在手性异构体 该碳原子称为手性碳原子 组成 原子的排列方式 重叠 不同 1 连线题 答案 a b c 2 双选题 有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是 a 两个碳原子采用sp杂化方式b 两个碳原子采用sp2杂化方式c 每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成 键d 两个碳原子之间的键为两个 键解析 乙炔分子中的两个碳原子采用sp杂化方式 均形成2个sp杂化轨道 分别与1个氢原子形成1个 键 2个碳原子间形成1个 键 再用2个未杂化的2p轨道形成2个 键 答案 bd 3 若abn的中心原子a上没有未用于形成共价键的孤电子对 运用价层电子对互斥理论 下列说法正确的是 a 若n 2 则分子的空间构型为v形b 若n 3 则分子的空间构型为三角锥形c 若n 4 则分子的空间构型为正四面体形d 以上说法都不正确 解析 若中心原子a上没有未用于成键的孤电子对 则根据排斥作用力最小的原则 当n 2时 分子结构为直线形 当n 3时 分子结构为平面正三角形 当n 4时 分子结构为正四面体形 答案 c 4 ph3的分子构型为三角锥形 becl2的分子构型为直线形 ch4的分子构型为正四面体形 co2为直线形分子 bf3分子构型为平面正三角形 nf3分子构型为三角锥形 下面对分子极性的判断正确的是 a 为极性分子 为非极性分子b 只有 为非极性分子 其余为极性分子c 只有 是极性分子 其余为非极性分子d 只有 是非极性分子 其余是极性分子 解析 co2分子为直线形 正负电荷重心相重合 为非极性分子 ch4为正四面体形分子 故正负电荷重心相重合 为非极性分子 nf3中由于n原子的孤电子对对成键电子对的排斥作用 使电子不能均匀分布 故为极性分子 becl2分子构型为直线形 故正负电荷重心相重合 为非极性分子 bf3分子构型为平面正三角形 正负电荷重心相重合 故为非极性分子 答案 a 5 双选题 下列分子含有 手性 碳原子 属于手性分子的是 a b h2nch2coohc d ch2 ch2解析 中心碳原子需连接四个不同基团的方能称之为手性分子 答案 ac 1 杂化轨道的成键特点 1 杂化轨道成键时 要满足化学键之间最小排斥原理 键与键间排斥力的大小决定键的方向 即决定杂化轨道间的夹角 键角越大 化学键之间的排斥力越小 2 sp杂化和sp2杂化的两种形式中 原子还有未参与杂化的p轨道 可用于形成 键 而杂化轨道只能用于形成 键或者用来容纳未参与成键的孤对电子 3 常见杂化类型 特别提醒 1 原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生 孤立的原子是不可能发生杂化的 2 杂化前后轨道数目不变 3 只有能量相近的轨道才能杂化 如2s和2p 4 杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理 杂化轨道间的夹角决定分子空间构型 5 杂化轨道所形成的化学键全部为 键 4 等电子原理及其应用 1 原理 具有相同的原子总数 而且全部电子总数或价电子总数也相等的分子或离子具有相同的结构特征 这个原理称为 等电子原理 符合此条件的分子或离子互为等电子体 例1 下列分子的中心原子采用sp2杂化方式的是 a pbr3b ch4c bf3d h2o 解析 a中p原子的价层电子数为 5 3 2 4 p原子采用sp3杂化 b中c原子的价层电子数为 4 4 2 4 c原子采用sp3杂化 c中b原子的价层电子数为 3 3 2 3 b原子采用sp2杂化 d中o原子的价层电子数为 6 2 2 4 o原子采用sp3杂化 故正确答案为c 答案 c 解答这类问题 首先明确一般能量相近的ns轨道和np轨道发生杂化 所生成的杂化轨道数目等于参与杂化的ns轨道和np轨道的数目之和 且杂化轨道只能用来形成 键和容纳孤电子对 1 计算 键和孤电子对的数目 确定所生成的杂化轨道数 杂化轨道数 键数 孤电子对数 2 用杂化轨道数目减去1 ns轨道数 所得数值即为参与杂化的np轨道数 从而确定杂化的类型 2 确定价电子对的空间构型价电子对数目分别为2 3 4时 价电子对的几何分布分别呈直线形 平面形和正四面体形 2 孤电子对 0 分子的空间构型不同于价电子对的空间构型 例如 在nh3分子中 价层电子对总数为4 其中成键电子对数为3 孤电子对数为1 价电子对的几何分布为四面体形 但由于孤电子对比成键电子对更靠近原子核 它对成键电子对的排斥作用较大 因此使成键电子对之间的距离变小 从而使相应的键角变小 使nh3的空间构型呈三角锥形 键角为107 3 在h2o分子中 价层电子对总数也为4 其中成键电 子对数为2 孤电子对数也为2 价电子对的几何分布为四面体形 由于同样的作用使键角变小 h2o的空间构型呈v形 键角为104 5 分别如下图 同理可知 h2s分子构型为v形 nf3 pcl3的分子构型为三角锥形 4 价层电子对数与分子空间构型的关系 例2 用价层电子对互斥理论预测h2s和bf3的立体结构 两个结论都正确的是 a 直线形 三角锥形b v形 三角锥形c 直线形 平面三角形d v形 平面三角形 解析 根据价层电子对互斥理论 h2s是属于中心原子上有孤对电子的 它们相互排斥而形成v形结构 bf3是中心原子上没有孤对电子的 中心原子周围原子数是3 故为平面三角形 故选d 答案 d 电子对斥力大小为 孤电子对之间斥力 孤电子对与成键电子对之间斥力 成键电子对之间斥力 对于中心原子杂化类型相同的分子 孤电子对越多 键角越小 如ch4 nh3 h2o的键角依次减小 1 判断分子极性的方法 1 双原子分子的极性 与共价键极性一致 2 多原子分子的极性 对单质而言 非极性键构成的分子为非极性分子 如p4等 由极性键构成的多原子分子 如果分子的空间构型为直线形 平面正三角形 正四面体形 三角双锥形等对称结构则为非极性分子 若为折线形 三角锥形等非对称结构 则为极性分子 2 分子极性与共价键极性的关系只含非极性键的分子一定是非极性分子 如h2 n2 p4等 极性分子一定含极性键 也可能含非极性键 如h2o2是极性分子 只含极性键的分子也可能是非极性分子 如ch4 co2 bf3等 3 判断abn形分子极性的经验规律若中心原子a的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数 则为非极性分子 若不等 则为极性分子 如 例3 2011 海南高考 下列分子中 属于非极性的是 a so2b becl2c bbr3d cocl2 解析 考查价层电子对互斥理论 vsepr 对分子结构分析或识记 根据价层电子对互斥理论 vsepr 可得四种分子的结构如下 答案 bc 解答该题关键 中心原子的杂化类型 孤电子对数 分子空间构型的正确判断 1 杂化轨道只形成 键或是孤电