高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第2节 共价键与分子的空间构型 第1课时课件 鲁科版选修3.ppt

第1课时一些典型分子的空间构型 第2章第2节共价键与分子的空间构型 学习目标定位 1 了解常见分子的空间构型 2 理解杂化轨道理论的主要内容 并能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间构型 新知导学 达标检测 内容索引 新知导学 1 试解释ch4分子为什么具有正四面体的空间构型 一 杂化轨道及其理论要点 答案在形成ch4分子时 碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂 形成四个能量相等的sp3杂化轨道 四个sp3杂化轨道分别与四个h原子的1s轨道重叠成键形成ch4分子 所以四个c h是等同的 可表示为 答案 2 轨道杂化与杂化轨道 相近 相等 相同 等于 形状 方向 增强 杂化轨道理论四要点 1 能量相近原子在成键时 同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道 2 数目不变形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等 3 成键能力增强杂化改变原有轨道的形状和伸展方向 使原子形成的共价键更牢固 4 排斥力最小杂化轨道为使相互间的排斥力最小 故在空间取最大夹角分布 不同的杂化轨道伸展方向不同 例1下列关于杂化轨道的说法错误的是a 所有原子轨道都参与杂化b 同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化c 杂化轨道能量集中 有利于牢固成键d 杂化轨道中不一定有电子 答案 解析 解析只有能量相近的原子轨道才能参与杂化 1s轨道与2s 2p轨道能量相差太大 不能形成杂化轨道 故a项不正确 b项正确 杂化轨道重叠程度更大 形成牢固的化学键 故c项正确 并不是所有的杂化轨道中都有电子 可以是空轨道 也可以有1对孤对电子 如nh3 h2o的形成 故d项正确 1 杂化轨道只用于形成 键或者用来容纳未参与成键的孤对电子 2 未参与杂化的p轨道 可用于形成 键 易错警示 例2用鲍林的杂化轨道理论解释ch4分子的正四面体结构 下列说法不正确的是a c原子的4个杂化轨道的能量一样b c原子的sp3杂化轨道之间夹角一样c c原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道d c原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据 答案 解析 解析甲烷中c原子采取sp3杂化 每个杂化轨道上1个电子分别与1个h原子上的电子结合形成共价键 这四个共价键完全相同 轨道间的夹角为109 5 形成正四面体形的分子 1个ns轨道和3个np轨道杂化得到4个能量相等的sp3杂化轨道 且4个轨道间夹角相等 规律总结 1 sp1杂化 becl2分子的形成 1 becl2分子的形成 二 杂化轨道类型和分子的空间构型 杂化后的2个sp1杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠 形成2个 键 构成直线形的becl2分子 2 sp1杂化 sp1杂化轨道是由轨道和轨道杂化而得 sp1杂化轨道间的夹角为 呈形 3 sp1杂化后 未参与杂化的2个np轨道可以用于形成 键 如乙炔分子中的c c键的形成 1个ns 1个np 180 直线 相关视频 2 sp2杂化 bf3分子的形成 1 bf3分子的形成 2 sp2杂化 sp2杂化轨道是由轨道和轨道杂化而得 sp2杂化轨道间的夹角为 呈形 3 sp2杂化后 未参与杂化的1个np轨道可以用于形成 键 如乙烯分子中的c c键的形成 1个ns 2个np 120 平面三角 相关视频 3 sp3杂化 nh3 h2o与ch4分子的形成 1 ch4分子的空间构型 2 sp3杂化 sp3杂化轨道是由轨道和轨道杂化而得 sp3杂化轨道的夹角为 呈构型 3 nh3 h2o分子中n原子和o原子的杂化类型分别为 杂化 由于n原子和o原子分别有对和对孤对电子 孤对电子对成键电子对的作用较强 且孤对电子数越多 作用越强 使键角依次变 1个ns 3个np 109 5 正四面体 sp3 sp3 1 2 排斥 排斥 小 1 杂化轨道类型的判断方法 1 根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为109 5 则中心原子发生sp3杂化 若杂化轨道之间的夹角为120 则中心原子发生sp2杂化 若杂化轨道之间的夹角为180 则中心原子发生sp1杂化 2 根据分子 或离子 的空间构型判断 正四面体形 中心原子为sp3杂化 三角锥形 中心原子为sp3杂化 平面三角形 中心原子为sp2杂化 直线形 中心原子为sp1杂化 2 杂化轨道类型与分子空间构型的关系 1 当杂化轨道全部用于形成 键时 2 当杂化轨道中有未参与成键的孤对电子时 由于孤对电子的排斥作用 会使分子的空间构型与杂化轨道的形状不同 如h2o和nh3 o与n的杂化类型都为sp3杂化 孤电子对数分别为2 1 分子空间构型分别为v形 三角锥形 例3nh3分子空间构型是三角锥形 而ch4是正四面体形 这是因为a 两种分子的中心原子杂化轨道类型不同 nh3为sp2杂化 而ch4是sp3杂化b nh3分子中n原子形成3个杂化轨道 ch4分子中c原子形成4个杂化轨道c nh3分子中有一对未成键的孤对电子 它对成键电子的排斥作用较强d nh3分子中有3个 键 而ch4分子中有4个 键 答案 解析 解析nh3和ch4的中心原子均是sp3杂化 但nh3分子中有一对孤对电子 ch4分子中没有孤对电子 由于孤对电子与成键电子对之间的排斥作用 成键电子对与成键电子对之间的排斥作用 nh3分子进一步被 压缩 成三角锥形 甲烷则呈正四面体形 abm型分子 或离子 的空间构型与中心原子杂化轨道类型和孤电子对数的关系 中心原子或离子的杂化轨道空间构型与分子或离子的空间构型不一定相同 中心原子杂化轨道类型相同的分子或离子的空间构型不一定相同 方法规律 例4下列有关ncl3分子的叙述正确的是a ncl3分子中的n原子采取sp2杂化b ncl3分子为平面三角形c ncl3分子中cl n cl键角小于109 5 d ncl3分子中含有非极性键 答案 解析 解析ncl3分子中心原子n原子的杂化轨道数为n 5 3 4 n原子的杂化类型为sp3 其中1个杂化轨道含有1对孤对电子 对成键电子对具有排斥作用 使键角小于109 5 ncl3分子为三角锥形 分子中n cl键为极性键 1 中心原子杂化轨道类型不同时 键角按sp1 sp2 sp3顺序减小 2 中心原子杂化轨道类型相同时 孤电子对数越多 键角越小 如nh3中的氮原子与ch4中的碳原子均为sp3杂化 但键角分别为107 3 109 5 比较键角大小的方法 方法规律 1 根据杂化轨道理论 形成苯分子时每个碳原子中一个轨道和两个轨道都发生了杂化 如2s 2px 2py杂化 由此形成的个杂化轨道在同一平面内 还有一个未参与杂化的轨道 如 垂直于这个平面 2 每个碳原子的两个杂化轨道上的电子分别与邻近的两个碳原子的 杂化轨道上的电子配对形成键 于是六个碳原子组成一个正六边形的碳环 每个碳原子的另一个杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成键 3 6个碳原子上各有1个未参与杂化的垂直于碳环平面的p轨道 这6个轨道以 的方式形成含有个电子 属于个c原子的大 键 三 苯分子的空间构型与大 键 2s 2p sp2 三 sp2 2p 2pz sp2 sp2 sp2 肩并肩 6 6 例5下列有关苯分子中的化学键描述正确的是a 每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大 键b 每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大 键c 碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个 键d 碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他原子形成 键 答案 解析 解析苯分子中每个碳原子的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成 键 同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道 它们均有一个未成对电子 这些2p轨道相互平行 以 肩并肩 方式相互重叠 形成一个多电子的大 键 1 根据碳原子形成的 键数目判断有机物中 碳原子杂化轨道形成 键 未杂化轨道形成 键 2 由碳原子的饱和程度判断 饱和碳原子采取sp3杂化 双键上的碳原子或苯环上的碳原子采取sp2杂化 叁键上的碳原子采取sp1杂化 有机物中碳原子的杂化类型 方法规律 学习小结 达标检测 1 能正确表示ch4中碳原子的成键方式的示意图为a b c d 1 2 3 4 5 答案 解析 6 解析碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道 因此碳原子4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上 且自旋状态相同 2 s轨道和np轨道杂化的类型不可能有a sp1杂化b sp2杂化c sp3杂化d sp4杂化 答案 解析 1 2 3 4 5 6 解析p能级只有3个轨道 不可能有sp4杂化 3 有关杂化轨道的说法不正确的是a 杂化轨道全部参与形成化学键b 杂化前后的轨道数不变 但轨道的形状发生了改变c sp3 sp2 sp1杂化轨道的夹角分别为109 5 120 180 d 四面体形 三角锥形 v形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释 解析杂化轨道用于形成 键和容纳孤电子对 答案 解析 1 2 3 4 5 6 4 下列对于nh3和co2的说法中正确的是a 都是直线形结构b 中心原子都采取sp1杂化c nh3为三角锥形结构 co2为直线形结构d n原子和c原子上都没有孤对电子 解析nh3和co2分子的中心原子分别采取sp3杂化 sp1杂化的方式成键 但nh3分子的n原子上有1对孤对电子来参与成键 根据杂化轨道理论 nh3的空间构型应为三角锥形 co2的空间构型为直线形 答案 解析 1 2 3 4 5 6 5 下列关于原子轨道的说法正确的是a 凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子 其空间构型都是正四面体形b ch4分子中的sp3杂化轨道是由4个h原子的1s轨道和c原子的2p轨道混合起来而形成的c sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的1个s轨道和3个p轨道重新组合而形成的一组能量相同的新轨道d 凡ab3型的共价化合物 其中心原子a均采用sp3杂化成键 1 2 3 4 5 答案 解析 6 解析中心原子采取sp3杂化 空间构型是正四面体形 但如果中心原子还有孤电子对 分子的空间构型则不是正四面体 ch4分子中的sp3杂化轨道是c原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的 ab3型的共价化合物 a原子可能采取sp2杂化或sp3杂化 1