第二节 分子的立体结构.doc

江苏省泰州中学高二化学选修3学案 2011.9 第二节 分子的立体结构 【教学目标】1、认识共价分子的多样性和复杂性；2、 初步认识价层电子对互斥模型；3、 能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；4、 能用杂化轨道理论解释较简单的分子的空间构型；5、 逐步理解sp型杂化和分子空间结构的关系；6、 能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型.7、 配位键、配位化合物的概念及表示方法【讨论交流】1、讨论H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键，根据共价键的饱和性和方向性来讨论C、H、N、O的成键情况。原子HCNO电子式可形成共用电子对数成键情况2、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式；分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式结构式3、根据电子式、结构式与CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的立体结构模型的对比（见p35）,从空间结构的类型与(ABm,其中A为该分子中的中心原子)中心原子中的共用电子对和未成键的孤对电子对的关系进行分类,分析结构不同的原因。中心原子有无孤对电子代表物空间结构中心原子结合的原子数CO2CH2OCH4H2ONH3一. 形形色色的分子-分子的多样性各种分子构型见P35-36【问题提出】 分析上表：CO2 和H2O、NH3 和CH2O分子内的原子数相同，为什么具有不同的空间结构呢？二、价层电子对互斥模型（VSEPR models）1、概念：由于中心原子的_电子占有一定的空间，对其他成键电子对存在_，影响其分子的_结构。分子中的价电子对-成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小,分子最稳定价层电子对互斥模型（VSEPR models）把ABm型分子分成两大类：一类是_。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C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： ABm立体结构范例m=2_型CO2m=3_形CH2Om=4_型CH4 另一类是_。如H2O和NH3中心原子上的_也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。因而H2O分子呈_型，NH3分子呈_型。（如图）课本P38。对ABm型分子总结如下：A的价电子对数m成键电子对数（中心原子结合的原子数）孤对电子对数VSEPR几何构型实例实例构型2220直线型CO2直线型3330平面三角形CH2O平面三角形321三角形V型4440四面体CH4四面体331四面体NH3三角锥222四面体H2OV型【分析归纳】1.中心原子的孤对电子对数=1/2(a-mb)式中a为中心原子的价电子数，m为中心原子结合的原子数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，其他原子等于“8-该原子的价电子数。（例如：见p38）对阳离子和阴离子同样适用，只是要减去或加上相应的电荷数。2.确定ABm中心原子（A）的价电子对数n其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，配位原子提供价电子数的计算方法：(1) H、卤素只提供1个共用电子；(2) 在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；(3)当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子 (4)在ABm分子中A与B之间存在共价双键和共价三键当作一对共用电子对来分析。如CO2为直线型。3.离子的空间构型也符合此理论但对阳离子和阴离子确定ABm中心原子（A）的价电子对数n，要减去或加上相应的电荷数以后再除以2。【应用反馈】 应用VSEPR理论判断下表中分子或离子ABm的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。化学式mA的价电子对数成键电子对数孤对电子对数结构式VP构型分子空间构型H2SNH2-BF3H3O+SiF4NH4+SO2CH3-CH3+【提问】：(1)按VP模型甲烷的分子空间构型为 .共价键的个数为 (2)碳原子的价层电子的原子轨道式为 ,按价键理论分析,可以形成的共用电子对数为 .（3）碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，而甲烷的分子模型表明是空间正四面体，分子中的CH键是等同的，键角是10928。为什么有这四个相同的轨道呢？学生阅读P39 分析与讨论:三、杂化轨道理论1、杂化的概念：_这个过程叫做轨道的杂化，_叫杂化轨道。【思考与交流】 甲烷分子的轨道是如何形成的呢？形成甲烷分子时，中心原子的_轨道和_、_、_三个轨道等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条_杂化轨道，这些_杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，除了有sp3杂化轨道外，还有_杂化和_杂化，_ 杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的，_杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的。2.常见的杂化轨道类型: 由于ns,np能级接近，往往采用sp型杂化，而sp型杂化又分为：sp杂化 一个s轨道和一个p轨道间的杂化sp2 杂化 一个s轨道和两个p轨道间的杂化sp3 杂化 一个s轨道和三个p轨道间的杂化3、分子构型与杂化类型的关系几种常见分子中心原子杂化类型化学式杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CH4C2H4BF3CH2OC2H2【总结】：引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。化学式中心原子孤对电子对数杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CH4C2H4BF3CH2OC2H2 (1)杂化轨道数=中心原子孤对电子对数(未参与成键)中心原子结合的原子数 (2)对sp3 杂化, 孤对电子对数为0,则为正四面体;如有2孤对电子,则成”V”型,如有1对孤对电子,则成三角锥型 sp2 杂化的平面三角形,如有以对孤对电子对,则成”V”形,SO2 sp杂化都成直线形 【 注意】：1.看中心原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。2.杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成键。反之键的形成不需杂化轨道【练习】1、下列分子中心原子是sp2杂化的是 （ ） A、 PBr3 B、 CH4 C 、 BF3 D 、 H2O2、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO 4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构微粒ClO-ClO2-ClO3-ClO4-立体结构3、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：CO2 ， CO32- H2S ， PH3 四、配位键1.概念共享电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共享的共价键叫做配位键。（是一类特殊的共价键）如NH的形成：NH3H+ = NH氨分子的电子式是 ，氮原子上有 对孤对电子。当氨分子跟氢离子相作用时，氨分子中氮原子提供一对电子与氢原子共享，形成了配位键。配位键也可以用AB来表示，其中A是提供孤对电子的原子，叫做给予体；B是接受电子的原子，叫做接受体。可见，配位键的成键条件是： 。课本第42页实验2-1将下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格。固体CuSO4 CuCl22H2O CuBr2白色 绿色 深褐色NaCl K2SO4 KBr白色 白色 白色哪些溶液呈天蓝色实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色实验证明，上述实验中呈天蓝色的物质是 离子，可表示为 ，叫做 。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由 提供孤对电子对给予 ，铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予-接受键”就是配位键。其结构简式可表示为： （见上右图）2、配位化合物（1）定义： （2）配合物的形成以Cu(NH3)42+的形成为例： 课本第42页实验2-2，学生完成。（略）向硫酸铜溶液里逐滴加入氨水，形成难溶物的原因是按水呈碱性，可与Cu2+形成难溶的氢氧化铜形成难溶的氢氧化铜： (填化学方程式)，加入氨水过量时发生 (填化学方程式),蓝色沉淀变为深蓝色溶液，上述实验中得到的深蓝色晶体是 (填化学式)。结构测定实验证明，无论在氨水溶液中还是在晶体中，深蓝色都是由于存在 ，它是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是 ，而配体是 .在Cu(NH3)42+里，NH3分子的 给出孤对电子对， 接受电子对，以配位键形成了Cu(NH3)42+；常见的配位物质（或离子）：NH4+、H3O+、Fe（SCN）nn-3、Ag(NH3)2+、Cu(H2O)42+、Cu(NH3)42+,其中铜氨配离子的结构式为 _3、配合物的组成配合物的内界和外界（1）配位体（简称配体）：配位体是含有孤对电子的分子或离子，如NH3、H2O和C1-、Br-、I-、CNS-离子等。配位体中具有孤对电子的原子，在形成配位键时，称为配体原子。N、O、P、S及卤素原子或离子常作配位原子。（2）中心离子：中心离子也有称为配合物形成体的，一般是金属离子，特别是过渡金属离子。但也有中性原子做配合物形成体的。作为中心原子必须有空轨道.形成配合离子的条件: 金属离子（或原子）一方有空轨道；接受孤对电子；中性分子或者阴离子一方提供孤对电子。（3）配位数：直接同中心原子（或离子）配位的配位原子的数目，为该中心原子（或离子）的配位数。一般中心原子（或离子）的配位数是2，4，6，8。在计算中心离子的配位数时，一般是先在配离子中确定中心离子和配位体，接着找出配位原子的数目。4、配合物的命名-作为了解性内容配合物的命名，关键在于配合物内界（即配离子）的命名。命名顺序：自右向左：配位体数（即配位体右下角的数字）配位体名称“合”字或“络”字中心离子的名称中心离子的化合价。如：Zn(NH3)2SO4内界名称为： （），K3F