2020_2021学年新教材高中化学第二章分子结构与性质2.2杂化轨道理论配合物理论课件新人教版选择性必修第二册

1、第2课时杂化轨道理论、配合物理论一、杂化轨道理论简介一、杂化轨道理论简介1.1.轨道的杂化与杂化轨道轨道的杂化与杂化轨道: :必备知识必备知识自主学习自主学习2.2.轨道的杂化与分子立体构型轨道的杂化与分子立体构型: :杂化类型杂化类型spspspsp2 2spsp3 3参与杂化的原参与杂化的原子轨道及数目子轨道及数目nsns_npnp_杂化轨道数目杂化轨道数目_杂化轨道间的夹角杂化轨道间的夹角_杂化轨道示意图杂化轨道示意图 立体构型立体构型_实例实例beclbecl2 2、coco2 2、cscs2 2bclbcl3 3、bfbf3 3、bbrbbr3 3cfcf4 4、siclsicl4

2、4、sihsih4 41 11 11 11 12 23 32 23 34 41801801201201091092828直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形【自主探索自主探索】判断下列说法是否正确。判断下列说法是否正确。(1)(1)分子的中心原子若通过分子的中心原子若通过spsp3 3杂化轨道成键杂化轨道成键, ,则该分子一定为正四面体结则该分子一定为正四面体结构。构。( () )提示提示: :。分子的中心原子若通过。分子的中心原子若通过spsp3 3杂化杂化, ,其价层电子对互斥模型为四面体形其价层电子对互斥模型为四面体形, ,其分子构型可以为四面体形其分子构型可以为四面体形

3、, ,也可以为三角锥形或也可以为三角锥形或v v形。形。(2)sp(2)sp3 3杂化轨道是由任意的杂化轨道是由任意的1 1个个s s轨道和轨道和3 3个个p p轨道混合形成的轨道混合形成的4 4个个spsp3 3杂化轨杂化轨道。道。( () )提示提示: :。杂化轨道的对象是能量相近的轨道。杂化轨道的对象是能量相近的轨道, ,如碳元素如碳元素spsp3 3杂化轨道是由杂化轨道是由1 1个个2s2s轨道和轨道和3 3个个2p2p轨道进行杂化轨道进行杂化, ,而不是而不是2s2s和和3p3p或或4p4p进行杂化。进行杂化。二、配合物理论简介二、配合物理论简介1.1.配位键与配位化合物配位键与配位

4、化合物: :配位配位键键概念概念_由一个原子由一个原子_提供而与另一个原子形成的提供而与另一个原子形成的共价键共价键, ,即即“电子对电子对_”,_”,是一类特殊的共价键是一类特殊的共价键表示表示方法方法用用_来表示来表示, ,其中其中a a是是_孤电子对的原子孤电子对的原子, ,叫做给予体叫做给予体; ;b b是是_电子对的原子电子对的原子, ,叫做接受体叫做接受体形成形成条件条件一个原子有一个原子有_,_,另一个原子有能够接受孤电子对的另一个原子有能够接受孤电子对的_配位配位化合化合物物概念概念通常把金属离子通常把金属离子( (或原子或原子) )与某些分子或离子与某些分子或离子( (称为配

5、体称为配体) )以以_结合形成的化合物称为配位化合物结合形成的化合物称为配位化合物形成形成条件条件中心原子有空轨道中心原子有空轨道; ;配体有孤电子对配体有孤电子对共用电子对共用电子对给予给予接受键接受键abab给出给出孤电子对孤电子对空轨道空轨道配位键配位键单方面单方面接受接受2.2.配位化合物的形成举例配位化合物的形成举例: :实验操作实验操作实验现象实验现象有关离子方程式有关离子方程式 滴加氨水后滴加氨水后, ,试管中首先出现试管中首先出现_,_,氨水过量后沉淀逐渐氨水过量后沉淀逐渐_,_,滴加乙醇后析出滴加乙醇后析出_色色晶体晶体cu(nhcu(nh3 3) )4 4soso4 4hh

6、2 2o ocucu2+2+2nh+2nh3 3hh2 2o=o=cu(oh)cu(oh)2 2+2n +2n cu(oh)cu(oh)2 2+4nh+4nh3 3=cu(nhcu(nh3 3) )4 4 2+2+2oh+2oh- - 溶液颜色溶液颜色_fefe3+3+3scn+3scn- -=fe(scn)=fe(scn)3 34h蓝色沉淀蓝色沉淀溶解溶解深蓝深蓝变红变红【自主探索自主探索】(1)(1)在配合物离子在配合物离子fe(scn)fe(scn)2+2+中中, ,提供空轨道接受孤电子对的微粒是提供空轨道接受孤电子对的微粒是_。(2)(2)根据根据vseprvsepr模型模型,h,h3

7、 3o o+ +的分子立体构型为的分子立体构型为_,bcl_,bcl3 3的立体构型为的立体构型为_。(3)cu(3)cu2+2+能与能与nhnh3 3形成配位数为形成配位数为4 4的配合物。则的配合物。则cu(nhcu(nh3 3) )4 4 2+2+中存在的化学键中存在的化学键类型有类型有_(_(填序号填序号) )。a.a.配位键配位键b.b.离子键离子键c.c.极性共价键极性共价键d.d.非极性共价键非极性共价键fefe3+3+三角锥形三角锥形平面三角形平面三角形acac关键能力关键能力合作学习合作学习知识点一杂化轨道类型与分子立体结构知识点一杂化轨道类型与分子立体结构1.1.原子轨道的

8、杂化过程原子轨道的杂化过程: :2.2.杂化轨道类型的判断杂化轨道类型的判断: :因为杂化轨道只能用于形成因为杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳孤电子对键或者用来容纳孤电子对, ,而两个原子之间只能而两个原子之间只能形成一个形成一个键键, ,故有下列关系故有下列关系: :杂化轨道数杂化轨道数= =中心原子孤电子对数中心原子孤电子对数+ +中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数, ,再由杂化轨道数判再由杂化轨道数判断杂化类型。例如断杂化类型。例如: :代表物代表物杂化轨道数杂化轨道数杂化轨道类型杂化轨道类型coco2 20+2=20+2=2sp sp chch2 2o o0+3=30+3=3s

9、psp2 2 chch4 40+4=40+4=4spsp3 3 soso2 21+2=31+2=3spsp2 2 nhnh3 31+3=41+3=4spsp3 3h h2 2o o2+2=42+2=4spsp3 33.3.分子的构型与杂化类型的关系分子的构型与杂化类型的关系: :(1)(1)杂化轨道全部用于形成杂化轨道全部用于形成键。键。杂化杂化类型类型spspspsp2 2spsp3 3轨道轨道组成组成一个一个nsns和一个和一个npnp一个一个nsns和两个和两个npnp一个一个nsns和三个和三个npnp轨道轨道夹角夹角1801801201201091092828杂化杂化轨道轨道示意示意

10、图图 杂化杂化类型类型spspspsp2 2spsp3 3实例实例beclbecl2 2bfbf3 3chch4 4分子分子结构结构示意示意图图 分子分子构型构型直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形(2)(2)杂化轨道中有未参与成键的孤电子对。杂化轨道中有未参与成键的孤电子对。由于孤电子对占据部分杂化轨道由于孤电子对占据部分杂化轨道, ,会使分子的构型与杂化轨道的构型不同会使分子的构型与杂化轨道的构型不同, ,如水如水分子中氧原子的分子中氧原子的spsp3 3杂化轨道有杂化轨道有2 2个是由孤电子对占据的个是由孤电子对占据的, ,其分子不呈正四面体形其分子不呈正四面体形, ,而

11、呈而呈v v形形, ,氨分子中氮原子的氨分子中氮原子的spsp3 3杂化轨道有杂化轨道有1 1个是由孤电子对占据的个是由孤电子对占据的, ,氨分子不呈氨分子不呈正四面体形正四面体形, ,而呈三角锥形。而呈三角锥形。【合作探究合作探究】(1)(1)杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键吗键吗? ?提示提示: :杂化轨道只能用于形成杂化轨道只能用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对。键或用来容纳未参与成键的孤电子对。(2)(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同吗杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同吗? ?提示提示: :不一定。中心原子杂化轨道不一定全部成键不一定。中心原子杂化轨道不一定全

12、部成键, ,杂化类型相同时孤电子对越杂化类型相同时孤电子对越多多, ,键角越小。如键角越小。如nhnh3 3中的氮原子与中的氮原子与chch4 4中的碳原子均为中的碳原子均为spsp3 3杂化杂化, ,但键角分别为但键角分别为107107和和1091092828。(3)(3)常见的杂化方式有哪些常见的杂化方式有哪些? ?所得杂化轨道的夹角分别为多少所得杂化轨道的夹角分别为多少? ?能否通过已学的能否通过已学的价层电子对互斥理论确定中心原子的杂化轨道类型价层电子对互斥理论确定中心原子的杂化轨道类型? ?如何确定如何确定? ?提示提示: :常见的杂化类型分别有常见的杂化类型分别有spsp、spsp

13、2 2、spsp3 3, ,所得杂化轨道的夹角所得杂化轨道的夹角180180、120120、10910928,28,能通过价层电子对互斥理论确定中心原子的杂化轨道类型能通过价层电子对互斥理论确定中心原子的杂化轨道类型, ,价层电价层电子对数为子对数为2 2、3 3、4 4的中心原子的杂化类型分别为的中心原子的杂化类型分别为spsp、spsp2 2、spsp3 3。【典例示范典例示范】【典例典例】判断下列分子中中心原子的杂化类型。判断下列分子中中心原子的杂化类型。物质物质中心原子杂化类型中心原子杂化类型nini3 3chch3 3clclcoco2 2soso2 2【解题指南解题指南】解答本题注

14、意以下三点解答本题注意以下三点: :(1)(1)中心原子的杂化轨道数等于价层电子对数。中心原子的杂化轨道数等于价层电子对数。(2)(2)当被中心原子结合的原子为氧原子或硫原子时当被中心原子结合的原子为氧原子或硫原子时, ,可认为提供电子数为可认为提供电子数为0 0。(3)(3)计算价电子对数时计算价电子对数时, ,阳离子要减去电荷数阳离子要减去电荷数; ;阴离子要加上电荷数。阴离子要加上电荷数。【解析解析】由价层电子对数判断由价层电子对数判断: :(1)n=3+ (5-3(1)n=3+ (5-31)=4,sp1)=4,sp3 3杂化杂化; ;(2)n=4+ (4-3-1)=4,sp(2)n=4

15、+ (4-3-1)=4,sp3 3杂化杂化; ;(3)n=2+ (4-2(3)n=2+ (4-22)=2,sp2)=2,sp杂化杂化; ;(4)n=2+ (6-2(4)n=2+ (6-22)=3,sp2)=3,sp2 2杂化。杂化。12121212答案答案: :物质物质中心原子杂化类型中心原子杂化类型nini3 3spsp3 3杂化杂化chch3 3clclspsp3 3杂化杂化coco2 2spsp杂化杂化soso2 2spsp2 2杂化杂化【母题追问母题追问】(1)(1)上题中上题中nini3 3与与chch3 3clcl的立体构型是否相同的立体构型是否相同? ?提示提示: :不同不同,

16、,两者中心原子的杂化类型相同两者中心原子的杂化类型相同, ,但是但是nini3 3中有一对孤电子对中有一对孤电子对, ,因此分子因此分子立体构型为三角锥形立体构型为三角锥形, ,而而chch3 3clcl却为四面体形。却为四面体形。(2)(2)上题中二氧化碳的中心原子上的上题中二氧化碳的中心原子上的2p2p轨道都参与杂化吗轨道都参与杂化吗? ?提示提示: :二氧化碳分子的中心原子为碳原子二氧化碳分子的中心原子为碳原子, ,其中其中2p2p轨道有轨道有3 3个个, ,只有一个只有一个s s轨道和轨道和一个一个p p轨道参与杂化。轨道参与杂化。【规律方法规律方法】(1)(1)根据杂化轨道数判断根据

17、杂化轨道数判断: :杂化轨道数杂化轨道数= =中心原子上的孤电子对数中心原子上的孤电子对数+ +中心原子结合的原子数中心原子结合的原子数, ,由杂化轨道数可判断杂化类型。由杂化轨道数可判断杂化类型。(2)(2)根据中心原子的价层电子对数判断根据中心原子的价层电子对数判断:2:2个价层电子对为个价层电子对为spsp杂化杂化,3,3个价层电子个价层电子对为对为spsp2 2杂化杂化,4,4个价层电子对为个价层电子对为spsp3 3杂化。杂化。(3)(3)根据分子或离子的根据分子或离子的vseprvsepr模型判断模型判断: :直线形为直线形为spsp杂化杂化, ,平面三角形为平面三角形为spsp2

18、 2杂化杂化, ,四面体为四面体为spsp3 3杂化。杂化。(4)(4)根据杂化轨道之间的夹角判断根据杂化轨道之间的夹角判断spsp3 3:109:10928,sp28,sp2 2:120:120,sp:180,sp:180。【素养训练素养训练】1.(20201.(2020衡阳高二检测衡阳高二检测) )下列分子的中心原子是下列分子的中心原子是spsp2 2杂化的是杂化的是( () )a.pbra.pbr3 3b.chb.ch4 4c.hc.h2 2o od.bfd.bf3 3【解析解析】选选d d。杂化轨道数。杂化轨道数= =中心原子的孤电子对的对数中心原子的孤电子对的对数+ +中心原子的中心

19、原子的键个键个数数,a,a、b b、c c采用的都是采用的都是spsp3 3杂化。杂化。2.(20202.(2020泉州高二检测泉州高二检测) )下列说法正确的是下列说法正确的是( () )a.chcla.chcl3 3是正四面体形是正四面体形b.b.水分子中氧原子为水分子中氧原子为spsp2 2杂化杂化, ,其分子几何构型为其分子几何构型为v v形形c.c.二氧化碳中碳原子为二氧化碳中碳原子为spsp杂化杂化, ,为直线形分子为直线形分子d.n d.n 是三角锥形是三角锥形4h【解析解析】选选c c。甲烷中。甲烷中4 4个共价键完全相同为正四面体个共价键完全相同为正四面体,chcl,chcl

20、3 3分子的分子的4 4个共价键个共价键不完全相同不完全相同, ,所以不是正四面体所以不是正四面体,a,a错误错误; ;水分子中氧原子的价层电子对数水分子中氧原子的价层电子对数=2+=2+ (6-1 (6-12)=4,2)=4,为为spsp3 3杂化杂化, ,含有含有2 2对孤电子对对孤电子对, ,分子为分子为v v形形,b,b错误错误; ;二氧化碳中二氧化碳中碳原子的价层电子对数碳原子的价层电子对数=2+ (4-2=2+ (4-22)=2,2)=2,为为spsp杂化杂化, ,分子为直线形分子为直线形,c,c正确正确; ;n n 中氮原子的价层电子对数中氮原子的价层电子对数=4+ (5-1-4

21、=4+ (5-1-41)=4,1)=4,为为spsp3 3杂化杂化, ,不含有孤电子不含有孤电子对对, ,为正四面体形为正四面体形,d,d错误。错误。4h121212【补偿训练补偿训练】1.(20191.(2019长沙高二检测长沙高二检测) )在在brchbrchchbrchbr分子中分子中,cbr,cbr键采取的成键轨道键采取的成键轨道是是( () )a.sp-pa.sp-pb.spb.sp2 2-s-sc.spc.sp2 2-p-pd.spd.sp3 3-p-p【解析解析】选选c c。分子中的两个碳原子都是采取。分子中的两个碳原子都是采取spsp2 2杂化杂化, ,溴原子的价电子排布为溴原

22、子的价电子排布为4s4s2 24p4p5 5,4p,4p轨道上有一个单电子轨道上有一个单电子, ,与碳原子的一个与碳原子的一个spsp2 2杂化轨道成键。杂化轨道成键。2.2.有关杂化轨道的说法不正确的是有关杂化轨道的说法不正确的是( () )a.a.杂化前后的轨道数目不变杂化前后的轨道数目不变, ,但轨道的形状发生了改变但轨道的形状发生了改变b.spb.sp3 3、spsp2 2、spsp杂化轨道的夹角分别为杂化轨道的夹角分别为1091092828、120120、180180c.c.四面体形、三角锥形、四面体形、三角锥形、v v形分子的结构可以用杂化轨道理论解释形分子的结构可以用杂化轨道理论

23、解释d.d.杂化轨道全部参与形成化学键杂化轨道全部参与形成化学键【解析解析】选选d d。杂化前后的轨道数目不变。杂化前后的轨道数目不变, ,但轨道的形状发生了改变但轨道的形状发生了改变,a,a正确正确;sp;sp3 3、spsp2 2、spsp杂化轨道空间构型分别为四面体、平面三角形、直线形杂化轨道空间构型分别为四面体、平面三角形、直线形, ,所以夹角分别所以夹角分别为为1091092828、120120、180180,b,b正确正确; ;分子的空间构型可以用价层电子对理论和分子的空间构型可以用价层电子对理论和杂化轨道理论进行解释杂化轨道理论进行解释,c,c正确正确; ;杂化轨道可以部分参加形

24、成化学键杂化轨道可以部分参加形成化学键, ,例如例如nhnh3 3中中n n发生发生spsp3 3杂化杂化, ,形成了形成了4 4个个spsp3 3杂化轨道杂化轨道, ,但是只有但是只有3 3个参与形成化学键个参与形成化学键,d,d错误。错误。 3.c 3.c 、chch3 3、c c 都是重要的有机反应中间体都是重要的有机反应中间体, ,有关它们的说法正确的有关它们的说法正确的是是( () )a.a.它们互为等电子体它们互为等电子体, ,碳原子均采取碳原子均采取spsp2 2杂化杂化b.c b.c 与与nhnh3 3、h h3 3o o+ +互为等电子体互为等电子体, ,中心原子均为中心原子

25、均为spsp3 3杂化杂化, ,几何构型均为正几何构型均为正四面体形四面体形c.c c.c 中的碳原子采取中的碳原子采取spsp2 2杂化杂化, ,所有原子共平面所有原子共平面d.c d.c 中的碳原子采取中的碳原子采取spsp3 3杂化杂化, ,所有原子均共面所有原子均共面3h3h-3h-3h3h【解析解析】选选c c。c c 、chch3 3、c c 中原子个数相等但价电子总数不等中原子个数相等但价电子总数不等, ,不互为等不互为等电子体电子体,a,a错误。错误。c c 与与nhnh3 3、h h3 3o o+ +中原子个数相等、价电子总数相等中原子个数相等、价电子总数相等, ,互为等电互

26、为等电子体子体,c ,c 中碳原子价层电子对数是中碳原子价层电子对数是4 4且孤电子对数为且孤电子对数为1 1、nhnh3 3中氮原子价层电子中氮原子价层电子对数是对数是4 4且孤电子对数为且孤电子对数为1 1、h h3 3o o+ +中氧原子价层电子对数是中氧原子价层电子对数是4 4且孤电子对数为且孤电子对数为1,1,三三者中心原子都为者中心原子都为spsp3 3杂化杂化, ,几何构型都为三角锥形几何构型都为三角锥形,b,b错误。错误。c c 中碳原子价层电中碳原子价层电子对数是子对数是3 3且不含孤电子对且不含孤电子对, ,所以碳原子采取所以碳原子采取spsp2 2杂化杂化, ,为平面三角

27、形为平面三角形, ,所有原子共所有原子共平面平面,c,c项正确项正确,d,d项错误。项错误。3h3h-3h-3h-3h4.4.下列分子中下列分子中, ,中心原子杂化轨道类型相同中心原子杂化轨道类型相同, ,分子的立体构型也相同的是分子的立体构型也相同的是 ( () )a.becla.becl2 2、coco2 2b.hb.h2 2o o、soso2 2c.soc.so2 2、chch4 4d.nfd.nf3 3、chch2 2o o【解析解析】选选a a。根据价层电子对互斥理论可知。根据价层电子对互斥理论可知, ,水中氧原子含有的孤电子对数为水中氧原子含有的孤电子对数为(6-2(6-21)1)

28、2=2,2=2,采取采取spsp3 3杂化方式杂化方式, ,水是水是v v形结构形结构,so,so2 2中硫原子含有的孤电子对数中硫原子含有的孤电子对数为为(6-2(6-22)2)2=1,2=1,采取采取spsp2 2杂化方式杂化方式,so,so2 2是是v v形结构形结构,b,b错误错误; ;同样分析氯化铍中铍同样分析氯化铍中铍原子是原子是spsp杂化杂化, ,是直线形结构是直线形结构,co,co2 2是直线形结构是直线形结构, ,碳原子是碳原子是spsp杂化杂化,a,a正确正确;so;so2 2是是v v形结构形结构,ch,ch4 4中碳原子采取中碳原子采取spsp3 3杂化方式杂化方式,

29、 ,是正四面体形结构是正四面体形结构,c,c错误错误;nf;nf3 3中氮原子中氮原子采取采取spsp3 3杂化方式杂化方式, ,是三角锥形结构是三角锥形结构,ch,ch2 2o o中碳原子采取中碳原子采取spsp2 2杂化方式杂化方式, ,是平面三角是平面三角形结构形结构,d,d错误。错误。知识点二配位键和配位化合物知识点二配位键和配位化合物1.1.配位键与非极性键、极性键的区别与联系配位键与非极性键、极性键的区别与联系: :类型类型比较比较共价键共价键非极性键非极性键极性键极性键配位键配位键本质本质相邻原子间的共用电子对相邻原子间的共用电子对( (电子云重叠电子云重叠) )与原子核间的静电

30、作用与原子核间的静电作用成键条件成键条件( (元素种类元素种类) )成键原子得失电成键原子得失电子能力相同子能力相同( (同种同种非金属元素非金属元素) )成键原子得失电成键原子得失电子能力差别较小子能力差别较小( (不同非金属元素不同非金属元素) )成键原子一方有孤电子对成键原子一方有孤电子对( (配体配体),),另一方有空轨道另一方有空轨道( (中心离子或原子中心离子或原子) )特征特征有方向性和饱和性有方向性和饱和性2.2.配位化合物配位化合物: :(1)(1)配合物的组成。配合物的组成。一般中心原子一般中心原子( (或离子或离子) )配位数是配位数是2 2、4 4、6 6。(2)(2)

31、形成配合物的条件。形成配合物的条件。配体有孤电子对。配体有孤电子对。中心原子中心原子( (或离子或离子) )有空轨道。有空轨道。(3)(3)配合物的稳定性配合物的稳定性: :配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强, ,配合配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时, ,配合物的稳定性与配体的性质配合物的稳定性与配体的性质有关。有关。(4)(4)配合物形成时的性质改变。配合物形成时的性质改变。颜色的改变颜色的改变, ,如如fe(scn)fe(scn)3 3的形成。的形成。溶解度的改变溶解度的改变, ,如如

32、agclag(nhagclag(nh3 3) )2 2 + +。【合作探究合作探究】(1)(1)形成配位键的条件是什么形成配位键的条件是什么?cu(nh?cu(nh3 3) )4 4soso4 4中含有哪些类型的化学键中含有哪些类型的化学键? ?提示提示: :形成配位键的条件为一方有空轨道、一方有孤电子对。形成配位键的条件为一方有空轨道、一方有孤电子对。cu(nhcu(nh3 3) )4 4soso4 4中中含有离子键、共价键、配位键。含有离子键、共价键、配位键。(2)(2)含配位键的化合物一定为配位化合物吗含配位键的化合物一定为配位化合物吗? ?提示提示: :不一定。如不一定。如nhnh4

33、4clcl中中n n 含有配位键含有配位键, ,属于离子化合物。属于离子化合物。4h【典例示范典例示范】【典例典例】配位键以及配位化合物很常见配位键以及配位化合物很常见, ,回答下列问题回答下列问题: :(1)(1)工业上冶炼铝不用氯化铝工业上冶炼铝不用氯化铝, ,因为氯化铝易升华因为氯化铝易升华, ,其双聚物其双聚物alal2 2clcl6 6结构如图所示。结构如图所示。1 mol1 mol该分子中含该分子中含_ _ 个配位键个配位键, ,该分子该分子_(_(填填“是是”或或“不是不是”) )平面型分子。平面型分子。(2)(2)叶绿素是以镁离子为中心的卟啉配合物叶绿素是以镁离子为中心的卟啉配

34、合物, ,其结构如图。其结构如图。mgmg2+2+与与n n原子形成的化学键为配位键的是原子形成的化学键为配位键的是_(_(填填“a”a”或或“b”)b”)。叶绿素分子中叶绿素分子中c c原子的杂化轨道类型有原子的杂化轨道类型有_。【解题指南解题指南】(1)(1)形成配位键的条件形成配位键的条件; ;(2)(2)分子及离子的空间结构分子及离子的空间结构; ;(3)(3)化学键与物质的稳定性的关系。化学键与物质的稳定性的关系。【解析解析】(1)(1)由于铝最外层有由于铝最外层有3 3个电子个电子, ,氯最外层有氯最外层有7 7个电子个电子, ,根据共价键饱和根据共价键饱和性性, ,氯只需形成一个

35、共价键氯只需形成一个共价键, ,铝可以形成铝可以形成3 3个共价键个共价键, ,这样氯原子达到这样氯原子达到8 8电子结电子结构构, ,而铝最外层只有而铝最外层只有6 6个电子个电子, ,所以氯原子与铝原子之间能形成配位键所以氯原子与铝原子之间能形成配位键, ,结构为结构为 所以所以1 mol1 mol该分子中含该分子中含2n2na a个配位键个配位键, ,由于由于alal的价层电子对数为的价层电子对数为4,4,发生发生spsp3 3杂化杂化, ,所以不是平面形分子。所以不是平面形分子。(2)(2)镁离子周围有镁离子周围有4 4个个n n原子原子, ,但是其中有但是其中有2 2个个n n原子已

36、形成了原子已形成了3 3个共价键个共价键, ,达到了达到了8 8电子结构电子结构, ,可能作为配体可能作为配体, ,另外另外2 2个氮原子只形成个氮原子只形成2 2个共价键个共价键, ,所以需要和所以需要和mgmg形成形成共价键以达到共价键以达到8 8电子结构电子结构, ,即即a a为正常共价键为正常共价键,b,b为配位键。叶绿素中的碳原子价为配位键。叶绿素中的碳原子价层电子对数有层电子对数有2 2种种:4:4和和3,3,所以杂化方式有所以杂化方式有spsp3 3和和 spsp2 2杂化。杂化。答案答案: :(1)2n(1)2na a不是不是(2)(2)b bspsp3 3和和spsp2 2【

37、母题追问母题追问】在适当的条件下在适当的条件下, ,叶绿素分子中的镁离子可被铜离子取代叶绿素分子中的镁离子可被铜离子取代, ,生成鲜生成鲜绿色的叶绿素铜绿色的叶绿素铜, ,铜离子与叶绿素之间形成的化学键类型为铜离子与叶绿素之间形成的化学键类型为_。叶绿素。叶绿素铜与叶绿素镁相比铜与叶绿素镁相比,_,_更稳定。更稳定。提示提示: :配位键配位键; ;一般物质的转化是向生成更稳定的方向进行一般物质的转化是向生成更稳定的方向进行, ,所以叶绿素铜更稳所以叶绿素铜更稳定。定。【规律方法规律方法】(1)(1)形成配位键的配体形成配位键的配体, ,其原子应该已到达其原子应该已到达8 8电子电子 , ,如果

38、还未达到如果还未达到8 8电子结构电子结构, ,则应该形成正常共价键。则应该形成正常共价键。(2)(2)不同的配体和中心离子之间形成的配位键强弱不同不同的配体和中心离子之间形成的配位键强弱不同, ,一般而言过渡金属形成一般而言过渡金属形成的配位键比主族金属形成的配位键稳定。的配位键比主族金属形成的配位键稳定。【素养训练素养训练】1.(20201.(2020银川高二检测银川高二检测) )关于关于cr(hcr(h2 2o)o)4 4brbr2 2br2hbr2h2 2o o的说法正确的是的说法正确的是 ( () )a.a.配体为水分子配体为水分子, ,外界为外界为brbr- -b.b.中心原子采取

39、中心原子采取spsp3 3杂化杂化c.c.中心离子的配位数为中心离子的配位数为6 6d.d.中心离子的化合价为中心离子的化合价为+2+2价价【解析解析】选选c c。4 4个水分子和个水分子和2 2个个brbr- -是配体是配体, ,配位数为配位数为6,16,1个个brbr- -是外界。铬原子以是外界。铬原子以空轨道形成配位键空轨道形成配位键, ,氧原子的杂化方式是氧原子的杂化方式是spsp3 3, ,但氧原子不是中心原子。中心离子但氧原子不是中心原子。中心离子是是crcr3+3+, ,配离子是配离子是cr(hcr(h2 2o)o)4 4brbr2 2 + +。2.(20202.(2020廊坊高

40、二检测廊坊高二检测) )下列物质下列物质: :h h3 3o o+ +、b(oh)b(oh)4 4 - -、chch3 3coocoo- -、nhnh3 3、chch4 4中存在配位键的是中存在配位键的是 ( () )a.a.b.b.c.c.d.d.【解析解析】选选a a。水分子中各原子已达到稳定结构。水分子中各原子已达到稳定结构,h,h3 3o o+ +是是h h+ +和和h h2 2o o中的中的o o形成配位形成配位键键,b(oh),b(oh)4 4 - -是是3 3个个ohoh- -与硼原子形成与硼原子形成3 3个共价键个共价键, ,还有还有1 1个个ohoh- -的的o o与与b b

41、形成配位键形成配位键, ,而其他选项中均不存在配位键。而其他选项中均不存在配位键。【补偿训练补偿训练】1.1.下列说法中错误的是下列说法中错误的是 ( () )a.a.形成配位键的条件是一方有空轨道形成配位键的条件是一方有空轨道, ,一方有孤电子对一方有孤电子对b.b.配位键是一种特殊的共价键配位键是一种特殊的共价键c.c.配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子d.d.共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子【解析解析】选选d d。配位键是一方提供孤电子对。配位键是一方提供孤电子对, ,一方提供空轨道形成

42、的一种特殊共一方提供空轨道形成的一种特殊共价键价键, ,配体可以是分子、原子配体可以是分子、原子, ,也可以是阴离子。也可以是阴离子。2.(20192.(2019楚雄高二检测楚雄高二检测) )下列反应中无配合物生成的是下列反应中无配合物生成的是 ( () )a.a.向氨水中加入过量硝酸银向氨水中加入过量硝酸银b.b.含氟牙膏中加入氯化铝并充分搅拌含氟牙膏中加入氯化铝并充分搅拌c.c.锌与过量氢氧化钠溶液反应锌与过量氢氧化钠溶液反应d.d.向氯化铁溶液中依次加入氟化钠溶液、硫氰化钾溶液向氯化铁溶液中依次加入氟化钠溶液、硫氰化钾溶液, ,无血红色出现无血红色出现【解析解析】选选a a。向氨水中加入

43、过量硝酸银发生的反应为。向氨水中加入过量硝酸银发生的反应为agag+ +nh+nh3 3h h2 2o=o=agoh+n ,agoh+n ,没有配合物生成没有配合物生成,a,a选选; ;含氟牙膏中加入氯化铝并充分搅拌发生含氟牙膏中加入氯化铝并充分搅拌发生反应反应alal3+3+6f+6f- -=al ,=al ,生成配合物生成配合物,b,b不选不选; ;锌与过量氢氧化钠溶液发生反应锌与过量氢氧化钠溶液发生反应zn+2naoh+2hzn+2naoh+2h2 2o=nao=na2 2zn(oh)zn(oh)4 4+h+h2 2,生成配合物生成配合物nana2 2zn(oh)zn(oh)4 4,c,

44、c不选不选; ;向氯化铁溶向氯化铁溶液中加入氟化钠溶液时发生反应液中加入氟化钠溶液时发生反应:fecl:fecl3 3+6naf=na+6naf=na3 3feffef6 6+3nacl,+3nacl,生成了配合物生成了配合物nana3 3feffef6 6, ,溶液中已没有溶液中已没有fefe3+3+, ,所以加入硫氰化钾溶液时无血红色出现所以加入硫氰化钾溶液时无血红色出现,d,d不选。不选。4h6f3-3.3.如图所示如图所示,a,a为乙二胺四乙酸为乙二胺四乙酸(edta),(edta),易与金属离子形成螯合物易与金属离子形成螯合物,b,b为为edtaedta与与caca2+2+形成的螯合

45、物。下列叙述正确的是形成的螯合物。下列叙述正确的是( () )a.aa.a和和b b中中n n原子均采取原子均采取spsp3 3杂化杂化b.bb.b中中caca2+2+的配位数为的配位数为4 4c.ac.a中配位原子是中配位原子是c c原子原子d.bd.b中含有共价键、离子键和配位键中含有共价键、离子键和配位键【解析解析】选选a a。a a中中n n原子有原子有3 3对对键电子对键电子对, ,含有含有1 1个孤电子对个孤电子对,b,b中中n n原子有原子有4 4对对键电子对键电子对, ,没有孤电子对没有孤电子对, ,则则a a、b b中中n n原子均采取原子均采取spsp3 3杂化杂化, ,正

46、确正确;b;b项项,b,b为配离为配离子子,ca,ca2+2+的配位数为的配位数为6,6,错误错误;c;c项项,a,a不是配合物不是配合物, ,错误错误;d;d项项, ,钙离子与钙离子与n n、o o之间形成之间形成配位键配位键, ,其他原子之间形成共价键其他原子之间形成共价键, ,不含离子键不含离子键, ,错误。错误。【课堂小结课堂小结】杂化轨道类型杂化轨道类型典型分子典型分子立体构型立体构型spspcoco2 2直线形直线形spsp2 2soso2 2v v形形spsp3 3h h2 2o ov v形形spsp2 2soso3 3平面三角形平面三角形spsp3 3nhnh3 3三角锥形三角

47、锥形spsp3 3chch4 4正四面体形正四面体形【三言两语话重点三言两语话重点】 (1)1(1)1个实验个实验: :硫酸铜溶液与氨水反应。硫酸铜溶液与氨水反应。(2)2(2)2个模型个模型: :价层电子对数与杂化方式关系价层电子对数与杂化方式关系: :2 23 34 4spspspsp2 2spsp3 3配位化合物模型配位化合物模型: : 课堂检测课堂检测素养达标素养达标1.(20201.(2020福州高二检测福州高二检测) )了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是机物性质的基

48、础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是( () )a.a.烷烃分子中碳原子均采用烷烃分子中碳原子均采用spsp3 3杂化轨道成键杂化轨道成键b.b.炔烃分子中碳碳三键由炔烃分子中碳碳三键由1 1个个键、键、2 2个个键组成键组成c.c.甲苯分子中所有碳原子均采用甲苯分子中所有碳原子均采用spsp2 2杂化轨道成键杂化轨道成键d.d.苯环中存在苯环中存在6 6个碳原子共有的大个碳原子共有的大键键【解析解析】选选c c。烷烃分子中碳原子均形成。烷烃分子中碳原子均形成4 4个键个键, ,杂化轨道数为杂化轨道数为4,4,均采用均采用spsp3 3杂化杂化轨道成键轨道成键; ;碳碳三键由碳碳三

49、键由1 1个个键、键、2 2个个键组成键组成; ;苯环中碳原子采用苯环中碳原子采用spsp2 2杂化轨道成杂化轨道成键键,6,6个碳原子上未参与成键的个碳原子上未参与成键的p p电子形成一个大电子形成一个大键键; ;甲苯分子中甲苯分子中chch3 3中的中的c c采采用用spsp3 3杂化。杂化。【补偿训练补偿训练】下列关于杂化轨道的叙述正确的是下列关于杂化轨道的叙述正确的是 ( () )a.a.杂化轨道可用于形成杂化轨道可用于形成键键, ,也可用于形成也可用于形成键键b.b.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对c.nhc.nh3 3中氮原子的中氮原子的

50、spsp3 3杂化轨道是由氮原子的杂化轨道是由氮原子的3 3个个p p轨道与氢原子的轨道与氢原子的s s轨道杂化而成轨道杂化而成的的d.d.在乙烯分子中在乙烯分子中1 1个碳原子的个碳原子的3 3个个spsp2 2杂化轨道与杂化轨道与3 3个氢原子的个氢原子的s s轨道重叠形成轨道重叠形成3 3个个ch ch 键键【解析解析】选选b b。杂化轨道只用于形成。杂化轨道只用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对键或用来容纳未参与成键的孤电子对, ,不不能用来形成能用来形成键键, ,故故b b正确正确,a,a不正确不正确;nh;nh3 3中氮原子的中氮原子的spsp3 3杂化轨道是由氮原子的杂化轨道

51、是由氮原子的1 1个个s s轨道和轨道和3 3个个p p轨道杂化而成的轨道杂化而成的,c,c不正确不正确; ;在乙烯分子中在乙烯分子中,1,1个碳原子的个碳原子的3 3个个spsp2 2杂杂化轨道中的化轨道中的2 2个个spsp2 2杂化轨道与杂化轨道与2 2个氢原子的个氢原子的s s轨道重叠形成轨道重叠形成2 2个个ch ch 键键, ,剩下的剩下的1 1个个spsp2 2杂化轨道与另一个碳原子的杂化轨道与另一个碳原子的spsp2 2杂化轨道重叠形成杂化轨道重叠形成1 1个个cc cc 键键,d,d不正确。不正确。2.2.下列结构图中下列结构图中, , 代表前二周期元素的原子实代表前二周期元

52、素的原子实( (原子实是原子除去最外层电原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分子后剩余的部分),),小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子, ,短线代表价键。短线代表价键。示例示例: :根据各图表示的结构特点根据各图表示的结构特点, ,下列有关叙述正确的是下列有关叙述正确的是( () )a. a. 上述结构图中共出现上述结构图中共出现6 6种元素种元素b. b. 甲、乙、丙为非极性分子甲、乙、丙为非极性分子, ,丁为极性分子丁为极性分子c. c. 甲与丁可以发生化合反应生成的化合物中含有离子键、共价键、配位键甲与丁可以发生化合反应生成的化合物中含有离子键、

53、共价键、配位键d. d. 丙和丁杂化方式分别为丙和丁杂化方式分别为spsp2 2、spsp3 3杂化杂化【解析解析】选选c c。从示例和题给信息可确定。从示例和题给信息可确定: :甲为甲为hf,hf,乙为乙为n n2 2, ,丙为丙为coco2 2, ,丁为丁为nhnh3 3。上。上述结构图中共出现述结构图中共出现:h:h、f f、n n、c c、o o 五种元素五种元素,a,a错误错误; ;乙、丙为非极性分子乙、丙为非极性分子, ,甲、甲、丁为极性分子丁为极性分子,b,b错误错误;hf+nh;hf+nh3 3=nh=nh4 4f,nhf,nh4 4f f中含有离子键、共价键、配位键中含有离子

54、键、共价键、配位键,c,c正确正确;co;co2 2和和nhnh3 3中碳原子和氮原子价层电子对数分别为中碳原子和氮原子价层电子对数分别为2 2和和4,4,所以分别为所以分别为spsp、spsp3 3杂化杂化,d,d错误。错误。3.(20203.(2020三亚高二检测三亚高二检测) )已知已知co()co()的八面体配合物的化学式为的八面体配合物的化学式为coclcoclm mnnhnnh3 3, ,若若1 mol1 mol配合物与配合物与agnoagno3 3溶液反应生成溶液反应生成1 mol agcl1 mol agcl沉淀沉淀, ,则则m m、n n的值是的值是 ( () )a.m=1,

55、n=5a.m=1,n=5b.m=3,n=4b.m=3,n=4c.m=5,n=1c.m=5,n=1d.m=4,n=5d.m=4,n=5【解析解析】选选b b。由。由1 mol1 mol配合物与配合物与agnoagno3 3反应生成反应生成1 mol agcl,1 mol agcl,得知得知1 mol1 mol配合物电配合物电离出离出1 mol cl1 mol cl- -, ,即配离子显即配离子显+1+1价、外面还有一个价、外面还有一个clcl- -。又因为是。又因为是coco3+3+, ,所以所以coclcoclm-1m-1nnhnnh3 3 + +中有两个中有两个clcl- -。故。故m-1=

56、2,m-1=2,即即m=3,m=3,用排除法可知用排除法可知b b选项正确。该配选项正确。该配合物为合物为co(nhco(nh3 3) )4 4clcl2 2clcl。【补偿训练补偿训练】向盛有少量硝酸银溶液的试管中滴入少量氯化钠溶液向盛有少量硝酸银溶液的试管中滴入少量氯化钠溶液, ,生成白色沉淀生成白色沉淀, ,继续向试管中加入氨水继续向试管中加入氨水, ,沉淀溶解得到无色溶液沉淀溶解得到无色溶液, ,下列对此现象的说法正确的下列对此现象的说法正确的是是( () )a.a.反应前后溶液中反应前后溶液中agag+ +的物质的量不变的物质的量不变b.b.沉淀溶解后沉淀溶解后, ,将生成配合离子将

57、生成配合离子ag(nhag(nh3 3) )2 2 + +c.c.在在ag(nhag(nh3 3) )2 2 + +中中,nh,nh3 3提供空轨道提供空轨道,ag,ag+ +给出孤电子对给出孤电子对d.d.若向反应后溶液中再加入若向反应后溶液中再加入naclnacl溶液溶液, ,会生成白色沉淀会生成白色沉淀【解析解析】选选b b。agnoagno3 3溶液中加入溶液中加入naclnacl溶液生成溶液生成agclagcl沉淀沉淀, ,继续加入氨水时继续加入氨水时,agcl,agcl与氨水反应生成络合物离子与氨水反应生成络合物离子ag(nhag(nh3 3) )2 2 + +而使溶液变澄清而使溶

58、液变澄清, ,溶液中溶液中agag+ +的物质的量的物质的量减小减小,a,a错错,b,b正确正确; ;在在ag(nhag(nh3 3) )2 2 + +中中,ag,ag+ +提供空轨道提供空轨道,nh,nh3 3给出孤电子对给出孤电子对,c,c错误错误; ;因因溶液中仍存在溶液中仍存在clcl- -,ag(nh,ag(nh3 3) )2 2 + +中中agag+ +为中心原子为中心原子, ,与与clcl- -不反应不反应, ,再加再加naclnacl溶液不溶液不会产生沉淀会产生沉淀,d,d错误。错误。4.4.把把coclcocl2 2溶于水后加氨水直接先生成的溶于水后加氨水直接先生成的co(o

59、h)co(oh)2 2沉淀又溶解后沉淀又溶解后, ,再加氨水再加氨水, ,使生使生成成co(nhco(nh3 3) )6 6clcl2 2, ,此时向溶液中通入空气此时向溶液中通入空气, ,得到的产物中有一种其组成可以用得到的产物中有一种其组成可以用coclcocl3 35nh5nh3 3表示表示,co,co配位数是配位数是6,6,把分离出的把分离出的coclcocl3 35nh5nh3 3溶于水后立即加硝酸银溶于水后立即加硝酸银溶液溶液, ,则析出氯化银沉淀。经测定则析出氯化银沉淀。经测定, ,每每1 mol cocl1 mol cocl3 35nh5nh3 3只生成只生成2 mol agc

60、l2 mol agcl。下。下列说法错误的是列说法错误的是( () )a.a.产物中产物中coclcocl3 35nh5nh3 3的配位体为氨分子和氯离子的配位体为氨分子和氯离子b.b.通入空气后得到的溶液含有通入空气后得到的溶液含有co(nhco(nh3 3) )5 5clcl2+2+c.co(nhc.co(nh3 3) )6 6clcl2 2中心离子的价电子排布式为中心离子的价电子排布式为3d3d5 54s4s2 2d.co(nhd.co(nh3 3) )6 6clcl2 2中含有配位键中含有配位键, ,极性共价键极性共价键, ,离子键离子键【解析解析】选选c c。配合物的内界不能电离。配