杂化理论和配合物理论

1、杂化理论和配合物理论一、杂化轨道理论理论的提出：问题：写出碳原子的价电子排布式和价电子排布图。分析根据已经学习过的价键理论能够解释甲烷的空间构型？1.杂化与杂化轨道(1)轨道的杂化：在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂重新组合成一系列新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。(2)杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道，叫杂化轨道。由于4个CH键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是10928。如图所示：说明：不是所有的轨道都可以杂化，只有能量相近的轨道（ns、np)才可以杂化。碳的sp3杂化轨道可与H、O、N等元素形成CH、CO、CN等键。说明：

2、因为sp2杂化轨道在同一平面上，且夹角为120，所以BF3等以sp2杂化的分子具有平面三角形结构，且BF3中3个sp2p 键完全相同，故BF3的立体结构应为平面正三角形结构。4轨道杂化特点(1)原子在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不能发生杂化。(3)有几个原子轨道参与杂化，就能形成几个杂化轨道，即杂化前后轨道数目不变。(4)杂化后，轨道的伸展方向和形状都发生改变，但轨道在某一方向上的分布比单纯的s或p轨道在某一方向上的分布更集中，使它与其他原子的原子轨道重叠时的程度更大，形成的共价键更牢固。(5)杂化轨道成键时要满

3、足各化学键间的排斥最小，使轨道在空间取得最大夹角分布。(6)杂化轨道只能用于形成键或用来容纳未参与成键的孤对电子，不能用来形成键。VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型模型与中心原子的杂化轨道类型5.VSEPR模型模型中心原中心原子价电子价电子对数子对数VSEPR模型名模型名称称中心原中心原子子的杂化的杂化轨轨道类型道类型spsp2sp3sp2sp3sp3典型例典型例子子CO2SO2H2OSO3NH3CH4直线形直线形平面三角形平面三角形四面体四面体平面三角平面三角形形四面体四面体正四面正四面体体234344 根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断

4、NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为（）。分子的空间构型和中心原子的杂化方式为（）。A.直线形直线形sp杂化杂化 B.三角形三角形sp2杂化杂化C.三角锥形三角锥形sp2杂化杂化 D.三角锥形三角锥形sp3杂化杂化解析解析判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤对电子数判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤对电子数以及与中心原子相连的原子个数。在以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中分子中N原子的原子的孤对电子数为孤对电子数为1，与其相连的原子数为，与其相连的原子数为3，所以根据价层电，所以根据价层电子互斥理论分子构型为三角锥形，进而可推知中心原子的子互斥理论分子构型为三角锥形，进而可推

5、知中心原子的杂化方式为杂化方式为sp3杂化，类似杂化，类似NH3。答案答案D【例例2】 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 （）。（）。A.CO2与与SO2 B.CH4与与NH3C.BeCl2与与BF3 D.C2H4与与C2H2解析解析题中题中A选项选项CO2为为sp杂化，杂化，SO2为为sp2杂化，故二者杂化，故二者不相同，不相同，A项不正确；项不正确；B选项中选项中CH4为为sp3杂化，杂化，NH3为为sp3杂化，二者相同，故杂化，二者相同，故B项正确；项正确；C选项中选项中BeCl2为为sp杂化，杂化，BF3为为sp2杂化，不合题意；杂化

6、，不合题意；D选项中选项中C2H4为为sp2杂化，杂化，C2H2为为sp杂化，二者不相同，故杂化，二者不相同，故D项不正确。项不正确。答案答案B【体验体验2】 实验名称盐溶液的颜色实验目的通过实验证明，铜盐溶液中呈天蓝色的物质是水合铜离子实验步骤将下表中的少量固体溶于足量的水，观察现象并填写下表：固体CuSO4(白色)CuCl22H2O(绿色)CuBr2(深褐色)NaCl(白色)K2SO4(白色)KBr(白色)现象的水溶液呈天蓝色，的水溶液为无色结论Cu2呈天蓝色，而SO42、Cl、Br、Na、K都没有颜色科学实验证明：上述实验中呈天蓝色的离子实际上是水合铜离子，可表示为Cu(H2O)42，称

7、为四水合铜离子，其结构如图所示。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤对电子给铜离子，铜离子提供空轨道接受水分子的孤对电子而形成的。1配位键(1)含义：与四水合铜离子一样，成键的两个原子，一方提供孤对电子，另一方提供空轨道，形成共价键，这类共价键被称为配位键。(2)形成条件一个成键原子中含有孤对电子。另一个成键原子或离子有能接受孤对电子的空轨道。例如，在四水合铜离子中，铜离子有接受孤对电子的空轨道，水分子中的氧原子含有孤对电子。(3)表示方法配位键可以用AB来表示，其中A是提供孤对电子的粒子，叫做给予体(也称配位原子)；B具有空轨道，是接受电子的粒子，叫做接受体。2配位化

8、合物(也称配合物)(1)定义：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。(2)组成有关概念a中心离子：中心离子也称为配合物形成体，一般是金属离子，常见的有Fe2、Fe3、Ag、Cu2、Zn2、Ni2等，特别是过渡元素的离子很容易形成配合物，因其多数含有空轨道。b配位体：配位体是含有孤对电子的分子或离子，如NH3、CO、H2O、Cl、Br、I、SCN、CN等，配位体中含有孤对电子。c配位数：直接同中心离子(或原子)配位的配位原子的数目，为该中心离子(或原子)的配位数，一般中心离子(或原子)的配位数是2、4、6、8。结构组成a在配合物C

9、o(NH3)6Cl3中，Co3为中心离子，六个NH3分子为配位体。中心离子与配位体构成配合物的内界，通常把它们放在括号内，Cl称为配合物的外界。内、外界之间以离子键结合，它在水中全部电离。b配合物Co(NH3)6Cl3中，N原子中的孤对电子进入Co3中的空轨道，形成配位键，从而结合成配离子Co(NH3)63，配离子内部以配位键结合，在一定程度上丧失了Co3和NH3各自独立时的化学性质。注意：配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。配合物形成时，性质会发生改变：a颜色的改变，如Fe(SCN)3的

10、形成；b溶解度的改变，如AgClAg(NH3)2。(3)生命科学中的应用生命体中存在着许多金属配合物，如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。其中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。(4)判断离子共存由于配位离子很难电离，所以形成配位键的两离子一般不能大量共存。例如，Fe3与SCN不能大量共存。案例精析【例4】下列各种说法中错误的是()A形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对B配位键是一种特殊的共价键C配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子D共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子解析配位键是一方提供孤电子对，一方提供空轨道形成的一种特殊共价键，配体可以是分子、原子，也可以是

11、阴离子。答案D点评注意配位键与一般共价键的区别：配位键成键电子由单方提供，一般共价键成键电子由双方提供。【例5】下列过程与配合物的形成无关的是()A除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液B向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失解析对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于选项B，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子Ag(NH3)2；对于C项，Fe3与KSCN反应生成了配合物离子Fe(SCN)n3n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成

12、了配合物离子Cu(NH3)42。答案A点评配位键是一种特殊的化学键，共用电子对是一方单独提供的，掌握常见的配位化合物。配合物离子的一个重要性质是难电离，非常稳定，但可以转化。【例6】某物质的实验式为PtCl42NH3，其水溶液不导电，加入硝酸银溶液也不产生沉淀，以强碱处理也没有氨气放出。写出它的配位化学式。解析其水溶液不导电，说明不是离子化合物，在水溶液中不能电离出阴、阳离子。加入硝酸银溶液也不产生沉淀，说明没有氯离子，用强碱处理也没有氨气放出，说明不存在游离的氨分子，所以该物质的配位化学式为PtCl4(NH3)2。答案PtCl4(NH3)2点评掌握配合物的组成结构和配位离子与简单离子的区别，

13、注意配合物中内、外界之间是完全电离的。下列分子或离子中都存在着配位键的是()ANH3、H2O BNH4、H3OCN2、HClO DCu(NH3)42、PCl3答案B下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是()AKNaClNO3BMg2Ca2SO42OHCFe2Fe3HNO3DBa2Fe3ClSCN解析A项中各离子能大量共存；B项中离子因发生复分解反应而不能大量共存；C项中是由于发生氧化还原反应而不能大量共存；D项中Fe3与SCN配合形成离子Fe(SCN)n3n。答案D向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是

14、()A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2的浓度不变B沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子Cu(NH3)22CCu(NH3)42的空间构型为正四面体形D在Cu(NH3)22配离子中，Cu2给出孤对电子，NH3提供空轨道答案CCo(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知两种配合物的分子式分别为Co(NH3)5BrSO4和Co(SO4)(NH3)5Br，若在第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是_；若在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是_，若加入AgNO3溶液时，现象是_。解析由配合物的化学式知，Co(NH3)5BrSO4中Br不是游离的溴离子，而SO42是游离的离子，Co(SO4)(NH3)5Br中SO42不是游离的离子，而Br是游离的离子。答案产生白色沉淀无明显现象产生淡黄色沉淀某配合物的摩尔质量为260.6gmol1，按质量百分比计，其中Cr占20.0%，NH3占39.2%，Cl占40.8%；取25.0mL浓度为0.052molL1的该配合物的水溶液用0.121molL1的AgNO3滴定，达到终点时，耗去AgNO3 32.5mL，用Na