高中化学人教版选修3教案第2章第2节第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介含答案

1、2017-2018学年高中化学人教版选修3教案第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介1了解杂化轨道理论的基本内容。2能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型。(重点)3了解配位键的特点及配合物理论，能说明简单配合物的成键情况。(难点)杂 化 轨 道 理 论 简 介基础·初探1用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成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ch键是等同的。可表示为2杂化轨道的类型与分子立体构型的关系杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数

2、目ns111np123杂化轨道数目234杂化轨道间的夹角180°120°109°28杂化轨道示意图立体构型直线形平面三角形正四面体形实例becl2、co2、cs2bcl3、bf3、bbr3cf4、sicl4、sih4探究·升华思考探究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，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。双原子分子中，不存在杂化过程。例如sp杂化、sp2杂化的过程如下：问题思考：(1)观察上述杂化过程，分析原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？【提示】杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。s轨道与

3、p轨道的能量不同，杂化后，形成的一组杂化轨道能量相同。(2)2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？【提示】不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级，能量相差较大。(3)用杂化轨道理论解释nh3、h2o的立体构型？【提示】nh3分子中n原子的价电子排布式为2s22p3。1个2s轨道和3个2p经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与h原子的1s轨道形成共价键，另1个杂化轨道中是成对电子，不与h原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于孤电子对的排斥作用，使3个nh键的键角变小，成为三角锥形的立体构型。h2o分子中o原子的价

4、电子排布式为2s22p4。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与h原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道是成对电子，不与h原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于2对孤电子对的排斥作用，使2个oh键的键角变得更小，成为v形的立体构型。(4)ch4、nh3、h2o中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法？【提示】ch4、nh3、h2o中心原子都采取sp3杂化，中心原子的孤电子对数依次为0个、1个、2个。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作

5、用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时：一般键角按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。认知升华1杂化轨道理论要点(1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。(2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。(3)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)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。(5)杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对。(6)未参与杂化的p轨道可用于形成键。2中心原子轨道杂化类型的判断方法1：根据价层电子对数判断

6、杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个键，故有下列关系：杂化轨道数价层电子对数中心原子孤电子对数中心原子结合的原子数。方法2：根据共价键类型判断由于杂化轨道形成键或容纳孤电子对，未参与杂化的轨道可用于形成键，故有如下规律：(1)中心原子形成1个三键，则其中有2个键，是sp杂化，如chch。(2)中心原子形成2个双键，则其中有2个键，是sp杂化，如o=c=o。(3)中心原子形成1个双键，则其中有1个键，是sp2杂化，如：hcoh，ch2ch2。(4)中心原子只形成单键，则按方法1判断。方法3：根据等电子体原理判断等电子体的结构相似、立体构型也相似，中心原子杂化类型

7、相同。如：h2o和h2s，co2、cs2和n2o，bf3、so3、no和co，ccl4、so和po，nf3，pcl3和so等。题组·冲关题组1杂化轨道类型及其判断1下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是()c6h6c2h2c2h4c3h8co2becl2so3bf3abc d【解析】苯分子的碳原子采取sp2杂化；乙炔分子中的碳原子采取sp杂化；乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化；丙烷分子中的碳原子类似于甲烷中的碳原子，采取sp3杂化；co2分子中碳原子采取sp杂化；氯化铍分子中铍原子采取sp杂化；三氧化硫分子中s原子采取sp2杂化；三氟化硼分子中的b原子采取sp2杂化。【答案】c2在b

8、rchchbr分子中，cbr键采用的成键轨道是() 【导学号：90990044】asp­p bsp2­scsp2­p dsp3­p【解析】分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。【答案】c3下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()aco2与so2bch4与nh3cbecl2与bf3 dc2h4与c2h2【解析】中心原子的杂化情况为：a选项co2为sp杂化，so2为sp2杂化，不合题意；b选项中ch4为sp3杂化，nh3也为sp3杂化，符合题意；c选项中bec

9、l2为sp杂化，bf3为sp2杂化，不合题意；d选项中c2h4为sp2杂化，c2h2为sp杂化，不合题意。【答案】b题组2杂化轨道类型与分子构型4甲烷分子(ch4)失去一个h，形成甲基阴离子(ch)，在这个过程中，下列描述不合理的是()a碳原子的杂化类型发生了改变b微粒的形状发生了改变c微粒的稳定性发生了改变d微粒中的键角发生了改变【解析】ch4为正四面体结构，而ch为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。【答案】a5下列说法中正确的是() 【导学号：90990045】ancl3分子呈三角锥形，这是氮原子采取sp2杂化的结果bsp3杂化轨道是由任意的1个s

10、轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道c中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形或三角锥形或v形dab3型的分子立体构型必为平面三角形【解析】ncl3分子中心氮原子上的价层电子对数键电子对数孤电子对数34，因此ncl3分子中氮原子以sp3杂化，选项a错误；sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，选项b错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的立体构型为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则构型发生变化，如nh3、pcl3分子是三角锥形，选项d错误，选项c正确。 【答案】c6根据杂化

11、轨道理论可以判断分子的立体构型，试根据相关知识填空：(1)ascl3分子的立体构型为_，其中as的杂化轨道类型为_。(2)cs2分子中c原子的杂化轨道类型是_。(3)ch3cooh中c原子轨道杂化类型为_。【解析】(1)ascl3中as元素价电子对数为4，as的杂化方式为sp3杂化，ascl3分子的立体构型为三角锥形。(2)cs2的结构式为s=c=s，c原子形成2个双键，无孤电子对，所以为sp杂化。(3)ch3cooh的结构式为，分子中甲基上的碳原子采用sp3杂化，羧基中碳原子采用sp2杂化。【答案】(1)三角锥形sp3(2)sp(3)sp3、sp2配 合 物 理 论 简 介基础·初

12、探1“电子对给予­接受键”被称为配位键。一方提供孤电子对，一方有空轨道接受孤电子对。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。2cu22nh3·h2o=cu(oh)22nh；cu(oh)24nh3=cu(nh3)422oh在cu(nh3)42中cu2称为中心离子，nh3称为配体，4称为配位数。颜色是深蓝色；fe(scn)2的颜色是血红色。探究·升华思考探究配位键实质是一种特殊的共价键，配位键的共用电子对由成键原子单方面提供，普通共价键的共用电子对则由成键原子双方共同提供，但实质是相同的。问题思考：(1)

13、nh中的配位键与其他三个nh键的键参数是否相同？【提示】相同。nh可看成nh3分子结合1个h后形成的，在nh3中中心原子氮采取sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个h原子形成3个键，由于孤电子对的排斥，所以立体构型为三角锥形，键角压缩至107°。但当有h时，n原子的孤电子对会进入h的空轨道，以配位健形成nh，这样n原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28，故nh为正四面体形，4个nh键完全一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。(2)配合物cu(nh3)4so4中含有的化学键类型有哪些？【提示】cu(nh3)4so4

14、中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。(3)nh3和bf3可以通过配位键形成nh3·bf3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出nh3·bf3的结构式吗？【提示】n原子提供孤电子对，b原子提供空轨道，nh3·bf3的结构式可表示为。(4)配制银氨溶液时，向agno3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？【提示】因为氨水呈弱碱性，滴入agno3溶液中，会形成agoh白色沉淀，继续滴加氨水时，nh3分子与ag形成ag(nh3)2配合离子，配合离子很稳定，会使agoh逐渐溶解，反应过程如下：agnh3·h2o=agohnh，

15、agoh2nh3·h2o=ag(nh3)2oh2h2o。认知升华1配合物的组成配合物cu(nh3)4so4的组成如下图表示。(1)中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。(2)配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。阴离子：如x(卤素离子)、oh、scn、cn、rcoo、po等。分子：如h2o、nh3、co、醇、胺、醚等。 原子：常为a、a、a族元素的原子。(3)配位数：直接同中心原子配位的原子或离子的数目叫中心原子的配位数。如fe(cn)64中fe2的配位数为6，cu(nh3)4cl2中cu2的配

16、位数为4。(4)配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如co(nh3)5cln中，中心离子为co3，n2。2形成配合物的条件(1)配体有孤电子对；(2)中心原子有空轨道。3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有关。4配合物形成时性质的改变 (1)颜色的改变，如fe(scn)3的形成； (2)溶解度的改变，如agclag(nh3)2。题组·冲关题组1配位键的形成与判断1下列不能形成配位键的组合是()aagnh3bh2ohcco3co dagh【解析】在a、b、c三

17、项中，ag、h、co3都能提供空轨道，而nh3、h2o、co都能提供孤电子对，所以能形成配位键；d项中ag和h都只能提供空轨道，无提供孤电子对的微粒，所以不能形成配位键。【答案】d2下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是 ()h2onh3fcncoa bc d【解析】配体是含有孤电子对的阴离子或分子，这几种微粒的结构中都含有孤电子对。【答案】d3在nh中存在4个nh共价键，则下列说法正确的是()a4个共价键的键长完全相同b4个共价键的键长完全不同c原来的3个nh的键长完全相同，但与通过配位键形成的nh键不同 d4个nh键键长相同，但键能不同【解析】nh可看成nh3分子结合

18、1个h后形成的，在nh3中中心原子氮采取sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个h原子形成3个键，由于孤电子对的排斥，所以立体构型为三角锥形，键角压缩至107°。但当有h时，n原子的孤电子对会进入h的空轨道，以配位键形成nh，这样n原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28，故nh为正四面体形，4个nh键完全一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。【答案】a题组2配合物的组成与性质4下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是()a配位化合物中必定存在配位键b配位化合物中只有配位键ccu(h2o)42中的cu2提供空轨道，h2o中的氧原子提供孤电子对形成配位键d配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用【解析】含有配位键的化合物就是配位化合物，但配位化合物还会含有共价键、离子键等，b