2019-2020学年人教版化学选修三江苏专用学案：第二章第二节第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介

1、第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介1. 了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp, sp2, sp3),并能根据杂化轨道理论判断简单分子或者离子的构型。2.能正确叙述配位键的概念及其形成条件，会分析配位化合物的形成及应用。3.熟知几种常见的配离子：Cu(H2O)42+、Cu(NH 3)42+、Fe(SCN)n(3 n) +、Ag(NH 3)2 +等的颜色及性质。知识点1杂化轨道理论简介屿理赤明 iA知旱脚1 .轨道的杂化与杂化轨道(i)概念轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成与原轨道数相等的一组新轨道的过程。杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。(2)杂化轨道类

2、型杂化类型spsp23sp参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目234(3)杂化轨道的四点理解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(ns, np)发生杂化，双原子分子中，不存在杂化过程。杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能量相等。杂化轨道只用于形成 b键或用来容纳未参与成键的孤电子对，且杂化轨道之间要满足最小排斥原理。2 .杂化轨道类型与分子立体构型的关系杂化类型spsp2sp3杂化轨道间的夹角180

3、6;120°109° 28'分子立体构型名称直线形平囿二角形正四囿体形实例CO.2、C2H2BF3、HCHOCH4、CC14当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时， 由于孤电子对参与互相排斥， 会使分子的构 型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈 V形，氨分子中氮原子的 sp3杂化轨道有1个由孤电子 对占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。3 .杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型下面为几种常见分子的杂化类型、VSEPR模型与分子构型的对应关系。CO2CH2OCH4SO2NH3H2O价层电

4、子对数234344杂化轨道数234344杂化类型spsp2sp3sp2sp3sp3杂化轨道立体构型直线形平面二角形正四面体形平囿三角形四面体形四面体形VSEPR模型直线形平面二角形正四面体形平囿三角形四面体形四面体形分子构型直线形平面二角形正四面体形V形三角锥形V形深化膜1 .正误判断(正确的打，错误的打“X”，并阐释错因或列举反例)。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同(3)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体 构型都是正四面体形(4)凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化

5、轨道成键答案：(1)，(22X 不一定，如CH3C1,碳原子采取sp3杂化，但立体构型不是正四面体形（4）X 不一定，如BF3分子中，B原子采取sp2杂化2 .已知：NC13分子的立体构型为三角锥形，则氮原子的杂化方式是什么？ 答案：sp3。3 .已知：C2H4分子中的键角都约是 120。，则碳原子的杂化方式是什么？ 答案：sp2。嘲堂向西融垠突死强化诵关a题组一杂化轨道类型及概念判断1 .下列说法正确的是（）A, PC13分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化的结果B, sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道C.中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面

6、体形或三角锥形或V形D. AB 3型分子的立体构型必为平面三角形解析：选Co PC13分子的中心原子磷的价层电子对数=（T键电子对数十孤电子对数= 353X1aa+ 2一 = 4,因此PC13分子中磷原子采取 sp3杂化，A项错误。sp3杂化轨道是原子最外 电子层上的s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道，B项错误。一般采取 sp3杂化的分 子，其立体构型呈四面体形，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则分子的立体构型会发生变化，如NH3、PC13分子呈三角锥形，H2O分子呈V形，C项正确，D项错 误。2. （2019瓦房店高级中学高二期中）有关杂化轨道的说法不正确的是（）A.杂化前后

7、的轨道数目不变，但轨道的形状发生了改变B. sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为 109° 28' 120°、180°C.四面体形、三角锥形、V形分子的结构都可以用sp3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参与形成化学键解析：选D。杂化轨道用于形成b键或容纳未参与成键的孤电子对。口题组二杂化轨道与分子构型3,下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是（）CH三CHNH3CH4B.A.C.D.解析：选A。sp2杂化轨道形成夹角为 120的平面三角形，BF3为平面三角形且 B F键夹角为120 ;C2H4中碳原子以sp2杂化，未杂化的2P轨道重叠形成 兀键；与

8、相似；乙快中的碳原子为 sp杂化，未杂化的2p轨道重叠形成 兀键；NH3中的氮原子为sp3杂化；CH4中的碳原子为sp3杂化。4. (1)(2019高考全国卷I )乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳 的杂化类型分别是、。(2)(2018高考全国卷I )LiAlH 4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH 4中的阴离子立体构型是、中心原子的杂化形式为 。(3)(2018高考全国卷m)中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石 (ZnCO3)入药，可用 于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子立体构型为, C原子的杂化形式 为。解析：(1)乙二胺分子中，1个N原子形成3个

9、单键，还有一对孤电子对，故N原子价层电子数为4, N原子采取sp3杂化；1个C原子形成4个单键，没有孤电子对，价层电子对数为4,采取sp3杂化。(2)AlH 4中Al采用sp3杂化，呈正四面体结构。(3)CO2一中碳原子的价层电子对数为3,中心碳原子采取sp2杂化，故COT的立体构型为平面三角形。答案：(1)sp3 sp3 (2)正四面体sp3 (3)平面三角形sp2名师判断中心原子杂化轨道类型的三方法(1)根据杂化轨道数目判断杂化轨道只能用于形成 b键或者用来容纳未参与成键的孤电子对 ，而两个原子之间只能 形成一个b键，故有下列关系：杂化轨道数目=价层电子对数目= b键电子对数目+中心原 子

10、的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。杂化轨道数目234杂化类型spsp2sp3(2)根据杂化轨道的空间分布判断若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。根据杂化轨道之间的夹角判断若杂化轨道之间的夹角为10928则中心原子发生sp3杂化。若杂化轨道之间的夹角为则中心原子发生sp2杂化。若杂化轨道之间的夹角为180 ；则中心原子发生sp变化。知识点2 配合物理论简介收理坡财.认知基潮(1)概念：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨

11、道接受孤电子对形 成的共价键，即“电子对给予 -接受键”，是一类特殊的共价键。(2)表示方法：配位键可以用A-B来表示，其中 A是提供孤电子对的原子,B是接受孤电子对的原子。H2O2 +例如：H2OfCuOH2H2O2.配位化合物(1)概念：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,简称配合物。(2)形成条件：配体有孤电子对；中心原子有空轨道。配合物的组成+配.£心疝色离 数T般中心原子(或离子)的配位数为2、4、6。配合物的形成(举例)"1实验操作水|乙的 y实验现象滴加氨水后，试管 中首先出现蓝色沉有关离子方程式Cu2+ + 2NH3 -

12、H2O=Cu(OH)2 J +十2NH4.Cu(OH) 2+ 4NH 3=Cu(NH 3)41+ + 2OH二法氨水过量后沉 淀逐渐溶解,滴加乙醇后析出深蓝色晶体Cu(NH 3)42+ SO2 +H2O=Cu(NH 3)4SO4 - H2O J1"K5CN00-FedT溶液溶液颜色变成血红色Fe3+ + 3SCN =Fe(scN)33.配合物的形成对物质性质的影响溶解性的影响：一些难溶于水的金属氯化物、漠化物、碘化物、氧化物，可以依次溶于含过量C、BL、CN一和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。如银氨溶液的制备原理：Ag+NH3 H2O=AgOHNH 4 , AgOH + 2NH3 H

13、2O=Ag(NH 3)2r + OH + 2H2O;AgCl溶于氨水：AgCl +2NH3 - H2O=Ag(NH 3)2Cl +2H2O。(2)颜色的改变：当简单离子形成配离子时，颜色常发生变化，根据颜色的变化可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN在溶液中可生成配位数为16的配离子，这种配离子的颜色是血红色的，反应的离子方程式如下：Fe3+ + nSCN =Fe(SCN) n(3 寸(n = 1 6)。(3)稳定性增强：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。如血红素中的Fe2十与CO分子形成的配位键比

14、 Fe2+与。2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2与CO分子结合后，就很难再与 。2分子结合，使血红蛋白失去输送02的功能，从而导致人体 CO中毒。盅究内涌.淌除崖区1.正误判断(正确的打，错误的打“x”，并阐释错因或列举反例)。语句描述正误阐释错因或列举反例(1)形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电 子对(2)配位键是一种特殊的共价键(3)配位化合物中的配体可以是分子，也可以是阴离子(4)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子答案：(1)，(22(4)X 不一定，如配位键2. (2019高考江苏卷)SO4一的空间构型为 (用文字描述)；Cu2+与OH反应能生 成Cu(OH)

15、 42, Cu(OH) 42一中的配位原子为(填元素符号)。解析：SO2一中S没有孤电子对，价层电子对数为0+4 = 4,故S为sp3杂化，SOH的空间构型为正四面体形。该配离子中Cu提供空轨道，O提供孤电子对，故配位原子为0。答案：正四面体 0颠峭突卿.强化通关Q题组一配位键的形成与判断1 .若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是A. X、Y只能均是分子B. X、Y只能均是离子C.若X提供空轨道，则 Y至少要提供一对孤电子对D .若X提供空轨道，则配位键表示为 X-Y,还可以一种是分子、,A、B项错误，C项解析：选Co形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子 一种是离子，但

16、必须是一种微粒提供空轨道、一种微粒提供孤电子对正确；配位键中箭头应指向提供空轨道的X, D项错误。2.下列关于Cr(H2O)4Br2Br 2H20的说法正确的是()A.配体为水分子，外界为 BrB.中心离子的配位数为 6C.中心离子采取 sp3杂化D.中心离子的化合价为+ 2解析：选B。Cr(H 2O)4Br2Br 2H2O中内界为Cr(H 2O)4Br2 + , Cr3+为中心离子,配体为H2。、Bl,配位数为6,外界为Bl, Cr3+提供的空轨道数为 6,中心离子未采取sp3杂化。3. (2019高考全国卷 I )乙二胺(H2NCH 2CH2NH2)能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳

17、定环状离子，其原因是 ,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是 (填“ Mg2+”或“ Cu2+”)。解析：乙二胺中2个N原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键，故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子，形成配位键时“头碰头”重叠程度较大，其与乙二胺形成的化合物较稳定。答案：乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键Cu2+Q题组二 配合物的性质与判断4. (2019广州高二检测)Co(NH 3)5BrSO4可形成两种钻的配合物，P： Co(NH 3)5BrSO4；Q:Co(SO4)(NH3)5Br。向P、Q的溶液中分别加入 BaCl2溶液后，下列有关说法错误的是

18、()A. Q溶液中会产生白色沉淀B. P溶液中会产生白色沉淀c. Q中so4一是配体D. P、Q的配位数均是 6解析：选A。由P、Q的化学式知P的外界是SO2 , Q的外界是Br ,在溶液中前者能电离出大量的 SO/而后者不能，故Q溶液中不能产生白色沉淀。5.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，可能存在极性键B.配位化合物中只有配位键C. Cu(H 2。)62+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：选Bo配位化合物中一定含有配位键，也可能含有

19、其他化学键，A项正确，B项错误；Cu2+有空轨道，H2O中氧原子有孤电子对，可以形成配位键，C项正确；配位化合 物应用领域特别广泛，D项正确。6. (2019哈尔滨第六中学高二期中)已知Ti3+可形成配位数为6,颜色不同的两种配合 物晶体，一种为紫色，另一种为绿色。两种晶体的组成皆为TiCl 3 - 6H2O0为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验：a.分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液；b.分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀；c.沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液得 到的白色沉淀质量为原紫色晶体的水溶液得到的白色沉淀质量的2/

20、3。则绿色晶体配合物的化学式为答案:TiCl(H 2O)5Cl2 - H2O学习小结1 .杂化轨道理论是为了解释分子的立体构型提出的一种价键理论。常见的杂化类型有sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。2 .价层电子对数为2、3、4时，中心原子分别 采取sp、sp2、sp3杂化。3 .sp杂化得到夹角为180 °的直线形杂化轨道， sp2杂化得到3个夹角为120°的平面二角形杂 化轨道，sp3杂化得到4个夹角为109° 28'的 正四面体形杂化轨道。4 .由一个原子单方面提供孤电子对而另一个原子接受孤电子对形成的共价键为配位键，金属离子(或原子)与某些分子(或离

21、子)通过配位键形成配 位化合物。5 .常见的能形成配合物的粒子(1)常见的含孤电子对的配体：分子如CO、NH3、H2O等；离子如Cl、CN、NO2等。(2)常见的可提供空轨道的中心原子 (或离子)：过 渡元素的离子或原子， 如Cu2+、Ag +、Fe3+、Fe、Ni等。课后达标检测一、单项选择题1 .下列关于杂化轨道的说法错误的是()A. I A族元素成键时不可能有杂化轨道B.杂化轨道既可能形成b键，也可能形成 兀键C.杂化轨道可容纳孤电子对D. s轨道和p轨道杂化不可能有 sp4出现解析：选B。I A族元素如果是碱金属，易失电子，不能形成共价键，如果是H, 一个 电子在1s能级上不可能杂化；

22、杂化轨道只能形成b键，不可能形成 兀键；p能级只有3个轨道，不可能有sp4杂化。2.下列配合物或配离子的配位数是6的是()A. K2Co(SCN)4B. Fe(CN) 5(CO)3C. Zn(CN) 42D. NaAl(OH) 4解析：选B。配位数指与中心原子(或离子)以配位键结合的粒子的数目。 K2Co(SCN)4 的配位数是 4, Fe(CN)5(CO)3-的配位数是6, Zn(CN) 42-的配位数是 4, NaAl(OH) 4的配 位数是4。3 . (2019瓦房店高级中学高二期中)下列有关有机物分子的叙述不正确的是()A.乙烯分子中有一个 sp2-sp2b键和一个p-p兀键B.乙快分

23、子中每个碳原子都有两个未杂化的2P轨道，它们之间可形成两个兀键C.乙烷分子中两个 C原子均是sp3杂化，分子中一共有 6个b键D.苯分子每个碳原子均是 sp2杂化解析：选Co乙烷分子中一共有 7个b键，C项不正确。IIC-O4 .甲醛分子的结构式为 H ,下列描述正确的是（）A .甲醛分子中有4个（T键B.甲醛分子中的 C原子为sp3杂化C.甲醛分子中的 O原子为sp杂化D.甲醛分子为平面三角形，有一个兀键垂直于三角形平面解析：选D。从结构式看，甲醛分子为平面三角形结构 ，所以中心原子应为 sp2杂化， 形成三个杂化轨道，分别与。原子和两个H原子形成b键，还有一个未参与杂化的 p轨道 与O原子

24、形成兀键，该兀键垂直于杂化轨道的平面。 。原子不是中心原子，不发生轨道杂 化。5 .三氯化磷分子中的中心原子以sp3杂化，下列有关叙述正确的是 （）3个PCl键的键长、键角均相等立体构型为平面三角形立体构型为正四面体形立体构型为三角锥形A.B.C.D.解析：选Do PC13中P原子采取sp3杂化，有一对孤电子对，结构类似于NH3分子，3 个PCl键的键长、键角均相等，立体构型为三角锥形。06 .在闩口中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是（）A. sp2、sp2B. sp3、sp3C. sp2、sp3D. sp、sp3解析：选Co中间的碳原子形成了 3个b键，无未成键电子对，需要形

25、成3个杂化轨道， 采用的杂化方式是 sp2杂化；两边的碳原子各自形成了 4个b键，无未成键电子对，需要形 成4个杂化轨道，采用的杂化方式是 sp3杂化。7下列微粒中含配位键的是() N2H 5 CH4 OH NH4 Fe(CO)3 Fe(SCN) 3 H3O Ag(NH 3)2OHB D (或离子)有孤电子对， 另一个原子(或离子)A.C.解析：选Co形成配位键的条件是一个原子有空轨道。CH4、OH 一不符合题意。8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AgNO 3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Cu

26、SO4溶液中加入氨水至沉淀消失解析：选A。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， AgNO 3与氨水反应生成了AgOH 沉淀 ， 继续反应生成了配合物离子Ag(NH 3)2 ；对于 C 项 ， Fe3 与 KSCN 反应生成了配合物(离子)Fe(SCN) n3一n;对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子Cu(NH 3)42+。二、不定项选择题9下列分子中，中心原子的杂化轨道类型相同的是()A. CO2 与 SO2B. CH4 与 NH3C. BeCl2与 BF3D. C2H4与 C2H2解析：选B。CO2为sp杂化，SO2为

27、sp2杂化，二者不相同，故A项不正确；CH4为sp3 杂化，NH3也为sp3杂化，二者相同，故B项正确；BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，二 者不相同，故C项不正确；C2H4为sp2杂化，C2H2为sp杂化，二者不相同，故D项不正确。10下列组合中，中心离子的电荷数和配位数均相同的是()A KAg(CN) 2、 Cu(NH 3)4SO4B Ni(NH 3)4Cl 2、 Cu(NH 3)4SO4C Ag(NH 3)2Cl、 KAg(CN) 2D Ni(NH 3)4Cl 2、 Ag(NH 3)2Cl解析：选BC。中心离子的电荷数可由配合物内界离子的总电荷数与配体所带电荷共同判断。各中心离子

28、的电荷数和配位数分别为A项：+ 1, 2 +2, 4; B项：+2, 4 +2,4;C项：+1,2 +1,2; D 项：+2,4 +1,2。11.某物质的实验式为 PtCl4 2NH3,其水溶液不导电，加入 AgNO3溶液不产生沉淀， 以强碱处理并没有 NH3放出，则关于此化合物的说法正确的是（）A.配合物中中心离子的电荷数和配位数均为6B.该配合物不可能是平面正方形结构C. C和NH3分子土与Pt4+配位D.配合物中C与Pt4/配位，而NH3分子不与Pt"配位解析：选BC。由化合价规则知 PtCl42NH3中钳为+ 4价，A项错误；加入AgNO3溶液 无沉淀生成，加入强碱无 NH3

29、放出，表明PtCl4 2NH3溶液中不存在 Cl； NH3,又因为Pt4 +有空轨道，故Pt4+是中心离子，NH3、C是配体，C项正确，D项错误；因配位数是 6, 故配合物不可能是平面正方形结构 ，B项正确。12. （2019徐州高二检测）如图是吓咻配合物叶绿素的结构示意图（部分），下列有关叙述正确的是（）A.示意图中的两个氧原子的杂化类型无法确定B.该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子C.该叶绿素是配合物，其配体是N原子D.该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物解析：选B。由示意图知，两个氧原子均形成了两个b键，故均为sp3杂化，A项错误；Mg的最高化合价为+ 2,而化合物中Mg与4个氮原子形成

30、化学键，由此可以判断该化合物中Mg与N原子间存在配位键，该物质为配合物，8项正确；因氮原子还与碳原子成键 ，因此只能说氮原子是配位原子而不能说是配体，C项错误；高分子化合物的相对分子质量通常在10 000以上，D项错误。三、非选择题13. （1）在BF3分子中，F-B-F的键角是 ,硼原子的杂化轨道类型为 ,一BF3和过量 NaF作用可生成 NaBF4, BF4的立体构型为 。(2)肿(N2H4)分子可视为NH 3分子中的一个氢原子被 一NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的立体构型是 ； N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。(3)H*可与H2O形成H3O+,出。+中氧原子

31、采用 杂化。七。+中H-O-H键角 比 H2O 中 H O H 键角大， 原因为 (4)SO4-的立体构型是 ,其中硫原子的杂化轨道类型是 。解析：(1)因为BF3的立体构型为平面三角形，所以FB F的键角为120 °o (3)H3O +中氧原子采用sp3杂化。(4)SO2T的中心原子S的成键电子对数为 4,无孤电子对，为正四面体结构，中心原子采用sp3杂化。答案：(1)120 ° sp2正四面体形(2)三角锥形sp3(3)sp3 H2O中氧原子有2对孤电子对，大。+中氧原子只有1对孤电子对，排斥力较小(4)正四面体形sp314. 已知：红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物PC13和PC15；氮与氢也可形成两种化合物 NH3和 NH 5。PC15分子中，P原子的1个3s轨道、3个3P轨道和1个3d轨道发生杂化形成 5个Cl CI1/Cl Psp3d杂化轨道；PC15分子呈三角双锥形( 口)。(1)NH3、PC13和PC15分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是 (填分子式)，该分子的立体构型是 。(2)有同学认为，NH5与PC15类似，N原子的1个2s轨道、3个2P轨道和1个2d轨道 可能发生sp3d 杂化。请你对该同学的观点进行评价：