【2014年秋备课】高中化学 22 分子的立体结构(课件+教案+学案)(打包3套)新人教版选修3

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名称 【2014年秋备课】高中化学 22 分子的立体结构(课件+教案+学案)(打包3套)新人教版选修3
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2014-09-13 12:49:04

文档简介

分子的立体结构
第一课时
【学习目标】
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.培养严谨认真的科学态度和空间想象能力。
【学习过程】
【课前预习】
1.化学式:
2.结构式:
3.结构简式:
4.电子式:
5.价电子:
【知识梳理】
一、形形色色的分子
知识整理:运用你对分子的已有的认识,完成下列表格
分子式
分子的立体结构
原子数目
键角
电子式
H2O
CO2
NH3
BF3
CH2O
CH4
C2H2
C2H4
C6H6
C8H8
P4
二、价层电子对互斥模型(VSEPR 模型)1.填表
分子
CO2
H2O
NH3
CH2O
CH4
分子内原子总数
价层电子数
中心原子孤对电子对数
空间结构
2.“价层电子对互斥模型”简称( )的基本观点: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 ,排斥力最 。
3.对于ABn型分子,A原子与B原子间以共价双键、共价三键结合,价层电子对互斥理论仍然适用,这时应把双键或三键当作 电子对来看待。
4.价层电子对之间斥力大小顺序为:
> > 。
5.对于ABm型分子空间结构确定的一般规则为:
确定中心原子(A)的价层电子对数n
其中,中心原子的价电子数为中心原子的 ,氢原子和卤素原子按 价电子, 按不提供价电子算。
根据 从推断出理想的几何结构。
根据孤对电子和成键电子对数估计实际构型,要求实际构型应该满足互斥力 ,结构 。
【典题解悟】
例1. 在以下的分子或离子中,空间结构的几何形状不是三角锥形的是( )
A.NF3 B.CH3- C.BF3 D.H3O+
解析:其中NF3、CH3-和 H3O+的中心原子N、C、O均为sp3杂化,但是只形成3个化学键,有1个杂化轨道被孤对电子占据,又由于价层电子对相互排斥,所以为三角锥形;只有BF3中的B以sp2杂化,形成平面正三角型分子。所以选C。
答案:C
例2.有关甲醛分子的说法正确的是( )
A.C原子采取sp杂化 B.甲醛分子为三角锥形结构
C.C原子采取sp2杂化 D.甲醛分子为平面三角形结构
解析:甲醛分子分子(CH2O)中心C原子采用的是sp2杂化,三个杂化轨道呈平面三角形,2个sp2杂化轨道分别与一个H原子形成一个C—H键,另一个sp2杂化轨道与O原子形成一个键,C原子中未用于杂化的个p轨道与O原子的p轨道形成一个键。
答案:CD
【当堂检测】
1.下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是 ( )
A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4
2.下列分子的立体结构,其中属于直线型分子的是 ( )
A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4
3.下列分子中,各原子均处于同一平面上的是 ( )
A.NH3 B.CCl4 C.H2O D.CH2O
4.下列分子的结构中,原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是( )
A.CO2 B.PCl3 C.CCl4 D.NO2
5.下列分子或离子的中心原子,带有一对孤对电子的是 ( )
A.XeO4 B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3
6.写出你所知道的分子具有以下形状的物质的化学式,并指出它们分子中的键角分别是多少?
直线形
平面三角形
三角锥形
正四面体
7. 为了解释和预测分子的空间构型,科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上,提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类:一类是 ;另一类是 。BF3和NF3都是四个原子的分子,BF3的中心原子是 ,NF3的中心原子是 ;BF3分子的立体构型是平面三角形,而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是

8. 用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型。
BeCl2 ;SCl2 ;SO32- ;SF6
参考答案:
1.D 2.BC 3.CD 4.D 5.D
6.(1)CO2、CS2、HCN 键角180°(2)BF3、BCl3、SO3、CH2O键角60°(3)NH3、PCl3键角107.3°(4)CH4、CCl4键角109°28′
7. 中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原子上有孤对电子 B N BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键,而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键,还有一对为成键的电子对,占据了N原子周围的空间,参与相互排斥,形成三角锥形
8. 直线形 V形 三角锥 正八面体
第二节 分子的立体结构
第二课时
【学习目标】
1.认识杂化轨道理论的要点
2.进一步了解有机化合物中碳的成键特征
3.能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型
【学习过程】
【课前预习】
1.杂化轨道理论是一种价键理论,是 为了解释分子的立体结构提出的。
2.杂化及杂化轨道: 叫做杂化,
称为杂化轨道。
【知识梳理】
1. 甲烷分子中,C的价电子是 ,C原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的 和1个球形的 ;H的价电子是 ,用C原子的4个价层原子轨道跟4个H原子的1s球形原子轨道重叠,它们形成的四个C-H键应该 (填“一样”或“不一样”,下同),而实际上,甲烷中四个C-H键是       ,为了解决这一矛盾, 提出了杂化轨道理论。
2. 当C原子和4个H原子形成甲烷分子时,C原子的  轨道和3个 轨道就会发生混杂,混杂时保持轨道总数不变,得到四个相同的轨道,称为 杂化,夹角是 。
3. 杂化后形成的都是 键(填σ或π) 。sp杂化由 轨道和 轨道杂化而成,得到 条夹角为 的 形轨道。sp2杂化由 轨道和 轨道杂化而成,得到 条夹角为 的 形轨道。
【总结评价】
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
CH4
C2H4
BF3
CH2O
C2H2
【典题解悟】
例1.有关苯分子中的化学键描述正确的是 ( ) A.每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键 B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键 C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键 D.碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键 解析:苯分子中每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键.同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道 ,他们均有一个未成对电子.这些 2p轨道相互平行,以 “肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大∏键.
答案:BC
例2:在乙烯分子中有5个σ键、一个π键,它们分别是 ( )
A.sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键
B.sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键
C.C-H之间是sp2形成的σ键,C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
D.C-C之间是sp2形成的σ键,C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
解析:乙烯分子结构式为,六个原子位于同一平面,键角为120°,分子的中心原子C形成的都是sp2杂化轨道。每个C原子都用1个sp2杂化轨道与H原子形成一个?键,两个C原子间用各自的另一个sp2杂化轨道形成C—C?键,C原子中未用于杂化的一个2p轨道分别与另一个C原子的2p轨道形成一个?键。
答案:C
【当堂检测】
1. 下列分子中心原子是sp2杂化的是( )
A PBr3 B CH4 C BF3 D H2O
2. 关于原子轨道的说法正确的是( )
A 凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子1s 轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近
的新轨道
D 凡AB3型的共价化合物,其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
3. 用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构,下列说法不正确的是( )
A.C原子的四个杂化轨道的能量一样 B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道
D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据
4.下列对sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是( )
A sp杂化轨道的夹角最大 B sp2杂化轨道的夹角最大
C sp3杂化轨道的夹角最大 D sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角相等
5. 乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键,6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是( )
A 每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化,形成两个sp杂化轨道
B 每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化,形成3个sp2杂化轨道
C 每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化,形成4个sp3杂化轨道
D 每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道,1个价电子占据1个2p轨道
6. 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
7. 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
8. 为什么H2O分子的键角既不是90°也不是109°28′而是104.5°?
参考答案:
1~5 C C D A BD
6、直线;V型;三角锥形;正四面体
7、sp杂化,直线;sp2杂化, 三角形;sp3杂化,V型;sp3杂化,三角锥形
8、因为H2O分子中中心原子不是单纯用2p轨道与H原子轨道成键,所以键角不是90°;O原子在成键的同时进行了sp3杂化,用其中2个含未成对电子的杂化轨道与2个H原子的1s轨道成键,2个含孤对电子的杂化轨道对成键电子对的排斥的结果使键角不是109°28′,而是104.5°
第二节 分子的立体结构
第三课时
【学习目标】:
1. 配位键、配位化合物的概念 2. 配位键、配位化合物的表示方法
【学习过程】
【课前预习】
1.配位键: ;2.配位化合物(简称 ):
【知识梳理】
1.配位键: 由一个原子(如A)单方面提供而跟另一个原子(如B) 的
键叫做配位键,常用符号A B表示。配位键的成键条件是:给予体有 ,接受体有 。
2.配位化合物:通常把 (或原子)与某些 (称为配位体)以 键结合形成的化合物称为配位化合物。
3.配合物的组成:在配合物[Co(NH3)6]Cl3中,中心离子是 ,配位体是 ,中心离子和配位体构成了配合物的 ,通常把它们放在括号内,内界中配位体总数称为 。Cl-称为 ,内外界之间形成了 键,在水中 电离。
4.配合物的命名:[Zn(NH3)2]SO4内界名称为 (Ⅱ),K3[Fe(CN)6]内界名称为 , [Zn(NH3)4]Cl2命名为 ,K3[Fe(CN)6]命名为 ,Cu(NH3)4]SO4命名为 , [Ag(NH3)2]OH命名为 。K[Pt(NH3)Cl3] 读作 。
【典题解悟】
例1: 以下微粒含配位键的是:①N2H5+ ②CH4 ③OH-④NH4+⑤Fe(CO)3⑥Fe(SCN)3
⑦H3O+⑧Ag(NH3)2OH
A.①②④⑦⑧  B ③④⑤⑥⑦ C.①④⑤⑥⑦⑧ D.全部
解析:形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤对电子,另一个原子(或离子)有空轨道。在②CH4 ③OH-中中心原子碳和氧价电子已完全成键,没有孤对电子。
答案:C
例2.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
C.[Cu(H2O)6]2+中的Cu2+提供空轨道,H2O中的氧原子提供孤对电子形成配位键
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。
思路解析:配位化合物中一定含有配位键,但也可能含有其他化学键,Cu2+有空轨道,H2O中氧原子有孤对电子,可以形成配位键,配位化合物应用领域特别广泛,D选项中提到的几个领域都在其中。
答案:B
【当堂检测】
1.下列不属于配离子的是
A.[Ag(NH3)2]+ B.[Cu(CN)4]2- C.Fe(SCN)63- D.MnO4-
2.在[Pt(NH3)4]Cl2中Pt2+ 离子的配位数是
A.1个 B.2个 C.4个 D.6个
3.对于配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2的名称正确的是
A.氯化氯氨合钴 B.氯化氯氨合钴(III)
C.氯化一氯五氨合钴 D.氯化一氯五氨合钴(III)
4.下列分子或离子中都存在着配位键的是
A.NH3、H2O B.NH4+、H3O+ C.N2、HClO D.[Cu(NH3)4]2+、PCl3
5.既有离子键又有共价键和配位键的化合物是
A.NH4NO3 B.NaOH C.H2SO4 D.H2O
6.向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是
A.[Co(NH3)4Cl2]Cl B.[Co(NH3)3Cl3] C.[Co(NH3)6]Cl3 D.[Co(NH3)5Cl]Cl2
7.Co(III)的八面体配合物化学式为CoClm·n NH3,若1 mol配合物与AgNO3作用生成 1 molAgCl沉淀,则m、n的值是
A.m=1,n=5 B.m=3,n=4 C.m=5,n=1 D.m=4,n=5
8.在[Co(NH2CH2CH2NH2)3]Cl3中Co3+的配位数是
A.1个 B.2个 C.3个 D.6个
9.对H3O+的说法中正确的是
A.O原子采取sp2杂化 B.O原子采取sp3杂化
C.离子中存在配位键 D.离子中存在非极性键
10.已知硫酸铅难溶于水,也难溶于硝酸,却溶于饱和醋酸铵溶液,其化学方程式为:
PbSO4+2CH3COONH4===(CH3COO)2Pb+(NH4)2SO4,则醋酸铅中不含有的化学键是
A.非极性共价键 B.离子键 C.配位键 D.氢键
11.向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液,再加入氨水,下列关于实验现象的叙述中不正确的是
A.先生成白色沉淀,加入足量氨水后沉淀消失
B.生成的沉淀为AgCl,它不溶于水,但溶于氨水,重新电离成Ag+和Cl—
C.生成的沉淀为AgCl,加入氨水后生成了可溶性的配合物Ag(NH3)2Cl
D.若向AgNO3溶液中直接滴加氨水,产生的现象也是先出现白色沉淀后又消失
12.在K+、Na+盐中,只有少数盐是微溶于水的,这些微溶于水的盐可用来鉴定K+、Na+。如鉴定K+可用亚硝酸钴钠[Na3Co(NO2)6]:
Na++2K++[Co(NO2)6]3—===K2NaCo(NO2)6↓(亮黄色)
下列哪些离子的大量存在可能会干扰K+的鉴定
A.H+ B.OH- C.NO2- D.Co3+
参考答案
1.D 2.C 3.D 4.B 5.A 6.B(外界无Cl—的不能生成AgCl沉淀) 7.B(由1mol配合物生成1mol AgCl知外界有1个Cl—,则内界有2个Cl-,m=1+2=3;又因为为正八面体,共有6个配位体,则n=6-2= 4)
8.D 9.BC 10.BD 11.B 12.AB(配离子有一定的稳定性,H+可与NO2—生成HNO2,OH—可与Co3+生成Co(OH)3,从而破坏配离子的稳定性)
分子的立体结构
教材分析
在第二节“分子的立体结构”中,首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构,并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢?教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低,文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。
第1课时
一、三维目标
知识与技能
认识共价分子的多样性和复杂性;初步认识价层电子对互斥模型;能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构
过程与方法
复习化学键的概念,能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程
情感态度与价值观
培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力
教学重点
分子的立体结构;利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构
教学难点
价层电子对互斥理论
教学策略
首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构,并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢?教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低,文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。
五、教学准备
多媒体、黑板、教材、学案
六、教学环节
课堂导入
[复习]共价键的三个参数。
[过渡]我们知道许多分子都具有一定的空间结构,如:??,是什么原因导致了分子的空间结构不同,与共价键的三个参数有什么关系?我们开始研究分子的立体结构。?
课堂讲授
[板书]第二节?????分子的立体结构?一、形形色色的分子?
[讲]大多数分子是由两个以上原子构成的,于是就有了分子中的原子的空间关系问题,这就是所谓“分子的立体结构”。例如,三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。如C02分子呈直线形,而H20分子呈V形,两个H—O键的键角为105°。?[投影]
[板书]1、三原子分子立体结构:有直线形C02 、CS2等,V形如H2O、S02等。
[讲]大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体结构。例如,甲醛(CH20)分子呈平面三角形,键角约120°;氨分子呈三角锥形,键角107°。
[投影]
[板书]2、四原子分子立体结构:平面三角形:如甲醛(CH20)分子等,三角锥形:如氨分子等。
[讲]五原子分子的可能立体结构更多,最常见的是正四面体形,如甲烷分子的立体结构是正四面体形,键角为109°28。
投影]
[板书]3、五原子分子立体结构:正四面体形如甲烷、P4等。
[讲] 分子世界是如此形形色色,异彩纷呈,美不胜收,常使人流连忘返. 分子的立体结构与其稳定性有关。例如,S8分子像顶皇冠,如果把其中一个向上的硫原子倒转向下,尽管也可以存在,却不如皇冠式稳定;又如,椅式C6H12比船式稳定。
[投影]




[设问]分子的空间结构我们看不见,那么科学家是怎样测定的呢?
[投影]
[阅读]科学视野—分子的立体结构是怎样测定的?
肉眼不能看到分子,那么,科学家是怎样知道分子的形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测,如今,科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器,红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的,而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟,可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的,综合这些信息,可分析出分子的立体结构。
[讲]分子中原子不是固定不动的,而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟,可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的,结合这些信息,可分析出分子的立体结构。
[板书]4、测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
[过渡]C02和H20都是三原子分子,为什么CO2呈直线形而H20呈V形?CH20和NH3都是四原子分子,为什么CH20呈平面三角形而NH3呈三角锥形?为了探究其原因,发展了许多结构理论。
[板书]二、价层电子对互斥模型
[讲]在1940年,希吉维克(Sidgwick)和坡维尔(Powell)在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型,用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比(R.J,Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)在20世纪50年代加以发展,定名为价层电子对互斥模型,简称VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion)。
[板书]1、价层电子互斥模型
[讲]分子的空间构型与成键原子的价电子有关。价层电子对互斥模型可以用来预测分子的立体结构。
[讲]应用这种理论模型,分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对),由于相互排斥作用,而趋向尽可能彼此远离以减小斥力,分子尽可能采取对称的空间构型。
[问]价电子对间的斥力又是怎么样的呢?
[投影小结]价电子对之间的斥力
1、电子对之间的夹角越小,排斥力越大。
2、由于成键电子对受两个原子核的吸引,所以电子云比较紧缩,而孤对电子只受到中心原子的吸引,电子云比较“肥大”,对邻近电子对的斥力较大,所以电子对之间的斥力大小顺序如下:孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子>成键电子—成键电子
3、由于三键、双键比单键包含的电子数多,所以其斥力大小次序为三键>双键>单键
[讲]价层电子对互斥模型认为,它们之所以有这样的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的结果。
[板书] 2、价层电子对互斥理论:对ABn型的分子或离子,中心原子A价层电子对(包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子)之间存在排斥力,将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上,以使彼此之间斥力最小,分子体系能量最低。
[讲]这种模型把分子分成以下两大类:一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键,如C02、CH20、CH4等分子中的碳原子,在这类分子中,由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能的相互远离,成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。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:
[板书] 3、价层电子对互斥模型:
(1)、中心原子上的价电子都用于形成共价键:分子中的价电子对相互排斥的结果
ABn
立体结构
范例
n=2
直线型
C02、BeCl2
n=3
平面三角形
CH20、BF3
n=4
正四面体型
CH4、CCl4
n=5
三角双锥形
PCl5
n=6
正八面体形
SF6
[投影]
[讲]另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子,如H2O和NH3,对于这类分子,首先建立四面体模型,每个键占据一个方向(多重键只占据一个方向),孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。例如,H20和NH3的中心原子上分别有2对和l对孤对电子,跟中心原子周围的σ键加起来都是4,它们相互排斥,形成四面体,因而H:O分子呈V形,NH3分子呈三角锥形。
[投影]
[板书](2)、中心原子上有孤对电子:孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥,使分子的空间结构发生变化。
[思考与交流]用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构。
[汇报]
直线型价电子都用于成键,同CO2;空间正四面体;三角锥型; V型;空间正三角型。
[讲]利用价层电子对互斥理论时,首先要根据原子的最外层电子数,判断中心原子上有没有孤对电子,然后再根据中心原子结合的原子的数目,就可以判断分子的空间构型
[板书]4、 价层电子对互斥理论的应用
[讲]推断分子或离子的空间构型的具体步骤
[板书](1)确定中心原子A价层电子对数目
[讲]中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半,即中心原子A价层电子对数目。计算时应注意:
[投影小结](1)氧族元素原子作为配位原子时,可认为不提供电子,但作为中心原子时可认为它所提供所有的6个价电子
(2) 如果讨论的是离子,则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO43-中P原子价层电子数就加上3,而NH4+ 中N原子的价层电子数应减去1
(3) 如果价层电子数出现奇数电子,可把这个单电子当作电子对来看待
[板书](2) 价电子对数计算方法
[讲]对于ABm型分子(A为中心原子,B为配位原子),分子的价电子对数可以通过下式确定
[投影]
n =
[板书](3)确定价层电子对的空间构型
[讲]由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可的相互远离。价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系:
[投影]价层电子对数目与价层电子对构型关系
价层电子对数目
2
3
4
5
6
价层电子对构型
直线
三角形
四面体
三角双锥
八面体
[板书](4) 分子空间构型确定
[讲]根据分子中成键电子对数和孤对电子数,可以确定相应的稳定的分子几何构型。
[思考与交流]请应用VESPR理论,判断下列粒子构型:CH4 、ClO3― 、PCl5
[讲]在CH4 中,C 有4个电子,4个H 提供4个电子,C 的价层电子总数为8个,价层电子对为4对 。C 的价层电子对的排布为正四面体,由于价层电子对全部是成键电子对,因此 CH4 的空间构型为正四面体。
在ClO3― 中,Cl 有7个价电子,O不提供电子,再加上得到的1个电子,价层电子总数为8个,价层电子对为4对。Cl的价层电子对的排布为四面体,四面体的 3 个顶角被3个O占据,余下的一个顶角被孤对电子占据,因此 为三角锥形。
在 PCl5 中,P 有5个价电子,5 个Cl分别提供1个电子,中心原子共有5对价层电子对,价层电子对的空间排布方式为三角双锥,由于中心原子的价层电子对全部是成键电子对,因此PCl5 的空间构型为三角双锥形。
[讲]利用价层电子对互斥理论,可以预测大多数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或离子的空间构型
[投影小结]
[小结] 价层电子对互斥模型对少数化合物判断不准,不能适用于过渡金属化合物,除非金属具有全满、半满或全空的d轨道。根据价层电子对互斥理论:分子的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的结果,其规律如下:
[投影]
分子类型
中心原子
空间构型
AB2
有孤对电子
V型
无孤对电子
直线形
AB3
有孤对电子
三角锥形
无孤对电子
平面三角形
AB4
无孤对电子
四面体形
随堂练习]
1、用VSEPR模型预测,下列分子形状与H2O相似,都为V型的是
A.OF2 B.BeCl2 C.SO2 D.CO2
2、用VSEPR模型预测,下列分子中键角不是1200的是
A.C2H2 B.C6H6 C.BF3 D.NH3
3、根据价电子对互斥理论,判断H3O+的空间结构式
A.三角锥形 B.正四面体 C.平面正三角形 D.变形四面体
八、板书设计
第二节 分子的立体结构
一、形形色色的分子
1、三原子分子立体结构:有直线形C02 、CS2等,V形如H2O、S02等。
2、四原子分子立体结构:平面三角形:如甲醛(CH20)分子等,三角锥形:如氨分子等。
3、五原子分子立体结构:正四面体形如甲烷、P4等。
4、测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
二、价层电子对互斥模型
1、价层电子互斥模型
2、价层电子对互斥理论:对ABn型的分子或离子,中心原子A价层电子对(包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子)之间存在排斥力,将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上,以使彼此之间斥力最小,分子体系能量最低。
3、价层电子对互斥模型:
(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键:分子中的价电子对相互排斥的结果
(2)中心原子上有孤对电子:孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥,使分子的空间结构发生变化。
4、 价层电子对互斥理论的应用
(1)确定中心原子A价层电子对数目
(2)价电子对数计算方法
(3)确定价层电子对的空间构型
(4)分子空间构型确定
九、教学反思
第2课时
三维目标
知识与技能
认识杂化轨道理论的要点;进一步了解有机化合物中碳的成键特征;能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型
过程与方法
采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
情感态度与价值观
培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力
教学重点
杂化轨道理论的要点
教学难点
分子的立体结构,杂化轨道理论
教学策略
采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
教学准备
黑板、模型、学案、多媒体
教学环节
[复习]共价键类型:σ、π键,价层电子对互斥模型。
[质疑] 我们已经知道,甲烷分子呈正四面体形结构,它的4个C--H键的键长相同,H—C--H的键角为109~28°。按照我们已经学过的价键理论,甲烷的4个C--H单键都应该是π键,然而,碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道,用它们跟4个氢原子的ls原子轨道重叠,不可能得到四面体构型的甲烷分子。为什么?
[讲]碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。
[引入]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,为什么有这四个相同的轨道呢?为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。
[板书]三、杂化轨道理论简介
1、杂化的概念:在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫杂化轨道。
[讲]杂化轨道理论是一种价键理论,是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。为了解决甲烷分子四面体构型,鲍林提出了杂化轨道理论,它的要点是:当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时,碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂,混杂时保持轨道总数不变,却得到4个相同的轨道,夹角109°28′,称为sp3杂化轨道,表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。当碳原子跟4个氢原子结合时,碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠,形成4个C--Hσ键,因此呈正四面体的分子构型。
[投影]
[讲]杂化轨道理论认为:在形成分子时,通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意,原子轨道的杂化,只有在形成分子的过程中才会发生,而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化,而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大,它是不能发生杂化的。
[讲]我们需要格外注意的是,杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子剩余的p轨道可以形成π键
[投影] sp3杂化轨道
[板书]2、杂化轨道的类型:
(1) sp3杂化:1个s轨道和3个p轨道会发生混杂,得到4个相同的轨道,夹角109°28′,称为sp3杂化轨道。
[讲]价层电子对互斥模型时我们知道,H20和NH3的VSEPR模型跟甲烷分子一样,也是四面体形的,因此它们的中心原子也是采取sp3杂化的。所不同的是,水分子的氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤对电子占据的,而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤对电子占据。
[板书]空间结构:空间正四面体或V型、三角锥型。
[讲]凡属于VESPR模型的AY4的分子中心原子A都采取sp3 杂化类型。例如CH4、NH3、H2O等。其中像CH4这类与中心原子键合的是同一种原子,因此分子呈高度对称的正四面体构型,其中的4个sp3杂化轨道自然没有差别,这种杂化类型叫做等性杂化。而像NH3、H2O这类物质的中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ键或孤对电子,这个的4个杂化轨道显然有差别,叫做不等性杂化,
[讲]除sp3杂化轨道外,还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。
[板书] (2) sp2杂化:同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp2 杂化轨道。
[投影]
[板书] sp2 杂化轨道间的夹角是120°,分子的几何构型为平面正三角形。
[投影]
[讲]应当注意的是,杂化过程中还有未参与杂化的p轨道,可用于形成π键,而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。而没有填充电子的空轨道一般都不参与杂化。
[讲]乙烯分子中的碳原子的原子轨道采用sp2杂化。其中两个碳原子间各用一个sp2杂化轨道形成σ键,用两个sp2杂化轨道与氢原子形成σ键,两个碳原子各用一个未参加杂化的2p原子轨道形成Π键。
[投影]
[讲]苯环分子中的碳原子的原子轨道采用了sp2杂化。每个碳原子上的三个sp2杂化轨道分别与两个相邻的碳原子和一个氢原子形成三个σ键并形成六碳环,每个碳原子上的未杂化2p轨道采用“肩并肩”的方式重叠形成大Π键。大Π键的形成使苯环上的所用原子处于同一平面,且结构稳定。
[投影]
[讲]sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得
[板书] (3) sp 杂化:同一原子中 ns-np 杂化成新轨道:一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
[投影]
[板书]sp杂化:夹角为180°的直线形杂化轨道,
[投影]
[讲]杂化轨道成键时,要满足化学键间最小排斥原理,键与键间的排斥力大小决定于键的方向,即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥能越小,对sp杂化来说,当键角为180时,其排拆力最小,所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形;对sp2杂化来说,当键角为120时,其排斥力最小,所以sp2杂化轨道成键时,分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同,杂化轨道夹角也不相同,其成键时键角也不相同,故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
[讲]为了清晰的表示出成键电子和孤对电子,更有利的解释物质空间构型的关系,我们引入了路易斯式。路易斯结构式是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式。
[投影]
[科学探究]1、写出HCN分子和CH20分子的路易斯结构式。
2.用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示)
3.写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。
4.分析HCN分子和CH2O分子中的π键。
[汇报]1、
2、直线型 平面三角型
3、sp杂化 sp2杂化
4、HCN分子中有2个σ键和2个Π键,
即C-H和C-N之间各有一个σ键,另外C-N之间有两个Π键。甲醛分子中C-H之间有2个σ键,C-O之间有1个σ键和1个Π键
[板书]3、AB m杂化类型的判断
公式:电子对数
n=
[讲]在上述公式使用时,电荷为正值时,取负号,电荷为负值时,取正号。当配位原子为氧原子或硫原子时,成键电子数为零。
[投影小结]
电子对数n
2
3
4
杂化类型
sp
Sp2
Sp3
[讲]例如,SO2 电子对数为(6+0)/2=3,为sp2杂化。
[小结]无论是价层电子对互斥理论还是杂化轨道理论,我们都是为了合理的解释分子的空间构型,
[投影]
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间的夹角
空间构型
实例
Sp
2
180°
直线
BeCl2
Sp2
3
120°
平面三角形
BF3
Sp3
4
109°28′
四面体形
CH4
板书设计
三、杂化轨道理论简介
1、杂化的概念:在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫杂化轨道。
2、杂化轨道的类型:
(1) sp3杂化:1个s轨道和3个p轨道会发生混杂,得到4个相同的轨道,夹角109°28′,称为sp3杂化轨道。
空间结构:空间正四面体或V型、三角锥型。
(2) sp2杂化:同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp2 杂化轨道。
sp2 杂化轨道间的夹角是120°,分子的几何构型为平面正三角形。
(3) sp 杂化:同一原子中 ns-np 杂化成新轨道:一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
sp杂化:夹角为180°的直线形杂化轨道,
3、AB m杂化类型的判断
公式:电子对数n=
九、教学反思
第3课时
三维目标
知识与技能
配位键、配位化合物的概念;配位键、配位化合物的表示方法
过程与方法
采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
情感态度与价值观
培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力
教学重点
配位键、配位化合物的概念
教学难点
配合物理论
教学准备
黑板、模型、学案、多媒体
教学环节
引入]我们在了解了价层电子互斥理论和杂化轨道理论后,我们再来学习一类特殊的化合物,配合物
[板书]四、配合物理论简介
[实验2-1]将表中的少量固体溶于足量的水,观察实验现象并填写表格。
[投影]
固体
CuSO4白色
CuCl2·2H2O绿色
CuBr2深褐色 
NaCl 白色
K2SO4白色 
KBr 白色
哪些溶液呈天蓝色
天蓝色
天蓝色
天蓝色
无色
无色
无色
实验说明什么离子呈天蓝色,什么离子没有颜色
可知Na+、K+、Cl―、Br―、SO42-等离子无色。而Cu2+在水溶液中有颜色
[讲]上述实验中呈天蓝色的物质是水合铜离子,可表示为[Cu(H20)2+],叫做四水合铜离子。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对给予铜离子,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”被称为配位键。
[板书]1、配位键
(1)定义:“电子对给予—接受键”被称为配位键。一方提供孤对电子;一方有空轨道,接受孤对电子。如:[Cu(H2O)2+]、NH4+中存在配位键。
[讲]配位键是一种特殊的共价键,但形成配位键的共用电子对由一方提供而不是由双方共同提供的。
[板书](2)成键粒子:原子
(3)成键性质:共用电子对对两原子的电性作用
(4)成键条件:形成配位键的一方是能够提供孤对电子的原子,另一方是具有能够接受孤对电子的空轨道原子。
(5)配位键的表示方法:A→B(表明共用电子对由A原子提供而形成配位键)
[讲]存在配位键的物质有很多,比如我们常见的NH4+、H3O+、SO42-、P2O5、Fe(SCN)3、血红蛋白等等。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。
[板书]2、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。
[讲]已知配合物的品种超过数百万,是一个庞大的化合物家族。
[板书](2)配合物的组成
中心原子:配合物的中心原子一般都是带正电中心原子:配合物的中心原子一般都是带正电的阳离子,过渡金属离子最常见。
配位体:可以是阴离子,也可以是中性分子,配位体中直接同中心原子配合的原子叫配位原子,配位原子必须是含有孤对电子的原子。
配位数:直接同中心原子配位的原子的数目叫中心原子的配位数。
配离子的电荷数:配离子的电荷数等于中心离子和配位体的总电荷数的代数和。
[投影]
[讲]如:[Co(NH3)5Cl]Cl2 这种配合物,其配位体有两种:NH3、Cl-,配位数为5+1=6。
[讲]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。例如[Zn(NH3)2]SO4读作硫酸二氨合锌
[实验2-2]向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色的透明溶液;若加入极性较小的溶剂(如乙醇),将析出深蓝色的晶体。
[投影]
[问题]有谁上黑版写出有关的化学方程式?
[板书]3、配合物的形成:
Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2+4 NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
[Cu(NH3)4]2+深蓝色
[讲]在[Cu(NH3)4]2+里,NH3分子的氮原子给出孤对电子对,Cu2+接受电子对,以配位键形成了[Cu(NH3)4]2+
[板书]4、配合物的性质 
(1)配合物溶于水后难电离
[讲]配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子,而内界的配体离子和分子通常不能电离。
[魔术表演]向黑板上悬挂的一副人物素描图象上喷洒一无色溶液,结果眼眶中流出了血泪
[实验2-3]向盛有氯化铁溶液(或任何含Fe3+的溶液)的试管中滴加1滴硫氰化钾(KSCN)溶液,观察实验现象。
[实验现象]看到试管里溶液的颜色跟血液极为相似。
[讲]这种颜色是三价铁离子跟硫氰酸根(SCN—)离子形成的配离子。利用该离子的颜色,可鉴定溶液中存在Fe3+;又由于该离子的颜色极似血液,常被用于电影特技和魔术表演。
[讲]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,是因为过渡金属原子或离子都有接受孤对电子的空轨道,对多种配体具有较强的结合力,因而,过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
[板书](2)配位键越强,配合物越稳定。
[投影]科学视野:已知的配合物种类繁多,新的配合物由于纷繁复杂的有机
物配体而层出不穷,使得无机化合物的品种迅速增长。叶绿素、血红素和维
生素B12都是配合物,它们的配体大同小异,是一种称为卟啉的大环有机物,
而中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。图2—25是叶绿素的结构示意图:
[随堂练习]
1、向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是( )
A.[Co(NH3)4Cl2]Cl B.[Co(NH3)3Cl3]
C.[Co(NH3)6]Cl3 D.[Co(NH3)5Cl]Cl2
2、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对电子
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
板书设计
四、配合物理论简介
1、配位键
(1)定义:“电子对给予—接受键”被称为配位键。一方提供孤对电子;一方有空轨道,接受孤对电子。如:[Cu(H20)2+]、NH4+中存在配位键。
(2)成键粒子:原子
(3)成键性质:共用电子对对两原子的电性作用
(4)成键条件:形成配位键的一方是能够提供孤对电子的原子,另一方是具有能够接受孤对电子的空轨道原子。
(5)配位键的表示方法:A→B(表明共用电子对由A原子提供而形成配位键)
2、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。
(2)配合物的组成
中心原子:配合物的中心原子一般都是带正电的阳离子,过渡金属离子最常见。
配位体:可以是阴离子,也可以是中性分子,配位体中直接同中心原子配合的原子叫配位原子,配位原子必须是含有孤对电子的原子。
配位数:直接同中心原子配位的原子的数目叫中心原子的配位数。
配离子的电荷数:配离子的电荷数等于中心离子和配位体的总电荷数的代数和。
3、配合物的形成:
Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2+4 NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O [Cu(NH3)4]2+深蓝色
4、配合物的性质 
(1)配合物溶于水后难电离
(2)配位键越强,配合物越稳定。
九、教学反思
课件71张PPT。第二章 分子结构与性质第二节分子的立体结构
(第一课时)复 习 回 顾共价键σ键π键键参数键能键长键角衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素成键方式 “头碰头”,呈轴对称成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称学习目标知识与技能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、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。过程与方法情感态度与价值观培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。 1、通过观察各种分子的比例模型或球棍模型,理解常见物质分子的立体结构。
2、通过探究,认识价层电子对互斥模型.一、形形色色的分子O2HClH2OCO21、双原子分子(直线型)2、三原子分子立体结构(有直线形和V形)3、四原子分子立体结构(直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体)(平面三角形,三角锥形)C2H2CH2OCOCl2NH3P44、五原子分子立体结构最常见的是正四面体CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH5、其它:C60C20C40C70资料卡片:形形色色的分子分子世界如此形形色色,异彩纷呈,美不胜收,常使人流连忘返。
那么分子结构又是怎么测定的呢? 早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测,如今,科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器,红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的,而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟,可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的,综合这些信息,可分析出分子的立体结构。
科学视野—分子的立体结构是怎样测定的?
(指导阅读P39)测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
同为三原子分子,CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同,什么原因?思考:直线形V形 同为四原子分子,CH2O与 NH3 分子的的空间结构也不同,什么原因?思考:三角锥形平面三角形(VSEPR models)二、价层电子对互斥模型 1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键,如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子,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:
ABn 立体结构 范例
n=2 直线形 CO2、 CS2
n=3 平面三角形 CH2O、BF3
n=4 正四面体形 CH4、 CCl4
n=5 三角双锥形 PCl5
  n=6 正八面体形 SCl6
(VSEPR models)二、价层电子对互斥模型 在1940年,希吉维克和坡维尔在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型,用以预测简单分子和离子的立体结构。这种理论后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展,定名为价层电子对互斥模型,简称VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion).O=C=O无无无直线形 平面
三角形 正
四面体2、另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子。 ABn  立体结构 范例
n=2   V形   H2O
n=3  三角锥形    NH3
原因:
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。例如,H2O和NH3的中心原子分别有2对和l对孤对电子,跟中心原子周围的σ键加起来都是4,它们相互排斥,形成四面体,因而H2O分子呈V形,NH3分子呈三角锥形。直线形平面三角形正四面体V 形三角锥形小结:价层电子对互斥模型应用反馈:0120100022233444直线形 V 形V形平面三角形三角锥形四面体正四面体正四面体课堂练习1.下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是 ( )
A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4
2.下列分子的立体结构,其中属于直线型分子的是 ( )
A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4BBC3.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子,运用价层电子对互斥模型,下列说法正确的( )
A.若n=2,则分子的立体构型为V形
B.若n=3,则分子的立体构型为三角锥形
C.若n=4,则分子的立体构型为正四面体形
D.以上说法都不正确课堂练习C美国著名化学家鲍林(L.Pauling, 1901—1994)教授具有独特的化学想象力:只要给他物质的分子式,他就能通过“毛估”法,大体上想象出这种物质的分子结构模型。请你根据价层电子对互斥理论,“毛估”出下列分子的空间构型。
PCl5
PCl3
SO3
SiCl4 课堂练习三角双锥形三角锥形平面三角形正四面体【选修3《物质结构与性质》】第 二 章《分子结构与性质》第二节 分子的立体结构课时2碳原子:为了解决这一矛盾,鲍林提出了杂化轨道理论,杂化轨道理论杂化:原子内部能量相近的原子轨道,在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化
杂化轨道:原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道
杂化轨道类型:sp、sp2、sp3、sp3d2
杂化结果:重新分配能量和空间方向,组成数目相等成键能力更强的原子轨道
杂化轨道用于容纳σ键和孤对电子
学习价层电子互斥理论知道: NH3和H2O的模型和甲烷分子一样,也是正四面体的,因此它们的中心原子也是sp3杂化的.不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对,这样的4个杂化轨道显然有差别 除sp3杂化轨道外,还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得;sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得,碳的sp杂化轨道sp杂化:夹角为180°的直线形杂化轨道。乙炔的成键sp2 杂化sp2 杂化轨道间的夹角是120度,分子的几何构型为平面正三角形例:BF3分子形成Cl碳的sp2杂化轨道sp2杂化:三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。
已知:杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子中心原子孤对电子对数+中心原子结合的原子数练习:在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的?C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子的一个P轨道形成两个σ键; C原子剩余的两个P轨道分别与两个O原子剩余的1个P轨道形成两个π键。2 .H2OO原子发生SP3杂化生成了四个SP3杂化轨道,其中的两个分别与两个H原子的S轨道形成两个σ键; O原子剩余的两个SP3杂化轨道分别被两对孤对电子占据。探究练习
1、写出HCN分子和CH20分子的结构式。
2.用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示)
3.写出HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。
4.分析HCN分子和CH2O分子中的π键。例题三:对SO2与CO2说法正确的是( )
A.都是直线形结构
B.中心原子都采取sp杂化轨道
C. S原子和C原子上都没有孤对电子
D. SO2为V形结构, CO2为直线形结构
D例题五:写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型,并预测分子的几何构型。 (1)PCI3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O乙炔的成键C2H4(sp2杂化)大π 键 C6H6
C6H6的大π键(离域键) 作业:1、整理学案。
2 、完成课后习题第三课时第二节 分子的立体结构例题一:下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 ( )
A.CO2与SO2
B.CH4与NH3
C.BeCl2与BF3
D.C2H2与C2H4例题二:对SO2与CO2说法正确的是( )
A.都是直线形结构
B.中心原子都采取sp杂化轨道
C. S原子和C原子上都没有孤对电子
D. SO2为V形结构, CO2为直线形结构
D例题三:写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型,并预测分子的几何构型。 (1)PCl3 (2)BCl3 (3)CS2 (4) C12O天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色思考:前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关?依据是什么?★配位化合物,简称配合物,通常是由中心离子(或原子) 与配位体(某些分子或阴离子) 以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。由于该离子的颜色极似血液,常被用于电影特技和魔术表演。练习书写:
向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式配合物理论简介一、配合物的组成
1. 中心离子或原子(也称形成体) 有空轨道 主要是一些过渡金属,如铁、钴、镍、铜、银、金、铂等金 属元素的离子; 或是具有高氧化数的非金属元素,硼,硅、磷等,如Na[BF4] 中的B(Ⅲ)、K2[SiF6]中的Si(Ⅳ)和NH4[PF6]中的P(Ⅴ); 或是不带电荷的中性原子,如[Ni(CO)4], [Fe(CO)5]中的Ni, Fe都是中性原子, 碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。 [Cu(NH3)4]SO4中,NH3是配位体,N为配位原子。2. 配位体和配位原子 有孤对电子a. 单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子)
含氮配位体 NH3 , NCS - ;含硫配位体 SCN- ;
含卤素配位体 F- , Cl- , Br- , I- ; 含碳配位体 CN- , CO
含氧配位体 H2O, OH- ,羧酸,醇,醚等
b. 多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子)
乙二胺 NH2一CH2一CH2一NH2 简写为en,
乙二胺四乙酸根(EDTA)等。 3.配位数
与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。例:[AlF6]3- 配位数6 、 [Cu(NH3)4]SO4 配位数4 、
[Co(NH3)2(en)2](NO3)3 配位数6 *中心离子的电荷高,对配位体的吸引力较强,有利于形成配位数较高的配合物。 常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系:
中心离子的电荷:+1 +2 +3 +4
常见的配位数: 2 4(或6) 6(或4) 6(或8)*中心离子半径越大,其周围可容纳配体就越多,
配位数越大。[AlF6]3- [AlCl4]- [BF4]- [AgI2]- [AgI4]2-
从这些配离子你看出配位数有什么规律? 4. 配离子的电荷配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷的代数和。 如 K2[PtCl4] 8.1.2 配位化合物的命名配位数—配位体名称—合—中心离子(用罗马数字表示氧化数),
用二、三、四等数字表示配位体数。不同配位名称之间用圆点“·”分开。 阴离子次序为:简单离子——复杂离子——有机酸根离子。
中性分子次序为:NH3—H2O—有机分子。 1.配位阴离子配合物--配位阴离子“酸”外界 2.配位阳离子配合物—— “某化某”或“某酸某” 3.中性配合物K2[SiF6] 六氟合硅(Ⅳ)酸钾
K[PtCl5(NH3)] 五氯·一氨合铂(Ⅳ)酸钾[Co(NH3)6]Br3 三溴化六氨合钴(Ⅲ)
[Co(NH3)2(en)2](NO3)3 硝酸二氨·二(乙二胺)合钴(Ⅲ)[PtCl2(NH3)2] 二氯·二氨合铂(Ⅱ)
[Ni(CO)4] 四羰基合镍(0) 配合物的盐与复盐的比较 复盐, 能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾 KAl(SO4)2·12H2O、光卤石 KCl · MgCl2· 6H2O等,仅在固态时稳定存在,一旦溶于水,几乎全部解离成各组分离子:
KAl(SO4)2·12H2O (溶于水) → K+ +Al3++ 2SO42- +12 H2O
KCl · MgCl2 · 6H2O (溶于水) → K+ +Mg2+ + 3Cl- + 6H2O 配合物盐,是在配合物的溶液或晶体中,十分明确地存在着 含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子:
[Cu(NH3)4]SO4·H2O → [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + H2O形成配合物时性质的改变1、颜色的改变
Fe3+ + nNCS- == [Fe(NCS)n](n-3)-2、溶解度的改变:
AgCl + HCl =[AgCl2]- + H+
AgCl + 2NH3 == [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Au + HNO3 + 4HCl == H[AuCl4] + NO + 2H2O
3Pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO + 8H2O 例题一:下列分子或离子中都存在着配位键的是 ( )
A.NH3、H2O B.NH4 + 、H3O+
C.N2、HClO D. [Cu(NH3) 4]2+ 、PCI3B 例题二: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对电子。
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。D