课件27张PPT。第一单元 分子构型与物质的性质（1）专题四 分子空间结构与物质性质 1.为什么甲烷是正四面体结构,乙烯是平面结构,乙炔是直线形呢?2.为什么H2O分子是“V”型、键角是104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？你知道吗？一、杂化轨道与分子的空间构型基本要点：①成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道—杂化轨道。②杂化前后轨道数目不变。③杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。1.sp3杂化CH4的空间构型为正四面体C：2s22p2C：2s22p2B： 2s22p12.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形B：2s22p1Be：2s23.sp杂化BeCl2的空间构型为直线形Be采用sp杂化生成BeCl2Be：2s2【例题选讲】 根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。乙烯中碳以sp2杂化，C=C中一个σ和一个π试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构石墨晶体 苯的结构 sp2杂化 sp2杂化 SP型的三种杂化1个S 1个P1个S 3个P1个S 2个P2个SP3个SP24个SP3180°120°109.5°直线形正三角形正四面体BeCl2 C2H2BF3 C2H4CH4 CCl4 小结 共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。价层电子对互斥理论二、确定分子空间构型的简易方法：对于ABm型分子或离子，其中心原子A的杂化轨道数恰好与A的价电子对数相等。 对于 ABm型分子或离子，其中心原子A的价电子对数可依如下公式算得:1、推断分子空间构型的具体步骤：2、ABm型分子的价电子对数n的确定（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子中氢或卤素原子提供价电子数为1;（2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6；（3）离子的价电子对数计算NH4+ ： SO42- ：如：PCl3 中n计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表22344444spspsp2sp3直线形直线形平面三角形正四面体180°180°120°109.5°直线形直线形平面三角形正四面体V形三角锥形180°180°120°109.5°109.5°104.5°107.3°107.3°课堂练习2、下列分子或离子中，空间构型为V型的是( ）
A、CS2 B、H2Se C、HCN D、IClＢ思考、讨论1、NH3、H2O分子中键角分别为107°18′、104.5°与109°28′相差不大，由此可推测，N、O原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小于109°28′，可能说明了什么问题？4、下列分子和离子中，中心原子的价电子对几何构型为四面体，且分子(离子)空间构型为V形的是（ ）
A、NH4+ B、SO2 C、H3O+ D、OF2 Ｄ3、下列分子中哪一个分子的空间构型为正四面体（ ）
A、CHCl3 B、CH3Cl C、BBr3 D、SnCl4 Ｄ思考、讨论 1. SP型的三种杂化180°120°109.5°直线形正三角形正四面体BeCl2 C2H2BF3 C2H4CH4 CCl4课堂小结ABm型分子的价电子对数n的确定n342 sp3杂化N：2s22p3O：2s22p4423443正四面体0正四面体SP3直线直线0SPSP3SP2SP3SP2平面三角形2平面三角形正四面体正四面体平面三角形011三角锥V形V形课堂练习等电子原理 具有相同价电子数（指全部电子总数或价电子总数）和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征，这个原理称为“等电子原理”。符合此条件的分子或离子互为等电子体。利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的空间构型。
1．N2、CO、CN－，都是双原子分子或离子，价电子总数为10，两个原子间都以叁键相结合，叁键中有1个σ键，2个π键。6．等电子体不仅有相似的空间构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体AlP、GaAs也是良好的半导体材料。
已知化合物B3N3H6(硼氮苯)和C6H6(苯)为等电子体，人们把B3N3H6称作无机苯，其分子结构与苯相似，如图所示，下列说法中正确的是(双选)( )
谢谢！专题四第一单元分子构型与物质的性质
第一课时 分子的空间构型
【学习目标】
1．理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型。
2．学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型。
3．掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法。
4．了解等电子原理及其应用。
【学习过程】
你知道吗：
1．O原子与H原子结合形成的分子为什么是H2O，而不是H3O或H4O？
2．C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2？CH4分子为什么具有正四面体结构？
3．为什么H2O分子是“V”型.键角是104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？
一．杂化轨道理论（1931年，美国化学家鲍林L.Pauling提出）
1. CH4 —— sp3杂化
轨道排布式：
电子云示意图：
（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化。
（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定，所以C原子与H原子结合成稳定的CH4，而不是CH2。
（3）杂化轨道能量相同，成分相同，如：每个sp3杂化轨道占有 个s轨道、 个p轨道。
（4）杂化轨道总数等于参与杂化的原子轨道数目之和，如 个s轨道和 个p轨道杂化成 个sp3杂化轨道。
（5）正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采取sp3杂化轨道形式形成化学键，如CCl4、NH4+等，原子晶体金刚石、晶体硅、SiO2等中C和Si也采取sp3杂化形式，轨道间夹角为 。
2．BF3 —— sp2杂化型
用轨道排布式表示B原子采取sp2杂化轨道成键的形成过程：
电子云示意图：
（1）每个sp2杂化轨道占有 个s轨道、 个p轨道。
（2）sp2杂化轨道呈 型，轨道间夹角为 。
（3）中心原子通过sp2杂化轨道成键的分子有 、 等。
讨论：
根据现代价键理论即“电子配对理论”，Be原子外围电子排布式为2s2，电子已配对不能形成共价键，但气态BeCl2分子却能稳定存在，为什么？
3. 气态BeCl2—— sp杂化型
用轨道排布式表示Be原子采取sp杂化轨道成键的形成过程：
电子云示意图：
（1）每个sp杂化轨道占有 个s轨道、 个p轨道。
（2）sp杂化轨道呈 型，轨道间夹角为 。
（3）中心原子通过sp杂化轨道成键的分子有 、 等。
讨论： 根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
小结：请填写下表
杂化轨道类型与杂化轨道空间构型
杂化类型
轨道成分
轨道空间构型
轨道间夹角
相关实例
sp
sp2
sp3
讨论：NH3、H2O分子中键角分另为107°18′、104.5°，与109°28′相差不大，由此可推测，N、O原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小于109°28′，可能说明了什么问题？
问题：BF3是平面三角型的几何构型，但NF3却是三角锥型的几何构型，试用所学理论加以说明。
二．确定分子空间构型的简易方法
1. 对于ABm型分子
（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数计算，
如：PCl5 中
（2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6；
（3）离子的价电子对数计算。
如：NH4+ ： ； SO42- ：
问题：计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表
物质
价电子对数
中心原子杂化轨道类型
杂化轨道/电子对空间构型
轨道夹角
分子空间构型
键角
气态BeCl2
CO2
BF3
CH4
NH4+
H2O
NH3
PCl3
2. 对于ABm型分子的空间构型(分子空间构型指不包括孤对电子对的空间的排布)
（1）价层电子对数=配位原子数时，分子空间构型与杂化轨道空间构型相同
价电子对数
中心原子杂化轨道类型
杂化轨道/电子对空间构型
轨道夹角
实例
分子空间构型
键角
n=2
直线型
气态BeCl2、CO2
n=3
平面三角形
BF3、BCl3
n=4
正四面体
CH4 、NH4+
三．等电子原理
1. 规律内容：具有相同 和相同 的分子或离子具有相同的结构特征，某些物理性质也相似。如：CO与N2，SiCl4、SiO44-与SO42-
2. 等电子原理的应用
（1）判断一些简单分子或离子的立体构型；
（2）利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；
如 、 、 、 是良好半导体材料。
专题四第一单元分子构型与物质的性质
第一课时 分子的空间构型
1．以下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原子的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，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
2．下列各物质的中心原子采用sp3杂化的是 （ ）
A．NH3 B．H2O
C．CO2 D．BeCl2
3．中心原子采取sp2杂化的分子是 （ ）
A．NH3 B．BCl3 C．PCl3 D．H2O
4．下列分子或离子中，空间构型为V型的是 （ ）
A．CS2 B．H2Se C．HCN D．ICl
5．下列分子中哪一个分子的空间构型为正四面体 （ ）
A．CHCl3 B．CH3Cl C．BBr3 D．SnCl4
6．下列分子和离子中，中心原子的价电子对几何构型为四面体，且分子(离子)空间构型为V形的是 （ ）
A．NH4+ B．SO2 C．H3O+ D．OF2
7．下列分子中，结构构成平面三角形的是 （ ）
A．HgCl2 B．BF3 C．TeCl4 D．SF6
8．下列分子中的碳原子不采取sp2杂化的是 （ ）
A．C6H6 B．石墨 C．C2H4 D．C3H8
9．下列分子的键角均是109°28′的是 （ ）
A．P4 B．NH3 C．CCl4 D．CH2Cl2
10．下列判断正确的是 （ ）
A．BF3是三角锥形分子
B．铵根离子呈平面形结构
C．甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s-pσ键
D．甲烷中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的4个sp3杂化轨道重叠形成的σ键
11．下列分子结构中，原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是 （ ）
A．CO2 B．PCl3 C．SiH4 D．NO2
12．sp3杂化形成的AB4型分子的空间构型是 （ ）
A．平面四方形 B．四面体
C．四角锥形 D．平面三角形
13．1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图，呈V型，键角116．5℃。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这4个电子。请从下列选项中选择合适的答案：中心原子与臭氧的中心氧原子的杂化轨道类型相同的有： 。与O3分子构型最相似的是 。
A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BF3 E. NO2-
14．根据杂化理论回答下列问题：
分子
CH4
H2O
NH3
CO2
C2H4
键角
109.5°
104.5°
107.3°
180°
120°
(1)上表中各种物质中心原子是否以杂化轨道成键？以何种类型杂化轨道成键？
(2）NH3和H2O的键角为什么比CH4小？CO2键角为何是180°?乙烯的键角又为何为120°？
