课件77张PPT。新课标人教版选修三《 物质结构与性质》第二章 分子结构与性质第二节 分子的立体构型三、杂化轨道理论简介二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)一、形形色色的分子第二节 分子的立体结构四、配合物理论简介目 录①分子的立体结构多种多样②红外光谱仪:测分子立体结构①无孤对电子分子的立体结构与VSEPR模型相同②有孤对电子分子的立体结构为VSEPR模型去掉孤对电子占据位置后的立体结构学.科.网①配位健——一种特殊的共价键②配位化合物,含配位键的复杂离子或分子③复盐、混盐、配合物盐教学目标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、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。
5、认识杂化轨道理论的要点
6、进一步了解有机化合物中碳的成键特征
7、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型
8、配位键、配位化合物的概念
9、配位键、配位化合物的表示方法
10、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学教学重点:
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;杂化轨道理论的要点;配位键、配位化合物的概念
教学难点:
分子的立体结构,杂化轨道理论;配位键、配位化合物的概念复习回顾共价键σ键π键键参数键能键长键角衡量共价键的稳定性学.科.网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”,呈镜像对称一、形形色色的分子一、形形色色的分子一、形形色色的分子C60一、形形色色的分子 写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子式、结构式及分子的空间结构:O=C=OH-O-H无有有无无直线形V 形三角
锥 形 平面
三角形正四面体科学视野分子的立体结构是怎样测定的?测分子立体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。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。思考: 同为三原子分子,CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同,为什么?同为四原子分子,CH2O与 NH3 分子的空间结构也不同,为什么?二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)价层电子对互斥理论可判断二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)1、要点:①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。——预测分子结构的简单理论对称分布(原子的位置对称分布)―VSEPR模型②价层电子对数求算方法:对于ABn分子,
成键电子对数=n
孤对电子对数=(A原子价电子数±离子电荷数 -|B化合价|×n)÷2
价层电子对数=成键电子对数+孤对电子对数
(双键、叁键均按单键计算)二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)③价层电子对互斥理论时,首先求算价层电子对数,确定VSEPR模型。然后再根据中心原子上有没有孤对电子,就可以判断分子的空间构型二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)无孤对电子分子立体结构与VSEPR模型相同有孤对电子分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位置后的立体结构2、价层电子对互斥模型把分子分成两类:(1)中心原子上的价电子都用于成键(无孤对电子) 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来预测。二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)无孤对电子分子立体结构与VSEPR模型相同直线形平面三角形正四面体 BeCl2BF3CH4、CCl4二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)三角双锥 正八面体 PCl5SF6二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)(2)中心原子上有孤对电子的分子 孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型) 分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位置后的立体结构V型三角锥形V型PbCl2
NH3H2O
略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为V型略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形略去2对孤对电子占据位置后的立体结构V型计算:CO2、SO2、SO3 、SO32-、 SO42-价层电子对数、成键电子对数、孤对电子对数,并预测分子立体结构二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)详见表一220213330直线形V型平面三角形表一无孤对电子与VSEPR模型相同为平面三角形无孤对电子与VSEPR模型相同为直线形略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为V型134440三角锥正四面体 表一无孤对电子与VSEPR模型相同为正四面体略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形232 0 AB2直线形 HgCl23 0 AB32 1 AB2平面三角形 BF3
V形
SO2
二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)44 0 AB43 1 AB32 2 AB2正四面体 CH4三角锥形 NH3
V形
H2O
二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)5
三角
双锥5 0 AB54 1 AB43 2 AB32 3 AB2三角双锥 变形四面体T形
直线形 仅作了解PCl5SF4ClF36八面体6 0 AB65 1 AB54 2 AB4四方锥形
IF5
平面正方形仅作了解SF6八面体注: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轨道二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)2342300021代表物思考并填写下列表格:电子式结构式中心原子结
合的原子数中心原子孤
对电子对数CO2CH2OCH4H2ONH3VR
模型立体结构应用反馈:0120100022233444直线形 V 形V 型平面三角形三角锥形四面体正四面体正四面体PO43-04正四面体思考与交流:P381、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、SiCl4B2、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、P4BC3、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 。 无孤对电子有孤对电子无孤对电子有孤对电子略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形 值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形,却无法解释许多深层次的问题,如无法解释甲烷中四个 C-H的键长、键能相同及H-C-H的键角为109 ? 28′。因为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σ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1s原子轨道重叠,不可能得到四面体构型的甲烷分子。三、杂化轨道理论简介为了解决这一矛盾,鲍林提出了杂化轨道理论,109°28’激发(1)要点: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,得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道,夹角109 ? 28 ′,表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示:三、杂化轨道理论简介三、杂化轨道理论简介①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
②杂化轨道:原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道
③杂化轨道类型:sp、sp2、sp3等
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
④杂化轨道用于形成σ键和容纳孤对电子(2)几个概念109°28’激发①sp3杂化三、杂化轨道理论简介①sp3杂化sp3杂化:夹角为109°28'的正四面体形四个杂化轨道。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。②sp2杂化C2H4②sp2杂化三、杂化轨道理论简介sp杂化:夹角为180°的直线形杂化轨道。③sp杂化三、杂化轨道理论简介乙炔的成键三、杂化轨道理论简介大π 键 C6H6③sp杂化三、杂化轨道理论简介 基态N的最外层电子构型为 2s22p3,在H影响下,N 的一个2s轨道和三个2p 轨道进行sp3 不等性杂化,形成四个sp3 杂化轨道。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子,另一个sp3 杂化轨道被孤对电子所占据。 N 用三个各含一个未成对电子的sp3 杂化轨道分别与三个H 的1s 轨道重叠,形成三个 N―H键。由于孤对电子的电子云密集在N 的周围,对三个N―H键的电子云有比较大的排斥作用,使N―H键之间的键角被压缩到 ,因此NH3 的空间构型为三角锥形。
1、看中心原子有没有形成双键或叁键,如果有1个叁键,则其中有2个π键,用去了2个p轨道,形成的是sp杂化;如果有1个双键则其中有1个π键,形成的是sp2杂化;如果全部是单键,则形成的是sp3杂化。
2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.三、杂化轨道理论简介 根据以下事实总结:如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型?C-Csp3sp2spC=CC≡C①杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子②杂化轨道数=中心原子孤对电子对数+中心原子结合的原子数结合上述信息完成下表:孤对电子数000112科学探究1、写出HCN分子和CH2O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)HCN 价层电子对数 2,无孤对电子 直线型CH2O 价层电子对数 3,无孤对电子 平面三角型3.写出HCN分子和CH2O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。科学探究HCN:C原子sp杂化:直线型CH2O:C原子sp2杂化:平面三角型1、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C2H4B课堂练习2、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)CS23、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直线形平面三角形正四面体平面长方形直线形sp杂化sp2杂化sp3杂化sp2杂化sp杂化sp3杂化sp3杂化sp2杂化sp3杂化sp3杂化正四面体正四面体平面三角形V形三角锥形(1)配位健——一种特殊的共价键配位键:一方是能够提供孤对电子的原子,另一方是能够接受孤对电子的空轨道的原子间形成的“电子对给予---接受键”四、配合物理论简介:H3O+蓝色蓝色蓝色无色无色无色四、配合物理论简介:实验2-1 固体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr白色绿色深褐色白色白色白色思考:前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关?依据是什么?(2)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。四、配合物理论简介:实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成[Cu(NH3)4]2+, 其结构简式为:
试写出实验中发生的两个反应的离子方程式?四、配合物理论简介:实验2-3练习书写:
向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式四、配合物理论简介:配合物的组成四、配合物理论简介:①复盐:由两种或两种以上的阳离子与一种酸根离子组成的盐叫做复盐。 如: KAl(SO4)2·12H2O②混盐:是指一种金属离子与多种酸根离子所构成的盐。 如氯化硝酸钙[Ca(NO3)Cl](3)复盐、混盐、配合物盐四、配合物理论简介:盐的种类很多,有正盐、酸式盐、碱式盐、复盐、配合物盐、混盐等等。其中的混盐是由一种金属阳离子(包括NH4+)和两种酸根阴离子所组成的化合物。则下列物质属于混盐的是 A. KAl(SO4)2?12H2O B. CaOCl2
C. NaHSO4 D. Mg2(OH)2CO3 复盐、混盐、配合物盐(B)形成配合物时性质的改变1、颜色的改变
Fe3+ + nSCN- == [Fe(SCN)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 3、酸碱性的改变:
[Cu(NH3)4](OH)2 的碱性大于Cu(OH)2三、杂化轨道理论简介二、价层电子对互斥理论(VSEPR模型)一、形形色色的分子第二节 分子的立体结构四、配合物理论简介小 结①分子的立体结构多种多样②红外光谱仪:测分子立体结构①无孤对电子分子的立体结构与VSEPR模型相同②有孤对电子分子立体结构为VSEPR模型去掉孤对电子占据位置后的立体结构①配位健——一种特殊的共价键②配位化合物,含配位键的复杂离子或分子③复盐、混盐、配合物盐1.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+ 、PCI3(B)课堂练习2.下列属于配合物的是( )
A. NH4Cl B. Na2CO3﹒10H2O
C. CuSO4﹒5H2O D. Co(NH3)6Cl3AD3.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)4.配合物K3[Fe(CN)6]中,中心离子的化合价是
A.+3 B.-3
C.+6 D.-6
5.配合物[Zn(NH3)4]Cl2的中心离子的配位数是
A.2 B.3
C.4 D.5(A)(C)6.0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理,产生0.02 mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是 A.[Cr(H2O)6]Cl3 B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O(B)7.若将NH3看成是一个整体,[Ag(NH3)2]+的构型为直线型,中心原子Ag+的杂化轨道类型是( )A.sp B.Sp2 C.Sp3 D.dsp3 A8.已知[Co(NH3)6]3+呈正八面体结构:各NH3分子间距相等,Co3+位于正八面的中心。若其中二个NH3分子被Cl-取代,所形成的[Co(NH3)4Cl2]+的同分异构体的种数有
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种(A)9.如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分),有关的叙述正确的是( )
A.该叶绿素含有H、Mg、C、N元素
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元素
D.该叶绿素不是配合物,而是高分子化合物B10.Co(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)5Br]SO4 和[Co(SO4)(NH3)5]Br。
(1)若在第一种配合物的溶液中加BaCl2 溶液时, 产生 现象 ;
(2)如果在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时,产生 现象,
(3)若在第二种配合物的溶液中加入 AgNO3溶液时,产生 现象。 白色沉淀无明显现象浅黄色沉淀11.把CoCl2溶解于水后加氨水,直到先生成的Co(OH)2沉淀又溶解后,再加氨水,使之生成[Co(NH3)6]2+。此时向溶液中通入空气,得到的产物中有一种配合物其组成可用CoCl3·5NH3表示。把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,则析出AgCl沉淀。经测定,每1mol CoCl3·5NH3只生成2molAgCl。
通过计算,确定此配合物的化学式。[Co(NH3)5Cl]Cl2