化学：2.2.2《一些典型分子的空间构型》学案（鲁科版选修3）
文档属性
| 名称 | 化学：2.2.2《一些典型分子的空间构型》学案（鲁科版选修3） |  | |
| 格式 | rar | ||
| 文件大小 | 52.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2009-07-05 09:21:00 | ||
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文档简介
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第二节 共价键与分子的空间构型
第2课时 一些典型分子的空间构型(2)
高考资源网【学习目标】21世纪教育网
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
【学习过程】
一、苯环的结构与大π键
根据杂化轨道理论，形成苯分子是每个碳原子的原子轨道发生 杂化，由此形成的三个 在同一平面内。三个 分别与两个碳原子、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 ，他们均有一个未成对电子。这些 轨道垂直于 ，相互平行，以 方式相互重叠，形成一个多电子的 键。
二、价电子对互斥模型
1. 在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生 杂化，生成四个
。生成的四个杂化轨道中，只有 个含有未成对电子，所以只能与 个氢原子形成共价键。又因为四个sp3杂化轨道有一个 ，所以，氨气分子中的键角与甲烷不同。
2. 把分子分成两大类：21世纪教育网
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C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：
ABn 立体结构 范例
n=2
n=3
n=4
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。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。（如图）课本P43。
三、等电子原理的基本观点是： 相同且 相等的分子或离子具有相同的 和 等结构特征。
【典题解悟】21世纪教育网
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 21世纪教育网
例2. 能说明苯分子的结构是 , 而不是 的事实是（ ）
① 苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色
② 苯分子中碳碳键长、键能均相等
③ 苯能与3mol氢气加成生成环已烷
④ 实验室测得 是同种结构的分子
⑤ 苯分子中的碳原子是sp2杂化，每个原子有一个未参与杂化的2p轨道，形成一个大π键
⑥ 苯在催化剂条件下可以与液溴发生取代反应，生成溴苯
A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②⑤⑥
解析：苯分子中，碳碳键是均等的化学键，键长与键能都相等，不存在碳碳双键与单键，且苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色。
答案：B 21世纪教育网
【当堂检测】21世纪教育网
1. 下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是（ ）
A．H2O B．NH3 C．C2H4 D．CH4
2. N2F2存在顺式和反式两种异构体，据此事实，判断N2F2分子中两个氮原子之间的键型组成为（ ）21世纪教育网
A. 仅有一个δ键 B. 仅有一个π键
C. 一个δ键，一个π 键 D. 两个δ键 E. 一个δ键，两个π键
3．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 （ ）
A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。21世纪教育网
B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。
D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。
4．下列分子中键角不是1200的是（ ）
A．C2H4 B．C6H6 C．BF3 D．NH3
5．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
6．下列分子或离子中，含有孤对电子的是 （ ）
A．H2O B．CH4 C．SiH4 D．NH4+
7．溴化碘（IBr）的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题：
（1）溴化碘的电子式是 ，它是由 键形成的 分子。
（2）溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为 。
8．2003年10月16日“神舟五号”飞船成功发射，实现了中华民族的飞天梦想。
运送飞船的火箭燃料除液态双氧水外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。
（1）该氮氢化合物的电子式为 。
（2）若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，写出该反应的化学方程式 。
（3）NH3分子中的N原子有一对孤对电子，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式 。
9. 原子总数相等，电子总数也相等的分子或离子互称为等电子体，而等电子体具有相同的分子结构。现已知CO2、N2O、O3、NO2、N2、CO、N3-、CN-、NO+、NO2+，试回答：
（1）上述分子或离子是等电子体的是 ；
（2）试说明CO的分子结构。21世纪教育网
10.H2O和H2S的结构相似，都是两个氢原子的S轨道与O、S原子的两个SP3杂化轨道形成σ键，为什么H2O中H—O间的夹角和H2S中H—S间的夹角不是109.5°而是比109.5°小，并且H2O中H—O间的夹角（104.5°）比H2S中H—S间的夹角（90°）大？
参考答案
1. C 2.C 3.C 4.D 5.A 6.A
7．（1）:: : ；共价；共价 （2）H:: :
H H
8．（1）H:N:N:H
（2）N2H4+2H2O2=N2+4H2O
（3）N2H4+2HCl=N2H6Cl2
9.（1）CO2、N2O、NO2+；N2、CO、CN-、NO+
（2）CO与 N2为等电子体，N2的结构为N≡N，有一个σ键，两个π键，故CO中也是一个σ键，两个π键，结构为C≡O。21世纪教育网
10.解析：根据实际结构，结合S和O的区别，推测可能的原因。
答案：O和S原子都是SP3杂化，形成4个SP3杂化轨道，键角都应该是109°28′，但O与S原子最外层有6个电子，有两对电子正好各占据1个SP3杂化轨道，另2个不成对电子的各占据1个SP3杂化轨道，与2个H成键，而占据2个sp3杂化轨道的两对电子对其它2个O—H和S—H键的排斥作用，使2个O—H和S—H键有点收缩，键角小于109°28′，且H2S中的两对孤对电子对S—H键斥力比H2O中两对孤对电子对O—H键的斥力大，故H2O的H—O键间的夹角为104°30′，H2S中H—S键间的夹角约为90°。
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第二节 共价键与分子的空间构型
第2课时 一些典型分子的空间构型(2)
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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
【学习过程】
一、苯环的结构与大π键
根据杂化轨道理论，形成苯分子是每个碳原子的原子轨道发生 杂化，由此形成的三个 在同一平面内。三个 分别与两个碳原子、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 ，他们均有一个未成对电子。这些 轨道垂直于 ，相互平行，以 方式相互重叠，形成一个多电子的 键。
二、价电子对互斥模型
1. 在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生 杂化，生成四个
。生成的四个杂化轨道中，只有 个含有未成对电子，所以只能与 个氢原子形成共价键。又因为四个sp3杂化轨道有一个 ，所以，氨气分子中的键角与甲烷不同。
2. 把分子分成两大类：21世纪教育网
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C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：
ABn 立体结构 范例
n=2
n=3
n=4
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。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。（如图）课本P43。
三、等电子原理的基本观点是： 相同且 相等的分子或离子具有相同的 和 等结构特征。
【典题解悟】21世纪教育网
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 21世纪教育网
例2. 能说明苯分子的结构是 , 而不是 的事实是（ ）
① 苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色
② 苯分子中碳碳键长、键能均相等
③ 苯能与3mol氢气加成生成环已烷
④ 实验室测得 是同种结构的分子
⑤ 苯分子中的碳原子是sp2杂化，每个原子有一个未参与杂化的2p轨道，形成一个大π键
⑥ 苯在催化剂条件下可以与液溴发生取代反应，生成溴苯
A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②⑤⑥
解析：苯分子中，碳碳键是均等的化学键，键长与键能都相等，不存在碳碳双键与单键，且苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色。
答案：B 21世纪教育网
【当堂检测】21世纪教育网
1. 下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是（ ）
A．H2O B．NH3 C．C2H4 D．CH4
2. N2F2存在顺式和反式两种异构体，据此事实，判断N2F2分子中两个氮原子之间的键型组成为（ ）21世纪教育网
A. 仅有一个δ键 B. 仅有一个π键
C. 一个δ键，一个π 键 D. 两个δ键 E. 一个δ键，两个π键
3．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 （ ）
A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。21世纪教育网
B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。
D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。
4．下列分子中键角不是1200的是（ ）
A．C2H4 B．C6H6 C．BF3 D．NH3
5．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
6．下列分子或离子中，含有孤对电子的是 （ ）
A．H2O B．CH4 C．SiH4 D．NH4+
7．溴化碘（IBr）的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题：
（1）溴化碘的电子式是 ，它是由 键形成的 分子。
（2）溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为 。
8．2003年10月16日“神舟五号”飞船成功发射，实现了中华民族的飞天梦想。
运送飞船的火箭燃料除液态双氧水外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。
（1）该氮氢化合物的电子式为 。
（2）若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，写出该反应的化学方程式 。
（3）NH3分子中的N原子有一对孤对电子，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式 。
9. 原子总数相等，电子总数也相等的分子或离子互称为等电子体，而等电子体具有相同的分子结构。现已知CO2、N2O、O3、NO2、N2、CO、N3-、CN-、NO+、NO2+，试回答：
（1）上述分子或离子是等电子体的是 ；
（2）试说明CO的分子结构。21世纪教育网
10.H2O和H2S的结构相似，都是两个氢原子的S轨道与O、S原子的两个SP3杂化轨道形成σ键，为什么H2O中H—O间的夹角和H2S中H—S间的夹角不是109.5°而是比109.5°小，并且H2O中H—O间的夹角（104.5°）比H2S中H—S间的夹角（90°）大？
参考答案
1. C 2.C 3.C 4.D 5.A 6.A
7．（1）:: : ；共价；共价 （2）H:: :
H H
8．（1）H:N:N:H
（2）N2H4+2H2O2=N2+4H2O
（3）N2H4+2HCl=N2H6Cl2
9.（1）CO2、N2O、NO2+；N2、CO、CN-、NO+
（2）CO与 N2为等电子体，N2的结构为N≡N，有一个σ键，两个π键，故CO中也是一个σ键，两个π键，结构为C≡O。21世纪教育网
10.解析：根据实际结构，结合S和O的区别，推测可能的原因。
答案：O和S原子都是SP3杂化，形成4个SP3杂化轨道，键角都应该是109°28′，但O与S原子最外层有6个电子，有两对电子正好各占据1个SP3杂化轨道，另2个不成对电子的各占据1个SP3杂化轨道，与2个H成键，而占据2个sp3杂化轨道的两对电子对其它2个O—H和S—H键的排斥作用，使2个O—H和S—H键有点收缩，键角小于109°28′，且H2S中的两对孤对电子对S—H键斥力比H2O中两对孤对电子对O—H键的斥力大，故H2O的H—O键间的夹角为104°30′，H2S中H—S键间的夹角约为90°。
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