2018-2019版高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型 第1課時(shí)課件 魯科版選修3.ppt

第1課時(shí) 一些典型分子的空間構(gòu)型,第2章 第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型,學(xué)習(xí)目標(biāo)定位,1.了解常見(jiàn)分子的空間構(gòu)型。 2.理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，并能用雜化軌道理論解釋或預(yù)測(cè)某些分子或離子的空間構(gòu)型。,新知導(dǎo)學(xué),達(dá)標(biāo)檢測(cè),內(nèi)容索引,新知導(dǎo)學(xué),1.試解釋CH4分子為什么具有正四面體的空間構(gòu)型？,一、雜化軌道及其理論要點(diǎn),答案 在形成CH4分子時(shí)，碳原子的一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道發(fā)生混雜，形成四個(gè)能量相等的sp3雜化軌道。四個(gè)sp3雜化軌道分別與四個(gè)H原子的1s軌道重疊成鍵形成CH4分子，所以四個(gè)CH是等同的?？杀硎緸?答案,2.軌道雜化與雜化軌道,相近,相等,相同,等于,形狀,方向,增強(qiáng),雜化軌道理論四要點(diǎn) (1)能量相近 原子在成鍵時(shí)，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。 (2)數(shù)目不變 形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。 (3)成鍵能力增強(qiáng) 雜化改變?cè)熊壍赖男螤詈蜕煺狗较?，使原子形成的共價(jià)鍵更牢固。 (4)排斥力最小 雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。,例1 下列關(guān)于雜化軌道的說(shuō)法錯(cuò)誤的是 A.所有原子軌道都參與雜化 B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化 C.雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵 D.雜化軌道中不一定有電子,答案,解析,解析 只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大，不能形成雜化軌道，故A項(xiàng)不正確，B項(xiàng)正確； 雜化軌道重疊程度更大，形成牢固的化學(xué)鍵，故C項(xiàng)正確； 并不是所有的雜化軌道中都有電子，可以是空軌道，也可以有1對(duì)孤對(duì)電子(如NH3、H2O的形成)，故D項(xiàng)正確。,(1)雜化軌道只用于形成鍵或者用來(lái)容納未參與成鍵的孤對(duì)電子。 (2)未參與雜化的p軌道，可用于形成鍵。,易錯(cuò)警示,例2 用鮑林的雜化軌道理論解釋CH4分子的正四面體結(jié)構(gòu)，下列說(shuō)法不正確的是 A.C原子的4個(gè)雜化軌道的能量一樣 B.C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣 C.C原子的4個(gè)價(jià)電子分別占據(jù)4個(gè)sp3雜化軌道 D.C原子有1個(gè)sp3雜化軌道由孤對(duì)電子占據(jù),答案,解析,解析 甲烷中C原子采取sp3雜化，每個(gè)雜化軌道上1個(gè)電子分別與1個(gè)H原子上的電子結(jié)合形成共價(jià)鍵，這四個(gè)共價(jià)鍵完全相同，軌道間的夾角為109.5，形成正四面體形的分子。,1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化得到4個(gè)能量相等的sp3雜化軌道，且4個(gè)軌道間夾角相等。,規(guī)律總結(jié),1.sp1雜化BeCl2分子的形成 (1)BeCl2分子的形成,二、雜化軌道類(lèi)型和分子的空間構(gòu)型,雜化后的2個(gè)sp1雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發(fā)生重疊，形成2個(gè)鍵，構(gòu)成直線(xiàn)形的BeCl2分子。,(2)sp1雜化：sp1雜化軌道是由 軌道和 軌道雜化而得，sp1雜化軌道間的夾角為 ，呈 形。 (3)sp1雜化后，未參與雜化的2個(gè)np軌道可以用于形成鍵，如乙炔分子中的CC鍵的形成。,1個(gè)ns,1個(gè)np,180,直線(xiàn),相關(guān)視頻,2.sp2雜化BF3分子的形成 (1)BF3分子的形成,(2)sp2雜化：sp2雜化軌道是由 軌道和 軌道雜化而得，sp2雜化軌道間的夾角為 ，呈 形。 (3)sp2雜化后，未參與雜化的1個(gè)np軌道可以用于形成鍵，如乙烯分子中的C=C鍵的形成。,1個(gè)ns,2個(gè)np,120,平面三角,相關(guān)視頻,3.sp3雜化NH3、H2O與CH4分子的形成 (1)CH4分子的空間構(gòu)型,(2)sp3雜化：sp3雜化軌道是由 軌道和 軌道雜化而得，sp3雜化軌道的夾角為 ，呈 構(gòu)型。 (3)NH3、H2O分子中N原子和O原子的雜化類(lèi)型分別為 、 雜化。由于N原子和O原子分別有 對(duì)和 對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的 作用較強(qiáng)，且孤對(duì)電子數(shù)越多， 作用越強(qiáng)，使鍵角依次變 。,1個(gè)ns,3個(gè)np,109.5,正四面體,sp3,sp3,1,2,排斥,排斥,小,1.雜化軌道類(lèi)型的判斷方法 (1)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為109.5，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180，則中心原子發(fā)生sp1雜化。 (2)根據(jù)分子(或離子)的空間構(gòu)型判斷 正四面體形中心原子為sp3雜化；三角錐形中心原子為sp3雜化； 平面三角形中心原子為sp2雜化； 直線(xiàn)形中心原子為sp1雜化。,2.雜化軌道類(lèi)型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系 (1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成鍵時(shí),(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤對(duì)電子時(shí)，由于孤對(duì)電子的排斥作用，會(huì)使分子的空間構(gòu)型與雜化軌道的形狀不同，如H2O和NH3，O與N的雜化類(lèi)型都為sp3雜化，孤電子對(duì)數(shù)分別為2、1，分子空間構(gòu)型分別為V形、三角錐形。,例3 NH3分子空間構(gòu)型是三角錐形，而CH4是正四面體形，這是因?yàn)?A.兩種分子的中心原子雜化軌道類(lèi)型不同，NH3為sp2雜化，而CH4是sp3 雜化 B.NH3分子中N原子形成3個(gè)雜化軌道，CH4分子中C原子形成4個(gè)雜化軌道 C.NH3分子中有一對(duì)未成鍵的孤對(duì)電子，它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng) D.NH3分子中有3個(gè)鍵，而CH4分子中有4個(gè)鍵,答案,解析,解析 NH3和CH4的中心原子均是sp3雜化，但NH3分子中有一對(duì)孤對(duì)電子，CH4分子中沒(méi)有孤對(duì)電子，由于孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用，NH3分子進(jìn)一步被“壓縮”成三角錐形，甲烷則呈正四面體形。,ABm型分子(或離子)的空間構(gòu)型與中心原子雜化軌道類(lèi)型和孤電子對(duì)數(shù)的關(guān)系：,中心原子或離子的雜化軌道空間構(gòu)型與分子或離子的空間構(gòu)型不一定相同。中心原子雜化軌道類(lèi)型相同的分子或離子的空間構(gòu)型不一定相同。,方法規(guī)律,例4 下列有關(guān)NCl3分子的敘述正確的是 A.NCl3分子中的N原子采取sp2雜化 B.NCl3分子為平面三角形 C.NCl3分子中ClNCl鍵角小于109.5 D.NCl3分子中含有非極性鍵,答案,解析,解析 NCl3分子中心原子N原子的雜化軌道數(shù)為n (53)4，N原子的雜化類(lèi)型為sp3，其中1個(gè)雜化軌道含有1對(duì)孤對(duì)電子，對(duì)成鍵電子對(duì)具有排斥作用，使鍵角小于109.5，NCl3分子為三角錐形，分子中NCl鍵為極性鍵。,(1)中心原子雜化軌道類(lèi)型不同時(shí)，鍵角按sp1、sp2、sp3順序減小。 (2)中心原子雜化軌道類(lèi)型相同時(shí)，孤電子對(duì)數(shù)越多，鍵角越小。 如NH3中的氮原子與CH4中的碳原子均為sp3雜化，但鍵角分別為107.3、109.5。,比較鍵角大小的方法,方法規(guī)律,1.根據(jù)雜化軌道理論，形成苯分子時(shí)每個(gè)碳原子中一個(gè) 軌道和兩個(gè) 軌道都發(fā)生了 雜化(如2s、2px、2py雜化)，由此形成的 個(gè) 雜化軌道在同一平面內(nèi)，還有一個(gè)未參與雜化的 軌道(如 )垂直于這個(gè)平面。 2.每個(gè)碳原子的兩個(gè) 雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個(gè)碳原子的_雜化軌道上的電子配對(duì)形成 鍵，于是六個(gè)碳原子組成一個(gè)正六邊形的碳環(huán)；每個(gè)碳原子的另一個(gè) 雜化軌道上的電子分別與一個(gè)氫原子的1s電子配對(duì)形成 鍵。 3.6個(gè)碳原子上各有1個(gè)未參與雜化的垂直于碳環(huán)平面的p軌道，這6個(gè)軌道以“ ”的方式形成含有 個(gè)電子、屬于 個(gè)C原子的大鍵。,三、苯分子的空間構(gòu)型與大鍵,2s,2p,sp2,三,sp2,2p,2pz,sp2,sp2,sp2,肩并肩,6,6,例5 下列有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述正確的是 A.每個(gè)碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個(gè)形成大鍵 B.每個(gè)碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大鍵 C.碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道與其他原子形成三個(gè)鍵 D.碳原子的未參加雜化的2p軌道與其他原子形成鍵,答案,解析,解析 苯分子中每個(gè)碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道分別與兩個(gè)碳原子和一個(gè)氫原子形成鍵。同時(shí)每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參加雜化的2p軌道，它們均有一個(gè)未成對(duì)電子，這些2p軌道相互平行，以“肩并肩”方式相互重疊，形成一個(gè)多電子的大鍵。,(1)根據(jù)碳原子形成的鍵數(shù)目判斷 有機(jī)物中，碳原子雜化軌道形成鍵，未雜化軌道形成鍵。 (2)由碳原子的飽和程度判斷 飽和碳原子采取sp3雜化； 雙鍵上的碳原子或苯環(huán)上的碳原子采取sp2雜化； 叁鍵上的碳原子采取sp1雜化。,有機(jī)物中碳原子的雜化類(lèi)型,方法規(guī)律,學(xué)習(xí)小結(jié),達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.能正確表示CH4中碳原子的成鍵方式的示意圖為 A. B. C. D.,1,2,3,4,5,答案,解析,6,解析 碳原子的2s軌道與2p軌道形成4個(gè)等性的雜化軌道，因此碳原子4個(gè)價(jià)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上，且自旋狀態(tài)相同。,2.s軌道和np軌道雜化的類(lèi)型不可能有 A.sp1雜化 B.sp2雜化 C.sp3雜化 D.sp4雜化,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析 p能級(jí)只有3個(gè)軌道，不可能有sp4雜化。,3.有關(guān)雜化軌道的說(shuō)法不正確的是 A.雜化軌道全部參與形成化學(xué)鍵 B.雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的形狀發(fā)生了改變 C.sp3、sp2、sp1雜化軌道的夾角分別為109.5、120、180 D.四面體形、三角錐形、V形分子的結(jié)構(gòu)可以用sp3雜化軌道解釋,解析 雜化軌道用于形成鍵和容納孤電子對(duì)。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,4.下列對(duì)于NH3和CO2的說(shuō)法中正確的是 A.都是直線(xiàn)形結(jié)構(gòu) B.中心原子都采取sp1雜化 C.NH3為三角錐形結(jié)構(gòu)，CO2為直線(xiàn)形結(jié)構(gòu) D.N原子和C原子上都沒(méi)有孤對(duì)電子,解析 NH3和CO2分子的中心原子分別采取sp3雜化、sp1雜化的方式成鍵，但NH3分子的N原子上有1對(duì)孤對(duì)電子來(lái)參與成鍵，根據(jù)雜化軌道理論，NH3的空間構(gòu)型應(yīng)為三角錐形，CO2的空間構(gòu)型為直線(xiàn)形。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,5.下列關(guān)于原子軌道的說(shuō)法正確的是 A.凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子，其空間構(gòu)型都是正四面體形 B.CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個(gè)H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合 起來(lái)而形成的 C.sp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道重新組合 而形成的一組能量相同的新軌道 D.凡AB3型的共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化成鍵,1,2,3,4,5,答案,解析,6,解析 中心原子采取sp3雜化，空間構(gòu)型是正四面體形，但如果中心原子還有孤電子對(duì)，分子的空間構(gòu)型則不是正四面體；CH4分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個(gè)2s軌道與三個(gè)2p軌道雜化而成的；AB3型的共價(jià)化合物，A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化。,1,2,3,4,5,6,6.請(qǐng)完成下列各小題。 (1)在SO2分子中，S原子采取_雜化，SO2的鍵角_(填“大于”“等 于”或“小于”)120，SO3分子中S原子采取_雜化，SO3分子的空間構(gòu)型為_(kāi)。,1,2,3,4,5,答案,解析,6,平面三角形,sp2,小于,sp2,(2)OF2中氧原子的雜化方式為_(kāi)，OF2分子的空間構(gòu)型為_(kāi)。,1,2,3,4,5,答案,解析,6,sp3,V形,V形 sp2,1,2,3,4,5,6,正四面體形 三角錐形,sp3,sp3,答案,解析,