2019-2020年高中化學(xué)第2章第2節(jié)第1課時一些典型分子的空間構(gòu)型教案

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第1課時一些典型分子的空間構(gòu)型目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解典型的分子空間構(gòu)型，能夠制作典型分子的空間模型.(科學(xué)探究)2。了解雜化軌道理論，掌握常見的雜化軌道類型. （模型認(rèn)知)3.能夠應(yīng)用雜化軌道理論解釋典型分子的空間構(gòu)型.(宏觀辨識與微觀探究）一、甲烷分子的空間構(gòu)型ch4 化學(xué)式 分子結(jié)構(gòu)示意圖填充模型 球棍模型1.雜化軌道在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合的過程叫做原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道.雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，從而使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大，形

2、成的共價鍵更牢固。通常，有多少個原子軌道參加雜化，就形成多少個雜化軌道。2甲烷中碳原子的雜化類型3雜化軌道的類型雜化類型sp1sp2sp3用于雜化的原子軌道及數(shù)目s111p123雜化軌道的數(shù)目234雜化軌道間的夾角180120109.5空間構(gòu)型直線形平面三角形正四面體形實例co2、c2h2bf3、so3ch4、ccl4二、苯分子的空間構(gòu)型根據(jù)雜化軌道理論，形成苯分子時每個碳原子的價電子原子軌道發(fā)生sp2雜化（如s、px、py)，由此形成的三個sp2雜化軌道在同一平面內(nèi).這樣，每個碳原子的兩個sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個碳原子的sp2雜化軌道上的電子配對形成鍵，于是六個碳原子組成一個正

3、六邊形的碳環(huán)；每個碳原子的另一個sp2雜化軌道上的電子分別與一個氫原子的1s電子配對形成鍵。與此同時，每個碳原子的一個與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道（如2pz）均含有一個未成對電子.這六個碳原子的2p軌道相互平行,它們以“肩并肩的方式相互重疊，從而形成含有六個電子、屬于六個碳原子的鍵。人們把這種在多原子間形成的多電子的鍵稱為大鍵。所以，在苯分子中,整個分子呈平面正六邊形，六個碳碳鍵完全相同,鍵角皆為120.三、價電子對互斥理論與等電子原理1價電子對互斥理論(1)價電子對互斥理論基本觀點(diǎn)：分子中的中心原子的價電子對成鍵電子對（bp）和孤電子對(lp）由于相互排斥作用，盡可能趨向于彼此遠(yuǎn)離。

4、（2）（3)若中心原子沒有孤電子對，為使價電子對之間的斥力最小，使分子的結(jié)構(gòu)盡可能采取對稱的結(jié)構(gòu)。2等電子原理（1)內(nèi)容:化學(xué)通式相同且價電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的空間構(gòu)型和化學(xué)鍵類型等結(jié)構(gòu)特征.(2)應(yīng)用判斷一些簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu).aso、po等離子具有ax4通式,價電子總數(shù)為32，中心原子采取sp3雜化,呈四面體空間構(gòu)型。bso、po等離子具有ax3通式，價電子總數(shù)為26，中心原子采取sp3雜化，由于存在一對孤對電子，分子空間構(gòu)型呈三角錐形。利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料.利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體.1判斷正誤（正確的打“，錯誤的打“”）(1）有多少個原子軌道

5、發(fā)生雜化就形成多少個雜化軌道。()(2)雜化軌道用于形成鍵。(）(3)苯分子中c原子發(fā)生sp2雜化.()2下列對sp3、sp2、sp1雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是()asp1雜化軌道的夾角最大bsp2雜化軌道的夾角最大csp3雜化軌道的夾角最大dsp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等答案a3在cch3och3中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是()asp2sp2 bsp3sp3csp2sp3 dsp1sp3cco中碳原子形成了3個鍵，無未成鍵價電子對，需要形成3個雜化軌道，采用的雜化方式是sp2.兩邊的碳原子各自形成了4個鍵,無未成鍵電子對,需要形成4個雜化軌道，采用的

6、是sp3雜化。雜化軌道理論1.雜化軌道的特點(diǎn)（1)形成分子時，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的.（3)雜化前后軌道數(shù)目不變。（4)雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。(5)只有能量相近的軌道才能雜化(ns、np）。2分子空間構(gòu)型的確定軌道雜化類型電子對的空間構(gòu)型成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)電子對的排列方式分子的空間構(gòu)型實例sp1直線形20直線形hcchbecl2co2sp2平面三角形30平面三角形bf3bcl321v形snbr2 pbcl2sp3四面體40正四面體形ch4ccl431三角錐形nh3nf322v形h2o【

7、典例1】下列各物質(zhì)中的中心原子不是采用sp3雜化的是(）anh3bh2occo2 dccl4cnh3為三角錐形，但中心原子氮原子采用sp3雜化，形成4個等同的軌道，其中一個由孤對電子占據(jù)，余下的3個未成對電子各占一個。h2o為v形，但其中的氧原子也是采用sp3雜化形成4個等同的軌道,其中兩對孤對電子分別占據(jù)兩個軌道，剩余的2個未成對電子各占一個。ccl4分子中c原子也采用sp3雜化，但co2分子中c原子為sp1雜化,co2為直線形分子.熟悉和掌握常見分子的中心原子的雜化方式和空間構(gòu)型的關(guān)系，有助于正確分析、解決有關(guān)問題.1關(guān)于原子軌道的說法正確的是（)a凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子

8、其空間構(gòu)型都是正四面體bch4分子中的sp3雜化軌道是由4個h原子的1s軌道和c原子的2p軌道混合起來而形成的csp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來形成的一組能量相同的新軌道d凡ab3型的共價化合物，其中心原子a均采用sp3雜化軌道成鍵c中心原子采取sp3雜化，分子的空間構(gòu)型為正四面體,但如果中心原子還有孤電子對，分子的空間構(gòu)型不是正四面體。ch4分子中的sp3雜化軌道是c原子的一個2s與三個2p雜化而成的。ab3型的共價化合物，a原子可能采取sp2雜化或sp3雜化。2（2019全國卷）乙二胺（h2nch2ch2nh2)是一種有機(jī)化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是_

9、。答案sp3sp3確定分子空間構(gòu)型的簡易方法1.確定中心原子a的價電子數(shù)目(1）對于abm型分子，中心原子的雜化軌道數(shù)可以這樣計算。中心原子上的孤電子對數(shù)。例如，h2o中的中心原子為氧原子，其價電子數(shù)為6，與氧原子結(jié)合的氫原子未成對電子數(shù)為1，可知：氧原子上的孤電子對數(shù)2例如:代表物雜化軌道數(shù)(n)雜化軌道類型co2（40）2sp1ch2o（420)3sp2ch4（44)4sp3so2（60)3sp2nh3(53)4sp3h2o（62）4sp3（2)離子的雜化軌道計算n(中心原子的價電子數(shù)配位原子的成鍵電子數(shù)電荷數(shù))。代表物雜化軌道數(shù)(n)雜化軌道類型no（51)3sp2nh(514)4sp3

10、2。確定價電子對的空間構(gòu)型由于價電子對之間的相互排斥作用,它們趨向于盡可能的相互遠(yuǎn)離.價電子對的空間構(gòu)型與價電子對數(shù)目的關(guān)系如下表：價電子對數(shù)目23456價電子對構(gòu)型直線形三角形正四面體三角雙錐正八面體3.分子空間構(gòu)型確定根據(jù)分子中成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)，可以確定相應(yīng)的較穩(wěn)定的分子空間構(gòu)型，如下表：價電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)電子對空間構(gòu)型分子空間構(gòu)型實例220直線形直線形becl2330三角形三角形bf321v形snbr2440四面體形四面體形ch431三角錐形nh322v形h2o4.分子或離子空間構(gòu)型的確定等電子原理(1）互為等電子體應(yīng)滿足的條件化學(xué)通式相同。價電子總數(shù)相等。（2)等

11、電子原理的應(yīng)用利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的空間構(gòu)型。如nh3和h3o的空間構(gòu)型相似（三角錐形）；sicl4、so、po都呈正四面體構(gòu)型。等電子體不僅有相似的空間構(gòu)型，且有相似的性質(zhì)。【典例2】用價電子對互斥理論預(yù)測h2s和bf3的空間結(jié)構(gòu),兩個結(jié)論都正確的是()a直線形;三角錐形 bv形；三角錐形c直線形；平面三角形dv形；平面三角形ds原子最外層尚有孤電子對,參與成鍵電子對間的排斥,故h2s為v形結(jié)構(gòu)；bf3中b原子最外層電子全部參與成鍵，三條bf鍵等效排斥，故分子的空間構(gòu)型為平面三角形。3下列分子的空間構(gòu)型是正四面體形的是()ch4nh3cf4sih4c2h4co2a bc

12、dbc原子與si原子的價電子層都是ns2np2結(jié)構(gòu),參與成鍵時都是形成了4個sp3雜化軌道，故它們形成的ch4，cf4和sih4的空間構(gòu)型都是正四面體形。而nh3為三角錐形，c2h4為平面形，co2為直線形.4通常把原子總數(shù)和價電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體,人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同.已知b3n3h6分子的結(jié)構(gòu)與苯相似，則下列有關(guān)說法中正確的是（）ach4和nh互為等電子體，鍵角均為60bno和co互為等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)ch3o和pcl3互為等電子體,均為三角錐形結(jié)構(gòu)db3n3h6和苯互為等電子體，b3n3h6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道bch4和nh的原子數(shù)都是5

13、，價電子總數(shù)都是8，互為等電子體,空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109。5,故a錯誤；no和co的原子數(shù)都是4，價電子總數(shù)都是24，互為等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)，故b正確;h3o價電子總數(shù)是8，pcl3價電子總數(shù)是26，二者價電子總數(shù)不同，不互為等電子體,故c錯誤；b3n3h6分子的結(jié)構(gòu)類似苯，存在鍵，鍵是p軌道以“肩并肩”的方式重疊形成的，所以b3n3h6分子中存在“肩并肩式重疊的軌道，故d錯誤。等電子體的換算方法（1）將粒子中的兩個原子換成原子序數(shù)分別增加n和減少n（n1,2等)的原子，如n2和co、n和cno互為等電子體。(2)將粒子中一個或幾個原子換成原子序數(shù)增加（或減少）n的元素

14、對應(yīng)的帶n個單位電荷的陽離子（或陰離子)，如n2o和n互為等電子體。(3)同主族元素最外層電子數(shù)相等,故可將粒子中的原子換成同主族元素原子，如o3和so2互為等電子體。1能正確表示ch4中碳原子成鍵方式的示意圖為()d碳原子中的2s軌道與2p軌道形成4個等性的雜化軌道，因此碳原子最外層上的4個電子分占在4個sp3雜化軌道上并且自旋方向相同。2乙炔分子中的碳原子采取的雜化方式是(）asp1雜化bsp2雜化csp3雜化 d無法確定a乙炔的結(jié)構(gòu)式為hcch，其空間構(gòu)型為直線形，屬于sp1雜化.3有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是（）a每個碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個形成大鍵b每個碳原子的未參加

15、雜化的2p軌道形成大鍵c碳原子的三個sp2雜化軌道與其他原子形成三個鍵d苯分子中六個碳碳鍵完全相同，鍵角均為120a苯分子中每個碳原子中的三個sp2雜化軌道分別與兩個碳原子和一個氫原子形成鍵。同時每個碳原子還有一個未參加雜化的2p軌道，它們均有一個未成對電子.這些2p軌道相互平行，以“肩并肩”方式相互重疊,形成一個多電子的大鍵。所以苯分子中6個碳原子和6個氫原子都在同一平面內(nèi)，6個碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120。4下列關(guān)于苯分子的性質(zhì)描述錯誤的是 (）a苯分子呈平面正六邊形,六個碳碳鍵完全相同,鍵角皆為120b苯分子中的碳原子采取sp2雜化，6個碳原子中未參與雜化的2p軌道以“肩并肩”形式形成

16、一個大鍵c苯分子中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊類型的鍵d苯能使溴水和酸性kmno4溶液退色d苯分子中的碳原子采取sp2雜化,六個碳碳鍵完全相同,呈平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角皆為120；在苯分子中間形成一個較穩(wěn)定的六電子大鍵，因此苯分子中的碳碳鍵并不是單、雙鍵交替結(jié)構(gòu)，不能使溴水和酸性kmno4溶液退色.5指出下列原子的雜化軌道類型及分子的結(jié)構(gòu)式、空間構(gòu)型.（1）co2分子中的c為_雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為_，空間構(gòu)型為_。(2)ch2o分子中的c為_雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為_，空間構(gòu)型為_。（3)cf4分子中的c為_雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為_，空間構(gòu)型為_。(4)h2s分子中的s為_雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為_,空間構(gòu)型為_。解析解答本題應(yīng)首先通過資料或所學(xué)知識掌握各分子的雜化軌道類型或分子空間構(gòu)型，然后再推斷其他問題。雜化軌道類型決定了分子（或離子）的空間構(gòu)型，如sp2雜化軌道的鍵角為120，空間構(gòu)型