2017－2018学年高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第2节 共价键与分子的空间型教学案 鲁科版选修3

第2节 共价键与分子的空间构型第1课时一些典型分子的空间构型 课标要求1认识共价分子结构的多样性和复杂性。2能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。3结合实例说明“等电子原理”的应用。1.CH4、NH3、H2O、H2S、NH、CCl4、CF4分子中中心原子均采用sp3杂化。2CH2=CH2、C6H6、BF3、CH2O分子中中心原子均采用sp2杂化。3CHCH、CO2、BeCl2、CS2分子中中心原子均采用sp1杂化。4正四面体形分子：CH4、CCl4、CF4；三角锥形分子：NH3、PH3；V形分子：H2O、H2S、SO2；平面三角形分子：BF3；平面形分子：C2H4、C6H6、CH2O；直线形分子：C2H2、CO2、BeCl2、CS2。5等电子体：化学通式相同(组成原子数相同)，价电子数相等的微粒。1轨道杂化和杂化轨道2.甲烷分子中碳原子的杂化类型3杂化轨道形成的分子空间构型(杂化轨道全部用于形成键时)杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目s轨道一个一个一个p轨道一个两个三个杂化轨道数目(或键数)234杂化轨道间的夹角180°120°109.5°分子空间构型直线形平面三角形正四面体形实例BeCl2BF3CH4、CF4、CCl41什么是成键电子对、孤电子对？其与中心原子的轨道数或价层电子对数有什么关系？提示：分子或离子中，中心原子与其他原子以共价键结合的电子对为成键电子对，中心原子上不参与成键的电子对为孤电子对，两者之和等于中心原子的轨道数，也等于价层电子对数。2在你接触的原子或离子中，中心原子上最多的轨道数或价层电子对数是多少？提示：最大轨道数为1(s轨道)3(p轨道)4。1杂化轨道类型的判断方法一：依据杂化轨道数中心原子形成的键数孤电子对数(1)公式：杂化轨道数n(中心原子的价电子数配位原子的成键电子数±电荷数)。特别提醒当中心原子与氧族元素原子成键时，氧族元素原子不提供电子。当为阴离子时，中心原子加上电荷数，为阳离子时，减去电荷数。(2)根据n值判断杂化类型n2时，sp1杂化，如BeCl2，n(22)2；n3时，sp2杂化，如NO，n(51)3；n4时，sp3杂化，如NH，n(541)4。方法二：依据中心原子有无键中心原子全部形成单键(无键)，sp3杂化；形成一个双键(一个键)，sp2杂化；形成两个双键或一个叁键(两个键)，sp1杂化。方法三：依据分子或离子的空间结构一般地，若是直线形，sp1杂化；若是平面形，sp2杂化；若是立体形，sp3杂化。2分子空间构型的确定价电子对互斥理论(1)价电子对互斥理论：分子中的中心原子的价电子对成键电子对和孤电子对，由于相互排斥作用，尽可能趋向于彼此远离。(2)中心原子上的孤电子对数(3)分子空间构型的确定电子对数目电子对的空间构型成键电子对数孤对电子数电子对的排列方式分子的空间构型实例2直线形20直线形BeCl2CO23平面三角形30平面三角形BF3BCl321V形SnBr2PbCl24四面体形40正四面体形CH4CCl431三角锥形NH3NF322V形H2O3分子或离子空间构型的确定等电子原理(1)互为等电子体应满足的条件化学通式相同。价电子总数相等。(2)等电子原理的应用利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如NH3和H3O的空间构型相似(三角锥形)；SiCl4、SO、PO都呈正四面体构型。等电子体不仅有相似的空间构型，且有相似的性质。1指出下列分子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的空间构型。(1)BCl3(2)CS2(3)CF4(4)CH3Cl答案：(1)中心原子B采用sp2杂化，分子是平面三角形(2)中心原子C采用sp1杂化，分子是直线形(3)中心原子C采用sp3杂化，分子是正四面体形(4)中心原子C采用sp3杂化，分子是四面体形2在中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()Asp2sp2Bsp3sp3Csp2sp3Dsp1sp3解析：选C中碳原子形成了3个键，无未成键价电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2。两边的碳原子各自形成了4个键，无未成键电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的是sp3杂化。3下列各组粒子属于等电子体的是()A12CO2和14CO BH2O和NH3CN2和13CO DNO和CO解析：选C组成粒子的原子总数相同、价电子总数相同的粒子互称为等电子体。在题述粒子中，C选项中两分子的原子数相同且价电子总数也相同，所以是等电子体。1苯分子中碳原子成键方式及空间构型2苯分子空间构型的解释每个C原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与邻近的两个C原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成键，六个碳原子组成一个正六边形的碳环；另外一个sp2杂化轨道上的电子与H原子的1s电子配对形成键。同时，六个C原子上剩余的2p轨道，以“肩并肩”的方式形成六原子、六电子的大键。1有关苯分子的说法不正确的是()A苯分子中C原子均以sp2杂化方式成键，形成夹角为120° 的三个sp2杂化轨道，故为正六边形的碳环B每个碳原子还有一个未参与杂化的2p轨道，垂直碳环平面，相互重叠，形成大键C大键中6个电子被6个C原子共用，故称为6中心6电子大键D苯分子中共有六个原子共面，六个碳碳键完全相同解析：选D苯分子中共有12个原子共面。2有关苯分子中的化学键描述正确的是()A每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大键B每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大键C碳原子的两个sp2杂化轨道形成两个键D碳原子的未参加杂化的2p轨道形成键解析：选B苯分子中的碳原子采取sp2杂化，三个杂化轨道形成三个键，未参与杂化的2p轨道形成大键。判断微粒空间构型的方法(1)根据杂化轨道类型判断：sp1杂化直线形，sp2杂化平面形，sp3杂化轨道全部形成键时四面体形。(2)根据价电子对互斥理论判断：sp3杂化轨道部分形成键时，结合键数目分析。如NH3分子中键数目为3，则为三角锥形，H2O分子中键数目为2，则为V形。(3)利用等电子原理判断：如CH4与NH均为正四面体形。1AlBr3分子的立体构型是()A直线形B三角锥形C四面体形 D平面三角形解析：选D中心Al原子的价电子对数为1/2(33×1)3，孤电子对数330，其价电子全部用于形成共价键，AlBr3为平面三角形分子。2指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、空间构型。(1)CO2分子中的C为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_；(2)CH2O分子中的C为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_；(3)CF4分子中的C为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_；(4)H2S分子中的S为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_。解析：(1)价电子对数1/2×(40)2，sp1杂化，CO2为直线形分子；(2)价电子对数1/2×(42×10)3，sp2杂化，CH2O为平面形分子；(3)价电子对数1/2×(44×1)4，sp3杂化，CF4为正四面体形分子；(4)价电子对数1/2×(62)4，sp3杂化，孤电子对数422，则H2S为V形分子。答案：(1)sp1O=C=O直线形(2)sp2平面三角形(3)sp3正四面体形(4)sp3HSHV形三级训练·节节过关1s轨道和p轨道杂化的类型不可能有()Asp1杂化Bsp2杂化Csp3杂化 Dsp4杂化解析：选Ds能级只含1个原子轨道，p能级只含3个原子轨道，故s轨道和p轨道杂化时，p轨道参与杂化的数目为13，即分别为sp1、sp2、sp3杂化。2下列有关杂化轨道的说法不正确的是()A原子中能量相近的某些轨道，在成键时，能重新组合成能量相等的新轨道B轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等C杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、能量最低原则DCH4分子中两个sp3杂化轨道的夹角为109.5°解析：选B轨道数目杂化前后一定相等。3下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2CH2CHCHNH3CH4ABCD解析：选ABF3分子中价电子对数1/3(33×1)3，B原子sp2杂化，BF3为平面三角形分子；CH2CH2，其中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道形成键；中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道形成大键；CHCH为直线形分子，其中碳原子为sp1杂化；NH3是三角锥形分子，中心原子氮原子为sp3杂化；CH4是正四面体形分子，中心碳原子为sp3杂化。4用价电子对互斥理论预测H2S和BF3分子的立体结构，两个结论都正确的是()A直线形；三角锥形 BV形；三角锥形C直线形；平面三角形 DV形；平面三角形解析：选D对于H2S分子，价电子对数为1/2×(62)4，孤电子对数422，则H2S为V形分子；对于BF3分子，价电子对数1/2×(33×1)3，孤电子对数为330，则BF3为平面三角形分子，即H2S、BF3分别是V形、平面三角形分子。5请填写下表中的空格。单原子分子双原子分子三原子分子四原子分子五原子分子分子He、NeH2HClH2OCO2AlCl3NH3CH4CH3Cl杂化轨道键角解析：在He、Ne、H2、HCl等分子中不存在原子的杂化轨道。在H2O、NH3、CH4、CH3Cl分子中，O、N、C三原子采用sp3杂化，但它们的夹角不同。CO2分子中的C原子采用sp1杂化，CO2分子为直线形。AlCl3分子中的Al原子采用sp3杂化，NF3为三角锥形分子。不同元素的原子形成的化学键为极性共价键。答案：单原子分子双原子分子三原子分子四原子分子五原子分子分子He、NeH2HClH2OCO2AlCl3NH3CH4CH3Cl杂化轨道s