新教材适用2023_2024学年高中化学专题4分子空间结构与物质性质第1单元分子的空间结构第1课时分子的空间结构模型课件苏教版选择性必修2.pptx

第第1 1课时分子的空间结构模型课时分子的空间结构模型专题专题4 4第一第一单元单元内容索引010203自主自主预习预习 新知新知导学导学合作探究合作探究 释疑释疑解惑解惑课堂小结课堂小结课标定位、素养阐释能运用杂化轨道理论和价层电子对互斥模型来解释或预测共价分子的空间结构自主预习自主预习 新知导学新知导学一、分子的空间结构模型1.sp3杂化与CH4分子的空间结构1)sp3杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道,1个2s轨道和3个2p轨道“混杂”,形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道图示:(2)sp3杂化轨道的空间分布碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点,每个轨道上都有一个未成对电子3)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠形成4个相同的键4)CH4分子的空间结构CH4分子为正四面体结构,分子中CH键之间的夹角都是109285)分子或离子中的中心原子采用sp3杂化轨道形成共价键的常见物质:CCl4、金刚石、晶体硅、石英(SiO2)晶体等2.sp2杂化与BF3分子的空间结构1)sp2杂化轨道的形成硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道,1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化,形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。

图示:(2)sp2杂化轨道的空间分布硼原子的3个sp2杂化轨道指向平面三角形的三个顶点,3个sp2杂化轨道间的夹角为1203)共价键的形成硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠,形成3个相同的键4)BF3分子的空间结构BF3分子的空间结构为平面三角形,键角为1203.sp杂化与BeCl2分子的空间结构1)sp杂化轨道的形成Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道,1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化,形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道图示:(2)sp杂化轨道的空间分布两个sp杂化轨道呈直线形,其夹角为1803)共价键的形成Be原子的2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的3p轨道重叠形成2个相同的键4)BeCl2分子的空间结构BeCl2分子的空间结构为直线形,键角为180自主思考1】第A族元素原子成键时能不能形成杂化轨道?提示：第A族元素原子的外围电子排布式为ns1,由于只有1个ns电子,因此不可能形成杂化轨道二、价层电子对互斥模型1.价层电子对互斥模型的基本内容分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力,分子尽可能采取对称的空间结构。

2.价层电子对互斥模型与分子的几何构型1)ABm型分子(A是中心原子,B是配位原子)中价电子对数n的计算:_n=(中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数m)(2)中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的几何构型如下表所示(由中心原子周围的原子数m来预测):(3)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的几何构型:中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间,与成键电子对互相排斥,使分子的几何构型发生变化,如H2O、NH3等4)相关说明具有相同价电子对数的分子,中心原子的杂化轨道类型相同,价电子对分布的几何构型也相同如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对,价电子对之间的斥力大小顺序为:孤电子对与孤电子对之间的斥力孤电子对与成键电子对之间的斥力成键电子对与成键电子对之间的斥力随着孤电子对数目的增多,孤电子对对成键电子对的排斥作用增强,使得成键电子对与成键电子对之间的键角也减小自主思考2】用价层电子对互斥模型预测H2S的几何构型是什么形状?提示：H2S与H2O类似,中心原子S的价电子对数为4,且S上有2对孤电子对,价电子对的几何分布呈四面体结构,略去孤电子对,H2S分子的几何构型呈V形。

三、等电子原理【效果自测】1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”1)CH2Cl2分子只有一种,可说明CH4的空间结构为正四面体形)(2)P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为10928)(3)金刚石中的碳原子和CO2中的碳原子采用的杂化类型相同)(4)分子中价电子对的几何构型和相应分子的空间结构是一致的)(5)CH4和NH3分子中的中心原子均采用sp杂化,故两分子的键角相同)(6)SO2分子与CO2分子的组成相似,故它们都是直线形分子)2.H2O的中心原子上有对孤电子对,与中心原子上的键电子对相加等于,它们相互排斥形成价层电子对互斥模型略去价层电子对互斥模型中的中心原子上的孤电子对,因而H2O分子呈形答案：24四面体形V3.(1)NH4H2PO4中,电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是、答案：(1)Osp3(2)sp3sp3合作探究合作探究 释疑解惑释疑解惑探究任探究任务1分子的空分子的空间结构与构与杂化化轨道道类型型【问题引领问题引领】下图描述的是乙烯分子和乙炔分子中的化学键情况1.分析乙烯中C原子的杂化方式,总结原子轨道杂化后,数量和能量有什么变化?提示：乙烯中C原子采取sp2杂化,杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同,但能量不同。

s轨道与p轨道的能量不同,杂化后,形成的一组杂化轨道能量相同2.分析乙炔中C原子的杂化方式,根据乙烯、乙炔分析杂化类型与分子的空间结构有什么关系?提示：乙炔中C原子采取sp杂化乙烯中C原子采取sp2杂化,乙烯分子呈平面形;乙炔中C原子采取sp杂化,乙炔分子呈直线形归纳提升归纳提升】1.杂化轨道理论要点1)只有能量相近的原子轨道才能杂化2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等,杂化轨道能量相同3)杂化改变原有轨道的形状和伸展方向,使原子间形成的共价键更牢固4)杂化轨道为使相互间的排斥力最小,故在空间取最大夹角分布,不同的杂化轨道伸展方向不同5)杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对6)未参与杂化的p轨道可用于形成键2.ABm型粒子的中心原子杂化与粒子的空间结构的关系1)当杂化轨道全部用于形成键时的情况2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时的情况由于孤电子对参与互相排斥,会使分子的空间结构与杂化轨道的空间分布有所区别如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的,其分子不呈正四面体型,而呈V形;氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据,氨分子不呈正四面体形,而呈三角锥形。

3.含键和键的分子的空间结构和中心原子的杂化类型典型例题典型例题】【例题1】下列有关杂化轨道的说法不正确的是()A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变B.sp3、sp2、sp杂化轨道间的夹角分别为10928、120、180C.部分四面体形、三角锥形、V形分子的空间结构可以用sp3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参与形成化学键答案：D解析：杂化轨道不一定都参与成键,如CH4、NH3和H2O分子中的C、N、O均为sp3杂化,CH4的碳原子杂化轨道均参与成键,而N、O分别有一个、两个杂化轨道未参与成键,D项错误方法指导 分子或离子中中心原子杂化类型的判断(1)根据分子或离子的空间结构判断,如直线形分子或离子的中心原子为sp杂化,平面形分子或离子的中心原子为sp2杂化,四面体形分子或离子的中心原子为sp3杂化2)根据杂化轨道之间的夹角判断:若杂化轨道之间的夹角为10928,则中心原子发生sp3杂化;若杂化轨道之间的夹角为120,则中心原子发生sp2杂化;若杂化轨道之间的夹角为180,则中心原子发生sp杂化3)有机化合物分子中碳原子杂化类型的判断:饱和碳原子采取sp3杂化,形成双键的碳原子采取sp2杂化,形成三键的碳原子采取sp杂化。

变式训练1】下列有关杂化轨道的说法不正确的是()A.轨道杂化前后能量不同B.杂化轨道可形成键,但不可形成键C.金刚石和石墨晶体中的碳原子都是通过sp3杂化轨道成键D.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时该分子不一定为正四面体结构解析：轨道杂化后能量发生变化,所以能量不相同,A项正确杂化轨道不能用于形成键,B项正确金刚石中碳原子采取sp3杂化,石墨中碳原子采取sp2杂化,C项错误分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时,该分子可能为正四面体形、三角锥形或V形,D项正确C【问题引领问题引领】探究任探究任务2利用价利用价层电子子对互斥模型判断分子或离子的空互斥模型判断分子或离子的空间结构构可以用“价电子对相互排斥而尽量远离”的原则快捷地判断乙醇和乙酸的分子结构1.根据信息中图示,结合价层电子对互斥模型分析乙醇分子中COH的空间结构提示：在乙醇分子中,羟基上的氧原子有两对成键电子对和两对孤电子对,价电子对共有四个空间取向,氧原子价电子对相互排斥而远离,呈四面体形,因此COH呈V形2.根据信息中图示,结合价层电子对互斥模型分析乙酸分子中的空间结构提示：在乙酸分子中,羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对,CO上的成键电子对仅有一个空间取向,因此碳原子的价电子对共有三个空间取向,相互排斥而远离,部分呈三角形。

归纳提升归纳提升】1.ABm型中心原子价电子对、杂化类型和分子空间结构的关系杂化类型价电子对数成键电子对数孤电子对数分子的空间结构实例sp220直线形BeCl2、CO2sp2330平面三角形BF3、SO321V形SnBr2、PbCl2sp3440正四面体形CH4、CCl431三角锥形NH3、PCl322V形H2O2.价电子对数的一般计算方法对于ABm型分子(A是中心原子,B是配位原子),分子的价电子对数可以通过下式确定:即(中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数m)作为配体,卤素原子和氢原子提供1个电子,氧族元素的原子按不提供电子计算;作为中心原子,卤素原子按提供7个电子计算,氧族元素的原子按提供6个电子计算,即中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数;对于复杂离子,在计算价电子对数时,还应加上阴离子的电荷数或减去阳离子的电荷数;计算价电子对数时,若剩余1个电子,亦当作1对价电子对处理;双键、三键等多重键作为1对价电子对看待典型例题典型例题】【例题2】用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角大小下列判断正确的是()A.SO2、CS2、HI都是直线形的分子B.BF3键角为120,SnBr2键角大于120C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子解析：SO2是V形分子,CS2、HI是直线形的分子,A项错误;BF3键角为120,是平面三角形结构,而Sn原子价电子对数是4,Sn上还有一对孤电子对,对成键电子对有排斥作用,使键角小于120,B项错误;COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子,C项正确;PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,D项错误。

C方法指导 确定ABm型分子或离子空间结构的思路键电子对数+中心原子上的孤电子对数=中心原子上的价电子对数价层电子对互斥模型分子或离子的空间结构变式训练2】用价层电子对互斥模型预测H2S和BF3的空间结构,两个结论都正确的是()A.直线形三角锥形B.V形三角锥形C.直线形平面三角形D.V形平面三角形答案：D解析：H2S分子中中心原子S上有未用于形成共价键的孤电子对,占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥使H2S分子呈V形;而BF3分子中中心原子B的价电子都用于形成共价键,故BF3是平面三角形课堂小结课堂小结。