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

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1、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,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),

2、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) 雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，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

3、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對孤對電子(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容納未參與成鍵的孤對電子。 (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雜化軌道由孤對電子占據(jù),答案,解析,解析

4、 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

5、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,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

6、的雜化類型分別為 、 雜化。由于N原子和O原子分別有 對和 對孤對電子，孤對電子對成鍵電子對的 作用較強(qiáng)，且孤對電子數(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sp

7、2雜化； 直線形中心原子為sp1雜化。,2.雜化軌道類型與分子空間構(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電子時(shí)，由于孤對電子的排斥作用，會使分子的空間構(gòu)型與雜化軌道的形狀不同，如H2O和NH3，O與N的雜化類型都為sp3雜化，孤電子對數(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分子中有一對未成鍵的孤對電子，它

8、對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分子中有一對孤對電子，CH4分子中沒有孤對電子，由于孤對電子與成鍵電子對之間的排斥作用成鍵電子對與成鍵電子對之間的排斥作用，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型和孤電子對數(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

9、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原子的雜化類型為sp3，其中1個(gè)雜化軌道含有1對孤對電子，對成鍵電子對具有排斥作用，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型相同時(shí)，孤電子對數(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

10、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,

11、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

12、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型,方法規(guī)律,學(xué)習(xí)小結(jié),達(dá)標(biāo)檢測,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

13、,解析 p能級只有3個(gè)軌道，不可能有sp4雜化。,3.有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是 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。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,4.下列對于NH3和CO2的說法中正確的是 A.都是直線形結(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為直線形結(jié)構(gòu) D.N原子和C原子上都沒有孤對電子,解析 NH3和CO2分子的中心原子分別采取

14、sp3雜化、sp1雜化的方式成鍵，但NH3分子的N原子上有1對孤對電子來參與成鍵，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)型為直線形。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,5.下列關(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，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,

15、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，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_。,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_，OF2分子的空間構(gòu)型為_。,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,