2022年蘇教版化學(xué)選修3《分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)》word教案

2022年蘇教版化學(xué)選修3分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì)word教案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類型；2.學(xué)會(huì)用雜化軌道原理解釋常見分子的成鍵情況與空間構(gòu)型；3.掌握價(jià)層電子對(duì)互斥理論，知道確定分子空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法；4.了解等電子原理及其應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】雜化軌道理論、價(jià)層電子對(duì)互斥理論、分子空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法、等電子原理【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】雜化軌道理論、價(jià)層電子對(duì)互斥理論【學(xué)習(xí)方法】講解法、歸納法【教學(xué)過(guò)程】你知道嗎1.O原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是H2O，而不是H3O或H4O？2.C原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4，而不是CH2？CH4分子為什么具有正四面體結(jié)構(gòu)？3.為什么H2O分子是“V”型.鍵角是104.5°，而不是“直線型”或鍵角是“90°”？一、雜化軌道理論（1931年，美國(guó)化學(xué)家鮑林L.Pauling提出）1. CH4 sp3雜化軌道排布式：電子云示意圖：（1）能量相近的原子軌道才能參與雜化；（2）雜化后的軌道一頭大，一頭小，電子云密度大的一端與成鍵原子的原子軌道沿鍵軸方向重疊，形成鍵；由于雜化后原子軌道重疊更大，形成的共價(jià)鍵比原有原子軌道形成的共價(jià)鍵穩(wěn)定，所以C原子與H原子結(jié)合成穩(wěn)定的CH4，而不是CH2。（3）雜化軌道能量相同，成分相同，如：每個(gè)sp3雜化軌道占有 個(gè)s軌道、 個(gè)p軌道；（4）雜化軌道總數(shù)等參與雜化的原子軌道數(shù)目之和，如 個(gè)s軌道和 個(gè)p軌道雜化成 個(gè)sp3雜化軌道（5）正四面體結(jié)構(gòu)的分子或離子的中心原子，一般采取sp3雜化軌道形式形成化學(xué)鍵，如CCl4、NH4+等，原子晶體金剛石、晶體硅、SiO2等中C和Si也采取sp3雜化形式，軌道間夾角為 。2. BF3 sp2雜化型用軌道排布式表示B原子采取sp2雜化軌道成鍵的形成過(guò)程：電子云示意圖：（1）每個(gè)sp2雜化軌道占有 個(gè)s軌道、 個(gè)p軌道；（2）sp2雜化軌道呈 型，軌道間夾角為 ；（3）中心原子通過(guò)sp2雜化軌道成鍵的分子有 、 等。思考、討論根據(jù)現(xiàn)代價(jià)鍵理論即“電子配對(duì)理論”，Be原子外圍電子排布式為2s2，電子已配對(duì)不能形成共價(jià)鍵，但氣態(tài)BeCl2分子卻能穩(wěn)定存在，為什么？3. 氣態(tài)BeCl2 sp雜化型用軌道排布式表示Be原子采取sp雜化軌道成鍵的形成過(guò)程：電子云示意圖： （1）每個(gè)sp雜化軌道占有 個(gè)s軌道、 個(gè)p軌道；（2）sp雜化軌道呈 型，軌道間夾角為 ；（3）中心原子通過(guò)sp雜化軌道成鍵的分子有 、 等。思考為何不能形成氣態(tài)BeCl4分子？【例題選講】例1. 根據(jù)乙烯、乙炔分子的結(jié)構(gòu)，試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況。例2：試用雜化軌理論解釋石墨、苯的結(jié)構(gòu)小結(jié)：請(qǐng)?zhí)顚懴卤肀? 雜化軌道類型與雜化軌道空間構(gòu)型雜化類型軌道成分軌道空間構(gòu)型軌道間夾角相關(guān)實(shí)例spsp2sp3*dsp3或sp3d-三角雙錐90°、120°PCl5*d2sp3或sp3d2-八面體90°、180°SF6思考、討論NH3、H2O分子中鍵角分另為107°18、104.5°，與109°28相差不大，由此可推測(cè)，N、O原子的原子軌道可能采取何種類型雜化？原子軌道間夾角小于109°28，可能說(shuō)明了什么問(wèn)題？二、價(jià)層電子對(duì)互斥理論（1941年西奇威克、吉來(lái)斯比等提出）1. 價(jià)電子對(duì)：包括孤對(duì)電子對(duì)和成鍵電子對(duì)，一般孤對(duì)電子對(duì)離核較近。2. 價(jià)電子對(duì)之間存在相互排斥作用，為減小斥力，相互之間盡可能遠(yuǎn)離，因此分子的空間構(gòu)型受到影響，一般，分子盡可能采取對(duì)稱的空間結(jié)構(gòu)以減小斥力。 相鄰電子對(duì)間斥力大小順序：孤對(duì)電子對(duì)孤對(duì)電子對(duì)>孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)>成鍵電子對(duì)成鍵電子對(duì)*叁鍵叁鍵>叁鍵雙鍵>雙鍵雙鍵>雙鍵單鍵>單鍵單鍵三、不等性雜化NH3、H2O的分子構(gòu)型也可通過(guò)不等性雜化解釋，即中心原子的孤對(duì)電子也參與雜化，得到性質(zhì)不完全等同的雜化軌道，軌道的s成分和p成分不全相同，孤對(duì)電子對(duì)較密集于氮原子或氧原子周圍。由于孤對(duì)電子對(duì)的雜化軌道排斥成鍵電子的雜化軌道，以致軌道夾角不等，氨分子和水分子成鍵電子對(duì)之間的夾角都小于109°28。水分子中的氧原子有兩個(gè)孤對(duì)電子對(duì)，它的O-H鍵之間的夾角比氨分子中N-H鍵之間夾角受到的排斥力作用更大。例3. BF3是平面三角型的幾何構(gòu)型，但NF3卻是三角錐型的幾何構(gòu)型，試用所學(xué)理論加以說(shuō)明。 四、確定分子空間構(gòu)型的簡(jiǎn)易方法1. 對(duì)于ABm型分子（1）對(duì)于主族元素，中心原子價(jià)電子數(shù)=最外層電子數(shù)，配位原子按提供的價(jià)電子數(shù)計(jì)算，如：PCl5 中（2）O、S作為配位原子時(shí)按不提供價(jià)電子計(jì)算，作中心原子時(shí)價(jià)電子數(shù)為6；（3）離子的價(jià)電子對(duì)數(shù)計(jì)算 如：NH4+ ： ； SO42- ：例4. 計(jì)算下列分子或離子中的價(jià)電子對(duì)數(shù)，并根據(jù)已學(xué)填寫下表物質(zhì)價(jià)電子對(duì)數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對(duì)空間構(gòu)型軌道夾角分子空間構(gòu)型鍵角氣態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl32. 對(duì)于ABm型分子的空間構(gòu)型(分子空間構(gòu)型指不包括孤對(duì)電子對(duì)的空間的排布)（1）價(jià)層電子對(duì)數(shù)=配位原子數(shù)時(shí)，分子空間構(gòu)型與雜化軌道空間構(gòu)型相同價(jià)電子對(duì)數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對(duì)空間構(gòu)型軌道夾角實(shí)例分子空間構(gòu)型鍵角n=2直線型氣態(tài)BeCl2、CO2n=3平面三角形BF3、BCl3n=4四面體CH4 、NH4+n=5dsp3或sp3d三角雙錐90°、120°PCl5三角雙錐90°、120°n=6d2sp3或sp3d2八面體90°、180°SF6正八面體90°、180°（2）價(jià)層電子對(duì)數(shù)配位原子數(shù)時(shí)（一般存在孤對(duì)電子對(duì)），分子空間構(gòu)型與雜化軌道空間構(gòu)型不同，一般由于價(jià)層電子對(duì)之間的斥力不同導(dǎo)致。確定分子的穩(wěn)定構(gòu)型時(shí)應(yīng)考慮三種電子對(duì)之間的排斥作用：一般孤對(duì)電子對(duì)間排斥作用數(shù)最少為最穩(wěn)定構(gòu)型，其次考慮孤對(duì)電子對(duì)-成鍵電子對(duì)排斥作用數(shù)，最后考慮成鍵電子對(duì)-成鍵電子對(duì)排斥作用數(shù)。如：XeF4分子空間構(gòu)型的確定：價(jià)層電子對(duì)為6，電子對(duì)構(gòu)型為八面體，Xe的配位原子數(shù)為4，存在兩對(duì)孤對(duì)電子對(duì)，分子空間構(gòu)型可能存在以下兩種： （a） (b)構(gòu)型： （a） (b) 孤對(duì)電子對(duì)-孤對(duì)電子對(duì)排斥作用數(shù)： 0 1孤對(duì)電子對(duì)-成鍵電子對(duì)排斥作用數(shù)： 8 6成鍵電子對(duì)-成鍵電子對(duì)排斥作用數(shù)： 4 5 構(gòu)型（a）比構(gòu)型（b）的孤對(duì)電子對(duì)-孤對(duì)電子對(duì)排斥作用數(shù)少，因此，構(gòu)型（a）是XeF4較穩(wěn)定的空間構(gòu)型。說(shuō)明：電子對(duì)空間構(gòu)型與分子構(gòu)型既有區(qū)別又有聯(lián)系，分子構(gòu)型可根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論從電子對(duì)空間構(gòu)型推導(dǎo)而得，此規(guī)律一般不適用于推測(cè)過(guò)渡金屬化合物的幾何構(gòu)型，對(duì)極少數(shù)化合物判斷也不準(zhǔn)，如：CaF2、SrF2、BaF2，是彎曲型而不是預(yù)期的直線型。表2 部分分子的空間構(gòu)型與價(jià)層電子對(duì)空間構(gòu)型價(jià)電子對(duì)數(shù)雜化軌道/電子對(duì)空間構(gòu)型軌道夾角實(shí)例成鍵電子對(duì)數(shù)孤對(duì)電子對(duì)數(shù)分子空間構(gòu)型鍵角n=3平面三角形120°SO2、PbCl22211V型V型119.5°-n=4正四面體109°28H2O、NH32321V型、三角錐型104.5°、107°18*n=5三角雙錐90°、120°XeF223直線型180°*n=6正八面體90°、180°XeF4XeOF44521正方形四方錐形90°-例5： 用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)下列分子的空間構(gòu)型CS2 NCl3 SO42- NO3- SO3 H3O+五、等電子原理1. 規(guī)律內(nèi)容：具有相同 和相同 的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征，某些物理性質(zhì)也相似。如：CO與N2，SiCl4、SiO44-與SO42-2. 等電子原理的應(yīng)用（1）判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)型；（2）利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料；如 、 、 、 是良好半導(dǎo)體材料。（3）利用等電子原理針對(duì)某物質(zhì)找電子體；例5：1994年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予為研究臭氧做出特殊貢獻(xiàn)的化學(xué)家。O3能吸收有害紫外線，保護(hù)人類賴以生存的空間。O3分子的結(jié)構(gòu)如圖，呈V型，鍵角1165。三個(gè)原子以一個(gè)O原子為中心，與另外兩個(gè)O原子分別構(gòu)成一個(gè)非極性共價(jià)鍵；中間O原子提供2個(gè)電子，旁邊兩個(gè)O原子各提供1個(gè)電子，構(gòu)成一個(gè)特殊的化學(xué)鍵三個(gè)O原子均等地享有這4個(gè)電子。請(qǐng)從下列選項(xiàng)中選擇合適的答案：中心原子與臭氧的中心氧原子的雜化軌道類型相同的有： 。與O3分子構(gòu)型最相似的是 。AH2OBCO2 CSO2DBF3 E. NO2-