高中化學 第2章 化學鍵與分子間作用力 第2節(jié) 第1課時 一些典型分子的空間構(gòu)型學案 魯科版選修3

第1課時一些典型分子的空間構(gòu)型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。 2了解雜化軌道理論，掌握常見的雜化軌道類型。 (重點)3能夠應(yīng)用雜化軌道理論解釋典型分子的空間構(gòu)型。(難點)甲 烷 分 子 的 空 間 構(gòu) 型基礎(chǔ)初探教材整理1軌道雜化和雜化軌道1. 2甲烷中碳原子的雜化類型。(1)任意能級的s軌道和p軌道都可以形成雜化軌道。()(2)有多少個原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個雜化軌道。()(3)雜化軌道用于形成鍵。()(4)雜化軌道能量相同。()教材整理2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、苯、乙烯CH4、CCl41個s軌道和2個p軌道能否形成sp1雜化軌道？【提示】不能。軌道雜化后形成雜化軌道的數(shù)目與雜化之前相同。1個s軌道和2個p軌道形成sp2雜化軌道。合作探究探究背景NH3、CH4兩分子中，N、C原子都采用sp3雜化，NH3分子空間構(gòu)型是三角錐形，CH4分子是正四面體形。探究問題1形成sp3雜化的原子軌道是哪些？雜化軌道夾角是多少？【提示】2s和2p原子軌道，109.5。2兩分子空間構(gòu)型不同的原因是什么？【提示】形成的4個sp3雜化軌道中，NH3分子中只有三個軌道中的未成對電子與H原子的1s電子成鍵。另1個軌道中有一對未成鍵的孤對電子不參加成鍵，但對成鍵電子對有較強的排斥作用，使三個NH鍵角變小，成為三角錐形。而CH4分子中4個雜化軌道都分別與4個H原子形成共價鍵，軌道夾角共價鍵鍵角109.5，為正四面體形。核心突破1雜化軌道的特點(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)孤對電子數(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HCCH BeCl2 CO2sp2平面三角形30平面三角形BF3 BCl321V形SnBr2 PbCl2sp3四面體40正四面體形CH4 CCl431三角錐形NH3 NF322V形H2O 題組沖關(guān)1下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是()A原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時，能重新組合成能量相等的新軌道B軌道數(shù)目雜化前后可以相等，也可以不等C雜化軌道成鍵時，要滿足原子軌道最大重疊原理、能量最低原則CCH4分子中兩個sp3雜化軌道的夾角為109.5【解析】軌道數(shù)目雜化前后一定相等?！敬鸢浮緽2下列關(guān)于雜化軌道的說法錯誤的是()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【解析】參與雜化的原子軌道，其能量不能相差太大，如1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大，不能形成雜化軌道，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A項錯誤，B項正確；雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時利用大的一頭，可使電子云重疊程度更大，形成牢固的化學鍵，故C項正確；并不是所有的雜化軌道中都會有電子，也可以是空軌道，也可以有一對孤電子對(如NH3、H2O的形成)，故D項正確。【答案】A3能正確表示CH4中碳原子成鍵方式的示意圖為()【解析】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。【答案】D4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【解析】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?！敬鸢浮緼5在中，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 Dsp1sp3【解析】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，采用的是sp3雜化?！敬鸢浮緾6(1)對于CH4、NH3、H2O三分子，中心原子都采用_雜化，鍵角由大到小順序是_。(2)對于H2O、BeCl2、BF3、C2H2、C2H4、CH4、C6H6、NH3、CO2等分子，中心原子采用sp1雜化的：_，sp2雜化的：_，sp3雜化的：_?！敬鸢浮?1)sp3 CH4NH3H2O(2)BeCl2、C2H2、CO2BF3、C2H4、C6H6CH4H2ONH3【規(guī)律方法】雜化軌道類型的判斷(1)對于ABm型分子，中心原子的雜化軌道數(shù)可以這樣計算。雜化軌道數(shù)n。其中配位原子中，鹵素原子、氫原子提供1個價電子，硫原子、氧原子不提供價電子，即提供價電子數(shù)為0。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苯 分 子 的 空 間 構(gòu) 型 與 大 鍵基礎(chǔ)初探教材整理1苯的空間構(gòu)型在乙烯分子和苯分子中，成鍵碳原子都采用sp2雜化方式，為何二者的化學性質(zhì)有較大差異？【提示】在苯分子中，6個碳原子中未參與雜化的2p軌道形成鍵，使原子軌道的重疊程度比乙烯中大，所以比乙烯中的鍵能大，性質(zhì)穩(wěn)定。教材整理2苯分子空間構(gòu)型的解釋每個C原子的兩個sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個C原子的sp2雜化軌道上的電子配對形成鍵，六個碳原子組成一個正六邊形的碳環(huán)；另外一個sp2雜化軌道上的電子與H原子的1s電子配對形成鍵。同時，六個C原子上剩余的2p軌道，以“肩并肩”的方式形成多原子、多電子的大鍵。(1)苯分子中C原子發(fā)生sp2雜化。()(2)苯分子中CH鍵是鍵。()(3)苯分子中大鍵是6個C原子共同形成的。()(4)苯分子為平面正六邊形，鍵角為120。()核心突破1苯分子中C原子均以sp2雜化方式成鍵，形成夾角為120的三個sp2雜化軌道，故為正六邊形的碳環(huán)。2苯分子中苯環(huán)上的六個碳碳鍵的鍵長、鍵能均相同，不是單、雙鍵交替形成。3由分子結(jié)構(gòu)決定分子性質(zhì)可知，苯分子不具有烯烴分子的某些特征性質(zhì)，如能使溴水、酸性KMnO4溶液退色。題組沖關(guān)1有關(guān)苯分子中的化學鍵描述不正確的是()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120【解析】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?！敬鸢浮緼2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【解析】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。【答案】D3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。 【導(dǎo)學號：66240015】(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_?！窘馕觥拷獯鸨绢}應(yīng)首先通過資料或所學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)型為平面三角形。因此，也可根據(jù)分子的空間構(gòu)型確定分子(或離子)中雜化軌道的類型，如CO2為直線形分子，因此分子中雜化軌道類型為sp1雜化。【答案】(1)sp1O=C=O直線形(2)sp2平面三角形(3)sp3正四面體形(4)sp3HSHV形【規(guī)律總結(jié)】判斷分子空間構(gòu)型的方法(1)根據(jù)雜化軌道類型判斷：sp1雜化直線形、sp2雜化平面形、sp3雜化軌道全部形成鍵時正四面體形。(2)根據(jù)價電子對互斥理論判斷：sp3雜化軌道部分形成鍵時，結(jié)合鍵數(shù)目分析。如NH3分子中鍵數(shù)目為3，則為三角錐形，H2O分子中鍵數(shù)目為2，則為V形。(3)利用等電子原理判斷：如CH4和NH均為正四面體形。6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375